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三次元スキャフォルドの製造装置及び三次元スキャフォルドの製造方法 新技術説明会

国内特許コード P120007579
掲載日 2012年5月23日
出願番号 特願2011-270360
公開番号 特開2013-122098
登録番号 特許第5871370号
出願日 平成23年12月9日(2011.12.9)
公開日 平成25年6月20日(2013.6.20)
登録日 平成28年1月22日(2016.1.22)
発明者
  • 幡多 徳彦
  • 村井 正広
  • 和田 知明
  • 野中 一洋
  • 舟久保 昭夫
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 三次元スキャフォルドの製造装置及び三次元スキャフォルドの製造方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】三次元構造の繊維性スキャフォルド作製に有用な、三次元スキャフォルドの製造装置及び三次元スキャフォルドの製造方法を提供する。
【解決手段】ニードル型電極2aが先端に取り付けられたシリンジポンプ2と、離間して配置され互いに対向しあう一対の陰極3a,3bと、ニードル型電極2a及び陰極3a,3bの間に電圧を印加する高電圧電源5と、一対の陰極3a,3bの間にターゲット9を配置しターゲット9を自転もしくは移動可能に保持する保持手段8とを有する三次元スキャフォルドの製造装置1。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


これまで身体の一部もしくはその機能が失われた場合の治療法としては、臓器移植や人工臓器移植が主な治療法であった。しかし、臓器移植ではドナー不足や免疫拒絶といった多くの課題の解決が求められていた。一方、人工臓器移植ではより異物感がなく軽量な人工臓器の開発が求められていた。



これらの臓器移植に代わる新しい治療法として再生医療が注目されている。再生医療は、体の一部が外傷により死滅(壊死)しまたはガンで正常な臓器や組織の働きが損なわれた際に、自分自身の細胞を用いて、もとの機能を回復させる治療法である。現在の再生医療では平面的な二次元培養から、より生体組織を模倣した三次元培養の研究に注目が集まってきている。また再生医療技術と人工臓器とを組み合わせたハイブリッド型人工臓器の開発にも注目が集まってきている。



細胞を増殖し機能させるためには、その足場となるスキャフォルド(細胞足場材料)が重要となる。このような課題に対して、エレクトロスピニング法を用いたいくつかの技術が提案されている(例えば、特許文献1等参照)。ここで「エレクトロスピニング法」とは、例えば、高分子溶液が収容されたニードル型電極が先端に取り付けられたシリンジポンプと、シリンジポンプから離間された陰極とを用意し、両者間に高電圧を印加しつつ、高分子を噴霧することで陰極(コレクター)上にナノオーダーの繊維を紡糸する方法である。陰極の形状を筒状とし、その長手方向を軸に筒状の陰極を回転させながら繊維を紡糸することで人工血管に応用可能なチューブが形成される。しかし、繊維の配向性を制御することや、また袋状等の三次元スキャフォルドを作製することは困難であった。



一方、特許文献1には、陰極として、絶縁体であるガラスプレートの両端に、離間して平行に2枚のコレクター電極が設けられたエレクトロスピニング法を用いたナノファイバーの集積方法が開示されている。特許文献1に開示された発明によれば、繊維の配向性の向上は期待される。しかしながら、ガラスプレート上に繊維が紡糸される構造を取るため、シート状の繊維を紡糸できたとしても、三次元スキャフォルドを作製することは困難であった。



そのため、三次元構造の繊維性スキャフォルド作製に有用な、三次元スキャフォルドの製造装置及び三次元スキャフォルドの製造方法が求められていた。

産業上の利用分野


本発明は、再生医療等に有用な、エレクトロスピニング法を用いた三次元スキャフォルドの製造装置及び三次元スキャフォルドの製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ニードル型電極が先端に取り付けられたシリンジポンプと、
主面および前記主面の一点から立設し前記主面を支持する支持棒を備える複数の陰極板と、
前記ニードル型電極及び前記陰極板の間に電圧を印加する高電圧電源と、
前記複数の陰極板の間にターゲットを配置し、前記ターゲットを自転もしくは移動可能に保持する保持手段とを有し、
前記複数の陰極板の各主面が略同一平面に属するように等間隔に離間して配置されることを特徴とする三次元スキャフォルドの製造装置。

