本發(fā)明涉及氣泡噴出頭、局部消融裝置及局部消融方法、以及注射裝置及注射方法，尤其涉及能夠在基板上形成任意數(shù)量的氣泡噴出部并且能夠可靠地控制氣泡噴出口的大小且能夠量產(chǎn)的氣泡噴出頭、以及包含該氣泡噴出頭的局部消融裝置及局部消融方法、以及注射裝置及注射方法。

背景技術(shù)：

伴隨近年來(lái)生物科技的發(fā)展，對(duì)在細(xì)胞的膜、壁開(kāi)孔并從細(xì)胞除去核或向細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)入DNA等核酸物質(zhì)等、細(xì)胞等的局部加工的要求提高。作為局部加工技術(shù)(以下，有時(shí)記載為“局部消融法”)，利用使用電動(dòng)手術(shù)刀等的探針的接觸加工技術(shù)、使用激光等的非接觸消融技術(shù)等的方法廣為人知。特別是對(duì)于電動(dòng)手術(shù)刀的接觸加工技術(shù)，最近提出了通過(guò)限制為幾微米級(jí)別的燒結(jié)面來(lái)限制熱侵襲區(qū)域從而提高分辨率的技術(shù)(參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

另外，激光加工中的飛秒激光的發(fā)展顯著，最近提出了進(jìn)行細(xì)胞加工的技術(shù)(參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)2)、在液相中抑制氣泡產(chǎn)生的激光加工技術(shù)。

然而，在以往的使用電動(dòng)手術(shù)刀等的探針的接觸加工技術(shù)中，具有因連續(xù)高頻產(chǎn)生的焦耳熱燒斷對(duì)象物的性質(zhì)，因此存在切斷面的粗糙度和熱量對(duì)周?chē)M織的熱侵襲的影響大這一問(wèn)題。另外，在利用飛秒激光等激光的非接觸加工技術(shù)中，也存在由于局部地接觸高密度能量導(dǎo)致熱侵襲對(duì)切斷面周?chē)M織的影響這一問(wèn)題。

另一方面，作為用于向細(xì)胞等導(dǎo)入核酸物質(zhì)等注射物質(zhì)的局部的物理性注射技術(shù)(以下，有時(shí)記載為“注射法”)，電穿孔法、使用了超聲波的聲孔效應(yīng)技術(shù)以及粒子槍法等廣為人知。

然而，在以往的電穿孔法技術(shù)中，在通過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)提高細(xì)胞膜的透過(guò)性方面存在極限，難以對(duì)具有較硬細(xì)胞膜、細(xì)胞壁而非柔軟的脂質(zhì)雙層膜的對(duì)象物進(jìn)行注射，因電極的配置等的限制而難以對(duì)局部的目標(biāo)部位進(jìn)行注射。另外，在利用超聲波的聲孔效應(yīng)技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)超聲波的會(huì)聚，難以產(chǎn)生局部的氣泡的氣蝕來(lái)提高分辨率。另外，在利用粒子槍法的注射方法中也存在附著于粒子表面的物質(zhì)在打入粒子時(shí)從表面脫離而造成導(dǎo)入效率低這一問(wèn)題。另外，在電穿孔法、聲孔效應(yīng)法以及粒子槍法中，注射的物質(zhì)的消耗量多，也存在難以注射貴重的物質(zhì)這一問(wèn)題。

為了解決上述以往的局部消融方法、注射方法的問(wèn)題，本發(fā)明人等制作了如下氣泡噴出構(gòu)件，該氣泡噴出構(gòu)件包括：芯材，其由導(dǎo)電材料形成；輪廓部，其由絕緣材料形成，覆蓋所述芯材且包含從所述芯材的前端延伸出的部分；以及空隙，其形成在所述輪廓部的延伸后的部分與所述芯材的前端之間，并發(fā)現(xiàn)將該氣泡噴出構(gòu)件浸漬于溶液中，在溶液中施加高頻電壓而產(chǎn)生氣泡，通過(guò)向加工對(duì)象物連續(xù)地排出該氣泡能夠?qū)庸?duì)象物進(jìn)行切削(局部消融)(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

另外發(fā)現(xiàn)，在所述氣泡噴出構(gòu)件的輪廓部的外側(cè)以與輪廓部之間具有空間的方式設(shè)置外側(cè)輪廓部，向所述空間導(dǎo)入溶解及/或分散有注射物質(zhì)而成的溶液，由此能夠產(chǎn)生在界面吸附有溶解及/或分散有注射物質(zhì)而成的溶液的氣泡，通過(guò)向加工對(duì)象物連續(xù)地排出該氣泡而能夠?qū)庸?duì)象物進(jìn)行切削，并且能夠?qū)⒏采w氣泡的溶液中包含的注射物質(zhì)注射到加工對(duì)象物中，從而進(jìn)行了專(zhuān)利申請(qǐng)(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利第5526345號(hào)公報(bào)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)1：D.Palanker et al.，J.Cataract.Surgery，38、127-132，(2010)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)2：T.Kaji et al.，Applied Physics Letters，91，023904，(2007)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

然而，專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的氣泡噴出構(gòu)件以及氣液噴出構(gòu)件通過(guò)將導(dǎo)電性的芯材以及絕緣構(gòu)件加熱并拉斷而制作。因此，存在難以將各個(gè)氣泡噴出構(gòu)件以及氣液噴出構(gòu)件的氣泡噴出口的大小準(zhǔn)確地統(tǒng)一，并且難以量產(chǎn)化這樣的問(wèn)題。

