(57)【要約】【課題】針状部材の基部の周囲において液体が滞留することを防止できる針状治具を提供する。【解決手段】本発明による針状治具１は、基部１１と、基部１１から突出する複数の針１５と、をそれぞれ有し、互いに積層された複数の針状部材１０と、針状部材１０の基部１１の間に介在されたスペーサ部材５０と、を備えている。針状部材１０の基部１１は、複数の第１開口１３を含み、スペーサ部材５０は、複数の第２開口５３を含んでいる。針状部材１０の積層方向から見たときに、針状部材１０の基部１１の第１開口１３は、この基部１１に隣り合うスペーサ部材５０の複数の第２開口５３に跨がっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、前記基部から突出する複数の針と、をそれぞれ有し、互いに積層された複数の針状部材と、
前記針状部材の前記基部の間に介在されたスペーサ部材と、を備え、
前記針状部材の前記基部は、複数の第１開口を含み、
前記スペーサ部材は、複数の第２開口を含み、
前記針状部材の積層方向から見たときに、前記針状部材の前記基部の前記第１開口は、当該基部に隣り合う前記スペーサ部材の複数の前記第２開口に跨がっていることを特徴とする針状治具。
【請求項２】
前記第１開口および前記第２開口は、ハニカム形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の針状治具。
【請求項３】
前記第１開口と前記第２開口とは、互いに同一のピッチで形成され、互いに１／２ピッチずつずれて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の針状治具。
【請求項４】
前記針状部材の前記基部は、第１枠体を含み、
前記針状部材の積層方向から見たときに、前記第１開口は、前記第１枠体内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の針状治具。
【請求項５】
前記スペーサ部材は、第２枠体を含み、
前記針状部材の積層方向から見たときに、前記第２開口は、前記第２枠体内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の針状治具。
【請求項６】
前記針状部材の前記基部は、前記針状部材の積層方向から見たときに前記針の側に開放されるように形成された第１凹部を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の針状治具。
【請求項７】
前記スペーサ部材は、前記針状部材の積層方向から見たときに前記針の側に開放されるように形成された第２凹部を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の針状治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基部と、基部から突出した複数の針と、をそれぞれ有する複数の針状部材が積層された針状治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多数の針を有して、微細構造の剣山形状を有する針状治具が、細胞培養分野で用いられている。具体的には、針状治具の針に細胞を予め突き刺して保持し、培養液内に浸漬させることにより、針に保持された細胞を培養する。
【０００３】
このような針状治具は、平板状の基部と、基部から突出する複数の針と、をそれぞれ有し、互いに積層された複数の針状部材と、針状部材の基部の間に介在された平板状のスペーサ部材と、を備えている。すなわち、これら針状部材の基部とスペーサ部材とが積層されて複数の針状部材が一体化されて、針状治具を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１５９６０１号公報
【特許文献２】特開２０００−１０９９８５号公報
【特許文献３】特開２０１１−１４７８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように複数の針状部材の平板状の基部を、平板状のスペーサ部材を介在させて積層した場合、基部とスペーサ部材とが培養液の流れの障壁となり、基部とスペーサ部材の周囲では培養液が流れ難くなり、培養液が滞留するという課題が生じる。培養液の滞留が発生すると、針に保持された細胞の均一な培養が困難になり得る。
【０００６】
また、針状治具を洗浄する際においても同様であり、針状部材の基部とスペーサ部材とが洗浄液の流れの障壁となり、基部とスペーサ部材の周囲では洗浄液が滞留するという課題が生じ得る。この場合、針状治具を均一に洗浄することが困難になり得る。
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、針状部材の基部の周囲において液体が滞留することを防止できる針状治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基部と、前記基部から突出する複数の針と、をそれぞれ有し、互いに積層された複数の針状部材と、前記針状部材の前記基部の間に介在されたスペーサ部材と、を備え、前記針状部材の前記基部は、複数の第１開口を含み、前記スペーサ部材は、複数の第２開口を含み、前記針状部材の積層方向から見たときに、前記針状部材の前記基部の前記第１開口は、当該基部に隣り合う前記スペーサ部材の複数の前記第２開口に跨がっていることを特徴とする針状治具を提供する。
【０００９】
