JP6803534B2

JP6803534B2 - 培養用足場の製造方法、および、培養用足場の製造装置

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Publication number: JP6803534B2
Application number: JP2016138328A
Authority: JP
Inventors: 池田　浩二; 浩二池田; 太一中村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2020-12-23
Anticipated expiration: 2036-07-13
Also published as: JP2018007608A

Description

本発明は、培地および繊維集合体の製造方法、ならびに培地の製造装置に関し、特に、一方向に配列した繊維を備える培地および繊維集合体の生産性の向上に関する。

近年、生物組織や微生物を培養するための培地として、繊維基材が注目されている（特許文献１参照）。繊維基材は、例えば、織物、編物あるいは不織布であり、三次元の構造を備える。そのため、in vitroで生理的環境に近い状態で、生物組織や微生物を培養することができる。

特表２０１０−５１７５９０号公報

生物組織や微生物の成長に方向性が見られる場合、繊維基材を構成する繊維は、ある一方向に配列していることが望ましい。生物組織や微生物が成長し易くなるためである。しかし、通常、繊維基材は、繊維同士の交絡によって形状が保持されており、上記のような配列性を有さない。

本発明の一局面は、繊維の原料液をノズルから吐出して、前記繊維を生成させる繊維生成工程と、前記繊維を、巻取回転体の周面に周回するように堆積させて、繊維集合体を形成する堆積工程と、前記巻取回転体を回転させながら、前記繊維集合体を基材に転写する転写工程と、を備え、前記繊維が、電界紡糸法により生成され、前記巻取回転体の前記周面が、前記巻取回転体の回転軸と交差する方向に延伸する複数の帯状絶縁部を備える、培養用足場の製造方法に関する。

本発明の他の一局面は、一方向に配列した複数の繊維を備える繊維集合体の製造方法であって、繊維の原料液をノズルから吐出して、前記繊維を生成させる繊維生成工程と、前記繊維を、巻取回転体の周面を周回するように堆積させる工程と、を備え、前記繊維が、電界紡糸法により生成され、前記巻取回転体の前記周面が、前記巻取回転体の回転軸と交差する方向に延伸する複数の帯状絶縁部を備える、繊維集合体の製造方法に関する。

本発明のさらに他の一局面は、繊維の原料液をノズルから吐出して、前記繊維を生成させる繊維生成部と、前記繊維を、巻取回転体の周面を周回するように堆積させて、繊維集合体を形成する堆積部と、前記巻取回転体を回転させながら、前記繊維集合体を基材に転写する転写部と、を備え、前記繊維が、電界紡糸法により生成され、前記巻取回転体の前記周面が、前記巻取回転体の回転軸と交差する方向に延伸する複数の帯状絶縁部を備える、培養用足場の製造装置に関する。

本発明に係る製造方法および製造装置によれば、一方向に配列した繊維を備える培地（培養用足場）および繊維集合体を、効率よく製造することができる。

本発明に係る巻取回転体の一例を示す斜視図（ａ）および平面図（ｂ）である。本発明に係る巻取回転体の他の例を示す分解側面図である。本発明に係る巻取回転体のさらに他の例を示す斜視図である。本発明に係る製造方法の各工程における巻取回転体および基材を模式的に示す側面図である（（ａ）〜（ｃ））。本発明に係る他の製造方法の電荷付与工程における巻取回転体を模式的に示す側面図である。本発明に係る他の製造方法の予備堆積工程における巻取回転体を模式的に示す側面図である。本発明に係る他の製造方法の各工程における巻取回転体および基材を模式的に示す側面図である（（ａ）〜（ｃ））。繊維の配列を説明するための繊維集合体の一部の領域の概略上面図である。

繊維を紡糸しながら巻取回転体で巻き取っていくことにより、巻取回転体の周面に形成される繊維集合体は、高い配列性を備えることが期待される。

電界紡糸法では、繊維の原料を溶媒に溶解して得られた溶液を原料液として用いる。原料液には高電圧が印加され、プラスあるいはマイナスに帯電された状態で空気中に吐出される。このとき、巻取回転体の少なくとも周面は導電性を備えており、少なくともその周面をグランドさせるか、あるいは、原料液とは逆の極性に帯電させることにより、空気中に吐出された原料液の吐出端は巻取回転体に引き寄せられて、その周面に付着する。原料液に含まれる溶媒は、巻取回転体の周面に到達するまでの過程において揮発するため、巻取回転体の周面には繊維が堆積する。このとき、巻取回転体を回転させると、繊維は、巻取回転体の周面に付着した吐出端を起点として、巻取回転体の周面を周回するように堆積する。そのため、繊維は、ある程度、一方向に配列しながら堆積する。

