(57)【要約】【課題】  超臨界流体を利用して有機物の超微粒子を生成するための装置に関する。【解決手段】  溶媒(CO2及びエントレーナー)供給用部分(Ａ)と、溶質溶解を司る部分(Ｂ)と、微粒子生成・捕集用部分(Ｃ)とを一連に連係させるように構成したRESS法における有機物の超微粒子生成装置において、当該微粒子生成・捕集用部分(Ｃ)の構成を、捕集用容体(Ｕ)の上面に微粒子生成用ノズル(19)を取付けると共に、当該捕集用容体(Ｕ)の内部底面寄りに、捕集用メッシュ板(17b)を張設して成る捕集用体(17)を収装し、当該ノズル(19)部分と捕獲用容体(Ｕ)部分全体に対して、温度条件を任意に設定管理できるような温度コントロール機構を設け、更に当該ノズル(19)の噴出力より強い吸引力を有する吸引機構を、上記捕集用メッシュ板(17b)の反ノズル側に設けるように構成したことを特徴とする有機物の超微粒子生成装置。【選択図】図１
2005125246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒(CO2及びエントレーナー)供給用部分(Ａ)と、溶質溶解を司る部分(Ｂ)と、微粒子生成・捕集用部分(Ｃ)とを一連に連係させるように構成したRESS法における有機物の超微粒子生成装置において、当該微粒子生成・捕集用部分(Ｃ)の構成を、捕集用容体(Ｕ)の上面に微粒子生成用ノズル(19)を取付けると共に、当該捕集用容体(Ｕ)の内部底面寄りに、捕集用メッシュ板(17b)を張設して成る捕集用体(17)を収装し、当該ノズル(19)部分と捕獲用容体(Ｕ)部分全体に対して、温度条件を任意に設定管理できるような温度コントロール機構を設け、更に当該ノズル(19)の噴出力より強い吸引力を有する吸引機構を、上記捕集用メッシュ板(17b)の反ノズル側に設けるように構成したことを特徴とする有機物の超微粒子生成装置。
【請求項２】
捕獲用容体(Ｕ)部分の構成を、所定間隔を保った対向状態で支持されている一側基盤(10)と他側基盤(11)との間に、外筒(16)と当該外筒(16)内に同心的に設けた捕集容器構成用内筒(17)とを具え、当該下位側基盤(11)の下面には机上等に載置するための固定脚(13)を設けると共に、当該固定脚(13)で支持された空間内には、ノズル(19)の噴出力より強い吸引力を有するようにしたバッファータンク14をセットできるようにした請求項１に記載の有機物の超微粒子生成装置。
【請求項３】
微粒子生成用ノズル(19)を、栓体(18)の中心部に移動自在に取付けることによって、当該ノズル(19)と捕集用メッシュ板(17b)との距離を任意に調整可能とするように構成した請求項１または請求項２に記載の有機物の超微粒子生成装置。
【請求項４】
微粒子生成の瞬間や捕集後のようすを観察することができるように、捕獲用容体(Ｕ)部分を透明資材に依って製して成る請求項１乃至請求項３の何れかに記載の有機物の超微粒子生成装置。
【請求項５】
微粒子生成用ノズル(19)と捕集用メッシュ板(17b)間の距離を、自由に調整できるように構成した請求項１乃至請求項４の何れかに記載の有機物の超微粒子生成装置。
【請求項６】
微粒子生成用ノズルの取付けを、口径の異なる複数のノズルと差し替えすることができるように構成した請求項１乃至請求項５の何れかに記載の有機物の超微粒子生成装置。
【請求項７】
微粒子生成用ノズルとして微細ノズルを用いるように構成した請求項１乃至請求項６の何れかに記載の有機物の超微粒子生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界流体を利用して有機物の超微粒子を生成するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、国内及び国外で注目を集めているナノテクノロジーにおいて、ナノオーダーの物質を製造することが主要な課題とされている。  ナノ微粒子つまり超微粒子は、通常１００nm以下の物質と定義され、バルク体とは異なる物理的特性を有している。  そのため、医薬品や材料などに応用することで、飛躍的な機能向上が期待されている。