なお、上述した針状治具において、前記第１開口および前記第２開口は、ハニカム形状を有している、ようにしてもよい。
【００１０】
また、上述した針状治具において、前記第１開口と前記第２開口とは、互いに同一のピッチで形成され、互いに１／２ピッチずつずれて配置されている、ようにしてもよい。
【００１１】
また、上述した針状治具において、前記針状部材の前記基部は、第１枠体を含み、前記針状部材の積層方向から見たときに、前記第１開口は、前記第１枠体内に配置されている、ようにしてもよい。
【００１２】
また、上述した針状治具において、前記スペーサ部材は、第２枠体を含み、前記針状部材の積層方向から見たときに、前記第２開口は、前記第２枠体内に配置されている、ようにしてもよい。
【００１３】
また、上述した針状治具において、前記針状部材の前記基部は、前記針状部材の積層方向から見たときに前記針の側に開放されるように形成された第１凹部を含む、ようにしてもよい。
【００１４】
さらに、上述した針状治具において、前記スペーサ部材は、前記針状部材の積層方向から見たときに前記針の側に開放されるように形成された第２凹部を含む、ようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、針状部材の基部の周囲において液体が滞留することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による針状治具の概略構造を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の針状部材を示す側面図である。
【図３】図３は、図１のスペーサ部材を示す側面図である。
【図４】図４は、図２に示す針状部材の第１開口と図３に示すスペーサ部材の第２開口との重なりを示す図である。
【図５】図５は、図２の針状部材と図３のスペーサ部材とが積層される様子を示す斜視図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、図２の針状部材と図３のスペーサ部材との積層体を示す側断面図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、図１の針状治具の針の配列例を示す平面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｆ）は、図２の針状部材をエッチング法で形成する方法を示す図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｆ）は、図３のスペーサ部材をエッチング法で形成する方法を示す図である。
【図１０】図１０は、図１の針状治具にメッシュプレートを取り付ける状態を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図９のメッシュプレートが針状治具の針の基端に位置している状態を示す斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）は、図２に示す針状治具の変形例を示す部分側面図であり、図１２（ｂ）は、図３に示すスペーサ部材の変形例を示す部分側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。また、描かれている針の本数は、一例であり、図面によってその表示されている本数が異なる場合がある。
【００１８】
図１乃至図９を用いて、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態における針状治具１は、針１５に細胞を突き刺して培養液中に浸漬させて細胞を培養させるためのものである。
【００１９】
図１に示すように、針状治具１は、互いに積層された複数の針状部材１０と、針状部材１０の間に介在されたスペーサ部材５０と、を備えており、針状部材１０とスペーサ部材５０とが互いに固定されて一体化されている。ここでは、まず、針状部材１０について説明する。
【００２０】
図１および図２に示すように、針状部材１０は、基部１１と、基部１１から突出する複数の針１５と、を有している。本実施の形態においては、複数の針１５は、基部１１から一体的に突出形成されている。ここでいう、「一体的に突出形成された」とは、基部１１と針１５とが同一材質から構成されており、かつ基部１１と針１５とが一度も分離された状態で存在したことがない状態を言う。一例として、１枚の金属板状体を被加工ベース体として、この被加工ベース体を本実施の形態で用いる針状部材１０の所定形状に、エッチング加工若しくはプレス加工、あるいはプラズマやアーク等の熱による切断加工や、レーザや高圧流体や超音波等のエネルギーによる切断加工を行い、針状部材１０を得た場合に、上記の「一体的に突出形成された」状態が作り出される。針１５の側面は、直線性を持たせることが通常であるが、例えば、突き刺された物が重力に従い下方に落下することをくい止めるストッパーの役割として、適宜、突起を形成してもよい。
【００２１】
本実施の形態においては、基部１１は、図１および図２に示すように、ｘ方向（積層方向αと直交する方向）に沿って延びており、複数の針１５は、ｘ方向に略等間隔に離間して配置されている。また、平板状の基部１１は、前述した複数の針１５が突出する上面１１ａと、組み合わせて使用される後述のスペーサ部材５０と当接することができる２つの平行な側面１１ｂ、１１ｃと、上面１１ａの反対面である下面１１ｄと、ｘ方向の端部に位置する２つの端面１１ｅ、１１ｆと、を有している。
