(57)【要約】【課題】物質の濡れ性を評価可能な新たな方法を提供する。【解決手段】表面が露出した物質の表面に気体を噴射すること、前記気体の噴射を継続しながら、前記気体の噴射位置とは異なる位置に前記液体を供給すること、前記液体の供給を停止すること、前記液体の供給停止後に、前記物質における表面が露出した領域の大きさ及び形状、並びに前記液体の挙動からなる群から選択される少なくとも一つを観察すること、及び前記観察により得られた情報に基づき、前記液体の前記物質に対する濡れ性を評価することを含む、物質の濡れ性を評価する方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質の濡れ性を評価する方法であって、
表面が露出した前記物質の表面の一部に気体を噴射すること、
前記気体の噴射を継続しながら、前記気体の噴射位置とは異なる位置に液体を供給すること、
前記液体の供給を停止すること、
前記液体の供給停止後に、前記物質における表面が露出した領域の大きさ及び形状、並びに前記液体の挙動からなる群から選択される少なくとも一つを観察すること、及び
前記観察により得られた情報に基づき、前記物質の濡れ性を評価することを含む、評価方法。
【請求項２】
前記観察は、前記気体の噴射中に行うことを含む、請求項１記載の評価方法。
【請求項３】
前記液体の供給停止後に、前記気体の噴射を停止することを含み、
前記気体の噴射停止後に、前記観察を行うことを含む、請求項１又は２記載の評価方法。
【請求項４】
前記気体の噴射は、前記物質の表面に対して略鉛直上方から行うことを含む、請求項１から３のいずれかに記載の評価方法。
【請求項５】
物質の濡れ性を評価するための装置であって、
前記物質の表面に気体を噴射する手段、
前記物質の表面に液体を供給する手段、及び
前記物質への気体噴射開始後かつ気体の噴射を継続しながら、前記物質の表面に液体を供給するように、前記気体噴射手段と前記液体供給手段とを制御する制御手段を備える、評価装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記気体噴射手段によって気体が噴射される位置とは異なる位置に液体を供給するように、前記液体供給手段を制御することを含む、請求項５記載の評価装置。
【請求項７】
物質における表面の少なくとも一部を観察する手段をさらに備える、請求項５又は６記載の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、物質の濡れ性を評価する方法、及びそれに用いる評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品の開発や品質管理において、物質の表面や界面の特性を定量的に評価することは非常に重要である。物質表面の特性評価法のうち、接触する液体と物質表面との物理化学的関係を調べる手法において、濡れ性は親/疎水性だけでなく、接着性、離型性、防汚性などにも密接に関連しており、設計上・品質管理上極めて大きなファクターとなる。
【０００３】
物質の濡れ性評価法としては、例えば、評価したい物質（対象物）の表面上に液滴を形成し、液滴と対象物表面との接触角により評価する接触角法、対象物表面を下に向けて液体中に浸漬させ、下方より空気等を供給して物質表面に付着させ、接触角の計測を行うキャプティブバブル法、或いは固体・液体・気体の界面における表面張力そのものを計測するWilhelmy法などが知られている。
【０００４】
また、本発明者らは、評価したい物質（対象物）の表面を液体で覆い、そこに気体を噴射して液体を排除した後、液体が排除された領域の寸法を測定することによって、従来評価が困難であった細胞シート等の濡れ性が非常に高い対象物について、非接触で評価する方法を提案している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１３／１７６２６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の方法は、対象物が、細胞シートのように、表面が湿潤な物質やすでに液体で覆われている物質等である場合の濡れ性の評価には非常に有用である。しかしながら、本発明者らは、該方法では、濡れ性を十分に評価できないという新たな課題を見出した。
【０００７】
そこで、本開示は、物質の濡れ性を評価可能な新たな方法及びそれに用いる装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、一態様において、物質の濡れ性を評価する方法であって、表面が露出した前記物質の表面に気体を噴射すること、前記気体の噴射を継続しながら、前記気体の噴射位置とは異なる位置に液体を供給すること、前記液体の供給を停止すること、前記液体の供給停止後に、前記物質における表面が露出した領域の大きさ及び形状、並びに前記液体の挙動からなる群から選択される少なくとも一つを観察すること、及び前記観察により得られた情報に基づき、前記物質の濡れ性を評価することを含む評価方法に関する。
【０００９】
