(57)【要約】【課題】微細で様々な形状のゲルを精度良く製造することができるゲル製造装置及びゲル製造方法を提供する。【解決手段】ゲル製造装置は、ゲル形成材を含む第１液体１２を反応してゲル化する第２液体１４へ噴射して第１液体１２と第２液体１４とのゲル１８を製造するゲル製造装置であって、表面に凹部２０が形成され、凹部２０内に第２液体１４を収容する容器１０と、凹部２０内に収納される第２液体１４に、第１液体１２の液滴を噴射する噴射機構部１６と、を含み、容器１０は、融解する材料で構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲル形成材を含む第１液体を反応してゲル化する第２液体へ噴射して該第１液体と前記第２液体とのゲルを製造するゲル製造装置であって、
表面に凹部が形成され、該凹部内に前記第２液体を収容する容器と、
前記凹部内に収納される前記第２液体に、前記第１液体の液滴を噴射する噴射機構部と、
を含み、
前記容器は、融解する材料で構成されていることを特徴とするゲル製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のゲル製造装置において、
前記容器は、氷又はドライアイスで構成されていることを特徴とするゲル製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のゲル製造装置において、
前記凹部は、溝であることを特徴とするゲル製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のゲル製造装置において、
前記ゲルは、人工組織であることを特徴とするゲル製造装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のゲル製造装置において、
前記噴射機構部は、インクジェットヘッドであることを特徴とするゲル製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載のゲル製造装置において、
前記噴射機構部は、インクジェットヘッドを加熱する加熱手段を含んでいることを特徴とするゲル製造装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のゲル製造装置を用いることを特徴とするゲル製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲル製造装置及びゲル製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被噴射液体に向けて、液滴噴射法により噴射液体を噴射して、ゲルを製造する方法が知られている。例えば、タンパク質水溶液をノズルから噴射させ気流により破砕して微粒子を発生させ、微粒子の中から１１μｍ以下の粒子を取り出し、乾燥させることにより粒子径の揃った微細な球状のタンパク質を得る方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６０３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１において、微細なタンパク質ゲルは得られるが、立体形状（任意形状）を製造するには、乾燥した球状の粒子のため、粒子を積層することは非常に困難であり、また仮に積層できたとしても構造が非常に弱くなる虞がある。
また、粒子が非常に小さいため、粒子同士の結合が早く、立体形状を製造することが困難になる虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］ゲル形成材を含む第１液体を反応してゲル化する第２液体へ噴射して該第１液体と前記第２液体とのゲルを製造するゲル製造装置であって、表面に凹部が形成され、該凹部内に前記第２液体を収容する容器と、前記凹部内に収納される前記第２液体に、前記第１液体の液滴を噴射する噴射機構部と、を含み、前記容器は、融解する材料で構成されていることを特徴とするゲル製造装置。
