(57)【要約】  物質のナノ粒子を生成するためのプロセスで、第１チャンバーで、流体中に物質の分散体を形成し、流体を超臨界状態にし；分散体を第１チャンバーから冷却デバイスに通過させる、または第２チャンバーの冷却ゾーンへ送り、ここで、冷却デバイスまたは冷却ゾーンは、物質のナノ粒子が形成されるように、分散体の温度を流体が固体粒子を形成する温度より下に低減するように構成され、第２チャンバーは、流体の固体粒子及び物質のナノ粒子を受け取るように構成されている表面を含む；第２チャンバーにおいて、圧力の低下及び／または温度の上昇を許容し、固体粒子を気体状態に変換し、気体状態の流体を除去し、表面にナノ粒子を残し；表面からナノ粒子を回収する工程。
2021502250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質のナノ粒子を生成するプロセスであって：
第１チャンバーにおいて、物質を流体中に分散させ、当該流体を選択した圧力及び温度で超臨界状態にして、当該超臨界状態中に前記物質及び前記流体の分散体を形成する工程；
前記分散体を前記第１チャンバーから冷却デバイスに通過させる、または第２チャンバーの冷却ゾーンに入れる工程であって、ここで、前記冷却デバイスまたは冷却ゾーンは、前記物質のナノ粒子が形成されるように、前記分散体の温度を前記流体が固体粒子を形成する温度よりも低い温度に低減するように構成され、前記第２チャンバーは、前記流体の前記固体粒子及び前記物質の前記ナノ粒子を受け取るように構成された表面を含む工程；
前記第２チャンバーにおいて、圧力の低下及び温度の上昇の少なくとも一つを許容することで、前記流体の前記固体粒子が気体状態に転換され、前記気体状態の前記流体を除去し、前記ナノ粒子を表面に残すことを許容する工程；及び
前記物質の前記ナノ粒子を前記表面から回収する工程、
を包含する、プロセス。
【請求項２】
前記分散させる工程は、前記流体中の前記物質の溶解度を高めるために共溶媒を添加する工程をさらに包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記通過させる工程において、前記分散体の前記温度は、前記共溶媒が固体を形成する前記温度より下に低減される、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記許容する工程において、前記共溶媒は蒸発し、前記気体状態の前記流体とともに除去される、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記流体の固体粒子及び前記物質のナノ粒子を受け取るように構成された前記表面は、前記気体状態の前記流体が除去されるときに前記ナノ粒子をナノ粒子回収ゾーンに搬送するようにさらに構成される、何れかの先行する請求項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記表面は、無端コンベアまたは回転ドラム上に配置される、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記回収する工程は、前記表面から前記ナノ粒子を剥離する工程、あるいは吸引または静電引力によって前記表面から前記ナノ粒子を浮き上がらせる工程を含む、何れかの先行する請求項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記プロセスは、連続的に操作される、何れかの先行する請求項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記流体は、二酸化炭素である、何れかの先行する請求項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記プロセスは、前記ナノ粒子を回収するためのいかなる濾過手順も含まない、何れかの先行する請求項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記プロセスは、前記いかなるプロセスにおいても表面改質剤が添加されない、何れかの先行する請求項