(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質を光破砕して、その微粒子を製造する製造方法であって、
微粒子化対象の前記物質に対して微粒子化の目標サイズを設定し、前記目標サイズに基づいて、前記物質に照射するレーザ光の波長を選択する波長選択ステップと、
前記波長選択ステップで選択された波長のレーザ光を照射することによって、前記物質を微粒子化するレーザ光照射ステップと
を備え、
前記波長選択ステップにおいて、前記レーザ光の波長と、得られる前記物質の微粒子のサイズとの、前記レーザ光の波長が短いほど前記物質の微粒子のサイズが小さくなる相関を示す相関データベースを参照して、前記レーザ光の波長を選択することを特徴とする微粒子の製造方法。
【請求項２】
前記目標サイズに基づいて、前記物質に照射するレーザ光の強度を選択する強度選択ステップを備え、
前記レーザ光照射ステップにおいて、前記波長選択ステップで選択された波長、及び前記強度選択ステップで選択された強度のレーザ光を照射することによって、前記物質を微粒子化することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記強度選択ステップにおいて、前記レーザ光の強度と、得られる前記物質の微粒子のサイズとの相関データベースを参照して、前記レーザ光の強度を選択することを特徴とする請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
前記物質の微粒子化状況をモニタするモニタステップを備え、
前記レーザ光照射ステップにおいて、前記モニタステップでの前記微粒子化状況のモニタ結果を参照して、前記レーザ光の照射を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の製造方法。
【請求項５】
物質を光破砕して、その微粒子を製造する製造装置であって、
微粒子化対象の前記物質を収容する処理チャンバと、
前記物質に対して設定された微粒子化の目標サイズに基づいて、前記物質に照射するレーザ光の波長を選択する波長選択手段と、
前記処理チャンバ内に収容された前記物質に対して、前記物質を微粒子化するためのレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、
前記波長選択手段で選択された波長を参照して、前記レーザ光照射手段から前記物質へと照射されるレーザ光の波長を制御するレーザ光制御手段と
を備え、
前記波長選択手段は、前記レーザ光の波長と、得られる前記物質の微粒子のサイズとの、前記レーザ光の波長が短いほど前記物質の微粒子のサイズが小さくなる相関を示す相関データベースを参照して、前記レーザ光の波長を選択することを特徴とする微粒子の製造装置。
【請求項６】
前記レーザ光照射手段は、互いに異なる波長のレーザ光を供給する複数のレーザ光源を有することを特徴とする請求項５記載の製造装置。
【請求項７】
前記レーザ光照射手段は、波長可変レーザ光源を有することを特徴とする請求項５記載の製造装置。
【請求項８】
前記目標サイズに基づいて、前記物質に照射するレーザ光の強度を選択する強度選択手段を備え、
前記レーザ光制御手段は、前記波長選択手段で選択された波長、及び前記強度選択手段で選択された強度を参照して、前記レーザ光照射手段から前記物質へと照射されるレーザ光の波長、及び強度を制御することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項記載の製造装置。
【請求項９】
前記強度選択手段は、前記レーザ光の強度と、得られる前記物質の微粒子のサイズとの相関データベースを参照して、前記レーザ光の強度を選択することを特徴とする請求項８記載の製造装置。
【請求項１０】
前記物質の微粒子化状況をモニタするモニタ手段を備え、
前記レーザ光制御手段は、前記モニタ手段での前記微粒子化状況のモニタ結果を参照して、前記レーザ光の照射を制御することを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質の微粒子の製造方法、及び製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物質の微粒子化は、極端な表面積の増大をもたらす。このため、物質を微粒子化することにより、物質固有の性質が出現しやすくなるという利点がある。また、難溶性・不溶性の物質である場合、その微粒子化により微粒子を水などの溶媒中に擬似的に可溶化した状態（微粒子が溶媒中に懸濁している状態であるが、光散乱が少ないために擬似的に可溶化しているように見える状態）にすることもできる。
【０００３】
このような微粒子化方法としては、従来、特許文献１（特開２００１−１１３１５９号公報）に開示されている方法がある。ここでは、レーザ光を照射することにより有機顔料や芳香族縮合多環化合物の微粒子を生成する方法が開示されている。また、レーザ光照射による有機化合物の微粒子化については特許文献２、非特許文献１〜３にも記載がある。
【特許文献１】特開２００１−１１３１５９号公報
【特許文献２】特開２００４−８９８９０号公報
【非特許文献１】Y.Tamaki et al., "Tailoring nanoparticles of aromatic and dye molecules by excimer laser irradiation", Applied Surface Science Vol. 168, p.85-88 (2000)
