JP2010057439A - Cell culture support, method for producing the same, and cell culture method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To culture many kinds of cells in a same layer, perform patterning with a line width of a capillary blood vessel and uniformly peel exclusively the cells from a substrate without breaking the cell. <P>SOLUTION: The cell culture support is obtained by coating a surface of different areas of the substrate with two or more kinds of temperature-responsive polymers. Among the different areas surface-coated with the temperature responsive polymer, the minimum value of the line width of at least one area is not less than 0.1 μm and not more than 30 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

Translated fromJapanese

本発明は、人や細胞培養、組織培養等の分野において利用される細胞の培養を生体外で行うための細胞培養支持体およびその製造方法、またこの細胞培養支持体を用いた細胞培養方法に関する。  The present invention relates to a cell culture support for in vitro cell culture used in the fields of humans, cell culture, tissue culture and the like, a method for producing the same, and a cell culture method using the cell culture support. .

従来、動物細胞の一般的な培養法として広く用いられる単層細胞培養法は、生体内で有していた複雑系の細胞本来の培養環境下におかれないため、生存を継続する分化機能を維持することが困難であり、細胞は生存または増殖するものの、生体の複雑系を精密に再現していないため、分化機能の停止や制御困難を招くことがよく知られている。  Conventionally, the monolayer cell culture method, which is widely used as a general method for culturing animal cells, is not placed in the original culture environment of complex cells that have been in vivo, and therefore has a differentiation function that continues to survive. Although it is difficult to maintain and cells survive or proliferate, it is well known that the complex system of the living body is not accurately reproduced, resulting in termination of differentiation function and difficulty in control.

肝細胞の長期培養化には、（生体の肝臓の構造を考えて）血管由来の細胞との共培養が有効であると考えられているが、通常の培養皿を用いる方法で、ただ単に肝細胞と線維芽細胞あるいは肝細胞と内皮細胞との混合等では安定に共培養することはできない。  For long-term culture of hepatocytes, co-culture with blood vessel-derived cells is considered effective (in view of the structure of the liver in the living body). It cannot be stably co-cultured by mixing cells and fibroblasts or hepatocytes and endothelial cells.

肝実質細胞とラット血管内皮細胞との共培養の例が知られているが（例えば、特許文献１）、基材にパターニングされている温度応答性高分子は、Ｎ−ｎ−プロピルメタクリルアミドモノマー重合体とＮ−イソプロピルアクリルアミドモノマー重合体と、それぞれ単独ポリマーで構成されている。  An example of co-culture of liver parenchymal cells and rat vascular endothelial cells is known (for example, Patent Document 1), but the temperature-responsive polymer patterned on the substrate is Nn-propyl methacrylamide monomer The polymer and the N-isopropylacrylamide monomer polymer are each composed of a single polymer.

ここにおいて、線幅については特に規定していないが、一般的な毛細血管の巾である１０μｍに対してパターニング可能であることについては言及していない。  Here, the line width is not particularly specified, but it does not mention that patterning is possible with respect to a typical capillary width of 10 μm.

２つの単独ポリマーは、マスク法でパターニングされているため、異種ポリマー間の間隙に隙間が空いたり、ポリマー同士の重なりが起こったりする。それに伴い、ポリマー上で培養される異種の細胞が重なりコンタミを起こしたり、異種の細胞間で隙間が開いてしまったりする。これにより、細胞培養後の、低温にして剥離する際に、均等に細胞が剥離されず、一部細胞が破損してしまう。  Since the two single polymers are patterned by the mask method, gaps are formed in the gaps between different polymers, or the polymers overlap each other. Along with this, different types of cells cultured on the polymer overlap and cause contamination, or gaps between different types of cells open. As a result, when the cells are cultured and separated at a low temperature, the cells are not evenly separated, and some cells are damaged.

また細胞培養基材への細胞接着層のパターニングには、例えば、特許文献２のようにフォトリソ法によりパターニングする方法があるが、１つのポリマーを基材に塗布し、一定の線幅（６０μｍ）を描いているだけであり、複数のポリマーを塗り分ける技術についてはここには言及されていない。また線幅６０μｍは、一般的な毛細血管の巾である１０μｍに対して大きすぎる線幅である。  In addition, as a method for patterning a cell adhesion layer on a cell culture substrate, for example, there is a method of patterning by a photolithographic method as in Patent Document 2, but one polymer is applied to the substrate and a certain line width (60 μm) is applied. However, the technique for painting a plurality of polymers separately is not mentioned here. The line width of 60 μm is too large for a typical capillary vessel width of 10 μm.

また、特許文献３には、インクジェット法により細胞接着材料で細胞接着層を基材上にパターニングする方法が記載されているが、細胞接着材料としてポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を用いているため、細胞の剥離が困難となっている。また、基材上にＰＥＧを固定する手段として超臨界二酸化炭素を使っており、プロセスが複雑な上に、装置が大型してしまう。
国際公開第０１／０６８７９９号パンフレット特開２００５−２２９９１４号公報特開２００６−３２５７９１号公報Patent Document 3 describes a method of patterning a cell adhesion layer on a substrate with a cell adhesion material by an inkjet method. However, since polyethylene glycol (PEG) is used as a cell adhesion material, Peeling is difficult. In addition, supercritical carbon dioxide is used as a means for fixing PEG on the substrate, and the process is complicated and the apparatus becomes large.
International Publication No. 01/068799 Pamphlet JP 2005-229914 A JP 2006-325791 A

多種類の細胞を、同一層内で培養を可能にし、毛細血管の線幅でパターニングでき、かつ細胞を破壊することなく、基材から細胞のみを均等に剥離することにある。  Various types of cells can be cultured in the same layer, can be patterned with the line width of capillaries, and only cells are evenly detached from the substrate without destroying the cells.

本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。  The above object of the present invention can be achieved by the following configuration.

１．基材上に２種類以上の温度応答性高分子により異なる領域に表面被覆を行った細胞培養支持体であって、該温度応答性高分子により表面被覆を行った異なる領域のうち、少なくとも一つの領域の線幅の最小値が０．１μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする細胞培養支持体。  1. A cell culture support in which different regions are coated with two or more kinds of temperature-responsive polymers on a substrate, wherein at least one of the different regions coated with the temperature-responsive polymers A cell culture support, wherein the minimum line width of the region is 0.1 μm or more and 30 μm or less.

２．前記温度応答性高分子の少なくとも一つがＮ−イソプロピルアクリルアミドのホモポリマーもしくはＮ−イソプロピルアクリルアミドと他のモノマー成分との共重合ポリマーであることを特徴とする前記１に記載の細胞培養支持体。  2. 2. The cell culture support according to 1 above, wherein at least one of the temperature-responsive polymers is a homopolymer of N-isopropylacrylamide or a copolymer of N-isopropylacrylamide and another monomer component.

３．温度応答性高分子による表面被覆を行った線幅の最小値が０．１μｍ以上３０μｍ以下である領域が、インクジェット記録装置によりパターニングされたことを特徴とする前記１または２に記載の細胞培養支持体。  3. 3. The cell culture support according to 1 or 2 above, wherein a region having a minimum line width of 0.1 μm or more and 30 μm or less subjected to surface coating with a temperature-responsive polymer is patterned by an ink jet recording apparatus. body.

４．基材上に２種類以上の温度応答性高分子により異なる領域に表面被覆を行った細胞培養支持体の製造方法であって、該温度応答性高分子により表面被覆を行った異なる領域のうち、少なくとも一つの領域の線幅の最小値が０．１μｍ以上３０μｍ以下である細胞培養支持体の製造方法において、前記線幅の最小値が０．１μｍ以上３０μｍ以下である領域のパターニングを、静電吸引方式のインクジェットヘッドを用いるインクジェット記録装置により行うことを特徴とする細胞培養支持体の製造方法。  4). A method for producing a cell culture support in which different regions are surface-coated with two or more types of temperature-responsive polymers on a substrate, wherein different regions are surface-coated with the temperature-responsive polymers, In the method for producing a cell culture support, wherein the minimum value of the line width of at least one region is 0.1 μm or more and 30 μm or less, patterning of the region where the minimum value of the line width is 0.1 μm or more and 30 μm or less is electrostatic A method for producing a cell culture support, which is performed by an ink jet recording apparatus using a suction type ink jet head.

５．前記パターニングのとき、前記インクジェットヘッドと基材との間隙が０．１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることを特徴とする前記４に記載の細胞培養支持体の製造方法。  5. 5. The method for producing a cell culture support according to 4, wherein a gap between the inkjet head and the substrate is 0.1 mm or more and 3 mm or less during the patterning.

６．前記インクジェット記録装置におけるインクタンクに含まれるインク（溶液）の粘度が０．５ｃｐ以上、１０ｃｐ以下、また、表面張力が１５〜８０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする前記４または５に記載の細胞培養支持体の製造方法。  6). 6. The above 4 or 5, wherein the ink (solution) contained in the ink tank in the ink jet recording apparatus has a viscosity of 0.5 cp or more and 10 cp or less and a surface tension of 15 to 80 mN / m or more. A method for producing a cell culture support.

７．前記１〜３のいずれか１項に記載の細胞培養支持体上で２種類以上の異なる細胞を培養することを特徴とする細胞培養方法。  7). A cell culture method, comprising culturing two or more different cells on the cell culture support according to any one of 1 to 3 above.

８．前記７に記載の細胞培養方法であって、２種類以上の異なる細胞を温度応答性高分子の応答温度以下にして剥離することを特徴とする細胞培養方法。  8). 8. The cell culture method according to 7, wherein two or more different cells are detached at a temperature lower than the response temperature of the temperature-responsive polymer.

９．前記８に記載の細胞培養方法で培養した細胞を重ね合わせることを特徴とする細胞培養方法。  9. 9. A cell culture method comprising superposing cells cultured by the cell culture method described in 8 above.

本発明の細胞培養支持体により、多種類の細胞を同一層内で培養を可能にし、毛細血管の線幅でパターニングでき、かつ細胞を破壊することなく、基材から細胞のみを剥離する技術が達成できた。  With the cell culture support of the present invention, it is possible to culture many types of cells in the same layer, patterning with the line width of capillaries, and a technique for peeling only cells from a substrate without destroying the cells. I was able to achieve it.

以下本発明を実施するための最良の形態について詳しく説明する。  Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.

（温度応答性高分子の細胞培養基材へのパターニングについて）
本発明は、同一層内に異なる領域を被覆した２種類以上の温度応答性高分子上で２種類以上の細胞を異なる領域で培養できればよいが、細胞を積層する際には、各層間の細胞パターンが同じであった方が組織的な機能発現という点で好ましい。そのためには、温度応答性高分子が基材へパターニングされた細胞培養支持体の方が好ましい。(Patterning of temperature-responsive polymer to cell culture substrate)
In the present invention, it is sufficient that two or more types of cells can be cultured in different regions on two or more types of temperature-responsive polymers in which different regions are coated in the same layer. The same pattern is preferable in terms of systematic function expression. For this purpose, a cell culture support in which a temperature-responsive polymer is patterned on a substrate is preferred.

本発明に係る温度応答性高分子を基材の表面に所定パターンで付加する際には、温度応答性高分子を構成する材料を液状化して付加することが好ましい。液状化した温度応答性高分子を構成する材料を所定のパターンで付加する方法としては、スクリーン印刷法やインクジェット法などの印刷方法を用いることが好ましい。このような印刷方法を用いると、より簡単に温度応答性高分子を構成する材料を細胞培養する基材の表面に任意のパターンで付加することができる。また、所定のパターンに穿孔したマスクを作製し、これを基材表面上に設置した後、温度応答性高分子を構成する材料を含有した溶液をスプレー塗布する方法を採用することもできる。  When the temperature-responsive polymer according to the present invention is added to the surface of the substrate in a predetermined pattern, it is preferable to add the material constituting the temperature-responsive polymer in a liquefied state. As a method for adding the material constituting the liquefied temperature-responsive polymer in a predetermined pattern, it is preferable to use a printing method such as a screen printing method or an ink jet method. By using such a printing method, the material constituting the temperature-responsive polymer can be more easily added in an arbitrary pattern to the surface of the substrate for cell culture. Alternatively, a method may be employed in which a mask perforated in a predetermined pattern is prepared and placed on the substrate surface, and then a solution containing a material constituting the temperature-responsive polymer is spray applied.

なお、本発明の細胞培養支持体を用いて血管や神経系などの複雑で個体差のあるパターンを形成する場合、特に、個別対応性の高いインクジェット法が好ましい。それ以外の方法としては、フォトリソ法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法でも可能である。  In addition, when a complicated and individual pattern such as a blood vessel or nervous system is formed using the cell culture support of the present invention, an inkjet method with high individual correspondence is particularly preferable. As other methods, a photolithographic method, a screen printing method, and a spray coating method are also possible.

解像度が高く、５〜６種類の温度応答性高分子を同時に塗布することが可能であることから、また、パターニングの時間が短い点で、インクジェット法がより好ましい。  Since the resolution is high and 5 to 6 kinds of temperature-responsive polymers can be applied simultaneously, the inkjet method is more preferable in that the patterning time is short.

同時塗布が可能なことから異種の温度応答性高分子の重なり合いがなくなり、該温度応答性高分子上に培養される細胞の重なり合いがなくなり、培養細胞を均一に基材から剥離することが可能になる。  Since simultaneous application is possible, there is no overlap of different types of temperature-responsive polymers, and there is no overlap of cells cultured on the temperature-responsive polymers, making it possible to peel the cultured cells uniformly from the substrate. Become.

また、温度応答性高分子を構成する材料を液状にする方法としては、温度応答性高分子を構成する材料を加熱して軟化させる方法や、温度応答性高分子を構成する材料を所定の溶媒に溶解する方法などが挙げられるが、温度調整を行う必要のない点から溶媒に溶解する方法が好適である。  In addition, as a method for making the material constituting the temperature-responsive polymer into a liquid state, the material constituting the temperature-responsive polymer is heated and softened, or the material constituting the temperature-responsive polymer is changed to a predetermined solvent. Although the method etc. which melt | dissolve are mentioned, the method of melt | dissolving in a solvent from the point which does not need to perform temperature adjustment is suitable.

パターニングできる線幅としては、毛細血管の線幅が通常１０μｍ〜２０μｍといわれているため、０．１μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、０．５μｍ以上２０μｍ以下である。  The line width that can be patterned is preferably 0.1 μm or more and 30 μm or less, more preferably 0.5 μm or more and 20 μm or less, since the line width of capillaries is usually said to be 10 μm to 20 μm.

このような線幅で、１０μｍ程度、また特に１０μｍ以下の線幅で描画を行う際には、静電吸引方式のインクジェットヘッドを用いるスーパーインクジェット装置を用いる方式が好ましい。  When drawing is performed with such a line width of about 10 μm, and particularly with a line width of 10 μm or less, a method using a super ink jet apparatus using an electrostatic suction ink jet head is preferable.

以下に静電吸引方式のインクジェット装置についてその一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。  Hereinafter, an electrostatic suction type ink jet apparatus will be described with reference to the drawings. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention.

基材上に静電吸引型インクジェット装置によりパターンを描画することにより、一般的な毛細血管の巾である１０μｍ程度の線幅をもつ細線パターン描画できる。  By drawing a pattern on a substrate by an electrostatic suction type ink jet device, a fine line pattern having a line width of about 10 μm which is a width of a general capillary blood vessel can be drawn.

本発明に係る細胞培養支持体の基材としては５０〜３０００μｍ程度の厚みをもつ各種高分子材料、ガラス、布、紙、金属（例えばアルミニウム）等が挙げられ、取り扱い上の観点より本発明の細胞培養支持体における基材としては、プラスチック材料、特に、ポリスチレンが特に好ましい。  Examples of the substrate of the cell culture support according to the present invention include various polymer materials having a thickness of about 50 to 3000 μm, glass, cloth, paper, metal (for example, aluminum) and the like. As the substrate in the cell culture support, a plastic material, particularly polystyrene, is particularly preferable.

