(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の液体の液滴を噴射する液体噴射部と、
第２の液体を膜状に保持する第２液体保持部と、
第３の液体を膜状に保持する第３液体保持部と、
を備え、
前記第２の液体の液膜及び前記第３の液体の液膜が、前記液体噴射部から噴射された前記液体の移動経路において配置されるように、前記第２液体保持部と前記第３液体保持部が設けられ、
前記液体噴射部から噴射された前記第１の液体の液滴が前記第２の液体の液膜を貫通する際に、前記液滴が前記第２の液体によって被覆され、
前記第２の液体によって被覆された前記液滴が前記第３の液体の液膜を貫通する際に、前記第２の液体によって被覆された前記液滴が前記第３の液体によって被覆される、カプセル製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカプセル製造装置であって、
前記第２の液体によって被覆された前記液滴が、前記第３の液体によって被覆されることにより形成されるシェルに、第４の液体を接触させる液体接触部を備える、
ことを特徴とするカプセル製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載のカプセル製造装置であって、
前記第３の液体は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、
前記第４の液体は多価金属塩を含む水溶液である、ことを特徴とするカプセル製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載のカプセル製造装置であって、
前記第１の液体の液滴によってコアが形成され、
前記コアを被覆する前記第２の液体によって第１のシェルが形成され、
前記第１のシェルが前記第３の液体と接触し、前記第１のシェルが硬化されること、を特徴とするカプセル製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載のカプセル製造装置であって、
第４の液体を膜状に保持する第４液体保持部と、
第５の液体を膜状に保持する第５液体保持部と、
を備え、
前記第３の液体によって前記第１のシェルが硬化された前記コアが、前記第４液体保持部に保持される前記第４の液体によって被覆されることにより第２のシェルが形成され、
前記第５液体保持部に保持される前記第５の液体によって、前記第２のシェルが硬化されること、を特徴とするカプセル製造装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載のカプセル製造装置であって、
前記第２の液体は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、
前記第３の液体は多価金属塩を含む水溶液であることを特徴とするカプセル製造装置。
【請求項７】
膜状に保持された第２の液体の液膜及び第３の液体の液膜を貫通するように、第１の液体の液滴を噴射し、
前記第１の液体の液滴が前記第２の液体の液膜を貫通する際に、前記液滴が前記第２の液体によって被覆され、
前記第２の液体によって被覆された前記液滴が前記第３の液体の液膜を貫通する際に、前記第２の液体によって被覆された前記液滴が前記第３の液体によって被覆される、カプセル製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載のカプセル製造方法であって、
前記第３の液体によって被覆された液滴に第４の液体を接触させる、カプセル製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のカプセル製造方法であって、
前記第３の液体は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、
前記第４の液体は多価金属塩を含む水溶液である、カプセル製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カプセル製造装置、医療用カプセル、及び、カプセル製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
芯物質（コア）を皮膜（シェル）で覆うことによって生成されるカプセルが知られている。このようなカプセルのうち、粒径がマイクロメートルオーダーの微小なカプセルはマイクロカプセル（マイクロスフィアやゲルビーズ）と呼ばれ、近年開発が進んでいる。マイクロカプセルは、コアやシェルの形成材料を適当に選択することで様々な機能を持たせることができる。例えば、コアを外部環境から保護する機能や、外部環境へコアを放出する速度を調節する機能等を持たせることができ、現在では、機能性材料として食品、医薬品等の多岐の分野に渡って応用されている。
【０００３】
このようなマイクロカプセルの生成方法として、カプセルのコアを形成するコア材及びシェルを形成するシェル材（ともに液体である）を用いて、シェル材によってコア材を被覆させることでカプセルを生成する方法がある。例えば、コア材によって形成される液面の上に、該コア材よりも比重の小さいシェル材を浮かべるようにしてシェル材を液膜状に形成して保持する。そして、コア材とシェル材との界面付近（コア材液面の下側）で気泡を発生・破裂させる。この気泡が破裂する際に生じる圧力によって、コア材をシェル材の液膜側に吐出させ、シェル材によってコア材を包み込むように被覆してマイクロカプセルを生成する方法が提案されている。（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２４６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法によれば、シェルの厚さが均一なマイクロカプセルを生成しやすくなる。
一方、近年において、１つのコアに対して複数のシェルが重ねて形成されるような所謂多重カプセルの需要が高まっている。多重カプセルを形成する方法として、コア材を複数回シェルで被覆する方法がある。具体的には、コア材によってシェル材の液膜を複数回貫通させることによって多重カプセルを生成することが可能と考えられる。しかし、特許文献１では、コア材を吐出させる工程と、シェル材の液膜によってコア材を被覆させる工程とが同時に行われている。すなわち、コアの形成とシェルの形成とが同一のタイミングで行なわれている。したがって、１つのコアが複数の液膜を貫通するような動作を行うことは非常に難しい。
【０００６】
本発明では、コアに複数の液膜を貫通させることによってカプセルを生成することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための主たる発明は、第１の液体の液滴を噴射する液体噴射部と、第２の液体を膜状に保持する第２液体保持部と、第３の液体を膜状に保持する第３液体保持部と、を備え、前記液体噴射部から噴射された前記液滴が、前記第２液体保持部に保持される前記第２の液体の液膜を貫通する際に、前記液滴が前記第２の液体によって被覆され、前記第２の液体によって被覆された前記液滴が、前記第３液体保持部に保持される前記第３の液体の液膜を貫通する際に、前記第２の液体によって被覆された前記液滴が前記第３の液体によって被覆されること、を特徴とするカプセル製造装置である。
【０００８】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａは、カプセルの概念図である。図１Ｂは、多重カプセル（シェルが２重に形成されるカプセル）の概念図である。
【図２】２重のシェルが形成される際の動作について概略的に説明する図である。
【図３】第１実施形態におけるカプセル製造装置１の基本的な構成を説明する概略図である。
【図４】噴射ヘッド１１の構造を説明する断面図である。
【図５】第１実施形態においてカプセル製造装置１を用いて多重液滴を生成する工程のフローを表す図である。
【図６】第１実施形態の変形例においてカプセル製造装置１を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図である。
【図７】アルギン酸ナトリウムの説明図である。
【図８】アルギン酸ナトリウムからアルギン酸カルシウムゲルへ変化する中間の様子を示す説明図である。
【図９】アルギン酸カルシウムゲルの説明図である。
【図１０】第２実施形態におけるカプセル製造装置２の基本的な構成を説明する概略図である。
【図１１】第２実施形態においてカプセル製造装置２を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図である。
【図１２】第３実施形態におけるカプセル製造装置３の基本的な構成を説明する概略図である。
【図１３】第３実施形態においてカプセル製造装置３を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図である。
【図１４】シェルを３重に有するカプセルの例を示す図である。