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記プロセスは、前記いかなるプロセスにおいても逆溶媒が添加されない、何れかの先行する請求項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記物質の前記ナノ粒子は、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の平均サイズを有し、または前記物質の前記ナノ粒子は、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲の平均サイズを有し、または前記物質の前記ナノ粒子は、約２００ｎｍ〜約３００ｎｍの範囲の平均サイズを有する、何れかの先行する請求項に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な物質のナノ粒子を生成するプロセスに関する。より詳細には、本発明は、超臨界流体を使用して物質のナノ粒子を生成するプロセス、ならびに生成されたナノ粒子を形成及び回収する新しい方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小さな粒子、特にナノ粒子に対し増大する商業的需要に応え、当該粒子が、増加する用途の事例に寄与できる利点を享受し、当該粒子を生成するため機械的及び化学的の両面で、多数の方法が開発された。微粒子もしくはナノサイズの粒子に対する需要の高まりは、医薬品、薬用化粧品、及び食品セクターに存在する。さらに、有機、無機、イオン化、及び有機金属材料を含む、微粒子またはナノサイズの粒子について、大きな商業的利益が確認されている。
【０００３】
追求及び洗練されている技術には、ナノ粒子を生成中に超臨界二酸化炭素（ｓｃＣＯ２）の特性及び環境を利用する多くのプロセスが含まれ、その中で最も広く使用されているのは、急速膨張超臨界溶液（ＲＥＳＳ）と超臨界抗溶剤（ＳＡＳ）である。超臨界ＣＯ２に適度な溶解度を持つ溶質の場合、ＲＥＳＳプロセスの変化が支配的になる。ＲＥＳＳでは、溶液がノズルから吹き込まれ、圧力の急速な低下を許容する。これにより、溶質が過飽和になり、固体粒子が沈殿する。超臨界ＣＯ２に低い溶解度を持つ溶質の場合、ＳＡＳプロセスが支配的になる。良溶媒で溶液を生成し、次いで、それを超臨界ＣＯ２とすばやく混合する。すると、超臨界ＣＯ２は逆溶媒として作用し、元の溶媒を除去して小さな固体粒子の残留物を残す。
【０００４】
最終的な粉末の回収は、これらのプロセスのファミリーのいずれかに制限したままである。ＲＥＳＳでは、ｓｃＣＯ２への溶解度が高い溶質の場合、膨張ガスの濃度が高くなり、結果として得られる粒子が必要以上に大きくなり得る。溶質の溶解度が低いと、膨張率及び過飽和が高くなり、非常に小さな粒子が生成される。しかし、非常に小さな粒子を生成するこの能力は、非常に大量の膨張ガス中の固体粒子の濃度が非常に低いため、限られた回収率という代償を払う。典型的なプロセスは、小さな粒子を後で回収するために一定の体積に拡大する。これらのプロセスはまた、通常、様々なサイズの粒子を作り出すので、生産ストリームから必要なサイズの粒子を分離するためにしばしば濾過を必要とする。典型的なＲＥＳＳプロセスの多段階要件が小さな粒子の回収に困難を伴う場合、しばしば大規模な濾過が必要となるため、効率的な連続プロセスの確立には大きな障害となる。したがって、ＲＥＳＳプロセスは主にバッチ処理であり、連続処理ではない。
【０００５】
ＳＡＳプロセスにも同様の制限がある。初期溶媒として良質の溶媒が選択されるが、すべての溶媒を取り除くために大量のｓｃＣＯ２が必要であり、このことがまた非常に高い膨張率をもたらす。ＲＥＳＳプロセスの場合と同様に、ＳＡＳプロセスの制限により、小さな粒子を大量に生成するのに必要な連続プロセスを維持することが困難な環境が生じる。
【０００６】
したがって、さまざまな物質のナノ粒子の生成のために効率的で連続的なプロセスについて大きなニーズがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明によるプロセスは、材料科学の分野において重要な進歩を表す。本発明のプロセスの最初の手順は、先行技術のものと類似しているが、本発明では、期待どおりのナノ粒子の形成及び回収のために、新しくて非常に効率的な手段を提供する。
