特許 6912797 多孔質構造体製造方法及び多孔質構造体製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6912797

(24)【登録日】2021年7月13日

(45)【発行日】2021年8月4日

(54)【発明の名称】多孔質構造体製造方法及び多孔質構造体製造装置

(51)【国際特許分類】

   D04H 1/728 20120101AFI20210727BHJP

   D04H 1/724 20120101ALI20210727BHJP

   D01D 5/04 20060101ALI20210727BHJP

【ＦＩ】

   D04H1/728

   D04H1/724

   D01D5/04

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-23435(P2017-23435)

(22)【出願日】2017年2月10日

(65)【公開番号】特開2018-127745(P2018-127745A)

(43)【公開日】2018年8月16日

【審査請求日】2020年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】504258527

【氏名又は名称】国立大学法人 鹿児島大学

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100162259

【弁理士】

【氏名又は名称】末富 孝典

(74)【代理人】

【識別番号】100133592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100168114

【弁理士】

【氏名又は名称】山中 生太

(72)【発明者】

【氏名】上田 岳彦

【審査官】 春日 淳一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２６１０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０２７２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１５９２４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−３５０３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７４２２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｄ０４Ｈ１／００−１８／０４

Ｄ０１Ｄ１／００−１３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多孔質構造体の原料と前記原料の溶媒とを含む原料溶液を、前記溶媒が可溶で且つ前記原料の溶解度が前記溶媒より小さい貧溶媒液の気液界面に向けて、糸条が形成されるように電界紡糸法によって線状に射出し、前記気液界面又は前記貧溶媒液中に、前記原料と前記溶媒とを含む集積物を形成する集積物形成工程と、
前記集積物中に前記溶媒が残留している間に、前記集積物に外力を加えることにより、前記集積物を前記貧溶媒液中で成形し、多孔質構造体と成す成形工程と、
を有する、多孔質構造体製造方法。

【請求項2】

前記集積物形成工程では、前記集積物を前記気液界面に形成し、
前記成形工程では、前記気液界面に形成された前記集積物の一部を、前記貧溶媒液中に引き込むことにより、前記集積物に前記外力として少なくとも引っ張り力を加える、
請求項１に記載の多孔質構造体製造方法。

【請求項3】

前記気液界面への前記集積物の形成と、前記集積物の前記貧溶媒液中への引き込みとが連続的に行われるように、前記原料溶液を射出しつつ前記集積物の引き込みを行う、
請求項２に記載の多孔質構造体製造方法。

【請求項4】

前記糸条を被接合部材に接合させる事前工程、をさらに有し、
前記事前工程に続けて、前記原料溶液の射出を継続したまま、前記糸条よりなる前記集積物が前記気液界面に保持される速度で、前記被接合部材を前記貧溶媒液中に引き込むことにより、前記集積物の形成と、前記集積物の引き込みとを連続的に行う、
請求項３に記載の多孔質構造体製造方法。

【請求項5】

前記被接合部材が、前記原料溶液を引きつけるクーロン引力が生じるように、前記原料溶液との間に電位差が形成される電極である、
請求項４に記載の多孔質構造体製造方法。

【請求項6】

前記成形工程では、前記集積物の前記貧溶媒液中への引き込みを行いながら、その引き込みの速度を変化させる、
請求項２から５のいずれか１項に記載の多孔質構造体製造方法。

【請求項7】

多孔質構造体の原料と前記原料の溶媒とを含む原料溶液が貯められるシリンジと、
前記シリンジに対向して配置され、前記溶媒が可溶で且つ前記原料の溶解度が前記溶媒より小さい貧溶媒液が貯められる液槽と、
前記貧溶媒液を介して前記シリンジと対向する位置に配置される電極と、
前記電極と前記シリンジとの間に電位差を与えることにより、前記シリンジから前記貧溶媒液の気液界面に向けて前記原料溶液を射出させる電源回路と、
前記原料溶液が前記気液界面に入射することにより前記液槽内に形成される集積物に対して、前記集積物中に前記溶媒が残留している間に外力を加えることにより、前記集積物を前記貧溶媒液中で成形する成形手段と、
を備える、多孔質構造体製造装置。

