JP2016195986A - ろ材、フィルタユニット、及び細胞シート - Google Patents

Abstract

【課題】ろ材面において二次元状に表面捕捉するろ材及びフィルタユニットを提供する。【解決手段】ろ材１０は、ろ過対象物をろ過する。ろ材１０は、第１ろ材面１０ａにおいける表面開口部１１ａの開口径φが１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内である。また、開口径φμｍに対する厚みＴμｍの比である孔のアスペクト比Ｔ／φが、０．０５以上０．７以下の範囲内とされている。第１ろ材面１０ａにおける開口率は、０．３以上０．７以下の範囲内とされている。第１ろ材面１０ａにおける開口部ピッチＰは０．２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内であり、開孔径φに対する開口部ピッチＰの比Ｐ／φは０．０５以上０．３以下の範囲内である。【選択図】図１

Description

本発明は、ろ材、フィルタユニット、及び細胞シートに関する。

細胞懸濁液から、培養された細胞を回収するために、一般的には、遠心分離による沈降分離の手法が採られている。この遠心分離は、処理する細胞懸濁液が大量であると、装置が大規模になるというデメリットがある。また、遠心分離には、分離中や分離後の採取において細胞へダメージを与えることがあること、連続的な処理が困難であることなどもデメリットとしてある。

こうしたデメリットを避けるべく、ろ過による分離も行われている。ろ過に使用されるろ材の多くは、分離すべき対象物を内部捕捉するものであり、ろ材の内部に形成された空隙内に捕捉する。

微小な固体を分離するろ材としては、トラックエッチング膜が知られている。このトラックエッチング膜は、中性子線や重イオンをポリマー製のフィルム材に照射することにより孔が形成された膜である。

また、血液を分離するろ材として、ハニカム様構造をもち、孔径が２〜１０μｍ、孔径のばらつきが変動係数で２０％以下である膜が提案されている（例えば、特許文献１参照）。さらに、がん細胞濃縮素材として、複数の貫通孔が形成された金属製のフィルタが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このがん細胞濃縮フィルタは、厚みが３μｍ以上１００μｍ以下の範囲内、開口率は０．１％〜５０％とされている。また、細胞培養基材ではあるが、ハニカム構造のフィルムを延伸した延伸フィルムが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００３−１４９０９６号公報 特開２０１３−０４２６８９号公報 特開２００２−３４７１０７号公報

内部捕捉されたものは、その後利用する場合にはろ材中から採取しなければならない。しかし、ろ材中からの採取は容易ではなく、それが細胞である場合には特に、細胞にダメージを与えないように採取することが必要とされることから一層難しい。また、細胞を採取する過程から使用に供するまでの間でコンタミネーションの可能性も増す。そこで、捕捉したものを利用する観点では、ろ材面で捕捉する表面捕捉が望まれる。

トラックエッチング膜は、上記のように中性子線や重イオンを照射するという製造手法ゆえに孔の貫通方向は一様ではなく、孔の形成密度には限界がある。そのため、ろ過において閉塞しやすいという問題がある。また、トラックエッチング膜をはじめとする多くのろ材は、細胞を捕捉してもろ材の表面、つまりろ材面の細胞による被覆率が低すぎて、捕捉された態様を保持した状態で細胞を他の物に移し（以下、転写と称する）て用いることができなかったり、ろ材面上に重なった態様で捕捉されて観察や分析等には使いにくいという問題がある。こうした観点から、表面捕捉に加えて、面状、すなわち二次元状に捕捉することが望まれる。

特許文献１の膜と特許文献２のフィルタは、表面捕捉もされるものの、捕捉すべき対象物によっては内部にも捕捉されてしまい、捕捉した物を利用する観点では回収率が低くなる。また、表面捕捉されたとしても、捕捉されたものが厚み方向に重なってしまい、二次元状には得られない場合がある。

そこで本発明は、ろ材面において二次元状に表面捕捉するろ材及びフィルタユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のろ材は、一方のろ材面における孔の開口径φが１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、開口径φμｍに対する厚みＴμｍの比Ｔ／φが０．０５以上０．７以下の範囲内であり、一方のろ材面における開口率が０．３以上０．７以下の範囲内であり、上記の一方のろ材面で隣り合う開口部と開口部との距離Ｐが０．２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内であり、開孔径φに対する距離Ｐの比Ｐ／φが０．０５以上０．３以下の範囲内であることを特徴として構成されている。

