(57)【要約】      （修正有）【課題】液体の性質に関わらず、適正な大きさの液滴を吐出しやすいカプセル生成装置を提供する。【解決手段】所定の方向に往復運動する加圧部１１と、前記加圧部によって加圧されることで前記所定の方向に弾性変形する弾性体３０と、カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を内部に保持し、前記弾性体によって周囲を取り囲まれるノズルを底面部に有する液体保持部２０とからなる液体吐出部を備えるカプセル生成装置であって、前記液体吐出部から前記コア材を吐出して液滴を形成し、前記カプセルのシェルの原料となる液体であるシェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることにより、前記シェルを形成させ、前記シェル材を硬化させるシェル硬化材と前記シェルとを接触させて、前記コア材の液滴を被覆した状態のシェルを硬化させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に往復運動する加圧部と、
前記加圧部によって加圧されることで前記所定の方向に弾性変形する弾性体と、
カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を内部に保持し、前記弾性体によって周囲を取り囲まれるノズルを底面部に有する液体保持部と、
を有し、前記加圧部によって前記弾性体が加圧される際に、前記弾性体の内側の領域と前記加圧部と前記液体保持部の底面部との間で、前記ノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成される液体吐出部であって、
前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された前記コア材の一部が前記ノズルから吐出され、
前記加圧部が前記一の方向とは反対の方向に移動して前記閉鎖された空間が開放されることにより、前記液体保持部の内部に保持された前記コア材が前記弾性体の内側の領域に流入する液体吐出部、
を備えるカプセル生成装置であって、
前記液体吐出部から前記コア材を吐出して液滴を形成し、
前記カプセルのシェルの原料となる液体であるシェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることにより、前記シェルを形成させ、
前記シェル材を硬化させるシェル硬化材と前記シェルとを接触させて、前記コア材の液滴を被覆した状態のシェルを硬化させる、ことを特徴とするカプセル生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカプセル生成装置であって、
前記シェル材を膜状に保持する液膜保持部を備え、
前記液膜保持部によって保持された前記シェル材の液膜に向かって前記コア材を吐出して液滴を形成し、
前記コア材の液滴が前記シェル材の液膜を貫通する際に、前記シェル材によって前記コア材の液滴を被覆させる、ことを特徴とするカプセル生成装置。
【請求項３】
請求項１に記載のカプセル生成装置であって、
前記液体保持部は、
前記弾性体によって周囲を取り囲まれる第１ノズルを底面部に有し、前記コア材を内部に保持する第１保持容器と、
前記第１ノズルと中心軸が一致する第２ノズルを底面部に有し、前記第１保持容器の外壁部を取り囲むように配置される第２保持容器であって、前記第１保持容器と前記第２保持容器との間に前記シェル材を保持する第２保持容器と、を有し、
前記第２保持容器内に保持された前記シェル材の液中に、前記第１ノズルから前記コア材を吐出して液滴を形成し、
前記コア材の液滴が前記シェル材の液中を移動して前記第２ノズルから吐出される際に、前記シェル材によって前記コア材の液滴を被覆させる、ことを特徴とするカプセル生成装置。
【請求項４】
請求項３に記載のカプセル生成装置であって、
前記第１保持容器の底面部が、弾性変形する部材で形成され、
前記第１ノズルの周囲を取り囲み、前記所定の方向に弾性変形する第１弾性体と、前記第２ノズルの周囲を取り囲み、前記所定の方向に弾性変形する第２弾性体と、を有し、
前記加圧部によって加圧された前記第１弾性体によって前記第１保持容器の底面部が加圧され、
加圧された前記第１保持容器の底面部が弾性変形することにより前記第２弾性体が加圧され、
前記第２弾性体の内側の領域と前記第１保持容器の底面部と前記第２保持容器の底面部との間で、前記第１ノズル及び前記第２ノズル以外の部分が閉鎖された空間が圧縮されることにより、
前記シェル材によって被覆された前記コア材の液滴が、前記第２ノズルから吐出される、ことを特徴とするカプセル生成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のカプセル生成装置であって、
前記シェル材は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、
前記シェル硬化材は多価金属塩を含む水溶液であり、
前記シェル材と前記シェル硬化材とが接触する際に生じる硬化反応により、前記カプセルを生成する、ことを特徴とするカプセル生成装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のカプセル生成装置によって生成された医療用カプセル。
【請求項７】
所定の方向に往復運動する加圧部によって前記所定の方向に弾性変形する弾性体を加圧することによって、前記弾性体の内側の領域と、前記加圧部と、カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を内部に保持する液体保持部の底面部と、の間で、前記液体保持部の底面部に設けられたノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成され、
前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された前記コア材の一部を前記ノズルから吐出して液滴を形成することと、
前記カプセルのシェルの原料となる液体であるシェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることにより、前記シェルを形成することと、
前記シェル材を硬化させるシェル硬化材と前記シェルとを接触させて、前記コア材の液滴を被覆した状態のシェルを硬化させることと、
を有するカプセル生成方法。
【請求項８】
所定の方向に往復運動する加圧部と、
前記加圧部によって加圧されることで前記所定の方向に弾性変形する弾性体と、
内部に液体を保持する液体保持部であって、前記弾性体によって周囲を取り囲まれるノズルを底面部に有する液体保持部と、を備え、
前記加圧部によって前記弾性体が加圧される際に、前記弾性体の内側の領域と前記加圧部と前記液体保持部の底面部との間で、前記ノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成される、液体吐出装置であって、