【請求項8】

前記電極が、前記貧溶媒液中に配置され、
前記成形手段が、前記電極を前記貧溶媒液中で移動させる移動装置を有する、
請求項７に記載の多孔質構造体製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多孔質構造体製造方法及び多孔質構造体製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されるように、電界紡糸法を用いて、浴液中に多孔質構造体を形成する技術が知られている。この技術では、高分子の溶液を浴液に向けて射出する。高分子の溶液に含まれる溶媒は浴液に至るまでに蒸発し、溶質としての高分子が浴液に入射する。この結果、高分子よりなる多孔質構造体が浴液中に形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２６１０６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記浴液は、得られる多孔質構造体の目詰まりを抑えるクッションの役割を果たすに過ぎず、特許文献１の製造技術では、得られる多孔質構造体の微視的及び巨視的な形態を柔軟に調整することができない。なお、本明細書において、多孔質とは、内部に空隙を有する形態一般を指し、不織布状の形態も含む概念とする。

【0005】

本発明の目的は、得られる多孔質構造体の微視的及び巨視的な形態を柔軟に調整することができる製造技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係る多孔質構造体製造方法は、
多孔質構造体の原料と前記原料の溶媒とを含む原料溶液を、前記溶媒が可溶で且つ前記原料の溶解度が前記溶媒より小さい貧溶媒液の気液界面に向けて、糸条が形成されるように電界紡糸法によって線状に射出し、前記気液界面又は前記貧溶媒液中に、前記原料と前記溶媒とを含む集積物を形成する集積物形成工程と、
前記集積物中に前記溶媒が残留している間に、前記集積物に外力を加えることにより、前記集積物を前記貧溶媒液中で成形し、多孔質構造体と成す成形工程と、
を有する。

【0007】

前記集積物形成工程では、前記集積物を前記気液界面に形成し、
前記成形工程では、前記気液界面に形成された前記集積物の一部を、前記貧溶媒液中に引き込むことにより、前記集積物に前記外力として少なくとも引っ張り力を加える、
こととしてもよい。

【0008】

前記気液界面への前記集積物の形成と、前記集積物の前記貧溶媒液中への引き込みとが連続的に行われるように、前記原料溶液を射出しつつ前記集積物の引き込みを行う、
こととしてもよい。

【0009】

前記糸条を被接合部材に接合させる事前工程、をさらに有し、
前記事前工程に続けて、前記原料溶液の射出を継続したまま、前記糸条よりなる前記集積物が前記気液界面に保持される速度で、前記被接合部材を前記貧溶媒液中に引き込むことにより、前記集積物の形成と、前記集積物の引き込みとを連続的に行う、
こととしてもよい。

【0010】

前記被接合部材が、前記原料溶液を引きつけるクーロン引力が生じるように、前記原料溶液との間に電位差が形成される電極であってもよい。

【0011】

前記成形工程では、前記集積物の前記貧溶媒液中への引き込みを行いながら、その引き込みの速度を変化させる、
こととしてもよい。

【0012】

本発明に係る多孔質構造体製造装置は、
多孔質構造体の原料と前記原料の溶媒とを含む原料溶液が貯められるシリンジと、
前記シリンジに対向して配置され、前記溶媒が可溶で且つ前記原料の溶解度が前記溶媒より小さい貧溶媒液が貯められる液槽と、
前記貧溶媒液を介して前記シリンジと対向する位置に配置される電極と、
前記電極と前記シリンジとの間に電位差を与えることにより、前記シリンジから前記貧溶媒液の気液界面に向けて前記原料溶液を射出させる電源回路と、
前記原料溶液が前記気液界面に入射することにより前記液槽内に形成される集積物に対して、前記集積物中に前記溶媒が残留している間に外力を加えることにより、前記集積物を前記貧溶媒液中で成形する成形手段と、
を備える。

