(57)【要約】【課題】粒子自体を小径化することなく、溶離液との反応面積を大きくすることができ、かつ、単分散性に優れたセラミックス粒子の提供。【解決手段】スラリ（Ｗ）中に第１の油で構成された油滴粒子（Ｏ）が分散されたＯ／Ｗエマルションを作製し、Ｏ／Ｗエマルションを第１の流路に供給し、第２の油及び親油性の界面活性剤を含む油性溶剤を、前記第１の流路に対して任意の角度をもって双方向から対向して合流する第２の流路に供給することで、前記Ｏ／Ｗエマルションにせん断応力を与えることにより、前記油滴粒子を内部に閉じ込めた微小液滴を形成し、前記形成した微小液滴を焼成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水を含むスラリ（Ｗ）に、第１の油及び親水性の界面活性剤を添加し、前記第１の油にせん断応力を与えることにより、前記スラリ（Ｗ）中に前記第１の油で構成された油滴粒子（Ｏ）が分散されたＯ／Ｗエマルションを作製し、
前記Ｏ／Ｗエマルションを第１の流路に供給し、第２の油及び親油性の界面活性剤を含む油性溶剤を、前記第１の流路に対して任意の角度をもって双方向から対向して合流する第２の流路に供給することで、前記Ｏ／Ｗエマルションにせん断応力を与えることにより、前記油滴粒子を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴を形成し、
前記形成した微小液滴を焼成することを特徴とするセラミックス粒子の製造方法。
【請求項２】
前記セラミックス粉体は、リン酸カルシウム系化合物であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス粒子の製造方法。
【請求項３】
セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水を含むスラリ（Ｗ）に、第１の油及び親水性の界面活性剤を添加し、前記第１の油にせん断応力を与えることにより、前記スラリ（Ｗ）中に前記第１の油で構成された油滴粒子（Ｏ）が分散されたＯ／Ｗエマルションを作製し、
前記Ｏ／Ｗエマルションを内壁面が親水性である第１の流路に供給し、第２の油及び親油性の界面活性剤を含む油性溶剤を、前記第１の流路に対して任意の角度をもって双方向から対向して合流する第２の流路に供給することで、前記Ｏ／Ｗエマルションにせん断応力を与えることにより、前記油滴粒子を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴を形成し、
前記形成された微小液滴を、内壁面が疎水性である第３の流路を経由して排出し、
前記排出された微小液滴を焼成することを特徴とするセラミック粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロキシアパタイトなどのリン酸カルシウム系化合物は、蛋白質等に対する吸着性に優れていることからＨＰＬＣ（Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）などの分取・分離用カラム充填剤として使用されている。
【０００３】
このようなセラミックス粒子には、カラムに送る溶離液に含まれる他の物質との大きな反応面積を備えていること、また、カラムの圧力損失の増加を防止するために、均一な粒径を備えていること（単分散性に優れていること）が望まれている。
【０００４】
このような要求に対し、溶離液との反応面積を向上させるために粒子自体を小径化する技術が一般的に知られている。また、均一な粒径を備える微小粒子の製造方法としては、Ｙ字型や十字型の微小流路構造体を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２２１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、溶離液との反応面積を向上させるために粒子自体を小径化する技術は、小径化した粒子をカラムに充填すると、カラムに送る溶離液の送流抵抗が大きくなるため、圧力損失が増加し、装置負荷が大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献１に記載の技術は、均一な粒径を備える微小粒子の製造方法について記載されているものの、セラミックス粒子が製造できる点を開示しているものではない。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、粒子自体を小径化することなく、溶離液との反応面積を大きくすることができ、かつ、単分散性に優れたセラミックス粒子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】
【０００９】