另外，在對(duì)加工對(duì)象物進(jìn)行注射時(shí)，存在一次不在一處而在多處進(jìn)行注射的情況。然而，如上所述，專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的氣泡噴出構(gòu)件以及氣液噴出構(gòu)件難以將各個(gè)氣泡噴出構(gòu)件以及氣液噴出構(gòu)件的氣泡噴出口的大小準(zhǔn)確地統(tǒng)一，因此在組合多個(gè)以往的氣泡噴出構(gòu)件以及氣液噴出構(gòu)件的情況下，存在難以使注射量均勻的問(wèn)題。

并且，專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的氣泡噴出構(gòu)件的外周由絕緣性的輪廓部覆蓋，氣液噴出構(gòu)件的外周由外側(cè)輪廓部覆蓋，但輪廓部以及外側(cè)輪廓部也通過(guò)將絕緣材料加熱并拉斷而制作，因此大小并不恒定。因此，由于大小不同，因此存在難以進(jìn)行組合作業(yè)這一問(wèn)題。而且，氣泡噴出構(gòu)件以及氣液噴出構(gòu)件的前端非常脆，因此存在難以進(jìn)行單獨(dú)制作的氣泡噴出構(gòu)件以及氣液噴出構(gòu)件的組合作業(yè)這一問(wèn)題。

本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題點(diǎn)而完成的發(fā)明，經(jīng)深入研究最新發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用光刻技術(shù)，(1)能夠?qū)Πㄈ我鈹?shù)量的氣泡噴出部的氣泡噴出頭進(jìn)行制作以及量產(chǎn)化，所述氣泡噴出部大小相同且具有大小相同的氣泡噴出口；(2)通過(guò)利用感光性樹(shù)脂夾著由導(dǎo)電性材料形成的電極，且將感光性樹(shù)脂自電極拉伸出而形成，能夠利用感光性樹(shù)脂形成氣泡噴出口；(3)通過(guò)在氣泡噴出部的氣泡噴出口側(cè)形成供包含注射物質(zhì)的溶液流動(dòng)的流路，能夠?qū)⒃诮缑嫖接邪⑸湮镔|(zhì)的溶液的氣泡向加工對(duì)象物連續(xù)地放出而對(duì)加工對(duì)象物進(jìn)行切削，并且能夠?qū)⒏采w氣泡的溶液中包含的注射物質(zhì)注射到加工對(duì)象物中。

即，本發(fā)明的目的在于提供氣泡噴出頭、局部消融裝置及局部消融方法、以及注射裝置及注射方法。

用于解決課題的方案

本發(fā)明涉及以下所示的氣泡噴出頭、局部消融裝置及局部消融方法、以及注射裝置及注射方法。

(1)一種氣泡噴出頭，其包括基板、以及形成在該基板上的氣泡噴出部，所述氣泡噴出部包括：電極，其由導(dǎo)電材料形成；絕緣部，其由絕緣性的感光性樹(shù)脂形成，以?shī)A著所述電極的方式設(shè)置，并且包括與所述電極的前端相比進(jìn)一步延伸而成的延伸部；以及空隙，其形成在所述絕緣部的延伸部與所述電極的前端之間。

(2)根據(jù)上述(1)所述的氣泡噴出頭，其中，所述延伸部呈錐狀。

(3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的氣泡噴出頭，其中，所述感光性樹(shù)脂為負(fù)型光致抗蝕劑。

(4)根據(jù)上述(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的氣泡噴出頭，其中，所述氣泡噴出部形成有兩個(gè)以上。

(5)根據(jù)上述(1)至(4)中任一項(xiàng)所述的氣泡噴出頭，其中，在所述絕緣部形成有輔助流路。

(6)根據(jù)上述(1)至(5)中任一項(xiàng)所述的氣泡噴出頭，其中，所述氣泡噴出頭包括與所述電極連接的通電部。

(7)根據(jù)上述(1)至(6)中任一項(xiàng)所述的氣泡噴出頭，其中，在所述基板上形成有與所述氣泡噴出部的電極構(gòu)成電極對(duì)的對(duì)置電極。

(8)根據(jù)上述(1)至(7)中任一項(xiàng)所述的氣泡噴出頭，其中，在所述氣泡噴出部的空隙側(cè)形成有供包含注射物質(zhì)的溶液流動(dòng)的流路。

(9)一種局部消融裝置，其包括上述(1)至(8)中任一項(xiàng)所述的氣泡噴出頭。

(10)一種注射裝置，其包括上述(1)至(8)中任一項(xiàng)所述的氣泡噴出頭。

(11)一種局部消融方法，包括如下步驟：注入溶液以使上述(9)所述的局部消融裝置的電極與對(duì)置電極導(dǎo)通；通過(guò)向由所述局部消融裝置的電極與對(duì)置電極構(gòu)成的電極對(duì)施加高頻電脈沖，從而從氣泡噴出部的前端放出氣泡；利用該氣泡對(duì)加工對(duì)象物進(jìn)行加工。

(12)一種注射方法，包括如下步驟：注入溶液以使上述(10)所述的注射裝置的電極與對(duì)置電極導(dǎo)通；使包含注射物質(zhì)的溶液向氣泡噴出部前流動(dòng)；通過(guò)向由所述注射裝置的電極與對(duì)置電極構(gòu)成的電極對(duì)施加高頻電脈沖，從而放出吸附有包含所述注射物質(zhì)的溶液的氣泡；利用氣泡使加工對(duì)象物局部消融并且向加工對(duì)象物導(dǎo)入注射物質(zhì)。