【図１５】第４実施形態におけるカプセル製造装置４の基本的な構成を説明する概略図である。
【図１６】第４実施形態においてカプセル製造装置４を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。  
【００１１】
第１の液体の液滴を噴射する液体噴射部と、第２の液体を膜状に保持する第２液体保持部と、第３の液体を膜状に保持する第３液体保持部と、を備え、前記液体噴射部から噴射された前記液滴が、前記第２液体保持部に保持される前記第２の液体の液膜を貫通する際に、前記液滴が前記第２の液体によって被覆され、前記第２の液体によって被覆された前記液滴が、前記第３液体保持部に保持される前記第３の液体の液膜を貫通する際に、前記第２の液体によって被覆された前記液滴が前記第３の液体によって被覆されること、を特徴とするカプセル製造装置。
このようなカプセル製造装置によれば、コアに複数の液膜を貫通させることによってカプセルを生成することができる。
【００１２】
かかるカプセル製造装置であって、前記第２の液体によって被覆された前記液滴が、前記第３の液体によって被覆されることにより形成されるシェルに、第４の液体を接触させる液体接触部を備え、前記シェルと前記第４の液体とを接触させて化学反応を生じさせることが望ましい。なお、ここで言う化学反応とは、重合反応、高分子反応、架橋反応を含む。
このようなカプセル製造装置によれば、第２のシェルが硬化された状態の多重カプセルを生成することができる。さらに、第２のシェルと第４の液体とが接触する時間を変更することにより、シェルの厚さや硬さを調整することが可能である。なお、硬化するとは、液体の粘度が高くなることや、液体状のものが固体状に性状変化することなどを含み、特に固体特有の強度変化に限定されるものではない。
【００１３】
かかるカプセル製造装置であって、前記第３の液体は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、前記第４の液体は多価金属塩を含む水溶液であり、前記第３の液体と前記第４の液体とを接触させて架橋反応を生じさせることが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、人体に無害で医療分野等に対する応用性が高いカプセルを生成することができる。また、親水性のゲルによるシェルを形成することが可能であるため、保水性能が高く、また、外部環境とカプセルとの間で皮膜を介しての浸透圧調整が容易なカプセルを生成することができる。
【００１４】
かかるカプセル製造装置であって、前記第１の液体の液滴によってコアが形成され、前記コアを被覆する前記第２の液体によって第１のシェルが形成され、前記第１のシェルが前記第３の液体と接触して化学反応を生じることによって、前記第１のシェルが硬化されることが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、適切な硬さを持つ硬化されたシェルを有するカプセルを生成することができる。さらに、第３の液体の液膜を変更することにより、シェルの厚さや硬さを調整することが可能である。
【００１５】
かかるカプセル製造装置であって、第４の液体を膜状に保持する第４液体保持部と、第５の液体を膜状に保持する第５液体保持部と、を備え、前記第３の液体によって前記第１のシェルが硬化された前記コアが、前記第４液体保持部に保持される前記第４の液体の液膜を貫通する際に、前記第４の液体によって被覆されることにより第２のシェルが形成され、前記第２のシェルが形成された前記コアが、前記第５液体保持部に保持される前記第５の液体の液膜を貫通する際に、前記第５の液体と接触して化学反応を生じることによって、前記第２のシェルが硬化されることが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、複数のシェルのそれぞれが硬化された多重カプセルを生成することができる。複数のシェルのそれぞれに異なる機能を持たせることによって、用途に応じて様々な機能を有するカプセルを生成することができる。また、気相中でカプセルのシェルが硬化されるため、完成後のカプセル回収に要する手間を少なくすることができる。
【００１６】
かかるカプセル製造装置であって、前記第２の液体は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、前記第３の液体は多価金属塩を含む水溶液であり、前記第２の液体と前記第３の液体とを接触させて架橋反応を生じさせることが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、人体に無害で医療分野等に対する応用性が高いカプセルを生成することができる。また、親水性のゲルによるシェルを形成することが可能であるため、保水性能が高く、また、外部環境とカプセルとの間で皮膜を介しての浸透圧調整が容易なカプセルを生成することができる。
【００１７】
また、かかるカプセル製造装置で製造された医療用カプセルが明らかなる。
このような医療用カプセルによれば、所望のサイズや硬さの微小カプセルが製造できるため、ＤＤＳ（ドラックデリバリーシステム）のように、薬剤などのコアとそれを被覆するシェルなどを構成することにより、途中で吸収・分解されることなく患部に到達させ、患部で薬剤を放出することができる。
【００１８】
また、第１の液体の液滴を噴射することと、噴射された前記液滴が膜状に保持された第２の液体の液膜を貫通する際に、前記第２の液体によって前記液滴を被覆させることと、前記第２の液体によって被覆された前記液滴が膜状に保持された第３の液体の液膜を貫通する際に、前記第２の液体によって被覆された前記液滴を前記第３の液体によって被覆させることと、を有するカプセル製造方法が明らかとなる。
【００１９】
＝＝＝概要＝＝＝
＜カプセルとは＞
図１Ａに、本実施形態で生成されるカプセルの概念図を示す。本実施形態におけるカプセルは、図１Ａのように「コア」、及びそれを内包する「シェル」によって構成され、球状の外形を有する。「コア」を形成するコア材は、有効成分（例えば、ハイドロキノン、セラミド、牛血清アルブミン、γ−グロブリン、リピオドール、ビフィズス菌、ビタミン、ヒアルロン酸、ＩＰＳ細胞等）を含んだ物質である。コア材には当該有効成分が溶解していているもの、有効成分が分散しているもの、また、有効成分が固体もしくは気体状で存在しているものが含まれる。このようなカプセルは、食料、医薬部外品、医薬品等、種々の分野で使用されており、カプセルの大きさ（内包物の容量）や、シェルの厚さはその用途に応じて様々である。
本明細書中で、１つの「コア」に対して１以上の「シェル」を有するカプセルを「多重カプセル」とも呼ぶ。
【００２０】
本実施形態では、１つのコアに対してシェルを複数有する多重カプセルを生成することができる。図１Ｂに、本実施形態で生成される多重カプセルの概念図を示す。図１Ｂに示される多重カプセルでは、コアと、コアを内包する第１のシェルと、第１のシェルを内包する第２のシェルとを有する。すなわち、シェルが２重になっている多重カプセルであり、カプセルの最外郭部を構成する第２のシェルによって、コア及び第１のシェルが守られている（保護されている）構造となる。したがって、コア及び第１のシェルにそれぞれ異なる機能を持たせることによって、１つで複数の機能を有するカプセルを生成することができる。例えば、コアと第１のシェルとがそれぞれ異なる効能の薬剤であり、それらが第２のシェルによって保護されるようなカプセルを生成すること等が可能になる。なお、図１Ｂではシェルが２重のカプセルについて説明しているが、シェルを３重以上有する多重カプセルとすることもできる。
【００２１】
＜カプセルの生成方法＞
上述のようなコアとシェルとを有するカプセルを生成する方法の概要について簡単に説明する。本実施形態では、複数種類の液体を原材料としてカプセルが生成される。コアを形成するコア形成材（コア材）として第１の液体が用いられ、第１のシェルを形成する第１シェル形成材（第１シェル材）として第２の液体が、第２のシェルを形成する第２シェル形成材（第２シェル材）として第３の液体が用いられるものとする。第１の液体、及び、第２・第３の液体は、生成されるカプセルの機能や用途に応じてそれぞれ最適な液体材料が選択される。
【００２２】
カプセルを生成する際には、薄膜状に形成された第１シェル材（第２の液体の液膜）及び薄膜状に形成された第２シェル材（第３の液体の液膜）に対して、カプセルのコアとなるコア材（第１の液体）の液滴を突入させる。そして、コア材が第２の液体の液膜を貫通する際に、第１シェル材（第２の液体）がコア材全体を包み込むようにして被覆することによって第１のシェルが形成される。続いて、第３の液体の液膜を貫通する際に、第１シェル材に被覆されたコア材を第２シェル材（第３の液体）が包み込むようにして被覆することによって第２のシェルが形成される。
【００２３】
図２は、２重のシェルが形成される際の動作について概略的に説明する図である。図の（Ａ）〜（Ｆ）は第１の液体の液滴（コア材）が２つの液膜を貫通する際の様子を時系列順に表したものである。図では、水平に保持された第２の液体の液膜（斜線部）及び第３の液体の液膜（着色部）に対して鉛直上方向から垂直にコア材が突入するものとする。