本実施形態では、繊維の配列性をさらに高めるために、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、帯状絶縁部１０Ｉを、巻取回転体１０の回転軸Ａと交差する方向に延伸するように配置する。繊維集合体２０は、繊維２１を巻取回転体１０の周面に複数回（例えば、３０周以上）周回させることにより形成される。繊維２１が堆積し始めた段階（１周目）では、繊維２１は、帯状絶縁部１０Ｉ上にも堆積し得る。しかし、帯状絶縁部１０Ｉに堆積した繊維２１の電荷は、帯状絶縁部１０Ｉから移動し難いため、次に堆積しようとする繊維２１は、帯状絶縁部１０Ｉ上にある繊維２１の電荷（すなわち、堆積しようとする繊維２１が持つ電荷と同じ極性の電荷）に反発し、帯状絶縁部１０Ｉを避けるようにして堆積される。つまり、繊維２１は、巻取回転体１０の周面の導電性を備える限られた領域（帯状絶縁部１０Ｉが配置されていない非絶縁領域）に堆積させられるため、繊維２１の配列性が向上する。さらに、非絶縁領域における堆積密度が高まるため、所望の密度を有する繊維集合体を効率よく得ることができる。図１（ａ）は、巻取回転体１０の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、その平面図である。

帯状絶縁部１０Ｉは、帯状であって、巻取回転体１０の周面に、巻取回転体１０の回転軸Ａと交差する方向（以下、延伸方向Ｄ_Ｉ）に延伸するように配置されている。延伸方向Ｄ_Ｉと回転軸Ａとがなす角度θ_Ｉ（ただし、θ_Ｉ≦９０°）は、例えば、６０°以上、９０°以下でもよい。角度θ_Ｉは、８０°以上、９０°以下であってもよい。なお、延伸方向Ｄ_Ｉは、帯状絶縁部１０Ｉを巻取回転体１０の周面の法線方向から見たとき、帯状絶縁部１０Ｉの長手方向の中心線Ｌ_ＣＩが延伸する方向である。中心線Ｌ_ＣＩが曲線を含む場合、延伸方向Ｄ_Ｉは、中心線Ｌ_ＣＩを囲む最小の矩形の中心線が延伸する方向である。

帯状絶縁部１０Ｉの形状は、帯状である限り特に限定されない。帯状とは、帯状絶縁部１０Ｉの延伸方向Ｄ_Ｉの長さが、延伸方向Ｄ_Ｉに垂直な方向の長さの２倍よりも長い形状である。帯状絶縁部１０Ｉを巻取回転体１０の周面の法線方向から見たときの形状としては、例えば、矩形、台形等が挙げられる。

帯状絶縁部１０Ｉの数は特に限定されず、例えば、所望の繊維集合体２０の形状および構成に応じて適宜決定すればよい。帯状絶縁部１０Ｉには繊維２１が堆積され難いため、得られる繊維集合体２０は、ストライプ状になり得る。帯状絶縁部１０Ｉの短手方向の長さ（幅）も特に限定されず、上記と同様、所望の繊維集合体２０の形状および構成に応じて適宜決定すればよい。帯状絶縁部１０Ｉの上記幅に対して垂直な方向の長さも特に限定されない。例えば、帯状絶縁部１０Ｉは、巻取回転体１０の周面を周回するように連続的に配置されてもよいし、断続的に配置されてもよい。また、帯状絶縁部１０Ｉは、例えば、複数のスポット形状（後述参照）の絶縁領域の集合体により形成されていてもよい。なかでも、配列性がより向上する点で、帯状絶縁部１０Ｉは、巻取回転体１０の周面を連続的に１周するリング状に配置されることが好ましい。

帯状絶縁部１０Ｉの高さは特に限定されない。帯状絶縁部１０Ｉは、巻取回転体１０の周面と面一であってもよいし、巻取回転体１０の周面から突出していてもよい。後者の場合、帯状絶縁部１０Ｉの高さは、例えば、１０〜３０００μｍである。帯状絶縁部１０Ｉの高さは、巻取回転体１０の周面の法線方向における平均値である。

帯状絶縁部１０Ｉが巻取回転体１０の周面から突出している場合、帯状絶縁部１０Ｉは、絶縁部材を巻取回転体１０の周面に配置することにより形成される。絶縁部材の材料（絶縁材）は、絶縁性である限り特に限定されず、各種樹脂材料が挙げられる。樹脂材料としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂が挙げられる。