發(fā)明效果

(1)本發(fā)明通過(guò)使用光刻技術(shù)，能夠在基板上形成任意數(shù)量的大小相同的氣泡噴出部，該氣泡噴出部具有大小相同的氣泡噴出口。從而，能夠減少每個(gè)氣泡噴出頭的制造偏差。

(2)在對(duì)單一的加工對(duì)象物的多個(gè)位置同時(shí)進(jìn)行局部消融或局所注射的情況下，能夠?qū)Χ鄠€(gè)位置噴出大小相同的氣泡。另外，也能夠改變單一的氣泡噴出頭1上的氣泡噴出部的氣泡噴出口的大小，也能夠?qū)庸?duì)象物的多個(gè)位置噴出大小不同的氣泡。

(3)與以往的將芯材和絕緣材料加熱并拉斷的制造方法不同，使用光刻技術(shù)來(lái)形成氣泡噴出頭，因此能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)化。

(4)通過(guò)在氣泡噴出部的氣泡噴出口側(cè)形成供包含注射物質(zhì)的溶液流動(dòng)的流路，從而容易將在界面吸附有包含注射物質(zhì)的溶液的氣泡向加工對(duì)象物連續(xù)地噴出，能夠?qū)庸?duì)象物進(jìn)行切削，并且能夠?qū)⒏采w氣泡的溶液中包含的注射物質(zhì)注射到加工對(duì)象物中。

附圖說(shuō)明

圖1是示出本發(fā)明的氣泡噴出頭1的概要的圖。

圖2是示出氣泡噴出頭1的另一實(shí)施方式的圖。

圖3是示出本發(fā)明的氣泡噴出頭1的第一實(shí)施方式的制造工序的一例的圖。

圖4示出本發(fā)明的氣泡噴出頭1的另一實(shí)施方式，圖4的(1)是氣泡噴出頭1的整體，圖4的(2)是氣泡噴出部3附近的放大圖。

圖5是示出使用了本發(fā)明的氣泡噴出頭1的局部消融裝置6的整體結(jié)構(gòu)的圖。

圖6是示出適于注射裝置的氣泡噴出頭1的概要的圖。

圖7的(1-1)是注射用氣泡噴出頭1的一例的剖視圖，圖7的(1-2)是其俯視圖。圖7的(2-1)是注射用氣泡噴出頭1的另一例的剖視圖，圖7的(2-2)是其俯視圖。

圖8是示出圖7的(2-1)以及(2-2)所示的注射用氣泡噴出頭1的制造工序的一例的圖。

圖9的(1)以及(2)是示出注射用氣泡噴出頭1的另一實(shí)施方式的圖。

圖10是附圖代用照片，圖10的(1)是在實(shí)施例1中制作的氣泡噴出頭1的照片，圖10的(2)是將氣泡噴出部附近放大后的照片。

圖11是附圖代用照片，圖11的(1)是在實(shí)施例2中制作的氣泡噴出頭1的照片，圖11的(2)是將氣泡噴出部附近放大后的照片。

圖12是附圖代用照片，是在實(shí)施例3中用高速相機(jī)對(duì)氣泡36的產(chǎn)生進(jìn)行拍攝的照片。

圖13是附圖代用照片，圖13的(1)是在實(shí)施例4中制作的氣泡噴出頭1的照片，圖13的(2)是將氣泡噴出部附近放大后的照片。

圖14是附圖代用照片，是在實(shí)施例5中用高速相機(jī)對(duì)氣泡36的產(chǎn)生進(jìn)行拍攝的照片。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的氣泡噴出頭、局部消融裝置及局部消融方法、以及注射裝置及注射方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是示出本發(fā)明的氣泡噴出頭1的概要的圖。本發(fā)明的氣泡噴出頭1在基板2上形成有氣泡噴出部3。氣泡噴出部3包括電極31和絕緣部33，電極31由導(dǎo)電性材料形成，絕緣部33包括以?shī)A著電極31的方式設(shè)置且與電極31的前端相比進(jìn)一步延伸而成的延伸部32，由電極31的前端與延伸部32形成空隙34。另外，在圖1所示的例子中形成有與電極31連接的通電部4，但通電部4可以在制作氣泡噴出頭1時(shí)一體地形成，也可以與氣泡噴出頭1形成為分體構(gòu)件而在通電時(shí)連接。另外，對(duì)置電極5也形成在基板2上，但對(duì)置電極5可以在制作氣泡噴出頭1時(shí)一體地形成，也可以與氣泡噴出頭1形成為分體構(gòu)件而在通電時(shí)浸漬于溶液。通過(guò)向電極31與對(duì)置電極5施加電壓，能夠從由相鄰的延伸部32形成的氣泡噴出口35連續(xù)地噴出氣泡36。

作為形成基板2的材料，只要是能夠堆積電極31、絕緣部33的材料則沒(méi)有特別限制，例如可以舉出玻璃、石英、PMMA、硅等。

作為形成電極31的材料，只要是能夠通電并且能夠通過(guò)電鍍、非電解鍍等方法層疊在基板2上的材料則沒(méi)有特別限制，例如可以舉出鎳、金、鉑、銀、銅、錫、鎂、鉻、鎢等金屬、或它們的合金。

