(57)【要約】【課題】材料選択の自由度を高めつつ、より簡便に微小なゲルビーズを生成すること。また、遠心分離される材料に対して遠心力による作用の他に加えることができる物理的な作用の種類を拡大すること。【解決手段】液滴生成装置１は、遠心分離ユニット２０と、電力供給部２２ａと、ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂとを備える。遠心分離ユニット２０は、材料（２．５％（ｗ／ｗ）ＮａＡｌｇ水溶液と１０％（ｗ／ｗ）ｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液の混合溶液）を設置した回転体（ロータ２２）を回転させることにより材料に遠心力を加える。電力供給部２２ａは、遠心分離ユニット２０の回転体内に電力を供給する。ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂは、電力供給部２２ａによって供給された電力によって、遠心分離される材料に遠心力以外の付加的な物理的作用を加える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を設置した回転体を回転させることにより前記材料に遠心力を加える遠心分離部と、
前記遠心分離部の前記回転体内に電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部によって供給された電力によって、遠心分離される前記材料に遠心力以外の付加的な物理的作用を加える作用付加部と、
を備えることを特徴とする遠心分離装置。
【請求項２】
前記遠心分離部は、刺激応答性材料を含む前記材料が充填された管状部材から前記材料の液滴を射出させ、
前記作用付加部は、射出された前記材料の液滴に、前記遠心力以外の付加的な物理的作用を加えて、前記液滴の状態を変化させることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項３】
前記作用付加部は、射出された前記材料の液滴に、前記遠心力以外の付加的な物理的作用を加えることにより、前記刺激応答性材料を硬化させ、前記刺激応答性材料を含むゲルビーズを生成することを特徴とする請求項２に記載の遠心分離装置。
【請求項４】
前記作用付加部は、前記電力供給部によって供給された電力によって、前記材料に光を照射することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の遠心分離装置。
【請求項５】
前記作用付加部は、前記電力供給部によって供給された電力によって、前記材料の温度を変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の遠心分離装置。
【請求項６】
前記作用付加部は、前記電力供給部によって供給された電力によって、前記材料に電磁力を加えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の遠心分離装置。
【請求項７】
前記電力供給部は、前記回転体の回転軸の部分にスリップリングを備え、
前記回転体の外部から供給される電力を、前記スリップリングを介して前記回転体内に電力を供給することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の遠心分離装置。
【請求項８】
前記電力供給部は、前記回転体内にバッテリを備え、
前記バッテリから供給される電力を、前記回転体内に供給することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の遠心分離装置。
【請求項９】
前記電力供給部は、前記回転体側に電磁誘導のためのコイルを備え、
前記回転体の外部から前記コイルに印加された電磁力によって発生した電力によって、前記回転体内に電力を供給することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の遠心分離装置。
【請求項１０】
刺激応答性材料を含む材料が充填された管状部材を、回転体に設置して回転させることにより、遠心力によって前記管状部材から前記材料の液滴を射出させる遠心分離ステップと、
前記遠心分離ステップにおいて、前記回転体内に電力を供給する電力供給ステップと、
前記電力供給ステップにおいて供給された電力によって、射出された前記材料の液滴に、遠心力以外の付加的な物理的作用を加えて、前記液滴の状態を変化させる作用付加ステップと、
を含むことを特徴とする液滴生成方法。
【請求項１１】
刺激応答性材料からなるゲルを核とし、前記刺激応答性材料よりも硬化が早い高分子材料を外殻とする構造を有することを特徴とするゲルビーズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心分離装置、液滴生成方法及びゲルビーズに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロゲルからなるマイクロゲルビーズ（微小なゲルビーズ）は水を含む高分子ネットワークで生成されており、温度応答性や光応答性等の高分子自身の多様な特性を活かしたまま、マイクロスケールの構造物を形成することができる。このようなマイクロゲルビーズは、ドラッグデリバリーや細胞培養、アクチュエータとして用いることができ、材料科学・ソフトロボティクス・生命科学・医療等への応用展開が可能となる。
ハイドロゲルマイクロビーズを生成する方法として、例えば、非特許文献１及び非特許文献２に記載された方法が知られている。
非特許文献１には、マイクロ流路内でシリコーンオイル中にモノマーの液滴を流し、マイクロ流路の途中で紫外線を照射して光重合することで、様々な機能を有するマイクロゲルビーズを生成するデバイスが記載されている。
また、非特許文献２には、微細ガラス管とマイクロチューブを用いたデバイスを製作し、マイクロシリンジなどの送液用の機器を用いることなく、遠心分離機によりアルギン酸のゲルビーズをＣａＣｌ２に滴下することでマイクロゲルビーズを生成するシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Md. Taifur Tahman, et al., “Monodisperse Polymeric Ionic Liquid Microgel Beads with Multiple Chemically Switchable Functionalities,” Langmuir, 29, 9535-9543 (2013).