複数の孔が一方のろ材面に沿って規則的に配列されていることが好ましい。

ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリジオキサノン、ポリヒドロキシブチレート、ポリブタジエン、ポリウレタン、ポリスチレン（ＰＳ、ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネートの少なくともいずれかひとつから形成されていることが好ましい。

上記の一方のろ材面における開口部の形状は楕円状であることが好ましい。

本発明のフィルタユニットは、上記のろ材を２つ備え、一方のろ材と他方のろ材とは、ろ材面同士に間隔をあけて配され、開口径φと厚みと弾性率と一方のろ材面における開口部の真円度とのいずれかひとつが異なることを特徴として構成されている。

一方のろ材と他方のろ材とは少なくとも１００μｍの距離で配されることが好ましい。

本発明の細胞シートは、上記のろ材と、このろ材の一方のろ材面に面状に配され、細胞群で形成された細胞層とを備えることを特徴として構成されている。

本発明によれば、捕捉の対象物が、ろ材面において二次元状に表面捕捉される。

本発明を実施したろ材の平面図である。 図１のII−II線の沿う断面図である。 図１のIII−III線に沿う断面図である。 フィルタの斜視図である。 第１ろ材面の電子顕微鏡写真である。 ポリスチレン粒子が捕捉された第１ろ材面の電子顕微鏡写真である。 ポリスチレン粒子が捕捉された第１ろ材面の電子顕微鏡写真である。 ポリスチレン粒子が捕捉された第１ろ材面の電子顕微鏡写真である。 スフェアが捕捉された第１ろ材面の光学顕微鏡写真である。 スフェアが捕捉された第１ろ材面の光学顕微鏡写真である。 開口径の求め方の説明図である。 本発明を実施した別のろ材の平面図である。 ろ材の第１ろ材面の電子顕微鏡写真である。 本発明を実施したフィルタユニットの概略図である。 本発明を実施した細胞シートの側面図である。

図１〜図３に示すように、本発明を実施したろ材１０は、フィルム状に形成されており、捕捉すべき対象物（以下、捕捉対象物と称する）を含むろ過の対象物（以下、ろ過対象物と称する）から捕捉対象物を捕捉するためのものである。なお、以下の説明においては、ろ材１０によって捕捉されたものを、捕捉物と称する。ろ過対象物が供給される一次側（上流側）の一方の表面を第１ろ材面１０ａとし、ろ液側である二次側（下流側）の他方の表面を第２ろ材面１０ｂとする。なお、図１には第１ろ材面１０ａを示している。

ろ過対象物は、液体と固体との混合物であり、例えば、培養液（培地）などの液体中に細胞が混じっている細胞懸濁液、血液、骨髄液、臍帯血液等である。細胞懸濁液中において細胞は、個々が独立したいわゆるシングルセルと、複数が塊を成したいわゆるスフェア（スフェロイド）とのいずれの状態で液体中に混じっていてもよい。

ろ材１０は、第１ろ材面１０ａと第２ろ材面１０ｂとに開口した孔１１を複数備える。図２，図３では、ろ材１０の厚みＴに対して、隣り合う孔１１と孔１１との間の隔壁１２の厚みを誇張して描いてある。複数の孔１１は、第１ろ材面１０ａに沿って規則的に、この例では、より具体的にはマトリクス状に配列されている。

孔１１は、第１ろ材面１０ａと第２ろ材面１０ｂとに対して垂直な方向、すなわち厚み方向にろ材１０を貫通しており、第１ろ材面１０ａ，第２ろ材面１０ｂにそれぞれ開口して開口部（以下、表面開口部と称する）１１ａを形成している。また、図２、図３に示されるように、隣り合う孔１１と孔１１との間の隔壁１２は、第１ろ材面１０ａと第２ろ材面１０ｂとのそれぞれから厚み方向での中央に向かうに従い厚みが漸減している。

この例では、隔壁１２は、厚み方向での概ね中央に隔壁開口部１２ａが形成されており、これにより、隣接した孔１１同士はろ材１０の内部で第１ろ材面１０ａに沿った方向に繋がっている。ただし、隔壁１２は、隔壁開口部１２ａが形成されていない場合もあり、その場合には孔１１は個々に独立している。ろ材１０は、隔壁１２に隔壁開口部１２ａが形成されているものの方が、形成されていないものに比べてろ過時の圧損を低減する観点と、捕捉対象物を密に二次元状に表面捕捉する観点とで好ましい。また、隔壁１２に隔壁開口部１２ａが形成されていない場合には、隔壁１２の厚みは小さいほど捕捉対象物を密に二次元に表面捕捉する観点で好ましい。