在本發(fā)明中，包含延伸部32的絕緣部33利用光刻技術(shù)作成。因此，形成包含延伸部32的絕緣部33的材料只要是絕緣性的感光性樹(shù)脂則沒(méi)有特別限制。例如可以舉出市售的TSMR V50、PMER等正型光致抗蝕劑、SU-8、KMPR等負(fù)型光致抗蝕劑。在本發(fā)明中，通過(guò)對(duì)電極31與對(duì)置電極5通電而噴出氣泡36，因此尤其在施加高電壓的情況下，容易在細(xì)微的部分即氣泡噴出口35施加有負(fù)載。SU-8、KMPR等負(fù)型光致抗蝕劑的硬度比正型光致抗蝕劑的硬度高，因此在對(duì)氣泡噴出部3施加高電壓的情況下，優(yōu)選使用負(fù)型光致抗蝕劑作為感光性樹(shù)脂。

通電部4以及對(duì)置電極5只要是能夠使外部電源的電力向電極31流動(dòng)的材料則沒(méi)有特別限制，能夠使用于上述電極31同樣的材料。需要說(shuō)明的是，在將通電部4與氣泡噴出頭1形成為分體構(gòu)件的情況下，以將電極31的端部設(shè)為從絕緣部33伸出的狀態(tài)從而容易連接通電部4的方式進(jìn)行制造即可。另外，在將對(duì)置電極5設(shè)為分體構(gòu)件的情況下，只要能夠與電極31通電即可，因此可以為棒狀、板狀等，對(duì)形狀等沒(méi)有特別限制。

在向電極31以及對(duì)置電極5輸出電力時(shí)，在空隙34形成的氣泡以被扯碎的方式從氣泡噴出口35噴出，因此不需要從外部向氣泡噴出部3供給氣體。另外，空隙34使噴出的氣泡36具有指向性，因此優(yōu)選越靠近氣泡噴出口35越小，在后述的制造工序中，使用使延伸部32成為錐狀那樣的形狀的光掩模即可。

另外，在空隙34內(nèi)形成氣泡時(shí)，生成具有接近氣泡噴出口35的內(nèi)徑(以下，有時(shí)記載為“直徑D”或“D”)的大小的氣泡。因此，空隙34的深度(從電極31的前端至氣泡噴出口35的長(zhǎng)度。以下，有時(shí)記載為“L”)至少需要為能夠在空隙34內(nèi)生成氣泡的大小，因此優(yōu)選L/D至少為1以上。另外，對(duì)于L/D的上限而言，只要是能夠使氣泡連續(xù)地噴出的大小則沒(méi)有特別限制。專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的氣泡噴出構(gòu)件通過(guò)將玻璃等加熱并拉斷而制作，因此氣泡噴出構(gòu)件的前端非常細(xì)容易破損，但在本發(fā)明的情況下，在基板上由感光性樹(shù)脂形成氣泡噴出口，因此不會(huì)破損。能夠通過(guò)光掩模的形狀來(lái)調(diào)整L/D。噴出的氣泡36的大小能夠通過(guò)改變氣泡噴出口35的直徑D來(lái)調(diào)整，在制造時(shí)通過(guò)光掩模的形狀來(lái)調(diào)整即可。

圖2是示出氣泡噴出頭1的另一實(shí)施方式的圖。在將對(duì)置電極5形成為分體構(gòu)件的情況下，基板2的大小為與氣泡噴出部3(絕緣部33)相同的大小即可。在圖1所示的實(shí)施方式的情況下，需要將氣泡噴出頭1浸漬于能夠通電的溶液，或者需要向基板2上注入溶液以使電極與對(duì)置電極導(dǎo)通，并在基板2上配置加工對(duì)象物，但圖2所示的氣泡噴出頭1至少將氣泡噴出口35浸漬于溶液即可。無(wú)論哪種方式，在使用時(shí)注入溶液以使電極與對(duì)置電極導(dǎo)通即可。

需要說(shuō)明的是，雖在圖1以及圖2中未圖示，但為了防止將氣泡噴出頭1浸漬于溶液時(shí)的漏電，在使用氣泡噴出頭1時(shí)優(yōu)選在上表面形成絕緣層。形成絕緣層的材料使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚對(duì)二甲苯(parylene)、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺、聚乙烯、玻璃、石英、PMMA、硅等周知的絕緣性材料即可。絕緣層可以在使用之前粘貼于氣泡噴出頭1，也可以在制造氣泡噴出頭1時(shí)預(yù)先形成。

圖3是示出本發(fā)明的氣泡噴出頭1的第一實(shí)施方式的制造工序的一例的圖。需要說(shuō)明的是，在圖示方面，在圖3中記載了氣泡噴出部3為一個(gè)的例子，但在形成有多個(gè)氣泡噴出部3的情況下，改變光掩模的形狀即可。

(1)使用丙酮/乙醇/超純水等對(duì)基板2進(jìn)行清洗。

(2)通過(guò)濺射將形成通電部4的材料層疊在基板2上。

(3)涂敷光致抗蝕劑8，并以最終在形成通電部4的部分殘留有光致抗蝕劑8的方式使用掩模進(jìn)行曝光、顯影。

(4)通過(guò)濕蝕刻等方法將形成通電部4的部分以外的材料除去。

(5)通過(guò)除去光致抗蝕劑8來(lái)形成通電部4。

關(guān)于以下的制造工序，作為A-A’剖視圖示出形成電極31的部分，作為B-B’剖視圖示出形成包含延伸部32的絕緣部33(附圖標(biāo)記僅記載為33)的部分。需要說(shuō)明的是，關(guān)于A-A’剖視圖、B-B’剖視圖的位置在上述(5)的附圖中圖示(圖3-2以及圖3-3的左側(cè))。