【非特許文献２】K Maeda, et al., “Controlled Synthesis of 3D Multi-Compartmental Particles with Centrifuge-Based Microdroplet Formation from a Multi-Barrelled Capillary,” Adv. Mater., 24, 1340-1346 (2012).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に記載の技術においては、マイクロ流路内でシリコーンオイルを用いてマイクロゲルビーズを生成している。このとき、マイクロゲルビーズを生成するための流路は比較的自由に構成することができるため、光重合等を用いることで様々な機能をマイクロゲルビーズに付加することができる可能性がある。しかしながら、非特許文献１に記載された技術では、マイクロゲルビーズはシリコーンオイル内に生成されるため、水溶液内で使用するにはマイクロゲルビーズを生成後に洗浄する必要があり、生成プロセスが複雑になるという問題がある。
また、非特許文献２に記載の技術においては、遠心分離機に微細ガラス管とマイクロチューブを用いることで、マイクロ流路を用いることなくＣａＣｌ２溶液内にマイクロゲルビーズを生成することができる。これにより、マイクロゲルビーズを生成後に洗浄するプロセス等を必要とせずに、水溶液中に簡便にマイクロゲルビーズを生成することが可能となる。しかしながら、非特許文献２に記載された技術においては、マイクロゲルビーズを遠心分離機内で生成することから、アルギン酸を主材として用いたマイクロゲルビーズのみしか生成することができず、マイクロゲルビーズに様々な機能を付与することが困難である。
なお、遠心分離機を用いて材料を処理する場合、遠心分離機のロータが高速回転することから、外部からロータ内部に物理的な作用を施すことは容易ではなく、従来の遠心分離機では、ロータ内部の材料に加えることができる物理的な作用が限られている。
このように、従来の技術においては、材料選択の自由度を高めつつ、簡便に微小なゲルビーズを生成することが困難であった。また、従来の技術においては、遠心分離される材料に対して遠心力による作用の他に加えることができる物理的な作用の種類が限られていた。
【０００５】
本発明は、材料選択の自由度を高めつつ、より簡便に微小なゲルビーズを生成することを１つの目的とする。また、本発明は、遠心分離される材料に対して遠心力による作用の他に加えることができる物理的な作用の種類を拡大することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様の遠心分離装置は、
材料を設置した回転体を回転させることにより前記材料に遠心力を加える遠心分離部と、
前記遠心分離部の前記回転体内に電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部によって供給された電力によって、遠心分離される前記材料に遠心力以外の付加的な物理的作用を加える作用付加部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、材料選択の自由度を高めつつ、より簡便に微小なゲルビーズを生成することができる。また、本発明によれば、遠心分離される材料に対して遠心力による作用の他に加えることができる物理的な作用の種類を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る液滴生成装置の構成を示す模式図である。
【図２】電力供給部の構成例を示す模式図である。
【図３】試料容器の外観構成例を示す模式図である。
【図４】試料容器の内部構造例を示す模式図である。
【図５】遮蔽部材の構成を示す模式図である。
【図６】液滴生成装置によってマイクロゲルビーズを生成する工程を示すフローチャートである。
【図７】マイクロゲルビーズの生成状態を示す顕微鏡写真である。
【図８Ａ】マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、外殻の断面積の測定結果を示す図である。
【図８Ｂ】マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、核の断面積の測定結果を示す図である。