本開示は、その他の態様において、物質の濡れ性を評価するための装置であって、前記物質の表面に気体を噴射する手段、前記物質の表面に液体を供給する手段、及び前記物質への気体噴射開始後に液体を供給するように前記気体噴射手段と前記液体供給手段とを制御する制御手段を備える評価装置に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、一態様において、物質の濡れ性を評価可能な新たな方法及びそれに用いる装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本開示の評価方法の一実施形態における操作手順を示す概略図である。
【図２】図２は、本開示の評価方法の一実施形態における動作例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本開示の評価方法の一実施形態における動作例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、実施例で使用した測定装置の構成を示す概略模式図であり、図４Ａは側面からの概略模式図であり、図４Ｂが上面からの概略模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施例１における濡れ性の評価（ＶＧＰ処理ポリスチレン／超純水）の一例を示す画像である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例１における濡れ性の評価（非処理ポリスチレン／超純水）の一例を示す画像である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、比較例１における濡れ性の評価（ＶＧＰ処理ポリスチレン／超純水）の一例を示す画像である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、比較例１における濡れ性の評価（非処理ポリスチレン／超純水）の一例を示す画像である。
【図６】図６は、実施例２における濡れ性の評価（ＶＧＰ処理ポリスチレン／液体金属）の一例を示す画像である。
【図７】図７は、比較例２における濡れ性の評価（ＶＧＰ処理ポリスチレン／液体金属）の一例を示す画像である。
【図８】図８は、実施例３における圧縮空気噴射中及び噴射停止後における液体の挙動の一例を示す画像である。
【図９】図９は、実施例４における圧縮空気噴射中における液体の挙動の一例を示す画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示は、物質の表面を液体で覆った状態で濡れ性の評価を行った場合（例えば、特許文献１の方法）に、濡れ性を十分に評価できない場合がある、という新たな課題を見出したことに基づく。また、本開示は、表面が露出した状態（外気と接している状態）の物質に対し、気体を噴射しながら、該物質の表面に液体を供給することによって、該物質の濡れ性をより正確に評価できうるという新たな知見に基づく。
【００１３】
［濡れ性の評価方法］
本開示は、一態様において、物質の濡れ性を評価する方法（本開示の評価方法）に関する。本開示の評価方法は、表面が露出した物質の表面に気体を噴射すること、前記気体の噴射を継続しながら、前記気体の噴射位置とは異なる位置に液体を供給すること、前記液体の供給を停止すること、前記液体の供給停止後に、前記物質における表面が露出した領域の大きさ及び形状、並びに前記液体の挙動からなる群から選択される少なくとも一つを観察すること、及び前記観察により得られた情報に基づき、前記物質の濡れ性を評価することを含む。
【００１４】
本開示の評価方法によれば、一又は複数の実施形態において、表面が露出した状態の物質、つまり、濡れ性の評価を行う液体と接触する前の状態（例えば、乾燥状態等）の物質の表面の少なくとも一部に、直接気体を噴射することによって、該表面に、吹き付けられた気体以外の物質が接触しにくい又は接触しない領域（エアパージ領域）を形成することができる。この気体の噴射を継続して上記のエアパージ領域を維持した状態で、気体の噴射位置とは異なる物質表面（エアパージ領域の外側）に液体を供給することにより、該表面には、液体で覆われた領域と、吹き付けられた気体で覆われた領域（エアパージ領域）とが形成される。液体の供給を停止すると、噴射された気体の噴流圧と、液体及び物質間の表面張力とが釣り合って平衡状態となる。形成されたエアパージ領域により液体の浸入は阻止されるため、物質の表面が露出した状態の阻止領域が形成される。阻止領域の大きさ及び形状は、噴射された気体の噴流圧と、液体及び物質間の表面張力とによって決定されることから、阻止領域の大きさ及び形状等に基づき、物質の濡れ性を評価することができる。
【００１５】
濡れ現象には履歴特性があり、同一の液体及び物質を使用した場合であっても、乾燥状態の物質表面を覆うように液体の面積が広がっていくときの前進接触角は、物質表面が液体で覆われている状態から液体を吸い出す等して液体の面積が減少していく際の後退接触角に比べて角度が大きくなることが知られている。つまり、物質を液体で濡らした状態で濡れ性を評価すると、乾燥状態の物質に液体を接触させて濡れ性を評価した場合と比較して、濡れ性が高いと評価される。本開示の方法によれば、一又は複数の実施形態において、評価を行う物質が露出した状態、つまり、物質が液体で濡らす前の状態（例えば、乾燥状態）での濡れ性を評価することができる。このため、物質そのものが本来有する濡れ性を評価できることから、物質の濡れ性をより正確に評価することができる。