本発明に係わるセラミックス粒子の製造方法は、セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水を含むスラリ（Ｗ）に、第１の油及び親水性の界面活性剤を添加し、前記第１の油にせん断応力を与えることにより、前記スラリ（Ｗ）中に前記第１の油で構成された油滴粒子（Ｏ）が分散されたＯ／Ｗエマルションを作製し、前記Ｏ／Ｗエマルションを第１の流路に供給し、第２の油及び親油性の界面活性剤を含む油性溶剤を、前記第１の流路に対して任意の角度をもって双方向から対向して合流する第２の流路に供給することで、前記Ｏ／Ｗエマルションにせん断応力を与えることにより、前記油滴粒子を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴を形成し、前記形成した微小液滴を焼成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係わるセラミックス粒子の製造方法は、セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水を含むスラリ（Ｗ）に、第１の油及び親水性の界面活性剤を添加し、前記第１の油にせん断応力を与えることにより、前記スラリ（Ｗ）中に前記第１の油で構成された油滴粒子（Ｏ）が分散されたＯ／Ｗエマルションを作製し、前記Ｏ／Ｗエマルションを内壁面が親水性である第１の流路に供給し、第２の油及び親油性の界面活性剤を含む油性溶剤を、前記第１の流路に対して任意の角度をもって双方向から対向して合流する第２の流路に供給することで、前記Ｏ／Ｗエマルションにせん断応力を与えることにより、前記油滴粒子を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴を形成し、前記形成された微小液滴を、内壁面が疎水性である第３の流路を経由して排出し、前記排出された微小液滴を焼成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るセラミックス粒子の製造方法によれば、粒子自体を小径化することなく、溶離液との反応面積を大きくすることができ、かつ、単分散性に優れたセラミックス粒子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】Ｏ／Ｗエマルションで構成された分散相を作製する際の工程概念図。
【図２】微小液滴を形成する際に用いられる製造装置の全体を示す概念図。
【図３】図２に示す製造装置に使用される微小流路構造体の概念図。
【図４】図２に示す製造装置に使用される微小流路構造体を保持するホルダの概念図。
【図５】図２に示す微小液滴回収部における回収容器の部分を拡大させた概念図。
【図６】本発明に係わる製造方法を用いて製造されたセラミックス粒子の外観図。
【図７】図６に示すセラミックス粒子の表面から内部にかけての断面図。
【図８】本発明に係わる分散相と連続相を用いて、図３に示すような微小流路構造体内に送液したときの液滴の生成状況を表す顕微鏡写真。
【図９】実施例１において製造されたセラミックス粒子の顕微鏡写真。
【図１０】比較例１において製造されたセラミックス粒子の顕微鏡写真。
【図１１】比較例２において製造されたセラミックス粒子の顕微鏡写真。
【図１２】Ｔ字形の微小流路構造体内に送液したときの微小液滴の生成状況を表す顕微鏡写真。
【図１３】実施例２における微小流路構造体内に送液したときの液滴の生成状況を表す顕微鏡写真。
【図１４】実施例２において製造されたセラミックス粒子の顕微鏡写真。
【図１５】比較例３における微小流路構造体内に送液したときの液滴の生成状況を表す顕微鏡写真。
【図１６】比較例３において製造されたセラミックス粒子の顕微鏡写真。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明について図面を参照しながら説明を行う。なお、本発明は、以下の説明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様で実施することができる。
【００１４】
本発明に係るセラミックス粒子の製造方法の概略は次の通りである。すなわち、Ｏ／Ｗエマルションで構成された分散相と、油性溶剤で構成された連続相とを作製し、作製した分散相と連続相とを微小流路構造体に供給して、前記分散相で構成された微小液滴を形成し、前記形成した微小液滴を焼成する。
【００１５】
本発明の実施形態に係るセラミックス粒子の製造方法について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１６】
Ｏ／Ｗエマルションで構成された分散相の作製について、以下に説明する。
【００１７】
図１に、Ｏ／Ｗエマルションで構成された分散相を作製する際の工程概念図を示す。
【００１８】
Ｏ／Ｗエマルションは、セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水を所定量混合したスラリ（Ｗ）１０を作製し（図１（ａ））、作製したスラリ（Ｗ）１０に、第１の油１２及び界面活性剤１４を添加し、前記第１の油１２にせん断応力１６を与えることにより（図１（ｂ））、前記スラリ（Ｗ）１０中に第１の油１２で構成された油滴粒子（Ｏ）１８を形成する（図１（ｃ））。これによって、スラリ（Ｗ）１０中に油滴粒子（Ｏ）１８が分散されたＯ／Ｗエマルション２０が作製される。
【００１９】
セラミックス粉体は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、リン酸カルシウム系化合物（リン酸カルシウムを含む）等の無機酸化物、炭化珪素、炭化硼素又は窒化珪素のいずれかの粉体が用いられる。
【００２０】
バインダとしては、後述する焼成において気化するものであれば特に限定されない。また、バインダとしては、温度などの条件の変化により、粘性が変化する性質を有する材料を用いるのが好ましい。このような性質を有する材料の一例として、寒天が挙げられる。寒天は、高温では流動性があり、低温ではゲル化する性質を有するからである。