【０００８】
本発明によるプロセスは、溶質を超臨界流体に溶解し、次に溶解した溶質を急速に膨張させて、サブミクロンの粒子サイズを有するナノ粒子を形成する。先行技術のプロセスとは異なり、本発明のプロセスは、溶解した溶質を低圧体積に膨張させないが、代わりに、膨張する流体及び粒子を、流体、例えば、ｓｃＣＯ２が固化する温度よりも低い温度まで急速に冷却し、固化した流体と生成されたナノ粒子とを固体として回収し、固化した流体の昇華または蒸発させて気体にすることを許容し、次いで、生成したナノ粒子を、先行技術の方法よりも回収が容易な非常に小さな領域に残す。急速な冷却は、生成したナノ粒子の凝集を防ぐというさらなる効果もある。このプロセスでは、例としてｓｃＣＯ２を使用し、準備容器から減圧されると、ｓｃＣＯ２の初期の急速な膨張があり、次に、ＣＯ２及び溶質は、ＣＯ２が固化する温度、例えば−８０℃よりも低い温度に冷却され、液体窒素などを使用してＣＯ２が凍結する。このＣＯ２（または超臨界流体として使用される他の流体）の凍結固体への急速な固化からは、雪（ｓｎｏｗ）と呼ぶことができ、ナノ粒子の著しい成長を防ぐ。さらに、ＣＯ２の固化により、システムの体積は膨張ではなく収縮し、それによって先行技術のＲＥＳＳプロセスに存在する大容量の膨張が複雑化するのを回避する。次に、固体のＣＯ２の昇華を許容し、溶質のナノ粒子の残留物を残す。したがって、ナノ粒子は、同じプロセス手順で効果的に形成及び回収される。
【０００９】
さらに、本発明のプロセスは、連続的に操作され得る。これを行うには、ＣＯ２などの超臨界流体及び溶質の連続的な流れを、必要なあらゆる共溶媒とともに反応器に供給して溶質を溶解し、次にＣＯ２／溶質「雪」を適切な容器に吹き込み、そこで、ＣＯ２（または他の流体）の昇華または蒸発を許容し、粒子のみを残す。溶解度を補助する共溶媒が必要な場合は、目的の溶質を溶解するために、ｓｃＣＯ２の連続的な流れに、ほんの少量が必要になる。
【００１０】
他の先行技術のプロセスは小さな粒子を作製することができるが、本発明のプロセスでは、ナノ粒子の回収を大幅に簡略化し、フィルターまたは二次回収容器を必要としない。典型的なＲＥＳＳプロセスとは異なり、本発明のプロセスは、状態の変化、すなわち、超臨界から気体、固体へ、そして気体へ戻る状態変化を利用する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一つの実施態様は、超臨界流体中に有機物質及び／または無機物質を分散し、続いて低温環境において分散体が膨張して有機物質及び／または無機物質のナノ粒子を形成し、超臨界流体から固体を形成し、この固体物質が、超臨界溶液が昇華された表面に噴霧され、ナノ粒子のみを残し、その後、この表面から回収されるという、ナノ粒子を生成する連続プロセスとして要約して説明することができる。
【００１２】
したがって、一つの実施態様では、本発明は、以下の工程を含む、物質のナノ粒子を生成するためのプロセスを提供する：
第１チャンバーにおいて、物質を流体中に分散させ、流体を選択した圧力及び温度で超臨界状態にして、超臨界状態中に物質及び流体の分散体を形成する工程；
分散体を前記第１チャンバーから冷却デバイスに通過させる、または第２チャンバーの冷却ゾーンに入れる工程であって、ここで、冷却デバイスまたは冷却ゾーンは、物質のナノ粒子が形成されるように、分散体の温度を流体が固体粒子を形成する温度より下に低減するように構成され、第２チャンバーは、流体の固体粒子及び物質のナノ粒子を受け取るように構成されている表面を含む；
第２チャンバーにおいて、圧力の低下及び温度の上昇の少なくとも一つを許容することで、流体の固体粒子が気体状態に転換され、気体状態の流体を除去し、ナノ粒子を表面に残すことを許容する工程；及び
物質のナノ粒子を表面から回収する工程。
【００１３】
一つの実施態様では、分散させる工程は、流体中の物質の溶解度を高めるために共溶媒を添加する工程をさらに包含する。
【００１４】