【００１６】
本開示の方法によれば、一又は複数の実施形態において、気体の噴射に先立ち、物質の表面を液体で覆う必要がない（物質の表面を液体で覆う工程を含まない）。このため、本開示の方法によれば、一又は複数の実施形態において、液体が物質に接触することにより、物質の物性が変化したり、物質の表面に液体の被膜が形成されたりする場合であっても、これらを回避して、物質の濡れ性を評価することができる。本開示の評価方法は、一又は複数の実施形態において、評価を行う物質に液体を接触させると、物質の表面の物性、特性及び／又は性質等が変化する場合、物質の表面に液体の被膜が形成される場合、又は液体と物質とが化学反応を生じる場合等に極めて有用である。
【００１７】
本開示において「濡れ性の評価」としては、一又は複数の実施形態において、物質の表面に対する、液体の親和性の高さ／低さ、液体の付着及び／又は接着のしやすさ／しにくさを評価することが挙げられる。
【００１８】
本開示の評価方法において濡れ性を評価する物質及び液体の種類及び組み合わせは特に制限されない。液体としては、一又は複数の実施形態において、水性媒体、油性媒体、有機溶媒、液体金属（溶融金属）、血液等の生体試料等が挙げられる。評価を行う物質としては、一又は複数の実施形態において、樹脂、油性媒体、金属、ガラス、及び皮膚等の生体試料といった固形物質であってもよいし、上記のような液体であってもよい。物質と液体の組み合わせは、一又は複数の実施形態において、評価する物質の材質、及び濡れ性の評価を行う目的等の諸条件に応じて上記の物質と液体等から適宜選択して決定できる。物質と液体との組み合わせとしては、一又は複数の実施形態として、ガラスと水性媒体、樹脂と水性媒体、樹脂と液体金属、金属と油性媒体、金属と有機溶媒等が挙げられる。
【００１９】
〔気体の噴射〕
本開示の評価方法は、濡れ性の評価を行う物質に対して、表面が露出した状態で、該表面に気体を噴射することを含む。
【００２０】
物質に噴射する気体の種類は特に制限されず、対象となる物質の材質及び物質を覆う液体の種類等の諸条件に応じて適宜設定できる。気体としては、一又は複数の実施形態において、物質に悪影響を与えないもの（例えば、物質表面の特性（例えば、濡れ性）を変化させない気体）が好ましい。気体としては、一又は複数の実施形態において、空気、及び不活性ガスが挙げられる。不活性ガスとしては、一又は複数の実施形態において、窒素、アルゴン等が挙げられる。気体は、滅菌してから用いてもよいし、滅菌することなく使用してもよい。
【００２１】
気体の噴射量（噴流印加圧）は、評価する物質の材質、物質を覆う液体の種類、液体の厚さ等の諸条件に応じて適宜設定できる。気体の噴流印加圧は、一又は複数の実施形態において、１ｋＰａ〜５０ｋＰａである。気体は、一又は複数の実施形態において、気体を噴射直後に形成されるエアパージ領域の直径が、２ｍｍ〜３０ｍｍとなるように噴射してもよい。
【００２２】
気体の噴射温度は、評価する物質の材質、物質を覆う液体の種類、液体の厚さ等の諸条件に応じて適宜設定できる。気体の噴射温度は、特に限定されない一又は複数の実施形態において、室温が挙げられる。
【００２３】
気体は、一又は複数の実施形態において、評価する物質の上部から噴射される。気体は、一又は複数の実施形態において、物質の鉛直上方から噴射されてもよいし、物質の斜め上方から噴射されてもよい。気体は、濡れ性の分布をより正確に評価する点から、一又は複数の実施形態において、物質の略鉛直上方から噴射されることが好ましい。
【００２４】
気体の噴射は、一又は複数の実施形態において、評価する物質の表面の略中央部に行ってもよいし、それ以外の部分に行ってもよい。
【００２５】
気体を噴射する方法は、特に制限されず、一又は複数の実施形態において、適当な気体噴射手段を利用して行うことができる。気体噴射手段としては、一又は複数の実施形態において、気体の噴射部と気体の供給部を適宜組み合わせて用いることができる。気体の噴射部としては、気体用ノズルが挙げられる。気体の供給部としては、コンプレッサーやガスボンベが挙げられる。気体の噴射部と気体の供給部とを適当な気体の流路を介して接続し、気体の噴射部から気体を噴射することができる。噴射する気体中に含まれるパーティクルを除去し、評価する物質へのコンタミネーションを低減する点から、気体の噴射部と気体の供給部との間に、パーティクルフィルター等のフィルターを配置してもよい。気体用ノズルの内径は、気体の噴射量等の諸条件に応じて適宜設定できる。気体用ノズルの内径は、一又は複数の実施形態において、１０μｍ〜５００μｍである。気体の噴射距離（物質の表面から気体の噴射部先端（例えば、ノズルの先端）までの距離）は、気体の噴射量等の諸条件に応じて適宜設定できる。気体の噴射距離は、一又は複数の実施形態において、０．５ｍｍ〜１５ｍｍである。
【００２６】