各孔１１は、その大きさ、形状が一定であり、表面開口部１１ａの大きさ、形状も一定である。このようなろ材１０は、第１ろ材面１０ａに垂直な方向から見たときに、任意の１つの孔１１を中心にした６角形の各頂点に周囲の６個の孔１１が配された状態に、各孔１１が密に配列されている。これによりろ材１０は、蜂の巣状となるハニカム構造となっている。

ハニカム構造は、表面開口部１１ａの形状や、孔１１の第１ろ材面１０ａに平行な断面の形状が６角形である必要はない。この例では、表面開口部１１ａの形状は円形となっている。第１ろ材面１０ａの単位面積当たりの孔１１の密度や隣り合う孔１１同士の距離等に応じて表面開口部１１ａ、第１ろ材面１０ａに平行な断面での孔１１の形状は例えば丸みを帯びた略６角形や略８角形等になる場合もあり、ハニカム構造とはこのような態様も含む。また、ハニカム構造は、各孔１１が互いに独立している構造の他、この例のように隣接した孔１１同士がろ材１０の内部で繋がっている構造をも含む。さらに、孔１１の配列は、上記のものに限定されない。任意の１つの孔１１の周囲に３〜５個、あるいは７個以上の孔１１が配されてもよく、孔１１が正方配列されてもよい。

表面開口部１１ａの径、すなわち、孔１１の第１ろ材面１０ａにおける開口径φは、１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内とされる。開口径φは、捕捉対象物の大きさに基づいて決定され、捕捉対象物が略球形の場合には、上記範囲内で捕捉対象物の径よりも小さく、捕捉対象物の径をＤとするときに、開口径φは概ね０．０５×Ｄ以上０．９５×Ｄ以下の範囲内である。第１ろ材面１０ａにおける開口径φは、２μｍ以上４０μｍ以下の範囲内であることがより好ましく、３μｍ以上３０μｍ以下の範囲内であることがさらに好ましい。

第１ろ材面１０ａにおいて隣り合う表面開口部１１ａと表面開口部１１ａとの距離（以下、開口部ピッチと称する）Ｐは、開口径φと捕捉対象物の径とに応じて決定するとよい。開口部ピッチＰは、０．２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内であることが好ましく、０．５μｍ以上８μｍ以下の範囲内であることがより好ましく、１μｍ以上５μｍ以下の範囲内であることがさらに好ましい。開口径φと開口部ピッチＰとは、例えば電子顕微鏡の画像で測定することができ、本実施形態では後述のＳＥＭの画像から求めている。

開口径φ（単位はμｍ）に対するろ材１０の厚みＴ（単位はμｍ）の比（以下、孔のアスペクト比と称する）Ｔ／φは、０．０５以上０．７以下の範囲内とされる。孔のアスペクト比Ｔ／φは、０．１以上０．６以下の範囲内であることがより好ましく、０．２以上０．５以下の範囲内であることがさらに好ましい。

開口径φ（単位はμｍ）に対する開口部ピッチＰ（単位はμｍ）の比Ｐ／φは０．０５以上０．３以下の範囲内とされており、０．０５以上０．２以下の範囲であることがより好ましい。

ろ材１０の厚みＴは、上記の孔のアスペクト比Ｔ／φの範囲を満たす条件下で設定され、概ね０．２μｍ以上２０μｍ以下の範囲内とされている。

第１ろ材面１０ａにおける開口率は、０．３以上０．７以下の範囲内とされている。この開口率は、第１ろ材面１０ａが平滑であると仮定した場合、すなわち表面開口部１１ａが無いと仮定した場合の第１ろ材面１０ａの単位面積をＳ１、この単位面積あたりに形成されている表面開口部１１ａの面積の和をＳ２とし、Ｓ１とＳ２との単位を同じとするときに、Ｓ２／Ｓ１で算出される値である。第１ろ材面１０ａにおける開口率は、０．３５以上０．６５以下の範囲内であることがより好ましく、０．４以上０．６以下の範囲内であることがさらに好ましい。