一つの実施態様では、通過させる工程において、分散体の温度は、共溶媒が固体を形成する温度より下に低減される。
【００１５】
一つの実施態様では、許容する工程において、共溶媒は蒸発し、気体状態の流体とともに除去される。
【００１６】
一つの実施態様では、流体の固体粒子及び物質のナノ粒子を受け取るように構成された表面は、気体状態の流体が除去されるときにナノ粒子をナノ粒子回収ゾーンに搬送するようにさらに構成される。
【００１７】
一つの実施態様では、表面は、無端コンベアまたは回転ドラム上に配置される。
【００１８】
一つの実施態様では、回収する工程は、表面からナノ粒子を剥離する工程、あるいは吸引または静電引力によって表面からナノ粒子を浮き上がらせる工程を含む。
【００１９】
一つの実施態様では、プロセスは、連続的に操作される。
【００２０】
一つの実施態様では、流体は、二酸化炭素である。
【００２１】
一つの実施態様では、プロセスは、ナノ粒子を回収するためのいかなる濾過手順も含まない。一つの実施態様では、プロセスは、ナノ粒子を回収するための濾過手順を含む。プロセスの中で濾過が含まれないことが好ましいが、場合によっては、濾過が必要になる。
【００２２】
一つの実施態様では、プロセスは、いかなるプロセスにおいても表面改質剤が添加されない。
【００２３】
一つの実施態様では、プロセスは、いかなるプロセスにおいても逆溶媒が添加されない。一つの実施態様では、プロセスは、ナノ粒子を形成中もしくは形成されたナノ粒子から流体と共溶媒との分離中に逆溶媒の使用を含むプロセスで逆溶媒を使用しないことが好ましいが、場合によっては、逆溶媒が必要である。
【００２４】
一つの実施態様では、物質のナノ粒子は、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲の平均サイズを有し、または物質のナノ粒子は、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲の平均サイズを有し、または物質のナノ粒子は、約２００ｎｍ〜約３００ｎｍの範囲の平均サイズを有する。
【００２５】
上記及び以下の「発明を実施するための形態」に示しているように、本発明によるプロセスは、材料科学の分野において飛躍的な進歩を示して、さまざまな用途で活用するナノ粒子を生成するために、新しくて効率的かつ効果的なプロセスを提供する。
【００２６】
本発明の例示の実施態様は、本発明の原理を示すために図面に示されるものであって、本発明の範囲を限定するものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施態様を実行するための装置の要素を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施態様を実行するための装置の要素を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
例示を簡素及び明瞭にするために、当然のことながら、図に示される要素は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。例えば、いくつかの要素の寸法は、明確にするために互いに相対的に誇張されている場合がある。
【００２９】
さらに、以下に記載されるプロセス手順及び構造は、当然のことながら、本明細書に記載されているナノ粒子を含む製品を調製する完全なプロセスのフローを形成するものではない。本発明は、当技術分野で現在使用されている製造技術と併せて実施することができ、本発明を理解するのに必要な、一般的に実施されるプロセス手順のみが含まれる。
【００３０】
本発明は、超臨界状態の流体を使用して物質のナノ粒子を調製するシステムを提供するものであって、超臨界状態の流体中に物質を分散させ、次に物質のナノ粒子の形成及び表面上での流体の固化をもたらす方法でその超臨界状態から物質含有流体を放出する。その後、固化した流体の昇華または蒸発を許容し、ナノ粒子が取り残され、後に使用するために簡単に回収できる。
【００３１】
