气泡喷出头、局部消融装置及局部消融方法、以及注射装置及注射方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201580048277.4 | 申请日 | 2015-09-29 | 公开(公告)号 | CN106715672A | 公开(公告)日 | 2017-05-24 |
| 申请人 | 国立研究开发法人科学技术振兴机构; | 发明人 | 山西阳子; 滨野洋平; 神林卓也; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的目的在于制作以及量产化含有任意数量的大小相同的气泡喷出部的气泡喷出头，该气泡喷出部具有大小相同的气泡喷出口。通过制作如下气泡喷出头而能够量产化，该气泡喷出头包括 基板 、以及形成在该基板上的气泡喷出部，所述气泡喷出部包括： 电极 ，其由导电材料形成；绝缘部，其由绝缘性的感光性 树脂 形成，以夹着所述电极的方式设置，并且包括与所述电极的前端相比进一步延伸而成的延伸部；以及空隙，其形成在所述绝缘部的延伸部与所述电极的前端之间。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种气泡喷出头，其包括基板、以及形成在该基板上的气泡喷出部，所述气泡喷出部包括： |
||||||
| 说明书全文 | 气泡喷出头、局部消融装置及局部消融方法、以及注射装置及注射方法 技术领域[0001] 本发明涉及气泡喷出头、局部消融装置及局部消融方法、以及注射装置及注射方法，尤其涉及能够在基板上形成任意数量的气泡喷出部并且能够可靠地控制气泡喷出口的大小且能够量产的气泡喷出头、以及包含该气泡喷出头的局部消融装置及局部消融方法、以及注射装置及注射方法。 背景技术[0002] 伴随近年来生物科技的发展，对在细胞的膜、壁开孔并从细胞除去核或向细胞内导入DNA等核酸物质等、细胞等的局部加工的要求提高。作为局部加工技术(以下，有时记载为“局部消融法”)，利用使用电动手术刀等的探针的接触加工技术、使用激光等的非接触消融技术等的方法广为人知。特别是对于电动手术刀的接触加工技术，最近提出了通过限制为几微米级别的烧结面来限制热侵袭区域从而提高分辨率的技术(参照非专利文献1)。 [0003] 另外，激光加工中的飞秒激光的发展显著，最近提出了进行细胞加工的技术(参照非专利文献2)、在液相中抑制气泡产生的激光加工技术。 [0004] 然而，在以往的使用电动手术刀等的探针的接触加工技术中，具有因连续高频产生的焦耳热烧断对象物的性质，因此存在切断面的粗糙度和热量对周围组织的热侵袭的影响大这一问题。另外，在利用飞秒激光等激光的非接触加工技术中，也存在由于局部地接触高密度能量导致热侵袭对切断面周围组织的影响这一问题。 [0006] 然而，在以往的电穿孔法技术中，在通过电场强度来提高细胞膜的透过性方面存在极限，难以对具有较硬细胞膜、细胞壁而非柔软的脂质双层膜的对象物进行注射，因电极的配置等的限制而难以对局部的目标部位进行注射。另外，在利用超声波的声孔效应技术中难以实现超声波的会聚，难以产生局部的气泡的气蚀来提高分辨率。另外，在利用粒子枪法的注射方法中也存在附着于粒子表面的物质在打入粒子时从表面脱离而造成导入效率低这一问题。另外，在电穿孔法、声孔效应法以及粒子枪法中，注射的物质的消耗量多，也存在难以注射贵重的物质这一问题。 [0007] 为了解决上述以往的局部消融方法、注射方法的问题，本发明人等制作了如下气泡喷出构件，该气泡喷出构件包括：芯材，其由导电材料形成；轮廓部，其由绝缘材料形成，覆盖所述芯材且包含从所述芯材的前端延伸出的部分；以及空隙，其形成在所述轮廓部的延伸后的部分与所述芯材的前端之间，并发现将该气泡喷出构件浸渍于溶液中，在溶液中施加高频电压而产生气泡，通过向加工对象物连续地排出该气泡能够对加工对象物进行切削(局部消融)(参照专利文献1)。 [0008] 另外发现，在所述气泡喷出构件的轮廓部的外侧以与轮廓部之间具有空间的方式设置外侧轮廓部，向所述空间导入溶解及/或分散有注射物质而成的溶液，由此能够产生在界面吸附有溶解及/或分散有注射物质而成的溶液的气泡，通过向加工对象物连续地排出该气泡而能够对加工对象物进行切削，并且能够将覆盖气泡的溶液中包含的注射物质注射到加工对象物中，从而进行了专利申请(参照专利文献1)。 [0009] 在先技术文献 [0010] 专利文献 [0011] 专利文献1：日本专利第5526345号公报 [0012] 非专利文献 [0013] 非专利文献1：D.Palanker et al.，J.Cataract.Surgery，38、127-132，(2010)[0014] 非专利文献2：T.Kaji et al.，Applied Physics Letters，91，023904，(2007)发明内容 [0015] 发明要解决的课题 [0016] 然而，专利文献1所记载的气泡喷出构件以及气液喷出构件通过将导电性的芯材以及绝缘构件加热并拉断而制作。因此，存在难以将各个气泡喷出构件以及气液喷出构件的气泡喷出口的大小准确地统一，并且难以量产化这样的问题。 [0017] 另外，在对加工对象物进行注射时，存在一次不在一处而在多处进行注射的情况。然而，如上所述，专利文献1所记载的气泡喷出构件以及气液喷出构件难以将各个气泡喷出构件以及气液喷出构件的气泡喷出口的大小准确地统一，因此在组合多个以往的气泡喷出构件以及气液喷出构件的情况下，存在难以使注射量均匀的问题。 [0018] 并且，专利文献1所记载的气泡喷出构件的外周由绝缘性的轮廓部覆盖，气液喷出构件的外周由外侧轮廓部覆盖，但轮廓部以及外侧轮廓部也通过将绝缘材料加热并拉断而制作，因此大小并不恒定。因此，由于大小不同，因此存在难以进行组合作业这一问题。而且，气泡喷出构件以及气液喷出构件的前端非常脆，因此存在难以进行单独制作的气泡喷出构件以及气液喷出构件的组合作业这一问题。 [0019] 本发明是为了解决上述问题点而完成的发明，经深入研究最新发现，通过使用光刻技术，(1)能够对包括任意数量的气泡喷出部的气泡喷出头进行制作以及量产化，所述气泡喷出部大小相同且具有大小相同的气泡喷出口；(2)通过利用感光性树脂夹着由导电性材料形成的电极，且将感光性树脂自电极拉伸出而形成，能够利用感光性树脂形成气泡喷出口；(3)通过在气泡喷出部的气泡喷出口侧形成供包含注射物质的溶液流动的流路，能够将在界面吸附有包含注射物质的溶液的气泡向加工对象物连续地放出而对加工对象物进行切削，并且能够将覆盖气泡的溶液中包含的注射物质注射到加工对象物中。 [0020] 即，本发明的目的在于提供气泡喷出头、局部消融装置及局部消融方法、以及注射装置及注射方法。 [0021] 用于解决课题的方案 [0022] 本发明涉及以下所示的气泡喷出头、局部消融装置及局部消融方法、以及注射装置及注射方法。 [0023] (1)一种气泡喷出头，其包括基板、以及形成在该基板上的气泡喷出部，所述气泡喷出部包括：电极，其由导电材料形成；绝缘部，其由绝缘性的感光性树脂形成，以夹着所述电极的方式设置，并且包括与所述电极的前端相比进一步延伸而成的延伸部；以及空隙，其形成在所述绝缘部的延伸部与所述电极的前端之间。 [0024] (2)根据上述(1)所述的气泡喷出头，其中，所述延伸部呈锥状。 [0025] (3)根据上述(1)或(2)所述的气泡喷出头，其中，所述感光性树脂为负型光致抗蚀剂。 [0026] (4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的气泡喷出头，其中，所述气泡喷出部形成有两个以上。 [0027] (5)根据上述(1)至(4)中任一项所述的气泡喷出头，其中，在所述绝缘部形成有辅助流路。 [0028] (6)根据上述(1)至(5)中任一项所述的气泡喷出头，其中，所述气泡喷出头包括与所述电极连接的通电部。 [0029] (7)根据上述(1)至(6)中任一项所述的气泡喷出头，其中，在所述基板上形成有与所述气泡喷出部的电极构成电极对的对置电极。 [0030] (8)根据上述(1)至(7)中任一项所述的气泡喷出头，其中，在所述气泡喷出部的空隙侧形成有供包含注射物质的溶液流动的流路。 [0031] (9)一种局部消融装置，其包括上述(1)至(8)中任一项所述的气泡喷出头。 [0032] (10)一种注射装置，其包括上述(1)至(8)中任一项所述的气泡喷出头。 [0033] (11)一种局部消融方法，包括如下步骤：注入溶液以使上述(9)所述的局部消融装置的电极与对置电极导通；通过向由所述局部消融装置的电极与对置电极构成的电极对施加高频电脉冲，从而从气泡喷出部的前端放出气泡；利用该气泡对加工对象物进行加工。 [0034] (12)一种注射方法，包括如下步骤：注入溶液以使上述(10)所述的注射装置的电极与对置电极导通；使包含注射物质的溶液向气泡喷出部前流动；通过向由所述注射装置的电极与对置电极构成的电极对施加高频电脉冲，从而放出吸附有包含所述注射物质的溶液的气泡；利用气泡使加工对象物局部消融并且向加工对象物导入注射物质。 [0035] 发明效果 [0036] (1)本发明通过使用光刻技术，能够在基板上形成任意数量的大小相同的气泡喷出部，该气泡喷出部具有大小相同的气泡喷出口。从而，能够减少每个气泡喷出头的制造偏差。 [0037] (2)在对单一的加工对象物的多个位置同时进行局部消融或局所注射的情况下，能够对多个位置喷出大小相同的气泡。另外，也能够改变单一的气泡喷出头1上的气泡喷出部的气泡喷出口的大小，也能够对加工对象物的多个位置喷出大小不同的气泡。 [0038] (3)与以往的将芯材和绝缘材料加热并拉断的制造方法不同，使用光刻技术来形成气泡喷出头，因此能够实现量产化。 [0039] (4)通过在气泡喷出部的气泡喷出口侧形成供包含注射物质的溶液流动的流路，从而容易将在界面吸附有包含注射物质的溶液的气泡向加工对象物连续地喷出，能够对加工对象物进行切削，并且能够将覆盖气泡的溶液中包含的注射物质注射到加工对象物中。附图说明 [0040] 图1是示出本发明的气泡喷出头1的概要的图。 [0041] 图2是示出气泡喷出头1的另一实施方式的图。 [0042] 图3是示出本发明的气泡喷出头1的第一实施方式的制造工序的一例的图。 [0043] 图4示出本发明的气泡喷出头1的另一实施方式，图4的(1)是气泡喷出头1的整体，图4的(2)是气泡喷出部3附近的放大图。 [0044] 图5是示出使用了本发明的气泡喷出头1的局部消融装置6的整体结构的图。 [0045] 图6是示出适于注射装置的气泡喷出头1的概要的图。 [0046] 图7的(1-1)是注射用气泡喷出头1的一例的剖视图，图7的(1-2)是其俯视图。图7的(2-1)是注射用气泡喷出头1的另一例的剖视图，图7的(2-2)是其俯视图。 [0047] 图8是示出图7的(2-1)以及(2-2)所示的注射用气泡喷出头1的制造工序的一例的图。 [0048] 图9的(1)以及(2)是示出注射用气泡喷出头1的另一实施方式的图。 [0049] 图10是附图代用照片，图10的(1)是在实施例1中制作的气泡喷出头1的照片，图10的(2)是将气泡喷出部附近放大后的照片。 [0050] 图11是附图代用照片，图11的(1)是在实施例2中制作的气泡喷出头1的照片，图11的(2)是将气泡喷出部附近放大后的照片。 [0051] 图12是附图代用照片，是在实施例3中用高速相机对气泡36的产生进行拍摄的照片。 [0052] 图13是附图代用照片，图13的(1)是在实施例4中制作的气泡喷出头1的照片，图13的(2)是将气泡喷出部附近放大后的照片。 [0053] 图14是附图代用照片，是在实施例5中用高速相机对气泡36的产生进行拍摄的照片。 具体实施方式[0054] 以下，参照附图对本发明的气泡喷出头、局部消融装置及局部消融方法、以及注射装置及注射方法进行详细说明。 [0055] 图1是示出本发明的气泡喷出头1的概要的图。本发明的气泡喷出头1在基板2上形成有气泡喷出部3。气泡喷出部3包括电极31和绝缘部33，电极31由导电性材料形成，绝缘部33包括以夹着电极31的方式设置且与电极31的前端相比进一步延伸而成的延伸部32，由电极31的前端与延伸部32形成空隙34。另外，在图1所示的例子中形成有与电极31连接的通电部4，但通电部4可以在制作气泡喷出头1时一体地形成，也可以与气泡喷出头1形成为分体构件而在通电时连接。