【００２４】
（Ａ）はじめに、第１の液体（コア材）の液滴によって形成されたコアが、第２の液体（第１シェル材）によって形成された第２の液体の液膜に所定の速度（液膜を貫通可能な速度）で突入する。（Ｂ）第２の液体の液膜と接触したコアはそのまま直進を続け、第２の液体の液膜を貫通しようとする。これに対して、第２の液体の液膜はコアを包むように変形する。なお、第１の液体と第２の液体とは、組成や比重、粘度、表面張力等の性質が異なる液体であり（例えば、水性の液体と油性の液体など界面が強く形成される液体の組合せ）、両者が接触した場合でも直ちに混合されることはない。（Ｃ）コアは第２の液体の液膜に包まれたまま直進を続ける。コアが当初の液膜の位置を通過した段階では、コアの大部分が第２の液体（第１シェル材）によって覆われる。なお、コアが通過した部分では、第２の液体の液膜に穴が開いたような状態となるが、その穴の周囲から第２の液体が移動することにより、第２の液体の液膜の穴をふさいで穴のない状態に戻そうとする。（Ｄ）コアが第２の液体の液膜を完全に貫通すると、コア全体が第２の液体（第１シェル材）に被覆された状態となり、コアを内包するように第１のシェルが形成される。なお、コアが貫通した後の第２の液体の液膜に開いた穴は第２の液体によって閉じられる。第１のシェルによって被覆されたコアは、そのまま第３の液体（第２シェル材）の液膜に突入する。（Ｅ）突入したコア（第１のシェルに被覆されたコア）は、第３の液体の液膜において第３の液体（第２シェル材）によって覆われる。（Ｆ）そして、第３の液体の液膜を完全に貫通すると、第１のシェルに被覆されたコア全体が第３の液体（第２シェル材）に被覆された状態となり、コア及び第１のシェルを内包する第２のシェルが形成される。
【００２５】
このような動作を経ることで、第１のシェルによって被覆されたコアを、第２のシェルがさらに被覆する構造を有する多重カプセルが生成される。
【００２６】
なお、本明細書中で「カプセル」とは、「コア」または「シェル（複数のシェル）」のうち少なくとも一つが硬化した（硬くなった）状態を言う。例えば、「２重カプセル」とは、コア材の液滴、もしくは、第１のシェルのいずれかが硬化した状態のことを言う。
逆に、「コア」または「シェル（複数のシェル）」の全てが硬化していない（硬くなっていない）状態を「多重液滴」と言う。例えば、「２重液滴」とは、コア材の液滴、及び、第１のシェルのいずれも硬化していない状態のことを言う。
また、「硬化」とは、後述するように、液体の粘度が高くなることや、液体状のものが固体状に性状変化することなどを含み、特に固体特有の強度変化に限定されるものではない。
【００２７】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
発明を実施するためのカプセル製造装置の形態として、液体噴射装置を用いたカプセル製造装置１を例に挙げて説明する。
【００２８】
カプセル製造装置１では、インクジェット方式を用いて液滴を噴射することにより、カプセルの大きさやシェル厚さを自由に調整しながら、所望のサイズのカプセルを製造（生成）する。また、インクジェット方式により微少量の液滴を噴射することで、カプセル径がナノメートル（ｎｍ）オーダーやマイクロメートル（μｍ）オーダーとなるような、微小サイズのカプセルを生成することが可能である。例えば、０．１〜５００ｐｌ（ピコリットル）程度の容量の、所謂マイクロカプセル（マイクロスフィア）を生成することができる。また、カプセル製造装置１では、シェルを２層以上有する多重カプセルを生成することができる。
【００２９】
＜カプセル製造装置１の構成＞
図３は、第１実施形態におけるカプセル製造装置１の基本的な構成を説明する概略図である。カプセル製造装置１は、液体噴射部１０と、第２液体保持部３０と、第３液体保持部４０とを備える。
【００３０】
また、説明のため、図３に示されるように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる座標軸を設定する。Ｚ軸は鉛直方向（図３において下向きの方向）であり、Ｘ軸はＺ軸に対して垂直な方向であり、Ｙ軸はＺ軸及びＸ軸に垂直な方向であるものとする。図３では、液体噴射部１０と、第２液体保持部３０と、第３液体保持部４０とがＺ軸方向に沿って直線状に並んで配置されている。
【００３１】
（液体噴射部１０）
液体噴射部１０は、第１の液体（コア材）を噴射することによってマイクロカプセルのコアを形成するコア形成部である。液体噴射部１０は噴射ヘッド１１と第１液体タンク１２とヘッド制御部ＨＣ（不図示）とを有する。
【００３２】
噴射ヘッド１１は第１の液体を液滴として噴射する。噴射ヘッド１１による液体噴射動作については後で説明する。第１液体タンク１２は第１の液体を貯留しておくタンクであり、不図示の液体伝送路を介して噴射ヘッド１１に第１の液体を供給する。ヘッド制御部ＨＣは、噴射ヘッド１１を駆動させるための電圧波形信号である駆動信号を生成し、後述するピエゾ素子ＰＺＴに印加することによって、噴射ヘッド１１の駆動を制御し、第１の液体を噴射させる。
【００３３】
図４は、噴射ヘッド１１の構造を説明する断面図である。噴射ヘッド１１は、ノズル１１１、ピエゾ素子ＰＺＴ、液体供給路１１２、ノズル連通路１１４（容積室に相当する）、及び、弾性板１１６（ダイアフラムに相当する）を有する。
【００３４】
第１液体タンク１２に貯留された第１の液体は、液体供給路１１２を介してノズル連通路１１４に供給される。圧電素子であるピエゾ素子ＰＺＴには、ヘッド制御部ＨＣで生成された複数のパルスを有する電圧信号が、駆動信号として印加される。駆動信号が印加されると、該駆動信号に従ってピエゾ素子ＰＺＴが伸縮し、弾性板１１６を振動させる。そして、ノズル連通路１１４の容積を変化させ、駆動信号の振幅に対応するようにノズル連通路１１４内に供給された第１の液体を移動させる。
【００３５】
第１の液体の移動について具体的に説明する。本願実施形態のピエゾ素子ＰＺＴは、電圧を印加すると図４の上下方向に収縮する特性を有する。駆動信号としてある電圧からより大きい電圧を印加した場合、ピエゾ素子ＰＺＴは図４の上下方向に収縮してノズル連通路１１４の容積を拡大する方向に弾性板１１６を変形させる。このとき、ノズル１１１における液体表面はノズル１１１の内側（図４の上側）方向に移動する。逆に、ある電圧からより小さい電圧を印加した場合、ピエゾ素子ＰＺＴは図４の上下方向に伸長し、ノズル連通路１１４の容積を縮小する方向に弾性板１１６を変形させる。このとき、ノズル１１１の液体表面はノズル１１１の外側（図４の下側）方向に移動する。このように、ノズル連通路１１４の容積を変化させるとノズル連通路１１４における圧力が変動し、ノズル連通路１１４に充填された液体をノズル１１１から噴射することができる。噴射された第１の液体は、その表面張力により球形（液滴）となる。つまり、ピエゾ素子ＰＺＴに印加される駆動信号の振幅（電圧の大きさ）を変更することによって、噴射される液滴の大きさ（液体の量）を調整することができる。これにより、所望のサイズのカプセルコアを正確に形成することができるようになる。
【００３６】
なお、第１の液体に酸素分子が溶け込んでいると、この圧力変動の際、ノズル連通路１１４において気泡が生じてしまう。よって、本実施形態において使用される第１の液体は予め中空糸などを用いて脱気されていることが望ましい。
【００３７】
本実施形態において、ノズル１１１は、例えば直径２０μｍであり、噴射周波数１０Ｈｚ以上で第１の液体を噴射することができる。また、駆動信号の周波数を変更することにより噴射周波数を変更し、カプセル（コア）の生成効率を変化させことができる。
【００３８】
図３の例では、液体噴射部１０に噴射ヘッド１１が一つだけ設けられているが、液体噴射部１０に複数の液体噴射ヘッド１１が設けられる構成としてもよい。また、液体噴射ヘッド１１に複数のノズル１１１が設けられる構成としてもよい。なお、１つの噴射ヘッド１１に対してノズル１１１が複数設けられる場合には、ピエゾ素子ＰＺＴも各ノズルに対応して設けられる。
【００３９】
このような構成であれば、複数の液滴（コア）を同時に噴射することができるため、複数のカプセルが同時に生成され、カプセルの生成効率をより高くすることができる。
【００４０】
（第２液体保持部３０）
第２液体保持部３０は、液膜保持枠３１と液膜形成機構（不図示）とを有する。
【００４１】
液膜保持枠３１は、第１のシェルを形成する原材料である第２の液体（第１シェル材）を薄膜状に保持する枠である。第２の液体は周囲を液膜保持枠３１に取り囲まれることによって、該液膜保持枠３１を外縁とする第２の液体の液膜を形成する。液膜保持枠３１は、液膜を保持できるものであれば材質は自由であり、本実施形態では金属製（例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、金、銀、真鍮、チタン、炭素鋼、洋白等）や樹脂製（例えば、アクリル、ポリウレタン、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン等）の液膜保持枠を用いることができる。また、液膜を保持できるものであれば形状も自由であり、図３のような四角形以外の形状であってもよい。なお、液膜保持枠３１の厚さは、保持するべき第２の液体の液膜の厚さを考慮して決定される。
