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KR101999613B1 - 기포 분출 부재와 그 제조 방법, 기액 분출 부재와 그 제조 방법, 국소 어블레이션 장치와 국소 어블레이션 방법, 인젝션 장치와 인젝션 방법, 플라즈마 기포 분출 부재, 및 치유 장치와 치유 방법 - Google Patents

기포 분출 부재와 그 제조 방법, 기액 분출 부재와 그 제조 방법, 국소 어블레이션 장치와 국소 어블레이션 방법, 인젝션 장치와 인젝션 방법, 플라즈마 기포 분출 부재, 및 치유 장치와 치유 방법 Download PDF

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KR101999613B1
KR101999613B1 KR1020177005557A KR20177005557A KR101999613B1 KR 101999613 B1 KR101999613 B1 KR 101999613B1 KR 1020177005557 A KR1020177005557 A KR 1020177005557A KR 20177005557 A KR20177005557 A KR 20177005557A KR 101999613 B1 KR101999613 B1 KR 101999613B1
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liquid
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요코 야마니시
신야 사쿠마
히로키 쿠리키
후미히토 아라이
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고쿠리츠켄큐카이하츠호진 카가쿠기쥬츠신코키코
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Abstract

세포 등의 가공 대상물을 가공할 때에, 가공부가 열에 의한 데미지를 받는 일 없이 국소적으로 가공이 가능하고, 가공 후에는 재결합이나 재생이 용이하고, 또한 효율적으로 인젝션 물질을 도입할 수 있는 장치 및 플라즈마를 포함한 기포를 발생하는 장치를 제공한다.
도전 재료로 형성된 심재와, 절연 재료로 형성되어 상기 심재를 덮고 또한 상기 심재의 선단으로부터 연신된 부분을 포함하는 외곽부, 및 상기 외곽부의 연신된 부분 및 상기 심재의 선단과의 사이에 형성된 공극을 포함하는 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치에 의해 가공 대상물을 국소적으로, 또한 데미지를 주지 않고 가공할 수 있다. 또한, 외곽부의 외주에 외측 외곽부를 더 형성함으로써 인젝션 물질을 포함하는 용액이 흡착된 기포를 방출할 수 있고, 가공 대상물을 국소 어블레이션을 하면서 인젝션 물질을 도입할 수 있다. 또한, 도전 재료로 형성되어 불활성 가스에 플라즈마를 발생시키기 위한 한 쌍의 전극, 액체를 흘리기 위한 액체 유로, 불활성 가스, 플라즈마를 포함하는 불활성 가스 및 플라즈마를 포함하는 불활성 가스의 기포를 포함하는 액체를 흘리기 위한 미세 유로를 포함하고, 상기 액체 유로 및 상기 미세 유로는 상기 미세 유로의 플라즈마가 발생하는 부분보다 하류측에 접속됨으로써 플라즈마를 포함한 기포를 발생시키고, 액체 중에서도 플라즈마 상태를 유지할 수 있으므로 플라즈마로 생체 조직을 치유할 수 있다.

Description

기포 분출 부재와 그 제조 방법, 기액 분출 부재와 그 제조 방법, 국소 어블레이션 장치와 국소 어블레이션 방법, 인젝션 장치와 인젝션 방법, 플라즈마 기포 분출 부재, 및 치유 장치와 치유 방법{BUBBLE JETTING MEMBER AND METHOD FOR PRODUCING SAME, GAS/LIQUID JETTING MEMBER AND METHOD FOR PRODUCING SAME, LOCALIZED ABLATION DEVICE AND LOCALIZED ABLATION METHOD, INJECTION DEVICE AND INJECTION METHOD, PLASMA BUBBLE JETTING MEMBER, AND THERAPEUTIC DEVICE AND THERAPEUTIC METHOD}
본 발명은 기포 분출 부재와 그 제조 방법, 기액 분출 부재와 그 제조 방법, 국소 어블레이션 장치와 국소 어블레이션 방법, 인젝션 장치와 인젝션 방법, 플라즈마 기포 분출 부재, 및 치유 장치와 치유 방법에 관한 것으로서, 특히 국소 어블레이션 장치 및 인젝션 장치를 용액에 침지하고, 상기 국소 어블레이션 장치 및 인젝션 장치에 고주파 전압을 인가해서 발생하는 마이크로나노 버블(이하,「기포」라고 기재하는 경우도 있음)을 기포 분출 부재 또는 기액 분출 부재의 선단으로부터 방출하고, 방출된 기포로 생체 세포 등의 가공 대상물을 가공하는 국소 어블레이션 방법 및 국소 어블레이션 방법으로 생체 세포 등의 가공 대상물을 가공함과 동시에 기포의 계면에 흡착된 용액에 포함되는 인젝션 물질을 가공 대상물에 도입하는 인젝션 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 치유 장치에 고주파 전압을 인가함으로써 발생하는 플라즈마를 포함하는 기포를 이용하여 세포 등의 생체 조직을 치유하는 치유 방법에 관한 것이다.
최근 바이오테크놀로지의 발전에 따라, 세포의 막이나 벽에 구멍을 형성하여 세포로부터 핵을 제거 또는 DNA 등의 핵산 물질의 세포로의 도입 등, 세포 등의 국소 가공의 요구가 높아지고 있다. 국소 가공 기술(이하,「국소 어블레이션법」이라고 기재하는 경우도 있음)로서는 전기 메스 등의 프로브를 사용한 접촉 가공 기술이나, 레이저 등을 이용한 비접촉 어블레이션 기술 등을 사용한 방법이 널리 알려져 있다. 특히, 전기 메스의 접촉 가공 기술은 최근 수 마이크로미터 오더의 소결면으로 억제됨으로써 열 침습 영역을 억제하여 분해능을 향상시킨 기술이 고안되어 있다(비특허문헌 1 참조).
또한, 레이저 가공에 있어서는 펨토 초 레이저의 약진이 눈부시고, 최근에는 세포 가공을 행하는 기술(비특허문헌 2 참조)이나 액상 중에서 기포 발생을 억제한 레이저 가공 기술이 고안되어 있다.
그러나, 종래의 전기 메스 등의 프로브를 사용한 접촉 가공 기술에 있어서는 연속 고주파에 의해 발생시킨 쥴 열에 의해 대상물을 태워서 자르는 성질이 있기 때문에, 절단면의 조도와 열에 의한 주변 조직으로의 열 침습의 영향이 크고, 특히 액상 중의 생체 재료 가공에 있어서는 열에 의한 절단면의 데미지가 크며(문제점 1), 단백질의 변성이나 아미드 결합의 촌단(寸斷)에 의해 재결합이나 재생이 곤란했다(문제점 2). 또한, 지속적인 가공에 있어서는 프로브로의 절개된 단백질의 흡착이나 열에 의해 발생하는 기포의 흡착에 의해 절개면의 관찰 환경은 현저하게 악화되고, 고분해성 가공은 곤란하다는 문제가 있었다(문제점 3).
또한, 펨토 초 레이저 등의 레이저에 의한 비접촉 가공 기술에 있어서도 고밀도 에너지가 국소적으로 접촉함으로써 절단면 주위 조직의 열의 영향이 존재하고, 특히 액상 중의 대상물의 가공에 있어서는 가공시에 발생하는 열에 의한 기포 등의 발생에 의해 지속적인 가공이 곤란했다(문제점 4). 또한, 펨토 초 레이저 등의 레이저를 이용하여 액상 중의 대상물을 가공할 때에는 가공 대상물로의 액세스가 어렵다는 문제가 있었다(문제점 5).
한편, 세포 등으로의 핵산 물질 등을 도입하기 위한 국소적인 물리적 인젝션 기술(인젝션 방법)로서는 전기 천공법, 초음파를 사용한 소노포레이션(Sonoporation) 기술 및 파티클건법 등이 널리 알려져 있다. 전기 천공법은 세포 등에 전기 펄스를 부여하여 세포막 투과성을 높임으로써 인젝션을 행하는 기술이며, 지질 2중막 등의 유연한 얇은 세포막으로의 인젝션 기술로서 고안되어 있다(비특허문헌 3 참조). 또한, 초음파를 사용한 소노포레이션 기술은 기포에 초음파를 접촉시켜서 넓은 범위의 기포에 캐비테이션을 발생시켜 인젝션을 행하는 것으로서 고안되어 있다(비특허문헌 4 참조). 그 밖의 파티클건법은 입자에 도입하고 싶은 물질을 부착시켜서 대상물에 물리적으로 쏘아 넣는 기술이다.
그러나, 종래의 전기 천공법 기술에 있어서는 전계 강도에 의해 세포막의 투과성을 향상시키는 데에 한계가 있고, 유연한 지질 2중막이 아닌 단단한 세포막이나 세포벽을 갖는 대상물에 인젝션이 곤란하며(문제점 6), 전극의 배치 등의 제한에 의해 국소적인 겨냥한 장소로의 인젝션이 곤란했다. 또한, 초음파를 이용한 소노포레이션 기술에 있어서는 초음파의 집속이 곤란해서, 국소적인 기포의 캐비테이션을 발생시켜 해상도를 높이는 것이 곤란했다(문제점 7).
한편, 파티클건법에 의한 인젝션 방법에 있어서도 입자 표면에 부착시킨 물질이 입자를 쏘아 넣을 때에 표면으로부터 이탈해 버려서 도입 효율이 낮다는 문제가 있었다(문제점 8). 또한, 전기 천공법, 소노포레이션법 및 파티클건법에 있어서는 인젝션하는 물질의 소비량이 많고, 귀중한 물질을 인젝션하는 것이 곤란하다는 문제도 있었다(문제점 9).
