(57)【要約】【課題】均一な大きさにゲル化することを可能とするゲル製造装置を提供する。【解決手段】ゲル製造装置は、ゲル形成材を含む第１液体Ａを第２液体Ｃへ滴下してゲルを製造するゲル製造装置であって、第２液体Ｃを収容する第１容器２４と、第１容器２４内に収容される第２容器３２と、第２容器３２を回転させることにより第２液体Ｃを渦巻流動させる流動機構部２８と、第１液体Ａを収容するタンク４８と、タンク４８と連通し、渦巻流動されている第２液体Ｃに第１液体Ａを噴射する複数のノズル３６が所定の方向に沿って形成されたノズルプレート３４を備える噴射機構部２０と、を含み、複数のノズル３６は、第２液体Ｃの液面の平滑領域と向かい合う位置に配置され、第２容器３２の回転方向と複数のノズル３６が形成される所定の方向とは、互いに交差する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲル形成材を含む第１液体を第２液体へ滴下してゲルを製造するゲル製造装置であって、
前記第２液体を収容する第１容器と、
前記第１容器内に収容される第２容器と、
前記第２容器を回転させることによって、前記第２液体を渦巻流動させる流動機構部と、
前記第１液体を収容するタンクと、
前記タンクと連通し、渦巻流動されている前記第２液体に前記第１液体を噴射する複数のノズルが所定の方向に沿って形成されたノズルプレートを備える噴射機構部と、
を含み、
前記複数のノズルは、前記第２液体の液面の平滑領域と向かい合う位置に配置され、
前記第２容器の回転方向と前記所定の方向とは、互いに交差する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容器は、前記ゲルの大きさよりも小さく、かつ、前記第２液体を通過させる大きさの穴を有し、前記第１容器と着脱可能である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、
前記第２容器は、前記流動機構部と着脱可能であり、底部に前記第１容器の底部へ向かう突起を有することを特徴とするゲル製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のゲル製造装置において、
前記噴射機構部は、複数設けられていることを特徴とするゲル製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載のゲル製造装置において、
前記噴射機構部は、前記第２容器の回転軸を中心として対角に設けられていることを特徴とするゲル製造装置。
【請求項６】
請求項４に記載のゲル製造装置において、
前記噴射機構部は、前記第２容器の回転軸を中心に同心円状に設けられてい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、
前記第１容器内の前記第２液体の液面位置を検出するセンサーと、
前記第２容器内に前記第２液体を供給する供給部と、
をさらに含む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において、
前記噴射機構部は、インクジェットヘッドであることを特徴とするゲル製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲル製造装置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］本適用例に係るゲル製造装置は、ゲル形成材を含む第１液体を第２液体へ滴下してゲルを製造するゲル製造装置であって、前記第２液体を収容する第１容器と、前記第１容器内に収容される第２容器と、前記第２容器を回転させることによって、前記第２液体を渦巻流動させる流動機構部と、前記第１液体を収容するタンクと、前記タンクと連通し、渦巻流動されている前記第２液体に前記第１液体を噴射する複数のノズルが所定の方向に沿って形成されたノズルプレートを備える噴射機構部と、を含み、前記複数のノズルは、前記第２液体の液面の平滑領域と向かい合う位置に配置され、前記第２容器の回転方向と前記所定の方向とは、互いに交差することを特徴とする。
【０００７】
これによれば、第１容器に収容されている第２液体へ向けて第１液体を噴射機構部から同じ位置で噴射しても、第２容器を回転させることで第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同士が密着することを低減でき、所望の大きさのゲルを得ることができる。また、第２液体が渦巻流動すると、第２容器の回転中心付近にある第２液体の液面が窪み、液面が下がる現象が発生する。安定して所望の形状のゲルを製造するためには、第１液体を噴射するノズルと第２液体との距離が所定範囲に収まっていることが望ましく、下がった液面へ向けて第１液体を噴射すると安定して所望の形状のゲルを製造することが困難となる。その点、適用例１によれば、第１液体を噴射する複数のノズルは、第２液体の液面の平滑領域と向かい合う位置に配置されているため、安定して所望の形状のゲルを製造することができる。
【０００８】
また、適用例１によれば、第２容器の回転方向と複数のノズルが形成されている方向とは互いに交差している。言い換えると、第２容器の回転方向と複数のノズルが形成されている方向とは平行にはなっていない。このようにすれば、第２容器の回転方向に沿って渦巻流動する第２液体の流動方向と平行にノズルが配置されていないため、ある時点で、あるノズルから第１液体を噴射して生成されたゲルが、所定期間経過して流動した結果、他のノズルの下にゲルが残存することを抑制できる。従って、生成されたゲルの上に第１液体を再び噴射することによって、ゲルが所望の大きさよりも大きくなったり、形状が不均一となったりすることを抑制することができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に係るゲル製造装置において、前記第２容器は、前記ゲルの大きさよりも小さく、かつ、前記第２液体を通過させる大きさの穴を有し、前記第１容器と着脱可能であることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、第２容器の穴から第２液体を排出しかつ、生成されたゲルを第２容器内に収容した状態にできるため、生成されるゲルと、第２液体との分離が容易に行える。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に係るゲル製造装置において、前記第２容器は、前記流動機構部と着脱可能であり、底部に前記第１容器の底部へ向かう突起を有することを特徴とする。