図１は、本実施形態に係る静電吸引型インクジェット装置の全体構成を示す断面図である。  FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the electrostatic suction ink jet apparatus according to the present embodiment.

静電吸引型インクジェット装置１は、インク等の帯電可能な液体Ｌの液滴Ｄを吐出するノズル１０が形成されたインクジェットヘッド２と、インクジェットヘッド２のノズル１０に対向する対向面を有するとともにその対向面で液滴Ｄの着弾を受ける基板Ｋを支持する対向電極３とを備えている。なお、インクジェットヘッド２は、いわゆるシリアル方式あるいはライン方式等の各種の静電吸引型インクジェット装置に適用可能である。  The electrostatic suction type inkjet apparatus 1 has an inkjet head 2 on which anozzle 10 for discharging a droplet D of a chargeable liquid L such as ink is formed, and a facing surface facing thenozzle 10 of the inkjet head 2. And acounter electrode 3 that supports the substrate K that receives the landing of the droplet D on the counter surface. The ink jet head 2 can be applied to various electrostatic suction type ink jet devices such as a so-called serial type or line type.

インクジェットヘッド２の対向電極３に対向する側には、複数のノズル１０を有する樹脂製のノズルプレート１１が設けられている。インクジェットヘッド２は、ノズルプレート１１の対向電極３に対向する吐出面１２からノズル１０が突出されない、あるいはノズル１０が３０μｍ程度しか突出しないフラットな吐出面を有するヘッドとして構成されている（例えば、後述する図２（Ｄ）参照）。  On the side of the inkjet head 2 facing thecounter electrode 3, aresin nozzle plate 11 having a plurality ofnozzles 10 is provided. The inkjet head 2 is configured as a head having a flat ejection surface in which thenozzle 10 does not project from theejection surface 12 facing thecounter electrode 3 of thenozzle plate 11 or thenozzle 10 projects only about 30 μm (for example, described later). (See FIG. 2D).

各ノズル１０は、ノズルプレート１１に穿孔されて形成されており、各ノズル１０には、それぞれノズルプレート１１の吐出面１２に吐出孔１３を有する小径部１４とその背後に形成されたより大径の大径部１５との２段構造とされている。本実施形態では、ノズル１０の小径部１４および大径部１５は、それぞれ断面円形で対向電極側がより小径とされたテーパ状に形成されており、小径部１４の吐出孔１３の内部直径（以下、ノズル径という。）が１０μｍ、大径部１５の小径部１４から最も離れた側の開口端の内部直径が７５μｍとなるように構成されている。  Eachnozzle 10 is formed by perforating anozzle plate 11, and eachnozzle 10 has a small-diameter portion 14 having adischarge hole 13 on thedischarge surface 12 of thenozzle plate 11 and a larger diameter formed behind the small-diameter portion 14. A two-stage structure with the large-diameter portion 15 is adopted. In the present embodiment, the small-diameter portion 14 and the large-diameter portion 15 of thenozzle 10 are each formed in a tapered shape having a circular cross-section and a smaller diameter on the counter electrode side. The nozzle diameter is 10 μm, and the internal diameter of the open end of thelarge diameter portion 15 farthest from thesmall diameter portion 14 is 75 μm.

なお、ノズル１０の形状は前記の形状に限定されず、例えば、図２（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、形状が異なる種々のノズル１０を用いることが可能である。また、ノズル１０は、断面円形状に形成する代わりに、断面多角形状や断面星形状等であってもよい。  The shape of thenozzle 10 is not limited to the above-described shape, andvarious nozzles 10 having different shapes can be used, for example, as shown in FIGS. Further, thenozzle 10 may have a polygonal cross-section, a cross-sectional star shape, or the like instead of forming a circular cross-section.

ノズルプレート１１の吐出面１２と反対側の面には、例えばＮｉＰ等の導電素材よりなりノズル１０内の液体Ｌを帯電させるための帯電用電極１６が層状に設けられている。本実施形態では、帯電用電極１６は、ノズル１０の大径部１５の内周面１７まで延設されており、ノズル内の液体Ｌに接する。  On the surface opposite to theejection surface 12 of thenozzle plate 11, a chargingelectrode 16 made of a conductive material such as NiP, for example, for charging the liquid L in thenozzle 10 is provided in layers. In the present embodiment, the chargingelectrode 16 extends to the innerperipheral surface 17 of thelarge diameter portion 15 of thenozzle 10 and is in contact with the liquid L in the nozzle.

また、帯電用電極１６は、静電吸引力を生じさせる静電電圧を印加する静電電圧印加手段としての帯電電圧電源１８に接続されており、単一の帯電用電極１６がすべてのノズル１０内の液体Ｌに接触しているため、帯電電圧電源１８から帯電用電極１６に静電電圧が印加されると、全ノズル１０内の液体Ｌが同時に帯電され、インクジェットヘッド２と対向電極３との間、特に液体Ｌと基板Ｋとの間に静電吸引力が発生される。  The chargingelectrode 16 is connected to a chargingvoltage power source 18 as an electrostatic voltage applying means for applying an electrostatic voltage that generates an electrostatic attraction force, and thesingle charging electrode 16 is connected to all thenozzles 10. When the electrostatic voltage is applied from the chargingvoltage power source 18 to the chargingelectrode 16, the liquid L in all thenozzles 10 is simultaneously charged, and the inkjet head 2, thecounter electrode 3, and the like. In particular, an electrostatic attractive force is generated between the liquid L and the substrate K.

帯電用電極１６の背後には、ボディ層１９が設けられている。ボディ層１９の前記各ノズル１０の大径部１５の開口端に面する部分には、それぞれ開口端にほぼ等しい内径を有する略円筒状の空間が形成されており、各空間は、吐出される液体Ｌを一時貯蔵するためのキャビティ２０とされている。  Abody layer 19 is provided behind the chargingelectrode 16. A portion of thebody layer 19 facing the opening end of the large-diameter portion 15 of eachnozzle 10 is formed with a substantially cylindrical space having an inner diameter substantially equal to the opening end, and each space is discharged. Thecavity 20 is used for temporarily storing the liquid L.

ボディ層１９の背後には、可撓性を有する金属薄板やシリコン等よりなる可撓層２１が設けられており、可撓層２１によりインクジェットヘッド２が外界と画されている。  Behind thebody layer 19 is provided aflexible layer 21 made of a flexible metal thin plate, silicon or the like, and theflexible layer 21 defines the inkjet head 2 as the outside.

なお、ボディ層１９には、キャビティ２０に液体Ｌを供給するための図示しない流路が形成されている。具体的には、ボディ層１９としてのシリコンプレートをエッチング加工してキャビティ２０、共通流路、および共通流路とキャビティ２０とを結ぶ流路が設けられており、共通流路には、外部の図示しない液体タンクから液体Ｌを供給する図示しない供給管が連絡されており、供給管に設けられた図示しない供給ポンプによりあるいは液体タンクの配置位置による差圧により流路やキャビティ２０、ノズル１０等の液体Ｌに所定の供給圧力が付与される。  In thebody layer 19, a flow path (not shown) for supplying the liquid L to thecavity 20 is formed. Specifically, the silicon plate as thebody layer 19 is etched to provide acavity 20, a common flow path, and a flow path connecting the common flow path and thecavity 20. A supply pipe (not shown) for supplying the liquid L from a liquid tank (not shown) is connected, and the flow path,cavity 20,nozzle 10, etc. are supplied by a supply pump (not shown) provided in the supply pipe or by a differential pressure depending on the position of the liquid tank. A predetermined supply pressure is applied to the liquid L.

可撓層２１の外面の各キャビティ２０に対応する部分には、それぞれ圧力発生手段としての圧電素子アクチュエータであるピエゾ素子２２が設けられており、ピエゾ素子２２には、素子に駆動電圧を印加して素子を変形させるための駆動電圧電源２３が接続されている。ピエゾ素子２２は、駆動電圧電源２３からの駆動電圧の印加により変形して、ノズル内の液体Ｌに圧力を生じさせてノズル１０の吐出孔１３に液体Ｌのメニスカスを形成させるようになっている。なお、圧力発生手段は、本実施形態のような圧電素子アクチュエータのほかに、例えば、静電アクチュエータやサーマル方式等を採用することも可能である。  Piezo elements 22 that are piezoelectric element actuators as pressure generating means are provided in portions corresponding to therespective cavities 20 on the outer surface of theflexible layer 21, and a drive voltage is applied to the elements. A drivevoltage power source 23 for deforming the element is connected. Thepiezo element 22 is deformed by the application of a drive voltage from the drivevoltage power source 23 to generate a pressure on the liquid L in the nozzle, thereby forming a meniscus of the liquid L in thedischarge hole 13 of thenozzle 10. . In addition to the piezoelectric element actuator as in the present embodiment, for example, an electrostatic actuator, a thermal method, or the like can be adopted as the pressure generating means.

駆動電圧電源２３および帯電用電極１６に静電電圧を印加する前記帯電電圧電源１８は、それぞれ動作制御手段２４に接続されており、それぞれ動作制御手段２４による制御を受ける。  The chargingvoltage power supply 18 for applying an electrostatic voltage to the drivingvoltage power supply 23 and the chargingelectrode 16 is connected to the operation control means 24 and is controlled by the operation control means 24, respectively.

動作制御手段２４は、本実施形態では、ＣＰＵ２５やＲＯＭ２６、ＲＡＭ２７等が図示しないＢＵＳにより接続されて構成されたコンピュータからなっており、ＣＰＵ２５は、ＲＯＭ２６に格納された電源制御プログラムに基づいて帯電電圧電源１８および各駆動電圧電源２３を駆動させてノズル１０の吐出孔１３から液体Ｌを吐出させる。  In this embodiment, the operation control means 24 is composed of a computer in which aCPU 25, aROM 26, aRAM 27, etc. are connected by a BUS (not shown). TheCPU 25 is charged with a charging voltage based on a power control program stored in theROM 26. Thepower supply 18 and each drivevoltage power supply 23 are driven to discharge the liquid L from thedischarge hole 13 of thenozzle 10.

なお、本実施形態では、インクジェットヘッド２のノズルプレート１１の吐出面１２には、吐出孔１３からの液体Ｌの滲み出しを抑制するための撥液層２８が吐出孔１３以外の吐出面１２全面に設けられている。撥液層２８は、例えば、液体Ｌが水性であれば撥水性を有する材料が用いられ、液体Ｌが油性であれば撥油性を有する材料が用いられるが、一般に、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）、フッ素シロキサン、フルオロアルキルシラン、アモルファスパーフルオロ樹脂等のフッ素樹脂等が用いられることが多く、塗布や蒸着等の方法で吐出面１２に成膜されている。なお、撥液層２８は、ノズルプレート１１の吐出面１２に直接成膜してもよいし、撥液層２８の密着性を向上させるために中間層を介して成膜することも可能である。  In the present embodiment, aliquid repellent layer 28 for suppressing the oozing of the liquid L from the ejection holes 13 is provided on theentire ejection surface 12 other than the ejection holes 13 on theejection surface 12 of thenozzle plate 11 of the inkjet head 2. Is provided. For theliquid repellent layer 28, for example, a material having water repellency is used if the liquid L is aqueous, and a material having oil repellency is used if the liquid L is oily. Fluorine resins such as hexafluoropropylene), PTFE (polytetrafluoroethylene), fluorine siloxane, fluoroalkylsilane, and amorphous perfluoro resin are often used, and a film is formed on thedischarge surface 12 by a method such as coating or vapor deposition. Has been. Theliquid repellent layer 28 may be formed directly on theejection surface 12 of thenozzle plate 11 or may be formed through an intermediate layer in order to improve the adhesion of theliquid repellent layer 28. .

インクジェットヘッド２の下方には、基板Ｋを支持する平板状の対向電極３がインクジェットヘッド２の吐出面１２に平行に所定距離離間されて配置されている。対向電極３とインクジェットヘッド２との離間距離は、０．１〜３ｍｍ程度の範囲内で適宜設定される。  Below the inkjet head 2, a plate-like counter electrode 3 that supports the substrate K is disposed parallel to theejection surface 12 of the inkjet head 2 and spaced apart by a predetermined distance. The separation distance between thecounter electrode 3 and the inkjet head 2 is appropriately set within a range of about 0.1 to 3 mm.

本実施形態では、対向電極３は接地されており、常時接地電位に維持されている。そのため、前記帯電電圧電源１８から帯電用電極１６に静電電圧が印加されると、ノズル１０の吐出孔１３の液体Ｌと対向電極３のインクジェットヘッド２に対向する対向面との間に電界が生じる。また、帯電した液滴Ｄが基板Ｋに着弾すると、対向電極３はその電荷を接地により逃がすこととなる。  In the present embodiment, thecounter electrode 3 is grounded and is always maintained at the ground potential. Therefore, when an electrostatic voltage is applied from the chargingvoltage power supply 18 to the chargingelectrode 16, an electric field is generated between the liquid L in theejection hole 13 of thenozzle 10 and the opposing surface of thecounter electrode 3 facing the inkjet head 2. Arise. When the charged droplet D reaches the substrate K, thecounter electrode 3 releases the electric charge by grounding.

なお、対向電極３またはインクジェットヘッド２には、インクジェットヘッド２と基板Ｋとを相対的に移動させて位置決めするための図示しない位置決め手段が取り付けられており、これによりインクジェットヘッド２の各ノズル１０から吐出された液滴Ｄは、基板Ｋの表面に任意の位置に着弾させることが可能とされている。  Thecounter electrode 3 or the inkjet head 2 is provided with positioning means (not shown) for relatively positioning the inkjet head 2 and the substrate K so that thenozzles 10 of the inkjet head 2 can be positioned. The discharged droplet D can be landed on the surface of the substrate K at an arbitrary position.

静電吸引型インクジェット装置１による吐出を行う液体Ｌは、例えば、無機液体としては、水、ＣＯＣｌ_２、ＨＢｒ、ＨＮＯ_３、Ｈ_３ＰＯ_４、Ｈ_２ＳＯ_４、ＳＯＣｌ_２、ＳＯ_２Ｃｌ_２、ＦＳＯ_３Ｈなどが挙げられる。Examples of the liquid L that is discharged by the electrostatic suction type inkjet apparatus 1 include water, COCl₂ , HBr, HNO₃ , H₃ PO₄ , H₂ SO₄ , SOCl₂ , SO₂ Cl₂ , and the like as inorganic liquids. FSO₃ H and the like can be mentioned.