前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された液体の一部が前記ノズルから吐出され、
前記加圧部が前記一の方向とは反対の方向に移動して前記閉鎖された空間が開放されることにより、前記液体保持部の内部に保持された前記液体が前記弾性体の内側の領域に流入する、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の液体吐出装置であって、
カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を吐出して液滴を形成し、
形成された前記コア材の液滴と前記コア材を硬化させる硬化材とを接触させて、前記コア材の液滴を硬化させる、ことを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カプセル生成装置、医療用カプセル、カプセル生成方法、及び、液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用や化粧品などに利用されるカプセルがある。特に、粒径がマイクロメートルオーダーの微小なカプセルはマイクロカプセル（マイクロスフィア）と呼ばれ、近年開発が進んでいる。
【０００３】
このようなカプセルを生成する際に、カプセルの原料となる液体を微小量ずつ吐出する液体吐出装置を用いて、球状の液滴（カプセル）を形成する方法が知られている。液体吐出装置の一例としては、熱抵抗器や圧電素子等のエネルギー発生素子（エジェクター）を動作させることにより、チャンバー内に充填された液体をノズル部から所定量ずつ吐出して、所望の大きさ（容量）の液滴を形成することが可能な液体吐出装置が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５２６３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の液体吐出装置では、エジェクターの動作量を変更することによって液体の吐出量を制御している。しかし、液体の性質によっては吐出量を正確に制御できなくなり、適正な大きさの液滴を形成することができない場合がある。例えば、吐出する液体の粘度が高い場合、該液体の流動性が低いため、チャンバー内に液体が十分に充填されず、適正な大きさの液滴を吐出することができないおそれがある。また、エジェクターとして熱抵抗器を用いる場合には、熱を加えると成分が変化してしまうような液体を用いることが難しい。
【０００６】
本発明では液体の性質に関わらず、適正な大きさの液滴を吐出しやすいカプセル生成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための主たる発明は、所定の方向に往復運動する加圧部と、前記加圧部によって加圧されることで前記所定の方向に弾性変形する弾性体と、カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を内部に保持し、前記弾性体によって周囲を取り囲まれるノズルを底面部に有する液体保持部と、を有し、前記加圧部によって前記弾性体が加圧される際に、前記弾性体の内側の領域と前記加圧部と前記液体保持部の底面部との間で、前記ノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成される液体吐出部であって、前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された前記コア材の一部が前記ノズルから吐出され、前記加圧部が前記一の方向とは反対の方向に移動して前記閉鎖された空間が開放されることにより、前記液体保持部の内部に保持された前記コア材が前記弾性体の内側の領域に流入する液体吐出部、を備えるカプセル生成装置であって、
前記液体吐出部から前記コア材を吐出して液滴を形成し、前記カプセルのシェルの原料となる液体であるシェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることにより、前記シェルを形成させ、前記シェル材を硬化させるシェル硬化材と前記シェルとを接触させて、前記コア材の液滴を被覆した状態のシェルを硬化させる、ことを特徴とするカプセル生成装置である。
【０００８】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、液体吐出装置１の概略図である。
【図２】液体吐出装置１を用いて液体を吐出する際の動作について説明する図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、液体吐出装置１の変形例の概略図である。
【図４】変形例における液体吐出時の動作について説明する図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、カプセルの概念図である。
【図６】第２実施形態においてカプセルを生成するための装置の構成について説明する図である。
【図７】第２実施形態のカプセル生成工程のフローを表す図である。
【図８】アルギン酸ナトリウムの説明図である。
【図９】アルギン酸ナトリウムからアルギン酸カルシウムゲルへ変化する中間の様子を示す説明図である。
【図１０】アルギン酸カルシウムゲルの説明図である。
【図１１】第３実施形態においてカプセルを生成するための装置の構成について説明する図である。
【図１２】第３実施形態のカプセル生成工程のフローを表す図である。
【図１３】シェルが形成される際の動作について概略的に説明する図である。
【図１４】第４実施形態においてカプセルを生成するための装置の断面を表す概略図である。
【図１５】第４実施形態のカプセル生成工程のフローを表す図である。
【図１６】第４実施形態でコア及びコアを被覆するシェルが形成される際の動作について説明する図である。
【図１７】第５実施形態においてカプセルを生成するための装置の断面を表す概略図である。
【図１８】第５実施形態でコア及びコアを被覆するシェルが形成される際の動作について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。  
【００１１】
所定の方向に往復運動する加圧部と、前記加圧部によって加圧されることで前記所定の方向に弾性変形する弾性体と、カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を内部に保持し、前記弾性体によって周囲を取り囲まれるノズルを底面部に有する液体保持部と、を有し、前記加圧部によって前記弾性体が加圧される際に、前記弾性体の内側の領域と前記加圧部と前記液体保持部の底面部との間で、前記ノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成される液体吐出部であって、前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された前記コア材の一部が前記ノズルから吐出され、前記加圧部が前記一の方向とは反対の方向に移動して前記閉鎖された空間が開放されることにより、前記液体保持部の内部に保持された前記コア材が前記弾性体の内側の領域に流入する液体吐出部、を備えるカプセル生成装置であって、
