多孔フィルムの製造方法
【課題】一方向に向かって径が漸増する複数の孔を有する多孔フィルムを製造する。
【解決手段】疎水性の有機ポリマーを溶媒に溶解して流延溶液をつくり、この溶液を支持体１１の上に流延して流延膜２０を形成する。支持体１１を傾けて静置し、流延膜２０の厚みが一方向Ａで漸増させる。流延膜２０の露出面に結露させて水滴を形成し、成長させる。そして溶媒を蒸発させて、流延膜２０を乾燥させる。流延膜２０の流動性が失われるまで支持体１１の傾きθを保持する。多孔フィルム１０は、方向で径が漸増する複数の孔１２が形成されたものとして得られる。
【解決手段】疎水性の有機ポリマーを溶媒に溶解して流延溶液をつくり、この溶液を支持体１１の上に流延して流延膜２０を形成する。支持体１１を傾けて静置し、流延膜２０の厚みが一方向Ａで漸増させる。流延膜２０の露出面に結露させて水滴を形成し、成長させる。そして溶媒を蒸発させて、流延膜２０を乾燥させる。流延膜２０の流動性が失われるまで支持体１１の傾きθを保持する。多孔フィルム１０は、方向で径が漸増する複数の孔１２が形成されたものとして得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の孔を有する多孔フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学分野や電子分野では、集積度の向上や情報量の高密度化、画像情報の高精細化といった要求がますます大きくなっている。そのために、これらの分野に用いられるフィルムに対しては、より微細な構造をもつことが強く求められてきた。このような要求に応える微細構造をもつフィルムとしては、μｍレベルの微細な孔が多数形成されて蜂の巣状の構造、すなわちハニカム構造をもつポリマーフィルムがある。また、医療分野でも微細構造をもつフィルムは求められている。医療分野でのニーズとしては、例えば、細胞培養の場となるフィルム（例えば、特許文献１参照）がある。このフィルムは微細な凹凸が形成されていることから、平滑なフィルムに比べて細胞培養に適する。そして、このフィルムでは、凹凸が略均一な態様で形成されている。
【０００３】
しかし、均一ではなくあえて不均一な構造とされた素材が求められることが多くなってきている。例えば、生体組織はもともと不均一な構造であるために、再生医療分野では、生体組織となりうる細胞を培養する材料に不均一な構造であることを求める。そこで、細胞培養の足場となる材料（以降、細胞培養基材と称する）として、生体吸収性ポリマーからなり、ポロシティとポアサイズとが徐々に異なるように、複数の孔が形成されている多孔質材料の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、細胞を培養する培養エリアが複数設けられ、各培養エリアが凹凸形状を有し、培養エリア毎に断面円形の凸部の直径が異なる細胞培養容器の製造方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
また、光学材料分野でも微細パターンが形成されているフィルムが用いられており、そのパターンのピッチはサブμｍ〜数十μｍサイズとされている。これらのフィルムの製造方法としては、光リソグラフィを中心とするマイクロ加工技術を用いた版を作成し、その版の構造をフィルムに転写する方法が主流となっている。
【特許文献１】特開２００１−１５７５７４号公報
【特許文献２】特開２００６−６８０８０号公報
【特許文献３】特開２００６−３２５５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、細胞を培養する場合には、培養すべき細胞の種類によって、最適な孔の径や深さが異なることがわかってきた。これは、細胞への酸素や栄養の補給と二酸化炭素や老廃物の排出とが効果的かつ効率的に為されるための孔の径や深さが、細胞によって異なるためとみられている。そこで、細胞を培養するにあたり、細胞培養基材としてどのようなもの使用するとよいかというスクリーニングを実施することができると、細胞培養基材の選択も細胞培養条件の検討もより迅速に実施されることになる。
【０００７】
しかし、特許文献２の材料は、細胞が培養されるエリアと細胞が培養されないエリアとが斑になって確認されることがある。また、特許文献２の材料は、エリア毎の態様が異なるので再現性試験等を含めスクリーニングに適したものとはいえない。そして、特許文献３の材料は、凸部の径が培養エリア毎に異なり、かつ、培養エリア内では均一となっているが、培養に適した凹凸形状が見いだせない場合がある。すなわち、いずれの培養エリアでも細胞を効果的に培養することができないにも関わらず、このような細胞を、孔の径が特許文献３の凸部の最大直径と最小直径との間の値である他の細胞培養基材で培養することができることがある。したがって、特許文献３の材料もスクリーニングに用いるに適したものとは必ずしもいえない。
【０００８】
さらに、孔の径や深さの不均一性についても、細胞によって最適な態様が異なることがわかってきているが、周知のナノインプリント法や光リソグラフィを用いた方法、例えば特許文献３の方法では、様々に培養条件が異なる多くの細胞毎に、適した細胞培養基材を簡易には製造することはできない。また、細胞培養のスクリーニング材として用いることができるような材料を製造する方法は提案されていない。そして、特許文献１の方法では、孔の径や深さが不均一ある材料はつくることができない。
【０００９】
そこで、本発明は、細胞培養基材や細胞培養のスクリーニング材料として用いることができる多孔フィルムの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、支持体上に、ポリマーが溶媒に溶解した溶液を流延して流延膜を形成する流延膜形成工程と、この流延膜上に結露させる結露工程と、前記溶媒と前記結露により生じた水滴とを蒸発させて複数の孔を有する多孔フィルムとする孔形成工程とを有する多孔フィルムの製造方法において、前記流延膜の厚みが一方向に向かって増加するように、前記流延膜が形成された前記支持体を傾け、前記流延膜の流動性が失われるように前記溶媒が蒸発するまで、前記支持体の傾きを保持することを特徴として構成されている。
【００１１】
前記結露により生じた水滴を、前記一方向に向かって大きくなるように成長させることが好ましい。
【００１２】
前記支持体の傾きθにより、前記一方向で隣り合う孔と孔との径の差を制御することを特徴とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、細胞培養基材や細胞培養のスクリーニング材料として用いることができる多孔フィルムを簡易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明により製造される多孔フィルムの平面図であり、図２は図１のII−II線に沿う断面図である。ただし、本発明は、図１に示す多孔フィルム１０に限定されない。図１では、多孔フィルム１０が支持体１１の上にある状態を示すが、支持体１１は無くてもよい。ただし、孔１２をより小さく形成するほど、通常は多孔フィルム１０の厚みを小さくし搬送等の取り扱い性が難しくなるので、このような取り扱い性の点を考慮して、図１のように、多孔フィルム１０を支持体１１と重なった態様で製品としてもよい。そして、多孔フィルム１０は、支持体１１と重なった態様のまま使用されることもあるし、あるいは、支持体１１から剥離されて使用されることもある。
【００１５】
複数の孔１２は多孔フィルム１０の一方の面に設けられており、多孔フィルム１０を厚み方向で貫通するように形成されたものではない。孔１２は、略一定の形状であり、多孔フィルム１０がハニカム構造となるように規則的に配列している。孔１２の径（以降、孔径と称する）Ｄは、多孔フィルム１０の表面における孔１２の開口の径（以下、開口径と称する）ＡＰよりも大きい。また、孔径Ｄは、隣り合う孔の中心間距離Ｌよりも小さい。したがって、フィルム１０は内部に連通路が形成されないように、孔１２がそれぞれ独立している。なお、本発明における多孔フィルムには、多孔フィルム１０のように内部に連通路が形成されないものと、連通路が形成されるように各孔が非独立となっているハニカム構造との両方が含まれる。
【００１６】
孔１２が略一定の形状であるとは、すべての孔１２が互いに相似であることであり、すなわち細胞が培養されるべき空間としての形状が同じであることになる。したがって、細胞培養に適した細胞培養基材及び条件を見いだすにあたり、孔の形状という細胞培養の可否を左右しうる重要な因子を排除することができる。したがって、この多孔フィルム１０は、細胞培養のスクリーニング材として好適に用いることができる。