【図８Ｃ】マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、外殻のフェレー径の測定結果を示す図である。
【図８Ｄ】マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、核のフェレー径の測定結果を示す図である。
【図８Ｅ】マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、マイクロゲルビーズの収縮率を示す図である。
【図９】実験１〜３の各過程におけるマイクロゲルビーズに加熱を繰り返した状態を示す顕微鏡写真である。
【図１０Ａ】マイクロゲルビーズの収縮性を示す図であり、マイクロゲルビーズの断面積の測定結果を示す図である。
【図１０Ｂ】マイクロゲルビーズの収縮性を測定した実験結果を示す図であり、マイクロゲルビーズのフェレー径の測定結果を示す図である。
【図１０Ｃ】マイクロゲルビーズの収縮性を測定した実験結果を示す図であり、マイクロゲルビーズの外殻の収縮率、核の収縮率及びリアーゼ後の収縮率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
［本発明の基本的概念］
本発明に係る液滴生成方法では、遠心分離による送液によって、光応答性ゲルを含む高分子材料で構成された液滴を生成する。例えば、遠心分離による送液によって、光応答性ゲルを核とし、外殻を高分子材料で構成された液滴を生成する。この場合、外殻の高分子材料として、核となる光応答性ゲルよりもネットワークの形成（硬化）が早い材料を用いることが好適である。
そして、生成された液滴に紫外線を照射することにより、光応答性ゲルを光重合（硬化）させる。光応答性ゲルを核とし、外殻を高分子材料で構成された上述の液滴の場合には、紫外線を照射することにより、外殻の高分子材料で形状が維持された状態の内部の光応答性ゲルが光重合（硬化）する。
これにより、材料をアルギン酸等に制約されることなく、微小なゲルビーズ（例えば、直径１〜１０００［μｍ］程度のマイクロゲルビーズ）を簡便に生成することができる。
このような液滴生成方法は、光応答性ゲルを含む高分子材料に広く適用することができる。上述のように、光応答性ゲルを核とし、外殻を高分子材料で構成された液滴とする場合には、核となる各種光応答性ゲルと、外殻となる各種高分子材料との種々の組み合わせに適用することが可能であり、外殻の高分子材料よりも核となる光応答性ゲルの分子の大きさが小さい場合に、特に有効である。
以下、本発明の一実施形態について具体的に説明する。
【００１０】
［液滴生成装置］
図１は、本実施形態に係る液滴生成装置１の構成を示す模式図である。
図１に示す液滴生成装置１は、本発明に係る遠心分離装置を微小なゲルビーズ（マイクロゲルビーズ）を生成するための装置として構成した例を示している。以下、ｐ（ＮＩＰＡＭ）を核とし、ＮａＡｌｇを外殻とするマイクロゲルビーズを生成する場合を例として説明する。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る液滴生成装置１は、制御ユニット１０と、遠心分離ユニット２０とを備えている。
制御ユニット１０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）またはＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍａｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の情報処理装置によって構成される。制御ユニット１０は、遠心分離ユニット２０における遠心分離動作の制御や、後述するＬＥＤによる紫外光の照射の制御を実行する。
【００１２】
遠心分離ユニット２０は、筐体２１と、ロータ２２と、駆動用モータ２３とを備えている。
筐体２１は、ロータ２２及び駆動用モータ２３を収容するケース部材を構成している。本実施形態において、遠心分離ユニット２０の主要な構成は筐体２１内に設置され、遠心分離ユニット２０と制御ユニット１０とは、別体のユニットとして構成される。なお、制御ユニット１０を遠心分離ユニット２０と一体に構成することとしてもよい。