또한, 플라즈마는 악성 세포의 사멸이나 생체 조직의 치료에 공헌할 수 있다는 것이 알려져 있다. 그러나, 종래의 플라즈마 기술에 있어서는 플라즈마가 발생하고 있는 상태를 용액 중에 존재시키는 것이 어렵고, 한번 전극 부근의 기체에 플라즈마를 발생시키고 발생한 플라즈마를 이용하여 용액 중에 플라즈마를 포함하는 기포를 발생시키는 수법이 취해져 왔지만, 오랜 시간 플라즈마 상태를 유지할 수 없고, 또한 그 기포를 플라즈마 상태를 유지하면서 이동하는 것도 곤란했다(문제점 10, 비특허문헌 5, 6 참조).
D. Palanker et al., J. Cataract. Surgery, 38, 127-132, (2010) T. Kaji et al., Applied Physics Letters, 91, 023904, (2007) 스기무라 아쯔시 et al., 화학과 생물, 29(1), 54-60, (1991) 쿠도 노부키 et al., 생체의공학회지, 43(2), 231-237, (2005) M. Kanemaru et al., Plasma Sources Sci. Technol. 20, 034007(2011) O. Sakai et al., Applied Physics Letters, 93, 231501, (2008)
본 발명은 상기한 문제점 1∼10을 해결하기 위해서 이루어진 발명이며, 예의 연구를 행한 결과, 도전 재료로 형성된 심재와, 절연 재료로 형성되어 상기 심재를 덮고 또한 상기 심재의 선단으로부터 연신된 부분을 포함하는 외곽부, 및 상기 외곽부의 연신된 부분 및 상기 심재의 선단과의 사이에 형성된 공극을 포함하는 기포 분출 부재를 제작하고, 그 기포 분출 부재를 용액에 침지시키고 용액 중에서 고주파 전압을 인가함으로써 기포를 발생하고, 그 기포를 가공 대상물에 연속적으로 방출함으로써 가공 대상물을 절삭(국소 어블레이션)할 수 있음을 새롭게 발견했다.
또한, 상기 기포 분출 부재의 외곽부의 외측에 외곽부와 공간을 갖도록 외측 외곽부를 설치하고, 상기 공간에 인젝션 물질을 용해 및/또는 분산시킨 용액을 도입함으로써 인젝션 물질이 용해 및/또는 분산된 용액이 계면에 흡착된 기포를 발생시킬 수 있고, 그 기포를 가공 대상물에 연속적으로 방출함으로써 가공 대상물을 절삭함과 아울러 기포를 덮는 용액에 포함되는 인젝션 물질을 가공 대상물에 인젝션할 수 있는 것을 새롭게 발견했다.
또한, 도전 재료로 형성되어 불활성 가스에 플라즈마를 발생시키기 위한 한 쌍의 전극, 액체를 흘리기 위한 액체 유로, 불활성 가스, 플라즈마를 포함하는 불활성 가스, 및 플라즈마를 포함하는 불활성 가스의 기포를 포함하는 액체를 흐르게 하기 위한 미세 유로를 포함하고, 상기 액체 유로 및 상기 미세 유로는 상기 미세 유로의 플라즈마가 발생하는 부분보다 하류측에 접속되어 상기 미세 유로에 불활성 가스를 유입하고, 상기 한 쌍의 전극에 고주파 전기 펄스를 인가함으로써 상기 유입된 불활성 가스에 플라즈마가 발생하고, 플라즈마를 포함하는 불활성 가스를 상기 미세 유로에 접속되는 액체 유로의 액체에 흘려 넣으면 액체의 유체력에 의해 플라즈마를 포함하는 기포를 형성할 수 있고, 액체 중에서도 기포의 플라즈마 상태를 유지할 수 있다는 것을 새롭게 발견했다.
즉, 본 발명의 목적은 기포 분출 부재와 그 제조 방법, 기액 분출 부재와 그 제조 방법, 국소 어블레이션 장치와 국소 어블레이션 방법, 인젝션 장치와 인젝션 방법, 플라즈마 기포 분출 부재, 및 치유 장치와 치유 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 이하에 나타내는 기포 분출 부재와 그 제조 방법, 기액 분출 부재와 그 제조 방법, 국소 어블레이션 장치와 국소 어블레이션 방법, 인젝션 장치와 인젝션 방법, 플라즈마 기포 분출 부재, 및 치유 장치와 치유 방법에 관한 것이다.
(1) 도전 재료로 형성된 심재와,
절연 재료로 형성되어 상기 심재를 덮고 또한 상기 심재의 선단으로부터 연신된 부분을 포함하는 외곽부, 및
상기 외곽부의 연신된 부분 및 상기 심재의 선단과의 사이에 형성된 공극
을 포함하는 것을 특징으로 하는 기포 분출 부재.
(2) 상기 외곽부의 연신된 부분이 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 기포 분출 부재.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 기포 분출 부재의 외곽부의 외측에 상기 외곽부의 중심축과 동심축을 갖고, 상기 외곽부와의 사이에 공간을 갖도록 상기 외곽부로부터 이간된 위치에 형성한 외측 외곽부를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 기액 분출 부재.
(4) 상기 외곽부의 연신된 부분의 외측에 형성된 상기 외측 외곽부의 부분이 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 상기 (3)에 기재된 기액 분출 부재.
(5) 상기 외곽부와 상기 외측 외곽부 사이의 공간에 인젝션 물질을 포함하는 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (3) 또는 (4)에 기재된 기액 분출 부재.
(6) 상기 기포 분출 부재의 심재와에 의해 한 쌍의 전극을 구성하는 전극부를 더 포함하고,
상기 전극부가 상기 기포 분출 부재와는 별체로서 설치되거나, 또는 상기 외곽부의 외면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 기포 분출 부재.
(7) 상기 기액 분출 부재의 심재와에 의해 한 쌍의 전극을 구성하는 전극부를 더 포함하고,
상기 전극부가 상기 기액 분출 부재와는 별체로서 상기 외곽부의 외면 또는 상기 외측 외곽부의 내면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (3)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 기액 기출 부재.
(8) 상기 기포 분출 부재에 진동자를 설치하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(2), (6) 중 어느 하나에 기재된 기포 분출 부재.
(9) 상기 기액 분출 부재에 진동자를 설치하는 것을 특징으로 하는 상기 (3)∼(5), (7) 중 어느 하나에 기재된 기액 분출 부재.
(10) 상기 (1)∼(2), (6), (8) 중 어느 하나에 기재된 기포 분출 부재, 또는 상기 (3)∼(5), (7), (9) 중 어느 하나에 기재된 기액 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치.
(11) 상기 (3)∼(5), (7), (9) 중 어느 하나에 기재된 기액 분출 부재를 사용한 인젝션 장치.
(12) 절연 재료로 형성된 중공관의 내부에 도전 재료로 형성된 심재를 통과시킨 상태에서 일부를 가열해서 양단으로부터 잡아당겨 끊음으로써 상기 절연 재료와 상기 도전 재료의 점탄성의 차에 의해, 상기 절연 재료가 상기 심재를 덮고 또한 상기 심재의 선단으로부터 연신된 부분을 갖는 외곽부를 형성하고, 상기 외곽부의 연신된 부분의 내부 및 상기 심재의 선단과의 사이에 공극을 형성하는 것을 특징으로 하는 기포 분출 부재의 제조 방법.
(13) 상기 (12)에 기재된 기포 분출 부재의 외곽부와의 사이에 공간을 갖는 크기의 외측 외곽부를 상기 외곽부의 중심축과 동심축이 되도록 외측에 겹쳐서 설치하는 것을 특징으로 하는 기액 분출 부재의 제조 방법.
(14) 상기 (10)에 기재한 국소 어블레이션 장치를 용액에 침지시키고,
상기 국소 어블레이션 장치의 심재와 전극부에 의해 구성되는 한 쌍의 전극의 심재에 고주파 전기 펄스를 인가함으로써 기포 분출 부재의 선단으로부터 기포를 방출시키고,
그 기포로 가공 대상물을 가공하는 것을 특징으로 하는 국소 어블레이션 방법.
(15) 상기 (11)에 기재한 인젝션 장치의 외곽부와 외측 외곽부 사이에 인젝션 물질을 포함하는 용액을 도입하고,
상기 인젝션 장치를 용액에 침지시키고,
상기 인젝션 장치의 심재와 전극부에 의해 구성되는 한 쌍의 전극의 심재에 고주파 전기 펄스를 인가함으로써 기액 분출 부재의 선단으로부터 상기 인젝션 물질을 포함하는 용액이 흡착된 기포를 방출시키고,
그 기포로 가공 대상물을 국소 어블레이션하면서 가공 대상물에 인젝션 물질을 도입하는 것을 특징으로 하는 인젝션 방법.
(16) 상기 인젝션 물질을 포함하는 용액이 송액 펌프에 의해 외측 외곽부와 외곽부 사이에 도입되거나, 또는 인젝션 물질을 포함하는 용액에 기액 분출 부재의 선단부를 침지시켜 모세관 현상에 의해 도입되는 것을 특징으로 하는 상기 (15)에 기재된 인젝션 방법.
(17) 도전 재료로 형성되어 불활성 가스에 플라즈마를 발생시키기 위한 한 쌍의 전극,
액체를 흘리기 위한 액체 유로,
불활성 가스, 플라즈마를 포함하는 불활성 가스, 및 플라즈마를 포함하는 불활성 가스의 기포를 포함하는 액체를 흘리기 위한 미세 유로
를 포함하고,
상기 액체 유로 및 상기 미세 유로는 상기 미세 유로의 플라즈마가 발생하는 부분보다 하류측에서 접속되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 기포 분출 부재.