【００２１】
分散剤においても、後述する焼成において気化するものであれば特に限定されない。例えば、分散剤としては、ポリアクリル酸アンモニウムを用いることができる。
【００２２】
純水は、半導体製造の分野で一般的に使用されているもので、工業用水、水道水等を原水として、その中の不純物を高純度イオン交換樹脂、高機能膜、脱気装置等を用いて精製分離されたものである。精製分離の程度としては比抵抗値を用いることができる。一般家庭に用いられる水道水の比抵抗値は０．０１〜０．０５ＭΩ・ｃｍであるのに対して、本実施形態における純水としては、１ＭΩ・ｃｍ以上に精製されているものが用いることが好ましい。
【００２３】
前記セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水の混合は、例えば、ボールミルを用いて行うことができる。
【００２４】
第１の油１２は、後述する焼成において気化するものであれば特に限定されない。例えば、第１の油１２としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ヘキサデカン等を好適に用いることができる。
【００２５】
界面活性剤１４は、親水性であるものが用いられる。すなわち、ＨＬＢ値（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ−Ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ  Ｂａｌａｎｃｅ値）が高い界面活性剤が用いられる。このような界面活性剤を用いることにより、スラリ１０と第１の油１２が混合され、Ｏ／Ｗエマルションを作製した際に、スラリ１０中に含まれることになる油滴粒子（Ｏ）１８の合一化を防ぐことができる。例えば、界面活性剤１４は、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートを用いることができる。
【００２６】
せん断応力１６は、攪拌機等によって与えることができる。
【００２７】
なお、第１の油１２及び界面活性剤１４の添加は、図１（ｂ）に示すように、別々に添加してもよく、第１の油１２と界面活性剤１４とを混合させたものを同時に添加してもよい。
【００２８】
油性溶剤で構成された連続相の作製について、以下に説明する。油性溶剤は、第２の油及び界面活性剤を混合することで作製する（図示せず）。第２の油及び界面活性剤の混合は、例えば、マグネットスターラーを用いて行うことができる。
【００２９】
第２の油は、第１の油１２と同様に、後述する焼成において気化するものであれば特に限定されない。例えば、第２の油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ヘキサデカン等を好適に用いることができる。
【００３０】
この連続相に使用される界面活性剤は、親油性であるものが用いられる。すなわち、ＨＬＢ値が低い界面活性剤が用いられる。このような界面活性剤を用いることにより、Ｏ／Ｗエマルションからなる液滴同士の合一化を防ぐことができる。例えば、親油性の界面活性剤は、ソルビタンセスキオレエートを用いることができる。
【００３１】
次に、各々作製した分散相と連続相とを微小流路構造体に供給して、前記分散相で構成される微小液滴を形成する。
【００３２】
図２から図４に、微小液滴を形成する際に用いられる製造装置の概念図をそれぞれ示す。図２は、微小液滴を形成する際に用いられる製造装置の全体を示す概念図である。図３は、図２に示す製造装置に使用される微小流路構造体１０１の上面図（Ａ）と、上面図（Ａ）のＡ−Ａ断面線における微小流路構造体１０１の断面図（Ｂ）と、上面図（Ａ）のＢ−Ｂ断面線における微小流路構造体１０１の断面図（Ｃ）である。図４は、図２に示す製造装置に使用される微小流路構造体１０１を保持するホルダ２０１の上面図（Ａ）と、上面図（Ａ）のＣ−Ｃ断面線におけるホルダ２０１の断面図（Ｂ）である。
【００３３】
図２に示すように、微小液滴を形成する際に用いられる製造装置１００は、微小流路構造体１０１と、微小流路構造体１０１を保持するホルダ２０１と、微小流路構造体１０１内に分散相を供給する分散相供給部３０１と、微小流路構造体１０１内に連続相を供給する連続相供給部４０１と、微小流路構造体１０１内で形成された微小液滴を回収する微小液滴回収部５０１とを備える。
【００３４】
図３（Ａ）に示すように、微小流路構造体１０１は、分散相が供給される分散相供給口１０３と、分散相供給口１０３から延びる第１流路１０５と、連続相を供給する連続相供給口１１３と、連続相供給口１１３から延び、第１の流路１０５に対して任意の角度θ（例えば、４５°）をもって双方向から対向して合流する第２流路１１５と、第１流路１０５と第２流路１１５と繋がり、連続相供給口１１３から供給された連続相と、連続相中に分散相供給口１０３から供給された分散相が送り込まれることによって生成される微小液滴とが流れる第３流路１３５と、第３流路１３５を流れる連続相及び微小液滴を排出する排出口１３８とを備える。
【００３５】