ロータ２２は、遠心分離を行う試料を収容した遠沈管等の試料容器１００が設置される回転体であり、遠心分離を行う場合に、駆動用モータ２３によって回転される。
本実施形態において、ロータ２２は、回転中にロータ２２内に電力を供給可能な電力供給部２２ａを備えている。
【００１３】
図２は、電力供給部２２ａの構成例を示す模式図である。
図２に示すように、ロータ２２は、電力供給部２２ａとして、筐体２１に対して回転可能に支持される回転軸の部分に、スリップリングからなる電力供給ラインを備えている。このような構成の場合、例えば、導電性材料からなる回転軸を筐体２１側に設置し、導電性材料からなり、回転軸に接触しながら回転する接触子をロータ２２側に設置することで、ロータ２２内に電力を供給することが可能となる。なお、導電性材料からなる回転軸をロータ２２側に設置し、導電性材料からなる接触子を筐体２１側に備えることとしてもよい。
駆動用モータ２３は、制御ユニット１０の制御信号に従って、ロータ２２を回転駆動する。本実施形態において、駆動用モータ２３は、例えば、ロータ２２内の遠沈管等の試料容器１００に１５００Ｇ程度の遠心力を付与するようにロータ２２を回転駆動する。
【００１４】
［試料容器の構成］
次に、本実施形態に係る液滴生成装置１で用いられる試料容器１００について説明する。
図３は、試料容器１００の外観構成例を示す模式図である。また、図４は、試料容器１００の内部構造例を示す模式図である。なお、図４は、試料容器１００の断面構造として内部構造を示している。
図３及び図４に示すように、本実施形態における試料容器１００は、遠沈管を用いて構成され、マイクロチューブ１０１と、ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂと、キャップ１０３とを備えている。
【００１５】
マイクロチューブ１０１は、試料容器１００内に、試料容器１００と同軸に固定された管状の容器である。
具体的には、図４に示すように、マイクロチューブ１０１は、内部にガラス管１０１ａと、遮蔽部材１０１ｂとを備えている。
【００１６】
ガラス管１０１ａは、マイクロチューブ１０１内にマイクロチューブ１０１と同軸に固定されている。即ち、遠心力が加えられた場合に、マイクロチューブ１０１及びガラス管１０１ａは、試料容器１００に対して相対的に移動しない構成となっている。
また、ガラス管１０１ａ内には、２．５％（ｗ／ｗ）ＮａＡｌｇ水溶液（２．５％アルギン酸ナトリウム溶液）と１０％（ｗ／ｗ）ｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液（１０％ポリＮ−イソプロピルアミド溶液）の混合溶液が充填され、遠心分離が行われた場合、ガラス管１０１ａの射出口（遠心分離時に外周側となる開口部）から、２．５％（ｗ／ｗ）ＮａＡｌｇ水溶液（２．５％アルギン酸ナトリウム溶液）と１０％（ｗ／ｗ）ｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液（１０％ポリＮ−イソプロピルアミド溶液）によって構成される液滴が射出される。この液滴は、ガラス管１０１ａからの射出直後に、ＮａＡｌｇ水溶液がｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液の周囲を覆う構造となる。即ち、ガラス管１０１ａから射出された液滴は、ｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液の核をＮａＡｌｇ水溶液の外殻が保護する構造となっている。
なお、マイクロチューブ１０１の管底には、ＣａＣｌ２水溶液が貯留されている。このＣａＣｌ２水溶液の貯留槽は、ガラス管１０１ａの射出口から射出された液滴を貯留する貯留部Ｐとなる。
遮蔽部材１０１ｂは、ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂの照射光からガラス管１０１ａの射出口を遮蔽する。
【００１７】
図５は、遮蔽部材１０１ｂの構成を示す模式図である。
図５に示すように、遮蔽部材１０１ｂは、ガラス管１０１ａの射出口にＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂの照射光が照射されないよう遮蔽する構成となっている。