気体の噴射は、気体の流れを制御する適当な手段により制御でき、一又は複数の実施形態において、電空レギュレータや電磁弁を適宜組み合わせて気体の噴射を制御することができる。気体の噴射の制御は、自動で行われてもよく、手動で行われてもよい。例えば、コンピュータからレギュレータや電磁弁を制御することにより、自動的に気体の噴射を制御することができる。
【００２７】
〔液体の供給〕
本開示の評価方法は、上記の気体の噴射を継続しながら、該表面に液体を供給することを含む。該液体は、上記気体の噴射位置とは異なる位置に供給する。
【００２８】
本開示において「気体の噴射位置とは異なる位置」としては、一又は複数の実施形態において、気体の噴射により噴射された気体が直接吹き付けられる箇所とは異なる箇所、又は気体の噴射により形成されるエアパージ領域よりも外側等が挙げられる。気体が直接吹き付けられる箇所としては、一又は複数の実施形態において、気体が略鉛直方向から物質の表面に吹き付けられる場合、気流（噴流）が物質の表面に対して直交方向に衝突する箇所が挙げられる。気体が、物質の略中央部に噴射されている場合、一又は複数の実施形態において、物質の表面の外縁部／辺縁部から液体を供給してもよい。
【００２９】
液体を供給する量は特に制限されず、一又は複数の実施形態において、物質の表面の少なくとも一部に液体の層（液体の膜）が形成される量等が挙げられ、評価を行う物質の表面の面積等に応じて適宜決定できる。液体の供給量としては、一又は複数の実施形態において、気体を噴射しない場合（エアパージ領域を形成しない場合）に、０．５ｍｍ〜５ｍｍの厚みの液体の層が形成される量が挙げられる。
【００３０】
液体の供給方法は、特に限定されず、一又は複数の実施形態において、ノズル等によって自動で行ってもよいし、ピペット等によって手動で行ってもよい。
【００３１】
〔阻止領域又は液体の挙動等の観察〕
本開示の評価方法は、液体の供給停止後に、物質における表面が露出した領域（阻止領域）の大きさ及び形状、並びに液体の挙動からなる群から選択される少なくとも一つを観察することを含む。噴射された気体の噴流によってエアパージ領域が形成された物質の表面に、エアパージ領域の外側から所定の量の液体を供給すると、噴射された気体の噴流圧と、液体及び物質間の表面張力とが略つり合って略平衡状態になる。その状態において、物質の表面には、表面露出した領域と、液体で覆われた領域とが形成される。本開示において「物質における表面が露出した領域（阻止領域）」とは、上記の噴流圧と表面張力とが略平衡状態となった時点において、物質の表面が露出した領域のことをいう
【００３２】
本開示において「物質における表面が露出した領域（阻止領域）」としては、一又は複数の実施形態において、液体の供給停止後に、噴射された気体の噴流圧と、液体及び物質間の表面張力とが略つり合って略平衡状態になった時点で、物質の表面が露出した領域、及び液体と実質的に接触していない物質の表面領域等が挙げられる。表面が露出した領域（阻止領域）の大きさとしては、一又は複数の実施形態において、面積及び直径等が挙げられる。
【００３３】
液体の挙動としては、一又は複数の実施形態において、気体噴射停止後における阻止領域の面積又は直径が減少する速さ、又は阻止領域が消失する速さ若しくは様子等が挙げられる。
【００３４】
観察は、一又は複数の実施形態において、気体の噴射中（物質に気体を噴射しながら）又は気体の噴射停止後に行い、より正確に濡れ性を評価する点からは、気体の噴射中に、噴流圧と表面張力とが平衡状態となった時点で行うことが挙げられる。また、観察は、一又は複数の実施形態において、気体の噴射中及び噴射停止後の双方で行ってもよく、気体の噴射中から噴射停止後にかけて連続して行ってもよい。
【００３５】
観察は、一又は複数の実施形態において、目視で行ってもよいし、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ及び３Ｄスキャナ等により行ってもよい。
【００３６】
〔濡れ性の評価〕
本開示の評価方法は、上記の観察により得られた情報に基づき、物質の濡れ性を評価することを含む。
【００３７】
本開示の評価方法における特に限定されない一又は複数の実施形態において、同一の気体及び液体を使用し、同一の条件（例えば、噴射圧及び液体供給量）で測定を行った場合に、気体噴射中に形成される阻止領域の大きさ及び形状が大きいと、濡れ性が低い（親和性が低い又は付着しにくい）と判断でき、該阻止領域の大きさ及び形状が小さいと、濡れ性が高い（親和性が高い又は付着しやすい）と判断できる。また、同様に、気体噴射停止後に残留する阻止領域の大きさ及び形状が大きい又は阻止領域の消失する速度が遅いと、濡れ性が低い（親和性が低い又は付着しにくい）と判断でき、残留阻止領域の大きさ及び形状が小さい又は阻止領域の消失する速度と速いと、濡れ性が高い（親和性が高い又は付着しやすい）と判断できる。
【００３８】
本開示の評価方法は、一又は複数の実施形態において、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。
【００３９】
［評価装置］
