(57)【要約】【課題】  粒径及び形状が均一な微粒子を安定して得ることができるとともに、メンテナンス性を向上することのできる、新規な超臨界流体を用いた微粒子の製造方法並びにその装置の開発を技術課題とした。【解決手段】  溶質溶解超臨界流体Ｓの捕集器１内への放出は、一定量の溶質溶解超臨界流体Ｓをいったんチャンバ１５に貯留し、その後、このチャンバ１５と捕集器１とを連通させて行うようにしたことを特徴として成るものであり、チャンバ１５内に位置する溶質溶解超臨界流体Ｓすべてが瞬時に捕集器１内に移動するとともに膨張することとなり、粒径及び形状が均一な微粒子Ｇ０を得ることができる。またノズルを使用した場合に生じていた目詰まりを引き起こすことがない。更にノズルを使用した場合のように、その製作精度に依存することなく粒径及び形状が均一な微粒子Ｇ０を得ることができる。【選択図】図１
2006281056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ及び予熱器によって溶媒を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、この超臨界流体に溶質を溶解させた溶質溶解超臨界流体を得て、更にこの溶質溶解超臨界流体を捕集器内に放出させて急速に膨張させることにより、溶質を析出させて微粒子を得る方法において、前記溶質溶解超臨界流体の捕集器内への放出は、一定量の溶質溶解超臨界流体をいったんチャンバに貯留し、その後、このチャンバと捕集器とを連通させて行うようにしたことを特徴とする超臨界流体を用いた微粒子の製造方法。
【請求項２】
前記チャンバにおける放出口の直径を、６〜３０ｍｍ程度確保するようにしたことを特徴とする請求項１記載の超臨界流体を用いた微粒子の製造方法。
【請求項３】
ポンプ及び予熱器によって溶媒を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、この超臨界流体に溶質を溶解させた溶質溶解超臨界流体を得て、更にこの溶質溶解超臨界流体を捕集器内に放出させて急速に膨張させることにより、溶質を析出させて微粒子を得る装置において、前記捕集器における供給口には、捕集器内に放出させる溶質溶解超臨界流体を貯留させておくためのチャンバが接続されたことを特徴とする超臨界流体を用いた微粒子の製造装置。
【請求項４】
前記チャンバにおける放出口は、６〜３０ｍｍ程度の直径が確保されたものであることを特徴とする請求項３記載の超臨界流体を用いた微粒子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超臨界流体を用いた微粒子の製造方法並びに装置に関するものであって、特に粒径及び形状が均一な微粒子を安定して得ることのできる方法並びに装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、超臨界流体の物性が着目され、液体溶媒に代わる新たな溶媒として利用する研究が盛んに行われている。具体的な一例としては、食品、医薬品、農薬、化学薬品等の微粒子の製造において、超臨界技術を利用した粒子製造手法の研究が行われており、その手法にＲＥＳＳ法（Ｒａｐｉｄ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ
Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）と呼ばれる方法があり、これには回分式と流通式とがある。
このうち流通式ＲＥＳＳ法は、図５に示すような超臨界微粒子製造装置Ｄ′によって実施されるものであり、助溶媒Ｈに溶質Ｍを溶解させて得られた溶質溶解助溶媒ＳＭと、超臨界流体Ｆとを混合して溶質溶解超臨界流体Ｓを得て、この溶質溶解超臨界流体Ｓを捕集器１′内に噴出して減圧により急速に膨張させ、溶質Ｍの過飽和溶解状態を作り出して、溶質Ｍを微粒子Ｇ０として析出させるというものである（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上述したようなＲＥＳＳ法において溶質溶解超臨界流体Ｓを捕集器１′内に放出させるにあたっては、キャピラリノズルが適用されたノズルＮが用いられている。
