(57)【要約】【課題】ゲルを個別回収できるゲル製造装置を提供する。【解決手段】ゲル製造装置は、第１液体Ａと第２液体Ｃとを反応させゲルＧを生成するゲル製造装置であって、第２液体Ｃを収納する容器２４と、容器２４内で第２液体Ｃを流動させる第１流動機構２８と、流動されている第２液体Ｃに、第１液体Ａを液滴噴射法により噴射する噴射機構２０と、容器２４内の第２液体Ｃ及び生成されたゲルＧを容器２４外に流動させ、ゲルＧを回収する第２流動機構９８と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１液体と第２液体とを反応させゲルを生成するゲル製造装置であって、
前記第２液体を収納する容器と、
前記容器内で前記第２液体を流動させる第１流動機構と、
流動されている前記第２液体に、前記第１液体を液滴噴射法により噴射する噴射機構と、
前記容器内の前記第２液体及び生成された前記ゲルを前記容器外に流動させ、前記ゲルを回収する第２流動機構と、
を含むことを特徴とするゲル製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のゲル製造装置において、
前記第２流動機構は、
前記容器の外側面下部に設けられ、該容器内と連通し、該容器内の前記第２液体及び前記ゲルの排出を制御するバルブを備えた排出部と、
前記排出部から排出された前記第２液体及び前記ゲルのうち該ゲルを回収するゲル回収部と、
前記ゲル回収部から排出された前記第２液体を前記容器内に循環させる液体循環部と、
を含むことを特徴とするゲル製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のゲル製造装置において、
前記ゲル回収部は、
前記ゲルを回収する回収ネットと、
前記回収ネットの下流方向に延びる漏斗状部材と、
を含むことを特徴とするゲル製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載のゲル製造装置において、
前記回収ネットの孔径（目開き）サイズは、回収される前記ゲルのサイズより小さいことを特徴とするゲル製造装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のゲル製造装置において、
前記回収ネットは、多段に配置され、
段毎の前記回収ネットの孔径（目開き）サイズは、異なることを特徴とするゲル製造装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載のゲル製造装置において、
前記液体循環部は、
前記漏斗状部材の下流側端部にポンプを含み、
前記ポンプは、前記漏斗状部材を吸引し、前記回収ネット上の前記ゲルと前記第２液体とを分離させることを特徴とするゲル製造装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のゲル製造装置において、
前記液体循環部は、前記第２液体をろ過するフィルターを更に備えていることを特徴とするゲル製造装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のゲル製造装置を用いたゲル製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲル製造装置及びゲル製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被噴射液体に向けて、液滴噴射法により噴射液体を噴射して、ゲルを製造する方法が知られている。例えば、静止した状態の被噴射液体に対して、一定の間隔を空けて、噴射物を噴射する噴射口（ノズル）を配置し、液滴噴射法によりノズルから噴射される噴射物と、静止した状態の被噴射液体とを反応させてゲルを製造する方法及び装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３２１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術において、より微小な液滴をより短間隔で噴射したいという要望に対応する場合などでは、被噴射液体が、特許文献１に図示されているように、静止している状態であるため、微小な液滴が被噴射液体の液面で重なり合い密着し、ゲルが個別回収できない可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］第１液体と第２液体とを反応させゲルを生成するゲル製造装置であって、前記第２液体を収納する容器と、前記容器内で前記第２液体を流動させる第１流動機構と、流動されている前記第２液体に、前記第１液体を液滴噴射法により噴射する噴射機構と、前記容器内の前記第２液体及び生成された前記ゲルを前記容器外に流動させ、前記ゲルを回収する第２流動機構と、を含むことを特徴とするゲル製造装置。
【０００７】
これによれば、第２液体へ向けて、第１液体を噴射機構により連続して噴射しても、第２液体が流動しているため、第１液体と第２液体とが反応して生成されるゲルが、密着することなく、個々のゲルを得ることができる。また、第１流動機構により生成されたゲルを第２流動機構により容器外に流動させ、回収できる。