【非特許文献２】Y.Tamaki et al., "Nanoparticle Formation of Vanadyl Phthalocyanine by Laser Ablation of Its Crystalline Powder in a Poor Solvent", J. Phys. Chem. A 2002, 106, p.2135-2139 (2002)
【非特許文献３】B.Li et al., "Enhancement of organic nanoparticle preparation by laser ablation in aqueous solution using surfactants", Applied Surface Science Vol. 210, p.171-176 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した微粒子化の技術を用いれば、原料物質の新しい調製方法を提供できる可能性があり、幅広い分野での応用が期待される。例えば、素材分野において微粒子を基盤とする新規材料を開発したり、また、創薬分野においては、微粒子化により難溶性または不溶性の創薬候補物質のＡＤＭＥ試験（吸収・分布・代謝・排泄試験）などを実施できる可能性がある。
【０００５】
しかしながら、微粒子化対象となる物質に対してレーザ光を照射して、光破砕による微粒子化処理を行う方法では、光破砕によって得られる物質の微粒子のサイズを所望のサイズに制御することが難しい。このことは、例えば、物質に対して微粒子化の目標サイズが設定されている場合に、その微粒子化処理を効率良く確実に行う上で問題となる。
【０００６】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、得られる物質の微粒子のサイズを確実に制御しつつ、その微粒子化処理を効率良く行うことが可能な微粒子の製造方法、及び製造装置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】
【０００７】
このような目的を達成するために、本発明による微粒子の製造方法は、物質を光破砕して、その微粒子を製造する製造方法であって、微粒子化対象の物質に対して微粒子化の目標サイズを設定し、目標サイズに基づいて、物質に照射するレーザ光の波長を選択する波長選択ステップと、波長選択ステップで選択された波長のレーザ光を照射することによって、物質を微粒子化するレーザ光照射ステップとを備え、波長選択ステップにおいて、レーザ光の波長と、得られる物質の微粒子のサイズとの、レーザ光の波長が短いほど物質の微粒子のサイズが小さくなる相関を示す相関データベースを参照して、レーザ光の波長を選択することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による微粒子の製造装置は、物質を光破砕して、その微粒子を製造する製造装置であって、微粒子化対象の物質を収容する処理チャンバと、物質に対して設定された微粒子化の目標サイズに基づいて、物質に照射するレーザ光の波長を選択する波長選択手段と、処理チャンバ内に収容された物質に対して、物質を微粒子化するためのレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、波長選択手段で選択された波長を参照して、レーザ光照射手段から物質へと照射されるレーザ光の波長を制御するレーザ光制御手段とを備え、波長選択手段は、レーザ光の波長と、得られる物質の微粒子のサイズとの、レーザ光の波長が短いほど物質の微粒子のサイズが小さくなる相関を示す相関データベースを参照して、レーザ光の波長を選択することを特徴とする。
【０００９】
上記した微粒子の製造方法及び装置によれば、微粒子化対象の物質に対するレーザ光の照射条件について、微粒子化の目標の粒子サイズに応じて選択された波長のレーザ光を照射して、物質の光破砕を行っている。ここで、レーザ光照射によって得られる物質の微粒子の粒子径は、物質に照射するレーザ光の波長と相関を有する。したがって、上記のようにレーザ光の波長の選択を行った上で、レーザ光照射による物質の微粒子化を行うことにより、生成される物質の微粒子のサイズを確実に制御することが可能となる。また、得られる微粒子のサイズを制御しつつ物質の微粒子化を行うことにより、その微粒子化処理を効率良く行うことが可能となる。このような物質の微粒子のサイズと、光破砕用のレーザ光の波長との相関は、本願発明者によってはじめて見出されたものである。
【００１０】
ここで、微粒子化対象となる物質については、溶媒中に物質が混合された被処理液を準備し、被処理液に対してレーザ光を照射して物質の微粒子化を行うことが好ましい。あるいは、固体状の物質の被処理体に対してレーザ光を照射して物質の微粒子化を行うことも可能である。
【００１１】
また、上記構成では、レーザ光照射手段において、レーザ光の波長を変更、制御可能な構成を用いることが好ましい。そのような構成としては、例えば、レーザ光照射手段が、互いに異なる波長のレーザ光を供給する複数のレーザ光源を有する構成を用いることができる。あるいは、レーザ光照射手段が、波長可変レーザ光源を有する構成を用いることができる。
【００１２】