繊維２１は、巻取回転体１０の周面を周回する方向（以下、配列方向Ｄ_２１）に配列しながら、巻取回転体１０の周面に堆積される。配列方向Ｄ_２１は、例えば、巻取回転体１０の回転方向（すなわち、巻取回転体１０の回転軸Ａに垂直な方向）に沿う方向である。配列方向Ｄ_２１と回転軸Ａとのなす角度θ_２１（ただし、θ_２１≦９０°）は、例えば、６０°以上、９０°以下である。なお、配列方向Ｄ_２１は、繊維２１を巻取回転体１０の周面の法線方向から見たときの、繊維２１の長手方向である（図１（ｂ）参照）。繊維２１の長手方向は、巻取回転体１０の周面の法線方向から見たときの繊維２１の近似直線をとって、求めてもよい。角度θ_２１は、複数の繊維２１の配列方向Ｄ_２１と回転軸Ａとのなす角度の平均値である。巻取回転体１０に堆積する複数の繊維２１の配列方向は、上記範囲内で互いに異なっていてもよい。

取扱い性の観点から、帯状絶縁部１０Ｉは、巻取回転体１０に着脱可能な状態で配置されることが好ましい。例えば、図２に示すように、支持シート１３１と、支持シート１３１の表面に帯状に配置された絶縁部材１３２とを備える部分絶縁シート１３を準備し、この部分絶縁シート１３を回転基体１１の周囲に捲回してもよい。このとき、絶縁部材１３２が帯状絶縁部１０Ｉに対応する。この構成により、帯状絶縁部１０Ｉの配設が容易となるとともに、帯状絶縁部１０Ｉが劣化した場合の交換も容易となる。

支持シート１３１の材質は、導電性である限り特に限定されず、例えば、導電性材料が添加されたＰＥＴ、ポリスチレン等が挙げられる。また、支持シート１３１は、絶縁性シートにアルミ、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の導電性薄膜が形成されたものでもよい。この場合、回転基体１１と支持シート１３１とを電気的に接続させる。支持シート１３１の厚みは特に限定されず、支持シート１３１の材質等に応じて適宜設定すればよい。絶縁部材１３２としては、上記した絶縁材が例示できる。

繊維集合体２０の剥離性を向上するために、図３に示すように、巻取回転体１０の周面に、さらに、スポット形状の凸部１０Ｐを複数、配置してもよい。これにより、繊維集合体２０は、巻取回転体１０の周面から剥離され易くなる。剥離性および配列性の向上の観点から、凸部１０Ｐは、帯状絶縁部１０Ｉに重複しないように配置されることが好ましい。例えば、凸部１０Ｐは、帯状絶縁部１０Ｉで挟まれる領域に配置される。なお、図３では、回転軸Ａと同じ方向に延びる１本の直線に沿って、複数の凸部１０Ｐが配置されているが、これに限定されない。複数の凸部１０Ｐは、ランダムに配置されていてもよい。

凸部１０Ｐの形状は、スポット形状である限り、特に限定されない。スポット形状とは、凸部１０Ｐを囲む最少の矩形を想定したとき、当該矩形の任意の一辺とこの一辺と頂点を共有して直交する一辺との長さの比が２以下である形状をいう。凸部１０Ｐを巻取回転体１０の周面の法線方向から見たときの形状は特に限定されず、例えば、矩形、台形、円形、ドーナツ形等が挙げられる。凸部１０Ｐの数は、２以上であれば特に限定されない。繊維集合体２０の剥離性の観点から、複数の凸部１０Ｐは、等間隔に規則的に配置されることが好ましい。

凸部１０Ｐの大きさも特に限定されない。なかでも、繊維集合体２０の剥離性の観点から、すべての凸部１０Ｐの巻取回転体１０の周面に接触する総面積が、巻取回転体１０の周面の表面積の５％以上、７０％以下、特に２０％以上、５０％以下になるように、凸部１０Ｐの大きさを決定することが好ましい。

凸部１０Ｐの高さは特に限定されない。ただし、繊維２１の弛みを抑制し、一方向への配列を維持し易い点で、凸部１０Ｐの高さは過度に高くないことが好ましい。繊維集合体２０の剥離性および繊維２１の弛み抑制の観点から、凸部１０Ｐの高さは１００〜５０００μｍであることが好ましい。凸部１０Ｐの高さは、巻取回転体１０の周面の法線方向における平均値である。帯状絶縁部１０Ｉが巻取回転体１０の周面から突出している場合、剥離性の観点から、凸部１０Ｐの高さは帯状絶縁部１０Ｉの高さよりも高いことが好ましい。

凸部１０Ｐの材質は特に限定されないが、導電性であることが好ましい。凸部１０Ｐの材質は、例えば、ＰＡ、ＰＥＴ、ポリスチレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂、各種ゴム等が挙げられる。なかでも、弾性を備え、基材と安定して接触できる点で、ゴムが好ましい。ゴムの種類は特に限定されず、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。なかでも、剥離性の観点から、シリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムは、凸部１０Ｐの繊維２１との接触部に、シリコーンゴム層として配置されてもよい。シリコーンゴムは適度な粘着性を備えるため、転写工程の前に繊維集合体２０が巻取回転体１０の周面から剥離することも抑制される。これらの材料には、必要に応じて、導電性材料が添加される。