ろ材１０は、疎水性ポリマーから形成されている。疎水性ポリマーとしては、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリジオキサノン、ポリヒドロキシブチレート、ポリブタジエン、ポリウレタン、ポリスチレン（ＰＳ、ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、およびこれらの繰り返し単位を含む共重合体等が好ましく、本実施形態ではポリブタジエンを用いている。ろ過時のろ材１０の破れをより確実に抑制する観点では、上記の中でもゴムの性質を有する、ポリブタジエンが特に好ましい。また、捕捉対象物が細胞などであり、捕捉された細胞などをろ材１０とともに生体内に留置する観点では、生体内分解性を有するポリ乳酸やポリカプロラクトン、ポリグリコール酸およびそれらの共重合体が特に好ましい。

ろ材１０は、疎水性ポリマーに加えて、例えば両親媒性化合物を含んでいてもよく、両親媒性化合物はポリマー、オリゴマー、モノマーのいずれでもよい。両親媒性化合物が含まれる場合の両親媒性化合物の質量は、ろ材１０の質量１００に対して１０以下であることが好ましい。

図４において、フィルタ２０は、ろ材１０と、保持部材２１とを備える。保持部材２１は、ろ材１０を平面状態に維持した姿勢で保持するためのものである。保持部材２１は、枠状に形成され、内壁２１ａに形成された溝（図示無し）に、ろ材１０の周縁部を例えば接着剤を介して保持する。ろ材１０を平面状態に維持することで、第１ろ材面１０ａが平面状になり、捕捉対象物の第１ろ材面１０ａにおける捕捉態様がより確実に二次元状、具体的には平面状になる。この例の保持部材２１は円形に形成されているが、この態様に限られず、例えば矩形、矩形以外の角形に形成されていてもよい。なお、図４においては、孔１１は、図の煩雑さを避けるために一部のみを図示しており、また大きく誇張して描いてある。

上記構成の作用を説明する。ろ材１０は、保持部材１２により平面状態を維持した姿勢で配され、ろ過に供される。ろ材１０を平面状態に維持することで、第１ろ材面１０ａが平面状になり、捕捉対象物の第１ろ材面１０ａにおける捕捉態様がより確実に二次元状、具体的には平坦な平面状になる。

第１ろ材面１０ａをろ過対象物が供給される上流側、この例では上に向けて、フィルタ２０は配される。第１ろ材面１０ａにおける開口径φは１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であるから、ろ過対象物に含まれる液体とこの開口径φよりも小さい径の固体とは、確実に孔１１を通過する。また、開口径φよりも径が大きい捕捉対象物は、孔１１を通過せず、第１ろ過面１０ａ側に残る。開口径φを１μｍ以上とすることで、１μｍ未満の場合と比べて、孔１１において液体が確実に通過する。この液体の通過により、開口径φよりも小さい径の固体も、より通過し易くなる。また、開口径φを５０μｍ以下とすることで、５０μｍより大きい場合と比べて、捕捉対象物が確実に捕捉される。

開口部ピッチＰが０．２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内であるから、捕捉物と捕捉物との距離は極めて近くなり、このように捕捉対象物を密に二次元状に表面捕捉することができる。開口部ピッチＰが０．２μｍより小さい場合には、ろ材の強度の観点で望ましくなく、１０μｍより大きいと開口率が小さくなるので、閉塞しやすくなり、さらに捕捉対象物を密に二次元状に表面捕捉しにくくなるため望ましくない。

孔のアスペクト比Ｔ／φが０．０５以上０．７以下の範囲内であるから、捕捉物によって順次閉塞される孔１１を避けるように液体と径が開口径φよりも小さい固体とは第１ろ材面１０ａ上に流れを形成して、未閉塞の孔１１を通過する。これにより、径が開口径φよりも大きく、かつ、隣り合う孔１１同士の中心間距離よりも小さい捕捉対象物は、個々の表面開口部１１ａに確実にひとつずつ、すなわち１対１対応で捕捉され、また、径が隣り合う孔１１同士の中心間距離よりも大きい捕捉対象物は複数の表面開口部１１ａを覆うようにして捕捉される。孔のアスペクト比Ｔ／φを０．０５以上とすることで、０．０５未満の場合と比べて、ろ材としての強度が高いから、捕捉物の質量に耐えて、二次元状に確実に並んだ態様で捕捉物が得られる。また、孔のアスペクト比Ｔ／φを０．５以下とすることで、０．５より大きい場合と比べて、液体と径が開口径φよりも小さい固体とは第１ろ材面１０ａ上の未閉塞の孔１１に向けて円滑な流れを形成しやすいから、捕捉対象物は内部捕捉されずに、より確実に二次元状に並んだ態様で表面捕捉される。