【００１７】
さらに、各孔１２が図２に示すように独立している場合には、酸素や栄養分を吸収したり二酸化炭素や老廃物を排出する等の細胞と外界との物質交換が効果的にかつ均等に行われるようになる。したがって、細胞培養基材や細胞培養のスクリーニング材として好適に用いることができる。
【００１８】
多孔フィルム１０の一端ＥＬ１から他端ＥＬ２に向かう方向、すなわち図２での矢線Ａで示す一方向に向かって、孔径Ｄが漸増するように孔１２は形成されている。すなわち、一端ＥＬ１から他端ＥＬ２に向かう一方向Ａにおいて順に選び出した３つのエリア、例えば第１エリアＰ１，第２エリアＰ２，第３エリアＰ３をみると、図１に示すように、第１エリアＰ１，第２エリアＰ２，第３エリアＰ３の順に孔径Ｄは大きくなっている。ランダムな方向に孔径Ｄが漸増あるいは漸減するのではなく、一方向Ａに向かって孔径Ｄが漸増しているという規則性を多孔フィルム１０は有しているために、細胞培養に適したエリアを見いだし易いという利点がある。つまり、細胞培養をするにあたり、孔径がいくつからいくつまでの間のものを細胞培養基材として選択すべきか、ということを容易に判断することができる。なお、開口径ＡＰも孔径Ｄの漸増に伴い第１エリアＰ１，第２エリアＰ２，第３エリアＰ３の順に大きくなっている。そして、単位面積あたりの孔１２の数が一方向Ａに向かって漸減するように孔１２は形成されている。
【００１９】
さらに、孔１２は、一方向Ａの距離に比例して孔径Ｄが増大している場合がある。この場合には、第１エリアＰ１から第２エリアＰ２までの距離をＤ１、第１エリアから第３エリアまでの距離をＤ２とすると、第３エリアＰ３における孔径Ｄは、（第１エリアにおける孔径）×Ｄ２／Ｄ１となる。
【００２０】
一方向Ａの距離に比例して孔径Ｄが増大しているという規則性を多孔フィルム１０がもつ場合には、細胞培養に適したエリアをより見いだし易いという利点がある。つまり、（１）所定の細胞を培養するにあたり、孔径Ｄの最小値と最大値とはいくつか、すなわち孔径Ｄがいくつからいくつまでの間のものを細胞培養基材として選択すべきか、（２）細胞培養基材に不均一さが要求される場合に、一方向Ａで隣りあう孔１２と孔１２との孔径Ｄの差や孔径Ｄの比がどれくらいである不均一さが所定細胞の培養に適するか、ということを容易に判断することができる。なお、以降の説明においては、平面示において１ｍｍ×１ｍｍの隣り合うエリアを一方向Ａでふたつとり、各エリアにおける孔径Ｄの平均値を求めたときに、２つの平均値の差を、「孔径差」と称する。
【００２１】
なお、本発明は、一方向Ａの距離に比例して孔径Ｄが増大している態様に限るものではない。例えば、一方向Ａの距離に対して、指数関数的、対数関数的に孔径Ｄが増大している多孔フィルムも本発明は含む。
【００２２】
また、任意の一点を通り一方向Ａと直交するライン上に配されている複数の孔１２は、互いに略同等の大きさとされている場合がある。例えば、第１エリアＰ１を通り一方向Ａと直交する第１ラインＬ１上にある孔１２はいずれも略同等の大きさで、孔径Ｄならびに開孔径ＡＰについても略同等とされる態様である。また、第２エリアＰ２を通り一方向Ａと直交する第２ラインＬ２、第３エリアＰ３を通り一方向Ａと直交する第３ラインＬ３の各ライン上の孔１２についても同様である。
【００２３】
ここで、第１ラインＬ１上に並ぶ孔１２の孔径Ｄの平均値ＤＡと、第１ラインＬ１上で任意に選ばれる１ｍｍ×１ｍｍのエリアＡについて孔径Ｄの平均値ＤＳを求める。上記のように孔１２が略同等の大きさの態様とは、１００×（ＤＡ−ＤＳ）／ＤＳで求める孔径変動係数が最大でも１０％であることを意味する。
【００２４】
一方向Ａと直交する方向で孔径Ｄが等しく、孔径Ｄの変化が一方向Ａにおいてのみである場合には、同一構造の単位エリアを複数確保して、単位エリア毎に細胞培養のスクリーニングをすることができる。すなわち、細胞培養の再現性テストを容易にすることができる。そして、孔径Ｄが連続的に漸増するように変化していても、漸増の方向性等の態様が規則的でない場合には、孔径Ｄと細胞培養条件との関係が見いだしにくいが、多孔フィルム１０は、孔径Ｄが連続的かつ漸増の方向性等が規則的であることから、細胞培養条件と孔径Ｄとの関係をより容易に見いだしやすい、という効果がある。
【００２５】
フィルムの厚みＴは、一定であるものと、一方向Ａに向かって漸増するものとの２つがある。また、一方向Ａに向かって厚みＴが漸増するとは、すなわち、一端ＥＬ１での厚みＴが最も小さく、他端ＥＬ２での厚みが最も大きいことを意味する。そして、厚みＴが一方向Ａの距離に比例して増大している場合もある。この場合には、厚みＴと孔１２の深さとが比例する態様もある。すると、孔１２の深さが一方向Ａの距離に比例して増大していることになり、細胞培養に適したエリアを、孔の径Ｄという二次元ではなく、三次元の空間のサイズとして、より正確に見いだすことができるようになる。
【００２６】
図３は、多孔フィルム１０の一方向Ａにおける一端ＥＬ１からの距離と孔径Ｄとの関係を示すグラフである。しかし、これらは本発明の一例であって、これに依存するものではない。縦軸は孔径Ｄであり、横軸は一端ＥＬ１からの距離である。孔径Ｄは、一方向Ａの距離に比例して増大している。その増大には連続性がある。ここでの連続性とは、一方向Ａでの孔径差が最大でも４μｍであることを意味する。多孔フィルム１０は、孔径差が２０ｎｍ以上４μｍ以下の範囲となるように孔が形成されている場合や、１００ｎｍ以上２μｍ以下の範囲となるように孔が形成されている場合があり、このような孔径差の範囲は、用途に応じて決定することができる。このように、多孔フィルム１０は孔径差が非常に小さいので、孔径Ｄと一端ＥＬ１からの距離とのグラフは直線を成すに十分な連続性をもつ。そして、例えば、一方向Ａで隣り合う孔同士の孔径差が０．０５μｍ、０．０８μｍ、０．１μｍである場合についてそれぞれグラフ化すると、図３の実線（Ａ）、一点破線（Ｂ）、破線（Ｃ）のように、この順に傾きが大きな直線（ただし、原点は除く）となる。このように、本発明の多孔フィルム１０には、一方向Ａでの孔径差が互いに異なる種々のものがある。
【００２７】
孔径Ｄの変化が段階的であると、細胞培養に適した孔径を確認することができない場合がある。例えば、３．３μｍから３．５μｍの孔径Ｄをもつ細胞培養基材が好ましい細胞を、３．０μｍの孔径と４．０μｍの孔径とをもつ細胞培養基材で培養しても、培養することができない、あるいは、３．３〜３．５μｍの孔径が培養に適するという知見が得られない、という問題がある。しかし、本発明の多孔フィルム１０では、上記のように、孔径Ｄの変化が一方向Ａにおいて連続であるように孔径Ｄが漸増することにより、上記のようなケースでも培養することができる、あるいは培養に適するエリアを見つけ出して、培養に適する孔径Ｄについての知見を得ることができる、という効果がある。
【００２８】
多孔フィルム１０は、孔径Ｄの最小値が１０ｎｍ、最大値が２００μｍとなるように、一方向Ａで連続的に孔径Ｄが変化している。例えば、孔径差が２０ｎｍの場合には、孔径Ｄの最小値が１０ｎｍ１０μｍ以下の範囲、最大値が５００ｎｍ以上１０μｍ以下の範囲であり、孔径差が４μｍの場合には、孔径Ｄの最小値が１μｍ以上１０μｍ以下の範囲、最大値が２０μｍ以上２００μｍ以下の範囲である。孔径Ｄの最小値とは、一端ＥＬ１に最も近い孔１２の孔径Ｄであり、最大値とは他端ＥＬ２に最も近い孔１２の孔径Ｄである。
【００２９】
多孔フィルム１０は以上の構成をもつことから、スフェロイド（３次元細胞培養）のための細胞培養基材として好適に用いることができる。さらに、各種細胞を培養する細胞培養基材のスクリーニングにも好適に用いることができる。特に、神経細胞や肝細胞の培養基材やスクリーニングに好ましい。神経細胞の培養では、細胞体から複数出ている樹状突起の太さや長さ、伸長方向、軸索の長さや伸長方向、軸索側枝の長さや太さ及び伸長方向、軸索の終末側枝の長さ等により、スフェロイドの形成態様が異なり、また、肝細胞では、アルブミン合成能によってスフェロイドの形成態様が異なるからである。
【００３０】
そして多孔フィルム１０は、有機のポリマーからなる。したがって、可撓性に優れるので、曲面等での使用も可能であり、所望の形に所望のエリアをカットして使用することができる。
【００３１】