本開示は、その他の態様において、物質の濡れ性を評価するための装置（本開示の評価装置）に関する。本開示の評価装置は、一又は複数の実施形態において、物質に気体を噴射する手段、前記物質の表面に液体を供給する手段、及び前記気体噴射手段と前記液体供給手段とを制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記物質への気体噴射開始後かつ気体の噴射を継続しながら、前記物質の表面に液体を供給するように、前記気体噴射手段と前記液体供給手段とを制御することを含む。本開示の評価装置は、一又は複数の実施形態において、本開示の評価方法による物質の濡れ性の評価を行うことができる。
【００４０】
液体供給手段は、一又は複数の実施形態において、気体噴射手段によって気体が噴射される位置とは異なる位置に液体を供給するように配置されている。また、制御手段が、一又は複数の実施形態において、気体噴射手段によって気体が噴射される位置とは異なる位置に液体を供給するように、液体供給手段を制御することを含んでいてもよい。
【００４１】
本開示の評価装置は、一又は複数の実施形態において、物質における表面の少なくとも一部を観察する手段をさらに備えていてもよい。表面の少なくとも一部としては、一又は複数の実施形態において、物質における表面が露出した領域（阻止領域又はエアパージ領域等）が挙げられる。観察手段としては、一又は複数の実施形態において、可視光、赤外線、及び紫外線等といった光を検出するもの等が挙げられる。また、該観察手段としては、一又は複数の実施形態において、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、ハイスピードカメラ及び３Ｄスキャナ等が挙げられ、より精度の高い濡れ性の評価を行う点からは、高解像度のカメラを使用することが挙げられる。
【００４２】
以下に、本開示の評価方法について、限定されない一実施形態を説明する。
【００４３】
図１は、本開示の評価方法の一実施形態における操作手順を示す概略図である。図１（ａ）〜（ｅ）において、それぞれ、上図は側面からの概略図であり、下図は上面からの概略図である。
【００４４】
まず、エアノズル１１の下に濡れ性を評価する物質１６を収容した容器１５を配置する（図１（ａ））。物質１６を配置する容器１５としては、一又は複数の実施形態において、気体の噴射がなければ物質の表面に液体が張れる（液層が形成できる）シャーレ等の容器が挙げられる。
【００４５】
つぎに、エアノズル１１から、表面が露出した状態の物質１６に対して気体を噴射する（図１（ｂ））。物質１６の表面は露出しているため、物質１６の表面に、噴射された気体が直接吹き付けられる。これにより、露出した物質１６の表面の少なくとも一部に、気流（噴流）による保護領域（エアパージ領域１７）が形成される。本実施形態では、気体の噴射位置を固定して行っている。具体的には、本実施形態では、気体の噴射は、図１（ｂ）に示すように、噴射された気体が、物質の略中央部に対して垂直方向に吹き付けられるように、略鉛直上方から行っている。
【００４６】
ついで、液体供給用ノズル１２から、物質１６の表面に液体１８を供給する（図１（ｃ））。液体１８は、気体が噴射されている箇所とは異なる箇所に対して行うことが好ましい。本実施形態では、物質１６が配置された容器１５の側壁面に沿うように液体１８を供給している。液体の供給量としては、一又は複数の実施形態において、物質の表面の少なくとも一部又は全部を覆うことができる量が挙げられる。
【００４７】
供給された液体１８は、物質１６の表面を移動する。液体１８が、気体が噴射されている箇所（本実施形態では物質の略中央部、図２（ｂ）１７）に近づくと、液体１８と物質１６との表面張力、及び噴射された気体の噴圧流とにより、液体１８の浸入が阻止され、物質の表面の露出が維持される領域が形成される。液体１８の供給を停止すると、噴射された気体の噴流圧と、液体１８及び物質１６間の表面張力とがつり合い平衡状態となる（図１（ｄ））と、物質１６の表面には、表面が露出した領域（阻止領域Ｘ）と、液体１８で覆われた領域Ｙとが形成される。阻止領域Ｘの形成に関与する表面張力は、液体１８と、該液体１８と接触していない物質１６との表面張力である。このため、例えば、阻止領域Ｘの大きさ及び形状等に基づき、物質１６の濡れ性を評価することができる。また、液体供給開始から平衡状態になるまでの液体１８の挙動の少なくとも一部又は全部を観察し、それに基づき物質１８の濡れ性を評価してもよい。
【００４８】
そして、気体の噴射を停止する。すると、噴流圧がなくなることから、平衡状態は一旦解消され、その結果、阻止領域Ｘの大きさが小さくなる方向に液体が移動する。再度平衡状態となると、阻止領域Ｘの少なくとも一部が残り残留阻止領域Ｚが形成される（図１（ｅ））か、又は阻止領域Ｘが消失し、物質１６の表面全体が液体１８で覆われる（図示せず）。これらは、物質の濡れ性によって決定されることから、気体の噴射停止後の阻止領域Ｘ又は液体１８の挙動を観察し、それに基づき物質１６の濡れ性を評価することができる。
【００４９】
本実施形態において、阻止領域又は液体の挙動は、目視で観察してもよいし、カメラ等を用いて観察してもよい。
【００５０】