そしてこのノズルＮ内での溶質溶解超臨界流体Ｓの様子は図５に拡大して示すように、まず先細りとなったキャピラリ入口部において流量が絞られるとともに減圧膨張により加速して音速付近に達し、次いでキャピラリ管を通過して捕集器１′内に噴出され、超音速の自由噴流として拡大するものである。
【０００４】
このようにキャピラリノズルをノズルＮとして用いている現状では、以下に示すような課題が存在していた。
まず、前記ノズルＮのキャピラリ管は５０μｍ程度と微細であるため、製作寸法の検査確認が困難であり、同一形状のものを高精度で得ることは困難である。
このため粒子を製造する場合には、ノズルＮの個体毎に微粒子Ｇ０の粒径及び形状が不均一なものとなる恐れがある。
またノズルＮ内においては、噴出口に近づくにつれて溶質溶解超臨界流体Ｓの圧力低下によって、内部において核が形成され、成長してキャピラリ管や噴出口の目詰まりを引き起こして洗浄作業を要してしまうばかりでなく、微粒子Ｇ０の形状を不均一にしてしまう要因となっていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４７６３（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、特に粒径及び形状が均一な微粒子を安定して得ることができるとともに、メンテナンス性を向上することのできる、新規な超臨界流体を用いた微粒子の製造方法並びにその装置の開発を技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち請求項１記載の超臨界流体を用いた微粒子の製造方法は、ポンプ及び予熱器によって溶媒を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、この超臨界流体に溶質を溶解させた溶質溶解超臨界流体を得て、更にこの溶質溶解超臨界流体を捕集器内に放出させて急速に膨張させることにより、溶質を析出させて微粒子を得る方法において、前記溶質溶解超臨界流体の捕集器内への放出は、一定量の溶質溶解超臨界流体をいったんチャンバに貯留し、その後、このチャンバと捕集器とを連通させて行うようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、チャンバ内に位置する溶質溶解超臨界流体すべてが瞬時に捕集器内に移動するとともに膨張することとなり、粒径及び形状が均一な微粒子を得ることができる。
またノズルを使用した場合に生じていた目詰まりを引き起こすことがない。
更にまたノズルを使用した場合のように、その製作精度に依存することなく粒径及び形状が均一な微粒子を得ることができる。
【０００８】
また請求２記載の超臨界流体を用いた微粒子の製造方法は、前記要件に加え、前記チャンバにおける放出口の直径を、６〜３０ｍｍ程度確保するようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、短時間に多量の溶質溶解超臨界流体を捕集器内に放出することができるため、より確実に粒径及び形状が均一な微粒子を得ることができる。
【０００９】
更にまた請求３記載の超臨界流体を用いた微粒子の製造装置は、ポンプ及び予熱器によって溶媒を昇圧、昇温して超臨界流体とするとともに、この超臨界流体に溶質を溶解させた溶質溶解超臨界流体を得て、更にこの溶質溶解超臨界流体を捕集器内に放出させて急速に膨張させることにより、溶質を析出させて微粒子を得る装置において、前記捕集器における供給口には、捕集器内に放出させる溶質溶解超臨界流体を貯留させておくためのチャンバが接続されたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、チャンバ内に位置する溶質溶解超臨界流体すべてが瞬時に捕集器内に移動するとともに膨張することとなり、粒径及び形状が均一な微粒子を得ることができる。