また、製造方法は、波長選択ステップにおいて、レーザ光の波長と、得られる物質の微粒子のサイズとの相関データベースを参照して、レーザ光の波長を選択することが好ましい。同様に、製造装置は、波長選択手段が、レーザ光の波長と、得られる物質の微粒子のサイズとの相関データベースを参照して、レーザ光の波長を選択することが好ましい。これにより、目標の粒子サイズに応じたレーザ光の波長の選択を容易に行って、生成される物質の微粒子のサイズを確実に制御することができる。
【００１３】
また、製造方法は、目標サイズに基づいて、物質に照射するレーザ光の強度を選択する強度選択ステップを備え、レーザ光照射ステップにおいて、波長選択ステップで選択された波長、及び強度選択ステップで選択された強度のレーザ光を照射することによって、物質を微粒子化することが好ましい。同様に、製造装置は、目標サイズに基づいて、物質に照射するレーザ光の強度を選択する強度選択手段を備え、レーザ光制御手段は、波長選択手段で選択された波長、及び強度選択手段で選択された強度を参照して、レーザ光照射手段から物質へと照射されるレーザ光の波長、及び強度を制御することが好ましい。
【００１４】
ここで、レーザ光照射によって得られる物質の微粒子の粒子径は、物質に照射するレーザ光の波長に加えて、その照射光強度とも相関を有する。したがって、上記のようにレーザ光の波長、及び強度の選択を行うことにより、生成される物質の微粒子のサイズをさらに確実に制御することが可能となる。具体的な構成としては、例えば、レーザ光の波長によって得られる微粒子のサイズを粗調整するとともに、レーザ光の強度によって微粒子のサイズを微調整する構成とすることができる。
【００１５】
また、製造方法は、強度選択ステップにおいて、レーザ光の強度と、得られる物質の微粒子のサイズとの相関データベースを参照して、レーザ光の強度を選択することが好ましい。同様に、製造装置は、強度選択手段が、レーザ光の強度と、得られる物質の微粒子のサイズとの相関データベースを参照して、レーザ光の強度を選択することが好ましい。これにより、目標の粒子サイズに応じたレーザ光の強度の選択を容易に行って、生成される物質の微粒子のサイズを確実に制御することができる。
【００１６】
また、製造方法は、物質の微粒子化状況をモニタするモニタステップを備え、レーザ光照射ステップにおいて、モニタステップでの微粒子化状況のモニタ結果を参照して、レーザ光の照射を制御することとしても良い。同様に、製造装置は、物質の微粒子化状況をモニタするモニタ手段を備え、レーザ光制御手段は、モニタ手段での微粒子化状況のモニタ結果を参照して、レーザ光の照射を制御することとしても良い。このように、微粒子化状況をモニタして微粒子化処理のフィードバック制御を行うことにより、レーザ光の波長の選択と併せて、物質に対する微粒子化処理を好適に制御することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、微粒子化対象の物質に対するレーザ光の照射条件について、微粒子化の目標サイズに応じて選択された波長のレーザ光を照射して物質の光破砕を行うことにより、得られる微粒子のサイズを確実に制御しつつ、物質の微粒子化処理を効率良く行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面とともに本発明による微粒子の製造方法、及び製造装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１９】
図１は、本発明による微粒子の製造装置の一実施形態を概略的に示す構成図である。本微粒子の製造装置１Ａは、物質を光破砕して、その微粒子を製造する装置である。また、本実施形態では、微粒子化対象となる物質について、溶媒中に物質が混合された被処理液を用いて微粒子化処理を行っている。被処理液２は、液相の水などの溶媒４と、溶媒４中に含まれる物質の原料粒子５とから構成されている。
【００２０】
図１に示すように、微粒子の製造装置１Ａは、被処理液２を収容するための処理チャンバ３と、処理チャンバ３内に収容された被処理液２に対してレーザ光を照射するレーザ光照射装置１０と、製造装置１Ａの動作を制御する制御装置２０とを備えている。処理チャンバ３は、微粒子化対象となる物質の原料粒子５を収容するためのものであり、例えば石英で構成されている。
【００２１】
レーザ光照射装置１０は、被処理液２に対して、被処理液２の溶媒４中にある原料粒子５の物質を微粒子化するためのレーザ光を照射する照射手段である。本実施形態においては、このレーザ光照射装置１０は、４つのレーザ光源１１〜１４からなるレーザ群を有して構成されている。これらのレーザ光源１１〜１４は、互いに異なる波長λ１〜λ４のレーザ光を供給可能な波長固定レーザ光源である。また、レーザ光照射装置１０には、必要に応じて、レーザ光源１１〜１４のそれぞれから供給されるレーザ光の処理チャンバ３への照射、及びその切換えを行うための照射光学系が設けられる。
【００２２】
また、処理チャンバ３内の被処理液２に対して、モニタ装置３０が設置されている。このモニタ装置３０は、被処理液２に含まれる原料粒子５の物質の微粒子化状況をモニタするモニタ手段である。物質の微粒子化状況のモニタは、例えば、被処理液２に対してモニタ用の光を照射し、その透過率を測定するなどの方法を用いて行うことができる。具体的な構成例としては、処理チャンバ３を挟んで設置された光源及び光検出器を用い、処理チャンバ３内の被処理液２における光散乱や吸光度などを測定して溶媒４中での物質の微粒子化状況をモニタする構成がある。なお、図１においては、この微粒子化状況モニタ装置３０を模式的に図示している。