また、有機液体としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、２−メチル−１−プロパノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、４−メチル−２−ペンタノール、ベンジルアルコール、α−テルピネオール、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのアルコール類；フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾールなどのフェノール類；ジオキサン、フルフラール、エチレングリコールジメチルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、エピクロロヒドリンなどのエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、２−メチル−４−ペンタノン、アセトフェノンなどのケトン類；ギ酸、酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸などの脂肪酸類；ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−３−メトキシブチル、酢酸−ｎ−ペンチル、プロピオン酸エチル、乳酸エチル、安息香酸メチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、炭酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、セロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、アセト酢酸エチル、シアノ酢酸メチル、シアノ酢酸エチルなどのエステル類；ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、エチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、ｏ−トルイジン、ｐ−トルイジン、ピペリジン、ピリジン、α−ピコリン、２，６−ルチジン、キノリン、プロピレンジアミン、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチル尿素、Ｎ−メチルピロリドンなどの含窒素化合物類；ジメチルスルホキシド、スルホランなどの含硫黄化合物類；ベンゼン、ｐ−シメン、ナフタレン、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキセンなどの炭化水素類；１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，１，２−テトラクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−）、テトラクロロエチレン、２−クロロブタン、１−クロロ−２−メチルプロパン、２−クロロ−２−メチルプロパン、ブロモメタン、トリブロモメタン、１−ブロモプロパンなどのハロゲン化炭化水素類などが挙げられる。また、上記各液体を二種以上混合して用いてもよい。  Moreover, as an organic liquid, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, 2-methyl-1-propanol, tert-butanol, 4-methyl-2-pentanol, benzyl alcohol, α-terpineol, ethylene Alcohols such as glycol, glycerin, diethylene glycol, triethylene glycol; phenols such as phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol; dioxane, furfural, ethylene glycol dimethyl ether, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, ethylcarby Ethers such as tol, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, epichlorohydrin; acetone, methyl ethyl ketone, 2-methyl-4-pe Ketones such as tanone and acetophenone; fatty acids such as formic acid, acetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid; methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, acetic acid-n-butyl, isobutyl acetate, acetic acid-3-methoxybutyl, Acetic acid-n-pentyl, ethyl propionate, ethyl lactate, methyl benzoate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, cellosolve acetate, butyl carbitol acetate, ethyl acetoacetate, Esters such as methyl cyanoacetate and ethyl cyanoacetate; nitromethane, nitrobenzene, acetonitrile, propionitrile, succinonitrile, valeronitrile, benzonitrile, ethylamine, diethylamine, ethylenediamine, aniline, N- Methylaniline, N, N-dimethylaniline, o-toluidine, p-toluidine, piperidine, pyridine, α-picoline, 2,6-lutidine, quinoline, propylenediamine, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide , N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N-methylpropionamide, N, N, N ′, N′-tetramethylurea, N-methylpyrrolidone and other nitrogen-containing compounds; dimethyl sulfoxide, sulfolane Sulfur-containing compounds such as benzene, p-cymene, naphthalene, cyclohexylbenzene, cyclohexene and other hydrocarbons; 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,1 , 2-Tetrachloroethane, 1,1 2,2-tetrachloroethane, pentachloroethane, 1,2-dichloroethylene (cis-), tetrachloroethylene, 2-chlorobutane, 1-chloro-2-methylpropane, 2-chloro-2-methylpropane, bromomethane, tribromomethane, And halogenated hydrocarbons such as 1-bromopropane. Two or more of the above liquids may be mixed and used.

吐出を行う場合には、前述した液体Ｌに溶解または分散させる目的物質としては、ノズルで目詰まりを発生するような粗大粒子を除けば、特に制限されない。  When discharging, the target substance to be dissolved or dispersed in the liquid L is not particularly limited, except for coarse particles that cause clogging at the nozzle.

ここで、液体Ｌの吐出原理について説明する。  Here, the discharge principle of the liquid L will be described.

本実施形態では、帯電電圧電源１８から帯電用電極１６に静電電圧を印加し、ノズル１０の吐出孔１３の液体Ｌと対向電極３のインクジェットヘッド２に対向する対向面との間に電界を生じさせる。また、駆動電圧電源２３からピエゾ素子２２に駆動電圧を印加してピエゾ素子２２を変形させ、それにより液体Ｌに生じた圧力でノズル１０の吐出孔１３に液体Ｌのメニスカスを形成させる。  In the present embodiment, an electrostatic voltage is applied from the chargingvoltage power source 18 to the chargingelectrode 16, and an electric field is generated between the liquid L in theejection hole 13 of thenozzle 10 and the opposing surface of thecounter electrode 3 facing the inkjet head 2. Cause it to occur. Further, a driving voltage is applied from the drivingvoltage power source 23 to thepiezo element 22 to deform thepiezo element 22, thereby forming a meniscus of the liquid L in thedischarge hole 13 of thenozzle 10 with the pressure generated in the liquid L.

本実施形態のように、ノズルプレート１１の絶縁性が高くなると、図３にシミュレーションによる等電位線で示すように、ノズルプレート１１の内部に、吐出面１２に対して略垂直方向に等電位線が並び、ノズル１０の小径部１４の液体Ｌや液体Ｌのメニスカス部分に向かう強い電界が発生する。  When the insulation property of thenozzle plate 11 is increased as in the present embodiment, the equipotential lines in thenozzle plate 11 are substantially perpendicular to theejection surface 12 as shown by equipotential lines by simulation in FIG. And a strong electric field is generated toward the liquid L in thesmall diameter portion 14 of thenozzle 10 and the meniscus portion of the liquid L.

特に、図３でメニスカスの先端部では等電位線が密になっていることからわかるように、メニスカス先端部では非常に強い電界集中が生じる。そのため、電界の静電力によってメニスカスが引きちぎられてノズル内の液体Ｌから分離されて液滴Ｄとなる。さらに、液滴Ｄは静電力により加速され、対向電極３に支持された基板Ｋに引き寄せられて着弾する。その際、液滴Ｄは、静電力の作用でより近い所に着弾しようとするため、基板Ｋに対する着弾の際の角度等が安定し正確に行われる。  In particular, as can be seen from the fact that the equipotential lines are dense at the tip of the meniscus in FIG. 3, a very strong electric field concentration occurs at the tip of the meniscus. Therefore, the meniscus is torn off by the electrostatic force of the electric field and separated from the liquid L in the nozzle to become a droplet D. Further, the droplet D is accelerated by the electrostatic force, and is attracted and landed on the substrate K supported by thecounter electrode 3. At that time, since the droplet D attempts to land at a closer place by the action of electrostatic force, the angle at the time of landing on the substrate K is stabilized and accurately performed.

ノズルを基板Ｋ上の突起に対向させて吐出する場合には、液滴Ｄは突起先端に集中した高電界に吸引され、突起に引き寄せられるようにして着弾する。そのため、メニスカスが引きちぎられた直後の飛翔方向にバラツキが生じても、より正確に突起上に着弾させることができる。  In the case of discharging with the nozzle opposed to the protrusion on the substrate K, the droplet D is attracted to a high electric field concentrated on the tip of the protrusion and landed so as to be attracted to the protrusion. For this reason, even if variations occur in the flight direction immediately after the meniscus is torn off, it can be landed on the protrusion more accurately.

このように、インクジェットヘッド２における液体Ｌの吐出原理を利用すれば、フラットな吐出面を有するインクジェットヘッド２においても、高い絶縁性を有するノズルプレート１１を用い、吐出面１２に対して垂直方向の電位差を発生させることで強い電界集中を生じさせることができ、正確で安定した液体Ｌの吐出状態を形成することができる。  As described above, if the discharge principle of the liquid L in the inkjet head 2 is used, even in the inkjet head 2 having a flat discharge surface, thenozzle plate 11 having high insulation is used, and the direction perpendicular to thedischarge surface 12 is used. By generating the potential difference, strong electric field concentration can be generated, and an accurate and stable discharge state of the liquid L can be formed.

発明者らが、電極間の電界の電界強度が実用的な値である１．５ｋＶ／ｍｍとなるように構成し、各種の絶縁体でノズルプレート１１を形成して下記の実験条件に基づいて行った下記の実験では、ノズル１０から液滴Ｄが吐出された。  The inventors configured the electric field strength of the electric field between the electrodes to be a practical value of 1.5 kV / mm, formed thenozzle plate 11 with various insulators, and based on the following experimental conditions. In the following experiment, the droplet D was ejected from thenozzle 10.

［実験条件］
ノズルプレート１１の吐出面１２と対向電極３の対向面との距離：１．０ｍｍ
ノズルプレート１１の厚さ：１２５ｍｍ
ノズル径：１０μｍ
静電電圧：１．５ｋＶ
駆動電圧：２０Ｖ
次に、本実施形態のインクジェットヘッド２および静電吸引型インクジェット装置１の動作について説明する。[Experimental conditions]
Distance betweenejection surface 12 ofnozzle plate 11 and opposing surface of counter electrode 3: 1.0 mm
Nozzle plate 11 thickness: 125 mm
Nozzle diameter: 10 μm
Electrostatic voltage: 1.5 kV
Drive voltage: 20V
Next, operations of the ink jet head 2 and the electrostatic suction ink jet apparatus 1 of the present embodiment will be described.

図４は、本実施形態の静電吸引型インクジェット装置におけるインクジェットヘッドの駆動制御を説明する図である。本実施形態では、静電吸引型インクジェット装置１の動作制御手段２４は、帯電電圧電源１８から帯電用電極１６に一定の静電電圧ＶＣを印加させる。これにより、インクジェットヘッド２の各ノズル１０には常時一定の静電電圧ＶＣが印加され、インクジェットヘッド２と対向電極３との間に電界が生じる。  FIG. 4 is a diagram for explaining drive control of the ink jet head in the electrostatic suction ink jet apparatus of the present embodiment. In the present embodiment, the operation control means 24 of the electrostatic suction type ink jet apparatus 1 applies a constant electrostatic voltage VC from the chargingvoltage power supply 18 to the chargingelectrode 16. Thereby, a constant electrostatic voltage VC is always applied to eachnozzle 10 of the inkjet head 2, and an electric field is generated between the inkjet head 2 and thecounter electrode 3.

また、動作制御手段２４は、液滴Ｄを吐出させるべきノズル１０ごとに、そのノズル１０に対応する駆動電圧電源２３からピエゾ素子２２に対してパルス状の駆動電圧ＶＤを印加させる。このような駆動電圧ＶＤが印加されると、ピエゾ素子２２が変形してノズル内部の液体Ｌの圧力をあげ、ノズル１０の吐出孔１３では、図中Ａの状態からメニスカスが隆起し始め、Ｂのようにメニスカスが大きく隆起した状態となる。  Further, theoperation control unit 24 applies a pulsed drive voltage VD to thepiezo element 22 from the drivevoltage power supply 23 corresponding to thenozzle 10 for eachnozzle 10 to which the droplet D is to be ejected. When such a drive voltage VD is applied, thepiezo element 22 is deformed to increase the pressure of the liquid L inside the nozzle, and the meniscus starts to rise from the state A in the figure at thedischarge hole 13 of thenozzle 10. Thus, the meniscus is greatly raised.

すると、前述したように、メニスカス先端部に高度な電界集中が生じて電界強度が非常に強くなり、メニスカスに対して前記静電電圧ＶＣにより形成された電界から強い静電力が加わる。この強い静電力による吸引とピエゾ素子２２による圧力とにより図中Ｃのようにメニスカスが引きちぎられて液滴Ｄが形成される。液滴Ｄは、電界で加速されて対向電極方向に吸引され、対向電極３に支持された基板Ｋに着弾する。  Then, as described above, a high electric field concentration occurs at the meniscus tip and the electric field strength becomes very strong, and a strong electrostatic force is applied to the meniscus from the electric field formed by the electrostatic voltage VC. The meniscus is torn off by the strong electrostatic force and the pressure by thepiezo element 22 as shown in FIG. The droplet D is accelerated by the electric field, is sucked in the direction of the counter electrode, and lands on the substrate K supported by thecounter electrode 3.

その際、液滴Ｄには空気の抵抗等が加わるが、前述したように、静電力の作用で液滴Ｄはより近い所に着弾しようとするため、基板Ｋに対する着弾方向がぶれることなく安定し、基板Ｋに正確に着弾する。  At that time, although air resistance or the like is applied to the droplet D, as described above, since the droplet D attempts to land closer due to the action of electrostatic force, the landing direction with respect to the substrate K is stable without blurring. And land on the substrate K accurately.

本実施形態では、帯電電圧電源１８から帯電用電極１６に印加される一定の静電電圧ＶＣは１．５ｋＶに設定されており、駆動電圧電源２３からピエゾ素子２２に印加されるパルス状の駆動電圧ＶＤは２０Ｖに設定されている。  In this embodiment, the constant electrostatic voltage VC applied from the chargingvoltage power supply 18 to the chargingelectrode 16 is set to 1.5 kV, and the pulsed drive applied from the drivingvoltage power supply 23 to thepiezo element 22 is set. The voltage VD is set to 20V.

なお、ピエゾ素子２２に印加する駆動電圧ＶＤとしては、本実施形態のようにパルス状の電圧とすることも可能であるが、この他にも、例えば、電圧が漸増した後漸減するいわば三角状の電圧や、電圧が漸増した後一旦一定値を保ちその後漸減する台形状の電圧、あるいはサイン波の電圧を印加するように構成することも可能である。また、図５（Ａ）に示すように、ピエゾ素子２２に常時電圧ＶＤを印加しておいて一旦切り、再度電圧ＶＤを印加してその立ち上がり時に液滴Ｄを吐出させるようにしてもよい。また、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すような種々の駆動電圧ＶＤを印加するように構成してもよく適宜決定される。  The drive voltage VD applied to thepiezo element 22 may be a pulsed voltage as in the present embodiment, but other than this, for example, a so-called triangular shape that gradually decreases after the voltage gradually increases. It is also possible to apply a trapezoidal voltage or a sine wave voltage that once maintains a constant value after the voltage gradually increases and then gradually decreases, or a sine wave voltage. Alternatively, as shown in FIG. 5A, the voltage VD may be constantly applied to thepiezo element 22 and temporarily cut off, and then the voltage VD may be applied again and the droplet D may be ejected at the rising edge. Further, various drive voltages VD as shown in FIGS. 5B and 5C may be applied and determined as appropriate.

以上のように、本実施形態のインクジェットヘッド２および静電吸引型インクジェット装置１によれば、インクジェットヘッド２は、フラットな吐出面１２を有するヘッドとされているため、図示を省略するが、インクジェットヘッド２のクリーニング時に吐出面１２にブレードやワイパ等の部材が接触してもノズル１０が損傷する等の事態が生じることがなく、操作性に優れる。  As described above, according to the ink jet head 2 and the electrostatic suction type ink jet apparatus 1 of the present embodiment, the ink jet head 2 is a head having theflat ejection surface 12 and is not shown, but the ink jet head 2 is not illustrated. Even when a member such as a blade or a wiper contacts theejection surface 12 during cleaning of the head 2, thenozzle 10 is not damaged, and the operability is excellent.

また、インクジェットヘッド２の製造においてノズル１０の突起等の微細構造を形成する必要がなく構造が単純であるから、容易に製造することが可能で生産性に優れる。  In addition, since it is not necessary to form a fine structure such as a protrusion of thenozzle 10 in the manufacture of the inkjet head 2, the structure is simple, and thus it can be easily manufactured and has excellent productivity.

さらに、ノズル１０が形成されるノズルプレート１１として、体積抵抗率が１０^１５Ωｍ以上の材料を用いることで、帯電用電極１６に印加する静電電圧が１．５ｋＶ程度の低い電圧であっても、ピエゾ素子２２の変形によりノズル１０の吐出孔部分に形成される液体Ｌのメニスカスに電界を集中することができ、メニスカスの先端部の電界強度を液滴Ｄが安定的に吐出される３×１０^７Ｖ／ｍ以上とすることが可能となる。Further, by using a material having a volume resistivity of 10¹⁵ Ωm or more as thenozzle plate 11 on which thenozzle 10 is formed, even if the electrostatic voltage applied to the chargingelectrode 16 is a low voltage of about 1.5 kV. The electric field can be concentrated on the meniscus of the liquid L formed in the discharge hole portion of thenozzle 10 due to the deformation of thepiezo element 22, and the electric field strength at the tip of the meniscus is stably discharged 3 × It becomes possible to set it as 10⁷ V / m or more.

このように、本実施形態のインクジェットヘッド２は、フラットなヘッドでありながら、ノズルが突出されたヘッドと同様の電界集中をメニスカス先端部に効果的に生じさせることができるため、低電圧の静電電圧の印加でも効率良くかつ正確に液体を吐出することが可能となる。  As described above, the inkjet head 2 according to the present embodiment is a flat head, but can effectively generate electric field concentration at the tip of the meniscus similar to the head from which the nozzle protrudes. Even when an electric voltage is applied, the liquid can be discharged efficiently and accurately.