(6)通過(guò)旋涂法層疊形成包含延伸部32的絕緣部33的材料。

(7)使用設(shè)計(jì)為使包含延伸部32的絕緣部33殘留那樣的形狀的光掩模進(jìn)行曝光。需要說(shuō)明的是，為了容易與外部電源連接，優(yōu)選使用將基板2的端部部分的絕緣部33除去而使通電部4露出那樣的形狀的光掩模。

(8)顯影后，將形成包含延伸部32的絕緣部33的部分以外的材料除去。

(9)在通電部4上通過(guò)電鍍使電極31生長(zhǎng)。

(10)形成絕緣層37。

在上述工序中使用的抗蝕劑、蝕刻劑、濺射裝置等使用在細(xì)微加工技術(shù)的領(lǐng)域中使用的公知的試劑、裝置即可。

需要說(shuō)明的是，在上述的制造工序中，通過(guò)電鍍使電極31在通電部4上成長(zhǎng)，但也可以不設(shè)置通電部4。具體而言，通過(guò)省略工序(2)～(4)而在基板2上形成絕緣部33，接下來(lái)將用于形成薄板狀的電極31的材料以成為電極31的形狀的方式切斷，并嵌入絕緣部33之間而制造即可。在該情況下，電極31優(yōu)選形成為在基板2的端部露出，能夠與外部電源直接通電。另外，上述制造工序示出了在基板2上二維地配置氣泡噴出部3的例子，但也可以在工序(10)結(jié)束后，通過(guò)重復(fù)工序(2)～(10)而在基板2上三維地形成氣泡噴出部3。

圖4示出本發(fā)明的氣泡噴出頭1的另一實(shí)施方式，圖4的(1)是氣泡噴出頭1的整體，圖4的(2)是氣泡噴出部3附近的放大圖。如上所述，為了防止漏電，本發(fā)明的氣泡噴出頭1有時(shí)在氣泡噴出頭1的上表面形成有絕緣層37。在該情況下，若氣泡噴出口35與加工對(duì)象物之間的距離長(zhǎng)，則從氣泡噴出口35噴出的氣泡36在溶液中向前方移動(dòng)，但氣泡36也由于浮力而向絕緣層37側(cè)移動(dòng)，從而可能會(huì)附著于絕緣層37。因此，也可以在絕緣部33設(shè)置輔助流路38，從而形成將噴出的氣泡36向前方推出的輔助流(圖4的(2)的箭頭)。

輔助流路38只要能夠如上述那樣形成將氣泡36向前方推出的輔助流則沒(méi)有特別限制。例如，輔助流形成為沿著氣泡噴出部3流動(dòng)即可。在圖4的(2)所示的例子中，在多個(gè)氣泡噴出部3的兩端以及各個(gè)氣泡噴出部3之間設(shè)置有輔助流路38，但也可以對(duì)多個(gè)氣泡噴出部3中的每一個(gè)形成輔助流路38。另外，在圖4的(2)所示的例子中，氣泡噴出部3從絕緣部33突出，但也可以在圖1以及圖2所示的氣泡噴出部3未從絕緣部33突出的形狀的氣泡噴出頭1中形成輔助流路38。對(duì)于輔助流路38而言，通過(guò)改變上述的制造工序(7)的光掩模的形狀而形成于絕緣部33即可。另外，在形成有輔助流路38的情況下，也可以如圖4的(1)所示那樣在輔助流路38的端部形成有泵連接部39，該泵連接部39連接用于向輔助流路38供液的泵。對(duì)于泵連接部39而言，也通過(guò)改變制造工序(7)的光掩模的形狀而形成于絕緣部33即可。在形成有泵連接部39的情況下，在氣泡噴出頭1的上表面的絕緣層37形成孔，并將硅管等連接于孔即可。

圖5是示出使用了本發(fā)明的氣泡噴出頭1的局部消融裝置6的整體結(jié)構(gòu)的圖。局部消融裝置6包含電力輸出機(jī)構(gòu)，電力輸出機(jī)構(gòu)至少包含電線62，該電線62用于與一般商用交流電源裝置61、以及氣泡噴出頭1的電極31、對(duì)置電極5形成回路，根據(jù)需要也可以設(shè)置無(wú)感電阻63、電壓放大電路64以及未圖示的DIO(數(shù)字輸入輸出)端口等。電力輸出機(jī)構(gòu)能夠通過(guò)將無(wú)感電阻63、DIO端口等裝入以往的電動(dòng)手術(shù)刀用電路并設(shè)置為微小對(duì)象用的輸出結(jié)構(gòu)而簡(jiǎn)單地制成。

向電極31以及對(duì)置電極5輸出的電的電流、電壓以及頻率只要處于能夠噴出氣泡且不損傷氣泡噴出部3的范圍內(nèi)則沒(méi)有特別限制，例如，電流優(yōu)選為10mA～80mA，更優(yōu)選為25mA～75mA。若電流小于10mA則有時(shí)不能順利地生成氣泡36，若電流大于80mA則會(huì)產(chǎn)生電極損耗而不優(yōu)選。電壓優(yōu)選為100V～800V，更優(yōu)選為200V～600V。若電壓小于100V則難以生成氣泡36，若電壓大于800V則可能會(huì)造成電極31的損耗、延伸部32的破損而不優(yōu)選。頻率優(yōu)選為1kHz～1GHz，更優(yōu)選為5kHz～1MHz，尤其優(yōu)選為10kHz～60kHz。若頻率小于1kHz則延伸部32可能會(huì)破損，若頻率大于1GHz則可能無(wú)法生成氣泡36而不優(yōu)選。