【０００８】
また、少なくとも噴射機構から噴射される第１液体の液滴は、液滴の大きさや、噴射の速度及び方向等の制御が確実かつ容易になされる。そのため、第１液体の液滴は、第２液体と確実に接触するように所定の大きさで噴射され、均一な大きさにゲル化することが可能である。この場合、第１液体は、ディスペンサー等により噴射してもよく、またインクジェット方式により噴射してもよい。なお、液滴として噴射された第１液体のゲルは、特許文献１におけるマイクロカプセルに該当する。
【０００９】
［適用例２］上記ゲル製造装置であって、前記第２流動機構は、前記容器の外側面下部に設けられ、該容器内と連通し、該容器内の前記第２液体及び前記ゲルの排出を制御するバルブを備えた排出部と、前記排出部から排出された前記第２液体及び前記ゲルのうち該ゲルを回収するゲル回収部と、前記ゲル回収部から排出された前記第２液体を前記容器内に循環させる液体循環部と、を含むことを特徴とするゲル製造装置。
【００１０】
これによれば、排出部のバルブを開くことで、第２液体とゲルとを容器外に流動させ、ゲルと第２液体とを分離することでゲルを回収することができる。また、第２液体を循環して使用することが可能であるため、コスト低減で作業効率の向上になる。
【００１１】
［適用例３］上記ゲル製造装置であって、前記ゲル回収部は、前記ゲルを回収する回収ネットと、前記回収ネットの下流方向に延びる漏斗状部材と、を含むことを特徴とするゲル製造装置。
【００１２】
これによれば、ゲルと第２液体とを分離することでゲルを回収できる。
【００１３】
［適用例４］上記ゲル製造装置であって、前記回収ネットの孔径（目開き）サイズは、回収される前記ゲルのサイズより小さいことを特徴とするゲル製造装置。
【００１４】
これによれば、回収ネットの孔径（目開き）の径を変えることで、所望のサイズのゲルを回収できる。
【００１５】
［適用例５］上記ゲル製造装置であって、前記回収ネットは、多段に配置され、段毎の前記回収ネットの孔径（目開き）サイズは、異なることを特徴とするゲル製造装置。
【００１６】
これによれば、回収ネットの孔径（目開き）の径を変えることで、大きさの異なるゲルを一度に回収できる。また、ゲルのサイズが異なった物を生成しても、回収ネットが多段のため回収ネットの孔径（目開き）の径を変えることで、一度にゲルをサイズ毎分離できる。
【００１７】
［適用例６］上記ゲル製造装置であって、前記液体循環部は、前記漏斗状部材の下流側端部にポンプを含み、前記ポンプは、前記漏斗状部材を吸引し、前記回収ネット上の前記ゲルと前記第２液体とを分離させることを特徴とするゲル製造装置。
【００１８】
これによれば、漏斗状部材はポンプにより吸引され、回収ネット上でゲルと第２液体に分離するので、回収ネットの孔径（目開き）が細かいため吸引しないと回収ネットから第２液体が出てこないという状態を回避できる。
【００１９】
［適用例７］上記ゲル製造装置であって、前記液体循環部は、前記第２液体をろ過するフィルターを更に備えていることを特徴とするゲル製造装置。
【００２０】
これによれば、第２液体をろ過用のフィルターにより不純物を捕獲した上で容器の中に供給できる。
【００２１】
［適用例８］上記のいずれか一項に記載のゲル製造装置を用いたゲル製造方法。
【００２２】
これによれば、第２液体へ向けて、第１液体を噴射機構により連続して噴射しても、第２液体が渦巻流動しているため、第１液体と第２液体とが反応して生成されるゲルが、密着することなく、個々のゲルを得ることができる。
【００２３】
また、第２液体とゲルとを容器外に流動させ、ゲルと第２液体とを分離することでゲルを回収することができる。また、第２液体を循環して使用することが可能であるため、コスト低減で作業効率の向上になる。
【００２４】
また、少なくとも噴射機構から噴射される第１液体の液滴は、液滴の大きさや、噴射の速度及び方向等の制御が確実かつ容易になされる。そのため、第１液体の液滴は、第２液体と確実に接触するように所定の大きさで噴射され、均一な大きさにゲル化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係るゲル製造装置を示す斜視図。
【図２】本実施形態に係るゲル製造装置を示す立面図。
【図３】本実施形態に係るゲル製造装置を示す平面図。
【図４】本実施形態に係るゲル製造装置を示す断面図。
【図５】本実施形態に係るゲル回収部を示す斜視図及び断面図。
【図６】本実施形態に係るゲル製造装置の制御構成を示すブロック図。
【図７】本実施形態に係るゲルを製造するための工程を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、ゲル製造方法及びゲル製造装置の具体的な実施形態について図面に従って説明する。本実施形態に係るゲル製造装置は、インクジェット方式により液体を噴射して、液体のゲル化を図るものである。
【００２７】