【００４２】
液膜形成機構は、第２の液体（第１シェル材）を液膜保持枠３１に供給し、第２の液体の液膜を形成するものである。液膜形成機構は、例えば、第２の液体を貯留する第２液体タンクと、液膜保持枠３１の一辺の幅以上の幅（長さ）を有する刷毛状の塗布部とを有する。そして、第２液体タンクに貯留されている第２の液体を、該塗布部を用いて液膜保持枠３１に塗布することによって液膜を形成するような機構とすることができる。このような液膜形成機構によれば、カプセル生成動作（詳細は後述）中に液膜が損壊された（破れた）場合であっても、すぐに液膜を再形成することができる。
【００４３】
ただし、カプセル製造装置１にとって液膜形成機構は必須の構成ではなく、カプセルを生成する際に、第２液体保持部３０によって第２の液体の液膜が保持されていればよい。例えば、外部装置によって第２の液体の液膜が形成され、液膜保持枠３１に保持されるのであってもよい。
【００４４】
（第３液体保持部４０）
第３液体保持部４０は、第２液体保持部３０と略同様の構成であり、液膜保持枠４１及び必要に応じて液膜形成機構（不図示）を有する。
【００４５】
液膜保持枠４１は、第２のシェルを形成する原材料である第３の液体（第２シェル材）を薄膜状に保持する枠である。第３の液体は周囲を液膜保持枠４１に取り囲まれることによって、液膜保持枠４１を外縁とする第３の液体の液膜を形成する。
【００４６】
＜多重液滴の生成動作について＞
続いて、カプセル製造装置１を用いて多重液滴を生成する際の具体的動作について説明する。図５に、第１実施形態においてカプセル製造装置１を用いて多重液滴を生成する工程のフローを表す図を示す。本実施形態では、コア形成工程（Ｓ１０１）、第１のシェル形成工程（Ｓ１０２）、第２のシェル形成工程（Ｓ１０３）の３つの工程により多重液滴が生成される。
【００４７】
Ｓ１０１：コア形成工程
まず、液体噴射部１０から噴射されるコア材（第１の液体）の液滴（ドット）によってコアが形成される。コア材としては、有効成分（例えば、ハイドロキノン、セラミド、牛血清アルブミン、γ−グロブリン、リピオドール、ビフィズス菌、ビタミン、ヒアルロン酸、ＩＰＳ細胞等）を含んだ物質（水溶液）が用いられる。
【００４８】
図３に表されるように、コア材を噴射する際は、第２液体保持部３０によって保持される第２の液体の液膜（第１シェル材の液膜）に向かって液滴が噴射される。本実施形態では、液体噴射部１０が第２液体保持部３０の鉛直上方に設けられており、第１の液体がＺ軸方向に噴射される。すなわち、ＸＹ平面に平行に保持された第２の液体の液膜に向けて垂直な方向からコア材が噴射される。ただし、コア材は、必ずしも第２の液体の液膜に対して垂直な方向に噴射される必要は無く、第２の液体の液膜に対して斜めの方向に噴射されるのであってもよい。
【００４９】
コア材を噴射する際の液体噴射量は、生成される多重液滴のコアの大きさ（容量）に応じて決定される。本実施形態においては、噴射された第１の液体による液滴がそのままコアになるためである。すなわち、コア材を噴射する量を制御することによって、生成される多重液滴のサイズ（コアの大きさ）を自由に設定することができる。上述したように、液体噴射部１０から噴射される第１の液体（コア材）の量は、駆動信号の電圧を変更することによって調整することができる。
【００５０】
また、このことは、コア材の歩留まりが非常に高いということを意味する。すなわち、噴射されたコア材は効率よくコアを形成するため、コア材はほとんど無駄にならない。したがって、カプセルの原料コストを安く抑えることができる。特に、コア材として非常に高価な物質を使用しなければならない場合（例えば、医療用カプセルを生成する際に、医療用材料をコアとする場合）に非常に効果的である。また、使用される液体の量が最適化できるため、廃棄される液体の量が少なく環境保護という観点でも有効である。また、医療用カプセルに限らず、化粧用カプセルや食品用カプセルにおいても、上述したとおり、使用される液体の量が最適化できる。
【００５１】
コア材を噴射する際の液体噴射速度は、以下の第１のシェル形成工程（Ｓ１０２）及び第２のシェル形成工程（Ｓ１０３）において、２つの液膜をそれぞれ貫通できるような速度に設定される。すなわち、噴射されたコア材の液滴が、第２の液体の液膜を貫通し、さらに第３の液体の液膜を貫通するのに十分な大きさの運動量を有するように設定される。設定するべき速度は、貫通するべき液膜の厚さ、液膜材料（第１シェル材、第２シェル材）の粘度や液膜の表面張力、コア（第１の液体）の密度や噴射量等によって条件が異なる。また、液体噴射部１０と液体保持部３０及び液体保持部４０との位置関係（距離）によっても条件が異なる。したがって、実際にカプセルが生成される条件にてあらかじめ実験を行なって、第２の液体の液膜及び第３の液体の液膜を貫通できる最小のコア材噴射速度を調べておき、当該速度を閾値として設定しておく。例えば生成されるコアのサイズや使用される液体材料毎に閾値が設定される。ヘッド制御部ＨＣは、設定された閾値を参照してピエゾ素子ＰＺＴを駆動させ、所定の速度以上となるように第１の液体を噴射させる。
【００５２】
Ｓ１０２：第１のシェル形成工程
Ｓ１０１で形成されたコアは、第２液体保持部３０に保持された第２の液体の液膜に突入する。そして、コアが第２の液体の液膜を貫通する際に、第２の液体（第１シェル材）によって当該コアが覆われることによって、第１のシェルが形成される（図２の（Ａ）〜（Ｄ）参照）。
【００５３】
本実施形態において、第２の液体（第１シェル材）としては多糖類、もしくは蛋白質類（例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、エチルセルロース、メチルセルロース、ペクチン、ジェランガム、キトサン、コラーゲン、フィブリノーゲン等）を含んだ物質（水溶液）が用いられる。アルギン酸塩類は人体に対してほぼ無害であり、カプセルのシェル材として使用することによりカプセルの応用性の範囲が広くなる。
【００５４】
また、第２の液体（第１シェル材）は第１の液体（コア材）と混合しにくい物質が望ましい。例えば、上述のようにコア材として水性の薬剤溶液を用いる場合には、第２の液体は油性の物質を用いる。これにより、コア（第１の液体）が第２の液体の液膜を貫通する際に両者が混ざることはなく、コアを被覆するシェルが形成され、コアとシェルとの間における滲み等も生じにくくなる。つまり、第１の液体（コア材）と第２の液体（第１シェル材）とが、一定時間の間分離した状態を保つことができるように、各液体材料が選択される。
【００５５】
同じ理由により、第２の液体（第１シェル材）は第３の液体（第２シェル材）とも混合しにくい物質とする。
【００５６】
第２液体保持部３０は水平に設置され、液体噴射部１０から噴射されたコア材の液滴が第２の液体の液膜上に着弾するように位置が調整される。液膜に対してコアを垂直に突入させることにより、厚みのムラ等が少ない均一なシェルを形成させやすくなる。ただし、シェルを保持できるのであれば、第２液体保持部３０を水平面に対して傾けて設置しても、コアを被覆するシェルを形成させることは可能である。
【００５７】
また、第２の液体の液膜が保持される位置と液体噴射部１０との間の距離（図３のＺ軸方向距離）は小さい方が望ましい。コア材が噴射されてから空気中を長距離移動すると、移動する間にコア材が蒸発して形成されるコアの大きさが予定よりも小さくなってしまうおそれがあるからである。特に、上述のような微小サイズのカプセル（例えば、マイクロカプセル）を生成する場合には、移動中にコア材が蒸発しやすいため、注意が必要となる。また、マイクロカプセルの直径が数μｍ〜数十μmオーダーである場合には、液膜を貫通させるための噴射速度を減少させないためにも、両者の距離は短い方が有利である。したがって、本実施形態では、コア材が噴射されてから第２の液体の液膜に着弾するまでの距離が１０〜１００００μｍ程度となるように、第２液体保持部３０が配置される。
【００５８】
本実施形態においては、第２の液体（第１シェル材）を原料として第１のシェルが形成される。したがって、カプセル生成動作を繰り返すうちに第２の液体が消費され、第２の液体の液膜の厚さが薄くなることが考えられる。この場合、第１のシェルの厚さを均一に保つことができなくなったり、第２の液体の液膜自体が破れやすくなったりするおそれがある。また、カプセル生成動作を繰り返すうちに、液膜に不純物（例えば、気泡やコア材の残留物、サテライト）が混入するおそれがある。
【００５９】