【００１２】
これによれば、第２容器の底部に第１容器の底部へ向かう突起があるため、第２容器の底部が第１容器の底部と接触した場合、突起が接触することになるため、第２容器の底部全面が第１容器の底部と接触する場合と比較して、接触抵抗が小さいので、第２容器を容易に回転させることができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に係るゲル製造装置において、前記噴射機構部は、複数設けられていることを特徴とする。
【００１４】
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を製造できる。また、噴射機構部毎に噴射される第１液体の噴射量や種類を変えることが可能となり、大きさや形状、材質が異なる多種類のゲルを容易に製造することができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に係るゲル製造装置において、前記噴射機構部は、前記第２容器の回転軸を中心として対角に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
これによれば、噴射機構部が前記第２容器の回転軸を中心として対角に設けられている。すなわち、各噴射機構部が離れて設けられているため、第２液体へ向けて第１液体を噴射しても、生成されるゲル同士が密着することを低減でき、所望の大きさのゲルを得ることができる。
【００１７】
［適用例６］上記適用例に係るゲル製造装置において、前記噴射機構部は、前記第２容器の回転軸を中心に同心円状に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、噴射機構部は、第２容器の回転軸を中心に同心円状に設けられているため、第２容器の回転軸とほぼ同じ回転軸で渦巻流動する第２液体の各々の噴射機構部の下部における流動速度がほぼ同じになる。したがって、各々の噴射機構部で噴射される第１液体と第２液体とがほぼ同じ条件で反応するため、均一なゲルを製造することができる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例に係るゲル製造装置において、前記第１容器内の前記第２液体の液面位置を検出するセンサーと、前記第２容器内に前記第２液体を供給する供給部と、をさらに含むことを特徴とする。
【００２０】
これによれば、第２液体の液面位置を検出するセンサーを用いて、第２液体の液面位置が所定の位置になったら第２液体の供給を停止することができるため、噴射機構部のノズルプレート面と第２液体の液面との距離（プラテンギャップ）を所定の範囲に維持することができる。そのため、均一な大きさのゲルを製造することが可能となる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に係るゲル製造装置において、前記噴射機構部は、インクジェットヘッドであることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、第１液体の大きさや、噴射の速度及び方向等の制御がより確実かつより容易に行える。そのため、第２液体に向けて噴射される第１液体と第２液体との接触位置等のバラツキが抑制でき、第１液体をより同一条件下でゲル化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】本実施形態に係るかご型回転子を示す斜視図。
【図６】本実施形態に係るかご型回転子を示す断面図。
【図７】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８】本実施形態に係るゲルを製造する事前準備の工程を示すフローチャート。
【図９】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。
【図１０】本実施形態に係る製造したゲルを回収する工程を示すフローチャート。
【図１１】変形例１における多数ヘッドに対応する各プレートを示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
最初に、ゲル製造装置の一例について説明する。本実施形態に係るゲル製造装置は、ノズルからアルギン酸ナトリウム溶液（第１液体）を、塩化カルシウム溶液（第２液体）に向けて噴射させることで、アルギン酸ナトリウム溶液と塩化カルシウム溶液とを化学反応させ、アルギン酸カルシウムゲルを生成する装置である。
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り、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り、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り、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。図５は、本実施形態に係るかご型回転子を示す斜視図であり、図６は、本実施形態に係るかご型回転子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（噴射機構部）２０を駆動するヘッド駆動ＢＯＸ（制御部）２２と、を備えている。
【００２６】
ベースプレート１０は、後述するゲル生成ユニット１２のシャーレー（第１容器）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。