最初に、ゲル製造装置の一例について説明する。図１は、本実施形態に係るゲル製造装置を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るゲル製造装置を示す立面図である。図３は、本実施形態に係るゲル製造装置を示す平面図である。図４は、本実施形態に係るゲル製造装置を示す断面図である。本実施形態に係るゲル製造装置２は、図１〜４に示すように、ベースプレート１０と、ベースプレート１０上に設置されたゲル生成ユニット１２と、ゲル生成ユニット１２の近傍のベースプレート１０上に設置されたインクパックユニット１４と、ゲル生成ユニット１２の近傍のベースプレート１０上に設置されたヘッド吸引ポンプ１６と、ゲル生成ユニット１２の近傍のベースプレート１０上に設置された第１作業台１８と、ゲル生成ユニット１２のヘッド（噴射機構）２０を駆動するヘッド駆動ＢＯＸ２２と、シャーレー（容器）２４の外側面下部に設けられ、シャーレー２４内と連通し、シャーレー２４内の塩化カルシウム水溶液（第２液体）Ｃ及びゲルＧの排出を制御するバルブ９０を備えたパイプ（排出部）（第２流動機構）９２と、パイプ９２から排出された塩化カルシウム水溶液Ｃ及びゲルＧのうちゲルＧを回収するゲル回収部（第２流動機構）９８と、ゲル回収部９８から排出された塩化カルシウム水溶液Ｃをシャーレー２４内に循環させる液体循環部（第２流動機構）８８と、を備えている。
【００２８】
ベースプレート１０は、ゲル生成ユニット１２のシャーレー２４を所定の位置にガイドするシャーレーガイドプレート２６を備えている。
【００２９】
ゲル生成ユニット１２は、スターラー（第１流動機構）２８と、シャーレー２４と、プレート３０と、ヘッド２０と、を備えている。
【００３０】
スターラー２８は回転子３２を備えている。回転子３２はシャーレー２４内に置かれている。スターラー２８は、シャーレー２４内の回転子３２を回転させ、シャーレー２４内の塩化カルシウム水溶液Ｃを渦巻流動させている。これにより、滴下されるアルギン酸ナトリウム水溶液（第１液体）Ａが塩化カルシウム水溶液Ｃの液面上で重なってしまい、ゲルＧの未生成が生じてしまうことを防止する役目を果たしている。
【００３１】
シャーレー２４はスターラー２８の上部に設置されている。シャーレー２４の中心はスターラー２８の回転子３２の回転の中心と合っている。シャーレー２４は、例えば透明なアクリルなどの視認可能な材質からなり、管状に形成され、塩化カルシウム水溶液Ｃ及びゲルＧの流動状態を目視により確認することができる。シャーレー２４は、透明なアクリル、又は透明若しくは半透明なポリプロピレンなどからなるとしたが、これに限るものではなく、不透明な材質でもよく、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａ、塩化カルシウム水溶液Ｃ、及び生成されるゲルＧを変質又は化学反応させない材質であれば、ガラス又は金属などからなるとしてもよい。シャーレー２４に収容されている塩化カルシウム水溶液Ｃは２％の濃度である。
【００３２】
プレート３０はシャーレー２４の上部に設置されている。プレート３０は、ヘッド２０のノズルプレート３４面と塩化カルシウム水溶液Ｃの液面との距離を一定に保っている。プレート３０は透明アクリル板で形成されている。これにより、プレート３０の外部から塩化カルシウム水溶液Ｃの渦巻流動状態を観察することができる。プレート３０は、ヘッド２０のノズル３６面を出す角穴（図示せず）と、ヘッド２０を固定するヘッド固定部４０と、塩化カルシウム水溶液Ｃをシャーレー２４内に供給する際に用いられる塩化カルシウム水溶液供給口４２と、を備えている。塩化カルシウム水溶液供給口４２はフタ付きロートである。フタ付きロートはプレート３０の上に設置される。フタ付きロートのフタはロートの上部にあり、左右にスライドが可能である。これにより、ロート内へのパーティクルの侵入防止と塩化カルシウム水溶液Ｃのロート外への噴出を防止する（安全対策）。角穴には、防水ゴム又はＯリングなどのシール部が形成されている。
【００３３】
インクパックユニット１４は、第２作業台４６と、第２作業台４６に設置されたインクパック（タンク）４８と、を備えている。第２作業台４６は、鏡面金属プレート状の天面５０と、天面５０の下方に設けられた中段５２と、を備えている。インクパック４８は中段５２に設置されている。インクパックユニット１４はアルギン酸ナトリウム水溶液Ａを収容し、ヘッド２０近傍に設置されている。インクパックユニット１４は、第２作業台４６の中段５２を上下移動させることにより、上下移動可能である。天面５０は、金属プレートからなりインクパックユニット１４への上部からの衝撃を保護している。金属プレートは鏡面になっている。これにより、ヘッド２０のノズル噴射有無の目視確認として用いることができる。鏡面加工はアルミ表面に無電解ニッケルメッキがコーティングされている。これにより、鏡面金属プレートの軽量化が図られる。インクパックユニット１４の供給口はノズルプレート３４面と同じ高さである。これにより、ノズル３６からの液だれ、あるいはノズル３６内への空気の侵入を防止できる。インクパックユニット１４は、例えば透明又は半透明なポリエチレンなどからなる。なお、ゲル製造装置２では、インクパックユニット１４に収容されているアルギン酸ナトリウム水溶液Ａが１％の濃度である。