多くの多様な材料（通常、流体）は、適切な圧力及び温度の条件下で超臨界状態に達することができる。本明細書及び本発明全体では、選択される流体及び本発明の説明に使用される流体は、二酸化炭素、ＣＯ２である。ＣＯ２がその超臨界状態にあるとき、それは一般にｓｃＣＯ２と呼ばれる。本明細書では、流体がＣＯ２として例示されているが、他の流体を使用することもできる。開示されたプロセスで使用される流体は、一般に、当技術分野で知られている多くの液化圧縮ガス及びそれらの混合物のいずれであってもよい。これらには、亜酸化窒素などの気体酸化物；水；エタン、プロパン、ブタン、及びペンタンなどのアルカン；エチレン、及びプロピレンなどのアルケン；エタノール、及びイソプロパノールなどのアルコール；アセトンなどのケトン；ジメチルもしくはジエチルエーテルなどのエーテル；酢酸エチルなどのエステル；六フッ化硫黄、トリクロロフルオロメタン、ジクロロフルオロメタン、ジフルオロクロロメタンなどのクロロフルオロカーボン、及びトリフルオロメタンなどのフルオロカーボンを含むハロゲン化化合物；及びキセノンのような元素の液化ガスが含まれるが、これらに限定されない。前述の流体の一部は、超臨界状態の流体（例えば、ｓｃＣＯ２）中で、溶解度が低い物質の共溶媒として必要に応じて使用することもできる。
【００３２】
一つの実施態様では、分散工程は、溶質及び流体と共に共溶媒を圧力チャンバーに添加する工程をさらに包含し、超臨界流体に難溶性である溶質の溶解度を高める。
【００３３】
本発明の方法により得られるナノ粒子の平均粒子サイズは、一般に、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲、一つの実施態様では、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲、及び別の実施態様では、約１００ｎｍから約５００ｎｍ、及び別の実施態様では、約２００ｎｍから約３００ｎｍの範囲である。当然ながら、必要に応じて、１０００ｎｍより大きい粒子を生成することも可能だが、本発明の目的は、特に約２００ｎｍから約３００ｎｍの範囲のナノ粒子を生成することである。本発明によりナノ粒子が生成される範囲で粒子サイズを測定することは困難である可能性があり、ナノ粒子の大部分、及び一部の実施態様では、平均粒子サイズは、前述の範囲内でおさまるが、一部は範囲外になる場合があることが理解される。
【００３４】
本発明を適用することができる、例えば生物活性物質を含む有機物質の例の非限定的なリストには、鎮痛薬、拮抗薬、抗炎症薬、駆虫薬、抗狭心症薬、抗不整脈薬、抗生物質、抗コレステロール薬、抗凝固薬、抗けいれん薬、抗うつ薬、抗糖尿病薬、抗てんかん薬、抗ゴナドトロピン、抗ヒスタミン薬、降圧薬、抗ムスカリン薬、抗マイコバクテリア薬、抗腫瘍薬、抗精神病薬、免疫抑制剤、抗甲状腺剤、抗ウイルス剤、抗真菌剤、抗不安剤鎮静剤、収斂剤、ベータアドレナリン受容体遮断薬、血液製剤及び代用品、抗がん剤、心臓変力薬、造影剤、副腎皮質ステロイド、咳抑制薬、利尿薬、ドーパミン作動薬、止血薬、免疫抑制薬及び免疫活性剤、脂質調節剤、筋弛緩剤、副交感神経刺激薬、副甲状腺カルシトニン及びビホスホネート、プロスタグランジン、放射性医薬品、ステロイド、抗アレルギー薬、刺激薬及び食欲不振薬、交感神経刺激薬、甲状腺薬、血管拡張薬、ニューロン遮断薬、抗コリン薬（ａｎｔｉｃｈｏｌｉｎｅｒｇｉｃ  ａｎｄ  ｃｈｏｌｉｎｏｍｉｍｅｔｉｃ  ａｇｅｎｔｓ）、抗ムスカリン薬（ａｎｔｉｍｕｓｃａｒｉｎｉｃ  ａｎｄ  ｍｕｓｃａｒｉｎｉｃ  ａｇｅｎｔｓ）、ビタミン、キサンチンを包含する。
【００３５】