【００２７】
ゲル生成ユニット１２は、回転子駆動部（流動機構部）２８と、かご型回転子（第２容器）３２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。
【００２８】
かご型回転子３２はシャーレー２４内に配置され、シャーレー２４の底から浮かせた状態で回転子駆動部２８の回転軸４４に固定ネジ４で駆動軸８を固定することで固定されている。本実施形態では、駆動軸８の上部断面の外郭線が直線部分を含む形状となっており、固定ネジ４により安定的に固定されているが、駆動軸８の固定方法は、固定ネジ４によって固定する方法に限られるものではなく、駆動軸８の上部断面の外郭線の直線部分を含む形状に相似させて、回転軸４４の穴の断面の内郭線も直線部分を含む形状とし、噛み合わせの力で固定化させたり、弾性体を有する挟持機構などの他の方法でも構わない。
【００２９】
かご型回転子３２は、図４〜６に示すように、側面に小さな穴６が多数空けられていてもよい。穴６は生成するゲルＧよりも小さく、かつ、第２液体を通過させる大きさであることが好ましい。また、かご型回転子３２は回転子駆動部２８と着脱可能であることが好ましい。このようにすれば、例えば穴６の大きさが異なるかご型回転子３２を複数用意しておき、生成するゲルＧの大きさに応じて適切なかご型回転子３２を回転子駆動部２８に装着することができる。また、かご型回転子３２の底部にはシャーレー２４の底に向かう突起７が設けられていてもよい。このようにすれば、シャーレー２４の底とかご型回転子３２の底部が接した場合でも、接地面積が少なくなるため、かご型回転子３２の回転速度の低下を低減することができる。
【００３０】
突起７の形状は、かご型回転子３２の回転の中心に対して対称である形であれば、半球タイプ（図６（Ａ）参照）や円錐形（図６（Ｂ）参照）など、どのような形でも構わない。
【００３１】
回転子駆動部２８はプレート３０に固定されており、回転軸４４を回転させることで駆動軸８を通じてシャーレー２４内のかご型回転子３２を回転させ、シャーレー２４内の塩化カルシウム溶液（第２液体）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溶液（第１液体）Ａが塩化カルシウム溶液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。
【００３２】
シャーレー２４は、ベースプレート１０の上にシャーレーガイドプレート２６により所定の位置にガイドされて設置されている。シャーレー２４の中心は、かご型回転子３２の回転の中心と一致している。シャーレー２４は、例えば透明なアクリル、又は透明若しくは半透明なポリプロピレンなどの視認可能な材質からなることが好ましい。これにより、塩化カルシウム溶液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。なお、シャーレー２４の材質は、これらに限るものではなく、不透明な材質でもよい。シャーレー２４の材質は、アルギン酸ナトリウム溶液Ａ、塩化カルシウム溶液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。本実施形態においては、シャーレー２４に収容されている塩化カルシウム溶液Ｃは２％の濃度である。
【００３３】
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の下面（塩化カルシウム溶液Ｃの液面と向かい合う面）と塩化カルシウム溶液Ｃの液面との距離（プラテンギャップ）Ｓ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３８（図１１参照）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溶液供給口４２と、かご型回転子３２の駆動軸８を通す駆動軸穴４３とを備えている。塩化カルシウム溶液供給口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溶液Ｃのロート外への噴出を防止する。角穴３８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。
【００３４】
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４８はアルギン酸ナトリウム溶液Ａを収容する。また、インクパック４８は、収容しているアルギン酸ナトリウム溶液Ａの液量を検出する検出器７２を有していてもよい。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、金属プレートに向かってヘッド２０から液体を噴射することによって、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４８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４８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４８に収容されているアルギン酸ナトリウム溶液Ａが１％の濃度である。
【００３５】
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７参照）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。
【００３６】
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。
【００３７】