前記液体吐出部から前記コア材を吐出して液滴を形成し、前記カプセルのシェルの原料となる液体であるシェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることにより、前記シェルを形成させ、前記シェル材を硬化させるシェル硬化材と前記シェルとを接触させて、前記コア材の液滴を被覆した状態のシェルを硬化させる、ことを特徴とするカプセル生成装置。
【００１２】
このようなカプセル生成装置によれば、液体（コア材）の性質に関わらず、適正な大きさの液滴を吐出することで、所望のサイズのカプセルを効率よく生成することができる。そして、加圧部と液体保持部と弾性体とを一体的なユニットとして液体吐出部を構成することが可能であり、装置自体のコストも安価なため、液体吐出部を使い捨てとする等、ディスポーザブル性に優れたカプセル生成装置である。
【００１３】
かかるカプセル生成装置であって、前記シェル材を膜状に保持する液膜保持部を備え、前記液膜保持部によって保持された前記シェル材の液膜に向かって前記コア材を吐出して液滴を形成し、前記コア材の液滴が前記シェル材の液膜を貫通する際に、前記シェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることが望ましい。
このようなカプセル生成装置によれば、コアがシェルによって被覆された構造を有するカプセルを生成することができる。その際、シェル材が液膜として保持されるため、生成されるカプセルの用途に応じてコア材とシェル材とをそれぞれ独立して選択することができ、医療や食品等多様な分野に応用可能なカプセルが生成可能である。
【００１４】
かかるカプセル生成装置であって、前記液体保持部は、前記弾性体によって周囲を取り囲まれる第１ノズルを底面部に有し、前記コア材を内部に保持する第１保持容器と、前記第１ノズルと中心軸が一致する第２ノズルを底面部に有し、前記第１保持容器の外壁部を取り囲むように配置される第２保持容器であって、前記第１保持容器と前記第２保持容器との間に前記シェル材を保持する第２保持容器と、を有し、前記第２保持容器内に保持された前記シェル材の液中に、前記第１ノズルから前記コア材を吐出して液滴を形成し、前記コア材の液滴が前記シェル材の液中を移動して前記第２ノズルから吐出される際に、前記シェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることが望ましい。
このようなカプセル生成装置によれば、コアがシェルによって被覆された構造を有するカプセルを生成することができる。また、シェル材を液膜として保持されるのではなく液相として保持されるため、シェル材の保持や補充が容易であり、より効率的にカプセルを生成することが可能になる。
【００１５】
かかるカプセル生成装置であって、前記第１保持容器の底面部が、弾性変形する部材で形成され、前記第１ノズルの周囲を取り囲み、前記所定の方向に弾性変形する第１弾性体と、前記第２ノズルの周囲を取り囲み、前記所定の方向に弾性変形する第２弾性体と、を有し、前記加圧部によって加圧された前記第１弾性体によって前記第１保持容器の底面部が加圧され、加圧された前記第１保持容器の底面部が弾性変形することにより前記第２弾性体が加圧され、前記第２弾性体の内側の領域と前記第１保持容器の底面部と前記第２保持容器の底面部との間で、前記第１ノズル及び前記第２ノズル以外の部分が閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記シェル材によって被覆された前記コア材の液滴が、前記第２ノズルから吐出されることが望ましい。
このようなカプセル生成装置によれば、圧力を加えてシェル材を吐出させることにより、シェル材の粘度が高い場合でもシェル材によってコア材液滴を被覆させやすくなる。したがって、シェル材の材料選択性がより高くなる。
【００１６】
かかるカプセル生成装置であって、前記シェル材は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、前記シェル硬化材は多価金属塩を含む水溶液であり、前記シェル材と前記シェル硬化材とが接触する際に生じる硬化反応により、前記カプセルを生成することが望ましい。
このようなカプセル生成装置によれば、人体に無害で医療分野等に対する応用性が高いカプセルを効率よく生成することができる。また、親水性のゲルによるカプセルを形成することが可能であるため、保水性能が高く、また、外部環境との間で浸透圧調整が容易なカプセルを生成することができる。
【００１７】
また、かかるカプセル生成装置によって生成された医療用カプセルが明らかとなる。
このような医療用カプセルであれば、熱加工により原料成分（例えば生体組織）が変質したり、形状や大きさが不揃いなため人体に摂取する際に危険が生じたりする可能性の低い、良質なカプセルを供給することができる。また、原料の歩留まりが高くコストの無駄が抑えられ、環境にも優しいことから、医療分野への応用可能性が高くなる。
【００１８】
また、所定の方向に往復運動する加圧部によって前記所定の方向に弾性変形する弾性体を加圧することによって、前記弾性体の内側の領域と、前記加圧部と、カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を内部に保持する液体保持部の底面部と、の間で、前記液体保持部の底面部に設けられたノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成され、前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された前記コア材の一部を前記ノズルから吐出して液滴を形成することと、前記カプセルのシェルの原料となる液体であるシェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることにより、前記シェルを形成することと、前記シェル材を硬化させるシェル硬化材と前記シェルとを接触させて、前記コア材の液滴を被覆した状態のシェルを硬化させることと、を有するカプセル生成方法が明らかとなる。
【００１９】