本発明の一つの実施態様によれば、液体ＣＯ２は、高圧ポンプを使用して供給容器から高圧チャンバーに移される。液体ＣＯ２は、圧力チャンバー内で超臨界状態を形成及び維持するために必要な圧力（≧１０７４ＰＳＩ、≧７４０５キロパスカル（Ｋｐａ））及び温度（≧３０４．１２°Ｋ、≧３０．９６℃）で送られる。一つの実施態様では、流体がＣＯ２である場合、超臨界状態の流体を含む圧力チャンバー内の圧力は、約２５００から約３０００ＰＳＩの範囲にあり、これは約１７２３７Ｋｐａから約２０６８４Ｋｐａに相当し、温度は約４５℃から約５５℃の範囲にあり、これは約３１８°Ｋから約３２８°Ｋに相当する。薬物分子などの溶質物質が高圧チャンバーに導入され、続いてｓｃＣＯ２と混合されて、溶質を含む超臨界状態の流体が形成される。超臨界状態の特性により、均質な混合物を形成するために必要な混合は少量であり、これは、例えば、磁気攪拌機または機械的攪拌機を使用して確保することができる。システム圧力は、圧力ポンプまたは高圧チャンバー上の内部圧力ゲージで監視できる。一方、温度は、高圧チャンバーに浸漬された熱電対及び／または温度計で監視できる。圧力室は、好ましくは温度制御デバイス及び圧力制御デバイスを備えており、断熱材でコーティングしているか、又は温度を維持し、かつ圧力を封じ込めるのに役立つジャケットを備えている。
【００３６】
本発明の一つの実施態様によれば、システムはさらに、流体及び超臨界流体に含まれる任意の共溶媒の温度を流体及び任意の共溶媒両方が固体を形成する温度よりも低い温度（すなわち、流体と溶質が高圧チャンバーから放出されるときのその流体及び共溶媒両方の凍結点よりも低い温度）に低減する装置を包含する。超臨界流体とナノ粒子が圧力チャンバーから放出されると、圧力が低下してナノ粒子が形成され、これらは流体及び共溶媒の凍結点より低い温度に冷却され、それによって流体は固体の「雪」を形成する。好ましくは、雪はナノ粒子から分離する。システムは、雪及びナノ粒子が堆積し得る適切な表面を含む。雪及びナノ粒子が堆積される適切な表面には、例えば、無端コンベアを含む。この無端コンベアは、堆積した固体を堆積点や領域から遠ざけ、その固化した流体（例えば、ＣＯ２雪）が昇華または蒸発する領域、及び共溶媒も表面にナノ粒子を残したまま蒸発する領域に移動させることができる。別の実施態様では、適切な表面は、コンベアと同様の動きを許容するのに十分な大きさのドラムでもよい。別の実施態様では、適切な表面は、単に静止表面であってもよく、これは、本発明のプロセスのバッチ式操作に適している場合がある。次に、ナノ粒子は、剥離、吸引、静電引力、またはナノ粒子を回収及び処理する当技術分野で公知の適切な方法で表面から回収される。
【００３７】
図面を参照し、本発明によるシステム及びプロセスの２つの実施態様を提示する。
【００３８】
図１には、ｓｃＣＯ２（または他の超臨界流体）が導入された高圧チャンバーが溶質、流体、及び任意の共溶媒用の供給ポートとともに示されている。圧力チャンバーの内容物は、適切な混合デバイス（図示せず）によって混合することができる。圧力チャンバーは、出口ポートラインと連通する出口ポートをさらに備える。溶質、任意の共溶媒、及び流体は、適切なライン及び高圧ポンプまたは高圧源を介して圧力チャンバーに提供され、高圧チャンバー内で混合されて、溶質、任意の共溶媒、及び超臨界流体の分散体を形成する。
【００３９】
連続システムでは、これらの成分は、圧力チャンバー内の超臨界状態を維持するため及び溶質、共溶媒（存在する場合）、及び分散体中の超臨界流体の望ましい濃度を維持するために必要に応じて、連続的かつ定常的に圧力チャンバーに提供される。
【００４０】
出口ポートラインは、圧力チャンバーから出て出口ラインへの分散体の流れを調整するのに使用される適切なフロー制御弁を備える。出口ラインでは、なおＣＯ２中で分散されているナノ粒子が形成され、これは超臨界状態から転移している可能性がある。この実施態様では、出口ポートラインは、分散体が通過する低温ノズルまたはジャケット（例えば、液体窒素冷却ジャケット、または液体窒素冷却ノズル）を通って移動する。冷却ジャケットの温度が非常に低いため、ＣＯ２は固化して「雪」になり、この混合物がフロー制御弁の出口ポートラインの下流を出ると、このようにして形成された雪とナノ粒子の両方がコンベア上に堆積、または回収される。コンベア上では、コンベアがノズルから離れるにつれて、以前に固化した超臨界流体が昇華して共溶媒が蒸発し、コンベアは残りの雪とナノ粒子を雪とナノ粒子が堆積した場所から遠ざけるように動く。コンベアの遠端には、スクレイパーまたは他の適切なナノ粒子回収デバイスが配置され、ナノ粒子をコンベアの表面から分離する。ナノ粒子は、スクレイパーまたは他の適切なデバイスによりコンベアから除去され、適切な回収デバイスで回収される。そのような回収デバイスの１つは、コンベアの方向に垂直に、スクレイパーを横切って動く第２のスクレイパーまたはワイパーブレードであってもよい。他の適切な回収デバイスは、ナノ粒子を適切な容器に吸い上げる減圧回収器を備えていてもよく、又はナノ粒子を付着させて回収する表面を有する静電デバイスであってもよい。図１に示すように、この実施態様では、コンベアは連続的に動いているので、ナノ粒子が除去された後、コンベアはナノ粒子回収の端から堆積の端に向かって戻るように動き、そこで雪とナノ粒子が堆積される。