ヘッド２０は、いわゆるインクジェットヘッドであって、アルギン酸ナトリウム溶液Ａを噴射するための複数のノズル３６が所定の方向に沿って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。ヘッド２０は例えば、ピエゾ素子に所定の電圧波形を印加してピエゾ素子を伸縮させることによって、アルギン酸ナトリウム溶液Ａをノズル３６から噴射する。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。複数のノズルは、塩化カルシウム溶液Ｃの液面の平滑領域と向かい合う位置に配置される。ここで、平滑領域とは、塩化カルシウム溶液Ｃを渦巻流動させたときに、液面が水平あるいは略水平になっている領域を意味する。具体的には、シャーレー２４及びかご型回転子３２の中央部よりもシャーレー２４及びかご型回転子３２の外周部に近い領域である。
【００３８】
また、かご型回転子３２の回転方向と複数のノズル３６が形成される所定の方向とは、互いに交差している。より好ましくは、かご型回転子３２の回転方向と複数のノズル３６が形成される所定の方向とは、互いに直角になるように構成されていてもよい。このようにすれば、かご型回転子３２の回転方向に沿って渦巻流動する塩化カルシウム溶液Ｃの流動方向と平行にノズル３６が配置されていないため、ある時点で、あるノズル３６からアルギン酸ナトリウム溶液Ａを噴射して生成されたゲルが、所定期間経過して流動した結果、他のノズル３６の下にゲルが残存することを抑制できる。従って、生成されたゲルの上にアルギン酸ナトリウム溶液Ａを再び噴射することによって、ゲルが所望の大きさよりも大きくなったり、形状が不均一となったりすることを抑制することができる。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、回転子駆動部２８により渦巻流動される塩化カルシウム溶液Ｃの液面との距離（間隔）は所定範囲内となるように規定されている。
【００３９】
図７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。制御部２２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、制御部２２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を制御するための制御部２２の詳細について、次に説明する。
【００４０】
制御部２２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、制御部２２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、回転子駆動部２８を制御する渦巻制御部７８と、検出器７２からの液体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。
【００４１】
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溶液Ａが塩化カルシウム溶液Ｃの液面上で重ならないように、回転子駆動部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。
【００４２】
次に、ゲル製造装置２によりアルギン酸ナトリウム溶液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８は、本実施形態に係るゲルを製造する事前準備の工程を示すフローチャートである。図９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。図１０は、本実施形態に係る製造したゲルを回収する工程を示すフローチャートである。
【００４３】
図８のフローチャートに沿って事前準備を行う。先ず、ステップＳ２１０において、シャーレー２４をシャーレーガイドプレート２６に沿って所定の位置に設置する。次に、ステップＳ２２０において、かご型回転子３２をシャーレー２４内に配置する。次に、ステップＳ２３０において、かご型回転子３２の駆動軸８を、プレート３０の駆動軸穴４３を通しながら、プレート３０を設置する。回転子駆動部２８を後でプレート３０に設置しても良いし、回転子駆動部２８をプレート３０に事前に設置してからプレート３０の設置をしても構わない。
【００４４】
次に、ステップＳ２４０において、かご型回転子３２をシャーレー２４の底から浮かせた状態で回転子駆動部２８の回転軸４４に固定ネジ４で駆動軸８を固定する。固定ネジ４で固定されたことにより、回転子駆動部２８の回転軸４４を回転させることで駆動軸８を通じてシャーレー２４内のかご型回転子３２を回転させ、シャーレー２４内の塩化カルシウム溶液Ｃを渦巻流動させることができる。
【００４５】
次に、ステップＳ２５０において、塩化カルシウム溶液Ｃをシャーレー２４内に入れる。なお、塩化カルシウム溶液Ｃを塩化カルシウム溶液供給口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溶液Ｃの液面との距離Ｓを規定することにより決定される。塩化カルシウム溶液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。塩化カルシウム溶液Ｃの量は、事前にシャーレー２４内に塩化カルシウム溶液Ｃを、ノズルプレート３４と塩化カルシウム溶液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溶液Ｃの重さが測定される。次回から、塩化カルシウム溶液Ｃを必要な重さだけ電子天秤で測定し、塩化カルシウム溶液供給口４２を介して入れる。
【００４６】
次に、ステップＳ２６０において、ヘッド２０及び回転子駆動部２８の電源も投入しながら制御部２２の電源を投入する。
【００４７】
次に、ステップＳ２７０において、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、ヘッド２０を駆動する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。
【００４８】
次に、ステップＳ２８０において、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。この作業によってアルギン酸ナトリウム溶液Ａがヘッド２０に充填される。アルギン酸ナトリウム溶液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。