そこで、カプセル生成動作中の所定のタイミングで、液膜を形成しなおしたり、液膜保持枠３１ごと液膜を交換したりすることにより、第２の液体の液膜の状態が変動することを抑制する。これにより、生成される第１のシェルを高品質に保つことができる。なお、液膜を交換等するタイミングは、例えば、カプセル生成動作の継続時間や、液体噴射部１０によるコア材の合計噴射量等を基準として判断される。第３液体保持部４０についても同様である。
【００６０】
Ｓ１０３：第２のシェル形成工程
第１シェル材によって被覆されたコアは、第３液体保持部４０に保持された第３の液体の液膜に突入する。そして、第３の液体の液膜を貫通する際に、第３の液体（第２シェル材）によって覆われることによって、第２のシェルが形成される（図２の（Ｄ）〜（Ｅ）参照）。
【００６１】
上述の理由により、第２シェル材（第３の液体）は第１シェル材（第２の液体）と混合しにくい物質が用いられる。例えば、上述のように第１シェル材として油性の物質を用いる場合、第２シェル材は水性の物質が用いられる。これにより、第１のシェル（第１シェル材）に被覆されたコアが第３の液体の液膜（第２シェル材）を貫通する際に、第１シェル材と第２シェル材とが混ざることはなく、第１のシェルを被覆する第２のシェルが形成される。
【００６２】
なお、図３では、第２液体保持部３０と第３液体保持部４０とがＺ軸方向に離れて配置されているが、両者が重なるように配置されるのであってもよい。すなわち、第２の液体の液膜と第３の液体の液膜とをＺ軸方向（鉛直方向）に層状に重ねて形成することにより、１枚の液膜を形成する構成としてもよい。第２の液体の液膜と第３の液体の液膜との間の空間が無くなることにより、該空間を移動する際の空気抵抗がなくなり、また、形成された第１のシェルが第２の液体の液膜から第３の液体の液膜へ移動する間に蒸発することも抑制できる。
【００６３】
＜変形例＞
第１実施形態の変形例として、カプセル製造装置１を用いて硬化されたシェルを有するカプセルを生成する方法について説明する。
【００６４】
上述の実施形態において、コアが液膜を貫通することによって形成される多重液滴では、コアを被覆するシェルが液体のままである。そのため、シェルは外部環境に対して非常に不安定な場合があり、生成された多重液滴に触れるだけでシェルが破壊されてしまうおそれがある。そこで、本変形例では、第２の液体がコアを被覆することによって形成される第１のシェルに、第３の液体を接触させて化学反応を生じさせる。化学反応により第１のシェルを適切な硬さに硬化させることによって外部環境に対して強いカプセルを生成する。なお、硬化するとは、液体の粘度が高くなることや、液体状のものが固体状に性状変化することなどを含み、特に固体特有の強度変化に限定されるものではない。
【００６５】
本変形例では第２のシェルを形成するシェル材として第３の液体を用いるのではなく、第１のシェルを硬化させるために第３の液体を用いる。言い換えると、第３の液体によって形成される第２のシェルを、第１のシェルを硬化させるためのシェル硬化材として用いることで、コアと第１のシェルから構成されるカプセルを生成する。
【００６６】
カプセル生成に用いられる液体材料の例としては次の物質を用いることができる。例えば、コアを形成する第１の液体（コア材）として、上述の有効成分を含んだ物質（水溶液）が用いられる。第１のシェルを形成する第２の液体（第１シェル材）として、上述の多糖類等を含む水溶液、例えばアルギン酸塩（アルギン酸ナトリウム等）を含む水溶液が用いられる。
【００６７】
そして、シェル硬化材である第３の液体として、ゲル化誘発因子を持つような多価金属塩（例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硝酸カルシウム、クエン酸カルシウム、乳酸カルシウム、炭酸カルシウム等のカルシウム塩を含むものや、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、リン酸アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化マンガン、硝酸マンガン、酢酸マンガン、硫酸マンガン等のマンガン塩、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム等のマグネシウム塩、リン酸第一鉄、リン酸第二鉄等の鉄塩等）を含む物質（水溶液）が用いられる。
【００６８】
本変形例では、第１の液体と第２の液体とは混合しにくく、第２の液体と第３の液体とは混合しやすい組み合わせとする。
【００６９】
図６に、第１実施形態の変形例においてカプセル製造装置１を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図を示す。本変形例では、コア形成工程（Ｓ１１１）、第１のシェル形成工程（Ｓ１１２）、及び、第１のシェル硬化工程（Ｓ１１３）の３つの工程によりカプセルが生成される。（Ｓ１１１）及び（Ｓ１１２）は第１実施形態の（Ｓ１０１）及び（Ｓ１０２）と同様であり、（Ｓ１１３）が第１実施形態の（Ｓ１０３）と異なる。
【００７０】
また、本変形例において、カプセル製造装置の基本的な構成は図３に示されるカプセル製造装置１と同様である。
【００７１】
変形例では、まず、Ｓ１１１においてコアが形成される。続いて、Ｓ１１２においてコアが第２の液体の液膜を貫通することによってコアを被覆する第１のシェルが形成される。その後、第３の液体の液膜を貫通することによって、第１のシェルが第３の液体によって被覆される。このとき、第３の液体と第２の液体（第１のシェル）とが接触することで化学反応を生じ、第１のシェル（第２の液体）が硬化される（Ｓ１１３）。例えば、アルギン酸ナトリウム水溶液（第２の液体）が塩化カルシウム水溶液（第３の液体）と接触して架橋反応を生じることにより、アルギン酸ナトリウム水溶液（第２の液体）がゲル化して硬化する。
【００７２】
＜化学反応について＞
本変形例で生じる化学反応について説明する。図７は、アルギン酸ナトリウムの説明図である。図８は、アルギン酸ナトリウムからアルギン酸カルシウムゲルへ変化する中間の様子を示す説明図である。図９は、アルギン酸カルシウムゲルの説明図である。
【００７３】
図７に示されるように、アルギン酸ナトリウム（Ｃ６Ｈ７Ｏ６Ｎａ）はアルギン酸に１価のナトリウムイオンが結合している。このアルギン酸ナトリウムが塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）水溶液にと接触すると、２価のカルシウムイオン（Ｃａ２＋）が、アルギン酸ナトリウムのナトリウムイオン（Ｎａ＋）と置換されることで、ゲル化が進行する（図８）。このとき、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）は１価であり、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）は２価であるので、２個のナトリウムイオン（Ｎａ＋）に対して、１個のカルシウムイオン（Ｃａ２＋）が置換される。このとき、アルギン酸ナトリウムは、２つのアルギン酸ナトリウム間において、２つのナトリウムイオン（Ｎａ＋）が脱離して、２価の金属イオンである１つのカルシウムイオン（Ｃａ２＋）に置換される（図９）。そして、２つのアルギン酸間を橋架けする架橋凝縮が生じ、ゲル化（硬化）する。このような化学反応は架橋反応とも呼ばれる。なお、反応式は次のようであると考えられる。
２Ｃ６Ｈ７Ｏ６Ｎａ＋ＣａＣｌ２＝（Ｃ６Ｈ７Ｏ６−Ｃａ−Ｃ６Ｈ７Ｏ６）＋２ＮａＣｌ
【００７４】
ところで、図９には、破線で囲われた領域が示されている。アルギン酸カルシウムゲルでは、この破線で囲われた領域を通じてゲルの内部から外部へ水分子が移動したり、外部から内部へと水分子が移動したりする。このように破線で囲われた領域に水分子が存在することにより、弾力性のあるゲルが実現されている。そして、ゲルにおける水分子の流入量と流出量は均衡している。本実施形態において、親水性を有するゲル状のシェルが形成されることによって、人体に摂取する場合に生体親和性が高いカプセルを生成することができる。また、親水性のシェルであることから、保水性能が高く、コアと外部環境との間で該シェルを介した浸透圧の調整が容易になるという利点もある。
【００７５】
なお、第２の液体（シェル材）にはグリセリンが添加されてもよい。グリセリンが添加されている場合には、水分子の流入量と流出量との均衡が崩れ、より水分子が外部に流出しやすくなる。図９の破線で囲われた領域にグリセリンも存在するのであるが、このグリセリンが外部に流出する際、この破線で囲われた領域の網目が収縮する。そうすると、アルギン酸カルシウムの密度が高まることから、ゲルが硬くなる。また、グリセリンはゲル化の反応速度を速くすることに貢献していると考えられ、このためゲルが硬くなるとも考えられる。尚、グリセリンは人体に与える影響が少ないため薬剤を含むゲルを製造する際の添加剤として有利である。
【００７６】
本変形例では、このような化学反応（上述の例では架橋反応）の性質を利用して第１のシェルを硬化させることで、外部環境に対して安定したカプセルを生成することができる。
【００７７】