【0013】

前記電極が、前記貧溶媒液中に配置され、
前記成形手段が、前記電極を前記貧溶媒液中で移動させる移動装置を有する、
こととしてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、集積物中に溶媒が残留している間に集積物を成形するので、得られる多孔質構造体の微視的及び巨視的な形態を柔軟に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態に係る多孔質構造体製造装置の構成を示す概念図である。

【図2】実施形態に係る多孔質構造体の製造プロセスの全体の流れを示す概念図であり、（Ａ）〜（Ｄ）の順にプロセスが進行する様子を示す。

【図3】実施形態に係る多孔質構造体の製造プロセスの要部を示す概念図であり、（Ａ）〜（Ｄ）の順にプロセスが進行する様子を示す。

【図4】多孔質構造体の巨視的な形態を示す写真であり、（Ａ）は実施例に係る多孔質構造体を示し、（Ｂ）は別の実施例に係る多孔質構造体を示し、（Ｃ）はさらに別の実施例に係る多孔質構造体を示す。

【図5】実施例に係る多孔質構造体の微視的な形態を示すＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）写真であり、（Ａ）は矢印の方向に引っ張り力を作用させた後の形態を示し、（Ｂ）は引っ張り力を作用させる前の形態を示す。

【図6】多孔質構造体の長さと電極の降下速度との関係を示すグラフである。

【図7】多孔質構造体の直径と電極の降下速度との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る多孔質構造体製造方法及び多孔質構造体製造装置について説明する。図中、同一又は対応する部分に同一の符号を付す。

【0017】

図１に示すように、本実施形態に係る多孔質構造体製造装置１００は、原料溶液ＬＡが貯められるシリンジ１０と、シリンジ１０の吐出口１０ａに対向して配置され、貧溶媒液ＬＢが貯められる液槽２０とを備える。

【0018】

原料溶液ＬＡは、多孔質構造体の原料を溶媒に溶解してなる液体である。即ち、原料溶液ＬＡは、多孔質構造体の原料と、その原料の溶媒とを含む。なお、原料溶液ＬＡは、多孔質構造体の原料及び溶媒以外の添加物を含んでもよい。

【0019】

多孔質構造体の原料としては、例えば、コラーゲン、エラスチン、若しくはこれら以外の生体高分子、生体吸収性高分子、生分解性高分子、ポリグリコール酸、ポリウレタン系高分子、ポリアクリル酸エステル系ニトリル、ポリアクリルニトリル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、６−ナイロン、６，６−ナイロン、全芳香族ポリアミド高分子、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリビニルピロリドン、アクリル、シクロオレフィン高分子、ポリ乳酸、キチンといった高分子、又はこれらの共重合体若しくは混合物を使用できる。

【0020】

溶媒としては、用いる多孔質構造体の原料に応じて、例えば、水、エタノール、メタノール、プロパノール、ケトン、アセトン、ヘキサン、トルエン、ベンゼン、キシレン、フェノール、ジオキサン、アニリン、ホルムアルデヒド、ホルムアミド、アセトアルデヒド、蟻酸、酢酸、硫酸、塩酸、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、ジメチルスルホキシド、トリクロロメタン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、各種のイオン液体、又はこれらの混合物を使用できる。