【００４９】
次に、ステップＳ２９０において、ヘッド２０をシャーレー２４上部のプレート３０の角穴３８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、塩化カルシウム溶液Ｃの回転により発生する中央部の窪みＰ（図４参照）を避け、塩化カルシウム溶液Ｃの平滑領域の上方にセットする。なお、多ノズルヘッドにおいては、塩化カルシウム溶液Ｃの回転方向に対しノズル３６の配列方向を垂直にセットしてもよい。また、多ノズルヘッドにおいては、塩化カルシウム溶液Ｃの回転方向に対しノズル３６の配列方向を斜めにセットしてもよい。
【００５０】
以上で事前準備が終了し、図９のフローチャートに沿ってゲルＧの生成を行う。先ず、ステップＳ１１０において、制御部２２は、回転子駆動部２８を用いてかご型回転子３２により塩化カルシウム溶液Ｃを渦巻流動させる。
【００５１】
次に、ステップＳ１２０において、制御部２２は、渦巻流動する塩化カルシウム溶液Ｃにヘッド２０からアルギン酸ナトリウム溶液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Ｓ１３０へ進む。
【００５２】
次に、ステップＳ１３０において、制御部２２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。そして、ゲルＧが所定のゲル状態であれば、ステップＳ１４０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Ｓ１５０でその旨を表示部６４に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。
【００５３】
ゲルＧが所定のゲル状態であれば、ステップＳ１４０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、フローを終了し、一方、所定数の液滴を噴射していなければ、ステップＳ１２０へ戻る。
【００５４】
ステップＳ１２０へ戻る場合、所定数の液滴を噴射するまで、ステップＳ１２０〜ステップＳ１４０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すれば、フローを終了する。
【００５５】
以上でゲルＧの生成工程が終了し、図１０のフローチャートに沿ってゲルＧの回収を行う。まず、ステップＳ３１０において、ヘッド２０及び回転子駆動部２８の電源と制御部２２の電源を切る。
【００５６】
次に、ステップＳ３２０において、ヘッド固定部４０のネジを緩め、ヘッド２０を取り除く。
【００５７】
次に、ステップＳ３３０において、固定ネジ４のネジを緩め、かご型回転子３２の駆動軸８と回転子駆動部２８の回転軸４４との連結を解除する。回転子駆動部２８をプレート３０から取り外しても良いし、取り付けたままでも構わない。
【００５８】
次に、ステップＳ３４０において、ゲル生成ユニット１２からプレート３０を取り除く。
【００５９】
次に、ステップＳ３５０において、かご型回転子３２の駆動軸８を持ち、ゆっくりと引き上げる。この時、駆動軸８を軽く回しながら引き上げると塩化カルシウム溶液Ｃと生成したゲルＧの分離が早くなる。以上でゲルＧの回収工程が終了する。
【００６０】
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。
【００６１】
（１）ゲル製造装置２は、シャーレー２４に収容されている塩化カルシウム溶液Ｃへ向けてアルギン酸ナトリウム溶液Ａをヘッド２０から同じ位置で噴射しても、かご型回転子３２を回転させることで塩化カルシウム溶液Ｃが渦巻流動しているため、アルギン酸ナトリウム溶液Ａと塩化カルシウム溶液Ｃとが反応して生成されるゲル同士が密着することを低減でき、所望の大きさのゲルを得ることができる。また、塩化カルシウム溶液Ｃが渦巻流動すると、かご型回転子３２の回転中心付近にある塩化カルシウム溶液Ｃの液面が窪み、液面が下がる現象が発生する。安定して所望の形状のゲルを製造するためには、アルギン酸ナトリウム溶液Ａを噴射するノズル３６と塩化カルシウム溶液Ｃとの距離が所定範囲に収まっていることが望ましく、下がった液面へ向けてアルギン酸ナトリウム溶液Ａを噴射すると安定して所望の形状のゲルを製造することが困難となる。その点、アルギン酸ナトリウム溶液Ａを噴射する複数のノズル３６は、塩化カルシウム溶液Ｃの液面の平滑領域と向かい合う位置に配置されているため、安定して所望の形状のゲルを製造することができる。
【００６２】
（２）かご型回転子３２の回転方向に沿って渦巻流動する塩化カルシウム溶液Ｃの流動方向と平行にノズルが配置されていないため、ある時点で、あるノズル３６からアルギン酸ナトリウム溶液Ａを噴射して生成されたゲルＧが、所定期間経過して流動した結果、他のノズル３６の下にゲルＧが残存することを抑制できる。従って、生成されたゲルＧの上にアルギン酸ナトリウム溶液Ａを再び噴射することによって、ゲルＧが所望の大きさよりも大きくなったり、形状が不均一となったりすることを抑制することができる。
【００６３】
（３）ゲル製造装置２は、ヘッド２０がインクジェットヘッドであるため、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴の大きさや、噴射の速度及び方向等の制御が他噴射方式より正確に行え、液滴をより同一条件の下で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。
【００６４】
（４）アルギン酸ナトリウム溶液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。
【００６５】
（５）塩化カルシウム溶液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。
【００６６】