本發(fā)明的局部消融方法首先將本發(fā)明的局部消融裝置6的氣泡噴出頭1與對(duì)置電極5浸漬于導(dǎo)電性的溶液，或者向基板2上注入溶液以使電極31與對(duì)置電極5導(dǎo)通。然后，在氣泡噴出頭1的氣泡噴出部3與對(duì)置電極5之間配置加工對(duì)象物，使從氣泡噴出部3噴出的氣泡36與加工對(duì)象物碰撞，由此能夠使加工對(duì)象物局部地消融。

作為加工對(duì)象物，只要是能夠通過(guò)氣泡而消融的對(duì)象物則沒(méi)有特別限制，例如可以舉出細(xì)胞、蛋白質(zhì)等。作為細(xì)胞，可以舉出從人或非人動(dòng)物的組織分離出的干細(xì)胞、皮膚細(xì)胞、粘膜細(xì)胞、肝細(xì)胞、胰島細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、骨細(xì)胞、肌細(xì)胞、卵細(xì)胞等動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞、昆蟲(chóng)細(xì)胞、大腸桿菌、酵母、霉菌等微生物細(xì)胞等細(xì)胞。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中的“加工”是指通過(guò)對(duì)加工對(duì)象物噴出氣泡而在對(duì)象物上開(kāi)孔、或切削對(duì)象物的一部分。

在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，本發(fā)明人等明確了從氣泡噴出構(gòu)件噴出的氣泡能夠吸附注射物質(zhì)。認(rèn)為通過(guò)向芯材通電而產(chǎn)生的氣泡帶電，通過(guò)電使氣泡吸附注射物質(zhì)。因此，在使用圖1或圖2所示的氣泡噴出頭1進(jìn)行局部消融時(shí)，若使浸漬氣泡噴出頭1的導(dǎo)電性溶液包含注射物質(zhì)，則能夠噴出周?chē)接凶⑸湮镔|(zhì)的氣泡36。因此，能夠在使加工對(duì)象物局部消融的同時(shí)導(dǎo)入注射物質(zhì)。另外，本發(fā)明的氣泡噴出頭1的從基板2至絕緣層37的高度為μm級(jí)別。因此，在流體力學(xué)上，通過(guò)使用泵等將包含注射物質(zhì)的溶液向?qū)щ娦匀芤和瞥?，能夠形成包含注射物質(zhì)的溶液的層流。

圖6是示出更適于注射裝置的氣泡噴出頭1(以下，有時(shí)記載為“注射用氣泡噴出頭”)的概要的圖。圖6所示的注射用氣泡噴出頭1在氣泡噴出部3的空隙34側(cè)形成有供包含注射物質(zhì)的溶液流動(dòng)的流路7(以下，有時(shí)記載為“注射溶液流路”)。如上所述，即使不特別形成注射溶液流路7，在流體力學(xué)上也能夠使包含注射物質(zhì)的溶液形成為層流，但通過(guò)形成注射溶液流路7能夠使包含注射物質(zhì)的溶液更容易形成為層流。圖7的(1-1)是注射用氣泡噴出頭1的一例的剖視圖，圖7的(1-2)是其俯視圖。在圖7的(1-1)以及(1-2)所示的例子中，在相當(dāng)于注射溶液流路7的部分不形成通電部4，由此使該部分相對(duì)地比其他部分低而形成流路7。

圖7的(2-1)是注射用氣泡噴出頭1的另一例的剖視圖，圖7的(2-2)是其俯視圖。在圖7的(2-1)以及(2-2)所示的例子中，通過(guò)在氣泡噴出部3的相反側(cè)形成絕緣壁71，從而由氣泡噴出部3的延伸部32與絕緣壁71形成流路7。需要說(shuō)明的是，在圖7的(2-1)以及(2-2)所示的注射用氣泡噴出頭1的情況下，氣泡36通過(guò)流路7，從而能夠形成在周?chē)接凶⑸湮镔|(zhì)的氣泡36。因此，需要將加工對(duì)象物放置在遠(yuǎn)離流路7的位置，因此優(yōu)選在與氣泡噴出部3對(duì)置的絕緣壁71上形成用于放置加工對(duì)象物的加工對(duì)象物設(shè)置流路72。絕緣壁71使用與絕緣部32相同的材料即可。需要說(shuō)明的是，在圖7的(2-1)以及(2-2)所示的例子中，在流路7非常窄而僅供包含注射物質(zhì)的溶液流過(guò)的情況下，需要形成加工對(duì)象物設(shè)置流路72并在加工對(duì)象物設(shè)置流路72內(nèi)充滿(mǎn)導(dǎo)電性溶液。另一方面，若流路7寬而能夠在流路7內(nèi)的導(dǎo)電性溶液內(nèi)形成包含注射物質(zhì)的溶液的層流，則加工對(duì)象物也能夠配置在流路7內(nèi)，因此加工對(duì)象物設(shè)置流路72并不是必須的。

需要說(shuō)明的是，在圖7中雖未示出，但在注射用氣泡噴出頭1上可以形成有用于使注射物質(zhì)流入流路7內(nèi)的注入口。通過(guò)將調(diào)節(jié)為親水度與導(dǎo)電性溶液不同的包含注射物質(zhì)的溶液從注入口注入，能夠在浸漬氣泡噴出頭1的導(dǎo)電性溶液中形成包含注射物質(zhì)的溶液流。另外，注入口不限于一個(gè)，也可以形成多個(gè)。通過(guò)將調(diào)節(jié)為親水度不同的注射物質(zhì)從各個(gè)注入口注入，能夠形成包含注射物質(zhì)的多層的溶液流。在形成注入口的情況下，在流路7的相反側(cè)形成排出口即可。關(guān)于注入口以及排出口，在氣泡噴出頭1的上表面的絕緣層37形成孔，并將硅管等連接于孔即可。