【０００７】
これによれば、ゲル形成材を含む第１液体を必要かつ正確に微少な分量にして、正確な位置つまり第２液体を収容する凹部に液滴噴射させるので、微細で様々な形状のゲルを精度良く製造することができる。また、ゲルを取り外すときに、容器を融解することで、容器の凹部と、固化されたゲルとの接触を解除させるように作用し、容器の凹部からゲルを取り外すことを容易にすることができる。
【０００８】
［適用例２］上記ゲル製造装置であって、前記容器は、氷又はドライアイスで構成されていることを特徴とするゲル製造装置。
【０００９】
これによれば、常温で容器を融解させることができるので、容器の凹部からゲルを取り外すことが容易になる。
【００１０】
［適用例３］上記ゲル製造装置であって、前記凹部は、溝であることを特徴とするゲル製造装置。
【００１１】
これによれば、紐状のゲルを容易に製造できる。
【００１２】
［適用例４］上記ゲル製造装置であって、前記ゲルは、人工組織であることを特徴とするゲル製造装置。
【００１３】
これによれば、神経細胞などを容易に製造できる。
【００１４】
［適用例５］上記ゲル製造装置であって、前記噴射機構部は、インクジェットヘッドであることを特徴とするゲル製造装置。
【００１５】
これによれば、第１液体の大きさや、噴射の速度及び方向等の制御がより確実かつより容易に行える。そのため、第２液体に向けて噴射される第２液体との接触位置等のバラツキが抑制でき、第１液体を常に同一条件化でゲル化することが可能である。
【００１６】
［適用例６］上記ゲル製造装置であって、前記噴射機構部は、インクジェットヘッドを加熱する加熱手段を含んでいることを特徴とするゲル製造装置。
【００１７】
これによれば、インクジェットヘッドから噴射されるゲル形成材を含む第１液体の粘度が高くても、インクジェットヘッドを加熱して第１液体の粘度を下げて噴射することができる。
【００１８】
［適用例７］上記のいずれか一項に記載のゲル製造装置を用いることを特徴とするゲル製造方法。
【００１９】
これによれば、ゲル形成材を含む第１液体を必要かつ正確に微少な分量にして、正確な位置つまり第２液体を収容する凹部に液滴噴射させるので、微細で様々な形状のゲルを精度良く製造することができる。また、ゲルを取り外すときに、容器を融解することで、容器の凹部と、固化されたゲルとの接触を解除させるように作用し、容器の凹部からゲルを取り外すことを容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係るタンパク質ゲルの製造を示す概要図。
【図２】第１の実施形態に係るタンパク質ゲルの製造要件を示す表。
【図３】第１の実施形態に係るタンパク質ゲルの製造を示す概念図。
【図４】実施例１のタンパク質ゲルの製造を示す図。
【図５】実施例２のタンパク質ゲルの製造を示す図。
【図６】実施例３のタンパク質ゲルの製造を示す図。
【図７】実施例４のタンパク質ゲルの製造を示す図。
【図８】第２の実施形態に係るタンパク質ゲルの製造を示す概要図。
【図９】第２の実施形態に係るタンパク質ゲルの製造要件を示す表。
【図１０】第２の実施形態に係るタンパク質ゲルの製造を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るタンパク質ゲルの製造を示す概要図である。本実施形態に係るゲル製造装置２は、容器１０、ゼラチン水溶液（第１液体）１２、冷水（第２液体）１４、及び噴射機構部１６を備えている。ゲル製造装置２は、ゲル形成材を含むゼラチン水溶液１２を５℃以下の冷水１４へ噴射して、ゼラチン水溶液１２のタンパク質ゲル（ゲル）１８を製造する。ゼラチン水溶液１２は、冷水１４に冷やされてタンパク質ゲル（ゲル）１８になる。
【００２２】
容器１０は氷で形成されている。これにより、常温で容器１０を融解させることができる。容器１０は加熱により溶解する材料を用いていればよい。例えば、容器１０はドライアイスであってもよい。
【００２３】