図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、微小流路構造体１０１は、例えば３枚の板状体が積層された構成を有する。具体的には、微小流路構造体１０１は、第１流路１０５、第２流路１１５及び第３流路１３５が形成された第１の板状体１５０と、分散相供給口１０３、連続相供給口１１３及び排出口１３８が形成された第２の板状体１６０とが、分散相供給口１０３と第１流路１０５、連続相供給口１１３と第２流路１１５、及び排出口１３８と第３流路１３５が各々連通するように接合され、更に、第１の板状体１５０の第２の板状体１６０と接合した面に対向する面に第３の板状体１７０が接合されている構成を備えている。
【００３６】
微小流路構造体１０１を構成する板状体１５０、１６０、１７０に用いられる材質としては、前述したような流路等を形成可能であり、かつ、ある程度の耐薬品性を備えていれば特に限定されない。微小流路構造体１０１は、例えば、石英、ガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＹＡＧ等のセラミックス、シリコン、樹脂等で構成されている。なお、本実施形態では、ガラスを用いた例で説明する。
【００３７】
微小流路構造体１０１は、例えば、第１の板状体１５０の表面に、前記流路１０５、１１５、１３５となる凹部を周知の方法（エッチング、レーザー加工等）などを用いて形成し、第２の板状体１６０に、前記供給口１０３、１１３及び排出口１３８となる貫通口を周知の方法（機械加工、レーザー加工等）などを用いて形成し、第１の板状体１５０と第２の板状体１６０とを前記凹部と前記貫通口とが各々連通するように接合し、その後、第３の板状体１７０を、第１の板状体１５０の前記第２の板状体１６０が接合させた面に対向する面に接合させることで製造することができる。
【００３８】
前記第３流路１３５の内壁面は疎水性であることが好ましい。このように構成されていると、分散相として使用するＯ／Ｗエマルションからなる微小液滴が、第３流路１３５の内壁面に付着するのを防止することができる。したがって、形成された微小液滴の排出を第３流路１３５内にてスムーズに行うことができる。また、第３流路１３５の内壁面に付着した微小液滴に他の微小液滴が衝突し、微小液滴が合一化することを防止できる。
【００３９】
また、前記第１流路１０５の内壁面は親水性であることが好ましい。このように構成されていると、分散相として使用するＯ／Ｗエマルションの油滴粒子が第１流路１０５の内壁面に付着することを防止できる。したがって、第１流路１０５内にて油滴粒子が合一化し、油滴粒子の大きさのばらつきが増大することを防止することができる。油滴粒子の大きさのばらつきの増大を防ぐことにより、連続相によりせん断されて形成される微小液滴を焼成した場合に、気孔径のばらつきの増大を防ぐことができる。
【００４０】
第１流路１０５の内壁面を親水性とし、第３流路１３５の内壁面を疎水性とするためには、微小流路構造体１０１の素材が親水性であれば、例えば、供給口１０３を閉塞し、供給口１１３を開放した状態で、排出口１３８より疎水性の液状のコーティング剤を供給する。例えば、排出口１３８にコーティング剤を滴下する。すると、毛細管力により排出口１３８から第３流路１３５内をコーティング剤が移動する。なお、供給口１１３を開放していることによってコーティング剤が第２流路１１５内にも移動すると、第２流路１１５の内壁面は疎水性となる。しかし、供給口１０３が閉塞されていることにより、第１流路１０５内の空気の存在により、コーティング剤は第１流路１０５内に移動できない。
【００４１】
逆に微小流路構造体１０１の素材が疎水性であれば、第１流路１０５の内壁面を親水性とするために、例えば、排出口１３８を閉塞し、供給口１１３を開放した状態で、供給口１０３より親水性の液状のコーティング剤を供給する。例えば、供給口１０３にコーティング剤を滴下する。すると、毛細管力により供給口１１３に向けてそのコーティング剤が移動する。もし、供給口１１３を開放していることによってコーティング剤が第２流路１１５内にも移動をすると、第２流路１１５の内壁面は親水性となる。
【００４２】
なお、供給されたコーティング剤のうち、第１流路１０５または第３流路１３５の内壁面のコーティングに使われなかったものは、供給口１０３、１１３、排出口１３８を開放し、あるいは、板状体１６０を取り外し、微小流路構造体１０１を加熱などして除去を行う。
【００４３】
図４に示すように、ホルダ２０１は、微小流路構造体１０１を装着する凹部（保持部）２０３と、微小流路構造体１０１の分散相供給口１０３と連通する第１のホルダ流路２１０と、微小流路構造体１０１の連続相供給口１１３と連通する第２のホルダ流路２２０と、微小流路構造体１０１の排出口１３８と連通する第３のホルダ流路２３０と、第１のホルダ流路２１０、第２のホルダ流路２２０及び第３のホルダ流路２３０と各々連通するコネクタ部２１５、２２５、２３５とで構成されている。ホルダ２０１を構成する材料は、例えば、アクリル、テフロン（登録商標）、ステンレス等が用いられる。前述したホルダ流路２１０、２２０、２３０及びコネクタ部２１５、２２５、２３５は、周知の方法（エッチング、レーザー加工等）などを用いて形成することができる。
【００４４】
微小流路構造体１０１は、図３に示す微小流路構造体１０１の供給口１０３、１１３及び排出口１３８が形成された上面を、前記ホルダ２０１の保持部２０３の底面に、分散相供給口１０３と第１のホルダ流路２１０が、連続相供給口１１３と第２のホルダ流路２２０が、及び、排出口１３８と第３のホルダ流路２３０がそれぞれ連通するようにホルダ２０１に装着される。
【００４５】