【0021】

貧溶媒液ＬＢは、上記溶媒が可溶であり且つ上記多孔質構造体の原料の溶解度が上記溶媒より小さいことを必須要件とする液体である。

【0022】

貧溶媒液ＬＢには、誘電率が高い液体、具体的には、空気よりも比誘電率が高い液体、即ち比誘電率が１．０００５９以上の液体を用いることが好ましい。より具体的には、貧溶媒液ＬＢの比誘電率は、例えば１０以上であることが好ましい。このような観点から、貧溶媒液ＬＢとして、ピリジン、アセトン、アセトアルデヒド、アルコール、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、トリフルオロ酢酸、グリセリン、ジメチルスルホキシド、ギ酸、ホルムアミド、若しくはこれらと水との混合溶媒、電解質の水溶液、各種のイオン液体、又は水が例示される。また、貧溶媒液ＬＢとして、シアン化水素や水銀等も用いられうる。

【0023】

また、貧溶媒液ＬＢには、表面張力の大きな液体を用いることが好ましい。具体的には、貧溶媒液ＬＢの表面張力は、用いる原料溶液ＬＡの表面張力以上であることが好ましい。表面張力が大きいという観点からは、貧溶媒液ＬＢとして、例えば、水、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ｏ−トルイジン、ｐ−ニトロアニソール、ｏ−ニトロトルエン、アニリン、ニトロベンゼン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、キノリン、ｏ−ニトロアニソール、ｐ−ニトロフェノール、グリセリン、又はこれらと水との混合溶媒が例示される。

【0024】

なお、上記必須要件を満たすと共に、誘電率が高く、且つ表面張力が大きい貧溶媒液ＬＢとしては、例えば、水やその電解質溶液、グリセリン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、ｏ−ニトロアニソール、各種のイオン液体等が挙げられる。

【0025】

また、多孔質構造体製造装置１００は、電界紡糸法によって、原料溶液ＬＡを貧溶媒液ＬＢに射出させる機構を有する。即ち、多孔質構造体製造装置１００は、貧溶媒液ＬＢを介してシリンジ１０と対向する位置、具体的には、貧溶媒液ＬＢ中に配置される電極３０と、電極３０−シリンジ１０間に電位差を与える電源回路４０とを備える。

【0026】

電極３０は、金属よりなる網状の板体で構成されており、貧溶媒液ＬＢの気液界面ＩＦと略平行な姿勢で、貧溶媒液ＬＢ中に配置される。

【0027】

また、多孔質構造体製造装置１００は、得られる多孔質構造体の微視的及び巨視的な形態を調整するために、電極３０を貧溶媒液ＬＢ中で移動させる移動装置５０も備える。

【0028】

移動装置５０は、電極３０につながれた支持棒５１と、支持棒５１をその長さ方向に昇降させる昇降機構５２とを有する。昇降機構５２は、液槽２０の外部、具体的には液槽２０の下方に配置されている。支持棒５１は、昇降機構５２から、液槽２０の底面を貫通して液槽２０内に進入し、電極３０につながれている。なお、支持棒５１は、電源回路４０と電極３０とを電気的に接続する役割も担っている。

【0029】

液槽２０の底面における支持棒５１が貫通する部分は、シール部材５３によって液密性が保たれている。昇降機構５２が支持棒５１を昇降させたとき、シール部材５３において貧溶媒液ＬＢの漏れを防止する液密性が保たれた状態で、支持棒５１がシール部材５３に対して摺動する。

【0030】

以下、上述した多孔質構造体製造装置１００を用いた多孔質構造体製造方法について説明する。

【0031】

予め、昇降機構５２によって、電極３０の表面を気液界面ＩＦより上方に位置させた状態で、電源回路４０によって、電極３０とシリンジ１０との間への電位差の印加を開始する。すると、まずシリンジ１０の吐出口１０ａの部分に、テイラーコーンと呼ばれる、原料溶液ＬＡの液だまりが形成される。

【0032】

テイラーコーンへの電荷の蓄積が進行し、蓄積した電荷間の斥力がテイラーコーンの表面張力を上回ったとき、帯電した原料溶液ＬＡが、糸条ＹＡを形成するように、シリンジ１０の吐出口１０ａから線状に射出される。