本発明では下記のような結露法を用いて、上記のような多孔フィルム１０を製造する。疎水性のポリマーを溶媒に溶解して溶液とし、この溶液を支持体上に流延して流延膜を形成し、この流延膜に結露させて、溶媒と結露により生じた水滴とを蒸発させることにより、孔１２が複数形成された多孔フィルム１０を製造する。この方法は、一方向Ａにおいて孔径Ｄが勾配をもつように孔１２を形成するにあたり、隣り合う孔同士の孔径差を小さくつくること、製造効率、製造コストの点でより好ましい。
【００３２】
そして、以下の方法では、一方向Ａの距離に比例して厚みＴが増大する多孔フィルム１０を製造することができる。
【００３３】
［原料］
ポリマーとしては、疎水性のポリマーとすることが好ましい。なお、この疎水性ポリマーに加えて両親媒性化合物を用いてもよい。両親媒性化合物は親水性をもつとともに親油性をもち、具体的には、親水基と疎水基をもつ化合物であり、これを用いることにより、流延膜の露出面に水滴をより形成しやすくなる。
【００３４】
そして、両親媒性化合物と併用される場合の疎水性のポリマーは、非水溶性の溶媒つまり疎水性の溶媒に溶解するものが好ましく、例えば、ポリ−ε−カプロラクトン、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、アガロース、ポリ−２−ヒドロキシエチルアクリレート、ポリスルホンなどが好ましい。生分解性を必要とする場合や、あるいは、コストや入手の容易さなどを考慮すると、ポリ−ε−カプロラクトンが特に好ましい。
【００３５】
両親媒性化合物と併用される場合の疎水性ポリマーの他の例としては、ビニル重合ポリマー（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロペン、ポリビニルエーテル、ポリビニルカルバゾール、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン等）、ポリエステル（例えば、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、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸等）、ポリラクトン（例えばポリカプロラクトンなど）、ポリアミド又はポリイミド（例えば、ナイロンやポリアミド酸など）、ポリウレタン、ポリウレア、ポリカーボネート、ポリアロマティックス、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリシロキサン誘導体、などが挙げられる。これらは、溶解性、光学的物性、電気的物性、強度、弾性等の観点から、ホモポリマーであってもよいし、コポリマーやポリマーブレンド、ポリマーアロイとしてもよい。
【００３６】
疎水性ポリマーとともに用いられる両親媒性の化合物としては、市販される多くの界面活性剤のようなモノマーの他に、二量体や三量体等のオリゴマー、ポリマーを用いることができる。両親媒性化合物と疎水性のポリマーとをともに用いる場合には、疎水性ポリマーの重量に対する両親媒性化合物の重量の割合を０．１％以上２０％以下の範囲にすることが好ましい。
【００３７】
流延溶液の溶媒となる溶剤は、疎水性のポリマーを溶解させるものであれば、特に限定されない。例としては、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、シクロヘキサン、酢酸メチルなどが挙げられる。
【００３８】
溶剤として互いに異なる２種以上の化合物を用い、その割合を適宜代えて用いることにより、水滴の形成速度、及び水滴の流延膜への入り込み深さ等を制御することができる。
【００３９】
流延溶液は、有機溶媒１００重量部に対し疎水性のポリマーが０．０２重量部以上２０重量部以下となるようにつくることが好ましい。そして、この重量濃度範囲で、溶液の流れやすさ、すなわち流動性を調整することが好ましい。
【００４０】
流延溶液については、その粘度を高くするほど結露で発生した水滴が移動しにくくなるとともに流延溶液自体が流れにくくなり、粘度を低くするほど水滴同士が結合して合体してしまいやすく孔径が不均一になる傾向があるとともに、流延溶液自体の流れやすくなる傾向がある。そこで、この粘度を０．１ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ以下の範囲とし、この範囲で溶液の流れやすさを調整することが好ましい。流延溶液の流れやすさを調整することにより厚みＴの調整と孔径Ｄの調整と、孔径差の調整とをすることができる。
【００４１】
図４は、多孔フィルム１０を製造する方法の説明図である。流延溶液は、支持体１１の上に流延される。流延方法としては、移動する支持体１１の上に流延溶液する方法と、流延溶液を支持体１１の上に載せてから塗り延ばすいわゆる延展による方法とがあるが、いずれでもよい。この流延により、図４の（Ａ）に示すように、流延膜２０を支持体１１の上に形成する。なお、この流延工程の間は、支持体及び流延溶液の周りを乾燥雰囲気としておくことが好ましい。
【００４２】
支持体１１を静置する容器２２の底部２２ａには、支持体１１を傾けた状態で保持する傾き保持部材２３が載置される。図４の（Ｂ）に示すように、この容器２２の底部２２ａと傾き保持部材２３との上に、流動性がある流延膜２０の厚みが一方向に向かって増加するように、流延膜２０が形成された支持体１１を傾けて置く。なお、流延溶液の流延は、このように傾けた姿勢の支持体１１に対して実施してもよい。図４（Ｂ）では、流延膜の厚みが増加する一方向を図１の態様と対応させるために図１と同様に矢線Ａで示す。支持体１１が傾けられると流延膜２０が傾いた方向Ａに流れるので、これにより流延膜２０の厚みが方向Ａに向かうに従い増大するとともに、その増大は、方向Ａの距離に比例したものとなる。
【００４３】
流延膜２０の一端ＥＬ１の厚みと他端ＥＬ２の厚みとの差を大きくするほど、孔径Ｄの最小値と最大値との差及び比は大きくなる。一端ＥＬ１の厚みと他端ＥＬ２の厚みとの差を大きくする場合ほど、流延溶液の粘度を高くしたり、傾き保持部材２３の高さＨを高くして支持体１１の傾きθを大きくするとよい。すなわち、方向Ａで互いに隣り合う孔１２と孔１２との孔径差、孔径Ｄの最小値、孔径Ｄの最大値、孔１２の最小値と最大値との差は、いずれも、支持体１１の傾きθと流延溶液の粘度との少なくとも一方により制御することができる。換言すれば、支持体１１の傾きθと流延溶液の粘度との少なくとも一方を調整することにより、図３に示す孔径Ｄと一端ＥＬ１からの距離とのグラフにおいて直線の傾きが（Ａ）〜（Ｃ）のように互いに異なる多孔フィルムを製造することができる他、各直線の位置を上下に変位させたような多孔フィルムを製造することもできる。
【００４４】
上記のように、支持体１１の傾きθや流延溶液の粘度を大きくするほど孔径Ｄの最大値を大きくすることができるのは、支持体１１の傾きθや粘度が大きい場合には、これらが小さい場合に比べて、厚みＴが小さい箇所と大きい箇所との乾燥速度の差が大きくなるためである。なお、流延溶液の粘度は、流延溶液におけるポリマーの濃度を高める、分子量がより大きなポリマーを用いる等により、高めることができる。
【００４５】
また、孔１２の深さも、支持体１１の傾きθと流延溶液の粘度との少なくともいずれか一方により制御することができる。すなわち、一方向Ａで隣り合う孔１２と孔１２との深さの差や、一端ＥＬ１に最も近い孔１２と他端ＥＬ２に最も近い孔１２との深さの差は、支持体１１の傾きθと流延溶液の粘度とにより制御することができる。例えば、深さの差をより大きくする場合には、支持体１１の傾きθや流延溶液の粘度を大きくするとよい。支持体１１の傾きθや粘度が大きい場合には、これらが小さい場合に比べて、厚みＴが小さい箇所と大きい箇所との乾燥速度の差が大きくなるためである。
【００４６】
流延膜２０の上に結露させて水滴２５を生じさせる。発生時における水滴２５は極めて小さく、ひとつひとつは肉眼で認めることができないような大きさである。その大きさは数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度とであるが、図４では便宜上誇張して示す。この結露工程は、流延膜２０に加湿空気を接触させることで行われる。容器２２の上方には送風ダクト（図示せず）が配されており、この送風ダクトには、湿度及び温度を調整した空気を送風ダクトに送り込み、送風ダクトからの空気の送り出しのオン・オフと送り出すときの風量ならびに風速を調整するための送風制御装置が接続されている。このような送風ダクトからの送風により、結露の開始のタイミングと生じさせるべき水滴２５の大きさを制御する。加湿空気に含まれる水を、流延膜２０の上でより凝縮しやすくするために、加湿空気に接触する前の流延膜２０を下げるように容器２２の内部を予め冷却しておいてもよい。