遮蔽部材１０１ｂにより、ガラス管１０１ａの射出口において、ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂからの光でｐ（ＮＩＰＡＭ）が硬化することを抑制できるため、ガラス管１０１ａの詰まりが生じることを防止できる。
【００１８】
ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂは、制御ユニット１０の制御信号に従って、ガラス管１０１ａの射出口から射出された液滴に紫外光（ここでは、波長３２５［ｎｍ］の深紫外光とする。）を照射する。
具体的には、ＬＥＤ１０２ａは、ガラス管１０１ａの射出口から射出され、空気中を移動している液滴に紫外光を照射する。また、ＬＥＤ１０２ｂは、貯留部Ｐ内に到達した液滴に紫外光を照射する。なお、ここでは、空気中を移動する液滴及び貯留部Ｐ内に到達した液滴の両方に紫外光を照射することとしたが、液滴を光硬化させることができれば、照射する紫外光の強さや照射方向（空気中で、対向する２方向から照射する等）を調整することにより、他の形態で紫外光を照射することとしてもよい。
ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂによって紫外光を照射された液滴は、ｐ（ＮＩＰＡＭ）の核をＮａＡｌｇの外殻が保護するマイクロゲルビーズの形態を安定して構成するものとなる。
【００１９】
キャップ１０３は、試料容器１００の開口部を塞ぐカバー部材である。また、キャップ１０３には、電力供給部２２ａから供給された電力をＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂに伝達するための導線を通す貫通穴が形成されている。
【００２０】
［動作］
次に、液滴生成装置１の動作を説明する。
図６は、液滴生成装置１によってマイクロゲルビーズを生成する工程（マイクロゲルビーズ生成工程）を示すフローチャートである。
初めに、ガラス管１０１ａに２．５％（ｗ／ｗ）ＮａＡｌｇ水溶液（２．５％アルギン酸ナトリウム溶液）と１０％（ｗ／ｗ）ｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液（１０％ポリＮ−イソプロピルアミド溶液）の混合溶液を充填する（工程Ｓ１）。
【００２１】
そして、このガラス管１０１ａをマイクロチューブ１０１内にセットし、さらにマイクロチューブ１０１を試料容器１００内にセットする。このとき、マイクロチューブ１０１の管底には、ＣａＣｌ２水溶液が貯留される（工程Ｓ２）。
次に、試料容器１００を遠心分離ユニット２０のロータ２２にセットする（工程Ｓ３）。
【００２２】
続いて、制御ユニット１０において、遠心分離ユニット２０の遠心力や処理時間、及び、紫外線の照射に関する設定等を行う（工程Ｓ４）。なお、本実施形態においては、ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂそれぞれを間欠的に駆動制御（例えば、ＰＷＭ制御）することにより、目的とする光量の紫外線を液滴に照射するものとする。
そして、制御ユニット１０において、遠心分離ユニット１０の回転及びＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂの駆動制御の実行を指示する（工程Ｓ５）。
【００２３】
すると、遠心分離ユニット２０のロータ２２が回転し、試料容器１００内において、ガラス管１０１ａからｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液を核とし、ＮａＡｌｇ水溶液が外殻となった液滴が射出される（工程Ｓ６）。
このとき、ロータ２２の電力供給部２２ａを介して、ロータ２２の外部からロータ２２の内部にあるＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂに電力が供給される（工程Ｓ７）。
【００２４】
そして、電力を供給されたＬＥＤ１０２ａは、ガラス管１０１ａの射出直後の空気中にある液滴に対して、紫外光を照射する（工程Ｓ８）。
これにより、空気中を移動する液滴において、ｐ（ＮＩＰＡＭ）の光重合が進行し、空気中において液滴が硬化する。
【００２５】
また、空気中で硬化が進行した液滴は、貯留部ＰにおいてＣａＣｌ２水溶液中に貯留される（工程Ｓ９）。