（６）回転子がかご型であり、その側面に生成したゲルＧのサイズ以下であって、かつ、塩化カルシウム溶液Ｃを通過させる大きさの穴６が空けられているため、生成したゲルを無駄なく塩化カルシウム溶液Ｃと分離し、回収することができる。
【００６７】
また、ゲル製造装置２は、上記の実施形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。変形例の説明にあたっては、上記の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６８】
（変形例１）
図１１は、本変形例における多数ヘッドに対応する各プレートを示す平面図である。上記実施形態では、ヘッド２０は、ゲル生成ユニット１２に１個配置していると図示したが、これに限るものではなく、ゲル生成ユニット１２にヘッド２０が複数配置されている構成としてもよい。具体的には、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、プレート３０上の角穴３８が塩化カルシウム溶液Ｃの窪みＰを中心として対角に複数配置されている構成としてもよい。これによれば、塩化カルシウム溶液Ｃへ向けて、アルギン酸ナトリウム溶液Ａをヘッド２０から連続して噴射しても、各ヘッド２０が離れているため、各ヘッド２０より噴射されるアルギン酸ナトリウム溶液Ａと、塩化カルシウム溶液Ｃとが反応して生成されるゲルＧ同士が密着することを低減でき、所望の大きさのゲルを得ることができる。また、図１１（Ｃ）に示すように、プレート３０上の角穴３８が塩化カルシウム溶液Ｃの窪みＰを中心に同心円状に複数配置されている構成としてもよい。これによれば、渦巻流動する塩化カルシウム溶液Ｃの各々のヘッド２０の下部における流動速度がほぼ同じになる。したがって、各々のヘッド２０で噴射されるアルギン酸ナトリウム溶液Ａと、塩化カルシウム溶液Ｃとがほぼ同じ条件で反応するため、均一なゲルを製造することができる。
【００６９】
（変形例２）
アルギン酸ナトリウム溶液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溶液Ａの液滴を塩化カルシウム溶液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。
【００７０】
（変形例３）
また、インクパック４８の検出器７２は、貯蔵する液体量以外に液体の濃度等の情報を検出してもよい。
【００７１】
（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内に塩化カルシウム溶液Ｃの液面位置を検出するセンサー（図示せず）を搭載し、所定の液面位置になったらシャーレー２４内に塩化カルシウム溶液Ｃを供給する供給部（図示せず）からの供給を停止してもよい。これによれば、所定の液面位置になったら塩化カルシウム溶液Ｃの供給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溶液Ｃの液面との距離（プラテンギャップ）を所定範囲内に維持することができる。そのため、均一な大きさにゲル化することが可能となる。
【００７２】
（変形例５）
上記各実施形態では、かご型回転子３２をプレート３０に設置された回転子駆動部２８で回転させることで、塩化カルシウム溶液Ｃを渦巻流動させていたが、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石などの永久磁石をかご型回転子３２の底部に貼り付けることで、マグネチックスターラーを使って、かご型回転子３２を攪拌子（スターラーバー）として、塩化カルシウム溶液Ｃを渦巻流動させる構成としてもよい。
【００７３】
（変形例６）
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溶液Ａを用い、第２液体として塩化カルシウム溶液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てもよい。第１液体と第２液体との組み合わせは、ゲル形成材を含む第１液体と、第１液体と反応してゲル化する第２液体との組み合わせであれば、どのような組み合わせでも適用できる。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時、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、さらに、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】
【００７４】
２…ゲル製造装置  ４…固定ネジ  ６…穴  ７…突起  ８…駆動軸  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（噴射機構部）  ２２…ヘッド駆動ＢＯＸ（制御部）  ２４…シャーレー（第１容器）  ２６…シャーレーガイドプレート  ２８…回転子駆動部（流動機構部）  ３０…プレート  ３２…かご型回転子（第２容器）  ３４…ノズルプレート  ３６…ノズル  ３８…角穴  ４０…ヘッド固定部  ４２…塩化カルシウム溶液供給口  ４３…駆動軸穴  ４４…回転軸  ４６…第２作業台  ４８…インクパック（タンク）  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。
【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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【図８】
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【図９】
2012143666.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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