【００４７】
このような水滴発生工程では、送風ダクトからの空気の露点をＴＤ、流延膜２０の露出面の温度をＴＳとするときに、ＴＤ−ＴＳで求められる値をΔＴとする。ΔＴが下記の式（１）を満たすように、露出面温度ＴＳと露点ＴＤとの少なくともいずれか一方を制御する。なお、流延膜２０の露出面温度ＴＳは、例えば、市販される赤外式温度計等の非接触式温度測定手段を流延膜２０の近傍に設けて測定することができる。ΔＴが３℃未満であると、水滴が発生しにくく、一方ΔＴが３０℃よりも大きいと水滴が急激に発生してしまい、発生し始めにおける水滴の大きさが不均一になってしまうことがある。
３℃≦ΔＴ≦３０℃・・・（１）
【００４８】
発生した水滴２５は、徐々に成長する。なお、結露は、流延膜２０の厚みの勾配ができてから実施することが好ましいが、水滴２５の発生のタイミングや成長の速度によっては、厚みの勾配ができるように流延膜２０が流動している間に実施し始めてもよい。
【００４９】
そして水滴２５は、成長しながら流延膜２０の中に潜り込み、流延膜２０の厚みが小さいところほどその潜り込みの深さは小さくなるので、水滴２５の成長が阻まれる。また、流延膜２０の厚みが小さいところほど乾燥して硬くなるタイミング、すなわち流動性が失われるタイミングが早いので、これによっても水滴２５の成長は阻まれる。これに対して、流延膜２０の厚みが大きいほど、水滴２５の潜り込みの深さは大きく、潜り込みに伴って成長し続ける。また、流延膜２０は厚いところほど乾燥しにくく、そのために水滴２５の潜り込みが継続する時間が長くなる。このようにして、一方向Ａで乾燥に要する時間に差がつくように流延膜の厚みＴに勾配をつけるので、一方向Ａに向かって徐々に大きな水滴２５が形成されることになる。この水滴成長工程の間も、支持体１１の傾きを保持する。
【００５０】
この水滴成長工程では、ΔＴが下記の式（２）を満たすように、露出面温度ＴＳと露点ＴＤとの少なくともいずれか一方を制御することが好ましい。露出面温度ＴＳの制御は、例えば、容器２２を下面に接するように配され、容器２２を下方から温度制御する温度制御板（図示なし）により実施することができる。また、水滴成長工程では、送風ダクトから加湿空気の送り出しをすることが好ましく、露点ＴＤの制御はこの加湿空気の温度、湿度、風量、風速の調整によりするとよい。
０℃＜ΔＴ≦１０℃・・・（２）
【００５１】
このような水滴成長工程の間と後との少なくともいずれか一方では、流延膜２０に含まれている溶媒を蒸発させる。この溶媒蒸発工程は、乾燥した空気を流延膜２０に接触させることで行われる。乾燥空気の送り出しは、結露工程で加湿された空気を送り出す送風ダクトで実施してもよいし、乾燥空気の送り出しをするための他の送風ダクトを配して実施してもよい。送風ダクトからの乾燥空気の送り出しにより、水滴２５の成長を終了させるタイミングと溶媒の蒸発速度とを制御する。溶媒の蒸発速度を大きくするほど、形成される孔１２の孔径Ｄの最大値は小さくなる。このように、孔径Ｄの最大値の制御は、溶媒の蒸発速度の調整によっても可能である。
【００５２】
この溶媒蒸発工程は、支持体１１の傾きを保持した状態で実施することが好ましい。ただし、厚みが最も大きい一端ＥＬ２と最も近い位置にある水滴２５の成長が止まって流延膜２０へのもぐりこみが終了した以降は、溶媒の蒸発が終了していなくても流延膜２０は硬くなっているので支持体１１の傾きを保持する必要はない。すなわち、流延膜２０の流動性が失われる程度に溶媒が蒸発するまで、支持体１１を傾けた状態で保持するとよい。
【００５３】
そして、水滴２５の状態が所望の状態となったところで、流延膜２０の中に潜り込んでいる水滴２５を水蒸気２７として蒸発させる。流延膜２０の中に溶媒が残留していた場合には、できるだけ多くの溶媒を蒸発させた後に水滴２５を蒸発させるような条件とする。この溶媒蒸発工程においても、溶媒蒸発工程と同様に、容器２２の上方に設けられた送風ダクトからの乾燥空気の送り出しを実施して流延膜２０の上に空気を流す。そして、その空気の温度、風量、風速を調整することにより、水滴２５と流延膜２０の中に残っていた溶媒との蒸発速度を制御することができる。
【００５４】
水滴蒸発工程では、支持体１１の傾きを保持する必要はないが、保持したままであってもよい。すなわち、支持体１１を水平な台の上に静置して水滴を蒸発させてもよいし、支持体１１が容器２２の上で傾いた姿勢で保持されたまま水滴を蒸発させてもよい。
【００５５】
以上のようにして、一方向Ａの距離に比例して孔径Ｄが増大する多孔フィルム１０を、支持体１１の上につくることができる。そして、この方法によると、一方向Ａの距離に比例して厚みＴが増大するような多孔フィルム１０を製造することができる。なお、支持体１１が使用するときに不要なものであれば、多孔フィルム１１を形成後または形成中に支持体１１を剥がすとよい。
【００５６】
なお、図４（Ｂ）の容器２２と傾き保持部材２３とに変えて、図４（Ｃ）に示すような、傾きをもって支持体１１の下面全体を支持する傾斜部３２ａが設けられた容器３２を用いてもよい。この容器３２は、傾斜部３２ａと、この傾斜部３２の低い一端が接続する水平部３２ｂとを有する。支持体１１を傾けて静置したときに、低くなる一端が水平部３２ｂで支持される。そして、流延膜２０を成す流延溶液が支持体１１から流れ落ちた場合には、水平部３２ｂがその受け部となる。この容器３２の場合にも、傾斜部の傾きθと、流延溶液の粘度との少なくともいずれか一方により、方向Ａで互いに隣り合う孔１２と孔１２との孔径差、孔径Ｄの最小値、孔径Ｄの最大値、孔１２の最小値と最大値との差を制御することができる。
【００５７】
さらに、長尺のベルトが走行する走行路の上流から順に、少なくとも３つの第１室〜第３室を設けて、これらの第１室から第３室へとベルトを走行させ、ベルト上に支持体１１を載置して搬送する方法で多孔フィルム１０を製造することができる。第１室には乾燥空気を送り出す送風ダクト、第２室には加湿空気を送り出す送風ダクト、第３室には乾燥空気を送り出す送風ダクトを設ける。第１室〜第３室にはそれぞれ排気ダクトを設けて各室毎に空気を循環させてもよい。
【００５８】
第１室ではベルト上の支持体に流延溶液を流延して流延膜を形成する。そして、第１室から第２室から支持体１１が案内されると流延膜２０の上で水蒸気が結露して水滴が生じる。生じた水滴の成長が所定の程度に達するとこの支持体１１は第３室へ案内され、第３室で溶媒の蒸発と水滴の蒸発とを実施する。
【００５９】
ベルトを下方から周面で支持する支持ローラをベルトの走行路に配し、このベルトを例えば周方向に回転する駆動ローラで搬送する。そして、支持ローラを、その長手方向が水平と交差するように傾けて配することにより、支持体１１を傾けた状態で走行させることができる。この方法によると、ベルトの幅方向に孔径Ｄが漸増するように多孔フィルムを製造することができる。なお、走行するベルトを流延溶液が流延される支持体とし、長尺の多孔フィルムを製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の多孔フィルムの平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】本発明の多孔フィルムの一端からの距離と孔径との関係を表すグラフである。
【図４】多孔フィルムの製造方法に関する説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 多孔フィルム
１１ 支持体
１２ 孔
２０ 流延膜
Ｄ 孔径
θ 支持体の傾き
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の孔を有する多孔フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学分野や電子分野では、集積度の向上や情報量の高密度化、画像情報の高精細化といった要求がますます大きくなっている。そのために、これらの分野に用いられるフィルムに対しては、より微細な構造をもつことが強く求められてきた。このような要求に応える微細構造をもつフィルムとしては、μｍレベルの微細な孔が多数形成されて蜂の巣状の構造、すなわちハニカム構造をもつポリマーフィルムがある。また、医療分野でも微細構造をもつフィルムは求められている。医療分野でのニーズとしては、例えば、細胞培養の場となるフィルム（例えば、特許文献１参照）がある。このフィルムは微細な凹凸が形成されていることから、平滑なフィルムに比べて細胞培養に適する。そして、このフィルムでは、凹凸が略均一な態様で形成されている。