【0033】

以降、多孔質構造体の製造を終えるまで、糸条ＹＡの射出が継続される。シリンジ１０が空にならないように、適宜に原料溶液ＬＡがシリンジ１０に補充される。以下、図２を参照し、多孔質構造体の成長プロセスの全体の流れを説明する。図２（Ａ）から（Ｄ）の順にプロセスが進行する。

【0034】

図２（Ａ）に示すように、射出された糸条ＹＡは、この糸条ＹＡと逆の極性に帯電した電極３０へとクーロン引力によって引き付けられ、電極３０の表面に入射する。電極３０の表面に入射した糸条ＹＡは、クーロン引力によって電極３０と接合する。なお、上述したように、このとき電極３０の表面は、気液界面ＩＦより上方に位置している。

【0035】

図２（Ｂ）に示すように、電極３０上にある程度の糸条ＹＡが堆積すると、糸条ＹＡによって集積物ＮＷが構成される。本実施形態においては、集積物ＮＷは、平面視でほぼ円形をなしている。

【0036】

なお、集積物ＮＷ中には、原料溶液ＬＡ中の溶媒がまだ残留している。つまり、糸条ＹＡが電極３０に至る過程で、糸条ＹＡから溶媒が蒸発するが、本実施形態では、溶媒が完全に蒸発してしまわないように、即ち、溶媒を含んだ集積物ＮＷが形成されるように、図１に示すシリンジ１０の吐出口１０ａの口径や、吐出口１０ａと気液界面ＩＦとの間隔や、電源回路４０による印加電圧等の条件が調整される。

【0037】

そして、図２（Ｂ）に示したように、電極３０上に集積物ＮＷが構成されたタイミングで、図１に示した昇降機構５２が、電極３０の貧溶媒液ＬＢ中への引き込みを開始する。以降、昇降機構５２によって電極３０の降下が継続される。

【0038】

図２（Ｃ）に示すように、絶えず入射する糸条ＹＡによって集積物ＮＷを構成しつつ、集積物ＮＷの一部を電極３０と共に貧溶媒液ＬＢ中に引き込むことで、集積物ＮＷと電極３０との間に、中空管状の多孔質構造体ＰＳが形成される。多孔質構造体ＰＳは、集積物ＮＷから溶媒が逸散したものよりなる。

【0039】

図２（Ｄ）に示すように、多孔質構造体ＰＳは、電極３０の引き込みと共に、液槽２０の深さ方向に成長してゆく。以下、図２（Ｂ）から（Ｃ）へ移行する過程で多孔質構造体ＰＳが形成されるメカニズムについて、図３を参照して詳細に説明する。図３（Ａ）から（Ｄ）の順にプロセスが進行する。

【0040】

図３（Ａ）に示すように、集積物ＮＷが堆積した電極３０が、気液界面ＩＦより僅か下方に引き込まれたとき、集積物ＮＷの一部が貧溶媒液ＬＢに浸漬する。なお、上述したように、集積物ＮＷ中には、原料溶液ＬＡ中の溶媒が残留している。

【0041】

集積物ＮＷ中の溶媒は、貧溶媒液ＬＢに対して可溶であるため、集積物ＮＷから貧溶媒液ＬＢへの溶媒の逸散が進行する。また、集積物ＮＷから溶媒が消失するまでの間に、貧溶媒液ＬＢ中で集積物ＮＷを構成する糸条ＹＡ同士の架橋が進行する。集積物ＮＷにおいて溶媒の濃度が低下した部分は、相対的に可塑性が小さくなる。

【0042】

図３（Ｂ）に、溶媒の逸散によって相対的に可塑性が小さくなった部分（以下、低可塑性部という。）ＦＭが形成された集積物ＮＷを示す。貧溶媒液ＬＢに浸漬している時間が長い程、溶媒の逸散が進行するため、低可塑性部ＦＭは、集積物ＮＷの表層以外の、電極３０と接合している部分に形成される。なお、図３（Ｂ）では、理解を容易にするために、低可塑性部ＦＭにハッチングを付したが、低可塑性部ＦＭの境界は必ずしも明確ではない。