【００２３】
レーザ光照射装置１０、及び微粒子化状況モニタ装置３０は、コンピュータなどからなる制御装置２０に接続されている。この制御装置２０は、上記した製造装置１Ａの各部の動作を制御することにより、物質の微粒子の製造を制御する。特に、図１に示した製造装置１Ａにおいては、微粒子化対象の物質に対して設定された微粒子化の目標サイズを参照し、所望のサイズの物質の微粒子が得られるように、レーザ光照射による物質の光破砕を制御する。
【００２４】
具体的には、制御装置２０は、波長選択部２１と、強度選択部２２と、レーザ光制御部２５とを備えている。波長選択部２１は、被処理液２に含まれる原料粒子５の物質に対して設定された微粒子化の目標サイズ（例えば目標の粒子径）に基づいて、被処理液２に照射するレーザ光の波長を選択する。本製造装置１Ａにおいては、波長選択部２１は、レーザ光照射装置１０において選択可能なレーザ光の波長λ１〜λ４を参照し、これらの４波長から好適な波長を選択する。
【００２５】
強度選択部２２は、微粒子化の目標サイズに基づくとともに、波長選択部２１で選択された波長を参照して、被処理液２に照射するレーザ光の強度を選択する。また、本実施形態においては、これらの波長選択部２１、強度選択部２２に対して、データベース２３が設けられている。このデータベース２３は、被処理液２に照射するレーザ光の波長、及び強度と、得られる物質の微粒子のサイズとの相関についてのデータを含む相関データベースである。波長選択部２１、強度選択部２２は、この相関データベース２３から読み出したレーザ光の波長、強度と微粒子のサイズとの相関データを参照して、レーザ光の波長、強度をそれぞれ選択する。
【００２６】
レーザ光制御部２５は、レーザ光照射装置１０による被処理液２へのレーザ光の照射を制御する制御手段である。レーザ光制御部２５は、波長選択部２１で選択された波長、及び強度選択部２２で選択された強度を参照して、レーザ光照射装置１０から被処理液２へと照射されるレーザ光の波長、強度を制御する。
【００２７】
また、制御装置２０に対して、入力装置２６と、表示装置２７とが接続されている。入力装置２６は、例えば、操作者による微粒子化対象とする物質の指定、物質に対する微粒子化の目標サイズの入力、微粒子化処理の開始、終了の指示などに用いられる。また、表示装置２７は、例えば、操作者に対する物質の微粒子化処理に関する必要な情報の表示などに用いられる。
【００２８】
次に、図１に示した微粒子の製造装置１Ａを用いた本発明による微粒子の製造方法について、図２に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２９】
まず、水などの溶媒４と、微粒子化対象となる物質の原料粒子５とを混合して被処理液２を調製し、処理チャンバ３内に被処理液２を導入する（準備ステップ）。このとき、原料粒子５は、溶解物質または非溶解物質の状態で溶媒４中に含まれた状態となる。また、必要があれば、被処理液２を攪拌して、溶媒４中において原料粒子５を分散させる。続いて、被処理液２に含まれる微粒子化対象の物質に対して微粒子化の目標となる粒子サイズＷＸを設定し、その目標サイズＷＸを入力装置２６から入力する（ステップＳ１０１、目標入力ステップ）。目標の粒子サイズＷＸは、例えば得られる微粒子の粒子径によって指定される。
【００３０】
次に、制御装置２０において、被処理液２に対するレーザ光の照射条件を設定する。まず、波長選択部２１において、相関データベース２３から読み出したレーザ光の波長と得られる微粒子のサイズとの相関データを参照し、入力された目標サイズＷＸに基づいて、被処理液２に照射する光破砕用のレーザ光の波長λＸを選択する。また、強度選択部２２において、相関データベース２３から読み出したレーザ光の強度と得られる微粒子のサイズとの相関データを参照し、入力された目標サイズＷＸ、及び波長選択部２１で選択された波長λＸに基づいて、レーザ光の強度ＰＸを選択する（Ｓ１０２、波長選択ステップ、強度選択ステップ）。
【００３１】
また、レーザ光照射装置１０において、レーザ光源１１〜１４のうちで、波長選択部２１で選択された波長λＸに対応するレーザ光源からのレーザ光を被処理液２へと照射可能なように、照射光学系での光路を切換えて設定する（Ｓ１０３）。この光路の設定は、レーザ光制御部２５により自動で、または操作者により手動で行うことができる。また、照射光学系における光路の切換えは、例えば、可動ミラーによる光路の変更や、シャッターによる不要な光路の遮断などによって行うことができる。
【００３２】
レーザ光の波長λＸ、強度ＰＸの選択、及び光路の設定が終了したら、レーザ光制御部２５は、レーザ光照射装置１０を駆動制御し、波長選択部２１、強度選択部２２で選択された波長、強度を有するレーザ光を、対応するレーザ光源から照射光学系を介して被処理液２へと照射する。このレーザ光照射により、処理チャンバ３内の被処理液２において溶媒４中にある原料粒子５が微粒子化され、その物質の微粒子が製造される。また、このとき、上記したレーザ光の波長λＸ、強度ＰＸの選択により、光破砕によって生成される物質の微粒子のサイズが目標の粒子サイズとなるように、製造装置１Ａでの微粒子化処理の条件が制御される（Ｓ１０４、レーザ光照射ステップ）。