【００２２】
針状部材１０の基部１１は、図２に示すように、第１枠体１２と、針状部材１０のｙ方向（積層方向α）から見たときに第１枠体１２内に配置された複数の第１開口１３と、を含んでいる。すなわち、第１枠体１２内の全体にわたって第１開口１３が形成されており、第１枠体１２は、複数の第１開口１３を囲むように形成されて、ｙ方向から見たときの基部１１の外輪郭を形成している。本実施の形態においては、第１枠体１２は概略的には矩形枠状に形成されている。また、第１開口１３は、図２および図４に示すようなハニカム形状（正六角形状）を有しており、所定のピッチで配列されている。各第１開口１３の間には第１開口境界部が形成されており、この第１開口境界部１４は、上述した第１枠体１２に連結されて一体的に形成されている。第１枠体１２は、第１開口境界部１４と同一の厚さ（後述する厚さＴ）を有している。このようにして構成された基部１１は、概略的には平坦状に形成されている。
【００２３】
上述したように、第１開口１３がハニカム形状を有していることにより、第１開口境界部１４の強度を確保するとともに、第１開口１３の形状精度を向上させることが可能となる。すなわち、第１開口１３がハニカム形状を有している場合、第１開口境界部１４は、互いに略１２０°の角度で交わる直線部分１４ａの集合体として構成することができ、２次元方向（ｘ方向およびｚ方向）に有利な強度を有することができる。また、互いに略１２０°で交わる直線部分１４ａの形状は、エッチングにより精度良く形成することができるため、第１開口１３の形状精度を向上させることができる。例えば、第１開口境界部１４の直線部分が９０°以下で交わる場合には、直線部分１４ａ同士の交わり部１４ｂの周辺にエッチング液が入り込み難くなり、当該交わり部１４ｂの周辺に、エッチング液によって溶解されるべき材料が残り、第１開口１３の角部が丸みを帯びて第１開口１３の形状精度が低下し得る。しかしながら、上述したように直線部分１４ａが略１２０°で交わる場合には、交わり部１４ｂの周辺にエッチング液が入り込みやすくなり、交わり部１４ｂの周辺に材料が残ることを防止できる。このため、第１開口１３の形状精度を向上させることができ、第１開口１３の開口面積が低減してしまうことを防止できる。
【００２４】
針状部材１０の基部１１の大きさについて説明すると、針状部材１０の基部１１の厚さＴ（側面１１ｂと１１ｃとで規定）は、５０〜２５０μｍ、高さＨ（上面１１ａと下面１１ｄとで規定）は、２〜３０ｍｍ、幅Ｌ（両端面１１ｅ、１１ｆで規定）は、５〜５０ｍｍとすることができる。また、第１開口１３の配列ピッチＰ３（図４参照）は、５００μｍ〜２０００μｍとすることが好ましく、さらに、第１開口境界部１４の直線部分１４ａの幅（太さ）は、２０μｍ〜１５００μｍとすることが好ましい。
【００２５】
また、針状部材１０の針１５の大きさおよび配列等の仕様について説明すると、針１５の幅Ｗ１は、５０〜２５０μｍ、針１５の厚さＷ２は、前述した基部１１の厚さＴと同程度、針１５の高さＨ１は、２〜２０ｍｍ、針１５の配列ピッチＰ１は、７５〜５００μｍとすることができる。ここで、配列ピッチＰ１は、ｘ方向における針１５のピッチを示している。
【００２６】
図１および図２に示される針１５の先端形状は、針の先端を尖らすための２つのテーパ面１５ａを有し、これらのテーパ面１５ａが先端で合流した箇所が針先端の稜線１５ｂを形成している。図１で示される針先角度θは、１５°〜１２０°となっている。しかしながら、針１５の先端形状は、この形状に限定されるものではなく、対象物が穿刺可能な形態であればよい。円錐形状の先端や、多角錐形状の先端や、鋸歯形状の先端や、針１５の先端の肉厚が半分程度に欠けた状態の形態のもの（ハーフエッチング形状）であってもよい。
【００２７】
次に、図１および図３を用いて、スペーサ部材５０について説明する。
【００２８】
図１および図３に示すように、スペーサ部材５０は、針状部材１０の基部１１の側面１１ｂ、１１ｃと当接することができる２つの平行な側面５１ｂ、５１ｃと、上面５１ａと、上面５１ａの反対面である下面５１ｄと、長手方向の端部に位置する２つの端面５１ｅ、５１ｆとを有している。スペーサ部材５０は、主として、針状部材１０とスペーサ部材５０とのｙ方向における針１５の配列ピッチＰ２を規定する役割と（図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照）、針状部材１０の基部１１とともに、針状治具１の基台２を構成する役割を有する。
【００２９】
スペーサ部材５０は、第２枠体５２と、針状部材１０のｙ方向から見たときに第２枠体５２内に配置された複数の第２開口５３と、を含んでいる。すなわち、第２枠体５２内の全体にわたって第２開口５３が形成されており、第２枠体５２は、複数の第２開口５３を囲むように形成されて、ｙ方向から見たときのスペーサ部材５０の外輪郭を形成している。本実施の形態においては、第２枠体５２は概略的には矩形状に形成されている。また、第２開口５３は、図３および図４に示すようなハニカム形状（正六角形状）を有しており、所定のピッチで配列されている。各第２開口５３の間には、第２開口境界部５４が形成されており、この第２開口境界部５４は、上述した第２枠体５２に連結されて一体的に形成されている。第２枠体５２は、第２開口境界部５４と同一の厚さ（後述する厚さＴ’）を有している。このようにして構成されたスペーサ部材５０は、概略的には平坦状に形成されている。
【００３０】