またノズルを使用した場合に生じていた目詰まりを引き起こすことがない。
更にまたノズルを使用した場合のように、その製作精度に依存することなく粒径及び形状が均一な微粒子を得ることができる。
【００１０】
更にまた請求４記載の超臨界流体を用いた微粒子の製造装置は、前記請求項３記載の要件に加え、前記チャンバにおける放出口は、６〜３０ｍｍ程度の直径が確保されたものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、短時間に多量の溶質溶解超臨界流体を捕集器内に放出することができるため、より確実に粒径及び形状が均一な微粒子を得ることができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、超臨界流体を用いた微粒子の製造方法並びにその装置において、粒径及び形状が均一な微粒子を安定して得ることができるとともに、メンテナンス性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の「超臨界流体を用いた微粒子の製造方法並びにその装置」の最良の形態の一つは以下の実施例に説明するとおりであって、始めに「超臨界流体を用いた微粒子の製造装置」たる超臨界微粒子製造装置Ｄについて説明し、続いてこの装置の作動態様とともに「超臨界流体を用いた微粒子の製造方法」について説明する。
なおこれらの実施例に対して、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
【実施例】
【００１３】
まずはじめに本発明の「超臨界流体を用いた微粒子の製造装置」たる超臨界微粒子製造装置Ｄについて説明する。このものは一例として流通式ＲＥＳＳ法を実施するための構成が採られるものであるが、回分式ＲＥＳＳ法あるいは他の手法を実施するための構成を採ることもできる。
前記超臨界微粒子製造装置Ｄは図２に示すように、溶質Ｍを溶解させた溶質溶解助溶媒ＳＭを、超臨界流体Ｆに混合させて得られた溶質溶解超臨界流体Ｓを、更に捕集器１内に放出させて急速に膨張させることにより、所望性状の微粒子Ｇ０を得るための装置である。
そして前記超臨界微粒子製造装置Ｄには、前記超臨界流体Ｆを得るための系が具えられるものであり、一例として、ボンベ２内に充填された二酸化炭素をチラーユニット３において冷却し、次いでポンプ５及び予熱器６によって昇圧、昇温することにより臨界点を超えさせるような構成が採られるものである。
なお二酸化炭素は比較的安価で入手することができ、更に臨界温度が３１．１℃、臨界圧力が７．３８ＭＰａであり、常温、常圧で気体となるため分離操作が容易に行える溶媒である。
そして上記諸部材は、ボンベ２、チラーユニット３、ポンプ５、予熱器６及び捕集器１の順でＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６またはＳＵＳ３１６Ｌ等を素材として成る主管路７によって接続されるものである。
【００１４】
以下、前記超臨界微粒子製造装置Ｄを構成する諸部材について詳しく説明する。
まず前記ボンベ２について説明すると、このものは液化した二酸化炭素等の溶媒ガスＦＧを保持するための部材であって、口の部分にバルブＶ１が具えられる。
【００１５】
次に前記チラーユニット３について説明すると、このものは適宜の冷却手段と冷却面とを具えて成るものであり、この冷却面に触れた気液を冷却することによりポンプ５入口部での気泡発生を防止するための機器である。
【００１６】
次に前記ポンプ５について説明すると、このものは前記ボンベ２から供給される溶媒ガスＦＧを昇圧するための部材であり、適宜の回転数で流量制御するためのインバータが具えられて成るものである。
【００１７】
次に前記予熱器６について説明すると、このものは前記ポンプ５によって昇圧された溶媒ガスＦＧを昇温するための部材であり、適宜の加熱手段を具えて成るものである。
【００１８】
次に前記捕集器１について説明すると、このものは図１に示すように、気密状態を維持できるように形成された筐体１０の側周部に排気口１３が形成され、天板１１に供給口１２が形成され、更に筐体１０の下部に排出口１４が形成されて成るものである。