図２に示すように、分散相供給部３０１は、分散相を所定量保持すると共に、保持された分散相を、例えば、供給管３２０を介して微小流路構造体１０１の分散相供給口１０３に供給する分散相供給装置３１０（例えば、注射器）で構成されている。具体的には、供給管３２０は、ホルダ２０１のコネクタ部２１５に接続されており、分散相供給装置３１０から供給された分散相は、供給管３２０及び第１のホルダ流路２１０を通って分散相供給口１０３に供給される。また、分散相供給装置３１０には、例えば、分散相の供給量を制御する制御部（図示せず）が設けられている。
【００４６】
図２に示すように、連続相供給部４０１は、連続相を所定量保持すると共に、保持された連続相を、例えば、供給管４２０を介して微小流路構造体１０１の連続相供給口１１３に供給する連続相供給装置４１０（例えば、注射器）で構成されている。具体的には、供給管４２０は、ホルダ２０１のコネクタ部２２５に接続されており、連続相供給装置４１０から供給された連続相は、供給管４２０及び第２のホルダ流路２２０を通って連続相供給口１１３に供給される。また、連続相供給装置４１０には、例えば、連続相の供給量を制御する制御部（図示せず）が設けられている。
【００４７】
微小液滴回収部５０１は、ホルダ２０１のコネクタ部２３５に接続された排出管５２０を介して、微小流路構造体１０１で生成された微小液滴５６０と連続相５８０とを回収する回収容器５４０（例えば、ガラス製のビーカー）で構成されている。
【００４８】
以上の製造装置１００を用いて、分散相で構成された微小液滴を形成する。
【００４９】
具体的には、作製したＯ／Ｗエマルションを分散相供給装置３１０に充填し、作製した油性溶剤を連続相供給装置４１０に充填し、各々、微小流路構造体１０１に供給する。
【００５０】
分散相供給口１０３に供給された分散相は、第１流路１０５内を流れ、また、連続相供給口１１３に供給された連続相は、第２流路１１５内を流れ、分散相と連続相は、第１流路１０５と、第２流路１１５との交差箇所で合流し、分散相が連続相によってせん断されて微小液滴が形成され、形成された微小液滴は連続相と共に、第３流路１３５を流れ、排出口１３８より排出され、微小液滴回収部５０１で回収される。
【００５１】
図５は、図２に示す微小液滴回収部５０１における回収容器５４０の部分を拡大させた概念図である。図５に示すように、上述した方法で回収される微小液滴５６０は、油滴粒子１８を内部に閉じ込めたスラリ１０で構成されている。
【００５２】
このように、本発明においては、Ｏ／Ｗエマルションを分散相として第１の流路に供給し、油性溶剤を連続相として、第１の流路に対して任意の角度をもって双方向から対向して合流する第２の流路に供給することで、前記Ｏ／Ｗエマルションにせん断応力を与えることにより、前記油滴粒子を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴を、均一な粒径で複数形成することができる。
【００５３】
なお、Ｏ／Ｗエマルションを分散相として、油性溶剤を連続相として、Ｔ字型の微細流路構造体に導入した場合には、前記微小液滴を形成することができない。詳しくは、後述する比較例３にて説明する。
【００５４】
なお、微小液滴５６０の形成において、バインダとして、高温では流動性があり低温ではゲル化するゲル化剤（例えば、寒天）を使用した場合には、図２に示す微小流路構造体１０１、ホルダ２０１、分散相供給部３０１及び連続相供給部４０１を含む微小液滴生成領域１００ａは加熱環境中にあり、微小液滴回収部５０１を含む微小液滴回収領域１００ｂは冷却環境中にあることが好ましい。
【００５５】
このような構成を備えることで、バインダとしてゲル化剤を用いた場合には、分散相が微小液滴５６０形成前に固化されることなく、更に、形成した微小液滴５６０に含まれるスラリ１０を急速に硬化させることができるため、生成した微小液滴５６０の形状を悪化させることがなく、単分散性に優れた微小液滴５６０を効率的に得ることができる。なお、このような場合には、微小液滴５６０はスラリ１０の部分が固化され球状ゲルとなる。
【００５６】
なお、前記加熱環境や冷却環境の温度は、使用するゲル化剤によって適宜設定される。上述のようにゲル化剤に寒天を用いた場合には、前記加熱環境における温度は４０℃以上、前記冷却環境における温度は１０℃以下であることが好ましい。
【００５７】
最後に、回収した微小液滴（又は球状ゲル）を焼成する。
【００５８】
この焼成における雰囲気ガス、焼成温度等は使用するセラミックス粉体、バインダや第１の油等の材質によって適宜設計される。例えば、バインダとして寒天を用いた場合には、酸素雰囲気ガスを用いることにより、前記寒天を好適に除去することが可能である。また、例えば、セラミックス粉体としてリン酸カルシウム系化合物を用いた場合には、焼成温度を６００℃〜７００℃程度で行えばよい。
【００５９】
図６及び図７は、以上のような製造方法を経て製造されるセラミックス粒子の概念図である。すなわち、図６は、本発明に係わる製造方法を用いて製造されたセラミックス粒子の外観図であり、図７は、図６に示すセラミックス粒子の表面から内部にかけての断面図である。
【００６０】
前記回収した微小液滴（又は球状ゲル）を焼成することにより、スラリ１０の内部に存在する油滴粒子１８は焼成、気化され、その部分は気孔として形成され、図６、図７に示すように、外表面１ａからその内部にかけて、連通された開気孔２、２ａ、２ｂ・・・・を有するセラミックス粒子１を得ることができる。なお、前記スラリ１０の部分は、セラミックス粒子１の骨格部３となる。