開口径φが上記範囲内であり、孔のアスペクト比Ｔ／φが上記範囲を満たすろ材１０は、厚みが非常に小さい。このようにろ材１０は厚みが小さいから、ろ過後において、捕捉物とともにより広く使用される。例えば、各種の分析装置においては分析対象であるサンプルのサイズや形状に制限がある場合が多いが、ろ材１０が薄いので、それらに対する適用性が高い。また、同様に、捕捉対象物が細胞でありその細胞を培養する場合には、培養容器内へろ材１０とともに収容することができる。また、ろ材１０を上記のポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸およびその共重合体や、ポリヒドロキシブチレートなどの生体内分解性や生体吸収性のある素材から形成した場合には、生体内へ留置（埋植）する使用法も可能になる。

第１ろ材面１０ａにおける開口率が０．３以上０．７以下の範囲内であるから、閉塞しにくく、ろ過の処理量が多く確保され、また、捕捉される量も多い。さらに、第１ろ材面１０ａにおいて高密度に捕捉されるので、捕捉対象物が二次元状に確実に捕捉される。第１ろ材面１０ａにおける開口率を０．３以上とすることで、０．３未満の場合と比べて、ろ過の処理量がより多く、捕捉される量が多く、捕捉対象物が二次元状に確実に捕捉される。また、第１ろ材面１０ａにおける開口率を０．７以下とすることで、０．７より大きい場合と比べて、第１ろ材面１０ａ上において捕捉物の重なりが抑えられ、捕捉物がより確実に面状に並んだ態様で得られる。

図５に示すろ材１０は、開口径φが８μｍ、孔のアスペクト比Ｔ／φが０．４、第１ろ材面１０ａにおける開口率が０．４８、開口部ピッチＰが１．３μｍであり、このろ材１０（図５参照）を用いてろ過を行った場合の捕捉態様を図６〜８に示す。なお、図５〜８は、いずれも走査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭと称する、ＳＥＭはScanning Electron Microscopeの略）の画像であり、図６は傾斜ＳＥＭ画像としてある。図６、図７、図８はろ過の過程を時系列にこの順に並べたものである。ろ材１０の素材はポリブタジエンであり、捕捉対象物の模擬的な例としてポリスチレンの粒子（径が１０μｍの標準粒子）を用いている。

捕捉の開始から間もない初期段階において、図６に示すように、孔１１にポリスチレンの粒子が載っており、捕捉されていることがわかる。ろ過を続けた場合には、図７に示すように、ポリスチレンの粒子が多くの孔１１の上に載っており、順次捕捉されていることがわかる。さらにろ過を続けた場合には、図８において複数の孔１１のうち９０％以上の数の孔１１の上にポリスチレンの粒子が載っており、また、このように多くのポリスチレンの粒子が捕捉された状態になってもポリスチレンの粒子同士の重なりが抑制された状態で二次元状に並んでいる。しかも、孔１１はポリスチレンの粒子を１体１対応で捕捉しているから、捕捉物の配列も表面開口部１１ａの配列態様と同様に規則的である。

図９Ａと図９Ｂとには、ろ過対象物を細胞懸濁液とし、スフェア（径は約２５０μｍ）を捕捉対象物としてろ材１０によりろ過した場合の捕捉態様を示す。なお、図９Ａと図９Ｂとは、透過型の光学顕微鏡の画像である。図９Ａと図９Ｂとの観察対象物は同じであり、図９Ｂは図９Ａよりも低い倍率で観察したものである。用いたろ材１０は、開口径φが２０μｍ、孔のアスペクト比Ｔ／φが０．５、第１ろ材面１０ａにおける開口率が０．５５、開口部ピッチＰが３μｍである。この例では、スフェアの径が隣り合う孔１１同士の中心間距離よりも大きいから、各スフェアは複数の表面開口部１１ａを覆うようにして捕捉されている（図９Ａ、図９Ｂ）。この場合であっても、スフェアは、重なりが抑制されて、第１ろ材面１０ａ上において面状に、すなわち二次元状に捕捉されている（図９Ｂ）。