シリコーンゴムとは、主鎖がケイ素−酸素結合（シロキサン結合）により形成される、非熱可塑性の化合物である。シリコーンゴムとしては、例えば、メチルシリコーンゴム、ビニル−メチルシリコーンゴム、フェニル−メチルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が挙げられる。もちろん、凸部１０Ｐの全体が、導電性のシリコーンゴムにより形成されていてもよい。

以下、図面を参照しながら、上記巻取回転体１０を用いる本発明を詳細に説明する。
本実施形態に係る培地（培養用足場）１００の製造方法は、繊維２１の原料液をノズルから吐出して、電界紡糸法により、繊維２１を生成させる繊維生成工程と、繊維２１を、巻取回転体１０の周面に周回するように堆積させて、繊維集合体２０を形成する堆積工程と、巻取回転体１０を回転させながら、繊維集合体２０を基材に転写する転写工程と、を具備する。

上記の製造方法は、繊維２１の原料液をノズルから吐出して、電界紡糸法により、繊維２１を生成させる繊維生成部と、繊維２１を、巻取回転体１０の周面に周回するように堆積させて、繊維集合体を形成する堆積部と、巻取回転体１０を回転させながら、繊維集合体２０を基材に転写する転写部と、を備える製造装置により製造される。

さらに、本実施形態では、繊維２１の原料液をノズルから吐出して、電界紡糸法により、繊維２１を生成させるとともに、繊維２１を、上記巻取回転体１０の周面に周回するように堆積させる工程を備える方法により、繊維集合体２０が製造される。巻取回転体１０の周面に形成された繊維集合体２０は、必要に応じて離型紙に転写される。繊維集合体２０は、単独で培地として使用され得る。

以下、本実施形態に係る製造方法および製造装置について、主に図４を参照しながら、詳細に説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の各工程における巻取回転体１０および基材３０等を模式的に示す側面図である。

（１）電荷付与工程（図４（ａ））
繊維生成工程に先立って、帯状絶縁部１０Ｉに、繊維２１と同じ極性の電荷を付与する電荷付与工程を行うことが好ましい。これにより、繊維２１が堆積し始めた段階（１周目）から、繊維２１は帯状絶縁部１０Ｉを避けるようにして堆積する。よって、繊維２１の配列性がさらに向上するとともに、堆積密度がより高まる。

帯状絶縁部１０Ｉを帯電させる帯電手段は特に限定されない。例えば、図４（ａ）に示すように、接触型の帯電装置５９Ａを用いて、接触帯電により帯状絶縁部１０Ｉに電荷を付与してもよい。あるいは、図５に示すように、イオン流発生装置５９Ｂを用いて、イオン流帯電により帯状絶縁部１０Ｉに電荷を付与してもよい。接触型の帯電装置５９Ａは可動であり、帯状絶縁部１０Ｉに電荷を付与した後、巻取回転体１０から離間する。

（２）繊維生成工程および堆積工程（図４（ｂ））
本工程では、電界紡糸法により、原料液２２から繊維２１を生成させるとともに、繊維２１を巻取回転体１０の周面を１周以上、周回させながら堆積させる。これにより、巻取回転体１０の周面には、繊維集合体２０が形成される。

電界紡糸法では、繊維２１の原料を溶媒に溶解して得られた溶液を原料液２２に高電圧を印加しながら空気中に吐出する。原料液２２に含まれる溶媒は、巻取回転体１０の周面に到達するまでの過程において揮発する。

電界紡糸法では、原料液２２に高電圧を印加するため、原料液２２は、プラスあるいはマイナスに帯電する。このとき、巻取回転体１０をグランドさせるか、あるいは、原料液２２とは逆の極性に帯電させることにより、空気中に吐出された原料液２２の吐出端は巻取回転体１０に引き寄せられて、その周面に付着する。そして、原料液２２を吐出しながら巻取回転体１０を回転させる。巻取回転体１０の周面には帯状絶縁部１０Ｉが設けられているため、繊維２１は、帯状絶縁部１０Ｉを避けるように一方向に配列しながら、巻取回転体１０の周面を周回するように堆積する。なお、図示例では、巻取回転体１０はグランドされている。

（原料液）
電界紡糸法で利用する原料液２２は、繊維２１の原料と溶媒とを含む。繊維２１の原料としては、生物組織や微生物の培地として用いることができる限り特に限定されない。なかでも、生物組織や微生物に対する親和性が高く、培養する際、生物組織や微生物にストレスを与え難い点で、繊維２１の原料は、ポリスチレンブロックおよびポリブタジエンブロックを含むブロックポリマーと、当該ブロックポリマーとは異なるスチレン樹脂と、を含むことが好ましい。