容器１０は表面に凹部２０が形成されている。凹部２０は微細な穴であってもよい。容器１０は凹部２０内に冷水１４を収容している。ゼラチン水溶液１２は凹部２０内の冷水１４に噴射される。凹部２０は、溝であってもよい。これにより、紐状のタンパク質ゲル１８を容易に製造できる。また、容器１０の凹部２０からタンパク質ゲル１８を取り外すことが容易になる。凹部２０は、タンパク質ゲル１８を規制する仮枠であってもよい。
【００２４】
図２は、本実施形態に係るタンパク質ゲル１８の製造要件を示す表である。ゼラチン水溶液１２はゼラチンを成分とするタンパク質である。ゼラチン水溶液１２は、５℃以下の冷水１４の水溶液に噴射され温度変化によりゲル化（低温：５℃以下でゲル化）する。
【００２５】
冷水１４はゼラチン水溶液１２を温度変化によりゲル化させる。冷水１４の水温は５℃以下である。
【００２６】
噴射機構部１６はインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド１６は、凹部２０内に収納される冷水１４に、ゼラチン水溶液１２の液滴を噴射する。これにより、ゼラチン水溶液１２の大きさや、噴射の速度及び方向等の制御がより確実かつより容易に行える。そのため、冷水１４に向けて噴射される冷水１４との接触位置等のバラツキが抑制でき、ゼラチン水溶液１２を常に同一条件化でゲル化することが可能になる。
【００２７】
インクジェットヘッド１６は、インクジェットヘッド１６を加熱する加熱手段２２を備えていてもよい。これにより、インクジェットヘッド１６から噴射されるゲル形成材であるゼラチン水溶液１２の粘度が高くても（約５００ｃｐ）、加熱手段２２によりインクジェットヘッド１６を加熱してゼラチン水溶液１２の粘度を下げて噴射することができる。
【００２８】
インクジェットヘッド１６の噴射面は撥水処理されていてもよい。これにより、インクジェットヘッド１６の噴射面にゼラチン水溶液１２が付着した場合でも、インクジェットヘッド１６の噴射面のゼラチン水溶液１２の取り除きを容易にする。
【００２９】
タンパク質ゲル１８はゼラチンゲルである。タンパク質ゲル１８は人工組織であってもよい。これにより、神経細胞などを容易に製造できる。タンパク質ゲル１８の保存は、ゲルのタンパク質の組成変性を考慮し、冷凍保存してもよい。なお、容器１０を用いることで、タンパク質ゲル１８の製造工程中のゲルのタンパク質の組成変性を極力抑えることができる。
【００３０】
図３は、本実施形態に係るタンパク質ゲル１８の製造を示す概念図である。本実施形態に係るタンパク質ゲル１８の製造は、インクジェット法（微小液滴噴射技術）を用い、ゼラチン水溶液１２を噴射し、冷水１４で、タンパク質ゲル１８を製造する。タンパク質ゲル１８の製造は、温度変化でゲル化（低温：５℃以下でゲル化する）する作用を用いて、冷水１４の中にゼラチン水溶液１２を噴射し、タンパク質ゲル１８を製造する。
【００３１】
容器１０の凹部２０の穴あけ加工方法は、マイクロドリル（精度／数十μｍ（金属））などで開けてもよい。
【００３２】
噴射環境は容器１０が溶けないように０℃以下で実施する。容器１０のみをマイナス温度環境で対応してもよい。インクジェットヘッド１６、ゼラチン水溶液１２、及び冷水１４など凍結の虞のある箇所はヒーターで対応してもよい。
【００３３】
凹部２０内に製造されたタンパク質ゲル１８は、容器１０を融解して凹部２０から取り外される。容器１０の融解は室温で実施してもよい。なお、タンパク質ゲル１８を長期保管する場合、凹部２０内に作製された状態で冷凍保存（例えば−１０℃前後）されてもよい。
【００３４】
本実施形態によれば、ゲル形成材を含むゼラチン水溶液１２を必要かつ正確に微少な分量にして、正確な位置つまり冷水１４を収容する凹部２０に液滴噴射させるので、微細で様々な形状のタンパク質ゲル１８を精度良く製造することができる。また、タンパク質ゲル１８を取り外すときに、容器１０を融解することで、容器１０の凹部２０と、固化されたタンパク質ゲル１８との接触を解除させるように作用し、容器１０の凹部２０からタンパク質ゲル１８を取り外すことを容易にする。また、容器１０に氷を用いるので、タンパク質ゲル１８の長期保存が可能になる。