また、コアが第３の液体の液膜を貫通する際の条件を調整することで、形成される第１のシェルの厚さや硬さを変更することができる。例えば、第３液体保持部４０に保持される第３の液体の液膜の厚さを変更することにより、第３の液体の液膜を貫通する際に第１のシェルを被覆する第３の液体の量を変化させる。第３の液体の液膜を薄くすれば第１のシェルを被覆する第３の液体の量が減少し、架橋反応に用いられるカルシウムイオンの数も減少する。したがって、第１のシェル（第２の液体）で生じる架橋反応はシェル表面では進行するが、シェルの内側では進行しない。これにより、第１のシェルにおいて硬化される部分が薄くなる。逆に、第３の液体の液膜を厚くすれば第１のシェルを被覆する第３の液体の量が増加するので、架橋反応が進行しやすくなる。これにより、第１のシェルにおいて硬化される部分が厚くなる。
【００７８】
このようにしてシェルの硬さやシェル厚さを調整することができるため、様々な用途に対応したカプセルを生成することができる。例えば、カプセルを医療分野に応用する場合、シェルの強さ（硬さ）を調整することによって人体に摂取されてからシェルが壊れて内部物質（コア）が露出するまでの時間を選択することができるようになる。具体的には、薬剤等によるコアとそれを被覆するシェル等によって構成されるカプセルを生成する。このようなカプセルによれば、人体に摂取された後、途中で吸収・分解されることなく患部まで薬剤（コア）を到達させ、患部に到達した段階で薬剤を放出させる等、ＤＤＳ（ドラックデリバリーシステム）への応用が可能となる。
【００７９】
＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態では、液体噴射部１０から噴射された第１の液体の液滴が第２液体保持部３０に保持された第２の液体の液膜を貫通する際に、当該液滴が第２の液体によって被覆されることにより、第１のシェルが形成される。そして、第２の液体によって被覆された液滴が第３液体保持部４０に保持された第３の液体の液膜を貫通する際に、第３の液体によって被覆される。
【００８０】
本実施形態のカプセル製造装置によれば、第１の液体（コア材）によって複数の液膜（例えば第２の液体及び第３の液体の液膜）を貫通させることにより、１つのコアに対してシェルを複数有する多重液滴を生成することが可能である。また、第２の液体をシェル形成材とし、第３の液体をシェル硬化材とすることで、形成されるシェルの厚さを調整しつつ、該シェルが適切な硬さに硬化された多重カプセルを生成することが可能である。
【００８１】
そして、第１の液体の噴射量、及び第２の液体や第３の液体の液膜厚さを調整することにより、所望のサイズのカプセルを高精度に生成することができる。また、噴射された第１の液体がそのままコアを形成するため、コア材の歩留まりが非常に高く、コスト面でも有利である。
【００８２】
また、カプセル原料としての液体材料は、様々な液体を組み合わせることが可能である。例えば、シェル形成材としての第２の液体は、第２液体保持部３０に液膜として保持可能であり、第１の液体と混合しにくい液体であれば、様々な種類の液体を使用することができる。これにより、材料選択性が広くなり、多様なカプセルを生成することができる。
【００８３】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第２実施形態では、噴射されたコア材が、進行方向に対して最下流側の液膜（第１実施形態における第３の液体の液膜に相当）を貫通した後で、最外郭に形成されたシェル（第１実施形態における第２のシェルに相当）を硬化させる。具体的には、シェル硬化材である第４の液体を第２のシェル（第３の液体）と接触させることによって化学反応を生じさせ、第２のシェルを硬化させる。これにより、シェルを適切に硬化させた多重カプセルを生成することができるようになる。
第２実施形態では、カプセル製造装置２を用いてカプセルを生成する。
【００８４】
＜カプセル製造装置２の構成＞
図１０は、第２実施形態におけるカプセル製造装置２の基本的な構成を説明する概略図である。カプセル製造装置２は、液体噴射部１０と、第２液体保持部３０と、第３液体保持部４０と、液体接触部５０とを備える。また、図１０のように、第１実施形態と同様の座標軸を設定する。
【００８５】
カプセル製造装置２で液体接触部５０以外の構成は、基本的に第１実施形態のカプセル製造装置１と同様である（図３参照）。以下、液体接触部５０を中心に説明する。
【００８６】
（液体接触部５０）
液体接触部５０は、第４の液体を液体状に貯留し、該液体接触部５０において第４の液体と第３の液体とを接触させることにより化学反応を生じさせる。
【００８７】
液体接触部５０は、液体貯留槽５１を有する。液体貯留槽５１は液体を貯留しておくことができる容器である。本実施形態においては図１０の斜線部で表されるように第４の液体を液体の状態で貯留して液相を形成する。液体貯留槽５１の上部は開口部となっていて、当該開口部から液体貯留槽５１内の液相に被接触物質を進入させ、該液体貯留槽５１に貯留された第４の液体と接触させる。本実施形態においては、第３液体保持部４０を貫通することにより第２のシェル（第３の液体）によって被覆された多重液滴が、第４の液体中に進入する。そして、第２のシェル（第３の液体）が第４の液体と接触することによって、液体貯留槽５１内において化学反応を生じて硬化する。
【００８８】
また、液体貯留槽５１は、第４の液体と接触した後のカプセルを回収するための回収機構（不図示）を備えている。回収機構としては、例えば、生成されたカプセルを第４の液体中から濾し取るためのろ過装置等が備えられる。したがって、液体接触部５０はカプセル回収部としての機能も有する。
【００８９】
＜カプセル生成動作＞
図１１に、第２実施形態においてカプセル製造装置２を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図を示す。本実施形態では、コア形成工程（Ｓ２０１）、第１のシェル形成工程（Ｓ２０２）、第２のシェル形成工程（Ｓ２０３）、シェル硬化工程（Ｓ２０４）の４つの工程によりカプセルが生成される。
【００９０】
カプセル生成に用いられる液体材料として、例えば、第１の液体（コア材）として薬剤溶液（水性）が用いられる。第１のシェルを形成する第２の液体（第１シェル材）としては、第１の液体及び第３の液体と混合しにくい油性の物質が用いられる。第２のシェルを形成する第３の液体（第２シェル材）としては、ゲル性水性高分子（例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、エチルセルロース、メチルセルロース、ポリイソプロピルアクリルアミド、トリパルチミン、ペクチン、ジェランガム、ヘキサン、キトサン、コラーゲン、ポリウレアウレタン、フィブリノーゲン等）を含む水溶液が用いられる。そして、シェル硬化材である第４の液体として、ゲル化誘発因子を持つような多価金属塩（例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硝酸カルシウム、クエン酸カルシウム、乳酸カルシウム、炭酸カルシウム等のカルシウム塩といった硬化剤）を含む水溶液が用いられる。
【００９１】
本実施形態のカプセル生成動作で（Ｓ２０１）〜（Ｓ２０３）の工程は、第１実施形態の（Ｓ１０１）〜（Ｓ１０３）の工程とほぼ同様である。すなわち、第１の液体（コア材）の液滴によってコアが形成される（Ｓ２０１）。続いて、第２の液体（第１シェル材）によってコアが被覆されることにより、第１のシェルが形成される（Ｓ２０２）。そして、第３の液体（第２シェル材）によって第１のシェルが被覆されることにより、第２のシェルが形成され（Ｓ２０３）、２重のシェルを有する多重液滴が生成される。この状態において、当該多重液滴の最外郭のシェル（第２のシェル）は液体である。
【００９２】
Ｓ２０４：シェル硬化工程
Ｓ２０３でコア及び第１のシェルを被覆する第２のシェルが形成された後、液体接触部５０において当該第２のシェルが硬化される。本実施形態では、液体接触部５０の液体貯留槽５１が液体噴射部１０、第２液体保持部３０、及び、第３液体保持部４０の鉛直下側に設置されおり（図１０参照）、Ｚ軸方向（鉛直下方向）に噴射されたコア材（第１の液体）は、第２の液体の液膜及び第３の液体の液膜を貫通した後、そのまま液体貯留槽５１内に進入する。そして、液体貯留槽５１内に貯留された第４の液体と第２のシェル（第３の液体）とが接触することで化学反応を生じ、第２のシェル（第３の液体）が硬化する。
【００９３】
第３の液体と第４の液体とが接触することによって生じる化学反応は、上述の架橋反応であり、第２のシェル（第３の液体）でゲル化が進行することによって、カプセルのシェルが硬化される。
【００９４】
第２のシェルが硬化されて完成したカプセルは、液体接触部５０に備えられた回収機構によって回収される。
【００９５】
＜第２実施形態の効果＞