(18) 상기 미세 유로가 상기 플라즈마가 발생하는 부분을 다른 미세 유로보다 크게 한 플라즈마 리저버를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (17)에 기재된 플라즈마 기포 분출 부재.
(19) 상기 전극이 적어도 플라즈마 리저버를 커버하는 크기인 것을 특징으로 하는 상기 (18)에 기재된 플라즈마 기포 분출 부재.
(20) 상기 (17)∼(19) 중 어느 하나에 기재된 플라즈마 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치.
(21) 상기 (17)∼(19) 중 어느 하나에 기재된 플라즈마 기포 분출 부재를 사용한 치유 장치.
(22) 상기 (20)에 기재된 국소 어블레이션 장치의 미세 유로에 불활성 가스를 유입시키고, 한 쌍의 전극에 고주파 전기 펄스를 인가함으로써 상기 유입된 불활성 가스에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마를 포함하는 불활성 가스를 상기 미세 유로에 접속되는 액체 유로의 액체에 흘려 넣음으로써 플라즈마를 포함하는 기포를 형성하고, 상기 기포로 가공 대상물을 가공하는 것을 특징으로 하는 국소 어블레이션 방법.
(23) 상기 (21)에 기재된 치유 장치의 미세 유로에 불활성 가스를 유입시키고, 한 쌍의 전극에 고주파 전기 펄스를 인가함으로써 상기 유입된 불활성 가스에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마를 포함하는 불활성 가스를 상기 미세 유로에 접속되는 액체 유로의 액체에 흘려 넣음으로써 플라즈마를 포함하는 기포를 형성하고, 상기 기포로 생체 조직을 치유하는 것을 특징으로 하는 치유 방법.
심재의 선단과 외곽부의 연신된 부분에 형성한 공극은 기포 저장소로서 작용하고, 용액 중에서 연속적인 기포열을 발생할 수 있으며, 이 기포가 가공 대상물에 충돌할 때 기포가 압괴되는 힘에 의해 가공 대상부를 절삭할 수 있다. 그리고, 기포 사이즈가 미세하기 때문에 가공 대상부의 데미지를 최대한 억제할 수 있으므로 상기 문제점 1을 해결할 수 있다.
기포에 의한 가공 대상물의 가공을 행하므로 열의 침습에 의한 데미지가 없기 때문에, 생체 재료를 가공 대상물로 했을 경우에 단백질 등의 변성 등이 발생하지 않고, 재결합이나 재생이 용이해져서 상기 문제점 2를 해결할 수 있다.
기포에 의한 가공을 행하므로 열의 침습에 의한 데미지가 없기 때문에, 전극 프로브로의 절삭된 단백질의 흡착 등의 문제가 없고, 절개면의 관찰 환경은 양호해지는 효과를 낳음으로써 상기 문제점 3을 해결할 수 있다.
상기 공극으로부터 발생하여 방출되는 기포열은 마이크로나노 스케일의 크기이므로 압괴 등에 의해 단기간에 소멸하기 때문에, 가공시에 발생하는 열이나 기포 등의 발생에 의한 지속적인 가공을 방해하는 일이 없어지는 효과가 있고, 장시간의 가공을 가능하게 하는 효과를 낳기 때문에 상기 문제점 4를 해결할 수 있다.
본 발명의 기포 분출 부재 및 기액 분출 부재는 범용 매니퓰레이터에 간이하게 부착, 분리가 가능하므로 가공 대상물에 액세스가 용이한 효과를 낳기 때문에 상기 문제점 5를 해결할 수 있다.
상기 기포 분출 부재의 외곽부의 외측에 외곽부와 공간을 갖도록 외측 외곽부를 설치하고, 상기 공간에 인젝션 물질을 포함하는 용액을 도입함으로써 기포가 방출됨과 동시에, 유체력에 의해 외곽부와 외측 외곽부 사이의 용액이 인출되어 인젝션 물질을 포함하는 용액이 흡착된 기포를 발생시켜, 고출력·고효율이며 또한 고속 가공·인젝션 기술이 가능해져 상기 문제점 6을 해결할 수 있다.
기포가 가공 대상물에 충돌할 때 기포가 압괴되어 가공 대상물의 가공(=어블레이션)과 인젝션을 동시에 행하지만, 기포 사이즈가 미세하기 때문에 국소적이고 고해상(미세한 어블레이션이 가능한 것)인 인젝션이 가능하므로 상기 문제점 7을 해결할 수 있다.
기포에 의한 가공·인젝션을 동시에 행하기 때문에 기액 계면에 다양한 인젝션 물질을 밀봉하는 것이 가능하고, 또한 인젝션 물질이 주위의 용액으로 확산되는 스피드를 상회하는 속도로 기포를 고속으로 쏘아 넣을 수 있다는 점에서 인젝션 전후의 수송 경로에 있어서 인젝션 물질이 주위의 용액으로 확산되는 것에 의한 손실이 적고 고효율이어서 상기 문제점 8 및 9를 해결할 수 있다.
기액 분출 부재의 외곽부와 외측 외곽부 사이에 전극부를 설치함으로써 콤팩트하게 일체화되고, 용액 중에 상관없이 폭넓은 환경 하의 대상물에 있어서의 가공·인젝션이 가능하다.
기포 분출 부재 및 기액 분출 부재에 진동자를 설치해 소밀파를 발생시킴으로써, 발생시킨 소밀파가 겹쳐지는 부분에 있어서 기포열의 특정 위치의 단일 기포만을 압괴하도록 하면 국소적인 겨냥한 장소로의 인젝션이 가능해져 보다 해상도를 높일 수 있다.
본 발명의 기포 분출 부재 및 기액 분출 부재는 선단이 테이퍼 형상으로 되어 있기 때문에, 기포가 방출되면 주위의 용액은 테이퍼면을 따라 전방으로 흐르기 때문에 기포를 연속적으로 방출해도 같은 궤적으로 방출할 수 있으므로 대상물의 정해진 위치를 가공할 수 있다.
또한, 본 발명의 플라즈마 기포 분출 부재를 포함하는 국소 어블레이션 장치 및 치유 장치를 사용함으로써 유체력에 의해 플라즈마를 포함하는 기포가 형성된 후에도 그 기포가 액체 중에서 플라즈마 상태를 유지하고 있으므로 상기 문제점 10을 해결할 수 있다. 또한, 플라즈마 기포 분출 부재의 미세 유로가, 플라즈마가 발생하는 부분을 다른 미세 유로보다 크게 한 플라즈마 리저버를 포함함으로써 불활성 가스 중의 플라즈마 농도를 높일 수 있고, 액체 중에서도 플라즈마 상태를 장시간 유지 가능한 플라즈마를 포함하는 기포를 발생시킬 수 있다.
도 1(a)는 본 발명의 실시형태 1의 기포 분출 부재의 제조 방법이고, 도 1(b)는 도면 대용 사진이며 도 1(a)에 나타내는 순서로 제작한 기포 분출 부재의 확대 사진, 도 1(c)는 도면 대용 사진이며 도 1(b)를 더욱 확대한 사진이다.
도 2(a)는 본 발명의 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2(b)는 도 2(a)의 점선 부분을 더욱 확대한 설명도이다.
도 3(a)는 본 발명의 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치의 생체 재료 주변의 등가 전기 회로도를 나타내고, 도 3(b)는 종래의 전기 메스 회로에 무유도 저항을 도입한 미소 가공 타깃에 적합한 출력을 발생시키는 전기 회로도를 나타낸다.
도 4(a)는 도면 대용 사진이며 본 발명의 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치의 선단으로부터 지향성이 있는 미세 기포열이 발생하고 있는 모양을 나타내고 있으며, 도 4(b)는 도면 대용 사진이며 도 4(a)의 점선 부분을 순간마다 더욱 확대한 사진이다.
도 5(a)는 도면 대용 사진이며 본 발명의 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치를 이용하여 난자의 제핵 실험을 행하여 성공한 모양을 나타내고 있다. 도 5(b)는 도면 대용 사진이며 종래의 유리 모세관에 의한 현미경 작업에 의해 제핵된 영역을 나타내고 있고, 도 5(c)는 도면 대용 사진이며 본 발명의 국소 어블레이션 장치를 이용하여 제핵된 영역을 나타내어 도 5(b)와 비교한 도면이다.
도 6(a)는 본 발명의 기액 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 방법 및 인젝션 방법의 개략을 나타내는 모식도이다. 도 6(b)는 방출된 기포에 의한 세포막의 파괴 및 인젝션을 나타내는 모식도이고, 도 6(c)는 기포의 캐비테이션을 스텝마다(시간마다) 나타낸 모식도이다.
도 7(a)는 실시형태 2의 기액 분출 부재의 제조 방법의 개략을 나타내는 도면이다. 도 7(e)는 도면 대용 사진이며 실시형태 2의 기액 분출 부재의 선단 부분의 사진이다.
도 8(a)는 발생한 미세 기포가 압괴될 때의 가공폭과, 가공 대상물과 기포 분출 부재 선단의 거리의 관계를 나타내는 도면 및 가공 정밀도를 나타내는 공초점 현미경 사진이다. 도 8(b)는 도면 대용 사진이며 고주파 전기 펄스를 인가했을 때에 발생한 지향성 단분산의 미세 기포열을 나타낸다. 도 8(c)는 발생한 미세 기포열의 기포 사이즈 분포를 나타낸다.