図２は、本開示の評価方法のその他の実施形態の動作例を示すフローチャートの一例である。図２に示す例では、まず、表面が露出した物質の表面に気体の噴射を開始する（Ｓ０１）。ついで、気体を噴射しながら、物質の表面に液体を供給する（Ｓ０２）。所定の量の液体の供給が完了し（Ｓ０３）、平衡状態となった後、物質の表面の阻止領域の大きさ及び／又は液体の挙動等を観察する（Ｓ０４）。そして、気体の噴射を停止し（Ｓ０５）、得られた情報（阻止領域の大きさ及び／又は液体の挙動等）に基づき、物質の濡れ性を評価する（Ｓ０６）。
【００５１】
図３は、本開示の評価方法のその他の実施形態の動作例を示すフローチャートの一例である。図３に示す例では、まず、物質の表面の画像の撮像を開始し、画像情報の取得を開始する（Ｓ１１）。ついで、画像情報の取得を継続した状態で、表面が露出した物質の表面に対して気体の噴射を開始する（Ｓ１２）。気体の噴射を継続しながら、物質の表面に液体を供給する（Ｓ１３）。所定量の液体の供給を停止し（Ｓ１４）、平衡状態が確認された後、気体の噴射を停止し（Ｓ１５）、画像情報の取得を終了する（Ｓ１６）。得られた画像情報から、気体噴射中における阻止領域の大きさ、形状及び液体の挙動、並びに噴射停止後の残留阻止領域の大きさ及び液体の挙動の少なくとも一つを抽出し、これらに基づき物質の濡れ性を評価する。
【００５２】
本開示の測定装置について、限定されない一実施形態を説明する。
【００５３】
図４Ａ及びＢは、本開示の測定装置（評価装置）の構成の一実施形態を説明するための概略模式図である。図４Ａは正面から見た場合の概略図であり、図４Ｂは上面から見た場合の概略模式図である。
【００５４】
図４Ａ及びＢに示すように、測定装置は、気体噴射用ノズル１１、液体供給用ノズル１２、評価を行う物質を収容可能な容器１５を配置するための台１３、及びカメラ１４を備える。気体噴射用ノズル１１は、台１３の鉛直上方に配置されている。液体供給用ノズル１２は、容器１５に配置された物質に対して斜め方向から液体を供給可能なように配置されている。
【００５５】
本開示はさらに以下の限定されない一又は複数の実施形態に関する。
〔１〕  物質の濡れ性を評価する方法であって、
表面が露出した前記物質の表面の一部に気体を噴射すること、
前記気体の噴射を継続しながら、前記気体の噴射位置とは異なる位置に液体を供給すること、
前記液体の供給を停止すること、
前記液体の供給停止後に、前記物質における表面が露出した領域の大きさ及び形状、並びに前記液体の挙動からなる群から選択される少なくとも一つを観察すること、及び
前記観察により得られた情報に基づき、前記物質の濡れ性を評価することを含む、評価方法。
〔２〕  前記観察は、前記気体の噴射中に行うことを含む、〔１〕記載の評価方法。
〔３〕  前記液体の供給停止後に、前記気体の噴射を停止することを含み、
前記気体の噴射停止後に、前記観察を行うことを含む、〔１〕又は〔２〕記載の評価方法。
〔４〕  前記気体の噴射は、前記物質の表面に対して略垂直方向に噴射することを含む、〔１〕から〔３〕のいずれかに記載の評価方法。
〔５〕  物質の濡れ性を評価するための装置であって、
前記物質の表面に気体を噴射する手段、
前記物質の表面に液体を供給する手段、及び
前記物質への気体噴射開始後に液体を供給するように、前記気体噴射手段と前記液体供給手段とを制御する制御手段を備える、評価装置。
〔６〕  前記制御手段は、前記気体噴射手段によって気体が噴射される位置とは異なる位置に液体を供給するように、前記液体供給手段を制御することを含む、〔５〕記載の評価装置。
〔７〕  物質における表面の少なくとも一部を観察する手段をさらに備える、〔５〕又は〔６〕記載の評価装置。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例により本開示をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本開示はこれら実施例に制限されるものではない。
【００５７】
［実施例１］
下記装置を使用し、超純水を用いて、非処理ポリスチレン及び真空プラズマ（ＶＧＰ）処理ポリスチレンの濡れ性を評価した。
＜物質＞
非処理ポリスチレンは、非処理のディッシュ（Ｐｒｏｄｕｃｔ＃３５１００７、ＦＡＬＣＯＮ，Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）（φ６０ｍｍ，Ｍａｔｅｒｉａｌ：Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ，Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：Ｎｏｔ  Ｔｒｅａｔｅｄ）を使用した。
ＶＧＰ処理ポリスチレンは、ＶＧＰ処理されたディッシュ（Ｐｒｏｄｕｃｔ＃３５３００２、ＦＡＬＣＯＮ，Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）（φ６０ｍｍ，Ｍａｔｅｒｉａｌ：Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ，Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：ＶＧＰ  Ｔｒｅａｔｅｄ）を使用した。