本実施形態では、所定のシェル（第２のシェル）が硬化された状態の多重カプセルを生成することができる。さらに、形成されるシェルの厚さや硬さを調整することが可能である。例えば、第３の液体と第４の液体との接触時間を変更する。第３の液体の液膜を貫通することにより第２のシェルが形成された多重液滴が、液体貯留槽５１内に貯留された第４の液体に進入した後、すぐにカプセルを回収したとする。この場合、第３の液体と第４の液体との接触時間が短いため、化学反応は第２のシェルの表面では進行するが、シェルの内側では十分に進行しない。これにより、シェルが薄く、硬さの低いカプセルを生成することができる。逆に、第３の液体の液膜を貫通した多重液滴が液体貯留槽５１に進入した後、十分な時間が経過した後にカプセルを回収した場合、化学反応は第２のシェル（第３の液体）の内側まで十分に進行し、シェルが厚く、硬さの高いカプセルを生成することができる。また、化学反応の進行速度は液体の濃度などによっても影響されるため、第３の液体及び第４の液体の濃度を調整することによっても、シェルの硬さを変えることができる。
【００９６】
また、液相中でカプセルのシェルが硬化することにより、完成後のカプセルを液相中に沈降させて回収することができる。
【００９７】
＝＝＝第３実施形態＝＝＝
第３実施形態では、複数のシェルのそれぞれを硬化させて多重カプセルを生成する。
第２実施形態では最外郭部分のシェルのみが硬化されたカプセルが生成されていた。これに対して、第３実施形態では最外郭以外のシェルも硬化させることにより、カプセルにより多くの機能をもたせることができる。第３実施形態では、カプセル製造装置３を用いてカプセルを生成する。
【００９８】
＜カプセル製造装置３の構成＞
図１２は、第３実施形態におけるカプセル製造装置３の基本的な構成を説明する概略図である。カプセル製造装置３は、液体噴射部１０と、第２液体保持部３０と、第３液体保持部４０と、第４液体保持部６０と、第５液体保持部７０とを備える。また、図１２のように、第１実施形態と同様の座標軸を設定する。
【００９９】
カプセル製造装置３で、液体噴射部１０の構成はカプセル製造装置１の液体噴射部１０と同様である（図３参照）。
【０１００】
また、カプセル製造装置３には第１〜第５の４つの液体保持部がＺ軸方向に沿って順番に設けられる。各液体保持部の構成は、第１実施形態における第２液体保持部３０と基本的に同様である（図３参照）。
【０１０１】
第２液体保持部３０は、液膜保持枠３１によって第２の液体を薄膜状に形成し、第２の液体の液膜として保持する。本実施形態において、第２の液体は第１のシェルを形成するための第１シェル材である。つまり、第２液体保持部３０において、第１のシェルを形成することができる。第１シェル材としては、例えば、上述のゲル性水性高分子（例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、エチルセルロース、メチルセルロース、ポリイソプロピルアクリルアミド、トリパルチミン、ペクチン、ジェランガム、ヘキサン、キトサン、コラーゲン、ポリウレアウレタン、フィブリノーゲン等）を含む水溶液が用いられる。
【０１０２】
第３液体保持部４０は、液膜保持枠４１によって第３の液体を薄膜状に形成し、第３の液体の液膜として保持する。本実施形態において、第３の液体は第１のシェルを硬化させるための第１シェル硬化材である。つまり、第３液体保持部４０において、第１のシェルを硬化させることができる。第１シェル硬化材としては、例えば、上述のゲル化誘発因子を持つような多価金属塩（例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硝酸カルシウム、クエン酸カルシウム、乳酸カルシウム、炭酸カルシウム等のカルシウム塩といった硬化剤）を含む水溶液が用いられる。
【０１０３】
第４液体保持部６０は、液膜保持枠６１によって第４の液体を薄膜状に形成し、第４の液体の液膜として保持する。本実施形態において、第４の液体は第２のシェルを形成するための第２シェル材である。つまり、第４液体保持部６０において、第２のシェルを形成することができる。
【０１０４】
第５液体保持部７０は、液膜保持枠７１によって第５の液体を薄膜状に形成し、第５の液体の液膜として保持する。本実施形態において、第５の液体は第２のシェルを硬化させるための第２シェル硬化材である。つまり、第５液体保持部７０は、第２のシェルを硬化させることができる。
【０１０５】
＜カプセル生成動作＞
図１３に、第３実施形態においてカプセル製造装置３を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図を示す。本実施形態では、コア形成工程（Ｓ３０１）、第１のシェル形成工程（Ｓ３０２）、第１のシェル硬化工程（Ｓ３０３）、第２のシェル形成工程（Ｓ３０４）、第２のシェル硬化工程（Ｓ２０５）の５つの工程によりカプセルが生成される。
【０１０６】
はじめに、第１の液体（コア材）の液滴をＺ軸方向に噴射することによりコアが形成される（Ｓ３０１）。形成されたコアは、そのまま第２液体保持部３０に保持された第２の液体の液膜に突入する。コアが第２の液体の液膜を貫通する際に、第２の液体（第１シェル材）によって被覆されることで第１のシェルが形成される（Ｓ３０２）。
【０１０７】
第１のシェルによって被覆されたコアは、第３液体保持部４０に保持された第３の液体の液膜に突入する。そして、第３の液体の液膜を貫通する際に、第３の液体（第１シェル硬化材）によって被覆される。このとき、第１のシェルを形成する第２の液体（第１シェル材）と、第１のシェルを被覆する第３の液体（第１シェル硬化材）とが接触して化学反応を生じることにより、第１のシェルが硬化される（Ｓ３０３）。
【０１０８】
第１のシェルが硬化された状態のカプセルは、続いて第４液体保持部６０に保持された第４の液体の液膜に突入する。そして、第４の液体の液膜を貫通する際に、第４の液体（第２シェル材）によって被覆されることで、第１のシェルに重ねて第２のシェルが形成される（Ｓ３０４）。このとき、第１のシェルは（Ｓ３０３）の工程によって既に硬化されているため、第１のシェルと第２のシェルとの間でにじみが生じるおそれはない。したがって、第２の液体（第１シェル材）及び第４の液体（第２シェル材）として用いる液体材料の選択性をより広くすることができる。例えば、上述の各実施形態では、第１シェル材として油性の材料、第２シェル材として水性の材料を選択する等、シェルを重ねて形成させるために使用できる液体材料に制限があった。しかし、本実施形態では、そのような制限がなくなるため、より多くの液体材料が使用可能となる。
【０１０９】
そして、第５の液体の液膜を貫通する際に、第５の液体（第２シェル硬化材）によって被覆される、第２のシェルを形成する第４の液体（第２シェル材）と、第２のシェルを被覆する第５の液体（第２シェル硬化材）とが接触して化学反応を生じることにより、第２のシェルが硬化される（Ｓ３０５）。
【０１１０】
このような動作によって、複数のシェルがそれぞれ硬化された状態の多重カプセルを生成することができる。
【０１１１】
なお、３重以上のシェルを有する多重カプセルを生成する場合には、シェル形成材及びシェル硬化材の液膜の数を増やして、シェル形成工程とシェル硬化工程（例えばＳ３０２とＳ３０３）とを繰り返して実行する。複数のシェルのそれぞれに異なる機能を持たせることによって、用途に応じて様々な機能を有するカプセルを生成することができる。
【０１１２】
図１４にシェルを３重に有するカプセルの例を示す。例えば、図１４において、小腸に効く薬剤（薬剤Ａ）でコアが形成される。次に、胃酸に溶解しない物質で第１のシェルが形成される。次に、胃に効く薬剤（薬剤Ｂ）で第２のシェルが形成される。最後に、胃酸によって溶解する物質で第３のシェルが形成されるものとする。
【０１１３】
ユーザーがこのカプセルを体内に摂取すると、まず、胃の中で第３のシェルが胃酸によって溶解し、第２のシェル（薬剤Ｂ）が放出される。一方、第１のシェルは胃酸では溶解しないため、コアは胃の中では放出されない。続いて、カプセルが小腸内まで到達するタイミングで、外部から超音波を当てる等の方法で第１のシェルを破壊する。これにより、小腸内でコア（薬剤Ａ）が放出される。つまり、図１４のカプセルでは、コアと第２のシェルとが薬剤としての機能を有し、第１のシェルと第３のシェルとが薬剤を保護する外壁としての機能を有する。
【０１１４】
このように、コア及びシェルに異なる機能を持たせることで、１つのカプセルで複数の用途に対応可能なカプセルを生成することができる。
【０１１５】
また、多重カプセルのコアにビフィズス菌やガセリ菌等の所謂善玉菌や乳酸菌を生きたまま封入し、胃酸に溶解しにくい物質で当該コアを被覆するシェルを形成する。このようなカプセルをヨーグルト等の食品等に混入しておくことにより、善玉菌を生きたまま腸に到達させることが容易になる。さらに、カプセルの生成材料やカプセルのサイズを適切に選ぶことにより、様々な機能を組み合わせることが可能であり、機能性食品として広い応用性を有する。
【０１１６】
＜変形例＞
図１２で説明した例では、第２の液体及び第４の液体をシェル形成材とし、第３の液体及び第５の液体をシェル硬化材としてカプセルを生成しているが、カプセル製造装置３の各液膜に保持される液体の種類を変更することで、様々な種類のカプセルを生成することができる。例えば、第２〜第４の液体をシェル形成材として、第５の液体をシェル硬化材とすれば、最外郭のシェルのみが硬化された多重カプセルを生成することができる。