上述したように、第２開口５３がハニカム形状を有していることにより、第２開口境界部５４の強度を確保するとともに、第２開口５３の形状精度を向上させることが可能となる。すなわち、第２開口５３がハニカム形状を有している場合、第２開口境界部５４は、互いに略１２０°の角度で交わる直線部分５４ａの集合体として構成することができ、２次元方向（ｘ方向およびｚ方向）に有利な強度を有することができる。また、互いに略１２０°で交わる直線部分５４ａの形状は、エッチングにより精度良く形成することができるため、第２開口５３の形状精度を向上させることができる。例えば、第２開口境界部５４の直線部分５４ａが９０°以下で交わる場合には、直線部分５４ａ同士の交わり部５４ｂの周辺にエッチング液が入り込み難くなり、当該交わり部５４ｂの周辺に、エッチング液によって溶解されるべき材料が残り、第２開口５３の角部が丸みを帯びて第２開口５３の形状精度が低下し得る。しかしながら、上述したように直線部分が略１２０°で交わる場合には、交わり部５４ｂの周辺にエッチング液が入り込みやすくなり、交わり部５４ｂの周辺に材料が残ることを防止できる。このため、第２開口５３の形状精度を向上させることができ、第２開口５３の開口面積が低減してしまうことを防止できる。
【００３１】
スペーサ部材５０の大きさについて説明すると、その厚さＴ’（側面５１ｂと５１ｃとで規定）は、５０μｍ〜２５０μｍ、高さＨ’（上面５１ａと下面５１ｄとで規定）は、２ｍｍ〜３０ｍｍ、幅Ｌ’（両端面５１ｅ、５１ｆで規定）は、５ｍｍ〜５０ｍｍとなっている。また、第２開口５３の配列ピッチＰ４（図４参照）は、５００μｍ〜２０００μｍとすることが好ましく、さらに、第２開口境界部５４の直線部分５４ａの幅（太さ）は、２０μｍ〜１５００μｍとすることが好ましい。
【００３２】
針状部材１０の基部１１の大きさと、スペーサ部材５０の大きさとの関係について説明すると、両者は、対応する厚さＴおよびＴ’の寸法を除いて、対応する他の寸法（ＨとＨ’の大きさ、ＬとＬ’の大きさ）は同じとすることが望ましい。繋ぎ目部分に凹凸が少ない針状治具１の基台２を形成するためである。なお、針状治具１の基台２は、針状部材１０の基部１１と、スペーサ部材５０との積層体から形成される。ＴおよびＴ’の寸法を独立させるのは、基部１１の厚さＴは、針１５の厚さと直接関連しており針仕様を定める上で独自性が必要であり、また、スペーサ部材５０の厚さＴ’は、ｙ方向の針１５の配列ピッチＰ２を定める上で独自性が必要となるからである。もちろん、ＴおよびＴ’の寸法は結果として同じになってもよい。ｙ方向の針１５の配列ピッチＰ２は、図７に示されるごとく針１５の配列によっても異なるが、通常、上記の針１５の配列ピッチＰ１と同程度とすればよく、例えば、７５μｍ〜５００μｍ程度とされる。
【００３３】
また、針状部材１０とスペーサ部材５０とが積層された針状治具１における、針状部材１０の第１開口１３とスペーサ部材５０の第２開口５３との位置関係について図４を用いて説明する。図４に示すように、ｙ方向（積層方向α）から見たときに、針状部材１０の基部１１の第１開口１３は、当該基部１１に隣り合う（または隣接する）スペーサ部材５０の複数の第２開口５３に跨がっている。図４に示す形態では、第１開口１３は、３つの第２開口５３に跨がって形成されており、一の第１開口１３内に、３つの第２開口５３が覗くように形成されている。これにより、第１開口１３内で、第２開口５３の間に形成された第２開口境界部５４が露出されている。他方、第２開口５３は、３つの第１開口１３に跨がって形成されており、一の第２開口５３内に、３つの第１開口１３が覗くように形成されている。これにより、第２開口５３内で、第１開口１３の間に形成された第１開口境界部１４が露出されている。
【００３４】
第１開口１３と第２開口５３とは、前記針状部材の積層方向から見たときに、互いに同一のピッチで形成され、互いに１／２ピッチずつずれて配置されていることが好適である。この場合、第１開口１３内に重なる３つの第２開口５３の領域を均等化させることができる。
【００３５】
また、図１乃至図３、図５に示されるように、針状部材１０の基部１１の片方の端面１１ｅ、およびスペーサ部材５０の片方の端面５１ｅに、それぞれ、位置合わせ用の切り欠き溝１６、５６が形成されている。切り欠き溝１６、５６の形状は、図示のごとくＶ溝形状が好ましいが、この形状に限定されることなく例えばＵ溝形状、円弧溝形状等であってもよい。これらの切り欠き溝１６、５６は、図５に示されるように、針状部材１０とスペーサ部材５０との積層体の位置合わせに用いられる。例えば、図５に示される細長い三角柱の位置合わせ用部材６０を用いて、この位置合わせ用部材６０が、位置合わせ用の切り欠き溝１６、５６の中に収納されるように位置合わせを行うことによって、極めて簡易にかつ迅速に針状部材１０とスペーサ部材５０との積層体の位置合わせができる。なお、このような切り欠き溝１６、５６は、上述した針状部材１０の基部１１の第１枠体１２、スペーサ部材５０の第２枠体５２を、Ｖ溝形状を有するように形成することで構成することができる。
【００３６】