【００４１】
一つの実施態様では、図１の装置は、コンベアの下流領域に熱源をさらに備えることができる。これは、流体及び存在する可能性のある任意の共溶媒の昇華及び／または蒸発を助けるべく熱を加えるために使用され得る。
【００４２】
図２を参照すると、この図では、供給ポート、高圧チャンバー、並びに出口ポートライン及びフロー制御弁は図１の記載と実質的に同一であるが、フロー制御弁の出口ラインの下流は、低温ゾーンを有する回収デバイスにつながり、そこで、ナノ粒子が形成されると既存の分散体の温度が低下し、ナノ粒子及び冷却された流体をコンベアの低温表面に導く。この実施態様では、図１の実施態様と同様に、超臨界流体が超臨界状態から転移するにつれて、ナノ粒子が形成される。この実施態様では、冷却剤、例えば、液体窒素を使用して、低温ゾーンを形成し、コンベアの表面を非常に低温にすることにより、ナノ粒子及び流体の温度を下げる。ナノ粒子及び流体が冷却されると、図１の実施態様と同様に、雪が形成され、コンベアの表面上にナノ粒子とともに堆積する。次に、コンベアは、雪及びナノ粒子とともに温かいゾーンに移動し、そこで流体（ＣＯ２など）が昇華または蒸発し、共溶媒が蒸発する。温かいゾーンでは、例えば赤外線または他の適切なヒーターを使って、流体及び任意の共溶媒が昇華または蒸発する温度に達することを許容するように適切に加熱してもよい。図１に関して説明されているスクレイパーのような回収デバイスを使用してもよく、及び／または同様の回収システムを考案してもよい。この実施態様（及び図１の実施態様）の一つでは、コンベアは、熱容量が低い材料で作られてもよく、それにより、大量の熱を保持せず、冷温ゾーンでの両方の冷却を促進し、ＣＯ２の昇華及び共溶媒の蒸発を許容するために十分に温めるための大量の熱を温かいゾーンへ投入する必要はない。図２に示すように、この実施態様では、コンベアは連続的に動いているので、ナノ粒子は温かいゾーンで除去された後、コンベアは回収の端で冷温ゾーンに向かって戻るように動く。
【００４３】
一つの実施態様では、図２の装置は、図１に図示され説明されているとおり、冷却ノズルを含んでもよい。この実施態様に冷却ノズルが含まれる場合、冷温ゾーンを形成するために必要な冷却の量を低減または排除することができる。
【００４４】
本発明によれば、すべての実施態様の重要な特徴は、超臨界流体として使用される流体の固化をもたらす冷却であり、生成されたナノ粒子から流体の分離を容易にする。
【００４５】
溶質、任意の共溶媒及び超臨界流体の混合物は、高圧チャンバー内にある場合、本明細書では一般に分散体と呼ばれることを留意する。分散体は、溶液、混合物、スラリー、懸濁液、又はこれらの成分のその他の公知の組み合わせを包含し、実質的にあらゆる形態の混合物を網羅することを意図している。
【００４６】
明細書及び請求の範囲を通して、開示された範囲及び割合の数値的制限は組み合わされてもよく、すべての介在する値を包含すると見なされることに留意する。さらに、具体的に述べられているかどうかにかかわらず、すべての数値には「約」との修飾語が前に付いていると見なされる。
【００４７】
本発明の原理は、一定の実施態様に関して説明しており、例示の目的で提供されているが、本明細書を読むと、その様々な改変が当業者に明らかになることが理解される。したがって、本明細書に開示される本発明は、添付の請求の範囲に含まれるそのような改変を包含する意図があることが理解される。本発明の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