【００５８】
＜測定装置＞
測定装置は、気体噴射用ノズル、カメラ及び照明を備え、気体噴射用ノズルは、物質が配置されるステージ（台）の鉛直上方に配置した。
カメラは、産業用カメラ（画素数：４Ｍピクセル、素子：１”ＣＭＯＳ）を使用し、照明はＬＥＤ照明を使用し、気体噴射用ノズルは、内径５００μｍのノズルを使用した。
【００５９】
＜濡れ性の評価＞
ディッシュを測定装置に配置し、気体噴射用ノズルの高さ（ノズルの噴射口と液体表面との距離）は、１５ｍｍになるように設定した。気体噴射用ノズルからノズル圧１０ｋＰａの圧縮空気をディッシュ表面の中央付近に噴射し、ディッシュ中央にエアパージ領域を発生させた。該圧縮空気の噴射を継続してエアパージ領域を発生させた状態で、ディッシュの側壁面を沿うようにピペットで超純水を５ｍＬ供給した。その後、略５秒間気体の噴射を継続した後、噴射を停止した。その結果を図５Ａ又はＢに示す。
【００６０】
（比較例１）
物質の表面に超純水５ｍＬを供給して物質の表面全体を超純水で覆った後、該表面に圧縮空気を１０秒間ノズルから噴射した以外は、実施例１と同様に行った。その結果を図５Ｃ又はＤに示す。
【００６１】
図５Ａ〜Ｄは、圧縮空気の噴射を開始してから噴射を停止した後所定の時間経過後までの超純水の挙動（阻止領域の様子）の一例を示す画像である。図５Ａが実施例１におけるＶＧＰ処理ポリスチレンの画像、図５Ｂが実施例１における非処理ポリスチレンの画像、図５Ｃが比較例１におけるＶＧＰ処理ポリスチレンの画像、図５Ｄが比較例１における非処理ポリスチレンの画像である。図５Ａ〜Ｄの画像は０．８〜０．９秒毎の画像であって、各画像の左下には撮像した時系列に沿って番号を付けている。また、図５Ａ〜Ｄにおける画像１３のタイミングで噴射停止を停止した。
【００６２】
図５Ａ及びＢに示すように、ＶＧＰ処理ポリスチレン(図５Ａ）と非処理ポリスチレン(図５Ｂ)とで、形成される阻止領域の大きさが異なった。すなわち、ＶＧＰ処理ポリスチレンの阻止領域の大きさが、非処理ポリスチレンのそれよりも小さかった。この結果から、ＶＧＰ処理ポリスチレンは、非処理ポリスチレンよりも超純水に対して濡れ性が高いと評価することができた。
ＶＧＰ処理ポリスチレンは、非処理ポリスチレンよりも超純水に対して濡れ性が高いことが知られている。つまり、気体を噴射後に液体を供給した実施例１の方法によって、物質の濡れ性の違いを評価することができた。
【００６３】
図５Ａ〜Ｄに示すように、気体を噴射後に液体を供給した実施例１（図５Ａ及びＢ）では、圧縮空気噴射前に液体を供給した比較例１（図５Ｃ及びＤ）で液体が除去された領域（除去領域）に比べて、圧縮空気噴射中に形成される阻止領域の大きさが大きかった。また、ＶＧＰ処理ポリスチレンの場合（図５Ａ及びＣ）、圧縮空気の噴射停止後において、実施例１では阻止領域の大きさの変動は見られなかったのに対し（図５Ａ  画像１３〜１６）、比較例１では除去領域が消失した（図５Ｃ  画像１３〜１６）。これらのことから、同一の液体及び物質を使用した場合であっても、実施例１と比較例１とで濡れ性について異なる評価が得られた。濡れ現象には履歴特性があり、同一の液体及び物質を使用した場合であっても、液体が広がっていくときの前進接触角は、液体を吸い出す等して面積が減少していく際の後退接触角に比べて角度が大きくなることが知られている。つまり、物質を液体で濡らした状態で濡れ性を測定した方が、濡れ性が高いと判断されることが知られている。
上記の結果から、気体を噴射後に液体を供給して濡れ性を評価することによって、物質の濡れ性をより正確にできる可能性が確認できた。
【００６４】
［実施例２］
液体金属（Ｇａ６１％−Ｉｎ２５％−Ｓｎ１３％）を用いて、ＶＧＰ処理ポリスチレンの濡れ性を評価した。
【００６５】
評価は、VGP処理ディッシュとして下記ディッシュを使用し、ディッシュ表面に噴射する圧縮空気の圧力をノズル圧４７ｋＰａとし、超純水に替えて上記液体金属を使用した以外は、実施例１と同様に行った。その結果を図６に示す。
VGP処理ディッシュ：Ｐｒｏｄｕｃｔ＃３５３００１（ＦＡＬＣＯＮ，Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，φ３５ｍｍ，Ｍａｔｅｒｉａｌ：Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ，Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：ＶＧＰ  Ｔｒｅａｔｅｄ）
【００６６】
（比較例２）
ＶＧＰ処理ディッシュとして下記ディッシュを使用し、ディッシュ表面に液体金属を５ｍＬ供給してディッシュ表面を液体金属で覆った後、ノズル圧４７ｋＰａの圧縮空気をノズルから１秒間噴射した以外は、実施例２と同様に行った。その結果を図７に示す。