また、針状部材１０の基部１１およびスペーサ部材５０には、それぞれ、ｙ方向に貫通された２つの貫通孔１７，５７が形成されている。ただし、この貫通孔は２つに特定する必要はなく、２つ以上であれば、複数の貫通孔を持つことが可能である。これらの２つの貫通孔１７、５７は、同一の大きさでかつ同一のピッチで形成されている。貫通孔１７、５７は、針状部材１０とスペーサ部材５０とを積層させて積層体を形成した時に、ｙ方向に貫通したトンネル状の穴が形成され、このトンネル状の穴に棒状の固定棒（例えば、ピン、後述するボルト６３等）を挿入することによって、針状部材１０とスペーサ部材５０との積層体を固定させ一体化させることができる（図６（ｂ）参照）。また、このような貫通孔１７、５７を針状部材１０とスペーサ部材５０との積層体の位置合わせに用いるようにしてもよい。すなわち、貫通孔１７、５７に挿通可能な棒状体を準備してこの棒状体に、針状部材１０とスペーサ部材５０の貫通孔１７、５７を順次、挿通するようにすればよい。なお、針状部材１０の基部１１に設けられる貫通孔１７は、図２に示すように、いくつかの第１開口１３を切り欠くとともに円形状の枠を形成することにより構成することができ、スペーサ部材５０に設けられる貫通孔５７は、図３に示すように、いくつかの第２開口５３を切り欠くとともに円形状の枠を形成することにより構成することができる。
【００３７】
また、他の位置合わせ手法として、貫通孔１７、５７の径を積層順に徐々に小さく形成しておき、これらを積層した時にできるトンネル状の穴を積層体の片端から見たときに、テーパ状に視認できるようにしておくこともできる。
【００３８】
なお、針状部材１０とスペーサ部材５０とは交互に配置することが好ましいが、必ずしも交互配置に限定されるものではない。例えば、積層方向に部分的にスペーサ部材５０を介在させない箇所が存在するようにしてもよいし（針状部材１０同士が重なる箇所が存在する）、積層方向に部分的に針状部材１０を介在させない箇所が存在するようにしてもよい（スペーサ部材５０同士が重なる箇所が存在する）。例えば、針状部材１０とスペーサ部材５０とを積層して針状治具１を形成する際に、針状治具１の基台２の端部に、スペーサ部材５０を多く配置するようにすることができる。これにより針状治具１の基台２の端部に平坦なスペースを確保することができ、かつ針状治具１の載置の安定性を向上させることができる。
【００３９】
次に各部の材料について述べる。
【００４０】
針状部材１０は、例えば、ステンレス鋼、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、コバルト合金、クロム合金、モリブデン合金、タングステン合金等の金属から構成されることが好適である。
【００４１】
スペーサ部材５０は、ステンレス鋼、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、コバルト合金、クロム合金、モリブデン合金、タングステン合金等の金属、あるいはシリコン、リン酸カルシウム等のセラミックスから構成されることが好適である。
【００４２】
好ましい態様として、針状部材１０およびスペーサ部材５０は共に同種の金属材料から構成され、しかもこれらが容易に拡散接合できる金属材料から構成されるのがよい。同種の金属材料から構成することにより、以下のメリット、すなわち、異種金属同士の接続により両者の使用環境での自然電位の違いにより局部電池が形成され、卑な金属が腐食してしまうという危惧がなくなる。また、拡散接合できれば、接着剤フリーの接続となり、溶液中や特殊な温度条件でも不都合なく使用することが可能となる。また、固定のための部品を用いる必要なく、生産性も向上する。拡散接合とは、接合する材料同士を密着させ、真空や不活性ガス中などの制御された雰囲気中で、加圧・加熱し、接合面に生じる原子の拡散を利用して接合する方法である。このような好適な材料として、ステンレス鋼、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、コバルト合金等及び、セラミックスを例示することができる。
【００４３】
図６（ａ）〜（ｄ）にはそれぞれ、針状部材１０とスペーサ部材５０との積層体を形成した後、積層体を種々の方法で固定させ一体化させた状態の模式的断面図が示されている。
【００４４】
図６（ａ）は、積層体を固定させ一体化させる手法として、拡散接合の手法を用いた場合であって、針状部材とスペーサ部材との積層体を形成した後、積層体の接合界面を拡散接合し、積層体を固定させ一体化させている。
【００４５】
図６（ｂ）は、積層体を固定させ一体化させる手法として、ｙ方向に形成されたトンネル状の穴の中に棒状の固定棒（例えば、ピン、ボルト等）を挿入する手法を用いた場合であって、トンネル状の穴を形成するための貫通孔を有する針状部材１０とスペーサ部材５０との積層体を形成した後、ｙ方向に形成されたトンネル状の穴の中に棒状の固定棒を挿入して積層体を固定させ一体化させている。固定させ一体化させる手法は、図示のごとくナット６４とボルト６３の使用によって両端部から締め付けるように行ってもよいし、単純に、棒状の固定棒を圧入するだけで固定を行なうようにしてもよい。
【００４６】
図６（ｃ）は、積層体を固定させ一体化させる手法として、クランプ部材６５を用いた場合であって、針状部材１０とスペーサ部材５０との積層体を形成した後、ｙ方向の両端部をクランプ部材６５を用いて挟持し、固定させ一体化させている。
【００４７】
図６（ｄ）は、積層体を固定させ一体化させる手法として、いわゆるスポット溶接やアーク溶接手法を用いた場合であって、針状部材１０とスペーサ部材５０との積層体を形成した後、ｙ方向の両端部を挟持した状態で積層体を溶接することによって固定させ一体化させている。接合状態は拡散接合に類似する形態となる。
【００４８】