【０００３】
従来の超微粒子生成のための手段としては、粉砕・分級に基づいた固相反応、晶析法のような液相反応、または、CVD法のような気相反応を主とするものであった。  これらの手法において、無機物質系での報告例は多数あるに対して、有機物を対象とした場合には下記のような問題が生じることとなつた。
【０００４】
すなわち、固相反応はミクロンオーダーが限界とされており、また、粒径分布の幅が広くなることが考えられる。  そして、液相反応においては、有機溶媒と製品粒子の固液分離が困難であることと、溶媒残渣の問題が考えられる。  そして、気相反応では、操作温度が非常に高温となることから、熱変性の考慮を必要とする系では適用できない。
以上の事柄から、有機物を対象とする超微粒子の生成を可能とする新しいプロセスの開発が望まれていた。
【０００５】
最近注目を集めている上記した新しいプロセスとして、超臨界流体を溶媒として利用する急速膨張法(RESS法：Rapid Expansion of Supercritical Solutions)（例えば非特許文献１参照）がある。この技術の大きな利点は、装置が単純であること、短時間で溶解度を下げること、すなわち、過飽和度を急激かつ大幅に変化させることができること、溶質と溶媒の分離操作が容易であること、などが挙げられる。  従来法である有機溶媒等を用いた微粒子製造法では、製造工程が複雑になることが多く、溶媒が残存するという問題が生じたが、上記したRESS法ではこのような問題は解消された。
【０００６】
そして、現在では上記したＲＥＳＳ法が特に注目されている。  これは溶質を溶解させた超臨界流体を急激に大気圧まで減圧することにより、溶解度の急激な減少を起こさせ、その結果、非常に高い過飽和状態が生じ、超微粒子が析出するという特性を活かした手法であるが、これまでの研究対象の殆どが無機物であり、有機物を対象とした成功例は非常に少なく、また、操作因子が非常に多く、複雑であるため、目的に応じて最適な実験条件を設定することは非常に困難とされた。  然し乍、このRESS法を用いた場合、超微粒子の製造は当然、粒径分布の狭い微粒子の製造を望むことができると考えられる。
【０００７】
【非特許文献１】齋藤正三郎監修、「超臨界流体の科学と技術」、三共ビジネス有限会社発行、１９９６年２月２８日初版発行、Ｐ・１９６−２０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したRESS法に関しては、減圧操作のみで一瞬のうちに微粒子を生成することができ、溶媒として使用している超臨界CO2は元々常温・常圧では気体であるため、減圧と同時に溶質と簡単に分離することができる、というメリットを有しているが、従来においては、必ずしも満足する結果は得られていない。  
【０００９】
そして、この方法がうまくいかない理由としては、超臨界流体の性質（相平衡等の基礎物質を含む）を理解していないということと、超臨界流体の晶析を組み合わせた装置について知識や経験が不足しているためであると考えられる。
【００１０】
本発明はこのよう従来の問題点を解決するための新規の「有機物の超微粒子生成装置」の提供を図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、溶媒(CO2及びエントレーナー)供給用部分Ａと、溶質溶解を司る部分Ｂと、微粒子生成・捕集用部分Ｃとを一連に連係させるように構成したRESS法における有機物の超微粒子生成装置において、当該微粒子生成・捕集用部分Ｃの構成を、捕集用容体Ｕの上面に微粒子生成用ノズル19を取付けると共に、当該捕集用容体Ｕの内部底面寄りに、捕集用メッシュ板17bを張設して成る捕集用体17を収装し、当該ノズル19部分と捕獲用容体Ｕ部分全体に対して、温度条件を任意に設定管理できるような温度コントロール機構を設け、更に当該ノズル19の噴出力より強い吸引力を有する吸引機構を、上記捕集用メッシュ板17bの反ノズル側に設けるように構成したことを特徴とする有機物の超微粒子生成装置に係る。