また、所定の方向に往復運動する加圧部と、前記加圧部によって加圧されることで前記所定の方向に弾性変形する弾性体と、内部に液体を保持する液体保持部であって、前記弾性体によって周囲を取り囲まれるノズルを底面部に有する液体保持部と、を備え、前記加圧部によって前記弾性体が加圧される際に、前記弾性体の内側の領域と前記加圧部と前記液体保持部の底面部との間で、前記ノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成される、液体吐出装置であって、前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された液体の一部が前記ノズルから吐出され、前記加圧部が前記一の方向とは反対の方向に移動して前記閉鎖された空間が開放されることにより、前記液体保持部の内部に保持された前記液体が前記弾性体の内側の領域に流入する、ことを特徴とする液体吐出装置が明らかとなる。
【００２０】
また、カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を吐出して液滴を形成し、形成された前記コア材の液滴と前記コア材を硬化させる硬化材とを接触させて、前記コア材の液滴を硬化させる、ことを特徴とする液体吐出装置が明らかとなる。
【００２１】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜液体吐出装置の構成＞
第１実施形態では、所定量の液体を吐出可能な液体吐出装置１について説明する。図１に液体吐出装置１の概略図を示す。図１Ａは液体吐出装置１のＸＺ断面を表し、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ断面を表している。液体吐出装置１は、加圧部１０と、液体保持部２０と、弾性体３０と、制御部９０とを備える。
【００２２】
また、説明のため、図に示されるような座標軸を設定する。Ｚ軸は鉛直方向（図１Ａにおいて下向きの方向）であり、Ｘ軸はＺ軸に対して垂直な方向である。また、Ｙ軸はＸ軸及びＺ軸に対して垂直な方向である。
【００２３】
（加圧部１０）
加圧部１０は、所定の方向に往復運動することにより、対象物を繰り返し加圧するものである。液体吐出装置１の加圧部１０は、ピストン１１と動力部１５とを有する。
【００２４】
ピストン１１は図１ＡのＺ軸方向に沿って往復運動し、下方向（一の方向とする）に移動することで後述する弾性体３０を加圧して圧縮する。そして、上方向（一の方向と反対の方向）に移動することで加圧された状態の弾性体３０を開放する。ピストン１１の下端部の形状は、弾性体３０の外形よりも広い平板状の形状であり、当該平板状部分によって弾性体３０を均等な力で加圧できるようになっている。また、ピストン１１は吐出する液体と直接接触するため（図１Ａ参照）、該液体と接触しても化学反応等を生じない材質で形成される。
【００２５】
動力部１５はピストン１１を往復運動させるための動力を発生するアクチュエーターである。本実施形態で、動力部１５はピストン１１の上端部に接続され、ピストン１１に動力を加えることで、Ｚ軸方向を往復移動させる。
【００２６】
（液体保持部２０）
液体保持部２０は、液体を保持する容器であり、図１Ａの着色部で示されるように、容器の内部に被吐出液体を保持する。図では、液体保持部２０は円筒形の容器であるが、所定量の液体を保持できるものであれば容器の形状は任意である。ただし、液体保持部２０の底面部は、平面に近い形状とし、また、弾性変形しにくい部材で形成される。弾性体３０が圧縮変形する際に、液体保持部２０の底面部と弾性体３０との間に隙間が生じないようにする必要があるためである。
【００２７】
液体保持部２０の底面部には液体を吐出するためのノズルが設けられる。図１Ｂでは、液体保持部２０の中心の位置にノズルが１つ設けられているが、ノズルの設置位置や設置個数は液体吐出装置１の用途などに応じて変更可能である。また、ノズルの直径は、吐出される液体の容量や、液体の性質（例えば粘度等）に応じて決定される。
【００２８】
（弾性体３０）
弾性体３０は、弾性変形可能な部材であり、図１Ａ及び図１Ｂの斜線部で示されるように、液体保持部２０の底面部に設けられたノズルの周囲を取り囲むように配置される。液体吐出装置１では、弾性体３０はシリコンや合成ゴム等の弾性体で形成された円環状のリング（以下、Ｏリングとも呼ぶ）であり、ピストン１１（加圧部１０）の往復運動により、Ｚ軸方向に弾性変形する。詳細については後述するが、液体吐出時において、弾性体３０の内側の領域（Ｏリングの内側部分の領域）と、ピストン１１の下端部と、液体保持部２０の底面部との間に閉鎖空間が形成され、この閉鎖空間が圧力室となって、ノズルから液体を吐出する。したがって、弾性体３０の大きさ（Ｏリングの内径やリングの太さ）は吐出される液体の容量や、液体の性質（例えば粘度等）、ノズル径とのバランス等を考慮して決定される。
【００２９】
なお、図１Ｂにおいて弾性体３０は円環状の形状であるが、閉じられた所定の大きさの領域を内部に形成することができる形状であれば、必ずしも円環形状である必要はなく、楕円形や多角形であってもよい。また、弾性体３０は、被吐出液体と接触しても化学反応等を生じない物質によって形成される。
【００３０】
（制御部９０）
制御部９０は加圧部１０（動力部１５）の動作を制御して、ピストン１１を適正に往復運動させる。その際、ピストン１１の往復運動時の移動量や往復運動の周期を調整することができる。これにより、弾性体３０の圧縮量や液体の吐出間隔が調整される。
【００３１】
＜液体吐出動作について＞
図２に、液体吐出装置１を用いて液体を吐出する際の動作について説明する図を示す。図の（ａ）〜（ｄ）は、液体吐出装置１の液体保持部２０内部でノズル付近の様子を拡大して表したＸＺ平面の断面図であり、液体吐出動作時におけるピストン１１及び弾性体３０の様子を時系列順に表している。
【００３２】
（ａ）液体吐出動作の開始時点では、ピストン１１は弾性体３０の上部に位置し、両者は接触していない。このとき、弾性体３０の内側の領域（Ｏリングの内側の領域）には液体が満たされた状態である。この状態で、ピストン１１がＺ軸方向へ移動を開始する。
【００３３】
（ｂ）ピストン１１がＺ軸方向へ移動して下端部が弾性体３０（Ｏリング）と接触すると、弾性体３０のＺ軸方向への加圧が開始される。弾性体３０が加圧されると、弾性体３０の内側の領域は、ピストン１１の下端部及び液体保持部２０の底面部によって挟まれ、液体保持部２０の内部から隔離された空間を形成する。言い換えると、Ｏリングの内側の領域が当該Ｏリングの外側の領域から隔たれ、（ｂ）図の斜線部で示されるようにノズル以外の部分が閉鎖された空間（以下、閉鎖空間とも呼ぶ）が形成される。
弾性体３０の加圧が開始された時点における閉鎖空間の体積（容量）をＶ１とすると、閉鎖空間内にはＶ１の液体が満たされた（保持された）状態である。
【００３４】
（ｃ）ピストン１１はそのままＺ軸方向に移動し続け、弾性体３０（Ｏリング）を加圧する。これにより、弾性体３０がＺ軸方向へ圧縮されるため、弾性体３０の内側の領域に形成された閉鎖空間も圧縮される。そして、ピストン１１がＺ軸方向の最も下側の位置まで移動したときに閉鎖空間の体積（容量）は最小となる。このときの閉鎖空間の体積をＶ２とする。（Ｖ１＞Ｖ２）。