なお、図６（ｂ）や図６（ｃ）示されるような形態では、使用後に積層体をばらして、個々の部材を洗浄したり、積層部品の一部を交換したりした後に、再度、積層体として組み合わせて使用することも可能となる。
【００４９】
針状治具１における針１５のピッチについて説明する。ここで、図７（ａ）は正方形ピッチ配列の状態を示し、図７（ｂ）は三角形ピッチ配列の状態を示している。図７（ａ）に示される正方形ピッチ配列（Ｐ１＝Ｐ２）とする場合、例えば、ｙ方向の針１５の配列ピッチＰ２は、ｘ方向の針１５の配列ピッチＰ１と同程度とすればよく、例えば、７５〜５００μｍ程度とされる。一方、針１５の配列は、図７（ａ）に示される形態に必ずしも限定されるものではなく、図７（ｂ）に示す形態としてもよい。図７（ｂ）に示される三角形ピッチ配列は、正三角形ピッチ配列（Ｐ１：Ｐ２＝２：√３）となっている。
【００５０】
次に、このような構成からなる本実施の形態による針状治具の製造方法について説明する。針状治具は、好適には、以下の工程を経て製造される。すなわち、（１）原材料となる金属薄板の主平面にマスクを形成した後、金属薄板の露出部分をエッチングして平板状の基部とその基部から一体的に突出した複数の針を有する針状部材を形成する針状部材形成工程と、（２）エッチングによりスペーサ部材を形成するスペーサ部材形成工程と、（３）前記針状部材形成工程により形成された針状部材と、前記スペーサ部材形成工程により形成されたスペーサ部材とを積層して積層体を形成し、当該積層体を固定させ一体化させてなる工程を有し構成される。
【００５１】
（針状部材形成工程）
図８（ａ）〜（ｆ）を参照しつつ、本実施の形態による針状治具１を構成する針状部材１０を、フォトリソグラフィー技術を用いて（ウエット）エッチング法で形成する場合について説明する。
【００５２】
まず、図８（ａ）に示されるように、原材料となる針用金属薄板１９が準備される。図８（ａ）において、針用金属薄板１９の主平面１９ａは図面の奥行き方向となり、図面では針用金属薄板１９の厚さｔが表示されている。針用金属薄板１９の厚さｔは、そのまま針状部材１０の基部１１の厚さＴおよび針１５の幅Ｗ２となる（図１参照）。針用金属薄板１９は、予め脱脂洗浄処理しておくことが望ましい。次工程におけるフォトレジスト膜８０の密着性を向上させ、品質・仕上がりを向上させるためである。
【００５３】
次いで、図８（ｂ）に示されるように、針用金属薄板１９の両主平面１９ａにそれぞれマスク形成のためのフォトレジスト膜８０が形成される。フォトレジスト膜８０は塗布形成してもよいし、フィルム状のフォトレジスト膜８０を貼り付けるようにしてもよい（いわゆるラミネート）。２つの主平面１９ａのうち片側にのみフォトレジスト膜８０を形成することも可能であるが、加工精度を担保するためには、図示のごとく両主平面１９ａにそれぞれフォトレジスト膜８０を形成することが望ましい。フォトレジスト膜８０はネガ型、ポジ型、いずれであってもよい。
【００５４】
次いで、図８（ｃ）に示されるように、フォトレジスト膜８０の上に、露光用のパターンが形成されたパターンフィルム原版８１を配置し、露光処理が行われる。図８（ｃ）の断面図で示される露光のパターンは、例えば、図２のＡ−Ａ線矢視断面の針１５の断面図に対応する。フォトレジスト膜８０がネガ型の場合、露光部分が現像液に対して不溶解性となり、現像後に露光部分が残る。フォトレジスト膜８０がポジ型の場合、露光部分が現像液に対して溶解し、現像後に未露光部分が残る。図８における図示例では、ネガ型の場合が示されている。
【００５５】
次いで、図８（ｄ）に示されるように、フォトレジストの現像処理が行われ、現像後、露光部分が所定のパターンの（レジスト）マスク８５として残り、露光されていない箇所は、レジストが除去されて針用金属薄板１９の表面が露出する。
【００５６】
次いで、図８（ｅ）に示されるように、エッチング処理が行われる。すなわち、マスキングされた針用金属薄板１９にエッチング液を付けることによって、上記の現像操作で露出された針用金属薄板１９の部分だけがエッチングされて、所望の形状に針用金属薄板１９が加工される。すなわち、針用金属薄板１９が両方の主平面１９ａからエッチングされて、第１開口境界部１４が形成され、形成された第１開口境界部１４によって画定された複数の第１開口１３が形成される。また、この際、上述した第１枠体１２、位置合わせ用の切り欠き溝１６、貫通孔１７が形成される。なお、エッチング液は、使用する針用金属薄板１９の種類に応じて適宜選定するようにすればよい。
【００５７】
次いで、図８（ｆ）に示されるように、エッチング処理後に針用金属薄板１９に残っている（レジスト）マスク８５を除去し、洗浄・乾燥することによって、針状部材１０が形成される（例えば、図２に示されるごとく針状部材１０が形成される）。このようにして、基部１１と、基部１１から突出する複数の針１５と、を有する針状部材１０が得られる。
【００５８】
なお、上記の針状部材形成工程におけるエッチングは、好適例としてウエットエッチングを挙げて説明したが、針用金属薄板１９の肉厚が極めて薄いものであれば、反応性気体やイオン、ラジカルを用いたドライエッチングを採用することもできる。
【００５９】
（スペーサ部材形成工程）
次に、図９（ａ）〜（ｆ）を参照しつつ、本実施の形態によるスペーサ部材５０を、フォトリソグラフィー技術を用いて（ウエット）エッチング法で形成する場合について説明する。スペーサ部材５０は、上述した構成を有することができれば、特にその製法に限定はない。しかしながら、スペーサ部材５０は、針状部材１０と一体化されて使用されるため高い寸法精度が要求され、上記の針状部材１０の形成工程に準じてエッチング法で形成することが好ましい。