ブロックポリマーは、例えば、ポリブタジエン（ＰＢ）ブロックとポリスチレン（ＰＳ）ブロックとが連結したジブロック体であってもよいが、ＰＢブロックとＰＳブロックとが交互に連結したトリブロック体以上のポリブロック体が好ましい。ブロックポリマーは、スチレン樹脂との親和性を確保する観点から、少なくとも末端にＰＳブロックを含むことが好ましい。ＰＢブロックは、得られる繊維２１の柔軟性や伸度を高める。

ブロックポリマー中のＰＢブロックの含有量は、例えば、１０〜３０質量％であり、１５〜３０質量％であることが好ましく、２０〜３０質量％または２０〜２５質量％であることがさらに好ましい。ＰＢブロックの含有量がこのような範囲である場合、スチレン樹脂との親和性が高くなって、均質な繊維２１が生成され易くなる。また、得られる繊維２１は高い柔軟性および伸度を備える。さらに、繊維２１の高い曳糸性が確保される。

スチレン樹脂としては、上記のブロックポリマーとは異なるポリマーが使用される。スチレン樹脂としては、例えば、ポリスチレン（スチレンホモポリマー）、スチレンと他の共重合性モノマーとの共重合体が挙げられる。スチレン樹脂は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせてもよい。

繊維２１の柔軟性と形成し易さとを両立させる観点から、ブロックポリマーとスチレン樹脂との質量比（＝ブロックポリマー：スチレン樹脂）は、例えば、２：１〜１：５であり、好ましくは１：１〜１：４である。特に、質量比が上記範囲であると、ブロックポリマーおよびスチレン樹脂は溶媒に溶解し易くなって、高い紡糸性を確保することもできる。

溶媒としては、繊維２１の原料を溶解できる限り特に制限されず、原料の種類や製造条件に応じて、水および有機溶媒から適宜選択して使用できる。溶媒としては、非プロトン性の極性有機溶媒が好ましい。このような溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などのアミド（鎖状または環状アミドなど）；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシドなどが挙げられる。これらの溶媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

原料液２２の固形分濃度は、溶媒の種類などに応じて調節できるが、例えば、５〜５０質量％であり、１０〜３０質量％であってもよい。原料液２２は、必要に応じてさらに添加剤を含んでもよい。

（繊維）
上記原料液２２から生成される繊維２１は、上記ブロックポリマーおよびスチレン樹脂、さらには、必要に応じて添加剤を含む。繊維２１の平均繊維径は、例えば、０．５μｍ〜１０が好ましく、１〜５μｍがより好ましく、１．５〜４μｍが特に好ましい。

なお、平均繊維径とは、繊維２１の直径の平均値である。繊維２１の直径とは、繊維２１の長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。また、繊維集合体２０の１つの主面の法線方向から見たときの、繊維２１の長さ方向に対して垂直な方向の幅を、繊維２１の直径と見なしてもよい。平均繊維径は、例えば、繊維集合体２０に含まれる任意の１０本の繊維２１の任意の箇所の直径の平均値である。

（繊維集合体）
繊維集合体２０は、複数の繊維２１の集合体である。繊維集合体２０において、複数の繊維２１は一方向に配列している。複数の繊維２１が一方向に配列しているとは、繊維集合体２０において、繊維２１同士が交差していないか、繊維２１同士が交わる平均的な角度が、０°を超え６０°以下であることをいう。このように、複数の繊維２１が配列した状態である場合、繊維２１は配列方向に沿って伸び易いため、生物組織や微生物へのストレスも低減できる。よって、繊維２１の配列方向に沿って生物組織や微生物が成長し易くなる。

ここで、繊維２１同士が交わる平均的な角度は、繊維２１の平均的な長さ方向の交わりから決定できる。繊維２１の平均的な長さ方向は、例えば、繊維集合体２０をその法線方向から見たときのＳＥＭ写真に基づいて決定することができる。図８は、繊維の配列を説明するための繊維集合体の概略上面図である。図８では、繊維集合体を法線方向から撮影したＳＥＭ写真における繊維集合体の状態を模している。複数の繊維２１で構成される繊維集合体２０を法線方向から見て、所定のサイズ（例えば、１００μｍ×１００μｍ）の正方形の領域Ｒを設定する。このとき、領域Ｒは、領域Ｒ内に１２本以上の繊維２１が入り、かつ領域Ｒ内に位置する繊維２１の５０％以上が領域Ｒの対向する２辺と交差するように決定する。この領域Ｒにおいて、ある繊維２１が、上記の対向する２辺と交差する２点間を結んだ直線（図８では点線）の方向を、その繊維２１の平均的な長さ方向とする。