【００６１】
以上の製造方法を用いて製造されるセラミックス粒子は、平均気孔径が５００ｎｍ以上２０μｍ以下である開気孔２、２ａ、２ｂ・・・が複数設けられ、かつ、粒度分布がＣＶ（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｖａｌｕｅ）値で１０％以下と単分散性に優れている（ＣＶ値の定義は後述する）。また、前記セラミックス粒子の骨格部３は、例えば、比表面積５０ｍ２／ｇ以上のアパタイト原料を用いた場合には、平均気孔径が１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の微細孔が設けられている。
【００６２】
前記開気孔２、２ａ、２ｂ・・・の平均気孔径の制御は、Ｏ／Ｗエマルション２０の作製時に第１の油１２に与えるせん断応力１６の強弱により制御することができる。また、前記骨格部３の平均気孔径の制御は、スラリ１０の作製の際に使用されるセラミックス粉体の粒径の制御や、焼成時の焼成温度の制御により行うことができる。
【００６３】
このように、本実施形態に係わるセラミックス粒子の製造方法は、スラリ及び油滴粒子で構成されるＯ／Ｗエマルションを作製して、図３に示すような第１の流路１０５に供給し、油性溶剤を連続相として図３に示すような第１の流路１０５に対して任意の角度θをもって双方向から対向して合流する第２の流路１１５に供給することで、前記Ｏ／Ｗエマルションにせん断応力を与えることにより、前記油滴粒子を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴を、均一な粒径で複数製造することができる。また、焼成後得られるセラミックス粒子１は、図６及び図７に示すように、その外表面１ａからその内部にかけて、連通された開気孔２、２ａ、２ｂ・・・が複数形成されているため、溶離液との反応面積を大きくすることができる。そのため、セラミックス粒子自体を小径化する必要は無く、表面積を大きくすることができる。
【００６４】
すなわち、本実施形態に係わるセラミックス粒子の製造方法では、粒子自体を小径化することなく、溶離液との反応面積を大きくすることができ、かつ、単分散性に優れたセラミックス粒子を製造することができる。
【実施例】
【００６５】
（実施例１）
アガロース（寒天）を純水に対して重量比０．５％の割合で添加したアガロース水溶液に、ハイドロキシアパタイト粉末を重量比３０％の割合で混合したものに、ポリアクリル酸アンモニウムをハイドロキシアパタイト粉末に対して重量比で５％添加し、ボールミルにて１０時間以上処理し、ハイドロキシアパタイト含有スラリを作製した。なお、このスラリの作製は、バインダであるアガロース（寒天）が硬化しないように、スラリ温度が４０℃以上に保持できるような加温環境の下で実施した。
【００６６】
次に、作製したスラリに、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートを水に対して１％添加し、また、イソパラフィンを水に対して３０ｗｔ％添加して攪拌した。これによって、前記スラリ中でイソパラフィンは乳化し、油滴粒子が均一に分散したＯ／Ｗエマルションを形成し、これを分散相とした。
【００６７】
また、連続相として、ソルビタンセスキオレエートを重量比で４％添加したイソパラフィンを使用した。
【００６８】
上記分散相と、連続相とを用いて、図２に示すような製造装置により微小液滴を形成した。なお、本実施例に使用した微小流路構造体は、流路が形成された横３０ｍｍ×縦３０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの石英ガラス基板と、供給口及び排出口が形成された横３０ｍｍ×縦３０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの石英ガラス基板と、流路、供給口及び排出口が形成されていない横３０ｍｍ×縦３０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの石英ガラス基板とを、図３に示されるように、３枚積層して接合されたものを用いた。
【００６９】
図８は、生成した分散相と連続相を用いて、図３に示すような微小流路構造体内に送液したときの液滴の生成状況を表す顕微鏡写真を示す。図８に示すように、分散相からなる均一な微小液滴が生成されていることがわかる。
【００７０】
次に、生成された微小液滴を冷却してゲル化とした後、ゲル化した球状ゲルをエタノールで洗浄し、その後、減圧下で真空乾燥したのち、酸素雰囲気下で、７００℃で焼成処理を行った。
【００７１】
図９は、本実施例で製造されたセラミックス粒子の顕微鏡写真を示す。図９（ａ）は、倍率１００倍、図９（ｂ）は倍率１０００倍、図９（ｃ）は倍率１００００倍である。
【００７２】
図９に示すように、本実施例で製造したセラミックス粒子は、その外表面からその内部にかけて、連通された開気孔が形成させていることが確認できる。また、本実施例で製造されたセラミックス粒子のＣＶ（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｖａｌｕｅ）値を測定した。ＣＶ値は粒径の均一さを示す指標で、以下の式で表される。
【００７３】
ＣＶ値＝標準偏差／平均粒子径×１００（％）
【００７４】