なお、本実施形態では、ピエゾ素子２２の変形により形成されたメニスカスを静電吸引力で分離して液滴化し、静電電圧ＶＣによる電界で加速して基板Ｋに着弾させる構成としているが、この他にも、例えば、ピエゾ素子２２の変形による圧力のみで液体Ｌが液滴化する程度の強い駆動電圧を印加するように構成することも可能である。  In this embodiment, the meniscus formed by the deformation of thepiezo element 22 is separated by electrostatic attraction force into droplets, accelerated by an electric field by the electrostatic voltage VC, and landed on the substrate K. In addition to this, for example, it is possible to apply a driving voltage that is strong enough to cause the liquid L to form droplets only by the pressure due to the deformation of thepiezoelectric element 22.

また、ノズル内の液体Ｌに圧力を生じさせ、ノズル１０の吐出孔１３に液体Ｌのメニスカスを形成する圧力発生手段としてピエゾ素子２２の変形を用いる場合について示したが、圧力発生手段はこの機能を有するものであればよく、この他にも、例えば、ノズル１０やキャビティ２０の内部の液体Ｌを加熱するなどして気泡を生じさせ、その圧力を用いるように構成することも可能である。  Also, the case where the deformation of thepiezo element 22 is used as a pressure generating means for generating pressure in the liquid L in the nozzle and forming the meniscus of the liquid L in thedischarge hole 13 of thenozzle 10 has been described. In addition, for example, it is possible to generate bubbles by heating the liquid L inside thenozzle 10 or thecavity 20 and use the pressure.

また、本実施形態では、対向電極３を接地する場合について述べたが、例えば、電源から対向電極３に電圧を印加して、帯電用電極１６との電位差が１．５ｋＶ等の所定の電位差になるようにその電源を動作制御手段２４で制御するように構成することも可能である。  In the present embodiment, the case where thecounter electrode 3 is grounded has been described. For example, when a voltage is applied from the power source to thecounter electrode 3, the potential difference from the chargingelectrode 16 becomes a predetermined potential difference such as 1.5 kV. The power supply can be controlled by the operation control means 24 as described above.

次に、静電吸引式吐出工程につき説明する。  Next, the electrostatic suction type discharge process will be described.

上記静電吸引型インクジェット装置１を用い、基板Ｋに対し液体を吐出してパターンを形成する。その際、先ず、図６（Ａ）に示すように、基板の所定位置に液滴を着弾させて吐出液体によるドット５１を形成する。静電吸引型インクジェット装置によれば高電界により精度良く着弾位置が定まる。  A pattern is formed by discharging liquid onto the substrate K using the electrostatic suction ink jet apparatus 1. At that time, first, as shown in FIG. 6A, droplets are landed on a predetermined position of the substrate to formdots 51 by the discharge liquid. According to the electrostatic suction type ink jet apparatus, the landing position is determined with high accuracy by a high electric field.

図６（Ａ）には、３つのドット５１を示した。先ず、パターンを形成する範囲に所定の間隔でドットを形成する。  FIG. 6A shows threedots 51. First, dots are formed at predetermined intervals in a pattern formation range.

次に、図６（Ｂ）に示すように、着弾したドット５１ａに一部重ねて隣接させて液滴を着弾させ、ドット５１ｂを形成する。これにより、ドット５１ａからパターンを延設することができる。このとき、既に着弾したドット５１ａに一部重ねるように着弾させるから、ドット５１ｂは、ドット５１ａに形成される強電界の作用と液体同士の親和性の作用により精度良く着弾位置が定まる。  Next, as shown in FIG. 6B, a droplet is landed by partially overlapping and adjoining thelanded dot 51a, thereby forming adot 51b. Thereby, a pattern can be extended from thedot 51a. At this time, since thedots 51b are landed so as to partially overlap thedots 51a that have already landed, the positions of thedots 51b are determined with high accuracy by the action of the strong electric field formed on thedots 51a and the action of the affinity between the liquids.

さらに、ドット５１ｃを形成して、隣接して形成されたドット５１ｄとパターンを繋げる。同様に、ドット５１ｅ、ドット５１ｆを形成し、ドット５１ｄとドット５１ｇとを繋ぐ。  Furthermore, thedot 51c is formed and thedot 51d formed adjacently is connected to the pattern. Similarly,dots 51e and 51f are formed, and thedots 51d and 51g are connected.

さらに、図６（Ｂ）に示す既に形成されたドット上に液滴を着弾させてドット（図示せず）を積層する。これにより必要な厚みのパターンを形成するとともに、パターンのエッジの直線度を高めることができる。  Further, droplets are landed on the dots already formed as shown in FIG. 6B to stack dots (not shown). As a result, a pattern having a necessary thickness can be formed and the linearity of the pattern edge can be increased.

以上のようにしてパターンを一本に繋げ、積層することで必要な厚みに厚膜化するとともにエッジを整えて細線パターンを形成する。  As described above, the patterns are connected to each other and laminated to increase the thickness to a necessary thickness, and the edges are adjusted to form a fine line pattern.

図６（Ｂ）は、当初の位置からドット５１を１／３ずつずらして形成する例を示す。  FIG. 6B shows an example in which thedots 51 are formed by being shifted by 1/3 from the initial position.

また、図７（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）→（Ｅ）のように、先ず、パターンを形成する範囲の端にある１つの点にドット５１を形成し、さらにこれに連続してドットの一部を重ねながらパターンを一方向に連ねるように形成してもよい。  Further, as shown in FIGS. 7A to 7B, first,dots 51 are formed at one point at the end of the pattern forming range, and this is further performed. The pattern may be formed so as to be continuous in one direction while overlapping a part of the dots continuously.

以上の工程により、最小幅の線パターンを形成することができる。  Through the above steps, a line pattern having a minimum width can be formed.

図８に示すように、隣接する最小幅の線パターンを形成した後、ドットの一部を重ねながらパターンを前記線パターンと垂直な方向に延設することにより、隣接する最小幅の線パターンの間を繋げて、幅広の線パターンや広面積の任意のパターンを形成することができる。  As shown in FIG. 8, after forming the adjacent minimum width line pattern, by extending the pattern in a direction perpendicular to the line pattern while overlapping a part of the dots, the adjacent minimum width line pattern is formed. By connecting them, a wide line pattern or an arbitrary pattern having a large area can be formed.

図８に示すように、ライン幅Ｌ、スペース幅Ｓは、ドットの配置ピッチＰとも関係するが吐出する液適量を制御して基板Ｋに形成するドット径を吐出工程時に選択することが可能である。  As shown in FIG. 8, the line width L and the space width S are related to the dot arrangement pitch P, but it is possible to select the dot diameter to be formed on the substrate K during the discharge process by controlling the appropriate amount of liquid to be discharged. is there.

以上の静電吸引方式の吐出工程により、細線を含む所望のパターンを形成することができる。なお、液体Ｌの種類により、静電吸引方式の吐出工程の後にパターンを形成する溶質を融着させるために所定の温度に加熱する必要がある場合がある。  A desired pattern including a fine line can be formed by the above-described electrostatic suction type ejection process. Depending on the type of the liquid L, it may be necessary to heat to a predetermined temperature in order to fuse the solute forming the pattern after the electrostatic suction type ejection process.

このインクジェット記録装置、特にオンデマンド型のインクジェット記録装置では、記録時にのみノズルからインクの液滴が吐出されるので、ノズル開口のインクが大気に曝露した状態で長時間経過することで、インクの溶媒のみが蒸発し、インクの液滴の吐出が不安定になったり、目詰まりしたりする場合がある。  In this ink jet recording apparatus, in particular, an on-demand type ink jet recording apparatus, ink droplets are ejected from the nozzle only during recording. Only the solvent evaporates, and ink droplet ejection may become unstable or clogged.

そこで、この事態を防ぐために、装置の非稼動時にはノズルの開口を封止し、ノズル内のインクの溶媒の蒸発を防止すること（キャッピング）がなされている。  In order to prevent this situation, the nozzle opening is sealed when the apparatus is not in operation to prevent evaporation of the ink solvent in the nozzle (capping).

また、装置の立ち上げ時や、ノズルの目詰まりが疑われる時に、ノズルに負圧をかけて、乾燥したインクの固形物を吸引し、ノズル内にインクを充填すること（サッキング）や、ノズルをインク吸収体であるクリーニング材で洗浄すること（クリーニング）もなされている。  When starting up the device or when clogging of the nozzle is suspected, apply negative pressure to the nozzle to suck dry ink solids and fill the nozzle with ink (sucking). (Cleaning) is also performed with a cleaning material that is an ink absorber.

また該線幅を達成するために、インク液滴の直径は０．１μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、それに伴いインクヘッドも０．１μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。該インク液滴がインクヘッドから記録媒体へ着弾する前に乾燥してしまうのを防ぐためにインクジェットヘッドと記録媒体との間隙が０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがさらに好ましい。  In order to achieve the line width, the diameter of the ink droplet is preferably 0.1 μm or more and 30 μm or less, and accordingly the ink head is preferably 0.1 μm or more and 30 μm or less. In order to prevent the ink droplet from drying before landing on the recording medium from the ink head, the gap between the inkjet head and the recording medium is preferably 0.1 mm or more and 3 mm or less, and 0.5 mm or more and 2 mm or less. More preferably.

またノズルにインクが目つまりすることの防止のためにインクタンクに含まれる溶液の粘度が０．５ｃｐ以上１０ｃｐ以下、表面張力が１５〜８０ｍＮ／ｍ以上であることが好ましい。  In order to prevent the ink from clogging the nozzles, it is preferable that the solution contained in the ink tank has a viscosity of 0.5 cp to 10 cp and a surface tension of 15 to 80 mN / m or more.

（温度応答性高分子）
本発明においては、温度応答性高分子を一般的な細胞培養基材の上に塗布することが好ましい。温度応答性高分子とは、親水性と疎水性とが温度変化により可逆的に変化する高分子材料のことである。温度応答性高分子を表面に備えた細胞培養基材は、疎水性条件下では細胞と優れた接着性を示すため、細胞を好適に培養、増殖させることができ、また親水性条件下では、細胞との接着性を低下させることができるため、タンパク質加水分解酵素や化学薬品を使用せずに細胞を剥離できるため、細胞の破損や、基材の剥離混入を生じることなく、容易に細胞の回収が可能である。(Temperature responsive polymer)
In the present invention, it is preferable to apply a temperature-responsive polymer on a general cell culture substrate. The temperature-responsive polymer is a polymer material in which hydrophilicity and hydrophobicity are reversibly changed by a temperature change. A cell culture substrate having a temperature-responsive polymer on the surface exhibits excellent adhesion to cells under hydrophobic conditions, so that the cells can be cultured and proliferated appropriately, and under hydrophilic conditions, Adhesion with cells can be reduced, so cells can be detached without the use of protein hydrolases or chemicals. Recovery is possible.

さらに、疎水性から親水性あるいは親水性から疎水性への変化が迅速であるため、温度をはじめとする外部環境を変化させる際に細胞に与える影響が少ないので好ましい。温度応答性高分子の親水性と疎水性とが変化する温度を臨界温度といい、特に高温で疎水性、低温で親水性になる時の温度を下限臨界温度という。細胞培養に使用される細胞は、多くは恒温動物由来であるため、人間の体温付近の３７度近辺で培養されることが多く、該温度で細胞が細胞培養支持体に接着しやすい方が良く、つまり、３７度近辺で細胞培養支持体表面は疎水性の性質であることが好ましい、細胞の剥離時には、熱によるたんぱく質の変性を起こさないために低温で細胞培養支持体から剥離した方が好ましい。つまり低温で細胞培養支持体表面は親水性の性質であることが好ましい。  Furthermore, since the change from hydrophobic to hydrophilic or from hydrophilic to hydrophobic is rapid, there is little influence on cells when changing the external environment including temperature, which is preferable. The temperature at which the hydrophilicity and hydrophobicity of the temperature-responsive polymer changes is called the critical temperature, and the temperature at which it becomes hydrophobic at high temperatures and hydrophilic at low temperatures is called the lower critical temperature. Many of the cells used for cell culture are derived from constant temperature animals. Therefore, the cells are often cultured in the vicinity of 37 ° C. near the human body temperature, and it is better that the cells adhere to the cell culture support at that temperature. That is, the surface of the cell culture support is preferably hydrophobic at around 37 degrees. When the cells are detached, it is preferable that the cells are detached from the cell culture support at a low temperature so as not to cause denaturation of the protein due to heat. . That is, it is preferable that the cell culture support surface has a hydrophilic property at a low temperature.

さらには、細胞を好適に培養・剥離できることから、該下限臨界温度が２０℃以上４０℃以下程度の温度範囲にあることが好ましい。  Furthermore, the lower critical temperature is preferably in the temperature range of about 20 ° C. or higher and 40 ° C. or lower because cells can be cultured and detached suitably.

本発明においては、温度応答性高分子としては、アクリルアミド系ポリマーがよく知られており、これはアクリルアミドモノマーを重合することにより得られる。  In the present invention, an acrylamide polymer is well known as a temperature-responsive polymer, which can be obtained by polymerizing an acrylamide monomer.

このような重合体を与える水溶性有機モノマーの例としては、Ｎ−置換アクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ−ジ置換アクリルアミド誘導体、Ｎ−置換メタクリルアミド誘導体、Ｎ，Ｎ−ジ置換メタクリルアミド誘導体などを好ましく使用することができ、具体的にはＮ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピルメタクリルアミド、Ｎ−シクロプロピルアクリルアミド、Ｎ−シクロプロピルメタクリルアミド、Ｎ−エトキシエチルアクリルアミド、Ｎ−エトキシエチルメタクリルアミド、Ｎ−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド、Ｎ−テトラヒドロフルフリルメタクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−アクリロイルピペリディン、Ｎ−アクリロイルピロリジンが挙げられる。  Examples of water-soluble organic monomers that give such polymers are preferably N-substituted acrylamide derivatives, N, N-disubstituted acrylamide derivatives, N-substituted methacrylamide derivatives, N, N-disubstituted methacrylamide derivatives, and the like. Specifically, N-isopropylacrylamide, N-isopropylmethacrylamide, Nn-propylacrylamide, Nn-propylmethacrylamide, N-cyclopropylacrylamide, N-cyclopropylmethacrylamide, N -Ethoxyethyl acrylamide, N-ethoxyethyl methacrylamide, N-tetrahydrofurfuryl acrylamide, N-tetrahydrofurfuryl methacrylamide, N-ethyl acrylamide, N-ethyl-N-methyl acrylamide, N, N-di Chill acrylamide, N- methyl -N-n-propyl acrylamide, N- methyl -N- isopropylacrylamide, N- acryloyl Lupi Peri Dinh include N- acryloyl pyrrolidine.

かかる有機モノマーの重合体としては、例えば、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−シクロプロピルメタクリルアミド）、ポリ（Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド）、ポリ（Ｎ−ｎ−プロピルメタクリルアミド）、ポリ（Ｎ−エトキシエチルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−エトキシエチルメタクリルアミド）、ポリ（Ｎ−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−テトラフルフリルメタクリルアミド）、ポリ（Ｎ−エチルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド）、ポリ（Ｎ−アクリロイルピペリディン）、ポリ（Ｎ−アクリロイルピロリディン）が挙げられる。  Examples of the polymer of the organic monomer include poly (N-isopropylacrylamide), poly (Nn-propylacrylamide), poly (N-cyclopropylmethacrylamide), poly (N-isopropylmethacrylamide), poly ( Nn-propylmethacrylamide), poly (N-ethoxyethylacrylamide), poly (N-ethoxyethylmethacrylamide), poly (N-tetrahydrofurfurylacrylamide), poly (N-tetrafurfurylmethacrylamide), poly (N-ethylacrylamide), poly (N, N-diethylacrylamide), poly (N-acryloylpiperidine), and poly (N-acryloylpyrrolidine).

また水溶性有機モノマーの重合体としては、以上のような単一水溶性有機モノマーからの重合体のほか、これらから選ばれる複数の異なる水溶性有機モノマーを重合して得られる共重合体を用いることも有効である。  As the polymer of the water-soluble organic monomer, in addition to the polymer from the single water-soluble organic monomer as described above, a copolymer obtained by polymerizing a plurality of different water-soluble organic monomers selected from these is used. It is also effective.