도 9(a)는 도면 대용 사진이며 실시형태 2의 기액 분출 부재를 사용하여 기포의 주위에 메틸렌블루 용액이 흡착된 상태로 방출되는 것을 나타내는 사진이다. 도 9(b)는 도면 대용 사진이며 인젝션 물질로서 형광 비드를 이용하여 세포에 국소 어블레이션 및 인젝션을 행했을 때의 모양을 시계열로 나타낸 사진이다.
도 10(a)는 기포 분출 부재에 진동자를 장착하고, 소밀파를 발생시키는 모양을 나타내는 모식도이고, 도 10(b)는 소밀파의 중합에 있어서 기포열 중 1개만 능동적으로 압괴시키는 모양을 나타내는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 3의 플라즈마 기포 분출 부재의 개략을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 3의 플라즈마 기포 분출 부재의 제작 방법을 나타내는 도면이다.
도 13(1)은 도 12의 순서에 따라서 제작한 플라즈마 기포 분출 부재의 광학 현미경 사진이고, 도 13(2)는 (1)의 점선 부분을 확대한 모식도이다.
도 14는 플라즈마 기포 분출 부재의 다른 실시형태 4의 개략을 나타내는 모식도이다.
도 15(a)는 상기 도 14에 나타내는 플라즈마 기포 분출 부재의 제작 순서를 나타낸 도면이다. 도 15(b)는 도 15(a)의 순서에 의해 제작한 플라즈마 기포 분출 부재를 나타낸다.
도 16은 본 발명의 플라즈마 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치, 치유 장치의 일례를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 17은 도면 대용 사진이며 플라즈마 리저버(211) 내에서 플라즈마가 안정적으로 발생하고 있는 모양을 나타내는 광학 현미경 사진이다.
도 18은 도면 대용 사진이며 유체력에 의해 플라즈마를 포함하는 기포가 형성된 후에도 그 기포가 액체 중에서 플라즈마 상태를 유지하고 있는 것을 나타내는 CCD 카메라로 촬영한 사진이다.
이하에, 본 발명의 기포 분출 부재와 그 제조 방법, 기액 분출 부재와 그 제조 방법, 국소 어블레이션 장치와 국소 어블레이션 방법, 인젝션 장치와 인젝션 방법, 플라즈마 기포 분출 부재, 및 치유 장치와 치유 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 각 도면의 설명에 있어서 동일한 부호는 같은 것을 나타낸다. 이하, 본 발명을 실시하기 위한 실시형태에 의거하여 본 발명의 제조 방법 및 이용예를 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
우선, 본 발명에 있어서「기액」이란 계면에 용액이 흡착된 기포를 의미한다. 또한,「플라즈마 기포」란 플라즈마를 포함하는 기포를 의미한다.
[실시형태 1]
도 1(a)는 본 발명의 제 1 실시형태인, 선단에 공극을 갖는 구조를 갖는 기포 분출 부재의 제작 방법(10)을 나타낸다. 본 발명의 기포 분출 부재는 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, (1) 중공의 절연 재료(15)를 준비하고, (2) 상기 중공의 절연 재료(15)에 도전 재료로 형성된 심재(20)를 삽입하고, (3) 열(25)을 가해서 잡아당겨 끊으면 (4) 절연 재료(15)와 심재(20)의 점탄성의 차에 의해, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 심재(20)의 선단으로부터 절연 재료(15)가 더 연신된 부분을 포함하는 외곽부(16)를 형성하고, 상기 심재(20)와 외곽부(16)의 연신된 부분에서 공극(30)을 형성한다.
절연 재료(15)로서는 전기를 절연하는 것이면 특별하게 한정은 없고, 예를 들면 유리, 마이카, 석영, 질화규소, 산화규소, 세라믹, 알루미나 등의 무기계 절연 재료, 실리콘 고무, 에틸렌프로필렌 고무 등 고무 재료, 에틸렌아세트산 비닐 공중합체 수지, 실란 변성 올레핀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 염화비닐계 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리스티렌계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 폴리설파이드계 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀룰로오스계 수지, UV경화 수지 등의 절연성 수지를 들 수 있다.
심재(20)를 형성하는 도전 재료로서는 전기를 통하게 하는 것이면 특별하게 제한은 없으며, 예를 들면 금, 은, 구리, 알루미늄 등, 이것들에 주석, 마그네슘, 크롬, 니켈, 지르코늄, 철, 규소 등을 소량 첨가한 합금 등을 들 수 있다. 상기한 바와 같이, 공극(30)은 심재(20)의 선단 및 그 선단으로부터 절연 재료(15)가 더 연신된 부분으로 형성되기 때문에, 절연 재료(15)의 점탄성이 심재(20)의 점탄성보다 커지도록 적당하게 재료를 조합시키면 좋고, 예를 들면 절연 재료(15)로서 유리, 심재(20)로서 구리의 조합을 들 수 있다.
도 1(b)는 유리 중공관(Drummond사 제, 외경 1.37㎜, 내경 0.93㎜)에 직경 30㎛의 동선을 삽입하고, 유리 풀러(서터사 제, P-1000IVF)에 의해 가열하면서 잡아당겨 끊어서 제작한 기포 분출 부재의 사진이다.
도 1(c)는 도 1(b)를 더욱 확대한 사진이다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 기포 분출 부재에 고주파 전압을 인가하면 기포 분출 부재의 선단으로부터 기포가 연속적으로 방출되지만, 그때 공극(30)에 우선 직경(D)에 가까운 크기의 기포가 생성되고, 기포 분출 부재의 선단으로부터 상기 기포가 찢기듯이 방출된다. 따라서, 상기 공극(30)의 깊이(L)는 적어도 공극(30) 내에서 기포를 생성할 수 있는 크기일 필요가 있고, L/D는 적어도 1 이상인 것이 바람직하다. 한편, L/D의 상한은 기포를 연속적으로 분출할 수 있는 크기이면 특별하게 제한은 없지만, 기포 분출 부재의 선단은 매우 가늘어서 파손되기 쉽기 때문에 취급의 편리성 등을 생각하면 L/D는 1∼4가 바람직하고, 1∼3이 보다 바람직하고, 1∼2가 더욱 바람직하고, 1∼1.5가 특히 바람직하다. L/D는 제조에 사용하는 재료의 온도와 점도의 관계를 고려하여 가열할 때의 온도 및 잡아당겨 끊는 스피드를 변화시킴으로써 조정할 수 있다. 또한, 기포 분출 부재의 선단의 개구부의 직경을 조정함으로써 방출되는 기포의 크기를 조정할 수도 있다. 개구부의 직경은 상기한 바와 같이, 가열할 때의 온도 및 잡아당겨 끊는 스피드를 변화시킴으로써 조정할 수 있다.
또한, 기포 분출 부재의 제조 방법은 상기 예에 한정되지 않고, 예를 들면 심재(20)의 선단에 포토레지스트, 열경화성 수지 등의 부재를 설치하고, 질화규소, 산화규소 등의 절연 재료를 스퍼터링에 의해 심재(20) 주위에 설치한 후, 포토레지스트, 열경화 수지 등을 제거함으로써 제조해도 좋다. 또한, 심재(20)의 선단에 테이퍼 형상의 포토레지스트, 열경화성 수지 등을 설치함으로써 스퍼터링 후의 외곽부를 테이퍼 형상으로 할 수 있다. 또한, 스퍼터링으로 기포 분출 부재를 제조할 경우, 상기 L/D를 조정하기 위해서는 심재(20)의 선단에 설치하는 기포 분출 부재의 길이를 적당하게 조정하면 좋다.
도 2는 본 발명의 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2(a)에 나타내는 예에서는 기포 분출 부재와는 별체인 대향 전극(35)과 액티브 전극(65)[기포 분출 부재의 심재(20)] 사이에 가공 타깃인 소 난자(40)를 두고 있다. 도 2(b)는 도 2(a)의 점선 부분을 더욱 확대한 설명도이며 기포 분출 부재의 선단의 공극(30)에는 기포가 저장되어 있고, 그리고 기포 분출 부재의 선단으로부터 방출된 기포(60)를 소 난자(40)의 투명 띠(50)에 충돌시켜서 구멍을 형성하여 소 난자의 핵(45)을 제거할 수 있다.
도 3(a)는 본 발명의 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치를 위한 전기 회로도를 나타내고 있다. 기포 분출 부재를 용액 중에 침지함으로써 액티브 전극(65)[심재(20)]과 대향 전극(35)으로 회로를 형성하고, 일반 상용 교류 전원 장치(70)를 사용해서 전압을 인가함으로써 기포 분출 부재를 국소 어블레이션 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 도 3(a)에 나타내는 회로는 도 3(b)에 나타내는 종래의 전기 메스용 전기 회로에 무유도 저항(75)을 장착하고, 미소 대상용의 출력 구성으로 세팅함으로써 간단하게 작성할 수 있다. 용액으로서는 전기를 통하게 할 수 있는 것이면 특별하게 제한은 없고, 가공 대상물이 세포 등인 경우 배양액에 포함되어 있는 전해질은 도전 작용이 있기 때문에 그대로 사용할 수 있다. 본 발명의 가공 대상이 되는 세포는 원하는 세포이면 좋고, 세포의 종류는 한정되지 않는다. 구체적으로는, 예를 들면 인간 또는 비인간 동물의 조직으로부터 단리된 줄기세포, 피부 세포, 점막 세포, 간세포, 췌도 세포, 신경 세포, 연골 세포, 내피 세포, 상피 세포, 골세포, 근세포, 난세포 등이나, 식물 세포, 곤충 세포, 대장균, 효모, 곰팡이 등의 미생물 세포 등의 세포를 들 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 「가공」이란 세포 등에 기포를 분출함으로써 세포에 구멍을 형성하거나 세포의 일부를 절삭하는 것을 의미한다.