【００３３】
続いて、微粒子化状況モニタ装置３０により、被処理液２での微粒子化処理の進行状況がモニタされる（Ｓ１０５、モニタステップ）。ここでは、例えば、被処理液２の溶媒４中での物質の粒子径分布がモニタされる。そして、そのモニタ結果に基づいて微粒子化処理が完了しているかどうかを判断する（Ｓ１０６）。被処理液２での物質の微粒子化状況が一定の完了条件を満たしていなければ、さらに微粒子化処理を続行する。一方、その微粒子化状況が完了条件を満たしていれば、被処理液２へのレーザ光照射を停止し、物質の微粒子化処理を終了する。
【００３４】
本実施形態による微粒子の製造方法及び製造装置の効果について説明する。
【００３５】
図１及び図２に示した微粒子の製造方法及び装置によれば、微粒子化対象の原料粒子５の物質に対するレーザ光の照射条件について、微粒子化の目標サイズＷＸに応じて波長選択部２１で選択された波長λＸのレーザ光を照射して、物質の光破砕を行っている。ここで、レーザ光照射によって得られる物質の微粒子の粒子径は、物質に照射するレーザ光の波長と相関を有する。したがって、上記のようにレーザ光の波長の選択を行った上で、レーザ光照射による物質の微粒子化を行うことにより、生成される物質の微粒子のサイズを確実に制御することが可能となる。また、得られる微粒子のサイズを制御しつつ物質の微粒子化を行うことにより、その微粒子化処理を効率良く行うことが可能となる。また、上記した製造方法及び装置を用いれば、効率良く製造された所望のサイズを有する物質の微粒子を得ることができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、レーザ光の波長に加えて、照射するレーザ光強度について、微粒子化の目標サイズＷＸに応じて強度選択部２２で選択された強度ＰＸのレーザ光を照射して、物質の光破砕を行っている。ここで、レーザ光照射によって得られる物質の微粒子の粒子径は、物質に照射するレーザ光の波長に加えて、その照射光強度とも相関を有する。したがって、上記のようにレーザ光の波長、及び強度の選択を行うことにより、生成される物質の微粒子のサイズをさらに確実に制御することが可能となる。
【００３７】
図３は、レーザ光の波長λ及び照射光強度Ｐと、光破砕によって得られる粒子サイズＷとの相関の一例を模式的に示すグラフである。このグラフの相関データでは、レーザ光の波長λについては、粒子サイズがＷ０〜Ｗ１の範囲では波長λ１、Ｗ１〜Ｗ２の範囲では波長λ２、Ｗ２〜Ｗ３の範囲では波長λ３、Ｗ３〜Ｗ４の範囲では波長λ４を選択することにより、所望のサイズＷの物質の微粒子を生成可能となっている。
【００３８】
また、波長λｉ（ｉ＝１〜４）を一定とした場合のサイズ範囲Ｗｉ−１〜Ｗｉ内では、波長λ１〜λ４にそれぞれ対応するグラフに示すように、レーザ光の強度を変えることによって得られる微粒子のサイズを設定可能であることがわかる。このように、物質の原料粒子５を含む被処理液２に対して照射するレーザ光の波長λ、及び強度Ｐを適切に選択することにより、生成される物質の微粒子のサイズＷを所望のサイズに制御することが可能である。例えば、図３中に示すサイズＷＸが目標サイズの場合、グラフに示した相関データを参照して、レーザ光の照射条件が波長λ２、強度ＰＸに選択される。
【００３９】
一般には、物質に照射するレーザ光の波長、及び強度に対する得られる微粒子のサイズＷの依存性では、図３の例に示したように、レーザ光の波長λでは制御可能なサイズ範囲が広く、強度Ｐでは制御可能なサイズ範囲は比較的狭い。この場合、レーザ光の波長λによって得られる微粒子のサイズＷを粗調整するとともに、レーザ光の強度Ｐによって微粒子のサイズＷを微調整する構成とすることが好ましい。これにより、得られる微粒子のサイズを精度良く制御することが可能となる。
【００４０】
また、レーザ光の照射条件による微粒子のサイズの制御については、レーザ光の波長のみを用いて、生成される物質の微粒子のサイズを制御する構成としても良い。
【００４１】
図４は、本発明による微粒子の製造装置の他の実施形態を概略的に示す構成図である。本微粒子の製造装置１Ｂにおいて、溶媒４中に物質の原料粒子５が混合された被処理液２を収容するための処理チャンバ３、微粒子化状況モニタ装置３０、入力装置２６、及び表示装置２７の構成については、図１に示した構成と同様である。
【００４２】
レーザ光照射装置１０は、被処理液２に対してレーザ光を照射する照射手段である。本実施形態においては、このレーザ光照射装置１０は、所定の波長範囲内でレーザ光の波長λを制御可能な波長可変レーザ光源１５を有して構成されている。
【００４３】
波長可変レーザ光源１５、及び微粒子化状況モニタ装置３０は、製造装置１Ｂの各部の動作を制御する制御装置２０に接続されている。制御装置２０は、波長選択部２１と、レーザ光制御部２５とを備えている。波長選択部２１は、被処理液２に含まれる原料粒子５の物質に対して設定された微粒子化の目標サイズに基づいて、被処理液２に照射するレーザ光の波長を選択する。本製造装置１Ｂにおいては、波長選択部２１は、波長可変レーザ光源１５において可変な波長範囲を参照し、その波長範囲内から好適な波長を選択する。
【００４４】