また上記水溶性有機モノマーからなる重合体が好ましいが、上記水溶性有機モノマーとそれ以外の水溶性有機モノマーまたは有機溶媒可溶性有機モノマーとの共重合体も、得られた重合体が親水性および疎水性の両方を示すものであれば使用することができる。共重合に用いられる有機モノマーとしては、具体的にはＮ−アルキルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアクリルアミド、アクリルアミド等のアクリルアミド類、または、Ｎ−アルキルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジアルキルメタクリルアミド、メタクリルアミド等のメタクリルアミド類が挙げられる。なお、より好ましくは、Ｎ−アルキルアクリルアミドまたはＮ，Ｎ−ジアルキルアクリルアミドが用いられる。アルキル基としては、炭素数が１〜４のものが好ましく選択される。その他には、アクリロイルモルフォリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ−アクリロイルメチルホモピペラディン、Ｎ−アクリロイルメチルピペラディン等も用いることができる。  A polymer composed of the above water-soluble organic monomer is preferred, but a copolymer of the above water-soluble organic monomer and other water-soluble organic monomer or organic solvent-soluble organic monomer is also hydrophilic and hydrophobic. Any material that exhibits both sexes can be used. Specific examples of the organic monomer used for copolymerization include acrylamides such as N-alkylacrylamide, N, N-dialkylacrylamide, and acrylamide, or N-alkylmethacrylamide, N, N-dialkylmethacrylamide, and methacrylamide. And other methacrylamides. More preferably, N-alkylacrylamide or N, N-dialkylacrylamide is used. As the alkyl group, those having 1 to 4 carbon atoms are preferably selected. In addition, acryloyl morpholine, N, N-dimethylaminopropylacrylamide, N-acryloylmethyl homopiperazine, N-acryloylmethylpiperazine and the like can be used.

温度応答性高分子の少なくとも一つがアクリル系モノマーとその重合体（アクリル樹脂）を含有してもよく、アクリル系樹脂との共重合比率により、温度応答性高分子の下限臨界温度を変更できる。  At least one of the temperature-responsive polymers may contain an acrylic monomer and a polymer thereof (acrylic resin), and the lower critical temperature of the temperature-responsive polymer can be changed by the copolymerization ratio with the acrylic resin.

本発明におけるアクリル系モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート等の一般的なアクリル系樹脂でもよく、その誘導体でかまわない。また脂環式炭化水素骨格からなる多環式炭化水素系化合物であるアクリル樹脂でもよく、多環式炭化水素系化合物としては、脂肪族の多環構造を有し、３次元的な架橋構造を含むものでもよい、例えば、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートや、アダマンチルメタクリレート、アダマンチルアクリレート等や、イソボルニルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、ビニルノルボルネン等が挙げられる。  The acrylic monomer in the present invention may be a general acrylic resin such as acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, methyl methacrylate, or a derivative thereof. Further, an acrylic resin which is a polycyclic hydrocarbon compound composed of an alicyclic hydrocarbon skeleton may be used. The polycyclic hydrocarbon compound has an aliphatic polycyclic structure and a three-dimensional crosslinked structure. For example, tricyclodecane dimethanol dimethacrylate, tricyclodecane dimethanol diacrylate, adamantyl methacrylate, adamantyl acrylate, etc., isobornyl methacrylate, isobornyl acrylate, vinyl norbornene and the like may be included.

またアクリル系樹脂としては、アクリルモノマーを基本として他のモノマーと共重合してよく、本発明において、好ましい温度応答性高分子としては、好ましくは、下記一般式（１）で表される化合物である。  The acrylic resin may be copolymerized with other monomers based on an acrylic monomer. In the present invention, a preferable temperature-responsive polymer is preferably a compound represented by the following general formula (1). is there.

ここにおいてＲ_１、Ｒ_２は水素原子、炭素原子数１〜８のアルキル基、アリール基を表す。Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ_３は水素原子、炭素原子数１〜３０のアルキル基、シクロアルキル基、または、−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎ−（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｍ−Ｒ_０で表されるポリオキシアルキレン基を表す。ここにおいてｎは１〜３００、ｍは０〜６０の整数を表す。また、Ｒ_０は、水素原子、炭素原子数１〜３０のアルキル基を表す。Ｒ_４は炭素原子数３以上２２以下のアルキル基を表す。また、ｘ、ｙ、ｚは各成分の質量％を表し、０≦ｘ≦８０、０≦ｙ≦８０、０≦ｘ≦４０、ここでｘ＋ｙ＋ｚ＝１００である。Here, R₁ and R₂ represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an aryl group. R₅ , R₆ and R₇ each represents a hydrogen atom or a methyl group, and R₃ represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a cycloalkyl group, or — (CH₂ CH₂ O)_n — ( It represents a_{CH 2 CH (CH 3) O} ) a polyoxyalkylene group represented by m -R_0. Here, n represents an integer of 1 to 300, and m represents an integer of 0 to 60. R₀ represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms. R₄ represents an alkyl group having 3 to 22 carbon atoms. Moreover, x, y, z represents the mass% of each component, 0 <= x <= 80, 0 <= y <= 80, 0 <= x <= 40, and it is here x + y + z = 100.

Ｒ_１、Ｒ_２で表される炭素原子数１〜８のアルキル基としては直鎖でもよく分岐してもよい。例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ドデシル基等を表し、また、置換されていてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、また、アシル基等の基を含み、例えば、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。シクロアルキル基としてはシクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。The alkyl group having 1 to 8 carbon atoms represented by R₁ and R₂ may be linear or branched. For example, it represents a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, a dodecyl group or the like, and may be substituted. Examples of the substituent include groups such as a halogen atom, a hydroxy group, a carboxy group, and an acyl group, and examples thereof include a hydroxyethyl group and a hydroxypropyl group. Examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.

Ｒ_１、Ｒ_２で表されるアリール基としてはフェニル基、またトリル基等の置換フェニル基が挙げられる。また、Ｒ_１、Ｒ_２の少なくとも一つは水素原子であることが好ましい。Examples of the aryl group represented by R₁ and R₂ include a phenyl group and a substituted phenyl group such as a tolyl group. Moreover, it is preferable that at least one of R₁ and R₂ is a hydrogen atom.

Ｒ_３で表される炭素原子数１〜３０のアルキル基は、直鎖でもよく分岐してもよく、置換、無置換のアルキル基を含み、無置換のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ドデシル基等の基を表す。また、置換アルキル基における置換基としてはハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基等の基を含み、例えば、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。Ｒ_３で表されるシクロアルキル基としてはシクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられるが、置換シクロアルキル基でもよい、また、シクロアルキル基の骨格炭素がヘテロ原子で置換された例えばオキソラニル基、オキサニル基、ピラジニル基等のヘテロ原子を含む飽和炭化水素基でもよい。The alkyl group having 1 to 30 carbon atoms represented by R₃ may be linear or branched and includes a substituted or unsubstituted alkyl group. Examples of the unsubstituted alkyl group include a methyl group, Represents an ethyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, a dodecyl group, or the like; In addition, examples of the substituent in the substituted alkyl group include groups such as a halogen atom, a hydroxy group, and a carboxy group, and examples thereof include a hydroxyethyl group and a hydroxypropyl group. Examples of the cycloalkyl group represented by R₃ include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like. A substituted cycloalkyl group may be used, and for example, oxolanyl in which the skeleton carbon of the cycloalkyl group is substituted with a heteroatom. It may be a saturated hydrocarbon group containing a hetero atom such as a group, an oxanyl group, or a pyrazinyl group.

Ｒ_３に含まれてもよい−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎ−（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｍ−Ｒ_０で表されるポリオキシアルキレン基としては、オキシエチレン基の繰り返し単位（ｎ）として１〜３００が好ましく、より好ましいのは６〜１００の範囲であり、さらに好ましいのは８〜５０の範囲である。また、またＲ_３に含まれてもよいオキシプロピレン基の繰り返し単位（ｍ）としては０〜６０が好ましく、より好ましいのは０〜３０の範囲であり、さらに好ましいのは０〜１５の範囲である。これらオキシエチレン基とオキシプロピレン基は混在してもよい。Ｒ_０で表される炭素原子数１〜３０のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、オクチル、デシル、ドデシル、ステアリル等の基が挙げられる。The polyoxyalkylene group represented by — (CH₂ CH₂ O)_n — (CH₂ CH (CH₃ ) O)_m —R_0, which may be contained in R₃ , is a repeating unit of an oxyethylene group ( n) is preferably 1 to 300, more preferably 6 to 100, and still more preferably 8 to 50. In addition, the repeating unit (m) of the oxypropylene group that may be contained in R₃ is preferably 0 to 60, more preferably 0 to 30, and still more preferably 0 to 15. is there. These oxyethylene groups and oxypropylene groups may be mixed. Examples of the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms represented by R₀ include groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, octyl, decyl, dodecyl, stearyl.

Ｒ_４で表される炭素原子数３以上２２以下のアルキル基としては、直鎖あるいは分岐アルキル基でよく、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基、ステアリル基等を表す。The alkyl group having 3 to 22 carbon atoms represented by R₄ may be a linear or branched alkyl group, and is a propyl group, isopropyl group, butyl group, t-butyl group, hexyl group, dodecyl group, stearyl group. Etc.

一般式（１）の共重合体の製造は、各成分モノマーの共重合により得ることができる。  Manufacture of the copolymer of General formula (1) can be obtained by copolymerization of each component monomer.

下記に各成分モノマーの例を挙げるが、一般式（１）の条件を満たしていれば、これに限定されることはない。  Although the example of each component monomer is given to the following, if the conditions of General formula (1) are satisfy | filled, it will not be limited to this.

一般式（１）において、Ｒ_１、Ｒ_２で表される基を含むモノマーとしては、代表的にはダイアセトンアクリルアミド、アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−ピロリジニルアクリルアミド、Ｎ−シクロプロピルアクリルアミド、Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ−メチル、Ｎ−イソロプロピルアクリルアミド、Ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−メチル、Ｎ−イソロプロピルアクリルアミド、Ｎ−ピペリジニルアクリルアミド、Ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−シクロプロピルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタリルアミド、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド等のモノマーが挙げられる。In the general formula (1), examples of the monomer containing a group represented by R₁ or R₂ typically include diacetone acrylamide, acrylamide, N-isopropylacrylamide (NIPAM), N-ethylacrylamide, and N-pyrrolidini. Acrylamide, N-cyclopropyl acrylamide, N-diethyl acrylamide, N-methyl, N-isopropyl acrylamide, N-propyl acrylamide, N-methyl, N-isopropyl acrylamide, N-piperidinyl acrylamide, N- And monomers such as propylacrylamide, N-cyclopropylmethacrylamide, N-ethylmethallylamide, N-isopropylmethacrylamide.

一般式（１）において、Ｒ_３、Ｒ_６で表される基を含むモノマー単位、また、Ｒ_４、Ｒ_７で表される基を含むモノマー単位としては、下記の中から選択して用いることができる。In general formula (1), the monomer unit containing a group represented by R₃ or R₆ or the monomer unit containing a group represented by R₄ or R₇ is selected from the following: Can do.

例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート等が挙げられる。  For example, acrylic acid, methacrylic acid, methyl methacrylate, butyl methacrylate and the like can be mentioned.

また、例えば（ポリオキシアルキレン）アクリレートおよびメタクリレートは、市販のヒドロキシポリ（オキシアルキレン）材料、例えば商品名“プルロニック”［Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（旭電化工業（株）製）］、アデカポリエーテル（旭電化工業（株）製）、カルボワックス［Ｃａｒｂｏｗａｘ（グリコ・プロダクス）］、トリトン［Ｔｏｒｉｔｏｎ（ローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ製））］およびＰ．Ｅ．Ｇ（第一工業製薬（株）製）として販売されているものを公知の方法でアクリル酸、メタクリル酸、アクリルクロリド、メタクリルクロリドまたは無水アクリル酸等と反応させることによって製造できる。  Further, for example, (polyoxyalkylene) acrylate and methacrylate are commercially available hydroxy poly (oxyalkylene) materials such as “Pluronic” (Pluronic (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.)), Adeka polyether (Asahi Denka Kogyo ( ), Carbowax [Carbowax (Glyco Products)], Triton [Toriton (Rohm and Haas)] and P.I. E. What is marketed as G (made by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) can be manufactured by making it react with acrylic acid, methacrylic acid, acrylic chloride, methacrylic chloride, acrylic anhydride, etc. by a well-known method.

また、上市されているものとして、日本油脂株式会社製のポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレートとしてブレンマーＰＥ−９０、ブレンマーＰＥ−２００、ブレンマーＰＥ−３５０、ブレンマーＡＥ−９０、ブレンマーＡＥ−２００、ブレンマーＡＥ−４００、ブレンマーＰＰ−１０００、ブレンマーＰＰ−５００、ブレンマーＰＰ−８００、ブレンマーＡＰ−１５０、ブレンマーＡＰ−４００、ブレンマーＡＰ−５５０、ブレンマーＡＰ−８００、ブレンマー５０ＰＥＰ−３００、ブレンマー７０ＰＥＰ−３５０Ｂ、ブレンマーＡＥＰシリーズ、ブレンマー５５ＰＥＴ−４００、ブレンマー３０ＰＥＴ−８００、ブレンマー５５ＰＥＴ−８００、ブレンマーＡＥＴシリーズ、ブレンマー３０ＰＰＴ−８００、ブレンマー５０ＰＰＴ−８００、ブレンマー７０ＰＰＴ−８００、ブレンマーＡＰＴシリーズ、ブレンマー１０ＰＰＢ−５００Ｂ、ブレンマー１０ＡＰＢ−５００Ｂなどがあげられる。同様に日本油脂株式会社製のアルキル末端ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレートとしてブレンマーＰＭＥ−１００、ブレンマーＰＭＥ−２００、ブレンマーＰＭＥ−４００、ブレンマーＰＭＥ−１０００、ブレンマーＰＭＥ−４０００、ブレンマーＡＭＥ−４００、ブレンマー５０ＰＯＥＰ−８００Ｂ、ブレンマー５０ＡＯＥＰ−８００Ｂ、ブレンマーＰＬＥ−２００、ブレンマーＡＬＥ−２００、ブレンマーＡＬＥ−８００、ブレンマーＰＳＥ−４００、ブレンマーＰＳＥ−１３００、ブレンマーＡＳＥＰシリーズ、ブレンマーＰＫＥＰシリーズ、ブレンマーＡＫＥＰシリーズ、ブレンマーＡＮＥ−３００、ブレンマーＡＮＥ−１３００、ブレンマーＰＮＥＰシリーズ、ブレンマーＰＮＰＥシリーズ、ブレンマー４３ＡＮＥＰ−５００、ブレンマー７０ＡＮＥＰ−５５０など、また共栄社化学株式会社製ライトエステルＭＣ、ライトエステル１３０ＭＡ、ライトエステル０４１ＭＡ、ライトアクリレートＢＯ−Ａ、ライトアクリレートＥＣ−Ａ、ライトアクリレートＭＴＧ−Ａ、ライトアクリレート１３０Ａ、ライトアクリレートＤＰＭ−Ａ、ライトアクリレートＰ−２００Ａ、ライトアクリレートＮＰ−４ＥＡ、ライトアクリレートＮＰ−８ＥＡなどが挙げられ、これらの中から選択し用いることができる。  Moreover, as what is marketed, it is Blemmer PE-90, Blemmer PE-200, Blemmer PE-350, Blemmer AE-90, Blemmer AE-200, Blemmer as polyalkylene glycol mono (meth) acrylate made by NOF Corporation. AE-400, Blemmer PP-1000, Blemmer PP-500, Blemmer PP-800, Blemmer AP-150, Blemmer AP-400, Blemmer AP-550, Blemmer AP-800, Blemmer 50 PEP-300, Blemmer 70PEP-350B, Blemmer AEP series, Blemmer 55PET-400, Blemmer 30PET-800, Blemmer 55PET-800, Blemmer AET series, Blemmer 30PPT-800, Blemmer 50P T-800, Blemmer 70PPT-800, Blemmer APT series, Brenmer 10PPB-500B, such as Brenmer 10APB-500B and the like. Similarly, Blemmer PME-100, Blemmer PME-200, Blemmer PME-400, Blemmer PME-1000, Blemmer PME-4000, Blemmer AME-400, Blemmer as alkyl-terminated polyalkylene glycol mono (meth) acrylates manufactured by NOF Corporation. 50POEP-800B, Blemmer 50AOEP-800B, Blemmer PLE-200, Blemmer ALE-200, Blemmer ALE-800, Blemmer PSE-400, Blemmer PSE-1300, Blemmer ASE series, Blemmer PKEP series, Blemmer AKEP series, Blemmer AE-300 , Blemmer ANE-1300, Blemmer PNEP series, Blemmer PNPE series, Blemmer 43ANE -500, BLEMMER 70ANEP-550, etc., and Kyoeisha Chemical Co., Ltd. light ester MC, light ester 130MA, light ester 041MA, light acrylate BO-A, light acrylate EC-A, light acrylate MTG-A, light acrylate 130A, light Examples thereof include acrylate DPM-A, light acrylate P-200A, light acrylate NP-4EA, light acrylate NP-8EA, and the like.