도 4(a)는 본 발명의 국소 어블레이션 장치의 기포 분출 부재의 선단으로부터 지향성이 있는 미세 기포열이 발생하고 있는 모양을 나타내고 있는 사진이다. 본 발명의 국소 어블레이션 장치는 도 1에 나타낸 기포 분출 부재를 도 3에 나타내는 의료용 전기 메스(ConMed사 제, Hyfrecator2000)에 장착하여 제작했다. 아웃풋 주파수는 450㎑, 임피던스 매칭을 위한 샘플링 주파수는 450㎑, 3.5㎑로 피드백을 행하였다. 도 4(b)는 도 4(a)의 점선 부분을 더욱 확대한 사진이고, 기포 분출 부재의 선단의 기포가 저장되어 있는 공극(30)으로부터 지향성이 있는 미세 기포열(60)이 열을 지어 발생하고 있는 모양을 나타내고 있다. 방출된 기포는 지향성이 있기 때문에 세포 가공 영역을 한정하는 것이 가능해진다. 도 4(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 기포는 규칙적인 간격으로 방출되었지만, 이것은 의료용 전기 메스는 일반적으로 고주파 전기 펄스를 인가하고 있고, 펄스를 인가하는 간격에 대응하고 있다고 생각된다.
도 5의 (a)는 본 발명의 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치를 이용하여 소 난자(40)의 제핵 실험을 행하여 성공한 모양을 나타내고 있다. 국소 어블레이션 장치에 인가한 전압 조건은 상기와 마찬가지이다. 도 5(a)로부터 명백하게 나타내는 바와 같이, 기포를 방출함으로써 소 난자(40) 내의 핵(45)을 세포 밖으로 제거할 수 있었다. 도 5의 (b)는 종래의 유리 모세관(90)에 의한 현미 작업에 의해 소 난자(40)로부터 핵(45)을 제거했을 때의 제거 영역(95)을 나타내고 있고, 도 5(c)는 본 발명의 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치를 이용하여 소 난자(40)로부터 핵을 제거했을 때의 제거 영역(95)을 나타내고 있다. 도 5(b) 및 (c)로부터 명백하게 나타내는 바와 같이, 종래의 유리 모세관을 이용하여 제핵할 경우와 비교해서, 본 발명의 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치를 이용하여 제핵하면 소 난자(40) 등의 가공 대상물로의 데미지를 작게 할 수 있다.
[실시형태 2]
이하, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 도면 중의 부호 번호가 같은 번호인 것은 실시형태 1과 같은 것을 나타낸다.
도 6(a)는 본 발명의 기액 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 방법 및 인젝션 방법의 개략을 나타내는 모식도이다. 실시형태 2의 기액 분출 부재는 실시형태 1의 기포 분출 부재의 외곽부(16)의 외측에, 상기 외곽부(16)로부터 이간된 위치에 외측 외곽부(21)가 형성되어 있고, 상기 외곽부(16)와 외측 외곽부(21)가 형성하는 공간(22)에 미리 인젝션 물질을 포함하는 용액(61)을 도입해 둠으로써 인젝션 물질을 포함하는 용액(61)을 흡착한 기포(60)를 기액 분출 부재의 선단으로부터 방출할 수 있다. 도 6(b)는 방출된 기포(60)에 의한 세포막의 파괴 및 인젝션을 나타내는 도면이고, 방출된 기포(60)의 압괴(캐비테이션)의 충격에 의하여 세포막(51)에 구멍을 형성해서 인젝션 물질을 세포 내에 도달시킬 수 있음을 나타내고 있다. 도 6(c)는 기포(60)의 캐비테이션을 스텝마다 나타낸 도면이고, 기포가 고속으로 전진할 때에 압력 불균형이 발생해서 구형상이 변형(62)되고, 기포가 압괴될 때에 고해상도이며 고출력인 마이크로 제트(63)가 발생하고, 이 마이크로 제트(63)의 방출 계면(52)의 진행 방향 앞면이 돌출되고, 고압 기체이기 때문에 마이크로 제트(63)의 힘으로 가공 대상물에 구멍(64)을 형성한다.
외측 외곽부(21)를 형성하는 재료는 외곽부(16)과 같은 재료이면 좋다. 또한, 인젝션 물질은 기체, 고체, 액체를 불문하고 용액에 용해 및/또는 분산될 수 있는 것이면 특별하게 제한은 없고, 기체로서는 공기, 질소, 헬륨, 이산화탄소, 일산화탄소, 아르곤, 산소 등을 들 수 있고, 고체로서는 DNA, RNA, 단백질, 아미노산, 무기물 등을 들 수 있고, 액체로서는 약제 용액, 아미노산 용액 등을 들 수 있다. 인젝션 물질을 용해 및/또는 분산시키는 용액으로서는 생리식염수, 배지 등을 들 수 있다.
도 7(a)는 실시형태 2의 기액 분출 부재의 제조 방법의 개략을 나타내는 도면이다. 실시형태 1의 (1)∼(4)와 마찬가지의 순서로 기포 분출 부재를 제조한 후[도 7의 (a)∼(b)에 해당], (c) 폴리머 필름이나 고무 와셔, PDMS(폴리디메틸실록산)을 사용한 소프트 리소그래피·3차원 광조형법 등의 방법에 의해 제작한 동심축 위치 결정 와셔(23)를 실시형태 1의 기포 분출 부재에 끼우고, 유리관, 플라스틱관 등을 열에 의해 잡아당겨 끊어서 제작한 외측 외곽부(21)를 와셔(23)에 외삽(外揷)함으로써 (d) 실시형태 2의 기액 분출 부재를 제조할 수 있다. 상기 와셔(23)는 후술하는 바와 같이, 도시하지 않은 펌프에 의해 인젝션 물질을 포함하는 용액(61)을 송액할 수 있도록 하기 위해서 구멍(24)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 외측 외곽부(21)는 상기한 바와 같이 유리관이나 플라스틱관을 잡아당겨 끊어서 제작한 것을 직접 와셔(23)에 끼워도 좋고, (c)에 나타낸 바와 같이 잡아당겨 끊은 유리(26) 등의 주위에 플라스틱 등{예를 들면, 에펜도르프 튜브[아이비스(R) 피펫칩, IN122-503Y]}으로 제작한 가이드(27)를 접착제 등으로 접착해서 외측 외곽부(21)를 제작하고, 가이드(27) 부분을 와셔(23)에 감합해도 좋다. 또한, 외측 외곽부(21)는 다층이 되도록 설치하고, 각 층간에 다른 종류의 인젝션 물질을 포함하는 용액을 도입할 수 있도록 해도 좋다. 또한, 도시는 하지 않지만, 상기 (c)에 있어서 구리 등의 도전성의 대향 전극을 외곽부(16)의 외면 또는 외측 외곽부(21)의 내면에 배치해도 좋다. 대향 전극을 기액 분출 부재에 설치할 경우, 대향 전극은 심재(20)와 회로를 형성할 수 있으면 되므로 공간(22)에 충전되는 인젝션 물질을 포함하는 용액(61)과 접촉하는 장소이면 특별하게 제한은 없다. 또한, 대향 전극을 기액 분출 부재와는 별체로서 설치할 수도 있다. 도 7(e)는 상기 순서로 제작한 기액 분출 부재의 선단 부분의 사진이다. 구체적으로는, 외측 외곽부(21)는 유리 풀러(서터사 제, P-1000IVF)에 의해 상기 기포 분출 부재의 제작에 사용한 유리 중공관보다 한 사이즈 큰 유리 중공관(Drummond사 제, 외경 2.03㎜, 내경 1.63㎜)을 가열하면서 잡아당겨 끊어서 제작했다. 그리고, 도시하지 않은 폴리머 필름을 적층해서 제작한 와셔를 기포 분출 부재에 끼우고, 제작한 외측 외곽부(21)를 와셔의 외측에 삽입했다. 또한, 도시하지 않은 직육면체형상의 구리제 전극을 외측 외곽부(21)의 내측에 설치했다. 외곽부(16)와 외측 외곽부(21) 사이에 형성되는 공간(22)에는 도시하지 않은 펌프에 의해 인젝션 물질을 포함하는 용액(61)을 송액할 수 있다.
도 8의 (a)는 실시형태 1의 기포 분출 부재(선단의 직경은 약 10㎛)를 사용한 국소 어블레이션 장치에 의해 발생한 미세 기포가 압괴될 때의 가공폭과, 가공 대상물과 기포 분출 부재의 선단의 거리 관계 및 가공 정밀도를 나타내는 공초점 현미경 사진이다. 도 8(b)는 고주파 전기 펄스를 인가했을 때에 발생한 지향성 단분산의 미세 기포열(5)을 나타낸다. 도 8(c)는 발생한 미세 기포열의 기포 사이즈 분포를 나타낸다. 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 미세 기포의 압괴시에는 가공 대상물[소 난자(40)]과 기포 분출 부재의 선단 거리가 클수록 가공폭(53)은 작아지고, 해상도는 가공폭 수㎛ 정도였다. 또한, 기포 분출 부재의 외곽부(16)의 개구경이 10㎛인 경우에 발생하는 기포의 크기는 (c)에 나타내는 바와 같이 반경 약 3.25㎛의 분포가 가장 많았다.