この波長選択部２１に対して、データベース２４が設けられている。このデータベース２４は、被処理液２に照射するレーザ光の波長と、得られる物質の微粒子のサイズとの相関についてのデータを含む相関データベースである。波長選択部２１は、この相関データベース２４から読み出したレーザ光の波長と微粒子のサイズとの相関データを参照して、レーザ光の波長を選択する。また、レーザ光制御部２５は、波長選択部２１で選択された波長を参照して、波長可変レーザ光源１５から被処理液２へと照射されるレーザ光の波長を制御する。
【００４５】
本実施形態においては、レーザ光の強度については微粒子化の目標サイズによる選択を行わず、目標サイズに応じて波長選択部２１で選択された波長のレーザ光を照射して、物質の光破砕を行っている。このような構成によっても、生成される物質の微粒子のサイズを確実に制御することが可能となる。また、得られる微粒子のサイズを制御しつつ物質の微粒子化を行うことにより、その微粒子化処理を効率良く行うことが可能となる。
【００４６】
また、本製造装置１Ｂでは、レーザ光照射装置１０において、図１に示した複数の波長固定レーザ光源１１〜１４に代えて、波長可変レーザ光源１５を用いている。一般には、微粒子化対象の物質にレーザ光を照射するレーザ光照射手段は、レーザ光の波長を制御可能な構成、あるいは、レーザ光の波長、及び強度を制御可能な構成を用いることが好ましい。
【００４７】
また、レーザ光の波長の制御については、図１に示した複数の波長固定レーザ光源１１〜１４のように波長を離散的に制御可能な構成を用いても良く、あるいは、図４に示した波長可変レーザ光源１５のように波長を連続的に制御可能な構成を用いても良い。複数のレーザ光源からなるレーザ群を用いた場合、波長可変レーザ光源よりも安価にレーザ光照射手段を実現できるという利点がある。
【００４８】
被処理液２へのレーザ光の照射条件の具体的な制御方法については、レーザ光照射装置１０の具体的な構成、微粒子のサイズについて必要とされる精度などに応じて適宜に設定して良い。例えば、図１に示した構成において、強度選択部２２を設けずに波長のみを制御する構成としても良い。あるいは、図４に示した構成において、波長選択部２１に加えてさらに強度選択部を設け、微粒子のサイズを精度良く制御しても良い。なお、レーザ光照射手段から供給可能なレーザ光の波長については、物質の吸光特性などに基づいて、適切な波長または波長範囲を設定することが好ましい。また、必要に応じて、レーザ光照射装置１０に対して減衰フィルタや光減衰器などの光強度調整手段を設けても良い。
【００４９】
また、図１及び図４に示した構成では、レーザ光の波長、及び強度の選択を、相関データベース２３、２４を参照して行っている。これにより、微粒子化対象の物質に対して、目標の粒子サイズに応じたレーザ光の波長、強度の選択を容易に行って、生成される物質の微粒子のサイズを確実に制御することができる。
【００５０】
相関データベースに含まれる相関データとしては、例えば、図３に示したようなレーザ光の波長、強度と、得られる物質の微粒子のサイズとの相関データがある。また、レーザ光の波長のみを制御する場合には、レーザ光の波長と、得られる物質の微粒子のサイズとの相関データを用いても良い。また、具体的なレーザ光の波長、及び強度の選択方法としては、相関データベースを参照する方法以外にも、例えば相関を表す演算式を用いる方法など、他の方法を用いても良い。
【００５１】
また、上記構成では、被処理液２に対して微粒子化状況モニタ装置３０を設け、物質の微粒子化状況をモニタするとともに、そのモニタ結果を参照してレーザ光の照射を制御している。このように、微粒子化状況をモニタして微粒子化処理のフィードバック制御を行うことにより、レーザ光の波長、強度の選択と併せて、物質に対する微粒子化処理を好適に制御することができる。この場合、さらに、モニタ装置３０によるモニタ結果を参照して、レーザ光の波長、強度を調整する構成としても良い。あるいは、このような微粒子化状況モニタ装置３０については、不要であれば設置しない構成としても良い。
【００５２】
ここで、レーザ光照射装置１０から被処理液２へと照射されるレーザ光の波長は、微粒子化する物質の電子遷移に起因する吸光帯よりも長い波長、あるいは吸光帯であることが好ましい。また、光劣化（光化学反応）を避ける必要のある物質の場合、赤外域の波長であることが好ましく、さらに、９００ｎｍ以上の波長であることが好ましい。これにより、レーザ光照射による物質の微粒子化を、品質劣化を低減して好適に実現することができる。また、レーザ光照射装置１０でのレーザ光源としては、パルスレーザ光源を用いることが好ましい。特に、被処理液２での余分な光化学反応や熱分解の発生を抑制しつつ、充分な効率で微粒子化を行うため、光破砕現象を引き起こす光強度の閾値を超えているのであれば、１パルス当たりの照射エネルギーが低く、高い繰返し周波数を有するパルスレーザ光源を用いることが好ましい。
【００５３】
また、レーザ光照射による微粒子化対象となる原料粒子５の物質を有機化合物としても良い。有機化合物としては、例えば、有機顔料、芳香族縮合多環化合物、薬物（薬剤、医薬品関連物質）などが挙げられる。薬物の場合、所望のサイズへの微粒子化を効率良く行うことにより、レーザ光照射による薬物での光化学反応が充分に防止される。このため、薬物の薬効を失うことなくその微粒子を製造することができる。また、光化学反応については、レーザ光の波長を好適に選択（例えば上記した９００ｎｍ以上の波長に選択）することにより、光化学反応の発生をさらに抑制することが可能である。
【００５４】