繊維２１同士が交わる平均的な角度は、例えば、上記領域Ｒにおいて、任意に選択した複数（例えば、２０本）の繊維２１から、さらに任意に２本の繊維２１を選択し、各繊維２１の平均的な長さ方向が交わる角度（例えば、図８のθ１）を求める。別の２本の繊維２１を選択し、各繊維２１の平均的な長さ方向が交わる角度（例えば、図８のθ２）を求める。このような作業を、選択した残りの繊維２１（例えば、１６本）について行う。そして、それぞれの角度の平均を算出し、繊維２１同士が交わる平均的な角度とする。

繊維集合体２０の単位面積に占める繊維２１の面積の割合は１０〜９０％から選択できる。例えば、心筋細胞の培養や電位測定装置に利用する場合には、繊維集合体２０はごく薄く、単位面積当たりに占める繊維２１の割合は２０〜５０％であり、３０〜４０％で均一に分散して堆積していることが好ましい。なお、繊維２１の面積の割合は、繊維集合体２０の一方の主面（例えば、上面）において、繊維集合体２０における所定の面積（例えば、短軸３ｍｍ×長軸６ｍｍの楕円形）の領域において、光沢度計により光沢度を測定し、繊維２１と繊維２１以外の領域との光沢度の違いに基づき、繊維２１が占める面積を算出し、単位面積当たりの面積比率（％）に換算することにより求めることができる。

（基材）
基材３０は特に限定されず、従来の培地（足場も含む）に利用されるものを用いることができる。基材３０としては、培養する生物組織や微生物の種類などに応じて、樹脂フィルム、カンテン層、ゼラチン層、不織布などの多孔質基材、あるいは、これらの組み合わせが挙げられる。

不織布に含まれる繊維の材質は特に限定されず、例えば、ガラス繊維、セルロース、セルロース誘導体（エーテル、エステルなど）、アクリル樹脂、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドなどが挙げられる。ポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが例示される。ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが挙げられる。不織布に含まれる繊維は、これらの材質を一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。

（巻取回転体）
巻取回転体１０（回転基体１１）の構成は、回転可能である限り特に限定されず、ドラム状であってもよいし、複数のロールで張架されたベルトであってもよい。後者の場合、少なくとも１本のロールを回転駆動させて、ベルトを回転させる。巻取回転体１０の材質としては、例えば、金属材料、各種樹脂、各種ゴム、セラミックスおよびこれらの組み合わせが挙げられる。巻取回転体１０がベルトである場合、ベルトは、金属ベルトであってもよいし、導電性の樹脂ベルトであってもよい。さらに、樹脂ベルトのノズル５１に対向する部分の裏側に、導電性の部材（例えば金属部材）を配置することが好ましい。巻取回転体１０の外形は、例えば、円柱または角柱であってもよい。

（３）予備堆積工程
繊維生成工程の後、堆積工程の前に、図６に示すように、繊維２１を巻取回転体１０以外の予備堆積部材６０に堆積させる予備堆積工程を備えることが好ましい。予備堆積工程と堆積工程とは、原料液２２をノズル５１から継続的に吐出させながら、連続して行われる。すなわち、予備堆積部材６０に繊維２１を堆積させて、紡糸を安定させ、その後、巻取回転体１０に堆積させることにより、巻取回転体１０には均質な繊維２１が堆積する。このとき、予備堆積部材６０を、図６のようにグランドさせるか、あるいは、原料液とは逆の極性に帯電させる。そして、ノズル５１を、予備堆積部材６０の近傍から巻取回転体１０の近傍にまで、原料液２２を吐出しながら移動させると、生成する繊維２１は、堆積目標を予備堆積部材６０から巻取回転体１０へと変えて、巻取回転体１０の周面に堆積していく。

堆積工程の後、ノズル５１を、巻取回転体１０の近傍から予備堆積部材６０の近傍にまで、原料液２２を吐出しながら移動させて、再び、繊維２１を予備堆積部材６０に堆積させてもよい。これにより、安定した紡糸状態を維持することができる。そして、例えば、繊維２１を予備堆積部材６０に堆積させている間に巻取回転体１０を交換し、新たな巻取回転体１０に繊維２１を堆積させてもよい。この場合、新たな巻取回転体１０に対しても、当初から均質な繊維２１を堆積させることができる。

予備堆積部材６０の形状は特に限定されず、図示例のように平板状であってもよいし、回転体であってもよい。予備堆積部材６０の材質は特に限定されず、少なくとも表面に導電性を備えていればよい。

（４−１）接着剤付与工程
後述する転写工程の前に、繊維集合体２０および基材３０の少なくとも一方に、接着剤を付与する接着剤付与工程を備えることが好ましい。繊維集合体２０と基材３０との接着性が高まり、剥離が抑制されるためである。接着剤付与工程は、堆積工程の後、転写工程の前に行われる。接着剤の種類は特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、ホットメルト樹脂または紫外線硬化樹脂等が挙げられる。