【００６０】
まず、図９（ａ）に示されるように、原材料となるスペーサ用金属薄板５９が準備される。図９（ａ）において、スペーサ用金属薄板５９の主平面５９ａは図面の奥行き方向となり、図面ではスペーサ用金属薄板５９の厚さｔ’は、そのままスペーサ部材５０の厚さＴ’となる。スペーサ用金属薄板５９は、予め脱脂洗浄処理しておくことが望ましい。次工程におけるフォトレジスト膜９０の密着性を向上させ、品質・仕上がりを向上させるためである。
【００６１】
次いで、図９（ｂ）に示されるように、スペーサ用金属薄板５９の両主平面５９ａに、図８（ｂ）と同様にしてマスク形成のためのフォトレジスト膜９０が形成される。
【００６２】
次いで、図９（ｃ）に示されるように、フォトレジスト膜９０の上に、露光用のパターンが形成されたパターンフィルム原版９１を配置し、露光処理が行われる。図９（ｃ）の断面図で示される露光のパターンは、例えば、図３の平面図とその裏面図に対応する。フォトレジスト膜９０がネガ型の場合、露光部分が現像液に対して不溶解性となり、現像後に露光部分が残る。フォトレジスト膜９０がポジ型の場合、露光部分が現像液に対して溶解し、現像後に未露光部分が残る。図９における図示例では、ネガ型の場合が示されている。
【００６３】
次いで、図９（ｄ）に示されるように、フォトレジストの現像処理が行われ、現像後、露光部分が所定のパターンの（レジスト）マスク９５として残り、露光されていない箇所は、レジストが除去されてスペーサ用金属薄板５９の表面が露出する。
【００６４】
次いで、図９（ｅ）に示されるように、エッチング処理が行われる。すなわち、マスキングされたスペーサ用金属薄板５９にエッチング液を付けることによって、スペーサ用金属薄板５９のうち現像処理で露出された部分がエッチングされて、所望の形状にスペーサ用金属薄板５９が加工される。すなわち、スペーサ用金属薄板５９が両方の主平面５９ａからエッチングされて、第２開口境界部５４が形成され、形成された第２開口境界部５４によって画定された複数の第２開口５３が形成される。また、この際、上述した第２枠体５２、位置合わせ用の切り欠き溝５６、貫通孔５７が形成される。なお、エッチング液は、使用するスペーサ用金属薄板５９の種類に応じて適宜選定するようにすればよい。
【００６５】
次いで、図９（ｆ）に示されるように、エッチング処理後にスペーサ用金属薄板５９に残っている（レジスト）マスク９５を除去し、洗浄・乾燥することによって、図３に示すスペーサ部材５０が形成される。
【００６６】
（針状部材と、スペーサ部材とからなる積層体を固定させる工程）
図５に示されるように、針状部材形成工程により形成された針状部材１０と、スペーサ部材形成工程により形成されたスペーサ部材５０とを、複数枚積層して積層体を形成し、この積層体を、例えば、前述した図６（ａ）〜図６（ｄ）に示される種々の方法で固定させ一体化させて、図１０に示されるごとく本実施の形態による複数の突出した針１５を備える針状治具１を得る。
【００６７】
次に、このような構成からなる本実施の形態による針状治具の使用方法について説明する。ここでは、針状治具１を細胞培養に使用する例について説明する。
【００６８】
まず、図１０に示すように、上述のようにして得られた針状治具１に、複数の挿通孔２１を有するメッシュプレート２０が挿着される。この場合、挿通孔２１に針１５を挿入させ、図１０に示すようにメッシュプレート２０を針状部材１０の針１５の基端に位置付けられるまで下降させる。このことにより、針状治具１とメッシュプレート２０とが組み合わされて一体化される。なお、メッシュプレート２０は、針状部材１０およびスペーサ部材５０と同種の金属材料から構成されることが好適であり、また、その厚さＴ１は、例えば、５０μｍ〜２５０μｍとすることができる。
【００６９】
次いで、針状部材１０の針１５に細胞を突き刺し保持する。
【００７０】
その後、針状治具１を培養液中に浸漬させ、細胞を培養させる。針状治具１を培養液中に浸漬させている間、各針状部材１０の基部１１に複数の第１開口１３が設けられるとともに各スペーサ部材５０に複数の第２開口５３が設けられていることにより、第１開口１３および第２開口５３を通して、針状部材１０の基部１１およびスペーサ部材５０に培養液を流すことができ、基部１１およびスペーサ部材５０の周囲で培養液が滞留することを防止できる。
【００７１】
そして、第１開口１３が、ｙ方向（積層方向α）から見たときに、隣り合うスペーサ部材５０の３つの第２開口５３に跨がっていることにより、第１開口１３を通った培養液は、これら３つの第２開口５３に分流する。そして、第２開口５３が、ｙ方向から見たときに、隣り合う基部１１の３つの第１開口１３に跨がっていることにより、第２開口５３を通った培養液は、これら３つの第１開口１３に分流する。このようにして、培養液を、針状部材１０の基部１１およびスペーサ部材５０に、拡散させながら流すことができ、基部１１およびスペーサ部材５０において培養液の滞留領域が形成されることを防止できる。
【００７２】
更に言えば、上述のように第１開口１３および第２開口５３が形成されていることにより、第１開口１３内で、第２開口５３の間に形成された第２開口境界部５４が露出され、第２開口５３内で、第１開口１３の間に形成された第１開口境界部１４が露出される。このことにより、第１開口境界部１４と第２開口境界部５４とが、ｙ方向から見たときに重なり合う領域を大幅に低減することができる。このため、培養液の拡散を促進させることができる。