【0043】

図３（Ｃ）に示すように、低可塑性部ＦＭが接合された電極３０を貧溶媒液ＬＢ中に引き込むと、集積物ＮＷの低可塑性部ＦＭ以外の表層部分と、低可塑性部ＦＭとが、貧溶媒液ＬＢの深さ方向に分離し、両者はリング状の境界部分ＢＰのみでつながるようになる。これは、集積物ＮＷにおける低可塑性部ＦＭ以外の表層部分は、浮力と貧溶媒液ＬＢの表面張力とによって気液界面ＩＦにとどまろうとする一方、低可塑性部ＦＭは、電極３０と接合しているため、電極３０と共に下方に引きずられるためである。

【0044】

低可塑性部ＦＭが電極３０と共に下方に引きずられる過程で、集積物ＮＷにおける低可塑性部ＦＭ以外の表層部分と低可塑性部ＦＭとの境界や、低可塑性部ＦＭに、引っ張り力が作用し、これらが塑性変形する。つまり、低可塑性部ＦＭが成形される。

【0045】

図３（Ｄ）に示すように、集積物ＮＷにおける低可塑性部ＦＭ以外の表層部分と、低可塑性部ＦＭとが完全には分離せずに、両者間のリング状の境界部分ＢＰが維持されると共に、浮力と貧溶媒液ＬＢの表面張力とによって、集積物ＮＷにおける低可塑性部ＦＭ以外の表層部分が気液界面ＩＦに保持され、且つ電極３０と低可塑性部ＦＭとの接合、及び低可塑性部ＦＭの組織の連続性が保たれる速度で、電極３０が降下する。これにより、低可塑性部ＦＭよりなる中空管状体が液槽２０の深さ方向に成長する。低可塑性部ＦＭから溶媒が逸散すると、低可塑性部ＦＭが固化し、多孔質構造体ＰＳと成る。

【0046】

以上説明したように、本実施形態では、糸条ＹＡよりなる集積物ＮＷを電極３０に接合させる事前工程に続けて、糸条ＹＡの射出を継続したまま、集積物ＮＷが気液界面ＩＦに保持される速度で、電極３０を貧溶媒液ＬＢ中に引き込む。これにより、気液界面ＩＦに集積物ＮＷを形成する集積物形成工程と、集積物ＮＷ中に溶媒が残留している間に、集積物ＮＷの低可塑性部ＦＭに引っ張り力を加えることで、低可塑性部ＦＭを貧溶媒液ＬＢ中で成形し、多孔質構造体ＰＳと成す成形工程とを連続的に行う。

【0047】

このように、集積物ＮＷの低可塑性部ＦＭ中に溶媒が残留している間に、集積物ＮＷの低可塑性部ＦＭを成形することで、得られる多孔質構造体ＰＳの微視的及び巨視的な形態を柔軟に調整することができる。

【0048】

ここで、巨視的形態とは、多孔質構造体ＰＳの全体としての形態を指す。具体的には、本実施形態では、低可塑性部ＦＭが形成された集積物ＮＷに引っ張り力を加えて、集積物ＮＷを成形したことで、多孔質構造体ＰＳの巨視的な形態を中空管状に調整することができた。

【0049】

また、微視的形態とは、多孔質構造体ＰＳの組織の形態を指す。具体的には、本実施形態では、低可塑性部ＦＭに引っ張り力を加えたことで、その引っ張り力が作用する方向に引き伸ばされた形状の空隙を有する多孔質構造体ＰＳを形成できる。また、低可塑性部ＦＭにおける架橋の進行度合いによっても、多孔質構造体ＰＳの微視的形態を調整できる。架橋の進行度合いは、電極３０の引き込みの開始のタイミングや、電極３０の降下速度や、原料溶液ＬＡ又は貧溶媒液ＬＢの成分構成によって制御できる。