詳述すると、薬物として用いられる有機化合物では、分子構造の中に比較的弱い化学結合を含むことが多いが、このような有機化合物に紫外光などの光を照射すると、微粒子を部分的に生成することはできるものの、同時に、一部で電子励起状態を経由して有機化合物の光化学反応が生じて不純物が生成されてしまう場合がある。特に、有機化合物が体内に投与される薬物（医薬品）の場合、そのような不純物は副作用の原因となり、生体に悪影響を与えるおそれもあるため、このような事態は極力避けなければならない。これに対して、物質の微粒子を所望のサイズで効率良く製造することが可能な上記した製造方法で有機化合物の微粒子を製造することにより、光化学反応の発生を抑制して、不純物の生成を充分に抑制することが可能となる。
【００５５】
また、上記のように、薬効を失うことなく保持しつつ薬物の微粒子化を実現することにより、微粒子化前の形態では評価できなかった物理化学的研究、スクリーニングなどの候補化合物の探索、決定や、ＡＤＭＥ試験、動物での前臨床試験における一般毒性、一般薬理、薬効薬理、生化学的研究、及び臨床試験などができるようになる。また、上記した製造方法により、極めて多種類の生体に投与可能な薬物を得ることができる。このため、薬物の選択の幅を飛躍的に拡大することができる。また、薬物の微粒子化により薬物の表面積が増大し、生体組織への吸収性が向上するため、少量で有効な薬物微粒子を得ることができる。このような微粒子化処理は、薬物以外の有機化合物に対しても有効である。
【００５６】
微粒子化の対象となる有機化合物の具体例としては、例えば、薬物である酪酸クロベタゾンやカルバマゼピン等の難溶性薬物がある。また、上記した微粒子の製造方法及び装置は、上記医薬品物質以外にも、医薬品候補物質（天然物、化合物ライブラリー等）、あるいは医薬部外品、化粧品等にも適用可能である。
【００５７】
また、薬物などの有機化合物の溶媒としては、上記したように水を用いることが好ましく、若干のアルコール類、糖類、塩類が入っていても良い。あるいは、水以外の溶媒を用いても良い。そのような溶媒としては、１価アルコールであるエチルアルコール、２価アルコールであるグリコール類（プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等）、３価アルコールであるグリセロールなどがある。また、植物油であるダイズ油、トウモロコシ油、ゴマ油、ラッカセイ油なども溶媒として用いることができる。これらの溶媒は、注射剤として使用する場合に、非水性注射剤の有機溶媒として好適に用いることができる。
【００５８】
また、図１に示した製造装置１Ａ、図４に示した製造装置１Ｂにおいて、微粒子の製造時での被処理液２に対するレーザ光照射の停止については、あらかじめ微粒子化処理に必要な処理時間を求めておき、その処理時間に基づいてレーザ光照射を制御することが可能である。あるいは、被処理液２に対して微粒子化状況モニタ装置３０が設置されている場合には、上記したように、モニタ装置３０によるモニタ結果に応じてレーザ光照射を制御することとしても良い。
【００５９】
次に、実施例により本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６０】
本実施例においては、微粒子化対象となる原料粒子５の物質として、バナジルフタロシアニン（ＶＯＰｃ）の微粒子化を試みた。ＶＯＰｃは、水に対して極めて不溶性に近い顔料である。まず、原料粒子であるＶＯＰｃの粉体を濃度０．５ｍｇ／ｍｌで溶媒である水中に懸濁したサンプルを微粒子化処理の被処理液として準備した。そして、１０ｍｍ×１０ｍｍ×４０ｍｍの石英角セルを処理チャンバとして被処理液を３ｍｌずつ分注し、λ＝１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５ｎｍの３波長のレーザ光のそれぞれによって、レーザ光照射によるＶＯＰｃの微粒子化を行った。ＶＯＰｃの原料粉体の粒子径分布は、２０μｍ〜７０μｍである。
【００６１】
レーザ光の波長以外の照射条件については、レーザ光のスポット直径φ１ｍｍ、パルスレーザ光の１パルス当たりの照射光強度１５０ｍＪ／ｃｍ２、繰返し周波数２０Ｈｚ、パルス幅ＦＷＨＭ７ｎｓで同一条件とした。そして、レーザ光を４時間照射後、得られた微粒子のサイズを粒度分布測定装置（島津製作所ＳＡＬＤ７０００）によって調べた。
【００６２】
ここで、レーザ光照射による物質の微粒子化は、時間とともに進行していくが、上記した４時間の照射時間は、３ｍｌの被処理液に含まれる物質の原料粒子を限界まで微粒子化するために充分に長い時間である。したがって、上記測定で得られる微粒子の粒子径分布は、レーザ光の各照射条件に対して得られる最終的な粒子径分布を示している。また、原料粒子を懸濁させた被処理液には、生成微粒子の凝集を防止する目的で、界面活性剤（和光純薬製：Igapal CA-630）を濃度２．９×１０−３ｍｏｌ／ｌで添加している。
【００６３】
図５は、上記各照射条件でレーザ光照射を行ったＶＯＰｃ微粒子の粒子径分布を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸はＶＯＰｃの粒子径（μｍ）を示し、縦軸は体積換算の相対粒子量（％）を示している。また、グラフＡ〜Ｃは、それぞれ、波長（Ａ）１０６４ｎｍ、（Ｂ）５３２ｎｍ、（Ｃ）３５５ｎｍのレーザ光を用いた微粒子化処理に対応している。
【００６４】