도 9는 본 발명의 실시형태 2의 기액 분출 부재를 사용했을 때에 기포(60) 주위에 인젝션 물질을 포함하는 용액(61)이 흡착된 상태로 방출되는 것을 나타내는 사진이다. 인젝션 물질을 포함하는 용액(61)으로서, 분말상의 메틸렌블루를 TCM199 배지에 농도가 10㎎/㎖가 되도록 용해한 메틸렌블루 용액을 사용하고, 실시형태 2에서 제조한 기액 분출 부재의 선단의 공간(22)에 모관 현상에 의해 도입했다. 이어서, 메틸렌블루 용액을 도입한 기액 분출 부재를 실시형태 1과 마찬가지로 의료용 전기 메스(ConMed사 제, Hyfrecator2000)에 장착하고, 아웃풋 주파수는 450㎑, 임피던스 매칭을 위한 샘플링 주파수는 450㎑, 3.5㎑로 피드백을 행했다. 도 9(a)가 나타내는 바와 같이, 기액 분출 부재의 선단으로부터 방출된 기포열은 모두 청색이었다. 이것으로부터, 기포(60)의 주위는 메틸렌블루 용액(61)으로 덮여 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 방출된 기포(60)는 청색인 상태로 용액 중을 이동했기 때문에, 기포 계면에 흡착된 메틸렌블루 용액(61)은 주위 용액으로 확산되지 않고 기포(60)에 흡착된 상태로 이동하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 기포 계면에 흡착되는 용액에 핵산이나 단백질 등의 인젝션 물질을 용해 및/또는 분산시킴으로써, 세포 등의 가공 대상물에 국소 어블레이션을 행하면서 인젝션 물질을 도입할 수 있다. 도 9(b)는 인젝션 물질로서 형광 비드(91)를 사용하여 세포에 국소 어블레이션 및 인젝션을 행했을 때의 모양을 시계열로 나타낸 사진이다. 가공 대상물인 세포로서는 소의 난자를 사용하고, 형광 비드(91)(Thermo scientific사 제, Fluoro-Max, 직경 2.1㎛) 10㎎을 TCM199 배지 1㎖에 분산시켜 인젝션 물질로 했다. 소의 난자를 흡인 피펫(92)으로 고정하고, 상기 (a)와 마찬가지의 순서로 국소 어블레이션 및 인젝션을 행한 결과, 소의 난자 세포벽(93)을 관통해서 세포 내에 형광 비드(91)가 도입되는 현상을 확인할 수 있었다.
도 10의 (a)는 기포 분출 부재에 진동자를 장착하여 소밀파(105)를 발생시키는 모양을 나타내는 모식도이고, 도 10(b)는 소밀파(105)의 중합에 있어서 기포열 중 1개만 능동적으로 압괴시키는 모양을 나타내는 모식도이다. 기포 분출 부재의 외측에 장착한 진동자(100)는 소밀파(105)를 발생시켜 소밀파의 중합부(110)에 있어서 기포열 내의 1개만을 압괴하고, 고밀도 가공을 행하는 것이 가능하다. 진동자(100)로서는 일반적으로 입수할 수 있는 피에조, 수정 등의 진동자를 사용할 수 있고, 기포 분출 부재의 외측에 진동자를 적어도 2개 배치하여 각각의 진동자를 외부 전원에 연결하고, 펄스상의 전압을 동기하면서 인가하면 좋다. 물론, 기액 분출 부재에 진동자를 장착해도 좋다.
[실시형태 3]
이하, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 11은 본 발명의 플라즈마 기포 분출 부재의 개략을 나타내고 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 기포 분출 부재는 기판 상에 도전 재료로 형성된 한 쌍의 전극(200), 불활성 가스(205) 및 플라즈마를 포함하는 기포 (230)가 포함되어 있는 액체를 흘리기 위한 미세 유로(마이크로 유로)(210), 상기 미세 유로(210)의 플라즈마가 발생하는 부분보다 하류측이고, 상기 미세 유로(210)와 접속하는 액체 유로(220)를 적어도 포함하고 있다. 전극(200)에 고주파 전기 펄스를 인가함으로써 도시하지 않은 펌프에 의해 미세 유로에 유입된 불활성 가스(205)에 플라즈마가 발생하고, 상기 플라즈마를 포함하는 불활성 가스는 하류측으로 흘려지고, 그리고 액체 유로(220)에 흐르고 있는 액체(221)와 교차할 때의 유체력에 의해 절단되어 플라즈마를 포함하는 불활성 가스의 기포(230)를 방출할 수 있다. 미세 유로(210)와 액체 유로(220)가 접속되는 부분의 각도는 상기한 바와 같이 불활성 가스(205)가 액체(221)와 교차할 때에 유체력에 의해 절단되는 각도이면 특별하게 제한은 없다. 불활성 가스(205)가 흐르는 방향 및 액체(221)가 흐르는 방향이 형성하는 각도가 평행인 경우에는 기포가 발생하지 않고, 또한 90도를 초과하면 액체(221)가 불활성 가스를 밀어서 되돌리게 된다. 따라서, 미세 유로(210)와 액체 유로(220)가 접속하는 부분의 각도는 적어도 0도보다 크고 90도 이하일 필요가 있고, 20∼90도가 바람직하고, 45∼90도가 보다 바람직하다. 또한 액체 유로(220)의 개수는 적어도 1개 있으면 유체력에 의해 기포를 형성할 수 있지만, 기포 사이즈를 맞추기 위해서는 2개 이상의 액체 유로(220)를 형성하여 유입된 불활성 가스로의 유체력이 균등해지도록 배치하는 것이 바람직하다. 유체 유로(220)를 3개 이상 형성하는 경우에는 입체적으로 배치하면 좋다.
플라즈마 기포 분출 부재의 기판으로서는 상기 절연 재료(15)에서 예시한 재료를 사용할 수 있다. 전극(200)을 형성하는 도전 재료로서는 상기 도전 재료(20)와 마찬가지의 재료를 사용할 수 있다. 불활성 가스(205)로서는 헬륨, 질소, 네온, 아르곤 등을 들 수 있다. 액체(221)는 기포를 형성할 수 있는 것이면 특별하게 제한은 없고, 예를 들면 물, 배양액 등을 들 수 있다. 또한, 액체에는 플라즈마의 발생 상황을 확인하기 위한 시약 등을 혼합해도 좋다.
도 12는 도 11에 나타내는 플라즈마 기포 분출 부재의 제작 순서를 나타낸 도면이다. (1) 두께 500㎛의 파릴렌 유리에 크롬과 금의 박막 금속을 성막하고, (2) 그 위에 포지티브 레지스트인 OFPR(도쿄오카 가부시키가이샤)을 스핀 코팅했다. (3) 그 후에, g선(436㎚)으로 포토마스크를 통해서 노광을 행하고, NMD-3(도쿄오카 가부시키가이샤: 2.38중량% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액)으로 현상했다. (4) 이어서, 크롬과 금의 에첸트(니폰카가쿠산교 가부시키가이샤)로 습식 에칭을 행하고, 크롬과 금의 박막 금속으로 이루어지는 전극을 갖는 저면 기판을 작성했다. (5) 한편, 액체 유로(220)를 포함하는 기판에 대해서는 두께 150㎛의 규소 기판 상에 OFPR(도쿄오카 가부시키가이샤)을 스핀 코팅했다. (6) 그 후에, g선(436㎚)에 포토마스크를 통해서 노광을 행하여 상기 기재의 NMD-3으로 현상한 후에, (7) DRIE(드라이 에칭)법에 의해 SF6 가스와 C4F8 가스에 의해 규소 에칭을 행했다. (8) 그 후에, 제작한 액체 유로(220)를 포함하는 기판과 상기 (1)∼(4)의 순서로 제작한 저면 기판을 양극 접합으로 본딩한 후, (9) 도금 프로세스를 행하여 상기 저면 기판의 크롬과 금의 박막 금속으로 이루어지는 전극 상에 니켈 전극을 150㎛ 적층했다. (10) 또한, 그 기판 상에 두께 500㎛의 파릴렌 유리를 천정 기판으로 해서 양극 접합했다.
도 13(1)은 도 12의 순서에 따라 제작한 플라즈마 기포 분출 부재의 광학 현미경 사진이고, 도 13(2)는 도 13(1)의 점선 부분을 확대한 모식도이다.
[실시형태 4]
플라즈마 기포 분출 부재의 형상은 한 쌍의 전극을 이용하여 불활성 가스에 고주파 전기 펄스를 인가하고, 플라즈마를 포함하는 불활성 가스를 액체로 압출할 수 있으면 형상에 제한은 없다. 도 14는 플라즈마 기포 분출 부재의 다른 형태의 개략을 나타내는 모식도이다. 실시형태 4의 플라즈마 기포 분출 부재는 도 11에 나타내는 플라즈마 기포 분출 부재의 미세 유로(210) 중, 플라즈마가 발생하는 부분을 다른 부분보다 크게 형성하고, 고주파 전기 펄스를 인가함으로써 발생하는 플라즈마를 포함하는 불활성 가스를 저장하는 플라즈마 리저버(211)로 하고 있다. 또한, 한 쌍의 전극은 평판 형상으로 하고, 전극(201) 및 도시하지 않은 다른쪽의 평판 형상 전극을 전선(202)으로 접속하고, 상하로부터 상기 플라즈마 리저버(211)를 끼우듯이 형성하고 있다. 전극(201)의 크기는 플라즈마 농도를 높이기 위해서 적어도 플라즈마 리저버(211)를 커버하는 크기가 바람직하다. 전극(201)에 고주파 전기 펄스를 인가함으로써 미세 유로에 유입된 불활성 가스(205)에 플라즈마가 발생하지만, 실시형태 4의 플라즈마 기포 분출 부재는 미세 유로에 플라즈마 리저버(211)가 형성되고, 액체 유로(220)로 압출되는 플라즈마를 포함하는 불활성 가스의 체적보다 상기 플라즈마 리저버(211)의 체적 쪽이 크기 때문에, 저장된 플라즈마를 포함하는 불활성 가스에 몇 번이나 고주파 전기 펄스를 인가할 수 있으므로 불활성 가스 중의 플라즈마 농도를 보다 높일 수 있다. 그리고, 상기 플라즈마 리저버(211)로부터 압출된 플라즈마를 포함하는 불활성 가스는 액체 유로(220)에 흐르고 있는 액체(221)와 교차할 때의 유체력에 의해 절단되고, 플라즈마를 포함하는 기포(230)를 포함하는 액체로서 미세 유로(210)에 흘러 간다. 또한, 기포(230)는 액체(221)의 유체력만으로 형성할 수 있지만, 미세 유로(210)에 오리피스(212)를 설치하면 기포가 보다 형성되기 쉬워진다. 또한, 오리피스(212)의 간격을 제어함으로써 기포(230)의 크기를 조정할 수도 있다.