なお、本実施例で製造したセラミックス粒子のＣＶ値は、５％であった。
【００７５】
（比較例１）
アガロース（寒天）を純水に対して重量比０．５％の割合で添加したアガロース水溶液に、ハイドロキシアパタイト粉末を重量比３０％の割合で混合したものに、ポリアクリル酸アンモニウムをハイドロキシアパタイト粉末に対して重量比で５％添加し、ボールミルにて１０時間以上混合し、ハイドロキシアパタイト含有スラリを作製し、これを分散相とした。その他は、実施例１と同様な条件で行った。
【００７６】
図１０は、比較例１で製造されたセラミックス粒子の顕微鏡写真を示す。図１０（ａ）は、倍率１００倍、図１０（ｂ）は倍率１０００倍、図１０（ｃ）は倍率１００００倍である。
【００７７】
図１０に示すように、比較例１で製造したセラミックス粒子は、実施例１で見られたような連通された開気孔は確認されなかった。なお、比較例１で製造したセラミックス粒子のＣＶ値は、６％であった。
【００７８】
（比較例２）
アガロース（寒天）を純水に対して重量比０．５％の割合で添加したアガロース水溶液に、ハイドロキシアパタイト粉末を重量比３０％の割合で混合したものに、ポリアクリル酸アンモニウムをハイドロキシアパタイト粉末に対して重量比で５％添加し、ボールミルにて１０時間以上混合処理し、ハイドロキシアパタイト含有スラリを作製した。なお、このスラリの作製は、バインダであるアガロース（寒天）が硬化しないように、スラリ温度が４０℃以上に保持できるような環境の下で実施した。
【００７９】
次に、作製したスラリに、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートを水に対して１％添加し、また、イソパラフィンを水に対して３０ｗｔ％添加して攪拌した。これによって、前記スラリ中でイソパラフィンは乳化し、油滴粒子が均一に分散したＯ／Ｗエマルションが得られた。
【００８０】
次に、ビーカーにイソパラフィン及び界面活性剤（ソルビタンセスキオレエート：重量比で４％）を添加し、加熱しながら攪拌し、攪拌させた状態で、前記作製したＯ／Ｗエマルションを少量ずつ添加した。この攪拌により、前記ビーカー内に油滴粒子を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴を形成された。
【００８１】
次に、生成された微小液滴を冷却してゲル化した後、ゲル化した球状ゲルをエタノールで洗浄し、その後、減圧下で真空乾燥したのち、酸素雰囲気下で、７００℃で焼成処理した。
【００８２】
図１１に、本比較例２で製造されたセラミックス粒子の顕微鏡写真を示す。図１１（ａ）は、倍率１００倍、図１０（ｂ）は倍率５００倍である。
【００８３】
図１１に示すように、比較例２で製造したセラミックス粒子は、実施例１で見られたような連通された開気孔は確認されたものの、図１１（ａ）に示すように、明らかに、均一な粒径を備えておらず、ＣＶ値は測定しなかった。
【００８４】
（比較例３）
実施例１で説明したのと同様な方法で、分散相で構成された微小液滴を生成した。ただし、使用する微小流路構造体は、Ｔ字形の微小流路構造体を用いて行った。
【００８５】
図１２に、Ｔ字形の微小流路構造体内に送液したときの微小液滴の生成状況を表す顕微鏡写真を示す。図１２では、紙面下から上にかけて設けられている分散相流路に前記分散相が供給され、紙面左から右にかけて設けられている連続相流路に前記連続相が供給されている。しかしながら、合流箇所より右側の流路では、連続相と分散相との層流が生じてしまったため、均一な液滴径の微小液滴を形成することが出来なかった。
【００８６】
（実施例２）
実施例１で製造したセラミックス粒子が、その外表面からその内部にかけて連通された開気孔を有している理由の一つは、微小流路構造体により形成される微小液滴が油滴粒子を含み、その油滴粒子が微小液滴の焼成により気化するためであると考えられる。そこで、スラリに添加するイソパラフィンの量を増加し、連通孔の量を増加させ、セラミックス粒子を充填剤として用いた場合の反応面積を大きくする実施例について説明する。
【００８７】
本実施例においても、実施例１と同じく、アガロース（寒天）を純水に対して重量比０．５％の割合で添加したアガロース水溶液に、ハイドロキシアパタイト粉末を重量比３０％の割合で混合したものに、ポリアクリル酸アンモニウムをハイドロキシアパタイト粉末に対して重量比で５％添加し、ボールミルにて１０時間以上処理し、ハイドロキシアパタイト含有スラリを作製した。なお、このスラリの作製は、バインダであるアガロース（寒天）が硬化しないように、スラリ温度が４０℃以上に保持できるような加温環境の下で実施した。
【００８８】
そして、作製したスラリに、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートを水に対して１％添加した。
【００８９】
ただし、本実施例２では、このスラリとイソパラフィンの混合比を体積比で１：２とするために、スラリにイソパラフィンを加えながら撹拌した。具体的には、スラリを容量５０ｍＬの試薬瓶に入れ、それにイソパラフィンを少量ずつ入れ、せん断応力を与えるために試薬瓶を手で振って振動を加えた。これにより、イソパラフィンが乳化され、最終的にスラリとイソパラフィンの混合比を体積比で１：２とするＯ／Ｗエマルションを作成した。
【００９０】