【００３４】
ヘッド吸引ポンプ１６は、ヘッド２０の目詰まりを防止するためのクリーニング機構を備えている。クリーニング機構は、例えば、所定数の液滴噴射後又は画像解析部５４（図６参照）がゲルＧの異常を解析した場合等に、ヘッド２０からの強制的な液滴吸引やヘッド清掃を行い、ゲル製造装置２の安定稼動を図るものである。
【００３５】
第１作業台１８は、鏡面金属プレート状の天面５６を備えている。鏡面金属プレートは、例えば、ゲル製造前にヘッド２０からアルギン酸ナトリウム水溶液Ａを鏡面金属プレート上に噴射し、噴射された状態からヘッド２０のノズル噴射有無の目視確認を事前にすることでヘッド２０の安定稼動を図るものである。
【００３６】
ヘッド２０は、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａを噴射するための複数のノズル３６が形成されたノズルプレート３４を備えている。これによれば、多噴射機構部化が可能になり、短時間に多くのゲルＧを製造できる。また、ヘッド２０毎に噴射されるアルギン酸ナトリウム水溶液Ａの噴射量や種類を変えることが可能となり、多岐に渡るゲル製造が一度にできる。ノズル３６は、例えば直径１００μｍであり、噴射周波数１０Ｈｚ以上でノズル３６から噴射されるアルギン酸ナトリウム水溶液Ａは、流速１ｍｍ／ｓとする。ノズル３６から噴射する液滴の大きさは、約５０μｍである。アルギン酸ナトリウム水溶液Ａは、インクパック４８に収容されていて、導管６０に導かれてヘッド２０へ供給される。塩化カルシウム水溶液Ｃの液面の平滑領域と複数のノズル３６の配列領域とは、塩化カルシウム水溶液Ｃの水面と平行な方向にオーバーラップしている。また、塩化カルシウム水溶液Ｃの流動方向と複数のノズル３６の配列方向とは、互いに交差している。なお、塩化カルシウム水溶液Ｃの流動方向と複数のノズル３６の配列方向とは、互いに直角になるように構成されていてもよい。これによれば、塩化カルシウム水溶液Ｃへ向けて、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａをヘッド２０により連続して噴射しても、塩化カルシウム水溶液Ｃの流動方向に対して各ノズル３６間距離を最大にとることができるため、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａと塩化カルシウム水溶液Ｃとが反応して生成されるゲルＧが、さらに密着することなく、個々のゲルＧを得ることができる。なお、ノズル３６はヘッド２０に１列形成されているとしたが、これに限るものではなく、複数列形成されていてもよい。ヘッド２０のノズルプレート３４と、スターラー２８により渦巻流動される塩化カルシウム水溶液Ｃの液面との距離（間隔）は規定されている。
【００３７】
ゲル製造装置２は、シャーレー２４内を渦巻流動する塩化カルシウム水溶液Ｃに向けて、ノズル３６からアルギン酸ナトリウム水溶液Ａを液滴噴射法により噴射させることで、シャーレー２４内において、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａと塩化カルシウム水溶液Ｃとが化学反応して生成されたゲルＧを得る。具体的には、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａを塩化カルシウム水溶液Ｃに向けて噴射させることで、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａと塩化カルシウム水溶液Ｃとが化学反応し、アルギン酸カルシウムゲルが生成される。
【００３８】
パイプ９２は、シャーレー２４内の塩化カルシウム水溶液Ｃ及び生成されたゲルＧをシャーレー２４外に流動させる。
【００３９】
ゲル回収部９８は、流動された塩化カルシウム水溶液Ｃにアルギン酸ナトリウム水溶液Ａを噴射させることにより生成されるゲルＧを回収する。
【００４０】
次に、ゲル回収部９８について詳細に説明する。
図５は、本実施形態に係るゲル回収部９８を示す斜視図及び断面図である。本実施形態に係るゲル回収部９８は、フィルター（回収ネット）９６と、漏斗状部材９４と、を備えている。フィルター９６は、漏斗状部材９４上に配置されている。フィルター９６の孔径（目開き）は、ゲルＧの２５ミクロンに対し、１０ミクロンである。フィルター９６は、孔径を異ならせることにより多段階フィルターを構成している。これにより、大きさの異なるゲルＧを分別して回収することができる。ゲル回収部９８では、フィルター９６上のゲルＧと塩化カルシウム水溶液Ｃとが分離するように、及び分離することによりフィルター９６上に塩化カルシウム水溶液Ｃが滞留しないように、チュービングポンプ１０８がチューブ１０６を介して排出口１０４から漏斗状部材９４を吸引している。
【００４１】