另外，对置电极5也形成在基板2上，但对置电极5可以在制作气泡喷出头1时一体地形成，也可以与气泡喷出头1形成为分体构件而在通电时浸渍于溶液。通过向电极31与对置电极5施加电压，能够从由相邻的延伸部32形成的气泡喷出口35连续地喷出气泡36。 [0058] 在本发明中，包含延伸部32的绝缘部33利用光刻技术作成。因此，形成包含延伸部32的绝缘部33的材料只要是绝缘性的感光性树脂则没有特别限制。例如可以举出市售的TSMR V50、PMER等正型光致抗蚀剂、SU-8、KMPR等负型光致抗蚀剂。在本发明中，通过对电极 31与对置电极5通电而喷出气泡36，因此尤其在施加高电压的情况下，容易在细微的部分即气泡喷出口35施加有负载。SU-8、KMPR等负型光致抗蚀剂的硬度比正型光致抗蚀剂的硬度高，因此在对气泡喷出部3施加高电压的情况下，优选使用负型光致抗蚀剂作为感光性树脂。 [0059] 通电部4以及对置电极5只要是能够使外部电源的电力向电极31流动的材料则没有特别限制，能够使用于上述电极31同样的材料。需要说明的是，在将通电部4与气泡喷出头1形成为分体构件的情况下，以将电极31的端部设为从绝缘部33伸出的状态从而容易连接通电部4的方式进行制造即可。另外，在将对置电极5设为分体构件的情况下，只要能够与电极31通电即可，因此可以为棒状、板状等，对形状等没有特别限制。 [0060] 在向电极31以及对置电极5输出电力时，在空隙34形成的气泡以被扯碎的方式从气泡喷出口35喷出，因此不需要从外部向气泡喷出部3供给气体。另外，空隙34使喷出的气泡36具有指向性，因此优选越靠近气泡喷出口35越小，在后述的制造工序中，使用使延伸部32成为锥状那样的形状的光掩模即可。 [0061] 另外，在空隙34内形成气泡时，生成具有接近气泡喷出口35的内径(以下，有时记载为“直径D”或“D”)的大小的气泡。因此，空隙34的深度(从电极31的前端至气泡喷出口35的长度。以下，有时记载为“L”)至少需要为能够在空隙34内生成气泡的大小，因此优选L/D至少为1以上。另外，对于L/D的上限而言，只要是能够使气泡连续地喷出的大小则没有特别限制。专利文献1所记载的气泡喷出构件通过将玻璃等加热并拉断而制作，因此气泡喷出构件的前端非常细容易破损，但在本发明的情况下，在基板上由感光性树脂形成气泡喷出口，因此不会破损。能够通过光掩模的形状来调整L/D。喷出的气泡36的大小能够通过改变气泡喷出口35的直径D来调整，在制造时通过光掩模的形状来调整即可。 [0062] 图2是示出气泡喷出头1的另一实施方式的图。在将对置电极5形成为分体构件的情况下，基板2的大小为与气泡喷出部3(绝缘部33)相同的大小即可。在图1所示的实施方式的情况下，需要将气泡喷出头1浸渍于能够通电的溶液，或者需要向基板2上注入溶液以使电极与对置电极导通，并在基板2上配置加工对象物，但图2所示的气泡喷出头1至少将气泡喷出口35浸渍于溶液即可。无论哪种方式，在使用时注入溶液以使电极与对置电极导通即可。 [0063] 需要说明的是，虽在图1以及图2中未图示，但为了防止将气泡喷出头1浸渍于溶液时的漏电，在使用气泡喷出头1时优选在上表面形成绝缘层。形成绝缘层的材料使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚对二甲苯(parylene)、环氧树脂、聚酰亚胺、聚乙烯、玻璃、石英、PMMA、硅等周知的绝缘性材料即可。绝缘层可以在使用之前粘贴于气泡喷出头1，也可以在制造气泡喷出头1时预先形成。 [0064] 图3是示出本发明的气泡喷出头1的第一实施方式的制造工序的一例的图。需要说明的是，在图示方面，在图3中记载了气泡喷出部3为一个的例子，但在形成有多个气泡喷出部3的情况下，改变光掩模的形状即可。 [0066] (2)通过溅射将形成通电部4的材料层叠在基板2上。 [0067] (3)涂敷光致抗蚀剂8，并以最终在形成通电部4的部分残留有光致抗蚀剂8的方式使用掩模进行曝光、显影。 [0069] (5)通过除去光致抗蚀剂8来形成通电部4。 [0070] 关于以下的制造工序，作为A-A’剖视图示出形成电极31的部分，作为B-B’剖视图示出形成包含延伸部32的绝缘部33(附图标记仅记载为33)的部分。