【００３５】
本実施形態に係る実施例を下記にタンパク質ゲル１８の形状別に説明する。
（実施例１）
図４は、本実施例のタンパク質ゲル１８の製造を示す図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）は平面図で、図４（Ｄ）は断面図である。本実施例では、列（線）の形状のタンパク質ゲル１８について説明する。先ず、図４（Ａ）に示すように、容器１０の凹部２０である溝（例えば幅、数十μｍ）の端部の上部にインクジェットヘッド１６を配置する。
【００３６】
次に、図４（Ｂ）に示すように、凹部２０である溝の端部から他の端部へインクジェットヘッド１６を移動させながら、凹部２０である溝内の冷水１４にインクジェットヘッド１６からゼラチン水溶液１２の液滴を噴射する。
【００３７】
その結果、図４（Ｃ）に示すように、容器１０の凹部２０である溝内に列（線）の形状のタンパク質ゲル１８が製造される。また、図４（Ｄ）に示すように、タンパク質ゲル１８は、凹部２０である溝内の冷水１４に浮いている状態で列（線）の形状に製造される。
【００３８】
（実施例２）
図５は、本実施例のタンパク質ゲル１８の製造を示す図である。図５（Ａ）〜（Ｅ）は平面図で、図５（Ｆ）は断面図である。本実施例では、面の形状のタンパク質ゲル１８について説明する。先ず、図５（Ａ）に示すように、容器１０の凹部２０の所定の角の上部にインクジェットヘッド１６を配置する。
【００３９】
次に、図５（Ｂ）に示すように、凹部２０の所定の角から一辺に沿って他の角へインクジェットヘッド１６を移動させながら、凹部２０内の冷水１４にインクジェットヘッド１６からゼラチン水溶液１２の液滴を噴射する。
【００４０】
次に、図５（Ｃ）に示すように、ゲル化したタンパク質ゲル１８に沿ってインクジェットヘッド１６を移動させながら、凹部２０内のタンパク質ゲル１８に接するようにインクジェットヘッド１６からゼラチン水溶液１２の液滴を噴射する。
【００４１】
次に、図５（Ｄ）に示すように、凹部２０内を埋め尽くすようにインクジェットヘッド１６からゼラチン水溶液１２の液滴を噴射する。
【００４２】
その結果、図５（Ｅ）に示すように、容器１０の凹部２０内に面の形状のタンパク質ゲル１８が製造される。また、図５（Ｆ）に示すように、タンパク質ゲル１８は凹部２０内の冷水１４に浮いている状態で面の形状に製造される。
【００４３】
（実施例３）
図６は、本実施例のタンパク質ゲル１８の製造を示す図である。図６（Ａ）〜（Ｅ）は平面図で、図６（Ｆ）は断面図である。本実施例では、積層の形状のタンパク質ゲル１８について説明する。先ず、図６（Ａ）に示すように、容器１０の凹部２０の所定の角の上部にインクジェットヘッド１６を配置する。
【００４４】
次に、図６（Ｂ）に示すように、凹部２０の所定の角から一辺に沿って他の角へインクジェットヘッド１６を移動させながら、凹部２０内の冷水１４にインクジェットヘッド１６からゼラチン水溶液１２の液滴を噴射し、凹部２０の冷水１４の表面を埋め尽くす。
【００４５】
その結果、図６（Ｃ）に示すように、容器１０の凹部２０内に１層目の面１７のタンパク質ゲル１８が作製される。
【００４６】
次に、図６（Ｄ）に示すように、凹部２０の所定の角から一辺に沿って他の角へインクジェットヘッド１６を移動させながら、凹部２０内の１層目の面１７のゲル上にインクジェットヘッド１６からゼラチン水溶液１２の液滴を噴射し、凹部２０内の１層目の面１７のタンパク質ゲル１８を埋め尽くす。
【００４７】
その結果、図６（Ｅ）に示すように、容器１０の凹部２０内に２層目の面１９のタンパク質ゲル１８が作製され積層の形状のタンパク質ゲル１８が製造される。また、図６（Ｆ）に示すように、タンパク質ゲル１８は凹部２０内の冷水１４に浮いている状態で積層の形状に製造される。
【００４８】
（実施例４）