【００７３】
培養が完了した後、針状治具１を培養液から取り出す。そして、メッシュプレート２０を、針１５の基端から上昇させて、針１５から引き抜く。このことにより、針１５に保持されていた培養細胞を、メッシュプレート２０によって針１５から取り出すことができる。
【００７４】
このように本実施の形態によれば、第１開口１３が、ｙ方向（積層方向α）から見たときに、隣り合うスペーサ部材５０の複数の第２開口５３に跨がっている。このことにより、第１開口１３を通った培養液は、これら複数の第２開口５３に分流することきる。このため、針状部材１０の基部１１およびスペーサ部材５０において、培養液を拡散させながら流すことができる。この結果、針状部材１０の基部１１およびスペーサ部材５０（すなわち、基台２）の周囲において培養液が滞留することを防止できる。この場合、針１５に保持された細胞の培養を均一化させることができる。
【００７５】
また、本実施の形態によれば、第１開口１３および第２開口５３は、ハニカム形状を有している。このことにより、第１開口１３、第２開口５３の頂点角度を大きくすることができ、第１開口１３および第２開口５３をエッチングによって形成する場合には、それらの形状精度を向上させることができる。また、第１開口１３の間に形成された第１開口境界部１４および第２開口５３の間に形成された第２開口境界部５４を、互いに１２０°の角度で交わる直線部分１４ａ、５４ａの集合体として構成することができ、第１開口境界部１４および第２開口境界部５４の強度を向上させることができる。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、第１開口１３と第２開口５３とが、ｙ方向から見たときに、互いに同一のピッチで形成され、互いに１／２ピッチずつずれて配置されている。この場合、第１開口１３内に重なる３つの第２開口５３の領域を均等化させることができ、第１開口１３を通った培養液を、３つの第２開口５３に均等に分流させることができる。
【００７７】
さらに、本実施の形態によれば、針状部材１０の基部１１は、ｙ方向から見たときに、内側に複数の第１開口１３が配置された第１枠体１２を含んでいる。このことにより、基部１１の強度を確保することができる。また、同様に、スペーサ部材５０は、ｙ方向から見たときに、内側に複数の第２開口５３が配置された第２枠体５２を含んでいる。このことにより、スペーサ部材５０の強度を確保することができる。
【００７８】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明による針状治具は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００７９】
例えば、上述した本実施の形態において、針状部材１０の基部１１は、図１２（ａ）に示すような第１凹部１８を含んでいてもよい。この第１凹部１８は、ｙ方向から見たときに、針１５の側に開放されるように形成されている。また、図１２（ｂ）に示すように、スペーサ部材５０は、第１凹部１８と同様な形状を有する第２凹部５８を含んでいてもよい。この場合、第１凹部１８および第２凹部５８にも培養液を流すことができ、針１５の基端側の部分において培養液が滞留することを防止して、当該部分に新鮮な培養液を供給し、針１５に保持された細胞の培養をより一層均一化させることが可能となる。なお、第１凹部１８は、第１枠体１２の一部を凹状に形成することで得られ、第２凹部５８は、第２枠体５２の一部を凹状に形成することで得られる。また、第１凹部１８と第２凹部５８とは、ｙ方向から見たときに互いに重なり合っていてもよく、あるいは、ｘ方向に互いに異なる位置に配置されていてもよい。
【００８０】
また、上述した本実施の形態においては、針状部材１０の基部１１が、第１枠体１２を含んでいる例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、基部１１の強度を確保することができれば、基部１１は、第１枠体１２を含んでいなくてもよい。同様に、スペーサ部材５０は、その強度を確保することができれば、第２枠体５２を含んでいなくてもよい。
【００８１】
また、上述した本実施の形態においては、第１開口１３および第２開口５３がハニカム形状を有している例について説明した。しかしながら、第１開口１３および第２開口５３の形状は、ハニカム形状に限られることはない。
【符号の説明】
【００８２】
１  針状治具
１０  針状部材
１１  基部
１２  第１枠体
１３  第１開口
１５  針
１８  第１凹部
５０  スペーサ部材
５２  第２枠体
５３  第２開口
５８  第２凹部
【図１】
2017225362.tif 000003
【図２】
2017225362.tif 000004
【図３】
2017225362.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017225362.tif 000007
【図６】
2017225362.tif 000008
【図７】
2017225362.tif 000009
【図８】
2017225362.tif 000010
【図９】
2017225362.tif 000011
【図１０】
2017225362.tif 000012
【図１１】
2017225362.tif 000013
【図１２】
2017225362.tif 000014