2021502250.tif 000003
【図２】
2021502250.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月9日(2020.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質のナノ粒子を生成するプロセスであって：
第１チャンバーにおいて、物質を流体中に分散させ、当該流体を選択した圧力及び温度で超臨界状態にして、当該超臨界状態中に前記物質及び前記流体の分散体を形成する分散工程；
前記分散体を前記第１チャンバーから冷却デバイスに通過させる、または第２チャンバーの冷却ゾーンに入れる通過工程であって、ここで、前記冷却デバイスまたは冷却ゾーンは、前記物質のナノ粒子が形成されるように、前記分散体の温度を前記流体が固体粒子を形成する温度よりも低い温度に低減するように構成され、前記第２チャンバーは、前記流体の前記固体粒子及び前記物質の前記ナノ粒子を受け取るように構成された表面を含む、通過工程；
前記第２チャンバーにおいて、圧力の低下及び温度の上昇の少なくとも一つを許容することで、前記流体の前記固体粒子が気体状態に転換され、前記気体状態の前記流体を除去し、前記ナノ粒子を表面に残すことを許容する許容工程であって、前記流体の固体粒子及び前記物質のナノ粒子を受け取るように構成された前記表面は、前記気体状態の前記流体が除去されるときに前記ナノ粒子をナノ粒子回収ゾーンに搬送するようにさらに構成される、許容工程；及び
前記物質の前記ナノ粒子を前記表面から回収する回収工程、
を包含する、プロセス。
【請求項２】
前記分散工程は、前記流体中の前記物質の溶解度を高めるために共溶媒を添加する添加工程をさらに包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記通過工程において、前記分散体の前記温度は、前記共溶媒が固体を形成する前記温度より下に低減される、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記許容工程において、前記共溶媒は蒸発し、前記気体状態の前記流体とともに除去される、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記表面は、無端コンベアまたは回転ドラム上に配置される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記回収工程は、前記表面から前記ナノ粒子を剥離する剥離工程、あるいは吸引または静電引力によって前記表面から前記ナノ粒子を浮き上がらせる浮き上がらせ工程を含む、請求項１〜５の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記プロセスは、連続的に操作される、請求項１〜６の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記流体は、二酸化炭素である、請求項１〜７の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記プロセスは、前記ナノ粒子を回収するためのいかなる濾過手順も含まない、請求項１〜８の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記プロセスは、前記いかなるプロセスにおいても表面改質剤が添加されない、請求項１〜９の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記プロセスは、前記いかなるプロセスにおいても逆溶媒が添加されない、請求項１〜１０の何れか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記物質の前記ナノ粒子は、１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の平均サイズを有する、請求項１〜１１の何れか一項に記載のプロセス。
【国際調査報告】
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