表面開口部１１ａが円形でない場合には、円相当径を開口径φとする。例えば、図１０に示すろ材３０のように、表面開口部３１ａの形状が例えば丸みを帯びた略６角形である孔３１が形成されている場合には、表面開口部３１ａと同じ面積をもつ円３３を想定し、その直径Ｒ３３を開口径φとする。表面開口部３１ａの面積は、例えば二次元画像解析ソフトウェアＷｉｎＲＯＯＦ（三谷商事株式会社）を用い、顕微鏡画像の二値化処理を行い、画像処理することにより求めるとよい。

ろ材１０は、溶液調製工程、流延工程、結露工程、蒸発工程、剥離工程を有する製造フローにより製造される。溶液調製工程は、ろ材１０を形成するための溶液を調製する工程である。この例では、前述の疎水性ポリマーを溶媒に溶解して溶液とする。流延工程は、溶液を支持体（図示無し）の上に流下して広げ、流延膜（図示無し）を形成する工程である。支持体は、予め温度を調整しておき、流延膜を形成する間も温度を調整していることが好ましい。なお、支持体としては、本実施形態ではシート状のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ，polyethylene terephthalate）を用いている。しかし支持体の素材は溶媒に溶解しないものであればポリエチレンテレフタレートに限られず、例えば、ガラスやアルミニウム等でもよい。支持体の形態は、シート状、板状等種々の形態を採用してよい。

結露工程は、流延膜の膜面に結露させて水滴を形成する工程である。水滴は、例えば、周辺の雰囲気の温度よりも低い温度となるように支持体を介して流延膜を冷却することで形成される。ただし、複数の水滴の発生のタイミングを揃えたり、形成される水滴の大きさを均一に揃える観点では、支持体が所定の温度に保持されるように支持体の温度を調整しつつ、加湿した気体（例えば空気）を流延膜上に供給することが好ましい。この結露工程における支持体の温度、雰囲気の露点、結露時間などを調節することにより、開口径φ、孔のアスペクト比Ｔ／φ、開口率、開口部ピッチＰ、比Ｐ／φが制御される。

蒸発工程は、結露工程で形成した水滴と、溶媒とを蒸発させる工程である。この蒸発工程では、例えば乾燥した気体（例えば空気）を供給して、水滴よりも溶媒を早く蒸発させる。これにより、流延膜中に水滴を沈み込ませ、沈み込んだ水滴を鋳型にして孔を形成する。このため、溶媒としては、水よりも蒸発速度が大きいものを用いることが好ましく、本実施形態ではクロロホルムを用いている。ただし、水滴が蒸発し始めるタイミングは、溶媒のすべてが蒸発し終わった後でなくてもよい。また、形成された孔１１が維持される程度であれば、水滴の蒸発が完了した後にも多少の溶媒が流延膜に残っていてもよく、この場合には残存している溶媒は水滴の蒸発が完了した後に蒸発させる。なお、結露工程中に、水滴が流延膜中に沈み込みを開始する場合もある。この蒸発工程により支持体上にろ材１０が得られる。なお、この例では、ろ材１０の支持体に接している表面が前述の第２ろ材面１０ｂであり、露呈している表面が前述の第１ろ材面１０ａとなる。上記の結露工程、蒸発工程は、ろ材１０の製造方法として周知である結露法の工程である。剥離工程は、支持体からろ材１０を剥離する工程である。なお、この例では、結露法によりろ材１０を製造しているが、この方法に限定されず、例えば、周知のナノインプリント法により、ろ材１０を製造してもよい。

上記のろ材１０は、ハニカム構造をもつが、開口径φと孔のアスペクト比Ｔ／φと開口率と開口部ピッチＰと比Ｐ／φとがそれぞれ前述の範囲を満たすものであれば、上記のろ材１０に限られない。例えば、フォトリソグラフィや、打ち抜きなどの手法を用いて製造されるろ材であってもよい。これらの手法で製造されるろ材は、開口径φの均一性にはろ材１０に比べて劣るものの、開口径φと孔のアスペクト比Ｔ／φと開口率と開口部ピッチＰと比Ｐ／φとがそれぞれ前述の範囲を満たすものにはなる。ただし、開口径φと孔のアスペクト比Ｔ／φと開口率と開口部ピッチＰと比Ｐ／φとがそれぞれ前述の範囲を満たすように確実かつ容易に製造する観点と、孔の配列の規則性の観点とにおいては、ハニカム構造をもつろ材１０が最も好ましく、そのため、より確実に二次元状に、捕捉物が得られる。