液体循環部８８は、塩化カルシウム水溶液Ｃを流動させる。そして、循環させる。液体循環部８８は、チューブ１０６と、チュービングポンプ１０８と、フィルター１１０と、を備えている。ゲル回収部９８でゲルＧと分離された塩化カルシウム水溶液Ｃは、チュービングポンプ１０８によりチューブ１０６内を流動し、途中フィルター１１０でろ過され、シャーレー２４へ循環される。
【００４２】
（実施例）
先ず、シャーレー２４の側面（下部）に穴を開け、排水用のバルブ９０付きパイプ９２を設置する。これにより、ゲルＧ及び塩化カルシウム水溶液Ｃの排出が可能になる。
【００４３】
次に、漏斗状部材９４とゲル球回収用のフィルター９６とがセット可能なゲル回収部９８を透明アクリル板で製作する。なお、フィルター９６は、平滑性のあるメンブランフィルターを用いてもよいし、フィルター９６は、平滑性のあるステンレスワイヤー製で綾畳織を用いてもよい。また、フィルター９６は、柔らかいため、そのままでは吸引により変形する、そのために厚さ０．５ｍｍ、孔径（目開き）φ１．０ｍｍの穴が多数開口しているステンレス板を背板として設置してもよい（図示せず）。その上にフィルター９６を搭載する。
【００４４】
次に、フィルター９６の上にＯリング１００を設置し、その上から透明アクリルのパイプ１０２のネジ切り品を設置する。これにより、フィルター９６が固定される。また、多段階フィルターを構成することができる。例えば、パイプ９２側の第１のフィルターが１μｍよりも大きい粒子をろ過する粗いフィルターであり、漏斗状部材９４側の第２のフィルターが０．１μｍよりも大きい粒子をろ過する細かいフィルターである一連の接続された２つのフィルターを使用することができる。
【００４５】
次に、漏斗状部材９４の排出口１０４と、液体循環部８８のろ過用のフィルター１１０とをチューブ１０６でつなぎ、その間にチュービングポンプ１０８を設置する。
【００４６】
次に、ヘッド固定用のプレート３０に穴を開け、チューブ１０６を差し込みフィルター１１０と接続する。
【００４７】
図６は、本実施形態に係るゲル製造装置２の制御構成を示すブロック図である。ヘッド駆動ＢＯＸ２２は、撮像機６２を通して把握したゲル化状態や、ゲル製造装置２の稼動状態等を表示する表示部６４と、ゲル製造装置２の各部への指示等を入力するための操作部６６と、を有している。この場合、ヘッド駆動ＢＯＸ２２としていわゆるパーソナルコンピューターを用いており、ゲル製造装置２を制御するためのヘッド駆動ＢＯＸ２２の詳細について、次に説明する。
【００４８】
ヘッド駆動ＢＯＸ２２は、ゲル製造装置２を総合的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６８と、ＣＰＵ６８が参照して液滴の噴射等の各種処理を実行するためのプログラム等を保存しているＲＯＭ（Read Only Memory）７０と、操作部６６、撮像機６２、及び検出器７２から送られて来るデータ等を一時的に記憶しておくＲＡＭ（Random Access Memory）７４と、を有している。また、ヘッド駆動ＢＯＸ２２は、撮像機６２からの画像データを受信して解析する画像解析部５４と、ヘッド２０を制御する噴射制御部７６と、スターラー２８を制御する渦巻制御部７８と、検出器７２からの液量のデータを受信する液量検出部８０と、表示部６４及び操作部６６あるいは外部機器との入出力を行うための入出力インターフェイス８２と、を備えている。
【００４９】
画像解析部５４は、撮像機６２が撮影したアルギン酸ナトリウム水溶液Ａのゲル状態を示す画像を受信して、所望の形態のゲルであるか否かを解析する。解析結果は、ＣＰＵ６８に伝えられ、ＣＰＵ６８が、噴射の継続の可否等を決定して、噴射制御部７６及び渦巻制御部７８へ指示する。噴射制御部７６は、ＣＰＵ６８の指示に基づいてヘッド２０からの液滴の噴射を制御する。渦巻制御部７８は、噴射制御部７６によるヘッド２０からの液滴の噴射に対応して、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａが塩化カルシウム水溶液Ｃの液面上で重ならないように、スターラー２８を制御する。液量検出部８０は、インクパック４８の検出器７２が検出した、塩化カルシウム水溶液Ｃの液量を受信し、噴射継続に必要な液量であるか否かを判断する。判断結果は、ＣＰＵ６８に伝えられ、液量不足と判断した場合、ＣＰＵ６８が噴射制御部７６に停止を指示する。停止の場合、ＣＰＵ６８は、表示部６４へ停止した旨の警報を表示させる。
【００５０】
次に、ゲル製造装置２によりアルギン酸ナトリウム水溶液Ａのゲルを生成（製造）する方法について、フローチャートに基づいて説明する。
図７は、本実施形態に係るゲルを製造するための工程を示すフローチャートである。このフローチャートは、１回の液滴噴射のフローを示すものである。
【００５１】