圖8是示出圖7的(2-1)以及(2-2)所示的注射用氣泡噴出頭1的制造工序的一例的圖。在圖3所示的制造工序內(nèi)，將工序(7)的光掩模的形狀設(shè)為能夠形成絕緣層71以及加工對(duì)象物設(shè)置流路72的形狀，除此之外與圖3所示的工序相同即可。

圖9是示出注射用氣泡噴出頭1的另一實(shí)施方式的圖。圖6以及7所示的注射用氣泡噴出頭1的氣泡噴出口35面向注射溶液流路7，而圖9的(1)所示的注射用氣泡噴出頭1在氣泡噴出部3的周?chē)纬砂谝蛔⑸湮镔|(zhì)的第一注射溶液流路8，并且第一注射溶液流路8與圖6以及圖7所示的注射溶液流路7連接。在圖9的(1)所示的實(shí)施方式中，在第一注射溶液流路8形成有來(lái)自泵a的包含注射物質(zhì)的注射流a，在注射溶液流路7形成有來(lái)自泵b的包含注射物質(zhì)的注射流b，注射流a以及b形成為層流。需要說(shuō)明的是，在該情況下，注射流a也起到前述的輔助流的作用。在從氣泡噴出口噴出的氣泡的周?chē)接性诘谝蛔⑸淙芤毫髀?中流動(dòng)的溶液所包含的第一注射物質(zhì)，在其周?chē)接性谧⑸淙芤毫髀?中流動(dòng)的溶液所包含的注射物質(zhì)。需要說(shuō)明的是，通過(guò)將加工對(duì)象物放置在加工對(duì)象物設(shè)置流路72的入口附近，并增大向氣泡噴出部3施加的電壓，能夠在加工對(duì)象物設(shè)置流路72也設(shè)置用于形成包含注射物質(zhì)的注射流c的泵c，將注射流形成為三層。

另外，在圖9的(2)所示的實(shí)施方式中，在氣泡噴出部3的周?chē)纬砂谝蛔⑸湮镔|(zhì)的第一注射溶液流路8，在第一注射溶液流路8形成有用于供吸附有第一注射物質(zhì)的氣泡通過(guò)的孔81。并且，在第一注射溶液流路8的周?chē)纬砂诙⑸湮镔|(zhì)的第二注射溶液流路9。在圖9的(2)所示的實(shí)施方式中，在從氣泡噴出口噴出的氣泡的周?chē)接性诘谝蛔⑸淙芤毫髀?中流動(dòng)的第一注射物質(zhì)，能夠在其周?chē)皆诘诙⑸淙芤毫髀?中流動(dòng)的第二注射物質(zhì)。

需要說(shuō)明的是，雖在圖9的(2)中省略圖示，但也可以在注射溶液流路8、9的端部形成有泵連接部，該泵連接部連接用于供給包含注射物質(zhì)的溶液的泵。注射溶液流路8、9以及泵連接部通過(guò)改變上述的制造工序(7)的光掩模的形狀而形成于絕緣部33即可。在形成泵連接部的情況下，在注射用氣泡噴出頭1的上表面的絕緣層37形成孔，并將硅管等連接于孔即可。

能夠代替上述的局部消融裝置6的氣泡噴出頭1而使用注射用氣泡噴出頭1來(lái)制作注射裝置。除了使包含注射物質(zhì)的溶液在流路7中流動(dòng)以外，能夠利用與局部消融方法同樣的步驟在使加工對(duì)象物局部消融的同時(shí)導(dǎo)入注射物質(zhì)。當(dāng)然，若使用不包含注射物質(zhì)的導(dǎo)電性溶液，也能夠作為局部消融裝置而使用。

注射物質(zhì)不論是氣體、固體還是液體均可，只要是能夠溶解及/或分散在液體中的物質(zhì)則沒(méi)有特別限制，作為氣體可以舉出空氣、氮、氦、二氧化碳、一氧化碳、氬、氧等，作為固體可以舉出DNA、RNA、蛋白質(zhì)、氨基酸、無(wú)機(jī)物等，作為液體可以舉出藥劑溶液、氨基酸溶液等。作為使注射物質(zhì)溶解及/或分散的溶液可以舉出生理鹽水、培養(yǎng)介質(zhì)等。

以下舉出實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明，但該實(shí)施例僅用于本發(fā)明的說(shuō)明，是為了其具體方式的參考而提供的。上述的例示用于說(shuō)明本發(fā)明的特定的具體方式，但并不限定或限制本發(fā)明公開(kāi)的范圍。

實(shí)施例

<實(shí)施例1>

[氣泡噴出頭1的制作]

(1)將玻璃基以丙酮-乙醇-超純水的順序分別利用超聲波清洗機(jī)以100kHz有機(jī)清洗5分鐘，并以120℃烘焙30分鐘。

(2)在將玻璃基板冷卻至常溫后，在玻璃基板上使用濺射裝置((株)VACUUM DEVICE MSP-30T)以等離子體電流值(80mA)濺射Au1分鐘從而成膜。

(3)在玻璃基板上以2000rpm旋涂OFPR-800LB(200CP)30秒并以4000rpm旋涂OFPR-800LB(200CP)2秒，然后在烘箱內(nèi)以90℃預(yù)烘焙30分鐘。接下來(lái)，使用乳膠掩模(emulsion mask)曝光后，使用NMD-3進(jìn)行顯影。顯影后，使用超純水進(jìn)行清洗，利用旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)等吹除水分而干燥。