【０００３】
しかし、均一ではなくあえて不均一な構造とされた素材が求められることが多くなってきている。例えば、生体組織はもともと不均一な構造であるために、再生医療分野では、生体組織となりうる細胞を培養する材料に不均一な構造であることを求める。そこで、細胞培養の足場となる材料（以降、細胞培養基材と称する）として、生体吸収性ポリマーからなり、ポロシティとポアサイズとが徐々に異なるように、複数の孔が形成されている多孔質材料の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、細胞を培養する培養エリアが複数設けられ、各培養エリアが凹凸形状を有し、培養エリア毎に断面円形の凸部の直径が異なる細胞培養容器の製造方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
また、光学材料分野でも微細パターンが形成されているフィルムが用いられており、そのパターンのピッチはサブμｍ〜数十μｍサイズとされている。これらのフィルムの製造方法としては、光リソグラフィを中心とするマイクロ加工技術を用いた版を作成し、その版の構造をフィルムに転写する方法が主流となっている。
【特許文献１】特開２００１−１５７５７４号公報
【特許文献２】特開２００６−６８０８０号公報
【特許文献３】特開２００６−３２５５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、細胞を培養する場合には、培養すべき細胞の種類によって、最適な孔の径や深さが異なることがわかってきた。これは、細胞への酸素や栄養の補給と二酸化炭素や老廃物の排出とが効果的かつ効率的に為されるための孔の径や深さが、細胞によって異なるためとみられている。そこで、細胞を培養するにあたり、細胞培養基材としてどのようなもの使用するとよいかというスクリーニングを実施することができると、細胞培養基材の選択も細胞培養条件の検討もより迅速に実施されることになる。
【０００７】
しかし、特許文献２の材料は、細胞が培養されるエリアと細胞が培養されないエリアとが斑になって確認されることがある。また、特許文献２の材料は、エリア毎の態様が異なるので再現性試験等を含めスクリーニングに適したものとはいえない。そして、特許文献３の材料は、凸部の径が培養エリア毎に異なり、かつ、培養エリア内では均一となっているが、培養に適した凹凸形状が見いだせない場合がある。すなわち、いずれの培養エリアでも細胞を効果的に培養することができないにも関わらず、このような細胞を、孔の径が特許文献３の凸部の最大直径と最小直径との間の値である他の細胞培養基材で培養することができることがある。したがって、特許文献３の材料もスクリーニングに用いるに適したものとは必ずしもいえない。
【０００８】
さらに、孔の径や深さの不均一性についても、細胞によって最適な態様が異なることがわかってきているが、周知のナノインプリント法や光リソグラフィを用いた方法、例えば特許文献３の方法では、様々に培養条件が異なる多くの細胞毎に、適した細胞培養基材を簡易には製造することはできない。また、細胞培養のスクリーニング材として用いることができるような材料を製造する方法は提案されていない。そして、特許文献１の方法では、孔の径や深さが不均一ある材料はつくることができない。
【０００９】
そこで、本発明は、細胞培養基材や細胞培養のスクリーニング材料として用いることができる多孔フィルムの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、支持体上に、ポリマーが溶媒に溶解した溶液を流延して流延膜を形成する流延膜形成工程と、この流延膜上に結露させる結露工程と、前記溶媒と前記結露により生じた水滴とを蒸発させて複数の孔を有する多孔フィルムとする孔形成工程とを有する多孔フィルムの製造方法において、前記流延膜の厚みが一方向に向かって増加するように、前記流延膜が形成された前記支持体を傾け、前記流延膜の流動性が失われるように前記溶媒が蒸発するまで、前記支持体の傾きを保持することを特徴として構成されている。
【００１１】
前記結露により生じた水滴を、前記一方向に向かって大きくなるように成長させることが好ましい。
【００１２】
前記支持体の傾きθにより、前記一方向で隣り合う孔と孔との径の差を制御することを特徴とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、細胞培養基材や細胞培養のスクリーニング材料として用いることができる多孔フィルムを簡易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明により製造される多孔フィルムの平面図であり、図２は図１のII−II線に沿う断面図である。ただし、本発明は、図１に示す多孔フィルム１０に限定されない。図１では、多孔フィルム１０が支持体１１の上にある状態を示すが、支持体１１は無くてもよい。ただし、孔１２をより小さく形成するほど、通常は多孔フィルム１０の厚みを小さくし搬送等の取り扱い性が難しくなるので、このような取り扱い性の点を考慮して、図１のように、多孔フィルム１０を支持体１１と重なった態様で製品としてもよい。そして、多孔フィルム１０は、支持体１１と重なった態様のまま使用されることもあるし、あるいは、支持体１１から剥離されて使用されることもある。
【００１５】
複数の孔１２は多孔フィルム１０の一方の面に設けられており、多孔フィルム１０を厚み方向で貫通するように形成されたものではない。孔１２は、略一定の形状であり、多孔フィルム１０がハニカム構造となるように規則的に配列している。孔１２の径（以降、孔径と称する）Ｄは、多孔フィルム１０の表面における孔１２の開口の径（以下、開口径と称する）ＡＰよりも大きい。また、孔径Ｄは、隣り合う孔の中心間距離Ｌよりも小さい。したがって、フィルム１０は内部に連通路が形成されないように、孔１２がそれぞれ独立している。なお、本発明における多孔フィルムには、多孔フィルム１０のように内部に連通路が形成されないものと、連通路が形成されるように各孔が非独立となっているハニカム構造との両方が含まれる。
【００１６】
孔１２が略一定の形状であるとは、すべての孔１２が互いに相似であることであり、すなわち細胞が培養されるべき空間としての形状が同じであることになる。したがって、細胞培養に適した細胞培養基材及び条件を見いだすにあたり、孔の形状という細胞培養の可否を左右しうる重要な因子を排除することができる。したがって、この多孔フィルム１０は、細胞培養のスクリーニング材として好適に用いることができる。
【００１７】
さらに、各孔１２が図２に示すように独立している場合には、酸素や栄養分を吸収したり二酸化炭素や老廃物を排出する等の細胞と外界との物質交換が効果的にかつ均等に行われるようになる。したがって、細胞培養基材や細胞培養のスクリーニング材として好適に用いることができる。
【００１８】
多孔フィルム１０の一端ＥＬ１から他端ＥＬ２に向かう方向、すなわち図２での矢線Ａで示す一方向に向かって、孔径Ｄが漸増するように孔１２は形成されている。すなわち、一端ＥＬ１から他端ＥＬ２に向かう一方向Ａにおいて順に選び出した３つのエリア、例えば第１エリアＰ１，第２エリアＰ２，第３エリアＰ３をみると、図１に示すように、第１エリアＰ１，第２エリアＰ２，第３エリアＰ３の順に孔径Ｄは大きくなっている。ランダムな方向に孔径Ｄが漸増あるいは漸減するのではなく、一方向Ａに向かって孔径Ｄが漸増しているという規則性を多孔フィルム１０は有しているために、細胞培養に適したエリアを見いだし易いという利点がある。つまり、細胞培養をするにあたり、孔径がいくつからいくつまでの間のものを細胞培養基材として選択すべきか、ということを容易に判断することができる。なお、開口径ＡＰも孔径Ｄの漸増に伴い第１エリアＰ１，第２エリアＰ２，第３エリアＰ３の順に大きくなっている。そして、単位面積あたりの孔１２の数が一方向Ａに向かって漸減するように孔１２は形成されている。
【００１９】
さらに、孔１２は、一方向Ａの距離に比例して孔径Ｄが増大している場合がある。この場合には、第１エリアＰ１から第２エリアＰ２までの距離をＤ１、第１エリアから第３エリアまでの距離をＤ２とすると、第３エリアＰ３における孔径Ｄは、（第１エリアにおける孔径）×Ｄ２／Ｄ１となる。
【００２０】