도 15(a)는 상기 도 14에 나타내는 플라즈마 기포 분출 부재의 제작 순서를 나타낸 도면이다. (1) 두께 500㎛의 규소 기판(213)에 후막 네거티브 포토레지스트(214)[SU-83050(니폰카야쿠 가부시키가이샤)]를 두께 100㎛가 되도록 스핀 코팅했다. (2) 미세 유로(210), 플라즈마 리저버(211) 및 액체 유로(220)를 형성할 수 있는 형상의 포토마스크를 덮어서 자외선을 조사하고, SU-8을 패터닝해서 PM시너[조성: PGMEA, 수 용해도 1g/100g 물(25℃)]를 이용하여 현상을 행하고, 몰드를 제작했다. (3) 이어서, PDMS(폴리디메틸실록산)에 상기 몰드를 전사하고, 미세 유로(210), 플라즈마 리저버(211) 및 액체 유로(220)를 갖는 PDMS 유로부(215)를 제작했다. (4) ITO 기판[유리부(203): 100㎛, ITO부(204): 300㎚]을 1매는 저면 기판(207)으로 해서 30×30㎜로, 다른 1매는 상면 기판(208)으로 해서 15×15㎜로 가공하고, 저면 기판(207)의 유리부(203)와 상기 PDMS 유로부(215)를 플라즈마 본딩(가부시키가이샤 펨토 사이언스)으로 접합하고, 플라즈마 리저버(211)의 상면에 있어서도 상면 기판(208)의 유리부(203)를 하부로 해서 상면 기판(208)을 접합했다. 여기에서, ITO 기판의 유리 부분(203)은 유전체로 되어 있다. 그 후에, 테플론 튜브(209)를 PDMS 유로부(215)의 미세 유로(210), 플라즈마 리저버(211) 및 액체 유로(220)에 삽입하고, 도시하지 않은 불활성 가스 도입구(222), 액체 도입구(223), 액체 배출구(224)를 형성했다. 또한, 저면 기판과 상면 기판에 있는 ITO부에 은 페이스트 등의 도전성 페이스트를 이용하여 배선을 행하고, 하부 전극 배선(225) 및 상부 전극 배선(226)을 행했다. (5) 액체의 누수를 방지하고 플라즈마 안정 생성을 위한 기밀성을 갖는 견고한 플라즈마 기포 분출 부재를 제작하기 위해서, 칩 전체를 PDMS 유로부(215)의 제작에 사용한 PDMS로 패키지했다. 도 15(b)는 상기 순서에 의해 제작한 플라즈마 기포 분출 부재를 나타낸다. 제작한 플라즈마 기포 분출 부재의 미세 유로의 폭은 200㎛, 깊이는 100㎛, 길이는 2㎝, 타원형의 플라즈마 리저버 부분의 장축은 7㎜, 단축은 3㎜, 액체 유로의 폭은 200㎛, 깊이는 100㎛이였다.
도 16은 본 발명의 플라즈마 기포 분출 부재를 사용한 국소 어블레이션 장치, 치유 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 또한, 본 발명에 있어서 「치유」란 플라즈마를 포함하는 기포를 접촉시킴으로써 암 등의 악성 세포를 사멸시키고, 세포를 활성화시키고, 살균이나 멸균을 행하는 등, 생체 조직을 치료하는 것을 의미한다. 도 16에 나타내는 장치에 의해, 플라즈마를 포함하는 기포가 액체 중에서 플라즈마 상태를 유지하고 있는 것을 확인하는 실험을 행했다. 플라즈마 기포 분출 부재로서는 도 15(b)에 나타내는 것을 사용했다. 가스 봄베(240)로부터 유량계가 부착된 니들 밸브(241)를 사용하여 유량이 Qｇ=0.20㎖/h가 되도록 조정하면서 헬륨 가스를 송기했다. 액체로는 물을 사용하고, 실린지 펌프(250)로 유량이 Qｌ=200㎖/h가 되도록 조정하면서 송액했다. 전원으로는 고속 고전압 전원(260)[MPP-HV30 (주)쿠리타 세이사쿠쇼]을 사용했다. 출력 전압은 ±1∼4㎸, 출력 전류 5A, 반복 주파수 30㎑, 출력 펄스폭 1∼4㎲로 했다.
도 17은 플라즈마 리저버(211) 내에서 플라즈마가 안정적으로 발생하고 있는 모양을 나타내는 광학 현미경 사진이다. 인가 전압 1.2㎸로 플라즈마의 발생을 확인할 수 있었다. 또한, 인가 전압을 증가시키면 2.8㎸에서 플라즈마의 밝기는 안정되고, 4.0㎸에서 가장 밝아졌다.
한편, 플라즈마를 포함하는 불활성 가스가 교차하는 액체 유로의 액체의 유체력에 의해 절단되어서 발생하는 기포에 대해서는 최소 직경 40㎛~최대 직경 110㎛의 기포가 안정적으로 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 교차하는 유체 유로로 압출되는 불활성 가스와 액체의 유량비 Qｇ/Qｌ은 0.001∼0.01의 범위가 상기 입경의 기포를 형성하기 위해서 바람직하다.
도 18은 유체력에 의해 플라즈마를 포함하는 기포가 형성된 후에도 그 기포가 액체 중에서 플라즈마 상태를 유지하고 있는 것을 나타내는 CCD 카메라로 촬영한 사진이다. 실험은 주파수 30㎑, 인가 전압 3.5㎸, 펄스폭 3㎲, 헬륨 도입 유량(Qｇ=0.20㎖/h), 액체 도입 유량(Qｌ=200㎖/h)으로, 발생한 기포의 발광 상황을 암시야 조건 하에서 컬러 CCD 카메라를 이용하여 관찰함으로써 행했다. 사진으로부터 명백하게 나타내는 바와 같이, 플라즈마를 포함하는 헬륨 가스가 저장되어 있는 플라즈마 리저버(211)는 밝게 되어 있고, 상기 플라즈마 리저버(211)로부터 액체에 방출되어 유체력에 의해 형성된 기포(230)도 밝았기 때문에 플라즈마를 포함하는 기포가 액체 중에서도 플라즈마를 포함한 상태를 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 기포의 진행 방향에, 예를 들면 세포 등의 생체 조직을 둠으로써 기포로 국소 어블레이션을 행할 수 있고, 또한 기포에 포함되는 플라즈마로 생체 조직의 치유를 할 수 있다.
[기타 실시형태]
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 본 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 여러 가지 형태를 채용할 수 있다. 예를 들면,
(1) 고주파 방전 펄스로부터 방출된 미세 기포(60)는 캐비테이션의 충격에 의해 세포막(51)이나 세포의 핵(45)에 인젝션 물질을 도달시키지만, 유전자 등의 도입 효율이 낮았던 단단한 세포벽을 가진 식물 세포 등으로의 도입 효율의 향상이나, 외측 외곽부(21)의 선단부 주위에 있어서 외부로부터의 전장 제어에 의한 방출 미세 기포(60)의 패터닝·가공 기술로의 응용이 가능하다.
(2) 국소 어블레이션 장치는 범용 현미경 매니퓰레이터나 내시경 등의 범용 의료용 기기에 부착하는 것이 가능하고, 의약품 도입에 의한 치료가 가능하다. 한편, 계면의 요소 기술 분야에 있어서는 지향성 기포열의 기액 계면의 국소 계면 반응이나 기포 압궤시의 결정화 기술 등으로의 응용이 가능하다.
또한, 본 발명은 이하의 절삭 용구, 국소 어블레이션 방법, 국소 어블레이션 장치, 인젝션 방법의 형태를 채용할 수도 있다.
(1) 도전 재료로 형성된 심재와, 절연 재료를 상기 심재를 덮고 또한 상기 심재의 선단으로부터 소정의 길이를 연신하고, 그 연신된 부분의 내부와 상기 심재의 선단 사이에 공극을 갖도록 형성한 외곽부와, 상기 외곽부의 외부에 설치되어 상기 심재와 한 쌍의 전극을 구성하는 전극부를 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭 용구.
(2) 상기 (1)에 기재된 절삭 용구에 있어서, 상기 심재 및 상기 외곽부는 유리 또는 그 밖의 절연 재료로 형성된 중공관의 내부에 도전 와이어 또는 그 밖의 도전 재료를 통과시킨 상태에서 일부를 가열하여 양단으로부터 잡아당겨 끊음으로써, 상기 유리 또는 그 밖의 절연 재료와 상기 도전 와이어 또는 상기 도전 재료의 점탄성의 차에 의해 상기 외곽부의 내측이고 또한 상기 심재의 선단 사이의 상기 공극을 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭 용구.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 절삭 용구를 액상에 침지시키고, 상기 액상에 침지시킨 상기 절삭 용구의 상기 심재와 상기 전극 사이에 고주파 전원에 의해 고주파 전압을 인가하고, 상기 고주파 전류를 인가함으로써 상기 절삭 용구의 상기 공극부에 저장되는 기포를 기포열로 하여 상기 심재의 선단으로부터 상기 전극을 향해서 지향성을 갖고 방출시키는 것을 특징으로 하는 국소 어블레이션 방법.