【請求項2】
前記陰極板の前記主面が円状であることを特徴とする請求項記載の三次元スキャフォルドの製造装置。

【請求項3】
前記陰極板の前記主面が長方形状であることを特徴とする請求項記載の三次元スキャフォルドの製造装置。

【請求項4】
前記陰極板の前記主面が略正方形状であることを特徴とする請求項記載の三次元スキャフォルドの製造装置。

【請求項5】
前記複数の陰極板が、円周上に中心角略60度の等間隔で複数配置されていることを特徴とする請求項2~4のいずれか1項に記載の三次元スキャフォルドの製造装置。

【請求項6】
前記保持手段は、
支持台と、
前記支持台上に立設された支持棒と、
前記支持棒の一端において支持される中心角略90度の円弧状レールと、
前記円弧状レールの一端で支持される半円状レールと、
前記円弧状レール及び前記半円状レール上を移動可能とする駆動手段と、
前記駆動手段上に設けられた、ターゲットを保持し長手方向軸を中心に自転可能な保持棒
とを備えることを特徴とする請求項に記載の三次元スキャフォルドの製造装置。

【請求項7】
前記保持手段は、
支持台と、
前記支持台上に立設された長手方向軸を中心に自転可能な支持棒と、
前記支持棒の一端から連続して円弧を描く中心角略90度の円弧状レールと、
前記円弧状レール上を移動可能とする駆動手段と、
前記駆動手段上に設けられた、ターゲットを保持し長手方向軸を中心に自転可能な保持棒
とを備えることを特徴とする請求項に記載の三次元スキャフォルドの製造装置。

【請求項8】
ニードル型電極が先端に取り付けられたシリンジポンプと、
離間して配置され互いに対向しあう一対の陰極と、
前記ニードル型電極及び前記陰極の間に電圧を印加する高電圧電源と、
支持台と、前記支持台上に立設された支持棒と、前記支持棒の一端において支持される中心角略90度の円弧状レールと、前記円弧状レールの一端で支持される半円状レールと、 前記円弧状レール及び前記半円状レール上を移動可能とする駆動手段と、前記駆動手段上に設けられた、ターゲットを保持し長手方向軸を中心に自転可能な保持棒とを備え、前記一対の陰極の間にターゲットを配置し前記ターゲットを自転もしくは移動可能に保持する保持手段と
を有することを特徴とする三次元スキャフォルドの製造装置。

【請求項9】
ニードル型電極が先端に取り付けられたシリンジポンプと、
離間して配置され互いに対向しあう一対の陰極と、
前記ニードル型電極及び前記陰極の間に電圧を印加する高電圧電源と、
支持台と、前記支持台上に立設された長手方向軸を中心に自転可能な支持棒と、前記支持棒の一端から連続して円弧を描く中心角略90度の円弧状レールと、前記円弧状レール上を移動可能とする駆動手段と、前記駆動手段上に設けられた、ターゲットを保持し長手方向軸を中心に自転可能な保持棒とを備え、前記一対の陰極の間にターゲットを配置し前記ターゲットを自転もしくは移動可能に保持する保持手段と
を有することを特徴とする三次元スキャフォルドの製造装置。

【請求項10】
高分子溶液が収容されたニードル型電極が先端に取り付けられたシリンジポンプを用意し、前記シリンジポンプから離間して、主面および前記主面の一点から立設し前記主面を支持する支持棒を備える複数の陰極板を前記各主面が略同一平面に属するように円周上に等間隔に配置する工程と、
前記複数の陰極板の中心にターゲットを配置し前記ターゲットを自転もしくは移動させる工程と、
前記シリンジポンプと前記陰極板間に高電圧を印加しつつ、高分子を噴霧し、前記ターゲット上にナノオーダーの繊維を紡糸する工程
とを備えることを特徴とする三次元スキャフォルドの製造方法。

【請求項11】
前記陰極板の前記主面が円状であることを特徴とする請求項10記載の三次元スキャフォルドの製造方法。

【請求項12】
前記陰極板の前記主面が長方形状であることを特徴とする請求項10記載の三次元スキャフォルドの製造方法。

【請求項13】
前記陰極板の前記主面が略正方形状であることを特徴とする請求項10記載の三次元スキャフォルドの製造方法。

【請求項14】
前記複数の陰極板が、円周上に中心角60度の略等間隔で複数配置されていることを特徴とする請求項11~13のいずれか1項に記載の三次元スキャフォルドの製造方法。

【請求項15】
前記ターゲットが、アルギン酸ナトリウム溶液をカルシウム水溶液に滴下して得られた三次元形状を供えるゲル状ターゲットであり、前記三次元スキャフォルドを製造後に、前記ターゲットをエチレンジアミン四酢酸(EDTA)に浸し溶解させることを特徴とする請求項11~13のいずれか1項に記載の三次元スキャフォルドの製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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