このとき、電力供給部２２ａを介して電力を供給されたＬＥＤ１０２ｂは、貯留部Ｐ内に貯留された液滴に対して、紫外光を照射する（工程Ｓ１０）。
これにより、貯留部Ｐに貯留された液滴において、ｐ（ＮＩＰＡＭ）の光重合が進行し、貯留部Ｐ内において液滴が硬化する。
【００２６】
このような処理の結果、貯留部Ｐに貯留された液滴は、硬化したｐ（ＮＩＰＡＭ）を核とし、外殻をＮａＡｌｇで構成されたマイクロゲルビーズとなる。
【００２７】
［効果］
２．５％（ｗ／ｗ）ＮａＡｌｇ水溶液と１０％（ｗ／ｗ）ｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液の混合溶液をガラス管１０１ａ内に充填した上、マイクロチューブ１０１内に設置し、遠心分離（１５００Ｇ）を行った。その際、紫外線の照射には狭域型ＬＥＤ（照射範囲の角度が約６度）と広域型ＬＥＤ（照射範囲の角度が約数十度）の２種類をＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂとして用いた。
また、ＮａＡｌｇ水溶液とｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液の混合比を３：１、１：１、１：３として実験を行った。
【００２８】
図７は、マイクロゲルビーズの生成状態を示す顕微鏡写真である。
また、図８Ａ〜図８Ｅは、マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、図８Ａは外殻の断面積の測定結果を示す図、図８Ｂは核の断面積の測定結果を示す図、図８Ｃは外殻のフェレー径の測定結果を示す図、図８Ｄは核のフェレー径の測定結果を示す図、図８Ｅはマイクロゲルビーズの収縮率を示す図である。なお、図８Ａ〜図８Ｅのサンプル数は５０個である。
なお、図７の実験では、回転数１０００［ｒｐｍ］、遠心時間１２０［ｓ］、ＵＶ照射時間１２０［ｓ］として、ガラス管１０１ａから射出された液滴に紫外線を照射した例を示している。また、紫外線の照射パターンは、Ｄｕｔｙ比を１００［％］、５０［％］、０［％］とした。Ｄｕｔｙ比１００［％］とは、継続的な紫外線の照射であり、Ｄｕｔｙ比５０［％］とは、紫外線を１０［ｍｓ］中、５［ｍｓ］点灯し、５［ｍｓ］消灯することで、擬似的に半分の光量の紫外線を照射するものである。また、Ｄｕｔｙ比０［％］とは、ガラス管１０１ａから液滴を射出する際には紫外線を照射せず、ＣａＣｌ２水溶液中に貯留された後に紫外線を照射するものである。
図７及び図８Ａ〜図８Ｅを参照すると、Ｄｕｔｙ比が１００［％］の場合に比べ、Ｄｕｔｙ比が５０［％］の場合には、マイクロゲルビーズが生成されるものの、核が小さくなると共に、熱応答により収縮する度合いが低下していることがわかる。また、Ｄｕｔｙ比が０［％］の場合には、核が形成されていないことがわかる。
また、図７及び図８Ａ〜図８Ｅを参照すると、加熱後（ここでは５０［℃］で１０分間加熱した）のマイクロゲルビーズはＤｕｔｙ比１００［％］の場合も５０［％］の場合も、核が熱応答により収縮していることがわかる。
【００２９】
次に、１０％（ｗ／ｗ）ｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液からマイクロゲルビーズを生成し（実験１）、生成されたマイクロゲルビーズをセルストレーナ（メッシュサイズ１００［μｍ］）で収集した後（実験２）、ＮａＡｌｇリアーゼに浸漬してアルギン酸の外殻を除去した（実験３）。
図９は、実験１〜３の各過程におけるマイクロゲルビーズに加熱を繰り返した状態を示す顕微鏡写真である。
また、図１０Ａ〜図１０Ｃは、マイクロゲルビーズの収縮性を示す図であり、図１０Ａはマイクロゲルビーズの断面積の測定結果を示す図、図１０Ｂはマイクロゲルビーズのフェレー径の測定結果を示す図、図１０Ｃはマイクロゲルビーズの外殻の収縮率、核の収縮率及びリアーゼ後の収縮率を示す図である。なお、図１０Ａ及び図１０Ｂのサンプル数は５０個、図１０Ｃのサンプル数は３個である。
図９及び図１０Ａ〜図１０Ｃを参照すると、実験１で生成されたマイクロゲルビーズ、実験２で収集されたマイクロゲルビーズ、及び、実験３で外殻を除去されたマイクロゲルビーズ（リアーゼ後のマイクロゲルビーズ）のいずれも、加熱・冷却を繰り返しても、熱応答により収縮性を有するものとなっている。