(4) 상기 (3)에 기재된 국소 어블레이션 방법으로서, 상기 심재와 상기 전극 사이에 가공 대상을 설치하고, 상기 심재로부터 상기 전극을 향해서 방출되는 기포열에 의해 상기 가공 대상을 가공하는 것을 특징으로 하는 국소 어블레이션 방법.
(5) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 절삭 용구의 전극과 상기 심재를 미세 유로 내벽면에 배치하고, 상기 전극과 상기 심재 사이에 불활성 가스를 흘려서 상기 전극 간에 고주파 전압을 인가함으로써 상기 미세 유로 내에 전리한 기상 또는 플라즈마를 발생시키고, 상기 미세 유로에 인접하는 액체가 흐르는 미세 유로와 교차함으로써 액체 중에 전리 기상, 활성 기상 또는 플라즈마 상태를 내포 또는 일부 내포하는 기액 계면을 발생시키는 것을 특징으로 하는 국소 어블레이션 방법.
(6) 도전 재료로 형성된 심재와, 절연 재료를 상기 심재를 덮고 또한 상기 심재의 선단으로부터 소정의 길이를 연신하고, 그 연신된 부분의 내부와 상기 심재의 선단 사이에 공극을 갖도록 형성한 외곽부와, 상기 외곽부의 중심축과 동심축을 갖고, 상기 외곽부의 외측에 다층으로 형성되어 인젝션을 위한 물질을 도입하도록 형성한 외측 다층 외곽부와, 상기 외곽부의 외부 또는 상기 외측 다층 외곽부 내의 액상에 침지하고 있는 위치에 설치되어 상기 심재와 한 쌍의 전극을 구성하는 전극부를 구비하는 것을 특징으로 하는 국소 어블레이션 장치.
(7) 상기 (6)에 기재된 국소 어블레이션 장치에 있어서, 상기 외곽부 및 상기 외측 다층 외곽부는 절연 재료로 형성된 중공관의 일부를 가열해서 양단으로부터 잡아당겨 끊고, 상기 심재를 갖는 상기 외곽부를 중심축으로 해서 그 중심축과 동심축이 되도록 외측에 겹쳐서 상기 외측 다층 외곽부를 설치하고, 상기 외측 다층 외곽부 내에 인젝션 물질을 봉입하는 기구를 형성하는 것을 특징으로 하는 국소 어블레이션 장치.
(8) 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 국소 어블레이션 장치의 외측 다층 외곽부 내부에 인젝션 물질을 도입시키고, 액상에 침지시킨 상기 인젝션 장치의 상기 심재와 상기 전극부 사이에 고주파 전원에 의해 고주파 전압을 인가하고, 상기 고주파 전원에 의해 고주파 전류를 인가함으로써, 상기 외곽부의 공극에 저장되는 상기 외측 다층 외곽부로부터 도입된 인젝션 물질을 계면에 갖는 기포를 기포열로 해서 상기 심재의 선단으로부터 지향성을 갖고 방출시키고, 상기 대상물 표면에 있어서 기포의 캐비테이션을 발생시켜서 상기 대상물 표면을 가공하고, 그 가공면으로부터 계면에 함유하는 물질의 인젝션을 동시에 발생시키는 것을 특징으로 하는 인젝션 방법.
(9) 상기 (8)에 기재된 인젝션 방법에 있어서, 상기 외측 다층 외곽부로부터 도입되는 인젝션 물질은 액상·기상·고상에 걸친 물질이며, 상기 인젝션 물질의 도입 방법은 상기 외측 다층 외곽부 후방부로부터 펌프를 이용하여 이송하는 방법 또는 상기 외측 다층 외곽부 후방부 선단부에만 인젝션 물질을 침지시켜 모세관 현상에 의해 흡인하는 방법이고, 상기 심재로의 전기 펄스 인가에 의한 방전에 의해 외측 다층 외곽부와 축심 사이에 있는 공극에 저장된 기포가 방출됨과 동시에, 유체력에 의해 외측 외층 외곽부와 축심 사이에 있는 액상이 계면에 흡착될 수 있는 양에 있어서 인출됨으로써 인젝션하는 것을 특징으로 하는 인젝션 방법.
(10) 상기 (8) 또는 (9)에 기재된 국소 어블레이션 및 인젝션 방법에 있어서, 상기 인젝션 후에 상기 외측 다층 외곽부 후방부 선단 주위에 부착하는 가공 후의 단백질 또는 불순물을 상기 대상물로부터 상기 전극부를 이간시켜서 방전을 행함으로써 불순물을 날림으로써 단속적으로 인젝션을 복수개의 대상물에 행하는 것을 특징으로 하는 인젝션 방법.
(11) 상기 (8)∼(10) 중 어느 하나에 기재된 인젝션 방법에 있어서, 상기 외측 다층 외곽부에 진동자를 설치하여 소밀파를 발생시킴으로써, 그 발생시킨 소밀파가 겹치는 개소에 있어서 상기 심재의 방전에 의해 발생하는 기포열의 특정 위치의 단일 기포만을 압괴하는 것을 특징으로 하는 인젝션 방법.
5 : 미세 기포열 92 : 흡인 피펫
10 : 선단에 공극을 갖는 기포 분출 부재의 제작 방법
15 : 절연 재료 93 : 세포벽
16 : 외곽부 95 : 제거 영역
20 : 심재(도전 재료) 100 : 진동자
21 : 외측 외곽부 105 : 소밀파
22 : 공간 110 : 소밀파의 중합부
23 : 동심축 위치 결정 와셔 200 : 대향 전극(니켈 전극)
24 : 구멍 201 : 한 쌍의 전극(평판 형상)
25 : 열 202 : 전선
26 : 잡아당겨 끊은 유리관 203 : 유리 기판(유전체)
27 : 가이드 204 : ITO 기판(도전체)
30 : 공극 205 : 불활성 가스(질소 또는 헬륨 가스)
35 : 대향 전극 207 : 저면 기판
40 : 생체 재료(소 난자) 208 : 상면 기판
45 : 핵 209 : 테플론 튜브
50 : 투명 띠 210 : 미세 유로
51 : 세포막 211 : 플라즈마 리저버
52 : 방출 계면 212 : 오리피스
53 : 가공폭 213 : 규소 기판
55 : 기액 계면 214 : 포토레지스트
60 : 기포 215 : PDMS 유로부
61 : 인젝션 물질을 포함하는 용액
62 : 압력 불균형시 기포 형상 220 : 액체 유로
63 : 마이크로 제트 221 : 액체
64 : 구멍 222 : 불활성 가스 도입구
65 : 액티브 전극[심재(20)] 223 : 액체 도입구
70 : 일반 상용 교류 전원 장치 224 : 액체 배출구
71 : 대향 전극 225 : 하부 전극 배선
75 : 무유도 저항 226 : 상부 전극 배선
80 : 전압 증폭 회로 230 : 플라즈마를 포함하는 기포
85 : 콘덴서 240 : 가스 봄베
85 : 도전성 액체(배양액 등) 241 : 유량계가 부착된 니들 밸브
90 : 유리 모세관 250 : 실린지 펌프
91 : 형광 비드 260 : 고속 고전압 전원

Claims (16)

  1. 도전 재료로 형성되어 불활성 가스에 플라즈마를 발생시키기 위한 한 쌍의 전극,
    액체를 흘리기 위한 액체 유로,
    불활성 가스, 플라즈마를 포함하는 불활성 가스, 및 플라즈마를 포함하는 불활성 가스의 기포를 포함하는 액체를 흘리기 위한 미세 유로
    를 포함하고,
    상기 액체 유로 및 상기 미세 유로는 상기 미세 유로의 플라즈마가 발생하는 부분보다 하류측에서 접속되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 기포 분출 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세 유로는 상기 플라즈마가 발생하는 부분을 다른 미세 유로보다 크게 한 플라즈마 리저버를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 기포 분출 부재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극은 적어도 플라즈마 리저버를 커버하는 크기인 것을 특징으로 하는 플라즈마 기포 분출 부재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 기포 분출 부재를 사용한 것을 특징으로 하는 국소 어블레이션 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 기포 분출 부재를 사용한 것을 특징으로 하는 치유 장치.
  6. 제 4 항에 기재된 국소 어블레이션 장치의 미세 유로에 불활성 가스를 유입시키고, 한 쌍의 전극에 고주파 전기 펄스를 인가함으로써 상기 유입된 불활성 가스에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마를 포함하는 불활성 가스를 상기 미세 유로에 접속되는 액체 유로의 액체에 흘려 넣음으로써 플라즈마를 포함하는 기포를 형성하고, 상기 기포로 가공 대상물(단, 인체를 제외)을 가공하는 것을 특징으로 하는 국소 어블레이션 방법.
  7. 제 5 항에 기재된 치유 장치의 미세 유로에 불활성 가스를 유입시키고, 한 쌍의 전극에 고주파 전기 펄스를 인가함으로써 상기 유입된 불활성 가스에 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마를 포함하는 불활성 가스를 상기 미세 유로에 접속되는 액체 유로의 액체에 흘려 넣음으로써 플라즈마를 포함하는 기포를 형성하고, 상기 기포로 생체 조직(인체를 제외함)을 치유하는 것을 특징으로 하는 치유 방법.
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