【００１９】
また前記供給口１２には、捕集器１内に放出させる溶質溶解超臨界流体Ｓを、一定量貯留させておくためのチャンバ１５が接続される。
この実施例では、前記チャンバ１５としてシリンダを適用するものであって、このシリンダは、溶質溶解超臨界流体Ｓを貯留させておくための中空状の保持部１５ａの両端部を流入口１５ｂ、放出口１５ｃとするものである。
また前記放出口１５ｃの直径は６〜３０ｍｍ、好ましくは１０〜２４ｍｍ程度確保するものとする。
【００２０】
そしてこれら流入口１５ｂ及び放出口１５ｃには、一例としてボールバルブを適用したバルブ１６、バルブ１７がそれぞれ接続されるものである。なおバルブ１７としては、図４（ａ）に示すスプール弁や、図４（ｂ）に示す回転スライド弁、更にはこのほか適宜の弁体１７ａを具えたもの採用することもできる。
また図４（ｃ）に示すように、前記放出口１５ｃをプラグ栓１８によって開閉するような構成を採ることもできる。
【００２１】
そして前記チャンバ１５における流入口１５ｂは、バルブ１６を介在させて主管路７に接続されるものであり、予熱器６とチャンバ１５との間には適宜フィルタを設けることが好ましい。一方、前記チャンバ１５における放出口１５ｃは、バルブ１７を介在させて捕集器１における供給口１２に接続されるものである。
そして前記捕集器１における排気口１３にはフィルタユニット８が接続されるものであり、この実施例ではシリコーンゴムを素材として形成し、柔軟性に富み、優れた破断強度と耐屈曲性を有するとともに、孔のない均質膜になるようにした中空糸分離膜を素子８０とした。
【００２２】
なお前記主管路７におけるポンプ５の後段部分と、チラーユニット３の前段部分との間にはリリーフ弁７１ａを具えた戻り管路７１が設けられるものであり、この戻り管路７１を通じて、昇圧された二酸化炭素ガスをフィードバックすることにより、流体の圧力を調整することができるように構成される。
【００２３】
更に前記予熱器６と捕集器１との間の主管路７には、溶質溶解助溶媒ＳＭを供給するための溶質供給管路７４が接続され、主管路７内において超臨界流体Ｆと溶質溶解助溶媒ＳＭとが混合されて、溶質溶解超臨界流体Ｓが生成されるように構成されるものである。この溶質供給管路７４にはポンプ７４ａ及び逆止弁７４ｂが具えられる。
因みに前記捕集器１及びこの前後の主管路７を恒温槽内に配したり、あるいは適宜のヒータを捕集器１及びこの前後の主管路７に巻回するようにして所望の温度に保つことができるようにしてもよい。
また主管路７における各機器の前後にはバルブＶ２、Ｖ３が具えられる。
【００２４】
この実施例で示す超臨界微粒子製造装置Ｄは一例として上述のようにして構成されるものであり、以下、超臨界微粒子製造装置Ｄの作動態様と併せて本発明の「超臨界流体を用いた微粒子の製造方法」について説明する。なおこの実施例では、溶質Ｍとしてアセチルサリチル酸を用い、溶媒として二酸化炭素の超臨界流体Ｆを用い、更に助溶媒Ｈとしてエタノールを用い、最終的に粒径０．０１ｍｍφ程度の微粒子Ｇ０を得る工程について説明を行う。
【００２５】
（１）溶質溶解助溶媒の生成
まず始めに適宜のタンクＴ内で助溶媒Ｈに対して溶質Ｍを溶解させ、溶質溶解助溶媒ＳＭを得るものであり、この実施例ではエタノール５０ｍｌに対してアセチルサリチル酸を５ｇ溶解させるようにした。
【００２６】
（２）超臨界流体及び溶質溶解超臨界流体の生成
次にバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、１６を開放するものであり、ボンベ２内において液体であった二酸化炭素は溶媒ガスＦＧとなって主管路７に導入され、まずチラーユニット３において冷却される。そして溶媒ガスＦＧはポンプ５及び予熱器６の作用によって昇圧・昇温されて臨界点を超えるものであり超臨界流体Ｆとなった状態で主管路７内に位置することとなる。なお流体の流量圧力は、圧力センサＰ１によって監視され、適宜リリーフ弁７１ａの開度を調節して昇圧された気体の一部をチラーユニット３の前段部分にフィードバックすることと、インバータによるポンプ５の回転数制御とにより所望の値とされるものである。この実施例では、超臨界流体Ｆの圧力が１５ＭＰａＧ、温度が４５〜６０℃となるように昇圧、昇温するようにした。