他にも、各液膜に保持される液体の種類や性質を適当に選択することによって、所望の機能を有する多重カプセルを生成しやすくなる。
【０１１７】
＜第３実施形態の効果＞
本実施形態では、多重カプセルを構成する複数のシェルのうち、それぞれのシェルを硬化させることにより、各シェル間で混合が生じにくくなり、カプセルを生成する液体材料の選択性を広くすることができる。そして、各シェルについて異なる機能を持たせることで、より多くの機能を有するカプセルを生成することができる。
【０１１８】
また、本実施形態では、気相中でシェルが硬化されそのままカプセルとして回収されるため、液体中からカプセルを回収するのと比較して、回収作業に要する手間を省略することができる。例えば、ろ過装置のような回収機構を備えることなくカプセルを回収することが可能になる。また、気相中でカプセルが完成するため、完成後のカプセルの個数を管理するのが容易になる。
【０１１９】
＝＝＝第４実施形態＝＝＝
第４実施形態では、紫外線を照射してシェルを硬化させることによって、多重カプセルを生成する。
【０１２０】
図１５は、第４実施形態におけるカプセル製造装置４の基本的な構成を説明する概略図である。カプセル製造装置４は、液体噴射部１０と、第２液体保持部３０と、光照射部８０と、を備える。
【０１２１】
液体噴射部１０、及び、第２液体保持部３０の構成は第１実施形態と同様である。
光照射部８０は、ＵＶ照射装置８１を備える。ＵＶ照射装置８１は、ＵＶ（紫外線）を照射可能な照射器であり、ＵＶ光源として、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を備える。ＵＶ照射装置８１は第２液体保持部３０の下方に設けられ、液体噴射部１０から噴射されて第２の液体の液膜を貫通した後の２重液滴（第１のシェルに被覆された状態のコア材液滴）に対して、ＵＶを照射することができる。図１５ではＵＶ照射装置８１が２つ設置されているが、ＵＶ照射装置８１の設置個数や設置位置は、必要なＵＶ照射量に応じて調整される。ただし、第２液体保持部３０に保持された第２の液体の液膜にＵＶが照射されないように留意する。
なお、光照射部８０が、ＵＶ以外の電磁波を照射可能な照射器（不図示）を備える構成としてもよい。
【０１２２】
＜カプセル生成動作＞
図１６に、第４実施形態においてカプセル製造装置４を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図を示す。本実施形態では、コア形成工程（Ｓ４０１）、第１のシェル形成工程（Ｓ４０２）、第１のシェル硬化工程（Ｓ４０３）によってカプセルが生成される。
【０１２３】
コア形成工程（Ｓ４０１）は上述の第１実施形態（Ｓ１０１）と同様であるため説明を省略する。
第１のシェル形成工程（Ｓ４０２）も第１実施形態（Ｓ１０２）とほぼ同様である。ただし、本実施形態では、シェル形成材料である第２の液体（第１シェル材）として、ＵＶ（紫外線）等の光の照射を受けることによって硬化する液体（以下、ＵＶ硬化材とも呼ぶ）が用いられる。
【０１２４】
ＵＶ硬化材には、重合性化合物、及び光重合開始剤等が含まれる。重合性化合物は、光の照射を受けることにより重合反応が可能な化合物である。重合性化合物の具体例としては、各種の（メタ）アクリレートモノマー、各種の（メタ）アクリレートオリゴマー、各種のビニルモノマー、各種のビニルエーテルモノマーなどがあげられる。光重合開始剤は、光の照射を受けて重合性化合物の重合を効率よく開始させる機能を有する触媒である。ＵＶ硬化材にＵＶが照射されると、光重合開始剤が活性化されて反応開始点ができる。そして、反応開始点がオリゴマー等の二重結合を活性化させて当該オリゴマー同士が結合し、最終的には、網目状に重合することによってＵＶ硬化材が液体から固体へ変化する。
続いて、ＵＶ硬化材からなる第１のシェルが硬化される（Ｓ４０３）。
【０１２５】
第２の液体（第１のシェル）によって被覆された第１の液体の液滴（コア）は、Ｚ軸方向に移動する間に、光照射部８０からＵＶの照射を受ける。ＵＶの照射を受けると、シェル（第２の液体）の表面において光重合反応が進行し、シェルが硬化されてカプセルが生成される。
このとき、ＵＶの照射量を変更することで、シェルの硬さを調整することができる。例えば、シェルを硬く形成したい場合には、ＵＶ照射装置８１の照射エネルギーを大きくしたりＵＶ照射装置８１の設置個数を増やしたりする。これにより、カプセルの照射されるＵＶの総量を大きくして、シェルの表面から内部まで十分に光重合反応を進行させ、シェルを硬くすることができる。
【０１２６】
図１５では、シェルが１層のカプセルを生成する場合の例について説明したが、上述の実施形態で説明したように、液膜（液体保持部）を増やすことで２層以上のシェルを有する多重カプセルを生成することもできる。また、光照射部８０の配置を変更することで、複数のシェルのうち任意のシェルを硬化させることができる。
【０１２７】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
一実施形態としてのカプセル製造装置を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【０１２８】
＜カプセル生成材料について＞
上述の各実施形態では、第１の液体〜第５の液体についてそれぞれ具体例が例示されていたが、例示された以外のカプセル生成材料を用いてカプセルを生成することも可能である。
【０１２９】
＜装置の配置について＞
上述の各実施形態では、液体噴射部、複数の液膜保持部、液体接触部等が鉛直方向に沿って直線状に並ぶように配置されていたが、各機器の配置はこの限りではない。例えば、液体噴射部によってコア（第１の液体）が鉛直に対して斜めの方向に噴射されるような場合には、当該コアの移動方向（進路）に沿って各機器が配置されればよい。
【０１３０】
＜ＥＰＤへの応用について＞
上述の各実施形態で生成されるマイクロカプセル（多重カプセル）をＥＰＤに応用することが可能である。ＥＰＤ（Electrophoretic Display）とは、電気泳動ディスプレイの略で、電子インクによる表示方法の１つである。
【０１３１】
ＥＰＤでは、複数のマイクロカプセルが、フィルム上に敷き詰めるようにしてマトリクス状に配列される。各マイクロカプセルは液体で満たされており、液体中には黒と白の微粒子がそれぞれ多数浮遊している。そして、フィルム上に配列されたマイクロカプセルに電界をかけることにより、マイクロカプセル中で黒と白の微粒子を移動させる。例えば、白の微粒子が正に荷電され、黒の微粒子が負に荷電されている場合、マイクロカプセルの上側から負の電界をかけると、白の微粒子がカプセルの上側に移動して表面が白く見えるようになる。これにより、フィルム表面に白と黒の模様を表現することができる。
【０１３２】
上述の各実施形態において、白の微粒子と黒の微粒子とを分散させた第１の液体（コア材）の液滴を噴射してコアを形成する。その後、シェル材の液膜を貫通させて、コアを被覆するシェルを形成することにより、コアの内部に白と黒の微粒子が浮遊するＥＰＤ用の多重カプセルを容易に生成することができる。また、シェル部分に色を着けることで色味の異なるカプセルを生成する等、ＥＰＤに対する広い応用性を有する。
【０１３３】
ＥＰＤ用の多重カプセルを生成するための材料液体について、以下に例示する。
微粒子を分散させる第１の液体（コア材）として、キシレン、トルエン、流動パラフィン、シリコンオイル、塩化有機物、各種炭化水素、及び、各種芳香族炭化水素等を用いることができる。また、白の微粒子として、酸化チタン、アルミナ粒子、酸化亜鉛等を用いることができ、黒の微粒子として、カーボンブラック等を用いることができる。
第２の液体（シェル材）としては、上述の各実施形態で説明された材料液体を用いることができる。第３の液体以降についても、上述各実施形態で説明された材料液体を用いることができる。
【符号の説明】
【０１３４】
１、２、３、４  カプセル製造装置、
１０  液体噴射部、１１  噴射ヘッド、１２  第１液体タンク、
３０  第２液体保持部、３１  液膜保持枠、
４０  第３液体保持部、４１  液膜保持枠、
５０  液体接触部、５１  液体貯留槽、
６０  第４液体保持部、６１  液膜保持枠、
７０  第５液体保持部、７１  液膜保持枠、
８０  光照射部、８１  ＵＶ照射装置、
１１１  ノズル、１１２  液体供給路、１１４  ノズル連通路、１１６  弾性板、
ＰＺＴ  ピエゾ素子、
【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８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１４】
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