これらの共重合体からなるポリマーは親水性と親油性を併せもち下限臨界温度によりその性質が可逆的に変化する。下限臨界温度を変化させるには、一般式（１）のｘ、ｙ、ｚの共重合比を変えることで任意に決めることができる。  Polymers composed of these copolymers have both hydrophilicity and lipophilicity, and their properties reversibly change depending on the lower critical temperature. In order to change the lower critical temperature, it can be arbitrarily determined by changing the copolymerization ratio of x, y, z in the general formula (1).

例えば、オキシエチレン基の繰り返し単位を多くすることで下限臨界温度をあげることができる。またＲ_４、Ｒ_７の置換基を疎水性にすることで下限臨界温度を下げることができる。For example, the lower critical temperature can be increased by increasing the number of repeating units of the oxyethylene group. The lower critical temperature can be lowered by making the substituents of R₄ and R₇ hydrophobic.

目的の下限臨界温度に応じた混合比率で、モノマーを混合し、例えば溶媒として各モノマー、また共重合体に対し溶解性のよい溶媒、例えばメチルエチルケトン等に溶解し、重合開始剤を加えて、室温あるいは加温、またはＵＶ光で溶液重合させればよい。  Mixing the monomers at a mixing ratio according to the target lower critical temperature, for example, dissolving each monomer as a solvent, or a solvent having good solubility for the copolymer, such as methyl ethyl ketone, adding a polymerization initiator, Alternatively, solution polymerization may be performed by heating or UV light.

共重合の形態としては、ランダム共重合でもよく、ブロック共重合でもよい。下限臨界温度の親水、疎水変化をシャープにするためには、ランダム共重合が好ましい。  The form of copolymerization may be random copolymerization or block copolymerization. Random copolymerization is preferred in order to sharpen the hydrophilic and hydrophobic changes at the lower critical temperature.

これらの、温度応答性高分子においては、重合開始剤としては、アクリル系モノマーとアミド系モノマーの重合であるため、ラジカルを発生する開始剤であることが好ましく、アゾ系開始剤、過酸化物系開始剤を用いることができる。  In these temperature-responsive polymers, the polymerization initiator is preferably an initiator that generates radicals because it is a polymerization of acrylic monomers and amide monomers, and is preferably an azo initiator or peroxide. System initiators can be used.

油溶性の過酸化物系あるいはアゾ系開始剤が好ましく、一例を挙げると、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化オクタノイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメトキシ過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、キュメンハイドロパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系開始剤、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、２，２′−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２′−アゾビス（２，３−ジメチルブチロニトリル）、２，２′−アゾビス（２−メメチルブチロニトリル）、２，２′−アゾビス（２，３，３−トリメチルブチロニトリル）、２，２′−アゾビス（２−イソプロピルブチロニトリル）、１，１′−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２′−アゾビス（４−メチキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）、２−（カルバモイルアゾ）イソブチロニトリル、４，４′−アゾビス（４−シアノバレリン酸）、ジメチル−２，２′−アゾビスイソブチレート等がある。  Oil-soluble peroxide-based or azo-based initiators are preferred. For example, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, octanoyl peroxide, orthochlorobenzoyl peroxide, orthomethoxybenzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, diisopropyl Peroxide initiators such as peroxydicarbonate, cumene hydroperoxide, cyclohexanone peroxide, t-butyl hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2 '-Azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2,3-dimethylbutyronitrile), 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2' Azobis (2,3,3-trimethyl Butyronitrile), 2,2'-azobis (2-isopropylbutyronitrile), 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvalero) Nitrile), 2- (carbamoylazo) isobutyronitrile, 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid), dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate and the like.

特に、ターシャリイソブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイドなどの有機過酸化物類、過酸化水素等が好ましい。  In particular, organic peroxides such as tertiary isobutyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, paramentane hydroperoxide, hydrogen peroxide, and the like are preferable.

また、そのほか、光重合開始剤も同様に好ましい重合開始剤としてあげられる。例えば、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、３−メチルアセトフェノン、４−クロロベンゾフェノン、４，４′−ジメトキシベンゾフェノン、４，４′−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン等の光ラジカル開始剤等が挙げられる。  In addition, a photopolymerization initiator is also exemplified as a preferable polymerization initiator. For example, acetophenone, acetophenone benzyl ketal, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, xanthone, fluorenone, benzaldehyde, fluorene, anthraquinone, triphenylamine, carbazole, 3-methylacetophenone, 4 -Chlorobenzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, Michler's ketone, benzoin propyl ether, benzoin ethyl ether, benzyl dimethyl ketal, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methyl And photoradical initiators such as propan-1-one and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one.

これら重合開始剤は、モノマーに対して、０．０１〜２０質量％、特に、０．１〜１０質量％使用されるのが好ましい。  These polymerization initiators are preferably used in an amount of 0.01 to 20% by mass, particularly 0.1 to 10% by mass, based on the monomer.

本発明に係る共重合体の製造において反応の場としては、有機溶媒または水を使ってもよく、または使わなくてもよい。後工程で溶媒を除く必要があるため、好ましくは、溶媒を使用しない方がよい。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類、メチルエチルケトン、アセトン等のケトン類、エーテル、イソプロピルエーテル等エーテル類、またテトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類、あるいは芳香族炭化水素であるトルエン等特に制限はないが、原料となるモノマーに対しまた生成する共重合体に対し、溶解性の高い溶媒を選択して用いることが好ましい。  In the production of the copolymer according to the present invention, an organic solvent or water may or may not be used as a reaction field. Since it is necessary to remove the solvent in a later step, it is preferable not to use a solvent. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol, esters such as ethyl acetate and methyl acetate, ketones such as methyl ethyl ketone and acetone, ethers such as ether and isopropyl ether, and cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane. Although there is no particular limitation such as toluene, which is an aromatic hydrocarbon, or the like, it is preferable to select and use a highly soluble solvent for the monomer as a raw material and for the copolymer to be formed.

重合温度が余り低くならない様に、溶媒の沸点としては５０℃以上が好ましく、７０℃以上がさらに好ましい。しかしながら、１５０℃以上と高くなると、その後の取り扱いに工数を要するので、１５０℃以下であることが好ましい。  The boiling point of the solvent is preferably 50 ° C. or higher and more preferably 70 ° C. or higher so that the polymerization temperature does not become too low. However, if it becomes as high as 150 ° C. or higher, man-hours are required for subsequent handling.

前記共重合反応において、重合後、最終的には、固形分濃度が１０質量％以上４０質量％以下であることが好ましく、また、最終的な共重合体を含む溶液の粘度が固形分３０質量％換算で１０ｃｐ以上５００ｃｐ以下となる重合度であることが好ましい。  In the copolymerization reaction, after polymerization, the solid content concentration is preferably 10% by mass or more and 40% by mass or less, and the viscosity of the final solution containing the copolymer is 30% by mass. The degree of polymerization is preferably 10 cp or more and 500 cp or less in terms of%.

本発明に係る共重合反応においては、残モノマー量を１質量％以下とし、反応を終了させる。この測定は、ガスクロマトグラフにて行う。  In the copolymerization reaction according to the present invention, the residual monomer amount is set to 1% by mass or less, and the reaction is terminated. This measurement is performed with a gas chromatograph.

共重合ポリマーを含有する反応液は、貧溶媒と混合し、析出させ、さらに、溶解、析出を繰り返し、固形分として、単離することができる。  The reaction liquid containing the copolymer can be mixed with a poor solvent and precipitated, and further, dissolution and precipitation can be repeated and isolated as a solid content.

本発明に用いられる温度応答性高分子の具体例としては実施例中、Ｎｏ．Ａ〜Ｇ等で表される組成のポリマーが挙げられる。  Specific examples of the temperature-responsive polymer used in the present invention include No. 1 in the Examples. Examples thereof include polymers having a composition represented by A to G and the like.

又本発明においては、インクジェット装置に用いることから、用いるインクの粘度が０．５ｃｐ以上１０ｃｐ以下、表面張力が１５〜８０ｍＮ／ｍ以上であることが好ましく、インクとしてモノマーを含有する重合組成物溶液を用いて、基材に着弾後に前記ポリマーを基材上において形成することが好ましい。  In the present invention, the viscosity of the ink used is preferably 0.5 cp to 10 cp, and the surface tension is preferably 15 to 80 mN / m or more because it is used in an ink jet apparatus. The polymer is preferably formed on the substrate after landing on the substrate.

例えば、基材上で重合して前記組成のポリマーを形成するモノマー組成物を含有する重合組成物溶液を用いることが好ましい。この組成物は前記反応の場としての溶媒、さらに、前記重合開始剤等を含んで形成される。重合開始剤としては光照射によってラジカルを発生する光ラジカル開始剤が好ましい。  For example, it is preferable to use a polymerization composition solution containing a monomer composition that is polymerized on a substrate to form a polymer having the above composition. This composition is formed including the solvent as the reaction site, and further the polymerization initiator and the like. As the polymerization initiator, a photoradical initiator that generates radicals by light irradiation is preferable.

本発明の細胞培養基材に上記温度応答性高分子を塗布する際には、その特性を改良する目的で、重合時に公知慣用の有機架橋剤を使用してもよい。使用する有機架橋剤濃度は特に限定されず、目的に応じて選択できる。使用できる有機架橋剤としては、従来から公知のＮ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ′−プロピレンビスアクリルアミド、ジ（アクリルアミドメチル）エーテル、１，２−ジアクリルアミドエチレングリコール、１，３−ジアクリロイルエチレンウレア、エチレンジアクリレート、Ｎ，Ｎ′−ジアリルタータルジアミド、Ｎ，Ｎ′−ビスアクリリルシスタミンなどの二官能性化合物や、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートなどの三官能性化合物が例示できる。  When the temperature-responsive polymer is applied to the cell culture substrate of the present invention, a known and commonly used organic crosslinking agent may be used during polymerization for the purpose of improving the characteristics. The concentration of the organic crosslinking agent to be used is not particularly limited and can be selected according to the purpose. Examples of the organic crosslinking agent that can be used include conventionally known N, N′-methylenebisacrylamide, N, N′-propylenebisacrylamide, di (acrylamidomethyl) ether, 1,2-diacrylamide ethylene glycol, 1,3- Bifunctional compounds such as diacryloylethyleneurea, ethylene diacrylate, N, N'-diallyl tartaramide, N, N'-bisacrylylcystamine, and trifunctional compounds such as triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate Can be exemplified.

（細胞培養支持体について）
本発明にかかわる細胞培養支持体の基材としては各種高分子材料、ガラス、改質ガラス、ウール布、コットン布、紙、金属（例えばアルミニウム）等が挙げられる。取り扱い上の観点より本発明の細胞培養支持体における基材としては、プラスチック材料（例えば、セルロースアセテート、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリイミド、セルローストリアセテートまたはポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等）が好ましく、本発明においてはポリスチレンが特に好ましい。支持体の厚みとしては５０〜３０００μｍ程度、好ましくは７０〜１８００μｍである。(About cell culture supports)
Examples of the base material for the cell culture support according to the present invention include various polymer materials, glass, modified glass, wool cloth, cotton cloth, paper, metal (for example, aluminum) and the like. From the viewpoint of handling, as a substrate in the cell culture support of the present invention, a plastic material (for example, cellulose acetate, polyester, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyamide, polyimide, cellulose triacetate or polycarbonate, polystyrene, polymethyl methacrylate, etc. And polystyrene is particularly preferred in the present invention. The thickness of the support is about 50 to 3000 μm, preferably 70 to 1800 μm.

細胞培養用の基材は、温度応答性高分子を付着し易くさせるため基材表面にグロー放電、コロナ放電、真空プラズマ処理、大気圧プラズマ処理またはシランカップリング処理などで表面処理を施されていてもよい。  The base material for cell culture is surface-treated by glow discharge, corona discharge, vacuum plasma treatment, atmospheric pressure plasma treatment or silane coupling treatment on the surface of the base material in order to make the temperature-responsive polymer easy to adhere. May be.

（温度応答性高分子の被覆方法）
本発明の温度応答性高分子を基材の表面に被覆する方法としては、基材にモノマーで塗布して、重合する方法と、あらかじめモノマーを重合して温度応答性高分子にしてから塗布する方法がある。どちらの方法でもよいが、パターニングの観点からモノマーで基材へ塗布後、重合する方が好ましい。(Temperature-responsive polymer coating method)
As a method of coating the surface of the substrate with the temperature-responsive polymer of the present invention, a method in which the substrate is coated with a monomer and polymerized, and a method in which the monomer is polymerized in advance to form a temperature-responsive polymer are applied. There is a way. Either method may be used, but from the viewpoint of patterning, it is preferable to polymerize after coating on a substrate with a monomer.

基材上に温度応答性高分子、またはそのモノマーを塗布する方法には特に制限はなく、例えばバーコーター法、カーテンコート法、浸漬法、エアーナイフ法、ホッパー塗布法、リバースロール塗布法、グラビア塗布法、エクストリュージョン塗布法、真空蒸着法（スパッタリング法）等の公知の方法を用いることができる。また２種類の温度応答性高分子を細胞培養基材の支持体上にパターニングする際には、リソグラフィー法、インクジェット方法、スーパーインクジェット方法で塗布することが好ましい。  There is no particular limitation on the method for applying the temperature-responsive polymer or its monomer on the substrate, for example, bar coater method, curtain coating method, dipping method, air knife method, hopper coating method, reverse roll coating method, gravure. Known methods such as a coating method, an extrusion coating method, and a vacuum deposition method (sputtering method) can be used. Moreover, when patterning two types of temperature-responsive polymers on the support of the cell culture substrate, it is preferable to apply them by a lithography method, an inkjet method, or a super inkjet method.

温度応答性高分子を基材上へ固定化する技術としては、熱による硬化、またはＵＶ照射による硬化のどちらを採用してもよい。  As a technique for fixing the temperature-responsive polymer on the substrate, either heat curing or UV irradiation curing may be employed.

反応が早いという観点でＵＶ照射による硬化が好ましく、ＵＶ光を用いる場合は、光源として、例えば、０．１ｋＰａ〜１ＭＰａまでの動作圧力を有する低圧、中圧、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプや紫外域の発光波長を持つキセノンランプ、冷陰極管、熱陰極管、ＬＥＤ等従来公知のものが用いられる。  Curing by UV irradiation is preferable from the viewpoint of fast reaction, and when UV light is used, the light source is, for example, a low pressure, medium pressure, high pressure mercury lamp, metal halide lamp or ultraviolet region having an operating pressure of 0.1 kPa to 1 MPa. Conventionally known lamps such as xenon lamps, cold cathode fluorescent lamps, hot cathode fluorescent lamps, and LEDs having a light emission wavelength of 2 are used.