ここで、当該閉鎖空間では、液体保持部２０の底面部に設けられたノズルの部分のみが外部から閉鎖されていない。したがって、閉鎖空間の圧縮によって生じる圧力は、ノズルから外へ逃げようとする。これにより、閉鎖空間の内部に保持されている液体の一部がノズルから外部へと吐出される。図では（Ｖ１−Ｖ２）分の液体がＺ軸方向へ吐出される。なお、吐出された液体は、表面張力により図に示されるような液滴形状となる。
【００３５】
（ｄ）Ｚ軸方向の最も下側の位置まで移動したピストン１１は、反対の方向（Ｚ軸の上方向）へ移動を開始する。ピストン１１の移動に伴って、弾性体３０に加えられていた力が緩められ、弾性体３０は元の形状に戻ろうとする。これにより、圧縮されていた閉鎖空間が徐々に膨張し、最終的に体積Ｖ１まで戻る。このとき、閉鎖空間内の液体量は（ｃ）において吐出された分（Ｖ１−Ｖ２）だけ減少しているため、閉鎖空間内の圧力は周囲の圧力（液体保持部２０の内部であってＯリングの外側の圧力）以下となる。なお、ノズル部分は大気に開放されているが、当該ノズル部分から閉鎖空間内に空気が入りこむ可能性は低い。これは、ノズルの口径が非常に小さいため圧力損失が大きくなることや、閉鎖空間内に粘性流体が満たされているため空気が流入しにくいことによると考えられる。
【００３６】
ピストン１１が上方へ移動を続けると、弾性体３０の上端部とピストン１１の下端部との間に「隙間」が生じ、閉鎖空間が開放される。この「隙間」から周囲の液体（液体保持部２０内部に保持された液体）が弾性体３０の内側の領域に流入して、弾性体３０の内側の領域が再び液体で満たされ、（ａ）図の状態に戻る。
ピストン１１がＺ軸方向を往復運動することにより、図２の（ａ）〜（ｄ）の動作が繰り返し行われ、断続的に液滴が吐出される。
【００３７】
＜第１実施形態の効果＞
一般的な液体吐出装置において、吐出する液体の粘度が高い場合には、適正な量の液体が圧力室内に充填されにくく、規定量の液体を吐出することが困難な場合がある。また、熱抵抗器などの素子を用いて液体を吐出する液体吐出装置では、耐熱性の低い液体を吐出することができない。
【００３８】
これに対して、本実施形態では所定量の液体を圧力室（本実施形態において閉鎖空間）内に供給しやすい。例えば、Ｏリングの上端部とピストン１１の下端部との間に生じる「隙間」がＯリングの全周にわたって広く形成されるが、これは圧力室内に液体が流入する際の入口が大きいことを意味している。つまり、液体の粘度が高い場合でも当該Ｏリングの内部に液体を流入させやすくなっている。そして、「隙間」が生じる瞬間において、Ｏリングの内部の圧力が外部の圧力以下であることから、外部から内部へと液体を引き込みやすくなっている。これにより、閉鎖空間内に一定量の液体が保持（充填）されやすく、安定した量の液体吐出を可能としている。また、ピストンの往復運動によって液体を吐出することから、熱の発生等も少なく、吐出可能な液体の種類も限定されにくい。すなわち、液体吐出装置１を用いることにより、液体の性質に関わらず適正な大きさの液滴（適切な量の液体）を吐出しやすくなる。
【００３９】
また、液体吐出装置の構成要素（液体保持部、弾性体、加圧部）の数量が少ないため、装置をコンパクトにかつ低コストで構成することができる。装置全体のコストが安いことから、液体保持部と弾性体とピストン（加圧部）とを一体のユニットとしておき、吐出する液体を変更する度にユニットごと交換するようにしてもよい。例えば、医療用の生体材料等を含んだ液体を吐出する場合は、異なる種類の生体材料同士が混合しないように取り扱いに注意を要する場合がある。このような場合に、生体材料毎に吐出装置（ユニット）を交換可能にしておけば作業の効率を高くすることができる。なお、液体保持部と弾性体のみを交換可能にする等、交換可能の部分を自由に選択できるようにしておくと利便性が増す。このように、ディスポーザブル性に優れた液体吐出装置として使用することが可能である。
【００４０】
＜変形例＞
上述の説明では、液体保持部２０の底面部に、ノズルを取り囲むようにして弾性体３０が設けられていたが、弾性体がピストン側に設けられるのであってもよい。図３Ａ及び図３Ｂは、液体吐出装置１の変形例の概略図である。図４は、変形例における液体吐出時の動作について説明する図である。
【００４１】
本変形例では、弾性体３０がピストン１１の下端部に取り付けられている点が、第１実施形態と異なる。また、図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、液体保持部２０の底面部のノズル周囲には、Ｘ軸及びＹ軸に沿って４箇所の溝が設けられる。
【００４２】
液体吐出動作は基本的に第１実施形態と同様であるが、閉鎖空間内に液体が流入するときの動作が異なる。
【００４３】
ピストン１１がＺ軸方向に往復移動すると弾性体３０もピストン１１と共に移動する。そして、弾性体３０が液体保持部２０の底面部に接触したときに、該弾性体３０の内部の領域に、ノズル以外の部分が閉鎖された空間（閉鎖空間）が形成される（図４の（ａ）、（ｂ））。ピストン１１がそのままＺ軸方向に移動し続けることにより弾性体３０がＺ軸方向に圧縮され、閉鎖空間内に保持されていた液体の一部が液滴として吐出される（図４の（ｃ））。
【００４４】
この状態からピストン１１がＺ軸方向の反対側（上方側）に移動すると、閉鎖空間が開放される。変形例では、弾性体３０と液体保持部２０の底面部との間に「隙間」が生じ、この隙間から弾性体３０の内側の領域に液体が流入する（図４の（ｄ））。その際、液体保持部２０の底面部に設けられた溝により、当該「隙間」が大きくなり、弾性体３０の内側の領域に液体を流入させやすくしている。なお、図１Ｂで持部２０の底面部に４箇所の溝が設けられているが、溝の位置・大きさ・数量は、吐出される液体の性質（粘度等）に応じて決定される。
【００４５】
図４の（ａ）〜（ｄ）の動作を繰り返すことにより、所定量の液体を断続的に吐出することができる。
【００４６】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第２実施形態では、第１実施形態の液体吐出装置１を液体吐出部として備えたカプセル生成装置によってカプセルを生成する。
【００４７】
＜カプセルについて＞
図５Ａ及び図５Ｂに、カプセルの概念図を示す。一般に、カプセルには、図５Ａのように「コア」（内包物）、及びそれを覆う「シェル」によって構成されるカプセルや、図５Ｂのように複数のコアを内包する「マトリックス（シェルに相当する）」によって構成されるカプセル等がある。いずれの場合も、コアがシェル（マトリックス）によって被覆される構造を有する。
このようなカプセルは、食料、医薬部外品、医薬品等、種々の分野で使用されており、カプセルの大きさ（内包物の容量）や、シェルの厚さはその用途に応じて様々である。