捕捉対象物は、以上のように二次元状に表面捕捉されるから、捕捉物として得られた後に再利用が容易である。再利用としては、上記のような捕捉物の分析や評価、捕捉物が細胞である場合の細胞培養に加え、捕捉物が細胞である場合の他の物への転写、生体内への留置などである。

図１１に示すろ材４０は、表面開口部４１ａの形状が楕円状である孔４１が形成されている。楕円状であるとは、楕円でもよいし、また厳密な楕円でなくてもよい。この例では、一方向に延びた平行な２直線をもって囲まれた形状としてあり、このような形状も含まれる。また、丸みを帯びた六角形や八角形などが一方に延びた形状であってもよく、これらの形状も上記の楕円状に含む。なおこの場合も、円相当径を開口径φとする。具体的には、表面開口部４１ａとじ面積をもつ円４３を想定し、その直径Ｒ４３を開口径φとする。

このように楕円状の表面開口部４１ａをもつろ材４０は、捕捉対象物の形状が球形であり、ろ液の固体成分として通過させるものが円盤状である場合には、開口率が同等のろ材１０に比べて、円盤状の固体成分の通過がより円滑に行われる。このようなろ過対象物の例としては、血液があり、円盤状の赤血球を、捕捉対象物である他の血球や細胞（血中循環腫瘍細胞など）と分離する場合に特に有効である。

ろ材４０は、ろ材１０を少なくとも一方向へ延伸することにより製造される。例えば、図１２に示すろ材４０は、ポリブタジエンから形成され開口径φが５μｍであるろ材１０を、一方向へ延伸して製造されたものである。図１２に示すろ材４０の表面開口部４１ａは、長径が７μｍ、短径が３．５μｍである。

図１３に示すフィルタユニット６０は、第１のフィルタ６１と、第２のフィルタ６２とを備え、さらに、これら第１のフィルタ６１及び第２のフィルタ６２を保持するフィルタ保持部材（図示無し）とを備えることが好ましい。フィルタ保持部材は、第１のフィルタ６１と、第２のフィルタ６２とを、例えば平行に保持するためのものである。第１のフィルタ６１と第２のフィルタ６２とは、前述のフィルタ２０と同様に構成されている。図１３においては、図１〜図４と同じ部材には同じ符号を付し、説明を略す。

この例では、第１のフィルタ６１が上流側、第２のフィルタ６２が下流側に配される。そこで、第１のフィルタ６１に備えられる第１のろ材１０と、第２のフィルタ６２に備えられる第２のろ材１０とは、それぞれの第１ろ材面１０ａが図１３における上向きになるように、第１のフィルタ６１と第２のフィルタ６２とがフィルタ保持部材にセットされる。

第１のフィルタ６１に備えられる第１のろ材１０と、第２のフィルタ６２に備えられる第２のろ材１０とは、間隔を開けて配される。このように間隔を設けることで、下流側の第２のフィルタ６２にも捕捉対象物が二次元状に確実に捕捉され、また捕捉物にダメージを与えることが防止される。これら観点では、第１のフィルタ６１に備えられる第１のろ材１０と、第２のフィルタ６２に備えられる第２のろ材１０との距離Ｄは、少なくとも１００μｍ、すなわち１００μｍ以上とされることが好ましい。なお、距離Ｄは、第１のフィルタ６１に備えられる第１のろ材１０の第２ろ材面１０ｂ（図２参照）と第２のフィルタ６２に備えられる第２のろ材１０の第１ろ材面１０ａ（図２参照）との距離である。フィルタユニットは、本実施形態ではフィルタを２つ備えるものであるが、３以上を備えていてもよく、その場合であっても複数のフィルタは間隔を開けて配される。