一方向Ａの距離に比例して孔径Ｄが増大しているという規則性を多孔フィルム１０がもつ場合には、細胞培養に適したエリアをより見いだし易いという利点がある。つまり、（１）所定の細胞を培養するにあたり、孔径Ｄの最小値と最大値とはいくつか、すなわち孔径Ｄがいくつからいくつまでの間のものを細胞培養基材として選択すべきか、（２）細胞培養基材に不均一さが要求される場合に、一方向Ａで隣りあう孔１２と孔１２との孔径Ｄの差や孔径Ｄの比がどれくらいである不均一さが所定細胞の培養に適するか、ということを容易に判断することができる。なお、以降の説明においては、平面示において１ｍｍ×１ｍｍの隣り合うエリアを一方向Ａでふたつとり、各エリアにおける孔径Ｄの平均値を求めたときに、２つの平均値の差を、「孔径差」と称する。
【００２１】
なお、本発明は、一方向Ａの距離に比例して孔径Ｄが増大している態様に限るものではない。例えば、一方向Ａの距離に対して、指数関数的、対数関数的に孔径Ｄが増大している多孔フィルムも本発明は含む。
【００２２】
また、任意の一点を通り一方向Ａと直交するライン上に配されている複数の孔１２は、互いに略同等の大きさとされている場合がある。例えば、第１エリアＰ１を通り一方向Ａと直交する第１ラインＬ１上にある孔１２はいずれも略同等の大きさで、孔径Ｄならびに開孔径ＡＰについても略同等とされる態様である。また、第２エリアＰ２を通り一方向Ａと直交する第２ラインＬ２、第３エリアＰ３を通り一方向Ａと直交する第３ラインＬ３の各ライン上の孔１２についても同様である。
【００２３】
ここで、第１ラインＬ１上に並ぶ孔１２の孔径Ｄの平均値ＤＡと、第１ラインＬ１上で任意に選ばれる１ｍｍ×１ｍｍのエリアＡについて孔径Ｄの平均値ＤＳを求める。上記のように孔１２が略同等の大きさの態様とは、１００×（ＤＡ−ＤＳ）／ＤＳで求める孔径変動係数が最大でも１０％であることを意味する。
【００２４】
一方向Ａと直交する方向で孔径Ｄが等しく、孔径Ｄの変化が一方向Ａにおいてのみである場合には、同一構造の単位エリアを複数確保して、単位エリア毎に細胞培養のスクリーニングをすることができる。すなわち、細胞培養の再現性テストを容易にすることができる。そして、孔径Ｄが連続的に漸増するように変化していても、漸増の方向性等の態様が規則的でない場合には、孔径Ｄと細胞培養条件との関係が見いだしにくいが、多孔フィルム１０は、孔径Ｄが連続的かつ漸増の方向性等が規則的であることから、細胞培養条件と孔径Ｄとの関係をより容易に見いだしやすい、という効果がある。
【００２５】
フィルムの厚みＴは、一定であるものと、一方向Ａに向かって漸増するものとの２つがある。また、一方向Ａに向かって厚みＴが漸増するとは、すなわち、一端ＥＬ１での厚みＴが最も小さく、他端ＥＬ２での厚みが最も大きいことを意味する。そして、厚みＴが一方向Ａの距離に比例して増大している場合もある。この場合には、厚みＴと孔１２の深さとが比例する態様もある。すると、孔１２の深さが一方向Ａの距離に比例して増大していることになり、細胞培養に適したエリアを、孔の径Ｄという二次元ではなく、三次元の空間のサイズとして、より正確に見いだすことができるようになる。
【００２６】
図３は、多孔フィルム１０の一方向Ａにおける一端ＥＬ１からの距離と孔径Ｄとの関係を示すグラフである。しかし、これらは本発明の一例であって、これに依存するものではない。縦軸は孔径Ｄであり、横軸は一端ＥＬ１からの距離である。孔径Ｄは、一方向Ａの距離に比例して増大している。その増大には連続性がある。ここでの連続性とは、一方向Ａでの孔径差が最大でも４μｍであることを意味する。多孔フィルム１０は、孔径差が２０ｎｍ以上４μｍ以下の範囲となるように孔が形成されている場合や、１００ｎｍ以上２μｍ以下の範囲となるように孔が形成されている場合があり、このような孔径差の範囲は、用途に応じて決定することができる。このように、多孔フィルム１０は孔径差が非常に小さいので、孔径Ｄと一端ＥＬ１からの距離とのグラフは直線を成すに十分な連続性をもつ。そして、例えば、一方向Ａで隣り合う孔同士の孔径差が０．０５μｍ、０．０８μｍ、０．１μｍである場合についてそれぞれグラフ化すると、図３の実線（Ａ）、一点破線（Ｂ）、破線（Ｃ）のように、この順に傾きが大きな直線（ただし、原点は除く）となる。このように、本発明の多孔フィルム１０には、一方向Ａでの孔径差が互いに異なる種々のものがある。
【００２７】
孔径Ｄの変化が段階的であると、細胞培養に適した孔径を確認することができない場合がある。例えば、３．３μｍから３．５μｍの孔径Ｄをもつ細胞培養基材が好ましい細胞を、３．０μｍの孔径と４．０μｍの孔径とをもつ細胞培養基材で培養しても、培養することができない、あるいは、３．３〜３．５μｍの孔径が培養に適するという知見が得られない、という問題がある。しかし、本発明の多孔フィルム１０では、上記のように、孔径Ｄの変化が一方向Ａにおいて連続であるように孔径Ｄが漸増することにより、上記のようなケースでも培養することができる、あるいは培養に適するエリアを見つけ出して、培養に適する孔径Ｄについての知見を得ることができる、という効果がある。
【００２８】
多孔フィルム１０は、孔径Ｄの最小値が１０ｎｍ、最大値が２００μｍとなるように、一方向Ａで連続的に孔径Ｄが変化している。例えば、孔径差が２０ｎｍの場合には、孔径Ｄの最小値が１０ｎｍ１０μｍ以下の範囲、最大値が５００ｎｍ以上１０μｍ以下の範囲であり、孔径差が４μｍの場合には、孔径Ｄの最小値が１μｍ以上１０μｍ以下の範囲、最大値が２０μｍ以上２００μｍ以下の範囲である。孔径Ｄの最小値とは、一端ＥＬ１に最も近い孔１２の孔径Ｄであり、最大値とは他端ＥＬ２に最も近い孔１２の孔径Ｄである。
【００２９】
多孔フィルム１０は以上の構成をもつことから、スフェロイド（３次元細胞培養）のための細胞培養基材として好適に用いることができる。さらに、各種細胞を培養する細胞培養基材のスクリーニングにも好適に用いることができる。特に、神経細胞や肝細胞の培養基材やスクリーニングに好ましい。神経細胞の培養では、細胞体から複数出ている樹状突起の太さや長さ、伸長方向、軸索の長さや伸長方向、軸索側枝の長さや太さ及び伸長方向、軸索の終末側枝の長さ等により、スフェロイドの形成態様が異なり、また、肝細胞では、アルブミン合成能によってスフェロイドの形成態様が異なるからである。
【００３０】
そして多孔フィルム１０は、有機のポリマーからなる。したがって、可撓性に優れるので、曲面等での使用も可能であり、所望の形に所望のエリアをカットして使用することができる。
【００３１】
本発明では下記のような結露法を用いて、上記のような多孔フィルム１０を製造する。疎水性のポリマーを溶媒に溶解して溶液とし、この溶液を支持体上に流延して流延膜を形成し、この流延膜に結露させて、溶媒と結露により生じた水滴とを蒸発させることにより、孔１２が複数形成された多孔フィルム１０を製造する。この方法は、一方向Ａにおいて孔径Ｄが勾配をもつように孔１２を形成するにあたり、隣り合う孔同士の孔径差を小さくつくること、製造効率、製造コストの点でより好ましい。
【００３２】
そして、以下の方法では、一方向Ａの距離に比例して厚みＴが増大する多孔フィルム１０を製造することができる。
【００３３】
［原料］
ポリマーとしては、疎水性のポリマーとすることが好ましい。なお、この疎水性ポリマーに加えて両親媒性化合物を用いてもよい。両親媒性化合物は親水性をもつとともに親油性をもち、具体的には、親水基と疎水基をもつ化合物であり、これを用いることにより、流延膜の露出面に水滴をより形成しやすくなる。
【００３４】
そして、両親媒性化合物と併用される場合の疎水性のポリマーは、非水溶性の溶媒つまり疎水性の溶媒に溶解するものが好ましく、例えば、ポリ−ε−カプロラクトン、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、アガロース、ポリ−２−ヒドロキシエチルアクリレート、ポリスルホンなどが好ましい。生分解性を必要とする場合や、あるいは、コストや入手の容易さなどを考慮すると、ポリ−ε−カプロラクトンが特に好ましい。
【００３５】