【００４８】
＜装置の構成＞
図６は、第２実施形態においてカプセルを生成するための装置の構成について説明する図である。第２実施形態のカプセル生成装置は、第１実施形態の液体吐出装置１と、液体硬化部４０と、を備える。液体吐出装置１を用いてカプセルの原料であるコア材を含む液体（以下、単に「コア材」とも呼ぶ）の液滴を吐出し、当該液滴を液体硬化部４０にて硬化させることにより、コアがマトリックスによって被覆される構造を有するカプセル（図５Ｂ参照）を生成する。
【００４９】
（液体硬化部４０）
液体硬化部４０は、コア材を硬化させるための液体（以下、「硬化材」とも呼ぶ）を貯留する容器４１を有し、液体吐出装置１のノズルの直下（Ｚ軸方向）に設置される。液容器４１は図６のように上部が開口された容器であり、液体吐出装置１から吐出されたコア材の液滴は上部開口部から容器４１の内部に進入し、当該容器内に貯留された硬化材中に着弾する。なお、容器４１は、内部に硬化材を貯留するため、該硬化材と接触しても化学反応を生じないガラス等の材質で形成される。硬化材の詳細については後で説明する。
また、液体硬化部４０は、完成後のカプセルを回収するためのカプセル回収部としての機能も有する。
【００５０】
＜カプセル生成動作＞
次に、第２実施形態でカプセルを生成する動作について説明する。図７に、第２実施形態のカプセル生成工程のフロー図を示す。
【００５１】
（Ｓ２０１：液滴形成工程）
まず、液体吐出部１０から吐出されるコア材によって液滴が形成される。
１回の吐出動作によって吐出されるコア材の量は、生成されるカプセルの大きさ（容量）に応じて決定される。本実施形態においては、吐出されたコア材の液滴が硬化されることによってカプセルが形成される。したがって、コア材を吐出する量を制御することによって、生成されるカプセルのサイズを自由に設定することができる。液体吐出部１０から吐出されるコア材の量は、上述の弾性体（Ｏリング）のサイズや、加圧部（ピストン）の移動量を変更することによって調節することができる。
【００５２】
このことは、コア材の歩留まりが非常に高いということを意味する。すなわち、吐出されたコア材がそのままカプセルを形成するため、コア材はほとんど無駄にならない。したがって、カプセルの原料コストを安く抑えることができる。特に、コア材として非常に高価な物質を使用しなければならない場合（例えば、医療に用いられるカプセルを生成する際に、医療用材料をコアとする場合）に非常に効果的である。また、使用される液体の量が最適化できるため、液体の廃棄量が少なく環境保護という観点でも有効である。また、医療用カプセルに限らず、化粧用カプセルや食品用カプセルにおいても、上述したとおり、使用される液体材料の量が最適化できる。
【００５３】
（Ｓ２０２：液滴硬化工程）
液体吐出部１０から吐出されたコア材の液滴は、液体硬化部４０の内部に貯留された硬化材の液層中に着弾する。そして、液体硬化部４０の内部でコア材と硬化材とが接触することによりコア材液滴の表面部分で化学反応や冷却反応等の硬化反応が生じ、液滴が硬くなる。これにより、上述のようなカプセルが形成される。
【００５４】
＜カプセル生成材料について＞
第２実施形態でカプセルを生成する材料である「コア材」、及び、該コア材を硬化させる「硬化材」について説明する。本実施形態では、主に、（Ａ）化学反応、（Ｂ）冷却反応、（Ｃ）酵素反応によって、コア材の液滴を硬化させる。以下、それぞれの場合について説明する。
【００５５】
（Ａ）化学反応
化学反応によってコア材の液滴を硬化させる場合、コア材として多糖類、もしくは蛋白質類（例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、エチルセルロース、メチルセルロース、ペクチン、ジェランガム、キトサン、コラーゲン等）を含んだ物質（水溶液）が用いられる。アルギン酸塩類は人体に対してほぼ無害であり、コア材として使用することにより医療分野などへの応用性の範囲が広いカプセルを形成することができる。
【００５６】
また、コア材は有効成分（例えば、ハイドロキノン、セラミド、牛血清アルブミン、γ−グロブリン、リピオドール、ビフィズス菌、ビタミン、ヒアルロン酸、ＩＰＳ細胞等）を含んでいてもよい。
【００５７】
一方、硬化材としては、ゲル化誘発因子を持つような多価金属塩（例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硝酸カルシウム、クエン酸カルシウム、乳酸カルシウム、炭酸カルシウム等のカルシウム塩を含むものや、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、リン酸アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化マンガン、硝酸マンガン、酢酸マンガン、硫酸マンガン等のマンガン塩、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム等のマグネシウム塩、リン酸第一鉄、リン酸第二鉄等の鉄塩等）を含む物質（水溶液）が用いられる。
【００５８】
そして、コア材が硬化材と接触して架橋反応、重合反応、高分子反応といった化学反応を生じることにより、コア材の液滴の表面部分から硬化（ゲル化）する。なお、ここで言う「硬化（ゲル化）」とは粘度が高くなる状態も含む。
【００５９】
化学反応の一例として、コア材としてアルギン酸ナトリウム水溶液を用い、硬化材として塩化カルシウム水溶液を用いた場合に生じる化学反応について説明する。図８は、アルギン酸ナトリウムの説明図である。図９は、アルギン酸ナトリウムからアルギン酸カルシウムゲルへ変化する中間の様子を示す説明図である。図１０は、アルギン酸カルシウムゲルの説明図である。
【００６０】
図８に示されるように、アルギン酸ナトリウム（Ｃ６Ｈ７Ｏ６Ｎａ）はアルギン酸に１価のナトリウムイオンが結合している。このアルギン酸ナトリウムが塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）水溶液と接触すると、２価のカルシウムイオン（Ｃａ２＋）が、アルギン酸ナトリウムのナトリウムイオン（Ｎａ＋）と置換されることで、ゲル化が進行する（図９）。このとき、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）は１価であり、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）は２価であるので、２個のナトリウムイオン（Ｎａ＋）に対して、１個のカルシウムイオン（Ｃａ２＋）が置換される。このとき、アルギン酸ナトリウムは、２つのアルギン酸ナトリウム間において、２つのナトリウムイオン（Ｎａ＋）が脱離して、２価の金属イオンである１つのカルシウムイオン（Ｃａ２＋）に置換される（図１０）。そして、２つのアルギン酸間を橋架けする架橋凝縮が生じ、ゲル化（硬化）する。このような化学反応は架橋反応とも呼ばれる。