【００１２】
そして、捕獲用容体Ｕ部分の構成であるが、これは具体的には、所定間隔を保った対向状態で支持されている一側基盤10と他側基盤11との間に、外筒15と当該外筒15内に同心的に位置させた捕集容器構成用内筒16とを具え、当該下位側基盤11の下面には机上等に載置するための固定脚13が設けると共に、当該固定脚13で支持された空間内にはバッファータンク14をセットできるように構成する。
【００１３】
上記微粒子生成用ノズル19を、栓体18の中心部に移動自在に取付けることによって、当該ノズル19と捕集用メッシュ板17bとの距離を任意に調整可能とするように構成する。
【００１４】
捕獲用容体Ｕ部分は、微粒子生成の瞬間や捕集後の様子を観察することができるように透明資材に依って製することが望ましい。
【００１５】
上記した微粒子生成用ノズル19と捕集用メッシュ板17bとの間の距離は、自由に調整できるように構成する。
【００１６】
上記した微粒子生成用ノズルの取付けは、口径の異なる複数のノズルと差し替えすることができるように構成する。  そして、上記した微粒子生成用ノズルとして微細ノズルを用いるように構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の有機物の超微粒子生成装置に依れば、粒子の生成がノズル噴射に基づく流通型であるため、超微粒子の生成供給が安定かつ長時間にわたって行うことができる。  また、従来は実用上殆ど無機物に限定されていたナノオーダーの超微粒子の生成が、本発明にあっては、ノズル部分の温度・圧力の精密制御に基づき対象物質の相平衡の知見を基にして、
有機物でナノオーダーの超微粒子を製造することが可能化される。  そして、捕集容体の存在に基づき、超微粒子の完全回収が可能化される。
【００１８】
また、本発明に依れば、微粒子生成用ノズル19を、栓体18の中心部に移動自在に取付けることによって、当該ノズル19と捕集用メッシュ板17bとの距離を任意に調整可能とするように構成し、これにより、微粒子の粒径サイズを変えることが果たされることとなり、このような距離の変更的調節に基づき、生成対象とする微粒子の汎用性が図られる。
更に、ノズル自体を交換可能とするように構成してあるから、さまざまなＬ／Ｄのノズルを試すことで、あらゆる粒径の微粒子を生成することが可能化される。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明に係る超微粒子生成装置の系統図である。  同図において、Aは溶媒(CO2及びエントレーナー)供給用部分、ＢはRESS法における溶質溶解を司る部分、ＣはRESS法における微粒子生成・捕集用部分である。  本発明は、当該RESS法における微粒子生成・捕集用部分Ｃの部分の構成を要部とするものである。
【００２０】
上記した溶媒(CO2及びエントレーナー)供給用部分Ａであるが、これは、CO2供給ラインａと、エントレーナー供給ラインbと、圧力調整用の背圧ラインcとから成るものである。  各試料はそれぞれ精密高圧定量ポンプP1,P2により供給できるように構成してあり、背圧弁V1により圧力をコントロール出来るように構成してある。  そして、CO2供給ラインａには、CO2 ボンベ１中に含まれる微量水分を除去するために脱水管２を取付けてある。  さらに、CO2とエントレーナー３が効率よく混合できるような、ラインミキサー４を取付けるように構成してある。  なお、同図において５はチラーユニット、S1,S2は圧力計を示す。
【００２１】
上記したRESS法における溶質溶解を司る部分Ｂであるが、これは、予熱器５、RESS法における溶質充填容器6,7、恒温槽８とで構成してある。  なお、同図においてＰ３は低温用圧力計、ｍは湿式ガスメーターを示す。
【００２２】