第１のフィルタ６１に備えられる第１のろ材１０と、第２のフィルタ６２に備えられる第２のろ材１０とは、開口径φと厚みＴと弾性率と表面開口部１１ａの真円度との少なくともいずれかひとつが互いに異なるものとされる。これにより、第１のフィルタ６１と第２のフィルタ６２とで異なる捕捉対象物を設定して、それぞれの捕捉対象物が二次元状に捕捉される。具体例は、以下である。開口径φは、第１のフィルタ６１に備えられる第１のろ材１０が、第２のフィルタ６２に備えられる第２のろ材１０よりも大きい。厚みＴは、第１のフィルタ６１に備えられる第１のろ材１０が、第２のフィルタ６２に備えられる第２のろ材１０よりも大きい。弾性率は、第１のフィルタ６１に備えられる第１のろ材１０が、第２のフィルタ６２に備えられる第２のろ材１０よりも高くする。弾性率を高くすることで、ろ過時のろ材１０の変形に伴う、捕捉物の通りぬけを抑制し易くなる。表面開口部１１ａの真円度は、第１のフィルタ６１に備えられる第１のろ材１０が、第２のフィルタ６２に備えられる第２のろ材１０よりも高い。

真円度は、球状の捕捉対象物を二次元状に表面捕捉する場合には高いほうが望ましい。一方、非球状（円盤状、棒状など）の固体と補足対象物とを選択的に分離する場合には、表面開口部１１ａを楕円などの真円度が低い形状とすることで、非球状の固体が透過しやすくなり、球状物を効率的かつ確実に捕捉するといういわゆる選択捕捉性がより確実になる。

図１４に示す細胞シート７０は、ろ材１０と細胞層７２とを備える。細胞層７２は複数の細胞を有し、この例では、さらに細胞間基質（細胞間マトリクス）を含んでいる。細胞層７２は、ろ材１０上の捕捉物としての複数の細胞を培養して得られたものである。培養は、細胞が捕捉されているろ材１０を培養容器内に収容して行う。このように、捕捉された細胞をろ材１０から採取することなく培養容器内へ収容して培養を開始するから、細胞へのダメージが抑えられるとともに、コンタミネーションが防止される。培養前の細胞は、第１ろ材面１０ａ上に二次元状に存在しているから、各細胞は酸素や培養液成分を取り込みやすく、層状に細胞層７２として形成されている。

心筋細胞、神経細胞、肝細胞、間葉系幹細胞、ｉＰＳ細胞、ＥＳ細胞など二次元状に捕捉した細胞の種類に応じて、それぞれ捕捉後の培養により、増殖、分化誘導または未分化維持を行うことで、目的とする細胞層７２を備える細胞シート７０が作製可能である。心筋細胞や肝細胞などの各種細胞シートは、薬剤の有効性試験、毒性試験、代謝試験、安全性試験など創薬支援に利用することが期待できる。

１０，３０，４０ ろ材
１１，３１，４１ 孔
１１ａ，３１ａ，４１ａ 表面開口部
６０ フィルタユニット
７０ 細胞シート

Claims (7)

1. 一方のろ材面における孔の開口径φが１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、前記開口径φμｍに対する厚みＴμｍの比Ｔ／φが０．０５以上０．７以下の範囲内であり、前記一方のろ材面における開口率が０．３以上０．７以下の範囲内であり、前記一方のろ材面で隣り合う開口部と開口部との距離Ｐが０．２μｍ以上１０μｍ以下の範囲内であり、前記開孔径φに対する前記距離Ｐの比Ｐ／φが０．０５以上０．３以下の範囲内であることを特徴とするろ材。
2. 複数の前記孔が前記一方のろ材面に沿って規則的に配列された請求項１に記載のろ材。
3. ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリジオキサノン、ポリヒドロキシブチレート、ポリブタジエン、ポリウレタン、ポリスチレン（ＰＳ、ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネートの少なくともいずれかひとつから形成された請求項１または２に記載のろ材。
4. 前記一方のろ材面における前記開口部の形状は楕円状である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のろ材。
5. 請求項１に記載の前記ろ材を２つ備え、
   一方の前記ろ材と他方の前記ろ材とは、ろ材面同士に間隔をあけて配され、前記開口径φと厚みと弾性率と前記一方のろ材面における開口部の真円度とのいずれかひとつが異なることを特徴とするフィルタユニット。
6. 前記一方のろ材と前記他方のろ材とは少なくとも１００μｍの距離で配される請求項５に記載のフィルタユニット。
7. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の前記ろ材と、
   前記ろ材の前記一方のろ材面に面状に配され、細胞群で形成された細胞層と、
   を備える細胞シート。