事前準備として、ゲル製造者は、塩化カルシウム水溶液Ｃをシャーレー２４内に入れる。なお、塩化カルシウム水溶液Ｃを塩化カルシウム水溶液供給口４２を介してシャーレー２４内に入れてもよい。塩化カルシウム水溶液Ｃの量は、ヘッド２０のノズルプレート３４面と塩化カルシウム水溶液Ｃの液面との距離（プラテンギャップ）Ｓを規定することにより決定される。塩化カルシウム水溶液Ｃの量は、シャーレー２４の側面に印刷された目盛り線により測定される。塩化カルシウム水溶液Ｃの量は、事前にシャーレー２４内に塩化カルシウム水溶液Ｃが、ノズルプレート３４と塩化カルシウム水溶液Ｃの液面との必要な距離分だけ入れられ、その塩化カルシウム水溶液Ｃの重さが測定される。次回から、ゲル製造者は塩化カルシウム水溶液Ｃを必要な重さだけ電子天秤で測定し、塩化カルシウム水溶液供給口４２を介して入れる。
【００５２】
次に、ゲル製造者は、ヘッド駆動ＢＯＸ２２の電源を投入し液滴の噴射パターンを選択する。噴射パターンとは、ノズル３６から噴射する液体に応じた噴射条件を設定したものであり、ピエゾ素子へ印加する電圧波形等が含まれる。この場合、液滴の噴射数も含まれる。アルギン酸ナトリウム水溶液Ａの液滴を噴射するための噴射パターンを選択する。
【００５３】
次に、ゲル製造者は、第１作業台１８の天面５６の鏡面金属プレート上にて、ヘッド２０の噴射を事前確認する。アルギン酸ナトリウム水溶液Ａは、ヘッド２０が有する図示していないピエゾ素子に押されて、ノズル３６から液滴となって噴射される。
【００５４】
次に、ゲル製造者は、ヘッド２０をシャーレー２４上部のプレート３０の角穴にセットし、ヘッド固定部４０によりヘッド２０上部を固定する。ヘッド２０のセット位置は、塩化カルシウム水溶液Ｃの回転により発生する中央部の窪みＰを避け、塩化カルシウム水溶液Ｃの平滑面上にセットする。なお、多ノズルヘッドにおいては、塩化カルシウム水溶液Ｃの回転方向に対しノズル３６配置列方向を垂直にセットしてもよい。また、多ノズルヘッドのおいては、塩化カルシウム水溶液Ｃの回転方向に対しノズル３６配置列方向を斜めにセットしてもよい。
【００５５】
以上で事前準備が終了し、先ず、ステップＳ１０において、ヘッド駆動ＢＯＸ２２は、スターラー２８を用いて回転子３２により塩化カルシウム水溶液（第２液体）Ｃを渦巻流動させる。
【００５６】
次に、ステップＳ２０において、ヘッド駆動ＢＯＸ２２は、渦巻流動する塩化カルシウム水溶液Ｃにヘッド２０からアルギン酸ナトリウム水溶液（第１液体）Ａの液滴を噴射させる。噴射された液滴は、流動している塩化カルシウム水溶液Ｃの中へ投入される。この状態の液滴が塩化カルシウム水溶液Ｃと反応してゲルＧになるため、均一な形状のゲルＧを得ることができる。液滴の噴射後、ステップＳ３０へ進む。
【００５７】
次に、ステップＳ３０において、ヘッド駆動ＢＯＸ２２は、所定のゲル状態か否かを判断する。つまり、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａの液滴が所望の形状のゲルＧになっているか否かの判断をする。この判断は、撮像機６２で撮影したゲルＧの映像を参照して、画像解析部５４が行う。ゲル製造装置２では、撮像機６２が図示していないゲル回収部の回収ネットに回収されたゲルＧを撮影している。そして、ゲルＧが所定のゲル状態であれば、ステップＳ４０へ進み、一方、ゲルＧが所定のゲル状態でなければ、ステップＳ５０でその旨を警報表示してフローを終了する。フローを終了することで液滴の噴射等を停止する。
【００５８】
ゲルＧが所定のゲル状態であれば、ステップＳ４０において、選択した噴射数が終了したか否かを判断する。この判断は、ヘッド２０の噴射数をカウントして、図示していない噴射制御部が行う。そして、所定数の液滴を噴射していれば、ステップＳ６０へ進み、一方、所定数の液滴を噴射していなければ、ステップＳ２０へ戻る。
【００５９】
ステップＳ２０へ戻る場合、所定数の液滴を噴射するまで、ステップＳ２０のステップを継続して実行する。そして、所定数の液滴を噴射後、ステップＳ６０へ進む。
【００６０】
次に、ステップＳ６０において、パイプ９２に備えられたバルブ９０を制御して、シャーレー２４内の塩化カルシウム水溶液Ｃ及びゲルＧを排出する。排出された塩化カルシウム水溶液Ｃ及びゲルＧはゲル回収部９８で分離され、ゲルＧが回収される。ゲルＧを回収しフローを終了する。ヘッド２０及びスターラー２８の電源を切る。なお、ゲル回収部９８から排出された塩化カルシウム水溶液Ｃは、液体循環部８８によりシャーレー２４内に戻される。
【００６１】
以上、ゲル製造装置２を用いたゲル製造方法の実施形態について説明した。以下に、実施形態の効果をまとめて記載する。
【００６２】
（１）ゲル製造装置２は、塩化カルシウム水溶液Ｃへ向けて、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａをヘッド２０により連続して噴射しても、塩化カルシウム水溶液Ｃが渦巻流動しているため、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａと塩化カルシウム水溶液Ｃとが反応して生成されるゲルＧが、密着することなく、個々のゲルを得ることができる。また、スターラー２８により生成されたゲルＧをパイプ９２、ゲル回収部９８、及び液体循環部８８によりシャーレー２４外に流動させ、回収できる。
【００６３】