需要说明的是，关于A-A’剖视图、B-B’剖视图的位置在上述(5)的附图中图示(图3-2以及图3-3的左侧)。 [0071] (6)通过旋涂法层叠形成包含延伸部32的绝缘部33的材料。 [0072] (7)使用设计为使包含延伸部32的绝缘部33残留那样的形状的光掩模进行曝光。需要说明的是，为了容易与外部电源连接，优选使用将基板2的端部部分的绝缘部33除去而使通电部4露出那样的形状的光掩模。 [0073] (8)显影后，将形成包含延伸部32的绝缘部33的部分以外的材料除去。 [0074] (9)在通电部4上通过电镀使电极31生长。 [0075] (10)形成绝缘层37。 [0076] 在上述工序中使用的抗蚀剂、蚀刻剂、溅射装置等使用在细微加工技术的领域中使用的公知的试剂、装置即可。 [0077] 需要说明的是，在上述的制造工序中，通过电镀使电极31在通电部4上成长，但也可以不设置通电部4。具体而言，通过省略工序(2)～(4)而在基板2上形成绝缘部33，接下来将用于形成薄板状的电极31的材料以成为电极31的形状的方式切断，并嵌入绝缘部33之间而制造即可。在该情况下，电极31优选形成为在基板2的端部露出，能够与外部电源直接通电。另外，上述制造工序示出了在基板2上二维地配置气泡喷出部3的例子，但也可以在工序(10)结束后，通过重复工序(2)～(10)而在基板2上三维地形成气泡喷出部3。 [0078] 图4示出本发明的气泡喷出头1的另一实施方式，图4的(1)是气泡喷出头1的整体，图4的(2)是气泡喷出部3附近的放大图。如上所述，为了防止漏电，本发明的气泡喷出头1有时在气泡喷出头1的上表面形成有绝缘层37。在该情况下，若气泡喷出口35与加工对象物之间的距离长，则从气泡喷出口35喷出的气泡36在溶液中向前方移动，但气泡36也由于浮力而向绝缘层37侧移动，从而可能会附着于绝缘层37。因此，也可以在绝缘部33设置辅助流路38，从而形成将喷出的气泡36向前方推出的辅助流(图4的(2)的箭头)。 [0079] 辅助流路38只要能够如上述那样形成将气泡36向前方推出的辅助流则没有特别限制。例如，辅助流形成为沿着气泡喷出部3流动即可。在图4的(2)所示的例子中，在多个气泡喷出部3的两端以及各个气泡喷出部3之间设置有辅助流路38，但也可以对多个气泡喷出部3中的每一个形成辅助流路38。另外，在图4的(2)所示的例子中，气泡喷出部3从绝缘部33突出，但也可以在图1以及图2所示的气泡喷出部3未从绝缘部33突出的形状的气泡喷出头1中形成辅助流路38。对于辅助流路38而言，通过改变上述的制造工序(7)的光掩模的形状而形成于绝缘部33即可。另外，在形成有辅助流路38的情况下，也可以如图4的(1)所示那样在辅助流路38的端部形成有泵连接部39，该泵连接部39连接用于向辅助流路38供液的泵。对于泵连接部39而言，也通过改变制造工序(7)的光掩模的形状而形成于绝缘部33即可。在形成有泵连接部39的情况下，在气泡喷出头1的上表面的绝缘层37形成孔，并将硅管等连接于孔即可。 [0080] 图5是示出使用了本发明的气泡喷出头1的局部消融装置6的整体结构的图。局部消融装置6包含电力输出机构，电力输出机构至少包含电线62，该电线62用于与一般商用交流电源装置61、以及气泡喷出头1的电极31、对置电极5形成回路，根据需要也可以设置无感电阻63、电压放大电路64以及未图示的DIO(数字输入输出)端口等。电力输出机构能够通过将无感电阻63、DIO端口等装入以往的电动手术刀用电路并设置为微小对象用的输出结构而简单地制成。 [0081] 向电极31以及对置电极5输出的电的电流、电压以及频率只要处于能够喷出气泡且不损伤气泡喷出部3的范围内则没有特别限制，例如，电流优选为10mA～80mA，更优选为25mA～75mA。若电流小于10mA则有时不能顺利地生成气泡36，若电流大于80mA则会产生电极损耗而不优选。电压优选为100V～800V，更优选为200V～600V。若电压小于100V则难以生成气泡36，若电压大于800V则可能会造成电极31的损耗、延伸部32的破损而不优选。