また、実験１で生成されたマイクロゲルビーズと、実験３でアルギン酸の外殻を除去したマイクロゲルビーズ（リアーゼ後のマイクロゲルビーズ）とを比較すると、アルギン酸をリアーゼで除去したマイクロゲルビーズの方が、熱応答により収縮する度合いが高まっていることがわかる。
【００３０】
［変形例１］
上述の実施形態において、電力供給部２２ａは、筐体２１に対して回転可能に支持される回転軸の部分にスリップリングを備えるものとして説明したが、これに限られない。
例えば、電力供給部２２ａは、電磁力を用いてロータ２２内部に電力を供給する構成とすることができる。この場合、筐体２１とロータ２２とにコイルを対向させて配置することにより、これらのコイル間で電磁誘導を生じさせることにより、ロータ２２内部に電力を供給することができる。
また、例えば、電力供給部２２ａは、光発電を用いてロータ２２内部に電力を供給する構成とすることができる。この場合、ロータ２２の外部からロータ２２内部に設置された光発電素子に光を照射し、光発電素子によって発電された電力をロータ２２内部に供給することができる。
また、例えば、電力供給部２２ａは、ロータ２２内に小型バッテリ（ボタン電池あるいは小型のキャパシタ等）を設置し、この小型バッテリからロータ２２内部に電力を供給することができる。
なお、上記の各変形例において、ロータ２２内部に素子等の物体を設置する場合、回転中心に対して対称に配置することで、遠心分離時の回転を安定させることができる。
【００３１】
以上のように、本実施形態に係る液滴生成装置１は、遠心分離ユニット２０と、電力供給部２２ａと、ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂとを備える。
遠心分離ユニット２０は、材料（２．５％（ｗ／ｗ）ＮａＡｌｇ水溶液と１０％（ｗ／ｗ）ｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液の混合溶液）を設置した回転体（ロータ２２）を回転させることにより材料に遠心力を加える。
電力供給部２２ａは、遠心分離ユニット２０の回転体内に電力を供給する。
ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂは、電力供給部２２ａによって供給された電力によって、遠心分離される材料に遠心力以外の付加的な物理的作用を加える。
これにより、遠心分離によって遠心力を加えられている材料に、回転体内に供給された電力によって、遠心分離される材料に遠心力以外の付加的な物理的作用を加えることができる。
したがって、遠心分離される材料に対して遠心力による作用の他に加えることができる物理的な作用の種類を拡大することができる。また、液滴生成装置１を用いて、ゲルビーズを生成することにより、材料選択の自由度を高めつつ、より簡便に微小なゲルビーズ（マイクロゲルビーズ）を生成することができる。
【００３２】
遠心分離ユニット２０は、刺激応答性材料を含む材料が充填された管状部材（ガラス管１０１ａ）から材料の液滴を射出させる。
ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂは、射出された材料の液滴に、遠心力以外の付加的な物理的作用を加えて、液滴の状態を変化させる。
これにより、管状部材から射出された空気中の液滴に対して、遠心力以外の付加的な物理的作用を加え、液滴の状態を変化させることができる。
したがって、管状部材から射出された直後の液滴の形状を保持させ易くすることができる。
【００３３】
ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂは、射出された材料の液滴に、遠心力以外の付加的な物理的作用を加えることにより、刺激応答性材料を硬化させ、刺激応答性材料を含むゲルビーズを生成する。
これにより、材料選択の自由度を高めつつ、より簡便に微小なゲルビーズ（マイクロゲルビーズ）を生成することができる。
【００３４】
ＬＥＤ１０２ａ，１０２ｂは、電力供給部２２ａによって供給された電力によって、材料に光を照射する。
これにより、遠心分離による遠心力の作用に加えて、光応答性材料を含む液滴に光による作用を加えることができる。
【００３５】
電力供給部２２ａによって供給された電力によって、材料の温度を変化させることとしてもよい。