（２）パイプ９２のバルブ９０を開くことで、塩化カルシウム水溶液ＣとゲルＧとをシャーレー２４外に流動させ、ゲルＧと塩化カルシウム水溶液Ｃとを分離することでゲルＧを回収することができる。また、塩化カルシウム水溶液Ｃを循環して使用することが可能であるため、コスト低減で作業効率の向上になる。
【００６４】
（３）ゲルＧと塩化カルシウム水溶液Ｃとを分離することでゲルＧを回収できる。
【００６５】
（４）フィルター９６の孔径（目開き）の径を変えることで、所望のサイズのゲルＧを回収できる。
【００６６】
（５）フィルター９６の孔径（目開き）の径を変えることで、大きさの異なるゲルＧを一度に回収できる。また、ゲルＧのサイズが異なった物を生成しても、フィルター９６が多段のためフィルター９６の孔径（目開き）の径を変えることで、一度にゲルＧをサイズ毎分離できる。
【００６７】
（６）漏斗状部材９４は、チュービングポンプ１０８により吸引され、フィルター９６上でゲルＧと塩化カルシウム水溶液Ｃとに分離するので、フィルター９６の孔径（目開き）が細かいため吸引しないとフィルター９６から塩化カルシウム水溶液Ｃが出てこないという状態を回避できる。
【００６８】
（７）塩化カルシウム水溶液Ｃをろ過用のフィルター１１０により不純物を捕獲した上でシャーレー２４の中に供給できる。
【００６９】
（８）塩化カルシウム水溶液Ｃへ向けて、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａをヘッド２０により連続して噴射しても、塩化カルシウム水溶液Ｃが渦巻流動しているため、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａと塩化カルシウム水溶液Ｃとが反応して生成されるゲルＧが、密着することなく、個々のゲルＧを得ることができる。
【００７０】
また、塩化カルシウム水溶液ＣとゲルＧとをシャーレー２４外に流動させ、ゲルＧと塩化カルシウム水溶液Ｃとを分離することでゲルＧを回収することができる。また、塩化カルシウム水溶液Ｃを循環して使用することが可能であるため、コスト低減で作業効率の向上になる。
【００７１】
また、少なくともヘッド２０から噴射されるアルギン酸ナトリウム水溶液Ａの液滴は、液滴の大きさや、噴射の速度及び方向等の制御が確実かつ容易になされる。そのため、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａの液滴は、塩化カルシウム水溶液Ｃと確実に接触するように所定の大きさで噴射され、均一な大きさにゲル化することが可能である。
【００７２】
（９）少なくともヘッド２０から噴射されるアルギン酸ナトリウム水溶液Ａの液滴は、液滴の大きさや、噴射の速度及び方向等の制御が確実かつ容易になされる。そのため、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａの液滴は、塩化カルシウム水溶液Ｃと確実に接触するように所定の大きさで噴射され、均一な大きさにゲル化することが可能である。この場合、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａは、ディスペンサー等により噴射してもよく、またインクジェット方式により噴射してもよい。
【００７３】
（１０）ゲル製造装置２は、ヘッド２０がインクジェット方式であるため、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａの液滴の大きさや、噴射の速度及ぶ方向等の制御が他噴射方式より正確に行え、液滴を常に同一条件で均一な大きさにゲル化することができる。特に、微小なゲルＧであっても、ゲルＧの均一化が図れる。
【００７４】
（１１）アルギン酸ナトリウム水溶液Ａがヘッド２０から液滴の状態で噴射されるため、１０μｍの大きさの均一なゲルＧが得られる。この液滴の大きさを調整すれば、本実施形態で生成した１０μｍ以外の所望の大きさのゲルＧが容易に得られる。
【００７５】
（１２）塩化カルシウム水溶液Ｃが静止状態ではなくシャーレー２４内で渦巻流動される方式であるため、塩化カルシウム水溶液Ｃの汚染あるいは生菌の発生等を防止することができる。
【００７６】
なお、上記課題の少なくとも一部を解決できる範囲での変形、改良などは前述の実施形態に含まれるものである。
【００７７】
（変形例１）
例えば、前述の実施形態では、液体循環部８８は、ゲル回収部９８を通過した塩化カルシウム水溶液Ｃを回収し、チュービングポンプ１０８によりシャーレー２４へ循環させるとしたが、これに限るものではなく、液体循環部８８は、ゲル回収部９８を通過した塩化カルシウム水溶液Ｃを回収タンクに回収するとし、その後、回収タンクに回収された塩化カルシウム水溶液Ｃをチュービングポンプ１０８によりシャーレー２４へ循環させるとしてもよい。
【００７８】
また、シャーレー２４及びプレート３０は、透明なアクリル、又は透明若しくは半透明なポリプロピレンなどからなるとしたが、これに限るものではなく、不透明な材質でもよく、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａ、塩化カルシウム水溶液Ｃ、及び生成されるゲルＧを変質又は化学反応させない材質であれば、ガラス又は金属などからなるとしてもよい。