両親媒性化合物と併用される場合の疎水性ポリマーの他の例としては、ビニル重合ポリマー（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロペン、ポリビニルエーテル、ポリビニルカルバゾール、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン等）、ポリエステル（例えば、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、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸等）、ポリラクトン（例えばポリカプロラクトンなど）、ポリアミド又はポリイミド（例えば、ナイロンやポリアミド酸など）、ポリウレタン、ポリウレア、ポリカーボネート、ポリアロマティックス、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリシロキサン誘導体、などが挙げられる。これらは、溶解性、光学的物性、電気的物性、強度、弾性等の観点から、ホモポリマーであってもよいし、コポリマーやポリマーブレンド、ポリマーアロイとしてもよい。
【００３６】
疎水性ポリマーとともに用いられる両親媒性の化合物としては、市販される多くの界面活性剤のようなモノマーの他に、二量体や三量体等のオリゴマー、ポリマーを用いることができる。両親媒性化合物と疎水性のポリマーとをともに用いる場合には、疎水性ポリマーの重量に対する両親媒性化合物の重量の割合を０．１％以上２０％以下の範囲にすることが好ましい。
【００３７】
流延溶液の溶媒となる溶剤は、疎水性のポリマーを溶解させるものであれば、特に限定されない。例としては、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、シクロヘキサン、酢酸メチルなどが挙げられる。
【００３８】
溶剤として互いに異なる２種以上の化合物を用い、その割合を適宜代えて用いることにより、水滴の形成速度、及び水滴の流延膜への入り込み深さ等を制御することができる。
【００３９】
流延溶液は、有機溶媒１００重量部に対し疎水性のポリマーが０．０２重量部以上２０重量部以下となるようにつくることが好ましい。そして、この重量濃度範囲で、溶液の流れやすさ、すなわち流動性を調整することが好ましい。
【００４０】
流延溶液については、その粘度を高くするほど結露で発生した水滴が移動しにくくなるとともに流延溶液自体が流れにくくなり、粘度を低くするほど水滴同士が結合して合体してしまいやすく孔径が不均一になる傾向があるとともに、流延溶液自体の流れやすくなる傾向がある。そこで、この粘度を０．１ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ以下の範囲とし、この範囲で溶液の流れやすさを調整することが好ましい。流延溶液の流れやすさを調整することにより厚みＴの調整と孔径Ｄの調整と、孔径差の調整とをすることができる。
【００４１】
図４は、多孔フィルム１０を製造する方法の説明図である。流延溶液は、支持体１１の上に流延される。流延方法としては、移動する支持体１１の上に流延溶液する方法と、流延溶液を支持体１１の上に載せてから塗り延ばすいわゆる延展による方法とがあるが、いずれでもよい。この流延により、図４の（Ａ）に示すように、流延膜２０を支持体１１の上に形成する。なお、この流延工程の間は、支持体及び流延溶液の周りを乾燥雰囲気としておくことが好ましい。
【００４２】
支持体１１を静置する容器２２の底部２２ａには、支持体１１を傾けた状態で保持する傾き保持部材２３が載置される。図４の（Ｂ）に示すように、この容器２２の底部２２ａと傾き保持部材２３との上に、流動性がある流延膜２０の厚みが一方向に向かって増加するように、流延膜２０が形成された支持体１１を傾けて置く。なお、流延溶液の流延は、このように傾けた姿勢の支持体１１に対して実施してもよい。図４（Ｂ）では、流延膜の厚みが増加する一方向を図１の態様と対応させるために図１と同様に矢線Ａで示す。支持体１１が傾けられると流延膜２０が傾いた方向Ａに流れるので、これにより流延膜２０の厚みが方向Ａに向かうに従い増大するとともに、その増大は、方向Ａの距離に比例したものとなる。
【００４３】
流延膜２０の一端ＥＬ１の厚みと他端ＥＬ２の厚みとの差を大きくするほど、孔径Ｄの最小値と最大値との差及び比は大きくなる。一端ＥＬ１の厚みと他端ＥＬ２の厚みとの差を大きくする場合ほど、流延溶液の粘度を高くしたり、傾き保持部材２３の高さＨを高くして支持体１１の傾きθを大きくするとよい。すなわち、方向Ａで互いに隣り合う孔１２と孔１２との孔径差、孔径Ｄの最小値、孔径Ｄの最大値、孔１２の最小値と最大値との差は、いずれも、支持体１１の傾きθと流延溶液の粘度との少なくとも一方により制御することができる。換言すれば、支持体１１の傾きθと流延溶液の粘度との少なくとも一方を調整することにより、図３に示す孔径Ｄと一端ＥＬ１からの距離とのグラフにおいて直線の傾きが（Ａ）〜（Ｃ）のように互いに異なる多孔フィルムを製造することができる他、各直線の位置を上下に変位させたような多孔フィルムを製造することもできる。
【００４４】
上記のように、支持体１１の傾きθや流延溶液の粘度を大きくするほど孔径Ｄの最大値を大きくすることができるのは、支持体１１の傾きθや粘度が大きい場合には、これらが小さい場合に比べて、厚みＴが小さい箇所と大きい箇所との乾燥速度の差が大きくなるためである。なお、流延溶液の粘度は、流延溶液におけるポリマーの濃度を高める、分子量がより大きなポリマーを用いる等により、高めることができる。
【００４５】
また、孔１２の深さも、支持体１１の傾きθと流延溶液の粘度との少なくともいずれか一方により制御することができる。すなわち、一方向Ａで隣り合う孔１２と孔１２との深さの差や、一端ＥＬ１に最も近い孔１２と他端ＥＬ２に最も近い孔１２との深さの差は、支持体１１の傾きθと流延溶液の粘度とにより制御することができる。例えば、深さの差をより大きくする場合には、支持体１１の傾きθや流延溶液の粘度を大きくするとよい。支持体１１の傾きθや粘度が大きい場合には、これらが小さい場合に比べて、厚みＴが小さい箇所と大きい箇所との乾燥速度の差が大きくなるためである。
【００４６】
流延膜２０の上に結露させて水滴２５を生じさせる。発生時における水滴２５は極めて小さく、ひとつひとつは肉眼で認めることができないような大きさである。その大きさは数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度とであるが、図４では便宜上誇張して示す。この結露工程は、流延膜２０に加湿空気を接触させることで行われる。容器２２の上方には送風ダクト（図示せず）が配されており、この送風ダクトには、湿度及び温度を調整した空気を送風ダクトに送り込み、送風ダクトからの空気の送り出しのオン・オフと送り出すときの風量ならびに風速を調整するための送風制御装置が接続されている。このような送風ダクトからの送風により、結露の開始のタイミングと生じさせるべき水滴２５の大きさを制御する。加湿空気に含まれる水を、流延膜２０の上でより凝縮しやすくするために、加湿空気に接触する前の流延膜２０を下げるように容器２２の内部を予め冷却しておいてもよい。
【００４７】
このような水滴発生工程では、送風ダクトからの空気の露点をＴＤ、流延膜２０の露出面の温度をＴＳとするときに、ＴＤ−ＴＳで求められる値をΔＴとする。ΔＴが下記の式（１）を満たすように、露出面温度ＴＳと露点ＴＤとの少なくともいずれか一方を制御する。なお、流延膜２０の露出面温度ＴＳは、例えば、市販される赤外式温度計等の非接触式温度測定手段を流延膜２０の近傍に設けて測定することができる。ΔＴが３℃未満であると、水滴が発生しにくく、一方ΔＴが３０℃よりも大きいと水滴が急激に発生してしまい、発生し始めにおける水滴の大きさが不均一になってしまうことがある。
３℃≦ΔＴ≦３０℃・・・（１）
【００４８】
発生した水滴２５は、徐々に成長する。なお、結露は、流延膜２０の厚みの勾配ができてから実施することが好ましいが、水滴２５の発生のタイミングや成長の速度によっては、厚みの勾配ができるように流延膜２０が流動している間に実施し始めてもよい。
【００４９】
そして水滴２５は、成長しながら流延膜２０の中に潜り込み、流延膜２０の厚みが小さいところほどその潜り込みの深さは小さくなるので、水滴２５の成長が阻まれる。また、流延膜２０の厚みが小さいところほど乾燥して硬くなるタイミング、すなわち流動性が失われるタイミングが早いので、これによっても水滴２５の成長は阻まれる。これに対して、流延膜２０の厚みが大きいほど、水滴２５の潜り込みの深さは大きく、潜り込みに伴って成長し続ける。また、流延膜２０は厚いところほど乾燥しにくく、そのために水滴２５の潜り込みが継続する時間が長くなる。このようにして、一方向Ａで乾燥に要する時間に差がつくように流延膜の厚みＴに勾配をつけるので、一方向Ａに向かって徐々に大きな水滴２５が形成されることになる。この水滴成長工程の間も、支持体１１の傾きを保持する。