频率优选为1kHz～1GHz，更优选为5kHz～1MHz，尤其优选为10kHz～60kHz。若频率小于1kHz则延伸部32可能会破损，若频率大于1GHz则可能无法生成气泡36而不优选。 [0082] 本发明的局部消融方法首先将本发明的局部消融装置6的气泡喷出头1与对置电极5浸渍于导电性的溶液，或者向基板2上注入溶液以使电极31与对置电极5导通。然后，在气泡喷出头1的气泡喷出部3与对置电极5之间配置加工对象物，使从气泡喷出部3喷出的气泡36与加工对象物碰撞，由此能够使加工对象物局部地消融。 [0083] 作为加工对象物，只要是能够通过气泡而消融的对象物则没有特别限制，例如可以举出细胞、蛋白质等。作为细胞，可以举出从人或非人动物的组织分离出的干细胞、皮肤细胞、粘膜细胞、肝细胞、胰岛细胞、神经细胞、软骨细胞、内皮细胞、上皮细胞、骨细胞、肌细胞、卵细胞等动物细胞、植物细胞、昆虫细胞、大肠杆菌、酵母、霉菌等微生物细胞等细胞。需要说明的是，本发明中的“加工”是指通过对加工对象物喷出气泡而在对象物上开孔、或切削对象物的一部分。 [0084] 在专利文献1中，本发明人等明确了从气泡喷出构件喷出的气泡能够吸附注射物质。认为通过向芯材通电而产生的气泡带电，通过电使气泡吸附注射物质。因此，在使用图1或图2所示的气泡喷出头1进行局部消融时，若使浸渍气泡喷出头1的导电性溶液包含注射物质，则能够喷出周围吸附有注射物质的气泡36。因此，能够在使加工对象物局部消融的同时导入注射物质。另外，本发明的气泡喷出头1的从基板2至绝缘层37的高度为μm级别。因此，在流体力学上，通过使用泵等将包含注射物质的溶液向导电性溶液推出，能够形成包含注射物质的溶液的层流。 [0085] 图6是示出更适于注射装置的气泡喷出头1(以下，有时记载为“注射用气泡喷出头”)的概要的图。图6所示的注射用气泡喷出头1在气泡喷出部3的空隙34侧形成有供包含注射物质的溶液流动的流路7(以下，有时记载为“注射溶液流路”)。如上所述，即使不特别形成注射溶液流路7，在流体力学上也能够使包含注射物质的溶液形成为层流，但通过形成注射溶液流路7能够使包含注射物质的溶液更容易形成为层流。图7的(1-1)是注射用气泡喷出头1的一例的剖视图，图7的(1-2)是其俯视图。在图7的(1-1)以及(1-2)所示的例子中，在相当于注射溶液流路7的部分不形成通电部4，由此使该部分相对地比其他部分低而形成流路7。 [0086] 图7的(2-1)是注射用气泡喷出头1的另一例的剖视图，图7的(2-2)是其俯视图。在图7的(2-1)以及(2-2)所示的例子中，通过在气泡喷出部3的相反侧形成绝缘壁71，从而由气泡喷出部3的延伸部32与绝缘壁71形成流路7。需要说明的是，在图7的(2-1)以及(2-2)所示的注射用气泡喷出头1的情况下，气泡36通过流路7，从而能够形成在周围吸附有注射物质的气泡36。因此，需要将加工对象物放置在远离流路7的位置，因此优选在与气泡喷出部3对置的绝缘壁71上形成用于放置加工对象物的加工对象物设置流路72。绝缘壁71使用与绝缘部32相同的材料即可。需要说明的是，在图7的(2-1)以及(2-2)所示的例子中，在流路7非常窄而仅供包含注射物质的溶液流过的情况下，需要形成加工对象物设置流路72并在加工对象物设置流路72内充满导电性溶液。另一方面，若流路7宽而能够在流路7内的导电性溶液内形成包含注射物质的溶液的层流，则加工对象物也能够配置在流路7内，因此加工对象物设置流路72并不是必须的。 [0087] 需要说明的是，在图7中虽未示出，但在注射用气泡喷出头1上可以形成有用于使注射物质流入流路7内的注入口。通过将调节为亲水度与导电性溶液不同的包含注射物质的溶液从注入口注入，能够在浸渍气泡喷出头1的导电性溶液中形成包含注射物质的溶液流。另外，注入口不限于一个，也可以形成多个。通过将调节为亲水度不同的注射物质从各个注入口注入，能够形成包含注射物质的多层的溶液流。在形成注入口的情况下，在流路7的相反侧形成排出口即可。关于注入口以及排出口，在气泡喷出头1的上表面的绝缘层37形成孔，并将硅管等连接于孔即可。 [0088] 图8是示出图7的(2-1)以及(2-2)所示的注射用气泡喷出头1的制造工序的一例的图。