上記したRESS法における微粒子生成・捕集用部分Ｃであるが、これは、本発明における要部とするものである。  すなわち、RESS法で最も重要な点は、微粒子を吹き出すためのノズル部の形状と、生成された御粒子を捕らえる捕集部形状と、ノズルから捕集面までの距離と、各部(ノズル部・捕集部)の温度条件である。  そして、これらに関しては後で詳細に説明すが、同図において、９はメータリングバルブ、Ｐ４は高温用圧力計、Ｕは興起するような構成を具えた捕獲用容体、19は微粒子生成用ノズル、14はバッファータンク、14aは吸引用真空ポンプ、ｍは湿式ガスメーターである。  また、同図において点線で囲った部分Ｔは温度コントロールを必要とする部分を表したものである。
【００２３】
図２乃至図７は微粒子生成・捕集用部分Ｃの具体的構成を表したものである。  同図において、Ｕは捕獲用容体であって下記のように構成されている。
【００２４】
10は一側基盤、11は他側基盤であって、両者は所定間隔を保った対向状態で支持されている。  12は当該支持柱用ボルトである。  そして、当該他位側基盤11の下面には机上等に載置するための固定脚13が設けられており、当該固定脚13で支持された空間内にはバッファータンク14がセットされるように構成してある。
15は上記した両基盤10,11間に填め込んだ外筒、16は当該外筒15内に同心的に位置させた捕集容器構成用内筒であって、当該内筒16内の末部(図示の実施例にあっては底面側)には、一方(図示の実施例にあっては下面側)に筒状スペーサー17aを取付けると共に他方(図示の実施例にあっては上面側)に捕集用メッシュ板17bを張設して成る捕集用体17が収装されている。  17cは当該捕集用体17の外周面に設けた気密用オーリングであつて、内筒16の内壁面に対して気密に接触させてある。
結局、図示の実施例にあっては、捕獲用容体Ｕは、両基盤10,11間に填め込んだ外筒15と、当該外筒15内に同心的に填め込んだ捕集容器構成用内筒16とで形成するように構成してある。  然し乍、当該捕獲用容体Ｕは、その内部で微粒子を育成させるためのものであり、従って、このような形態に限定されるものではない。  そして、図示の実施例にあっては捕獲用容体Ｕを縦型に構成してあるが、これを横型にするように構成してもよい。
【００２５】
18はノズル取付け用栓体であって、前述した上側基盤10の中央部に、気密にしてかつ着脱自在に嵌着されている。  18aは気密用オーリングである。  
【００２６】
19は微粒子生成用ノズルであって、上記した栓体18の中心部に移動自在(図示の実施例にあっては昇降自在)、すなわち、上述した捕集用メッシュ板17bとの距離が任意に調整可能とするように差し込まれている。  19aは当該ノズル19を移動調節可能とする形態で支持するための支持用パイプである。  そして、当該ノズルの取付けは着脱自在としてあり、これにより、口径の異なる多のノズルとの差し替えが許容されるように構成してある。  20は前記した捕集用体17の下面に連通可能に連結した生成微粒子吸引収集用パイプであって、当該微粒子をバッフアータンク14内に吸引導入させるためのものである。そしてその吸引力は真空ポンプ14aを介して行われるように構成してある。  なお、本発明においては、バッファータンク14を、真空ポンプ14aを介してノズル19の噴出力より強い吸引力を有するものとするように構成することが重要である。
【００２７】
ところで、微粒子生成・捕集用部分Ｃにおいて第１の重要な点は、ノズル部と捕集部の温度管理という点が上げられる。  そのために、捕集部は内筒16と外筒15の二重構造とすると共に、両筒15,16の間には気体又は液体による温度媒体の循環に基づき所定温度条件での保温作用が奏されるように構成してある。  15a,15bは温度媒体の流通用ジャケットホース口である。  更に、ノズル部はカートリッジヒーターによる温度管理が行われるように構成してある。  18bは栓体18に設けたカートリッジヒーター挿入用口、18cは同上温度測定用熱電対挿入用口である。  換言すれば、当該ノズル19部分と捕獲用容体Ｕ部分全体に対して、温度条件を任意に設定管理できるような温度コントロール機構を設けるように構成することが必要である。  然し乍、このための構成は特別機能は必要とせず、既存の温度コントロール機構であって可とする。