【0050】

また、本実施形態では、集積物ＮＷを気液界面ＩＦに保持させたので、電極３０を降下させるだけで、多孔質構造体ＰＳの微視的及び巨視的な形態を制御するための引っ張り力を低可塑性部ＦＭに与えることができた。集積物ＮＷを気液界面ＩＦにとどめることは、図１に示すシリンジ１０の吐出口１０ａの口径や、吐出口１０ａと気液界面ＩＦとの間隔や、電源回路４０による印加電圧や、電極３０の降下速度等の条件の調整によって実現できることは当業者に理解できるであろう。

【0051】

また、本実施形態では、貧溶媒液ＬＢとして表面張力が高いものを用いることで、糸条ＹＡが気液界面ＩＦを貫通しにくくなるため、容易に集積物ＮＷを気液界面ＩＦにとどめることができる。

【0052】

また、本実施形態では、貧溶媒液ＬＢとして高い誘電率を有するものを用いることで、貧溶媒液ＬＢ中では電場が弱められる結果、気液界面ＩＦと電極３０との間の電場が、気液界面ＩＦとシリンジ１０との間の電場よりも著しく小さくなる。このことも、糸条ＹＡが気液界面ＩＦを貫通することを抑制し、集積物ＮＷを気液界面ＩＦにとどめることに役立っている。

【0053】

以下、多孔質構造体ＰＳを具体的に製造した実施例について説明する。

【0054】

多孔質構造体ＰＳの原料としてのポリメタクリル酸メチルを、溶媒としての１，４ジオキサンに溶解してなる濃度８．０質量％の原料溶液ＬＡを準備した。貧溶媒液ＬＢには、水を用いた。そして、図１に示す多孔質構造体製造装置１００によって、原料溶液ＬＡを貧溶媒液ＬＢに射出させつつ、図２及び図３に示した要領で電極３０を降下させた。

【0055】

この結果、図４（Ａ）に示すように、中空管状の多孔質構造体ＰＳが製造されることが確認された。また、多孔質構造体ＰＳの微視的な組織を調べたところ、電極３０の降下に伴う引っ張り力を与えたことで、図５（Ｂ）に示す多孔質な組織が、図５（Ａ）に示すように調整されることが確認された。即ち、引っ張り力を加えることで、組織中の空隙が特に引っ張り力を与えた方向に大きくなる。なお、図５（Ａ）中の矢印が、引っ張り力を与えた方向を示す。

【0056】

また、電極３０の降下速度と得られる多孔質構造体ＰＳの長さとの関係、及び電極３０の降下速度と得られる多孔質構造体ＰＳの直径との関係を調べた。これらの結果を図６と図７に示す。図６と図７において、原料溶液ＬＡの吐出速度を６．１１１×１０^−５［ｍｌ／ｓｅｃ］とした場合のプロットを丸印で示し、原料溶液ＬＡの吐出速度を１．２２２×１０^−４［ｍｌ／ｓｅｃ］とした場合のプロットを三角印で示し、原料溶液ＬＡの吐出速度を１．８３×１０^−４［ｍｌ／ｓｅｃ］とした場合のプロットを四角印で示す。

【0057】

図６に示すように、得られる多孔質構造体ＰＳの長さは、電極３０の降下速度にほぼ比例する。従って、電極３０の降下速度によって多孔質構造体ＰＳの長さを調整できる。また、図７に示すように、得られる多孔質構造体ＰＳの直径も、電極３０の降下速度にほぼ比例する。従って、電極３０の降下速度によって多孔質構造体ＰＳの直径を調整できる。つまり、図２及び図３に示した集積物ＮＷの貧溶媒液ＬＢ中への引き込みを行いながら、その引き込みの速度を変化させることで、長さ方向の位置によって直径が異なる多孔質構造体ＰＳを得ることができる。