なお、本発明において、温度応答性高分子の塗布量は、細胞培養の目的に応じた適量を選ぶことが好ましいが、細胞を培養し、その後、細胞を基材から剥離するという目的の場合には、０．１μｇ／ｃｍ^２以上、５．０μｇ／ｃｍ^２以下が好ましく、０．５μｇ／ｃｍ^２以上、３．０μｇ／ｃｍ^２以下がより好ましい。In the present invention, the application amount of the temperature-responsive polymer is preferably selected in accordance with the purpose of cell culture, but for the purpose of culturing cells and then peeling the cells from the substrate. is, 0.1 [mu] g / cm² or more, preferably 5.0 [mu] g / cm² or less, 0.5 [mu] g / cm² or more, 3.0 [mu] g / cm² or less being more preferred.

（細胞培養支持体上で培養される細胞とその積層化について）
本発明の細胞培養支持体上で培養される細胞は温度応答性高分子の下限臨界温度以下にし、支持体表面を親水化することで培養された細胞を剥離する。この剥離された細胞を重ね合わせるにあたり、細胞が概ね２〜２００層程度、特に５〜１００層程度重なり合った積層体が得られるように、細胞数を調整することが望ましい。積層体において細胞が多数重なりすぎている場合には積層体の中央層部の細胞が栄養不足、ガス交換不足になり、細胞の重なりが少なすぎる場合は細胞数が少なく十分な機能を発揮する積層体が形成され難い。上記範囲であればこのような問題は生じない。(About cells cultured on cell culture supports and their lamination)
The cells cultured on the cell culture support of the present invention are brought to a temperature lower than the lower critical temperature of the temperature-responsive polymer, and the cultured cells are detached by hydrophilizing the support surface. In stacking the peeled cells, it is desirable to adjust the number of cells so that a laminated body in which the cells are overlapped by about 2 to 200 layers, particularly 5 to 100 layers is obtained. If there are too many cells in the laminate, the cells in the central layer of the laminate will be undernutrition and gas exchange will be insufficient. The body is difficult to form. If it is the said range, such a problem will not arise.

本発明の細胞培養支持体は、２種類以上の下限臨界温度をもった温度応答性高分子で表面を加工しているため、それに合わせる形で２種類以上の異なった細胞を同一層内に共培養できる。この細胞のうち少なくとも１つを血管内皮細胞等の血管再生能力を秘めた細胞にすることで、積層数を増やしても細胞が栄養不足、ガス交換不足になりにくく、本特許の目的である多種類の細胞の分化機能を精密且つ厳密に発現、さらに組織としての機能を維持するこのできる細胞の培養方法が確立できることとなった。  Since the surface of the cell culture support of the present invention is processed with a temperature-responsive polymer having two or more kinds of lower critical temperatures, two or more kinds of different cells are co-located in the same layer. Can be cultured. By making at least one of these cells a cell having the ability to regenerate blood vessels, such as vascular endothelial cells, even if the number of stacked layers is increased, the cells are less likely to be insufficient in nutrients and gas exchange, which is the purpose of this patent. It has become possible to establish a cell culture method capable of precisely and precisely expressing the differentiation function of various types of cells and maintaining the tissue function.

積層体の細胞数は、例えば積層体の載った透過性膜を切り出し、これをホルマリン固定後、パラフィン包埋切片を作製して顕微鏡観察することにより確認することができる。  The number of cells in the laminate can be confirmed by, for example, cutting out a permeable membrane on which the laminate is mounted, fixing this with formalin, preparing a paraffin-embedded section, and observing under a microscope.

本発明方法の対象となる細胞としては、特に限定されるものではないが、接着性の動物細胞が好適である。細胞の由来も特に限定されず、ヒト、マウス、ラット等のいずれの動物由来のものも使用できる。また、接着性の動物細胞は、初代培養細胞および株化細胞の双方を対象とすることができる。  Although it does not specifically limit as a cell used as the object of this invention method, Adhesive animal cell is suitable. The origin of the cell is not particularly limited, and those derived from any animal such as human, mouse, rat and the like can be used. Adhesive animal cells can target both primary cultured cells and established cells.

本発明方法は、特に、細胞の機能維持が困難な初代培養細胞の培養に適する。初代培養細胞は、軟骨、骨、皮膚、神経、口腔、消化管、肝臓、膵臓、腎臓、腺組織、副腎、心臓、筋肉、腱、脂肪組織、結合組織、生殖器、眼球、血管、骨髄または血液のいずれの組織に由来するものであってもよい。細胞培養支持体表面の温度応答性高分子の種類１つに対して１つの細胞を藩種することが適しており、細胞は、単一組織に由来する単一種類の細胞を用いることもできる。複数の温度応答性高分子が表面に存在している場合は、その数だけ異なる複数種の細胞を用いることもできる。  The method of the present invention is particularly suitable for culturing primary cultured cells in which cell function maintenance is difficult. Primary cultured cells are cartilage, bone, skin, nerve, oral cavity, digestive tract, liver, pancreas, kidney, glandular tissue, adrenal gland, heart, muscle, tendon, adipose tissue, connective tissue, genital organ, eyeball, blood vessel, bone marrow or blood It may be derived from any of these tissues. It is suitable to seed one cell for one kind of temperature-responsive polymer on the surface of the cell culture support, and a single kind of cell derived from a single tissue can be used as the cell. . When a plurality of temperature-responsive polymers are present on the surface, a plurality of different types of cells can be used.

具体的には、例えば、軟骨細胞、骨芽細胞、表皮角化細胞、メラニン細胞、神経細胞、神経幹細胞、グリア細胞、肝細胞、腸上皮細胞、膵β細胞、膵外分泌細胞、腎糸球体内皮細胞、尿細管上皮細胞、乳腺細胞、甲状腺細胞、唾液腺細胞、副腎皮質細胞、副腎髄質細胞、心筋細胞、骨格筋細胞、平滑筋細胞、脂肪細胞、脂肪前駆細胞、水晶体細胞、角膜細胞、血管内皮細胞、骨髄間質細胞またはリンパ球などを使用できる。細胞は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。  Specifically, for example, chondrocytes, osteoblasts, epidermal keratinocytes, melanocytes, neurons, neural stem cells, glial cells, hepatocytes, intestinal epithelial cells, pancreatic β cells, pancreatic exocrine cells, renal glomerular endothelium Cells, tubular epithelial cells, breast cells, thyroid cells, salivary gland cells, adrenal cortex cells, adrenal medullary cells, cardiomyocytes, skeletal muscle cells, smooth muscle cells, adipocytes, adipose precursor cells, lens cells, corneal cells, vascular endothelium Cells, bone marrow stromal cells or lymphocytes can be used. Cells can be used singly or in combination of two or more.

このようにして得られた細胞培養物は、例えば医用生体材料用の細胞として使用できる。本発明において、再生医用生体材料とは、ヒト等の動物の組織の代替物として使用される材料をいう。再生医用生体材料としては、培養された細胞の種類に応じて、人工膵臓、人工脾臓、人工腎臓、人工心臓のような人工臓器、人工消化管、人工血管、人工皮膚、人工神経、人工骨、人工軟骨、人工内耳、人工水晶体、人工角膜など、またはこれらの一部分が挙げられる。  The cell culture thus obtained can be used as cells for medical biomaterials, for example. In the present invention, the regenerative medical biomaterial refers to a material used as a substitute for tissue of animals such as humans. Regenerative medical biomaterials include artificial pancreas, artificial spleen, artificial kidney, artificial organs like artificial heart, artificial digestive tract, artificial blood vessel, artificial skin, artificial nerve, artificial bone, depending on the type of cultured cells Examples include artificial cartilage, cochlear implant, artificial lens, artificial cornea, etc., or a part thereof.

またヒト等の動物の組織の代替物として、実験用動物代替細胞、抗癌剤感受性試験、創薬支援等に使用される場合も再生医用生体材料に含まれる。  In addition, as a substitute for tissue of animals such as humans, biomedical materials for regenerative medicine are also used for experimental animal substitute cells, anticancer drug sensitivity tests, drug discovery support, and the like.

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、特に断りない限り、実施例中の「％」は「質量％」を示す。  EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these. Unless otherwise specified, “%” in the examples represents “mass%”.

（１）試料の作製
実施例
（１．１）静電吸引方式インクジェット装置
本実施形態の図１で示したインクジェットヘッド２のノズルプレート１１をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ） テオネックス（帝人デュポンフィルム株式会社製）の材料を用いて実際に作製し、ノズル１０の吐出孔１３から
液滴Ｄ（後述する温度応答性モノマー溶液Ａ〜Ｇ）を
基材Ｋ（市販のポリスチレン製細胞培養皿（ベクトン・ディッキンソン・ラブウェア（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ Ｌａｂｗａｒｅ）社製 ファルコン（ＦＡＬＣＯＮ）３００１ペトリディッシュ（直径３．５ｃｍ）に吐出させて確認した。(1) Sample Preparation Examples (1.1) Electrostatic Suction Inkjet Device Thenozzle plate 11 of the inkjet head 2 shown in FIG. 1 of this embodiment is replaced with polytetrafluoroethylene (PTFE) Teonex (Teijin DuPont Films, Ltd.) The droplets D (temperature-responsive monomer solutions A to G described later) are transferred from the discharge holes 13 of thenozzle 10 to the substrate K (commercially available polystyrene cell culture dish (Becton Dickinson). -It confirmed by making it discharge to the Falcon (FALCON) 3001 Petri dish (diameter 3.5cm) made from Loveware (Becton Dickinson Labware).

インクジェットヘッド２の構成は、ノズル１０のテーパ角は４°で小径部１４と大径部１５とが連続した１段構造とした。  The configuration of the inkjet head 2 is a one-stage structure in which the taper angle of thenozzle 10 is 4 ° and thesmall diameter portion 14 and thelarge diameter portion 15 are continuous.

また、液体Ｌは、後述する温度応答性モノマーＡ〜Ｇで調液した導電性の液体として調製した。  The liquid L was prepared as a conductive liquid prepared with temperature-responsive monomers A to G described later.

（１．２）温度応答性モノマー溶液Ａ〜Ｇの調液
０．５リットルのビーカーに、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）２３０ｇ、および表１に記載の組成割合でＮＩＰＡＭ以外のモノマー（単位ｇ）、を仕込み、さらに表１に記載のＮＩＰＡＭモノマー（単位ｇ）を滴下した。その後１時間室温で攪拌し、ラジカル重合開始剤としてイルガキュア２９５９（チバ・ジャパン（株）社製）１ｇを室温で滴下し、モノマー／ＭＥＫ（３０質量％）溶液Ａ〜Ｇを作成した。(1.2) Preparation of temperature-responsive monomer solutions A to G A 0.5 liter beaker was charged with 230 g of methyl ethyl ketone (MEK) and a monomer (unit g) other than NIPAM at the composition ratio shown in Table 1. Furthermore, the NIPAM monomer (unit g) described in Table 1 was added dropwise. Thereafter, the mixture was stirred for 1 hour at room temperature, and 1 g of Irgacure 2959 (manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.) was dropped as a radical polymerization initiator at room temperature to prepare monomer / MEK (30 mass%) solutions A to G.

以下において、
ブレンマーＰＭＥ−４００：−（ＥＯ）_ｍ−ＣＨ_３（ｍ≒９）を有するメタアクリレート（ＥＯ；エチレンオキシ基）（日本油脂製）
ＮＩＰＡＭ：Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（興人製）
ＤＥＡＡ：Ｎ−ジエチルアクリルアミド（興人製）
ＤＡＡＭ：ダイアセトンアクリルアミド（協和発酵製）
ＢＭＡ：ブチルメタクリレート（東京化成品）
温度応答性モノマー溶液Ａ〜Ｇの粘度および表面張力を測定した。粘度は、ＣＢＣマテリアルズ株式会社製ＶＭ−１０Ａ粘度計により、また、表面張力は協和界面科学社製ＣＢＶＰ−Ｚを用いた（２５℃）。In the following,
BLEMMER PME-400: Methacrylate (EO; ethyleneoxy group) having — (EO)_m —CH₃ (m≈9) (manufactured by NOF Corporation)
NIPAM: N-isopropylacrylamide (manufactured by Kojin)
DEAA: N-diethylacrylamide (manufactured by Kojin)
DAAM: Diacetone acrylamide (Kyowa Hakko)
BMA: Butyl methacrylate (Tokyo Chemicals)
The viscosity and surface tension of the temperature-responsive monomer solutions A to G were measured. Viscosity was measured with a VM-10A viscometer manufactured by CBC Materials, and CBVP-Z manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. (25 ° C.) was used as the surface tension.

また、温度応答性モノマー溶液Ａ〜Ｇそれぞれと同組成のポリマーを合成し、下限臨界温度を測定した結果を同時に示す。  Moreover, the result of having synthesized the polymer of the same composition as each of the temperature-responsive monomer solutions A to G and measuring the lower critical temperature is shown simultaneously.

（ポリマー合成）
０．５リットルの四つ口セパラブルフラスコに滴下装置、温度計、窒素ガス導入管、攪拌装置および還流冷却管を付し、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）５０ｇ、および表１に記載の組成割合でＮＩＰＡＭ以外のモノマー（単位ｇ）、を仕込み、８０℃に加熱した。さらに表１に記載のＮＩＰＡＭモノマー（単位ｇ）をメチルエチルケトン４３ｇに溶解しさらにラウリルパーオキサイド０．１２ｇを溶解した液を、フラスコ中に２時間かけて滴下した。その後１時間かけて昇温し還流状態になった時点で、ラウリルパーオキサイド０．１７ｇをメチルエチルケトン３３ｇに溶解した液をフラスコ中に２時間かけて滴下し、同温度にてさらに３時間反応させた。その後メチルハイドロキノン０．３３ｇをメチルエチルケトン１０７ｇに溶解した液を添加し冷却後、ポリマー含有量として３０質量％のポリマー溶液Ａ〜Ｇをそれぞれ得た。(Polymer synthesis)
A 0.5 liter four-necked separable flask is equipped with a dropping device, a thermometer, a nitrogen gas inlet tube, a stirring device and a reflux condenser, and 50 g of methyl ethyl ketone (MEK) and other than NIPAM at the composition ratio shown in Table 1 The monomer (unit g) was charged and heated to 80 ° C. Further, a solution obtained by dissolving NIPAM monomer (unit g) shown in Table 1 in 43 g of methyl ethyl ketone and further dissolving 0.12 g of lauryl peroxide was dropped into the flask over 2 hours. Thereafter, when the temperature was raised over 1 hour and the mixture was refluxed, a solution obtained by dissolving 0.17 g of lauryl peroxide in 33 g of methyl ethyl ketone was dropped into the flask over 2 hours and reacted at the same temperature for further 3 hours. . Thereafter, a solution obtained by dissolving 0.33 g of methyl hydroquinone in 107 g of methyl ethyl ketone was added and cooled, and polymer solutions A to G having a polymer content of 30% by mass were obtained.

作製されたポリマー／ＭＥＫ溶液の３００ｇを室温で蒸留水１０００ｇに徐々に添加したのち（均一溶液を構成している）、温度を４５℃にあげると、析出するので、これを分離し、４０℃の温水で充分に洗浄し、残モノマーを除いた。その後、単離したポリマーを２５℃の純水に溶解させ１０質量％濃度のポリマー溶液を作製した。その後溶液の温度をあげてゆき、ポリマーが析出した温度を下限臨界温度とした。結果を表１に記載した。  After gradually adding 300 g of the prepared polymer / MEK solution to 1000 g of distilled water at room temperature (constituting a uniform solution), when the temperature is raised to 45 ° C., it precipitates. The remaining monomer was removed by thoroughly washing with warm water. Thereafter, the isolated polymer was dissolved in pure water at 25 ° C. to prepare a polymer solution having a concentration of 10% by mass. Thereafter, the temperature of the solution was raised, and the temperature at which the polymer was precipitated was defined as the lower critical temperature. The results are shown in Table 1.