【００２８】
なお、粒子生成・捕集用部分Ｃに対する上記のような温度管理を要する部分には、図１において点線で囲って示してある。  従って、当該点線で囲った部分に対する温度管理には充分なる配慮をする必要がある。  具体的には、ノズル部(微粒子生成用ノズル19部分)はカートリッジヒーターにて温度管理を図り、捕集部(内筒16と外筒15で構成される部分)はジャケットにて温度調節が出来るようにすることにより、細かい温度制御が果たされるようにすることが好ましい。  このような細かい温度制御を可能とすることにより、医療品分野等で問題となる多形の制御ができるようになる。  そして、ノズル部のヒーティングは、吹き出し途中での「結晶の詰まり」を抑える働きを果たす。
【００２９】
微粒子生成・捕集用部分Ｃにおいて第２の重要な点は、少なくとも内筒16と外筒15部分を透明資材製とすること、例えばパイレックス（登録商標）製とすることにより、内部観察が可能として、これにより微粒子生成の瞬間や捕集後の様子を観察することができるようにすることにある。
【００３０】
微粒子生成・捕集用部分Ｃにおいて第３の重要な点は、ノズルと捕集面との距離が調整できるように構成することにある。  すなわち、この距離によって微粒子の粒径サイズを変えることが果たされる。  従って、生成対象とする微粒子の汎用性を図るためには、このような距離の変更的調節のが出来るようにすることが重要である。
【００３１】
微粒子生成・捕集用部分Ｃにおいて第４の重要な点は、ノズル自体を交換できるようにすることにある。  すなわち、このような構成に基づき、様々なＬ／Ｄのノズルを試すことで、あらゆる粒径の微粒子を生成することができることとなるからである。  
【００３２】
ところで、RESS法において、膨張ノズルの形状、膨張前部分の溶媒−溶質間の相平衡が、生成粒子の粒径および粒子形状に影響を与えると考えられる。  そこで、膨張ノズルとして、流量調整ノズルまたは微細ノズル(内径50μｍ)を用いて比較を行ったところ、 このような２種類のノズルから得られた結果は類似しているが、微細ノズルを用いた結果の方がより小粒径かつ粒径分布が狭い(粒径の均一化)ことが確認された。  従って、本発明においては使用するノズルは微細ノズル、すなわち、ノズル口径をミクロオーダーに加工することにより、一定圧力で操作可能とされ、一定の粒径分布の超微粒子供給が可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の系統図である。
【図２】本発明おける要部たる微粒子生成捕集部を表した正面図である。
【図３】本発明における要部たる捕獲用容体Ｕ部分を表した平面図である。
【図４】図３におけるＸ−中心点−Ｘ線断面図である。
【図５】図４に示す断面図において、バッファータンク14を位セットした状態を表した断面図である
【図６】図３におけるＹ−中心点−Ｙ線断面図である。
【図７】図３におけるＺ−中心点−Ｚ線断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ  溶媒(CO2及びエントレーナー)供給用部分
Ｂ  RESS法における溶質溶解とGAS法における微粒子生成・捕集を司る部分
Ｃ  RESS法における微粒子生成・捕集用部分
Ｕ  捕獲用容体
10  上側基盤
11  下側基盤
12  支持柱用ボルト
13  固定脚
14   バッファータンク
15  外筒
16  捕集容器構成用内筒
17  捕集用体
17a  筒状スペーサー
17b  捕集用メッシュ板
17c  気密用オーリング
19  微粒子生成用ノズル
19a  支持用パイプ
【図１】
2005125246.tif 000003
【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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