巻取回転体１０が凸部１０Ｐを備える場合、接着剤は、繊維集合体２０の凸部１０Ｐに対応する領域に付与されることが好ましい。この場合、繊維集合体２０および基材３０は、接着剤を介在させた状態で、凸部１０ＰとＸＺステージ５２に支持された架台５３（いずれも図４（ｃ）参照）とで押圧される。よって、繊維集合体２０と基材３０との接着性が向上する。ＸＺステージ５２は、架台５３、ひいては架台５３に載置される基材３０を、回転軸Ａに交わる方向（Ｘ軸方向）および上下方向（Ｚ軸方向）に搬送することができる。

シリコーン樹脂等の感圧接着剤は、フィルム状に成形された後、繊維集合体２０あるいは基材３０に付与されてもよい。この場合、フィルム状の感圧接着剤を基材３０に付与するタイミングは、転写工程の前であれば特に限定されない。例えば、架台５３に載置される前に、基材３０にフィルム状の感圧接着剤を付与してもよい。

接着剤の付与量は、特に限定されない。なかでも、上記接着性を確保しながら細胞の培養を阻害しないようにする観点から、０．５〜１００ｍｇ／ｃｍ^２であることが好ましい。

（４−２）加熱工程
転写工程の前に、接着剤付与工程に替えて、あるいは、接着剤付与工程に加えて、繊維集合体２０および基材３０の少なくとも一方を加熱する加熱工程を備えていてもよい。転写工程の前に繊維集合体２０を加熱することにより、繊維集合体２０が軟化した状態で基材３０に転写される。これにより、繊維集合体２０と基材３０との接着性が向上する。また、転写工程の前に基材３０を加熱することにより、転写後、繊維集合体２０に熱が伝わって軟化する。これにより、繊維集合体２０と基材３０との接着性が向上する。なかでも、基材３０を加熱する方法は、繊維２１の劣化が抑制できる点で好ましい。

（４−３）プラズマ処理工程
転写工程の前に、接着剤付与工程および加熱工程に替えて、あるいは、接着剤付与工程および／または加熱工程に加えて、繊維集合体２０にプラズマ照射するプラズマ処理工程を備えていてもよい。繊維集合体２０の少なくとも基材３０に当接する領域にプラズマを照射することにより、繊維集合体２０と基材３０との接着性が向上する。なお、繊維集合体２０を基材３０に転写した後、繊維集合体２０の基材３０とは反対側の領域に、さらにプラズマ照射してもよい。培地１００で培養される生物組織や微生物の電位の変化を測定するために、繊維集合体２０と電極（例えば、白金電極）とを接続する場合、プラズマ照射によって電極と繊維集合体２０との密着性も向上する。

（５）切断工程
転写工程に先立って、繊維集合体２０は、巻取回転体１０に捲回された状態で基材３０の形状に応じて切断される。このとき、繊維集合体２０は、例えば、回転軸Ａに沿う方向に切断される。この切断部をきっかけにして、繊維集合体２０は基材３０に転写される。切断装置としては特に限定されず、例えば、長尺カッター等が挙げられる。

切断工程により、基材３０に転写されない不要な切断片が生じる場合、切断工程の後、転写工程の前に、切断片を除去するクリーニング工程を備えることが好ましい。工程が簡略化されて生産性が向上するとともに、得られる培地の品質が高まる。

クリーニングは、例えば、粘着層を備える粘着部材（図示せず）を用いて行われる。粘着部材としては、例えば、粘着テープや粘着ロール等が挙げられる。粘着ロールは、周面に粘着層を備え、例えば、巻取回転体１０とは反対向きに回転可能である。粘着部材は、巻取回転体１０に対して接近および後退が可能である。巻取回転体１０の回転によって不要な切断片が粘着部材に対向するタイミングに合わせて、粘着部材を巻取回転体１０に接近させる。これにより、不要な切断片は粘着部材の粘着層に粘着されて、巻取回転体１０の周面から除去される。粘着層の材質は特に限定されず、例えば、アクリル粘着剤等が挙げられる。

（６）除電工程
転写工程の前に、図７に示すように、巻取回転体１０の周面を除電装置６１を用いて除電することが好ましい。これにより、繊維集合体２０が巻取回転体１０から剥離し易くなるため、繊維２１の配列が維持され易くなる。除電工程では、巻取回転体１０の周面の帯電性がわずかでも低下すればよい。

除電装置６１は特に限定されず、除電ブラシや、コロナ放電、電離放射線（紫外線等）等を利用して、静電気を除去するものであればよい。なかでも、繊維集合体２０の損傷を抑制できる点で、コロナ放電や電離放射線等により、非接触式で除電する装置を用いることが好ましい。