【0058】

実際、図４（Ｂ）に示すように、電極３０の降下速度を相対的に高めることで、直径が相対的に小さいくびれ部ＰＳａを形成できた。また、図４（Ｃ）に示すように、電極３０の降下速度を連続的に変化させることで、球面状をなす球面状部ＰＳｂを形成することもできた。このように、得られる多孔質構造体ＰＳの巨視的な形態を、電極３０の降下速度によって調整できることが確認された。

【0059】

以上、本発明の実施形態と実施例について説明したが、本発明はこれらに限られない。例えば、以下の変形も可能である。

【0060】

上記実施形態及び実施例では、多孔質構造体ＰＳの巨視的な形態を中空管状に調整した例を示したが、巨視的な形態はこれに限られない。例えば、内部に巨視的な意味での中空部を有する袋状等の閉曲面状の多孔質構造体を形成することもできるし、内部に巨視的な意味での中空部のない形状の多孔質構造体を得ることもできる。

【0061】

上記実施形態及び実施例では、集積物ＮＷに引っ張り力を加えたが、集積物ＮＷに加える外力は、引っ張り力に限られない。貧溶媒液ＬＢと電極３０との相対移動によって、集積物ＮＷに任意の力を与えることができる。例えば、貧溶媒液ＬＢ中で電極３０を上昇させることで、集積物ＮＷに圧縮力やせん断力を与えることもできる。

【0062】

上記実施形態及び実施例では、貧溶媒液ＬＢの気液界面ＩＦに集積物ＮＷを形成したが、貧溶媒液ＬＢの内部に集積物ＮＷを形成し、これを貧溶媒液ＬＢ中で成形してもよい。また、上記実施形態及び実施例では、電界紡糸法を用いたが、電界紡糸法を用いずに、例えば機械的な圧力によって、原料溶液ＬＡを貧溶媒液ＬＢに射出させてもよい。

【0063】

以下、上記実施形態によって得られる多孔質構造体の用途について、例示的に述べる。多孔質構造体は、例えば、培養する細胞を固定するためのスキャホルドとして使用できる。本実施形態では、得られる多孔質構造体の微視的及び巨視的な形態を柔軟に制御できるため、血管として再生するための管状のスキャホルドや、腸管や心臓や肺等の臓器の形状を有するスキャホルドを構成できる。複数の多孔質構造体をビルディングブロックとして組み合わせることで、所望形状のスキャホルドと成してもよい。

【0064】

得られる多孔質構造体が充分な通気率を有するように、多孔質構造体の微視的形態を調整することで、スキャホルドとして使用した場合に、深部まで充分に物質を循環させることができる。このため、深部に固定された細胞に対しても充分な栄養と酸素の供給が可能であり、深部の細胞が飢餓又は窒息状態に陥りにくい。

【0065】

この他、上記実施形態によって得られる多孔質構造体は、薬剤徐放性カプセル、生成物から微生物の分離を必要としない微生物発酵反応槽の構成等、医学・薬学・醗酵工学への応用が可能である。

【0066】

本発明は、その広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変形が可能とされる。上記実施形態及び上記実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、上記実施形態及び上記実施例ではなく、特許請求の範囲によって示される。

【符号の説明】

【0067】

１０…シリンジ、
１０ａ…吐出口、
２０…液槽、
３０…電極（被接合部材）、
４０…電源回路、
５０…移動装置、
５１…支持棒、
５２…昇降機構、
５３…シール部材、
１００…多孔質構造体製造装置、
ＬＡ…原料溶液、
ＬＢ…貧溶媒液、
ＩＦ…気液界面、
ＮＷ…集積物、
ＢＰ…境界部分、
ＰＳ…多孔質構造体、
ＰＳａ…くびれ部、
ＰＳｂ…球面状部、
ＦＭ…低可塑性部、
ＹＡ…糸条。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】