【００７９】
（変形例２）
アルギン酸ナトリウム水溶液Ａの液滴を噴射するヘッド２０は、インクジェット方式ではなく、例えば、ディスペンサー等によりアルギン酸ナトリウム水溶液Ａを滴下等する方法であってもよい。これによれば、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａの液滴を塩化カルシウム水溶液Ｃへ向けて、正確に噴射することができ、ゲルＧの生成が行える。このように、インクジェット方式と多様な噴射方式とを併用することにより、噴射する種々の溶液に対応したゲル製造装置を提供できる。そして、粘性の高い溶液を噴射するために、溶液を加熱して粘度を低くする機構をゲル製造装置２に設けてもよい。
【００８０】
（変形例３）
また、インクパック４８の検出器７２は、貯蔵する液量以外に液体の濃度等の情報を検出してもよい。
【００８１】
（変形例４）
ヘッド２０のノズルプレート３４面と塩化カルシウム水溶液Ｃの液面の距離（プラテンギャップ）Ｓはシャーレー２４内に図示しない水位センサーを搭載し、一定水位になったら吸水（塩化カルシウム水溶液Ｃ）を停止してもよい。これによれば、一定水位になったら吸水（塩化カルシウム水溶液Ｃ）を停止することができるため、ヘッド２０のノズルプレート３４面と塩化カルシウム水溶液Ｃの液面との距離（プラテンギャップ）の管理ができる。そのため、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａの液滴は、塩化カルシウム水溶液Ｃと確実に接触するように所定の大きさで噴射され、均一な大きさにゲル化することが可能である。
【００８２】
（変形例５）
上記各実施形態では、アルギン酸のゲルＧを得るために、第１液体としてアルギン酸ナトリウム水溶液Ａを用い、第２液体として塩化カルシウム水溶液Ｃを用いた場合を例に説明した。この他に、アルギン酸のゲルＧを得るためには、第１液体としてアルギン酸カリウム溶液を用い、第２液体として塩化バリウム溶液を用いる方法等であってもよく、ゲル形成材を含む第１液体を反応してゲル化する第２液体であれば、適用できる。また、ゲルＧに所望の物質を含有させることも可能であって、例えば、アルギン酸ナトリウム水溶液Ａに、硬化剤、薬剤、酸素、細胞、顔料、触媒、ナノ粒子、蛍光粒子等を含ませて、液滴として噴射する。これにより、硬化剤、薬剤、酸素、細胞、顔料、触媒、ナノ粒子、蛍光粒子等を内部に封入したゲルＧを得ることができる。例えば、硬化剤や薬剤を内部に封入したゲルＧは、外部圧力等が加わったときゲルＧから硬化剤や薬剤が出て硬化作用や薬剤作用が始まるといった使用方法をも可能とし、更に、微小液体を形成することにより、狭小な箇所でも硬化作用や薬剤作用を得られるゲルＧを製造することが可能である。特に、歯科材料として硬化剤を内部に封入した微小なゲルＧを製造することによって、歯冠などの狭小な箇所に適量の硬化剤を与えることが可能である。硬化剤を必要量以上使用することがなく、硬化剤の無駄がなくなる他、歯科治療の費用を低くすることができる。なお、それぞれの液体における液滴の大きさや濃度は、各実施形態の設定に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８３】
２…ゲル製造装置  １０…ベースプレート  １２…ゲル生成ユニット  １４…インクパックユニット  １６…ヘッド吸引ポンプ  １８…第１作業台  ２０…ヘッド（噴射機構）  ２２…ヘッド駆動ＢＯＸ  ２４…シャーレー（容器）  ２６…シャーレーガイドプレート  ２８…スターラー（第１流動機構）  ３０…プレート  ３２…回転子  ３４…ノズルプレート  ３６…ノズル  ４０…ヘッド固定部  ４２…塩化カルシウム水溶液供給口  ４６…第２作業台  ４８…インクパック  ５０…天面  ５２…中段  ５４…画像解析部  ５６…天面  ６０…導管  ６２…撮像機  ６４…表示部  ６６…操作部  ６８…ＣＰＵ  ７０…ＲＯＭ  ７２…検出器  ７４…ＲＡＭ  ７６…噴射制御部  ７８…渦巻制御部  ８０…液量検出部  ８２…入出力インターフェイス  ８８…液体循環部（第２流動機構）  ９０…バルブ  ９２…パイプ（排出部）（第２流動機構）  ９４…漏斗状部材  ９６…フィルター（回収ネット）  ９８…ゲル回収部（第２流動機構）  １００…Ｏリング  １０２…パイプ  １０４…排出口  １０６…チューブ  １０８…チュービングポンプ（ポンプ）  １１０…フィルター。
【図６】
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【図７】
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【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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