（７）転写工程（図４（ｃ））
本工程では、巻取回転体１０を回転させながら、繊維集合体２０を基材３０に転写する。これにより、繊維集合体２０および基材３０を備える培地１００が得られる。

基材３０は、ＸＺステージ５２に支持された架台５３に載置されて、搬送される。このとき、基材３０は、巻取回転体１０の周面の移動速度（周速）よりも相対的に速い速度で、Ｘ軸方向に搬送されることが好ましい。これにより、弛みがさらに抑制された状態で、繊維集合体２０は基材３０に転写される。

一方、転写工程では、基材３０を、巻取回転体１０の回転により搬送させてもよい。すなわち、基材３０を所定の位置にまで搬送した後、架台５３を上昇して基材３０を巻取回転体１０に押し付ける。次いで、巻取回転体１０を回転させて、凸部１０Ｐと基材３０との間に生じる摩擦力により基材３０を搬送させてもよい。これにより、基材３０の相対的な搬送速度が巻取回転体１０の周速と同じになり、繊維集合体２０の弛みが抑制される。また、基板３の位置合わせが容易となるため、繊維集合体２０の転写ずれが抑制される。繊維集合体２０が転写された後、速やかに架台５３を降下して、基材３０を巻取回転体１０から離間させる。

（培地）
培地１００は、繊維集合体２０と基材３０とを備える。基材３０は、主に、繊維集合体２０を支持するために用いられる。繊維集合体２０は、単独でも培地として用いられ得る。

本発明により得られる培地および繊維集合体は、一方向に配列した繊維を備えるため、特に、成長に方向性がある生物組織または微生物を培養するための培地として有用である。

１０：巻取回転体
１０Ｉ：帯状絶縁部
１０Ｐ：凸部
１１：回転基体
１３：部分絶縁シート
１３１：支持シート
１３２：絶縁部材
２０：繊維集合体
２１：繊維
２２：原料液
３０：基材
５１：ノズル
５２：ＸＺステージ
５３：架台
５９Ａ：接触型の帯電装置
５９Ｂ：イオン流発生装置
６０：予備堆積部材
６１：除電装置
１００：培地

Claims

帯状絶縁部に、繊維と同じ極性の電荷を付与する電荷付与工程と、
前記繊維の原料液をノズルから吐出して、前記繊維を生成させる繊維生成工程と、
前記繊維を、巻取回転体の周面に周回するように堆積させて、繊維集合体を形成する堆積工程と、
前記巻取回転体を回転させながら、前記繊維集合体を基材に転写する転写工程と、を備え、
前記繊維が、電界紡糸法により生成され、
前記帯状絶縁部は、前記巻取回転体の前記周面に前記巻取回転体の回転軸と交差する方向に延伸するように複数配置されている、培養用足場の製造方法。
前記帯状絶縁部が、前記巻取回転体の前記周面に配置された絶縁部材により形成されており、前記巻取回転体の前記周面から突出している、請求項１に記載の培養用足場の製造方法。
前記巻取回転体が、回転基体と、前記回転基体の周囲に捲回された導電性の支持シートと、を備え、
前記帯状絶縁部が、前記支持シートに配置された絶縁部材により形成されている、請求項１に記載の培養用足場の製造方法。
前記電荷が、接触帯電により前記帯状絶縁部に付与される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の培養用足場の製造方法。
前記電荷が、イオン流帯電により前記帯状絶縁部に付与される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の培養用足場の製造方法。
前記堆積工程の前に、前記繊維を前記巻取回転体以外の予備堆積部材に堆積させる予備堆積工程を備え、
前記予備堆積工程と前記堆積工程とが、前記原料液を、前記ノズルから継続的に吐出させながら、連続して行われる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の培養用足場の製造方法。
前記転写工程の前に、前記巻取回転体の前記周面を除電する除電工程を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の培養用足場の製造方法。
前記巻取回転体の前記周面が、さらに、複数のスポット形状の凸部を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の培養用足場の製造方法。
前記凸部の少なくとも前記繊維集合体との接触部に、シリコーンゴム層を備える、請求項８に記載の培養用足場の製造方法。
巻取回転体と、
前記巻取回転体の周面で前記巻取回転体の回転軸と交差する方向に延伸する複数の帯状絶縁部と、
前記帯状絶縁部に、繊維と同じ極性の電荷を付与する電荷付与部と、
前記繊維の原料液をノズルから吐出して、前記繊維を生成させる繊維生成部と、
前記繊維を、前記巻取回転体の周面に周回するように堆積させて、繊維集合体を形成する堆積部と、
前記巻取回転体を回転させながら、前記繊維集合体を基材に転写する転写部と、を備え、
前記繊維が、電界紡糸法により生成される、培養用足場の製造装置。