そして主管路７内が安定した超臨界状態となった後、ポンプ７４ａを起動することにより溶質溶解助溶媒ＳＭを主管路７内に供給するものであり、ここで溶質溶解助溶媒ＳＭと超臨界流体Ｆが混ざり合って溶質溶解超臨界流体Ｓが生成される。
【００２７】
（３）微粒子の生成・回収
次いで溶質溶解超臨界流体Ｓは図３（ａ）に示すように、チャンバ１５における保持部１５ａ内に一定量が貯留されることとなる。
次いで図３（ｂ）に示すようにバルブ１６を閉じるとともに、適宜捕集器１内を大気圧以下となるようにする。
次いで図３（ｃ）に示すようにバルブ１７を開放すると、保持部１５ａ内に位置していた溶質溶解超臨界流体Ｓは、そのすべてが瞬時に捕集器１内に移動するとともに膨張するため、このとき溶質Ｍたるアセチルサリチル酸が析出されて、粒径及び形状が均一な微粒子Ｇ０が得られることとなる。
特に本発明では、放出口１５ｃの直径が６〜３０ｍｍ、好ましくは１０〜２４ｍｍ程度確保されているため、短時間に多量の溶質溶解超臨界流体Ｓが捕集器１内に放出されることとなり、より確実に粒径及び形状が均一な微粒子Ｇ０を得ることができる。
また放出口１５ｃの目詰まりを引き起こしてしまうことがないため、メンテナンスを容易なものとすることができる。
【００２８】
そして微粒子Ｇ０は筐体１０の下部に衝突してゆき、排出口１４から捕集されることとなる。
一方、溶質溶解超臨界流体Ｓ中の気体成分が気化した溶媒ガスＦＧ及び助溶媒ガスＨＧは、フィルタユニット８に導かれ、ここで溶媒ガスＦＧ等に同伴した微粒子Ｇ０が除去された後、外部に放出されて適宜回収・再利用が図られる。
なお以上は助溶媒Ｈを使用した場合の装置及び方法について説明したが、助溶媒Ｈを使用しないで溶質Ｍを直接超臨界流体Ｆに溶かす装置及び方法に対して本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の超臨界微粒子製造装置の構成要素である捕集器周辺を示す側面図である。
【図２】本発明の超臨界微粒子製造装置を示すブロック図である。
【図３】微粒子製造過程におけるチャンバ周辺の様子を段階的に示す説明図である。
【図４】バルブの実施例を示す側面図である。
【図５】従来の超臨界微粒子製造装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｄ        超臨界微粒子製造装置
１        捕集器
１０      筐体
１１      天板
１２      供給口
１３      排気口
１４      排出口
１５      チャンバ
１５ａ    保持部
１５ｂ    流入口
１５ｃ    放出口
１６      バルブ
１７      バルブ
１７ａ    弁体
１８      プラグ栓
２        ボンベ
３        チラーユニット
５        ポンプ
６        予熱器
７        主管路
７１      戻り管路
７１ａ    リリーフ弁
７４      溶質供給管路
７４ａ    ポンプ
７４ｂ    逆止弁
８        フィルタユニット
８０      素子
Ｆ        超臨界流体
ＦＧ      溶媒ガス
Ｇ０      微粒子
Ｈ        助溶媒
ＨＧ      助溶媒ガス
Ｍ        溶質
Ｎ        ノズル
Ｐ１      圧力センサ
Ｓ        溶質溶解超臨界流体
ＳＭ      溶質溶解助溶媒
Ｔ        タンク
Ｖ１      バルブ
Ｖ２      バルブ
Ｖ３      バルブ
【図１】
2006281056.tif 000003
【図２】
2006281056.tif 000004
【図３】
2006281056.tif 000005
【図４】
2006281056.tif 000006
【図５】
2006281056.tif 000007