図７は、本実施例のタンパク質ゲル１８の製造を示す図である。図７（Ａ）〜（Ｅ）は平面図で、図７（Ｆ）は断面図である。本実施例では、枠の形状のタンパク質ゲル１８について説明する。先ず、図７（Ａ）に示すように、容器１０の凹部２０の所定の角の上部にインクジェットヘッド１６を配置する。
【００４９】
次に、図７（Ｂ）に示すように、凹部２０の所定の角から一辺に沿って他の角へインクジェットヘッド１６を移動させながら、凹部２０内の冷水１４にインクジェットヘッド１６からゼラチン水溶液１２の液滴を噴射し、凹部２０の冷水１４の表面を埋め尽くす。
【００５０】
その結果、図７（Ｃ）に示すように、容器１０の凹部２０内に１層目の面１７のタンパク質ゲル１８が作製される。
【００５１】
次に、図７（Ｄ）に示すように、凹部２０の所定の角から一辺に沿って他の角へインクジェットヘッド１６を移動させながら、凹部２０内の１層目の面１７のタンパク質ゲル１８上の外周にインクジェットヘッド１６からゼラチン水溶液１２の液滴を噴射し、１層目の面１７のタンパク質ゲル１８の外周を下に落とし、枠を作製する。
【００５２】
その結果、図７（Ｅ）に示すように、容器１０の凹部２０内に外周に２層目の外周が作製され枠の形状のタンパク質ゲル１８が製造される。また、図７（Ｆ）に示すように、タンパク質ゲル１８は凹部２０内の冷水１４に浮いている状態で枠の形状に製造される。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について説明する。本実施形態の説明においては第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図８は、本実施形態に係るタンパク質ゲルの製造を示す概要図である。本実施形態に係るゲル製造装置４は、容器１０、フィブリノーゲン水溶液（第１液体）２８、トロンビン水溶液（第２液体）３０、及びインクジェットヘッド１６を備えている。ゲル製造装置４はゲル形成材を含むフィブリノーゲン水溶液２８をトロンビン水溶液３０へ噴射してのタンパク質ゲル（ゲル）２６を製造する。タンパク質ゲル２６はフィブリノーゲンゲルである。
【００５４】
図９は、本実施形態に係るタンパク質ゲルの製造要件を示す表である。フィブリノーゲン水溶液２８はフィブリノーゲンを成分とするタンパク質である。フィブリノーゲン水溶液２８は、トロンビン水溶液３０に噴射されたことによる化学反応（フィブリノーゲン水溶液＋トロンビン水溶液＝フィブリノーゲンゲル）によりゲル化される。
【００５５】
図１０は、本実施形態に係るタンパク質ゲルの製造を示す概念図である。本実施形態に係るタンパク質ゲル２６の製造は、インクジェット法を用い、フィブリノーゲン水溶液２８を噴射し、トロンビン水溶液３０で、ゲルを製造する。タンパク質ゲル２６の製造は、化学反応でゲル化する作用を用いて、トロンビン水溶液３０の中にフィブリノーゲン水溶液２８を噴射し、ゲルを製造する。
【００５６】
本実施形態を利用できるゲル製造装置及びゲル製造方法としては、インクジェット法を使ったマイクロカプセル作製、再生医療用ゼラチン繊維作製、及び生体材料解析等の用途に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５７】
２，４…ゲル製造装置  １０…容器  １２…ゼラチン水溶液（第１液体）  １４…冷水（第２液体）  １６…インクジェットヘッド（噴射機構部）  １７…１層目の面  １８…タンパク質ゲル（ゲル）  １９…２層目の面  ２０…凹部  ２２…加熱手段  ２６…タンパク質ゲル（ゲル）  ２８…フィブリノーゲン水溶液（第１液体）  ３０…トロンビン水溶液（第２液体）。
【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】
2012091132.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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