【００６１】
ところで、図１０には、破線で囲われた領域が示されている。アルギン酸カルシウムゲルでは、この破線で囲われた領域を通じてゲルの内部から外部へ水分子が移動したり、外部から内部へと水分子が移動したりする。このように破線で囲われた領域に水分子が存在することにより、弾力性のあるゲルが実現される。そして、ゲルにおける水分子の流入量と流出量は均衡している。本実施形態において、親水性を有するゲル状のシェルが形成されることによって、人体に摂取する場合に生体親和性が高いカプセルを生成することができる。また、親水性のシェルであることから、コアと外部環境との間で該シェルを介した浸透圧の調整が容易になるという利点もある。
【００６２】
（Ｂ）冷却反応
冷却反応によってコア材の液滴を硬化させる場合、コア材としてはゼラチンや寒天、ペクチン等、常温時（若しくは高温時）には液体状であるが、冷却するとゲル化して硬くなる（ゲル化する）物質を用いる。また、コア材には有効成分が含まれていてもよい。そして、硬化材としてコア材を冷却する液体を用いる。例えば、冷たい水を用いることができる。なお、硬化材は、コア材と化学反応せず、コア材を冷却することができるのであれば、水以外の物質を用いることも可能であるが、水を用いることによりコストを安く抑えることができ、また、流体として安全であり取り扱いも容易である。
【００６３】
なお、カプセルを製造する際には、冷却に用いる硬化材の温度を変更することにより、ゲル（カプセル）の硬さを調節することが可能である。本実施形態では、硬化材を１０℃以下の所定の温度に保つことで、コア材を冷却する。なお、ゼラチンを安定してゲル化させるためには、硬化材の温度の範囲は２℃〜６℃程度とすることが望ましい。そのため、硬化材の温度を調節するための冷却装置を液体硬化部４０に設けてもよい（不図示）。ただし、コア材をゲル化させることができるのであれば、硬化材の温度を１０℃より高くすることも可能である。また、ゼラチンの濃度を変更することによってもゲル（カプセル）の硬さを調整することができる。
【００６４】
（Ｃ）酵素反応
酵素反応によってコア材の液滴を硬化させる場合、コア材としてフィブリノーゲン等、液体状であるが、酵素反応によりゲル化して固くなる物質を用いる。また、コア材には有効成分が含まれていてもよい。そして、硬化材として酵素を含んだ溶液を用いる。
カプセルを製造する際には、コア材（例えばフィブリノーゲン水溶液）の液滴を硬化材（酵素溶液）と接触させることにより、フィブリノーゲンを酵素反応させてゲル化させる。その際、硬化材の酵素濃度を変更することにより、ゲル（カプセル）の固さを調節することが可能である。また、コア材（フィブリノーゲン）の濃度を変更することによってもゲル（カプセル）の固さを調整することができる。
【００６５】
＜第２実施形態の効果＞
第２実施形態では、液体吐出装置１から吐出されたコア材の液滴を硬化材と接触させて硬化させることにより、カプセルを生成する。これにより、医療分野や食品分野に応用可能であり、大きさ（容量）を自由に調節可能なカプセルを生成することができる。また、液体吐出装置１を用いることによって、粘度の高いコア材等も精度よく吐出することが可能となるため、様々な種類の液体を利用してカプセルを生成することができる。
【００６６】
＝＝＝第３実施形態＝＝＝
第３実施形態では、シェルによってコアが被覆された構造のカプセル（図５Ａ参照）を生成する。
【００６７】
＜装置の構成＞
図１１は、第３実施形態においてカプセルを生成するための装置の構成について説明する図である。第３実施形態でカプセルを製造する装置は、第１実施形態の液体吐出装置１と、液体硬化部４０と、液膜保持部５０と、を備える。液体吐出装置１及び液体硬化部４０の構成は第２実施形態の図６で説明したものと同様であるため、説明を省略する。また、図６と同様に座標軸を設定する。
なお、本実施形態で液体硬化部４０に貯留される「硬化材」は、「コア材」の液滴ではなく、後述する「シェル材」を硬化させるために用いられる。すなわち、本実施形態における「硬化材」は、「シェル硬化材」である。
【００６８】
（液膜保持部５０）
液膜保持部５０は液体吐出装置１と液体硬化部４０との間に設けられ、シェルを形成する原料となる液体（以下、「シェル材」とも呼ぶ）を薄膜状に保持する枠である液膜保持枠５１を有する。シェル材は液膜保持枠５１に周囲を取り囲まれることによって、該液膜保持枠５１を外縁とする液膜を形成する。液膜保持枠５１は、液膜を保持できるものであれば材質は自由であり、本実施形態では金属製（例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、金、銀、真鍮、チタン、炭素鋼、洋白等）や樹脂製（例えば、アクリル、ポリウレタン、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン等）の液膜保持枠を用いることができる。また、液膜を保持できるものであれば形状も自由であり、図１１のような四角形以外の形状であってもよい。なお、液膜保持枠５１の厚さは、保持するべき液膜の厚さを考慮して決定される。
【００６９】
＜カプセル生成動作＞
第３実施形態におけるカプセル生成動作について説明する。図１２に、第３実施形態のカプセル生成工程のフロー図を示す。
【００７０】
（Ｓ３０１：コア形成工程）
コア形成工程の動作は、図７で説明したコア形成工程（Ｓ２０１）と同様である。コア材の具体的詳細については後述する。
【００７１】
（Ｓ３０２：シェル形成工程）
Ｓ３０１で形成されたコアは、液膜保持部５０に保持された液膜（シェル材の液膜）に突入する。そして、コアが液膜を貫通する際に、シェル材によって当該コアが覆われることによって、シェルが形成される。シェル材の具体的詳細は後述する。
【００７２】
図１３に、シェルが形成される際の動作について概略的に説明する図を示す。図の（Ａ）〜（Ｄ）はコア材の液滴（コア）がシェル材の液膜を貫通する際の様子を時系列順に表したものである。図では、水平に保持された液膜（斜線部）に対して鉛直上方向から垂直に液滴が突入するものとする。尚、液滴の進行方向は鉛直方向（Ｚ軸方向）には限定されず、液膜に対して上方向から斜め下方向に突入させるのであってもよい。
【００７３】
（Ａ）はじめに、コア材の液滴（コア）がシェル材によって形成された液膜に所定の速度（液膜を貫通可能な速度）で突入する。（Ｂ）液膜と接触したコアはそのまま直進を続け、液膜を貫通しようとする。これに対して、液膜はコアを包むように変形する。なお、コア材及びシェル材の組み合わせとして、組成や比重、粘度、表面張力等の性質が異なる液体（例えば、水性の液体と油性の液体など界面が形成される液体の組合せ）を選択すると、両者が接触した場合でも直ちに混合されることはない。（Ｃ）コアは液膜に包まれたまま直進を続ける。コアが当初の液膜の位置を通過した段階では、コアの大部分が液膜（シェル材）によって覆われる。なお、コアが通過した部分の液膜には穴が開いたような状態となるが、その穴の周囲から第２の液体が移動することにより、液膜の穴をふさいで穴のない状態に戻そうとする。（Ｄ）コアが液膜を完全に貫通すると、コア全体がシェル材に被覆された状態となり、コアを内包するようにシェルが形成される。また、コアが貫通することにより液膜に開いた穴は第２の液体によって閉じられる。