VGP処理ディッシュ：Ｐｒｏｄｕｃｔ＃３５３００２（ＦＡＬＣＯＮ，Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，φ６０ｍｍ，Ｍａｔｅｒｉａｌ：Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ，Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：ＶＧＰ  Ｔｒｅａｔｅｄ）
【００６７】
図６は、実施例２における液体供給開始から圧縮空気の噴射停止後までの液体金属の挙動の一例を示す画像であり、図７は、比較例２における圧縮空気の噴射開始から停止までの液体金属の挙動の一例を示す画像である。図６及び７の各画像の左下には、撮像した時系列に沿って番号を付けている。
【００６８】
図６において１〜７が液体金属供給中の画像であり、９が噴射停止直前の画像であり、１０が噴射停止直後の画像である。図６に示すように、圧縮空気噴射中は、ディッシュ中央に三日月状の阻止領域が形成されていたが、噴射停止とともに阻止領域が消失した。これにより、液体金属供給前に、ポリスチレン製ディッシュ表面に阻止領域を形成することによって、形成される阻止領域の大きさや圧縮空気の噴射停止時の挙動によって、液体金属のポリスチレンに対する濡れ性を評価することができるといえる。
これに対し、比較例２では、図７に示すように、予め供給した液体金属がポリスチレン表面に接触して被膜を形成した。このため、液体金属供給後に圧縮空気を噴射してもディッシュ表面の液体金属を除去することができず（除去領域が形成されず）（図７、画像２〜４）、液体金属のポリスチレンに対する濡れ性を評価することができなかった。
【００６９】
［実施例３］
超純水及び７０％エタノールを用いて、非処理ポリスチレン及びＶＧＰ処理ポリスチレンの濡れ性を評価した。評価は、ノズル圧を３０ｋＰａとした以外は、実施例１と同様に行った。その結果を下記表１及び図８に示す。
＜物質＞
・非処理ポリスチレン：
非処理ディッシュ（Ｐｒｏｄｕｃｔ＃３５１００７，ＦＡＬＣＯＮ，Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）（φ６０ｍｍ，Ｍａｔｅｒｉａｌ：Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ，Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：Ｎｏｔ  Ｔｒｅａｔｅｄ）
・VGP処理ポリスチレン：
VGP処理ディッシュ（Ｐｒｏｄｕｃｔ＃３５３００２，ＦＡＬＣＯＮ，Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）（φ６０ｍｍ，Ｍａｔｅｒｉａｌ：Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ，Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：ＶＧＰ  Ｔｒｅａｔｅｄ）
【００７０】
【表１】
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【００７１】
図８は、圧縮空気噴射中又は噴射停止後における液体の挙動の一例を示す画像である。表１及び図８に示すように、同一の物質に対して異なる液体を供給した場合に、圧縮空気の噴射によって形成される阻止領域の大きさ、圧縮空気の噴射を停止後における阻止領域（液体）の挙動、及び残留する阻止領域（残留領域）の有無やその大きさが異なることが確認できた。また、同一の液体を異なる物質に供給した場合においても同様のことが言える。
これらの結果により、液体供給前に物質に阻止領域を形成するとともに、供給する液体の種類を変化させることによって、物質の濡れ性を比較できることが確認できた。
【００７２】
［実施例４］
液体金属（Ｇａ６１％−Ｉｎ２５％−Ｓｎ１３％）を用いて、非処理ポリスチレン及びＶＧＰ処理ポリスチレンの濡れ性を評価した。評価は、ノズル圧を３０ｋＰａとし、液体金属の供給量を２ｍＬ又は４ｍＬとした以外は、実施例１と同様に行った。その結果を図９に示す。
【００７３】
図９は、圧縮空気噴射中における液体金属の挙動の一例を示す画像である。
図９に示すように、いずれも、圧縮空気噴射中は、ディッシュ中央に円形の阻止領域が形成された。また、非処理ポリスチレン及びＶＧＰ処理ポリスチレンのいずれも、液体金属の供給量を２ｍＬとした場合に比べ、４ｍＬとした方が、圧縮空気噴射中に形成される阻止領域の大きさが小さかった。これにより、物質に供給する液体の供給量を変化させることによって、圧縮空気噴射中に形成される阻止領域の大きさが異なることが確認できた。
よって、液体供給前に物質に阻止領域を形成するとともに、供給する液体の量を変化させることによって、物質の濡れ性をより詳細に評価できることが示唆された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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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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