【００５０】
この水滴成長工程では、ΔＴが下記の式（２）を満たすように、露出面温度ＴＳと露点ＴＤとの少なくともいずれか一方を制御することが好ましい。露出面温度ＴＳの制御は、例えば、容器２２を下面に接するように配され、容器２２を下方から温度制御する温度制御板（図示なし）により実施することができる。また、水滴成長工程では、送風ダクトから加湿空気の送り出しをすることが好ましく、露点ＴＤの制御はこの加湿空気の温度、湿度、風量、風速の調整によりするとよい。
０℃＜ΔＴ≦１０℃・・・（２）
【００５１】
このような水滴成長工程の間と後との少なくともいずれか一方では、流延膜２０に含まれている溶媒を蒸発させる。この溶媒蒸発工程は、乾燥した空気を流延膜２０に接触させることで行われる。乾燥空気の送り出しは、結露工程で加湿された空気を送り出す送風ダクトで実施してもよいし、乾燥空気の送り出しをするための他の送風ダクトを配して実施してもよい。送風ダクトからの乾燥空気の送り出しにより、水滴２５の成長を終了させるタイミングと溶媒の蒸発速度とを制御する。溶媒の蒸発速度を大きくするほど、形成される孔１２の孔径Ｄの最大値は小さくなる。このように、孔径Ｄの最大値の制御は、溶媒の蒸発速度の調整によっても可能である。
【００５２】
この溶媒蒸発工程は、支持体１１の傾きを保持した状態で実施することが好ましい。ただし、厚みが最も大きい一端ＥＬ２と最も近い位置にある水滴２５の成長が止まって流延膜２０へのもぐりこみが終了した以降は、溶媒の蒸発が終了していなくても流延膜２０は硬くなっているので支持体１１の傾きを保持する必要はない。すなわち、流延膜２０の流動性が失われる程度に溶媒が蒸発するまで、支持体１１を傾けた状態で保持するとよい。
【００５３】
そして、水滴２５の状態が所望の状態となったところで、流延膜２０の中に潜り込んでいる水滴２５を水蒸気２７として蒸発させる。流延膜２０の中に溶媒が残留していた場合には、できるだけ多くの溶媒を蒸発させた後に水滴２５を蒸発させるような条件とする。この溶媒蒸発工程においても、溶媒蒸発工程と同様に、容器２２の上方に設けられた送風ダクトからの乾燥空気の送り出しを実施して流延膜２０の上に空気を流す。そして、その空気の温度、風量、風速を調整することにより、水滴２５と流延膜２０の中に残っていた溶媒との蒸発速度を制御することができる。
【００５４】
水滴蒸発工程では、支持体１１の傾きを保持する必要はないが、保持したままであってもよい。すなわち、支持体１１を水平な台の上に静置して水滴を蒸発させてもよいし、支持体１１が容器２２の上で傾いた姿勢で保持されたまま水滴を蒸発させてもよい。
【００５５】
以上のようにして、一方向Ａの距離に比例して孔径Ｄが増大する多孔フィルム１０を、支持体１１の上につくることができる。そして、この方法によると、一方向Ａの距離に比例して厚みＴが増大するような多孔フィルム１０を製造することができる。なお、支持体１１が使用するときに不要なものであれば、多孔フィルム１１を形成後または形成中に支持体１１を剥がすとよい。
【００５６】
なお、図４（Ｂ）の容器２２と傾き保持部材２３とに変えて、図４（Ｃ）に示すような、傾きをもって支持体１１の下面全体を支持する傾斜部３２ａが設けられた容器３２を用いてもよい。この容器３２は、傾斜部３２ａと、この傾斜部３２の低い一端が接続する水平部３２ｂとを有する。支持体１１を傾けて静置したときに、低くなる一端が水平部３２ｂで支持される。そして、流延膜２０を成す流延溶液が支持体１１から流れ落ちた場合には、水平部３２ｂがその受け部となる。この容器３２の場合にも、傾斜部の傾きθと、流延溶液の粘度との少なくともいずれか一方により、方向Ａで互いに隣り合う孔１２と孔１２との孔径差、孔径Ｄの最小値、孔径Ｄの最大値、孔１２の最小値と最大値との差を制御することができる。
【００５７】
さらに、長尺のベルトが走行する走行路の上流から順に、少なくとも３つの第１室〜第３室を設けて、これらの第１室から第３室へとベルトを走行させ、ベルト上に支持体１１を載置して搬送する方法で多孔フィルム１０を製造することができる。第１室には乾燥空気を送り出す送風ダクト、第２室には加湿空気を送り出す送風ダクト、第３室には乾燥空気を送り出す送風ダクトを設ける。第１室〜第３室にはそれぞれ排気ダクトを設けて各室毎に空気を循環させてもよい。
【００５８】
第１室ではベルト上の支持体に流延溶液を流延して流延膜を形成する。そして、第１室から第２室から支持体１１が案内されると流延膜２０の上で水蒸気が結露して水滴が生じる。生じた水滴の成長が所定の程度に達するとこの支持体１１は第３室へ案内され、第３室で溶媒の蒸発と水滴の蒸発とを実施する。
【００５９】
ベルトを下方から周面で支持する支持ローラをベルトの走行路に配し、このベルトを例えば周方向に回転する駆動ローラで搬送する。そして、支持ローラを、その長手方向が水平と交差するように傾けて配することにより、支持体１１を傾けた状態で走行させることができる。この方法によると、ベルトの幅方向に孔径Ｄが漸増するように多孔フィルムを製造することができる。なお、走行するベルトを流延溶液が流延される支持体とし、長尺の多孔フィルムを製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の多孔フィルムの平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】本発明の多孔フィルムの一端からの距離と孔径との関係を表すグラフである。
【図４】多孔フィルムの製造方法に関する説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 多孔フィルム
１１ 支持体
１２ 孔
２０ 流延膜
Ｄ 孔径
θ 支持体の傾き
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上に、ポリマーが溶媒に溶解した溶液を流延して流延膜を形成する流延膜形成工程と、この流延膜上に結露させる結露工程と、前記溶媒と前記結露により生じた水滴とを蒸発させて複数の孔を有する多孔フィルムとする孔形成工程とを有する多孔フィルムの製造方法において、
前記流延膜の厚みが一方向に向かって増加するように、前記流延膜が形成された前記支持体を傾け、
前記流延膜の流動性が失われるように前記溶媒が蒸発するまで、前記支持体の傾きを保持することを特徴とする多孔フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記結露により生じた水滴を、前記一方向に向かって大きくなるように成長させることを特徴とする請求項１記載の多孔フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記支持体の傾きθにより、前記一方向で隣り合う孔と孔との径の差を制御することを特徴とする請求項１または２記載の多孔フィルムの製造方法。
【請求項１】
支持体上に、ポリマーが溶媒に溶解した溶液を流延して流延膜を形成する流延膜形成工程と、この流延膜上に結露させる結露工程と、前記溶媒と前記結露により生じた水滴とを蒸発させて複数の孔を有する多孔フィルムとする孔形成工程とを有する多孔フィルムの製造方法において、
前記流延膜の厚みが一方向に向かって増加するように、前記流延膜が形成された前記支持体を傾け、
前記流延膜の流動性が失われるように前記溶媒が蒸発するまで、前記支持体の傾きを保持することを特徴とする多孔フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記結露により生じた水滴を、前記一方向に向かって大きくなるように成長させることを特徴とする請求項１記載の多孔フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記支持体の傾きθにより、前記一方向で隣り合う孔と孔との径の差を制御することを特徴とする請求項１または２記載の多孔フィルムの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２４２４９６（Ｐ２００９−２４２４９６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８８７９５（Ｐ２００８−８８７９５）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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