（１．３）基材へのパターニング
前記静電吸引型インクジェット装置を使用し、前述する温度応答性モノマーＡ〜Ｇで調液した導電性の液体をインクタンク１とインクタンク２にそれぞれインクの代わり入れて使用した。その時の液粘度と表面張力を表１に記載した。(1.3) Patterning on base material Using the electrostatic suction type ink jet device, the conductive liquid prepared with the above-described temperature-responsive monomers A to G is supplied to the ink tank 1 and the ink tank 2, respectively. I used it instead. The liquid viscosity and surface tension at that time are shown in Table 1.

先ず、インクタンク−１中のモノマー溶液を基板全面に細線パターンを除き塗布したのち、ＵＶ光（１７０ｍＷ／ｃｍ^２）を距離５ｃｍで、１０秒間照射して、重合させポリマーパターンを形成した。First, after the monomer solution in the ink tank-1 was applied to the entire surface of the substrate except for the fine line pattern, UV light (170 mW / cm² ) was irradiated for 10 seconds at a distance of 5 cm to form a polymer pattern.

その後、インクタンク−２から、残した細線のパターンに従って図１の静電吸引方式のインクジェット装置によりインクタンク−２のモノマー溶液を吐出して細線パターンを作製した。  Thereafter, the monomer solution in the ink tank-2 was ejected from the ink tank-2 by the electrostatic suction type ink jet apparatus shown in FIG.

基板からノズル吐出口までのギャップを表２記載の間隙とし、基板側に５００Ｖ印加し、ヘッドインク側をアースに駆動周波数３０ｋｈｚで線状の細線パターンを幅１０μｍで形成した。  The gap from the substrate to the nozzle outlet was the gap shown in Table 2, 500 V was applied to the substrate side, the head ink side was grounded, and a linear fine line pattern was formed with a width of 10 μm at a driving frequency of 30 kHz.

また、静電吸引型インクジェットによるドット形成は、図６（Ｂ）に示すように各１層を１／３ピッチずつずらして形成した。パターン形成後、ＵＶ光（１７０ｍＷ／ｃｍ^２）を距離５ｃｍで、１０秒間照射して重合させ、サンプルを作成した。In addition, dot formation by electrostatic suction ink jet was formed by shifting each layer by 1/3 pitch as shown in FIG. 6B. After pattern formation, UV light (170 mW / cm² ) was irradiated at a distance of 5 cm for 10 seconds for polymerization to prepare a sample.

上記のパターンを静電吸引型インクジェットでない通常オンデマンド型のインクジェットで行ったサンプルを作成した（表２参照）。また同様のパターンのマスクを作成したのちスプレー法を用いて、また、フォトリソ法を用いて同じパターンをレジストパターンで作製したのち、塗布、ＵＶ光照射後、レジストパターンを除いて作成したサンプルもそれぞれ作成した（表２参照）。  Samples were prepared in which the above pattern was performed with a normal on-demand ink jet that was not an electrostatic suction ink jet (see Table 2). Also, after creating a mask with the same pattern, using the spray method, and using the photolithographic method to create the same pattern as a resist pattern, after coating, UV light irradiation, and the sample created by removing the resist pattern, respectively. (See Table 2).

（１．４）細胞の培養
上記作製した細胞培養支持体に培養細胞を播種して細胞の培養を行った。培養する細胞は、パターニングされた温度応答性高分子表面の下限臨界温度違いを利用して、表２記載の細胞をパターニングさせた。即ち一方の下限臨界温度以上、他方の下限臨界温度以下の温度で、培養液に、前記ポリマーがパターニングされた細胞培養支持体を浸し、さらに温度を他方の下限臨界温度以上にあげ、別の培養液に浸す方法で作成した。培養は、ウシ胎児血清（ＩＣＮ製）を１０％含有するミニマム・エッセンシャル・イーグル培地（ＳＩＧＭＡ製）（ピルビン酸（ＩＣＮ製）および非必須アミノ酸（ＩＣＮ製）を添加剤として含有）使用し、５％炭酸ガス充填３７℃恒温器内で行った。(1.4) Cell Culture The cultured cells were seeded on the cell culture support prepared above, and the cells were cultured. The cells shown in Table 2 were patterned using the difference in the lower critical temperature of the patterned temperature-responsive polymer surface. That is, the cell culture support on which the polymer is patterned is immersed in a culture solution at a temperature not lower than one lower critical temperature and not higher than the other lower critical temperature, and the temperature is raised to the other lower critical temperature or higher. It was created by dipping in a liquid. The culture is performed using a minimum essential eagle medium (manufactured by SIGMA) containing 10% fetal bovine serum (manufactured by ICN) (containing pyruvic acid (manufactured by ICN) and non-essential amino acids (manufactured by ICN) as additives). It was performed in a 37 ° C. incubator filled with% carbon dioxide gas.

播種してから１週間後、この細胞培養アレイを、２０℃恒温槽内に５分間静置してから、表面を光学顕微鏡にて観察したところ、細胞が細胞培養アレイ上にパターニングされて接着して、また十分に増殖していたことが確認された。この取り出した細胞についてトリプシン−ＥＤＴＡ処理を行い、各細胞を個々の状態に分離した後、トリパンブルー染色を行うことによって、生細胞数を計測したところ、表２記載Ｎｏ．２の培養開始時には８．２×１０２個であった細胞数が、培養後は５．３×１０３個に増加したことが確認された。この細胞培養後の値を１００％として、以下の結果を表２に記載した。本発明は、比較に対してよいことが確認できた。  One week after seeding, the cell culture array was allowed to stand in a 20 ° C. constant temperature bath for 5 minutes and then the surface was observed with an optical microscope. As a result, the cells were patterned on the cell culture array and adhered. In addition, it was confirmed that the cells had proliferated sufficiently. The extracted cells were treated with trypsin-EDTA, separated into individual states, and then subjected to trypan blue staining to measure the number of viable cells. It was confirmed that the number of cells, which was 8.2 × 10 2 at the start of culture No. 2, increased to 5.3 × 10 3 after the culture. The following results are shown in Table 2 with the value after this cell culture as 100%. It was confirmed that the present invention is good for comparison.

（１．５）線幅バラツキ特性
光学顕微鏡で線巾の両端の直進性を評価してバラツキ範囲が２μｍ以上を△、２μｍ未満を○、１μｍ以下を◎とした。(1.5) Line width variation characteristics The straightness at both ends of the line width was evaluated with an optical microscope, and the variation range was evaluated as Δ when the range was 2 μm or more, and ○ when the range was less than 2 μm.

（１．６）細胞の積層
上記（１．４）で作成した細胞で培養１４日後、培養した細胞の上に直径３．５ｃｍのポリビニリデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）膜をかぶせ、培地を静かに吸引し、細胞培養支持体材料ごと２０℃で３０分インキュベートし冷却することで（ポリマーを下限臨界温度以下とし親水化することで）、いずれの細胞培養支持体材料上の細胞もそのかぶせた膜と共に剥離させられた。かぶせた膜と細胞を同様に作製した細胞培養支持体材料上で正常に増殖した同一の培養細胞の上にかぶせて、５％炭酸ガス充填３７℃恒温器内で２枚を接着させた。２枚の細胞シートが接着した後、ＰＶＤＦ膜を剥離した。同様の操作を繰り返すことで２０層の細胞シートを作成した。(1.6) Lamination of cells After 14 days of culturing with the cells prepared in (1.4) above, a 3.5 cm diameter polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane was placed on the cultured cells, and the medium gently Aspirated, incubated with cell culture support material at 20 ° C. for 30 minutes and cooled (by making the polymer below the lower critical temperature and hydrophilized), the cells on any cell culture support material were covered with the membrane And peeled off. The covered membrane and cells were placed on the same cultured cells that were normally grown on the same cell culture support material, and the two were adhered in a 37 ° C. incubator filled with 5% carbon dioxide gas. After the two cell sheets adhered, the PVDF membrane was peeled off. By repeating the same operation, a 20-layer cell sheet was prepared.

かぶせた膜はいずれの細胞シートから容易に剥がすことができた。２０枚の積層された細胞シートは、細胞、細胞間のデスモソーム構造、および細胞、基材間の基底膜様蛋白質が保持されていた。  The covered membrane could be easily removed from any cell sheet. The 20 stacked cell sheets retained the cells, the desmosome structure between the cells, and the basement membrane-like protein between the cells and the substrate.

（１．７）細胞の剥離性の評価
上記（１．６）で細胞培養支持体上から細胞剥離した際の細胞の状態を目視で観察し、下記の基準に従って、評価を行った。表２記載の結果は、１枚目から２０層目重ね合わせるまでの平均をとった。
◎：問題なく完全に剥離できた
○：わずかに細胞が支持体に残るが、問題ないレベル
△：一部の細胞が支持体に残り、シートに穴が確認されるレベル
×：支持体から剥がれるが、シートがぼろぼろになる
××：支持体から細胞が剥がれない(1.7) Evaluation of cell detachability The state of cells when the cells were detached from the cell culture support in (1.6) above was visually observed and evaluated according to the following criteria. The results shown in Table 2 were averaged from the first sheet to the 20th layer.
◎: Completely peeled without problems ○: Slightly cells remained on the support, but no problem level △: Level at which some cells remained on the support and holes were confirmed in the sheet ×: Peeled from the support However, the sheet becomes shabby XX: Cells do not peel from the support

本発明の細胞培養支持体を用いることにより線幅のバラツキ特性も良好であり、培養効率もよく、細胞の支持体からの剥離がよく、かつ積層された細胞の組織機能化が発現できることがわかる。  It can be seen that by using the cell culture support of the present invention, the line width variation characteristics are good, the culture efficiency is good, the cells are easily detached from the support, and the tissue function of the stacked cells can be expressed. .

静電吸引型インクジェット装置の一実施形態に係る全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure which concerns on one Embodiment of an electrostatic attraction type inkjet apparatus.形状が異なるノズルの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the nozzle from which a shape differs.シミュレーションによるノズルの吐出孔付近の電位分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electric potential distribution of the discharge hole vicinity of the nozzle by simulation.静電吸引型インクジェット装置の一実施形態に係るにおけるインクジェットヘッドの駆動制御の一例を示し、駆動制御とメニスカスの動きとの関係を説明する図である。It is a figure which shows an example of the drive control of the inkjet head in one Embodiment of an electrostatic attraction type inkjet apparatus, and demonstrates the relationship between drive control and the movement of a meniscus.ピエゾ素子に印加する駆動電圧の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the drive voltage applied to a piezo element.静電吸引方式の吐出工程におけるドット形成の流れの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flow of dot formation in the discharge process of an electrostatic suction system.静電吸引方式の吐出工程におけるドット形成の流れの別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the flow of the dot formation in the discharge process of an electrostatic suction system.静電吸引方式の吐出工程におけるドット形成の流れのさらに別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the flow of the dot formation in the discharge process of an electrostatic suction system.

符号の説明Explanation of symbols

１ 静電吸引型インクジェット装置
２ インクジェットヘッド
３ 対向電極
１０ ノズル
１１ ノズルプレート
１２ 吐出面
１３ 吐出孔
１８ 静電電圧電源
２０ キャビティ
２２ ピエゾ素子
２３ 駆動電圧電源
２４ 動作制御手段
２８ 撥液層
Ｌ 液体
Ｋ 基板
５１ ドットパターンDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrostatic suction type inkjet apparatus 2Inkjet head 3Counter electrode 10Nozzle 11Nozzle plate 12Ejection surface 13Ejection hole 18 Electrostaticvoltage power supply 20Cavity 22Piezo element 23 Drivevoltage power supply 24 Operation control means 28 Liquid repellent layer LLiquid K substrate 51 dot pattern

Claims (9)

Translated fromJapanese

基材上に２種類以上の温度応答性高分子により異なる領域に表面被覆を行った細胞培養支持体であって、該温度応答性高分子により表面被覆を行った異なる領域のうち、少なくとも一つの領域の線幅の最小値が０．１μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする細胞培養支持体。A cell culture support in which different regions are coated with two or more kinds of temperature-responsive polymers on a substrate, wherein at least one of the different regions coated with the temperature-responsive polymers A cell culture support, wherein the minimum line width of the region is 0.1 μm or more and 30 μm or less.前記温度応答性高分子の少なくとも一つがＮ−イソプロピルアクリルアミドのホモポリマーもしくはＮ−イソプロピルアクリルアミドと他のモノマー成分との共重合ポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養支持体。The cell culture support according to claim 1, wherein at least one of the temperature-responsive polymers is a homopolymer of N-isopropylacrylamide or a copolymer of N-isopropylacrylamide and other monomer components.温度応答性高分子による表面被覆を行った線幅の最小値が０．１μｍ以上３０μｍ以下である領域が、インクジェット記録装置によりパターニングされたことを特徴とする請求項１または２に記載の細胞培養支持体。The cell culture according to claim 1 or 2, wherein a region having a minimum line width of 0.1 µm to 30 µm subjected to surface coating with a temperature-responsive polymer is patterned by an ink jet recording apparatus. Support.基材上に２種類以上の温度応答性高分子により異なる領域に表面被覆を行った細胞培養支持体の製造方法であって、該温度応答性高分子により表面被覆を行った異なる領域のうち、少なくとも一つの領域の線幅の最小値が０．１μｍ以上３０μｍ以下である細胞培養支持体の製造方法において、前記線幅の最小値が０．１μｍ以上３０μｍ以下である領域のパターニングを、静電吸引方式のインクジェットヘッドを用いるインクジェット記録装置により行うことを特徴とする細胞培養支持体の製造方法。A method for producing a cell culture support in which different regions are surface-coated with two or more types of temperature-responsive polymers on a substrate, wherein different regions are surface-coated with the temperature-responsive polymers, In the method for producing a cell culture support, wherein the minimum value of the line width of at least one region is 0.1 μm or more and 30 μm or less, patterning of the region where the minimum value of the line width is 0.1 μm or more and 30 μm or less is electrostatic A method for producing a cell culture support, which is performed by an ink jet recording apparatus using a suction type ink jet head.前記パターニングのとき、前記インクジェットヘッドと基材との間隙が０．１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の細胞培養支持体の製造方法。5. The method for producing a cell culture support according to claim 4, wherein a gap between the inkjet head and the substrate is 0.1 mm or more and 3 mm or less during the patterning.前記インクジェット記録装置におけるインクタンクに含まれるインク（溶液）の粘度が０．５ｃｐ以上、１０ｃｐ以下、また、表面張力が１５〜８０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする請求項４または５に記載の細胞培養支持体の製造方法。The viscosity of the ink (solution) contained in the ink tank in the ink jet recording apparatus is 0.5 cp or more and 10 cp or less, and the surface tension is 15 to 80 mN / m or more. A method for producing a cell culture support.請求項１〜３のいずれか１項に記載の細胞培養支持体上で２種類以上の異なる細胞を培養することを特徴とする細胞培養方法。A cell culture method comprising culturing two or more different cells on the cell culture support according to any one of claims 1 to 3.請求項７に記載の細胞培養方法であって、２種類以上の異なる細胞を温度応答性高分子の応答温度以下にして剥離することを特徴とする細胞培養方法。8. The cell culture method according to claim 7, wherein two or more kinds of different cells are detached at a temperature lower than the response temperature of the temperature-responsive polymer.請求項８に記載の細胞培養方法で培養した細胞を重ね合わせることを特徴とする細胞培養方法。A cell culture method comprising superposing cells cultured by the cell culture method according to claim 8.

Images