図５のグラフにおいて、グラフＡをみると、波長１０６４ｎｍのレーザ光を用いた微粒子化処理では、生成微粒子の粒子径は約１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲となっている。また、グラフＢをみると、波長５３２ｎｍのレーザ光を用いた微粒子化処理では、生成微粒子の粒子径は約７０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲となっている。また、グラフＣをみると、波長３５５ｎｍのレーザ光を用いた微粒子化処理では、生成微粒子の粒子径は約３０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲となっている。
【００６５】
図６は、レーザ光の波長と、生成微粒子のサイズとの相関を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸はレーザ光の波長λ（ｎｍ）を示し、縦軸はＶＯＰｃの生成微粒子の図５に示した粒子径分布での中心サイズＷ（中心粒子径、ｎｍ）を示している。これらの図５に示したグラフＡ〜Ｃ、及び図６に示した相関のグラフより、被処理液に照射するレーザ光の波長λと、光破砕によって生成される微粒子のサイズＷとは、波長λが短いほど生成微粒子のサイズＷが小さくなる相関を有することがわかる。したがって、微粒子化の目標サイズに応じてレーザ光の波長を選択して物質の光破砕を行うことにより、生成される物質の微粒子のサイズを制御することが可能となる。
【００６６】
次に、上記と同様のＶＯＰｃのサンプルを用いるとともに、照射するレーザ光の波長を１０６４ｎｍに固定し、レーザ光の強度のみを変えた場合について生成微粒子のサイズの変化を調べた。その他のレーザ光の照射条件については、上記と同様である。
【００６７】
図７は、レーザ光の強度と、生成微粒子のサイズとの相関を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸はレーザ光の強度Ｐ（ｍＪ／ｃｍ２・ｐｕｌｓｅ）を示し、縦軸はＶＯＰｃの生成微粒子の平均サイズＷ（平均粒子径、ｎｍ）を示している。この相関のグラフより、被処理液に照射するレーザ光の強度Ｐと、光破砕によって生成される微粒子のサイズＷとは、相関を有することがわかる。また、ここでは、レーザ光の強度Ｐを１５０〜１０００ｍＪ／ｃｍ２・ｐｕｌｓｅの範囲で大きく変えているが、生成微粒子の平均サイズＷは２０ｎｍ程度の変化となっている。したがって、微粒子化の目標サイズに応じてレーザ光の波長に加えて強度を選択することにより、微粒子のサイズを微調整することができる。
【００６８】
本発明による微粒子の製造方法、及び製造装置は、上記した実施形態及び実施例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、微粒子化対象となる物質については、上記実施形態では、溶媒４中に物質の原料粒子５が混合された液相の被処理液２を用いている。これにより、物質の微粒子化処理を好適に実行することができる。あるいは、固体状、粉体状などの固相の物質の被処理体に対してレーザ光を照射して物質の微粒子化を行うことも可能である。また、微粒子化対象の物質を収容する処理チャンバとしては、物質の被処理液または被処理体の状態に応じて適当なものを用いれば良い。
【００６９】
また、被処理液を用いる場合、必要に応じて、被処理液の溶媒中で原料粒子を分散させるための分散手段を設置しても良い。このような分散手段としては、例えば、被処理液の溶媒と原料粒子とを攪拌するマグネットスティック及びマグネットスターラを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、得られる物質の微粒子のサイズを確実に制御しつつ、その微粒子化処理を効率良く行うことが可能な微粒子の製造方法、及び製造装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】微粒子の製造装置の一実施形態を概略的に示す構成図である。
【図２】図１に示した製造装置を用いた微粒子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】レーザ光の波長λ及び照射光強度Ｐと、光破砕によって得られる粒子サイズＷとの相関の一例を模式的に示すグラフである。
【図４】微粒子の製造装置の他の実施形態を概略的に示す構成図である。
【図５】ＶＯＰｃ微粒子の粒子径分布を示すグラフである。
【図６】レーザ光の波長と、生成微粒子のサイズとの相関を示すグラフである。
【図７】レーザ光の強度と、生成微粒子のサイズとの相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ、１Ｂ…微粒子の製造装置、２…被処理液、３…処理チャンバ、４…溶媒、５…物質の原料粒子、１０…レーザ光照射装置、１１〜１４…レーザ光源、１５…波長可変レーザ光源、２０…制御装置、２１…波長選択部、２２…強度選択部、２３、２４…相関データベース、２５…レーザ光制御部、２６…入力装置、２７…表示装置、３０…微粒子化状況モニタ装置。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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