これにより、遠心分離による遠心力の作用に加えて、温度応答性材料を含む液滴に温度による作用を加えることができる。
【００３６】
電力供給部２２ａによって供給された電力によって、材料に電磁力を加えることとしてもよい。
これにより、遠心分離による遠心力の作用に加えて、材料に電磁力による作用を加えることができる。
【００３７】
電力供給部２２ａは、回転体の回転軸の部分にスリップリングを備える。
電力供給部２２ａは、回転体の外部から供給される電力を、スリップリングを介して回転体内に電力を供給する。
これにより、回転体の外部から容易に制御可能な形態で、回転体の内部に電力を供給することが可能となる。
【００３８】
電力供給部２２ａは、回転体内にバッテリを備える。
そして、バッテリから供給される電力を、回転体内に供給する。
これにより、外部からの電力供給機構を備えることなく、回転体内において電力を供給することが可能となる。
【００３９】
電力供給部２２ａは、回転体側に電磁誘導のためのコイルを備える。
そして、回転体の外部からコイルに印加された電磁力によって発生した電力によって、回転体内に電力を供給する。
これにより、簡単な構成で、回転体の外部から回転体内に電力を供給することが可能となる。
【００４０】
なお、本発明は、本発明の効果を奏する範囲で変形、改良等を適宜行うことができ、上述の実施形態に限定されない。
例えば、上述の実施形態において、ガラス管１０１ａから射出された液滴は、ｐ（ＮＩＰＡＭ）水溶液の核をＮａＡｌｇ水溶液の外殻が保護する構造であるものとして説明したが、これに限られない。即ち、遠心分離によって生成される液滴が核と外殻とに分離するものに限らず、遠心分離によって生成される液滴が光応答性材料を含み、光の照射により光重合（硬化）するものであれば、本発明を適用することが可能である。
また、例えば、上述の実施形態において、光応答性材料として、ｐ（ＮＩＰＡＭ）を用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、ポリエチレングリコール等、光応答性を有する各種の材料に対して、本発明を適用することができる。
【００４１】
また、上述の実施形態において、光応答性材料からなるマイクロゲルビーズを生成する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、光応答性材料以外にも、温度（熱）、力、電磁波等の各種刺激に応答する刺激応答性材料を用いることができる。この場合、遠心分離ユニット２０のロータ２２内において、電力供給部２２ａを介して給電された電力を用いて、材料に応じた刺激を物理的な作用として加えることができる。これにより、各種刺激応答性材料を用いたマイクロビーズを簡便に生成することができる。
【００４２】
また、上述の実施形態に記載された例を適宜組み合わせて、本発明を実施することが可能である。
上述の実施形態における制御のための処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
即ち、上述の処理を実行できる機能が液滴生成装置１に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
【００４３】
なお、上記実施形態は、本発明を適用した一例を示しており、本発明の技術的範囲を限定するものではない。即ち、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができ、上記実施形態以外の各種実施形態を取ることが可能である。本発明が取ることができる各種実施形態及びその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１  液滴生成装置、１０  制御ユニット、２０  遠心分離ユニット、２１  筐体、２２  ロータ、２２ａ  電力供給部、２３  駆動用モータ、１００  試料容器、１０１  マイクロチューブ、１０１ａ  ガラス管、１０１ｂ  遮蔽部材、１０２ａ，１０２ｂ  ＬＥＤ、１０３  キャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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