(4)對(duì)圖案化后的OFPR以外的區(qū)域浸漬Au蝕刻劑(AURUM-302，關(guān)東化學(xué)(株))而對(duì)Au進(jìn)行蝕刻，并用超純水進(jìn)行清洗。

(5)將玻璃基板浸泡于丙酮而除去剩余的OFPR膜，完成Au電極部的圖案化。

(6)在玻璃基板上旋涂SU-8，在熱板上以95℃預(yù)烘烤50分鐘。

(7)在使用乳膠掩模進(jìn)行曝光后，在熱板上以95℃曝光烘焙5分鐘。

(8)使用PGMEA(2-Methoxy-1-methylethyl acetate；CAS Number：142300-82-1)進(jìn)行顯影。顯影后，使用超純水進(jìn)行清洗，利用旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)等吹除水分而干燥，完成SU-8的圖案化作業(yè)。

(9)將電極與Au圖案部連接，沿著SU-8的圖案使Ni鍍層生長(zhǎng)至SU-8圖案的高度(100μm)，制作氣泡噴出頭1。

(10)將聚二甲基硅氧烷(PDMS)在OHP膜上以1000rpm旋涂20秒，并在烘箱內(nèi)以90℃烘焙15分鐘，使之成為厚度100μm左右的片狀。將該P(yáng)DMS片罩在制作出的氣泡噴出頭1的上表面上，并使用粘接劑(超級(jí)X，CEMEDINE(株))進(jìn)行粘接。

圖10的(1)是在實(shí)施例1中制作的氣泡噴出頭1的照片，圖10的(2)是將氣泡噴出部附近放大后的照片。氣泡噴出口35的大小約為50μm。

<實(shí)施例2>

[氣泡噴出頭1的制作]

改變上述實(shí)施例1的(7)的工序的乳膠掩模的形狀，制作出形成有多個(gè)氣泡噴出部的氣泡噴出頭1。圖11的(1)是在實(shí)施例2中制作的氣泡噴出頭1的照片，圖11的(2)是將氣泡噴出部附近放大后的照片。氣泡噴出口35的大小約為50μm。

<實(shí)施例3>

[局部消融裝置以及注射裝置的制作以及氣泡噴出實(shí)驗(yàn)]

代替醫(yī)用電動(dòng)手術(shù)刀(CONMED公司制，Hyfrecator2000)的手術(shù)刀而組裝實(shí)施例1中制作的氣泡噴出頭1，并且將無(wú)感電阻以及DIO端口組裝于電力輸出機(jī)構(gòu)，制作出局部消融裝置以及注射裝置。

接下來(lái)，將氣泡噴出頭1浸漬于5M的NaCl溶液，在電壓為27.7mA、電流為309V、輸出頻率為450kHz、用于阻抗匹配的采樣頻率為450kHz、以3.5kHz進(jìn)行反饋的條件下，對(duì)電極31和對(duì)置電極5輸出電力。關(guān)于氣泡的形成，使用高速相機(jī)(VW-9000，Keyence公司制)進(jìn)行拍攝。需要說(shuō)明的是，對(duì)置電極5由銅板制作，與氣泡噴出頭1分開(kāi)地配置。

圖12是用高速相機(jī)對(duì)氣泡36的產(chǎn)生進(jìn)行拍攝的照片。由照片可知，能夠確認(rèn)通過(guò)使用在實(shí)施例1中制作的氣泡噴出頭1，能夠從氣泡噴出口35噴出氣泡36。

<實(shí)施例4>

通過(guò)改變上述實(shí)施例1的(7)的工序的乳膠掩模的形狀，制作出包含流路7的氣泡噴出頭1。圖13的(1)是在實(shí)施例4中制作的氣泡噴出頭1的照片，圖13的(2)是將氣泡噴出部附近放大后的照片。氣泡噴出口35的大小約為50μm，電極31的高度為25μm，流路7的高度為50μm且寬度為100μm。

[局部消融裝置以及注射裝置的制作以及氣泡噴出實(shí)驗(yàn)]

<實(shí)施例5>

代替在實(shí)施例1中制作的氣泡噴出頭1而使用在實(shí)施例4中制作的氣泡噴出頭1，除此以外利用與實(shí)施例3同樣的裝置制作局部消融裝置以及注射裝置，進(jìn)行了氣泡噴出實(shí)驗(yàn)。

圖14是用高速相機(jī)對(duì)氣泡36的產(chǎn)生進(jìn)行拍攝的照片。由照片可知，能夠確認(rèn)通過(guò)使用在實(shí)施例4中制作的氣泡噴出頭1，能夠從氣泡噴出口35噴出氣泡36，以及噴出的氣泡36到達(dá)了加工對(duì)象物設(shè)置流路72。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1…氣泡噴出頭1、2…基板、3…氣泡噴出部、4…通電部、5…對(duì)置電極、6…局部消融裝置、7…注射溶液流路、8…第一注射溶液流路、9…第二注射溶液流路、31…電極、32…延伸部、33…絕緣部、34…空隙、35…氣泡噴出口、36…氣泡、37…絕緣層、38…輔助流路、39…泵連接部、61…一般商用交流電源裝置、62…電線、63…無(wú)感電阻、64…電壓放大電路、71…絕緣壁、72…加工對(duì)象物設(shè)置流路、81…孔。