実施例１では、石英ガラスを用いて作成された微小流路構造体を用いた。したがって、微小流路構造体の流路の内壁面は全て親水性となる。一方、本実施形態では、実施例１において説明した手順に従って作成された微小流路構造体に対して、スラリが供給される流路の部分の内壁面を親水性とし、また、形成された微小液滴が流れる流路の内壁面を疎水性とした。
【００９１】
そこで、微小流路構造体の連続相供給口を開放したまま分散相供給口を閉塞する。具体的には、分散相供給口の閉塞にはテープを用いて分散相供給口を閉塞した。そして、排出口にコーティング剤を滴下した。コーティング剤は、毛細管力によって、微小液滴が流れることになる向きとは逆向きに排出口から第３流路を通り、第１流路への第２流路の合流箇所へ移動する。分散相供給口が閉塞され、連続相供給口が開放されているために、コーティング剤は第１流路に実質的に進入せず、第２流路に進入することになる。その後、コーティング剤を乾燥させる。これにより、第１流路の内壁面は親水性としたまま、排出流路の内壁面を疎水性とすることができる。なお、「第１流路実質的に進入せず」とは、毛細管力によりわずかにコーティング剤が第１流路に進入する場合があることを意味する。
【００９２】
なお、コーティング剤を排出口に滴下するかわりに、連続相供給口に滴下して第３流路まで移動させてもよい。
【００９３】
このようにして得られた微小流路構造体を用いて、図２に示す製造装置を組み立て、上述したＯ／Ｗエマルションを分散相とし、実施例１で説明した手順で得られた油性溶剤を連続相として、ゲル化した微小液滴を生成し、エタノールで洗浄して、減圧下で真空乾燥したのち、酸素雰囲気下で、７００℃で焼成処理を行った。
【００９４】
図１３は、本実施例において、生成した分散相と連続相を用い、上述した処理を行った微小流路構造体に送液したときの液滴の生成状況を表す顕微鏡写真を示す。図１３に示すように、分散相からなる均一な微小液滴が生成され、排出流路を流れていることがわかる。また、第１流路内において、分散相中に白く見えるのはイソパラフィンであるが、第１流路の内壁面には付着していないことがわかる。
【００９５】
図１４は、本実施例で製造されたセラミックス粒子の顕微鏡写真を示す。図１４（ａ）は倍率２００倍、図１４（ｂ）は、倍率１０００倍である。図１４（ｂ）によれば、気孔径１〜２０μｍの連通孔と気孔径１０〜２００ｎｍの微細孔を備えたアパタイト粒子が得られることがわかる。また、図１４（ａ）と図９（ａ）とを比べると、本実施例では、実施例１よりも、セラミックス粒子の形状が均一になっていることがわかる。また、図１４（ｂ）と図９（ｂ）とを比べると、本実施例では、実施例１よりも、セラミックス粒子の形状はより球形に近いことがわかる。
【００９６】
（比較例４）
第１流路の内壁面を親水性にすることにより得られる効果を比較するために、微小流路構造体の流路の全ての内壁面を疎水性にコーティングし、実施例２で説明した手順で作成した分散相を供給して微小液滴を生成し、ゲル化した微小液滴を生成し、エタノールで洗浄して、減圧下で真空乾燥したのち、酸素雰囲気下で、７００℃で焼成処理を行った。
【００９７】
図１５は、本比較例において、生成した分散相と連続相を用いて、全ての内壁面が疎水性の微小流路構造体に送液したときの液滴の生成状況を表す顕微鏡写真を示す。図１３と比較すると、本比較例では、第１流路において、分散相内のイソパラフィンの油滴が合一化していることがわかる。
【００９８】
図１６は、本比較例において製造されたセラミックス粒子の顕微鏡写真を示す。図１６（ａ）は倍率２００倍、図１６（ｂ）は、倍率１０００倍である。図１６（ａ）を参照すると、割れたセラミックス粒子の存在が確認され、また、図１４（ａ）と比較すると、割れていないセラミックス粒子の大きさにおいても、本比較例では、ばらつきが大きい。また、図１６（ｂ）と図１４（ｂ）とを比較すると、本比較例では、１０μｍ程度の大きなマクロ孔が存在しているのに対し、実施例２では、マクロ孔が観察されず、また、数μｍのマクロ孔のサイズが、均一化している。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
以上のように、本発明に係る製造方法により、高速クロマトグラフィの充填剤として好ましい性質を有するセラミックス粒子を製造することができる。なお、本発明に係る製造方法で製造されたセラミックス粒子の用途は液体クロマトグラフィの充填剤に限定されることはない。例えば、歯科用の顆粒などの生体材料としても使用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１  セラミックス粒子
２  開気孔
２０  Ｏ／Ｗエマルション
１０１  微小流路構造体
２０１  ホルダ
３０１  分散相供給部
４０１  連続相供給部
５０１  微小液滴回収部
【図１】
2010046654.tif 000003
【図２】
2010046654.tif 000004
【図３】
2010046654.tif 000005
【図４】
2010046654.tif 000006
【図５】
2010046654.tif 000007
【図６】
2010046654.tif 000008
【図７】
2010046654.tif 000009
【図８】
2010046654.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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