在图3所示的制造工序内，将工序(7)的光掩模的形状设为能够形成绝缘层71以及加工对象物设置流路72的形状，除此之外与图3所示的工序相同即可。 [0089] 图9是示出注射用气泡喷出头1的另一实施方式的图。图6以及7所示的注射用气泡喷出头1的气泡喷出口35面向注射溶液流路7，而图9的(1)所示的注射用气泡喷出头1在气泡喷出部3的周围形成包含第一注射物质的第一注射溶液流路8，并且第一注射溶液流路8与图6以及图7所示的注射溶液流路7连接。在图9的(1)所示的实施方式中，在第一注射溶液流路8形成有来自泵a的包含注射物质的注射流a，在注射溶液流路7形成有来自泵b的包含注射物质的注射流b，注射流a以及b形成为层流。需要说明的是，在该情况下，注射流a也起到前述的辅助流的作用。在从气泡喷出口喷出的气泡的周围吸附有在第一注射溶液流路8中流动的溶液所包含的第一注射物质，在其周围吸附有在注射溶液流路7中流动的溶液所包含的注射物质。需要说明的是，通过将加工对象物放置在加工对象物设置流路72的入口附近，并增大向气泡喷出部3施加的电压，能够在加工对象物设置流路72也设置用于形成包含注射物质的注射流c的泵c，将注射流形成为三层。 [0090] 另外，在图9的(2)所示的实施方式中，在气泡喷出部3的周围形成包含第一注射物质的第一注射溶液流路8，在第一注射溶液流路8形成有用于供吸附有第一注射物质的气泡通过的孔81。并且，在第一注射溶液流路8的周围形成包含第二注射物质的第二注射溶液流路9。在图9的(2)所示的实施方式中，在从气泡喷出口喷出的气泡的周围吸附有在第一注射溶液流路8中流动的第一注射物质，能够在其周围吸附在第二注射溶液流路9中流动的第二注射物质。 [0091] 需要说明的是，虽在图9的(2)中省略图示，但也可以在注射溶液流路8、9的端部形成有泵连接部，该泵连接部连接用于供给包含注射物质的溶液的泵。注射溶液流路8、9以及泵连接部通过改变上述的制造工序(7)的光掩模的形状而形成于绝缘部33即可。在形成泵连接部的情况下，在注射用气泡喷出头1的上表面的绝缘层37形成孔，并将硅管等连接于孔即可。 [0092] 能够代替上述的局部消融装置6的气泡喷出头1而使用注射用气泡喷出头1来制作注射装置。除了使包含注射物质的溶液在流路7中流动以外，能够利用与局部消融方法同样的步骤在使加工对象物局部消融的同时导入注射物质。当然，若使用不包含注射物质的导电性溶液，也能够作为局部消融装置而使用。 [0093] 注射物质不论是气体、固体还是液体均可，只要是能够溶解及/或分散在液体中的物质则没有特别限制，作为气体可以举出空气、氮、氦、二氧化碳、一氧化碳、氩、氧等，作为固体可以举出DNA、RNA、蛋白质、氨基酸、无机物等，作为液体可以举出药剂溶液、氨基酸溶液等。作为使注射物质溶解及/或分散的溶液可以举出生理盐水、培养介质等。 [0094] 以下举出实施例对本发明进行具体说明，但该实施例仅用于本发明的说明，是为了其具体方式的参考而提供的。上述的例示用于说明本发明的特定的具体方式，但并不限定或限制本发明公开的范围。 [0095] 实施例 [0096] <实施例1> [0097] [气泡喷出头1的制作] [0098] (1)将玻璃基以丙酮-乙醇-超纯水的顺序分别利用超声波清洗机以100kHz有机清洗5分钟，并以120℃烘焙30分钟。 [0099] (2)在将玻璃基板冷却至常温后，在玻璃基板上使用溅射装置((株)VACUUM DEVICE MSP-30T)以等离子体电流值(80mA)溅射Au1分钟从而成膜。 [0100] (3)在玻璃基板上以2000rpm旋涂OFPR-800LB(200CP)30秒并以4000rpm旋涂OFPR-800LB(200CP)2秒，然后在烘箱内以90℃预烘焙30分钟。接下来，使用乳胶掩模(emulsion mask)曝光后，使用NMD-3进行显影。显影后，使用超纯水进行清洗，利用旋转干燥机等吹除水分而干燥。 [0101] (4)对图案化后的OFPR以外的区域浸渍Au蚀刻剂(AURUM-302，关东化学(株))而对Au进行蚀刻，并用超纯水进行清洗。 [0102] (5)将玻璃基板浸泡于丙酮而除去剩余的OFPR膜，完成Au电极部的图案化。 [0103] (6)在玻璃基板上旋涂SU-8，在热板上以95℃预烘烤50分钟。 [0104] (7)在使用乳胶掩模进行曝光后，在热板上以95℃曝光烘焙5分钟。 [0105] (8)使用PGMEA(2-Methoxy-1-methylethyl acetate；CAS Number：142300-82-1)进行显影。显影后，使用超纯水进行清洗，利用旋转干燥机等吹除水分而干燥，完成SU-8的图案化作业。 [0106] (9)将电极与Au图案部连接，沿着SU-8的图案使Ni镀层生长至SU-8图案的高度(100μm)，制作气泡喷出头1。 [0107] (10)将聚二甲基硅氧烷(PDMS)在OHP膜上以1000rpm旋涂20秒，并在烘箱内以90℃烘焙15分钟，使之成为厚度100μm左右的片状。将该PDMS片罩在制作出的气泡喷出头1的上表面上，并使用粘接剂(超级X，CEMEDINE(株))进行粘接。 [0108] 图10的(1)是在实施例1中制作的气泡喷出头1的照片，图10的(2)是将气泡喷出部附近放大后的照片。气泡喷出口35的大小约为50μm。 [0109] <实施例2> [0110] [气泡喷出头1的制作] [0111] 改变上述实施例1的(7)的工序的乳胶掩模的形状，制作出形成有多个气泡喷出部的气泡喷出头1。图11的(1)是在实施例2中制作的气泡喷出头1的照片，图11的(2)是将气泡喷出部附近放大后的照片。气泡喷出口35的大小约为50μm。 [0112] <实施例3> [0113] [局部消融装置以及注射装置的制作以及气泡喷出实验] [0114] 代替医用电动手术刀(CONMED公司制，Hyfrecator2000)的手术刀而组装实施例1中制作的气泡喷出头1，并且将无感电阻以及DIO端口组装于电力输出机构，制作出局部消融装置以及注射装置。 [0115] 接下来，将气泡喷出头1浸渍于5M的NaCl溶液，在电压为27.7mA、电流为309V、输出频率为450kHz、用于阻抗匹配的采样频率为450kHz、以3.5kHz进行反馈的条件下，对电极31和对置电极5输出电力。关于气泡的形成，使用高速相机(VW-9000，Keyence公司制)进行拍摄。需要说明的是，对置电极5由铜板制作，与气泡喷出头1分开地配置。 [0116] 图12是用高速相机对气泡36的产生进行拍摄的照片。由照片可知，能够确认通过使用在实施例1中制作的气泡喷出头1，能够从气泡喷出口35喷出气泡36。 [0117] <实施例4> [0118] 通过改变上述实施例1的(7)的工序的乳胶掩模的形状，制作出包含流路7的气泡喷出头1。图13的(1)是在实施例4中制作的气泡喷出头1的照片，图13的(2)是将气泡喷出部附近放大后的照片。气泡喷出口35的大小约为50μm，电极31的高度为25μm，流路7的高度为50μm且宽度为100μm。 [0119] [局部消融装置以及注射装置的制作以及气泡喷出实验] [0120] <实施例5> [0121] 代替在实施例1中制作的气泡喷出头1而使用在实施例4中制作的气泡喷出头1，除此以外利用与实施例3同样的装置制作局部消融装置以及注射装置，进行了气泡喷出实验。 [0122] 图14是用高速相机对气泡36的产生进行拍摄的照片。由照片可知，能够确认通过使用在实施例4中制作的气泡喷出头1，能够从气泡喷出口35喷出气泡36，以及喷出的气泡36到达了加工对象物设置流路72。 [0123] 附图标记说明 [0124] 1…气泡喷出头1、2…基板、3…气泡喷出部、4…通电部、5…对置电极、6…局部消融装置、7…注射溶液流路、8…第一注射溶液流路、9…第二注射溶液流路、31…电极、32…延伸部、33…绝缘部、34…空隙、35…气泡喷出口、36…气泡、37…绝缘层、38…辅助流路、39…泵连接部、61…一般商用交流电源装置、62…电线、63…无感电阻、64…电压放大电路、 71…绝缘壁、72…加工对象物设置流路、81…孔。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