【００７４】
（Ａ）〜（Ｄ）の動作により、コアを被覆するシェルが形成される。なお、形成されるシェルの厚さは液膜の厚さを変更することによって調整することができる。これにより、所望の厚さのシェルを形成することができる。
【００７５】
（Ｓ３０３：シェル硬化工程）
Ｓ３０２でコアを被覆するシェルが形成された後、液体硬化部４０において当該シェルが硬化される。本実施形態では、液体硬化部４０が液体吐出部１０及び液膜保持部５０の下側に設置されおり（図１１参照）、Ｚ軸方向（鉛直下方向）に吐出されたコア材はシェル材の液膜を貫通した後、そのまま液体硬化部４０の容器内に進入する。そして、該容器内に貯留された硬化材とシェル（シェル材）とが接触することで硬化反応を生じ、シェルが硬くなる。
このような動作を経ることで、シェルによってコアが被覆された構造を有するカプセルが生成される。
【００７６】
＜カプセル生成材料について＞
第３実施形態でカプセルを生成する材料である「コア材」、「シェル材」及び、「硬化材（シェル硬化材）」について説明する。以下では、化学反応の場合についてのみ説明するが、第２実施形態で説明した冷却反応や酵素反応によっても、カプセルを生成することが可能である。
【００７７】
第３実施形態において、コア材は、有効成分（例えば、ハイドロキノン、セラミド、牛血清アルブミン、γ−グロブリン、リピオドール、ビフィズス菌、ビタミン、ヒアルロン酸、ＩＰＳ細胞等）を含んだ液体である。
【００７８】
シェル材は、多糖類、もしくは蛋白質類（例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、エチルセルロース、メチルセルロース、ペクチン、ジェランガム、キトサン、コラーゲン、フィブリノーゲン等）を含み、コア材と混合しにくい（界面を形成しやすい）液体を用いる。
【００７９】
硬化材（シェル硬化材）は、ゲル化誘発因子を持つような多価金属塩（例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硝酸カルシウム、クエン酸カルシウム、乳酸カルシウム、炭酸カルシウム等のカルシウム塩を含むものや、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、リン酸アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化マンガン、硝酸マンガン、酢酸マンガン、硫酸マンガン等のマンガン塩、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム等のマグネシウム塩、リン酸第一鉄、リン酸第二鉄等の鉄塩等）を含む液体が用いられる。
【００８０】
シェル材と硬化材とが接触することによって生じる化学反応は、第２実施形態で説明したものと同様である。
【００８１】
＜第３実施形態の効果＞
第３実施形態では、液体吐出装置１から吐出されたコア材の液滴をシェル材によって被覆させてシェルを形成する。その後、当該シェルを硬化させることによって、シェルによってコアが被覆された構造を有するカプセルを生成することができる。コアを形成する材料とシェルを形成する材料とを別々に選択することができるので、より広い用途に対応可能なカプセルを生成することができる。
【００８２】
＝＝＝第４実施形態＝＝＝
第４実施形態では、第３実施形態で説明したような液膜を用いずに、シェルがコアを被覆する構造のカプセルを生成する。
【００８３】
＜装置の構成＞
図１４は、第４実施形態においてカプセルを生成するための装置の断面を表す概略図である。第４実施形態でカプセルを製造する装置は、液体吐出装置１と、硬化材（シェル硬化材）を貯留する液体硬化部４０とを備える。本実施形態では、液体吐出装置１の構成が上述の各実施形態で説明した液体吐出装置１とは異なる。また、
【００８４】
（液体吐出装置の構成）
第４実施形態の液体吐出装置１は、加圧部１０と、液体保持部２０と、弾性体３０と、制御部９０とを備える。液体保持部２０以外の各構成は、上述の液体吐出装置１とほぼ同様である。本実施形態の液体保持部２０は、第１保持容器２１と第２保持容器２５とによって構成される２重構造となっている。第１保持容器２１は第１実施形態で説明した液体保持部２０と同様の容器である。一方、第２保持容器２５は第１保持容器２１よりも大きな容器であり、図１４に示されるように第１保持容器２１の外壁部を取り囲むように配置される。そして、第２保持容器２５の内部（すなわち、第１保持容器２１と第２保持容器２５との間に生じる空間）に液体を保持することができる（図１４参照）。本実施形態において、第２保持容器２５の内部には「シェル材」が保持される。
【００８５】
第２保持容器２５の底面部には、ノズルが設けられる。第１保持容器２１の底面部に設けられるノズルを第１ノズルとし、第２保持容器２５の底面部に設けられるノズルを第２ノズルとすると、第１ノズルと第２ノズルとはそれぞれの中心軸が一致するような位置関係となる。また、第１ノズルのノズル径をφｄ１、第２ノズルのノズル径をφｄ２とすると、φｄ１＜φｄ２の関係となる。
【００８６】
また、本実施形態の液体保持部２０では、第１保持容器２１の底面と第２保持容器２５の底面との間の間隔ｈが調整可能である。この間隔ｈは、第３実施形態における液膜の厚さに相当し、当該間隔ｈの大きさを変更することによりカプセルのシェルの厚さを調整することができる。
【００８７】
＜カプセル生成動作＞
図１５に、第４実施形態のカプセル生成工程のフロー図を示す。カプセル生成動作の基本的な流れは、第３実施形態におけるカプセル生成動作と同様に、コア形成工程（Ｓ４０１）、シェル形成工程（Ｓ４０２）、シェル硬化工程（Ｓ４０３）の３つの工程で構成される。一方、本実施形態では、コア形成工程（Ｓ４０１）及びシェル形成工程（Ｓ４０２）が一連の動作として行われる。
【００８８】
図１６は、第４実施形態でコア及びコアを被覆するシェルが形成される際の動作について説明する図である。図の（ａ）〜（ｄ）は、液体保持部２０内部で第１ノズル及び第２ノズル付近の様子を拡大して表したＸＺ平面の断面図であり、液体吐出動作時におけるピストン１１及び弾性体３０の様子を時系列順に表している。
【００８９】
コア材の液滴によってカプセルのコアが形成される動作（Ｓ４０１）は、上述の図２で説明した動作とほぼ同様である。すなわち、ピストン１１が下降して弾性体３０が加圧圧縮されることにより、該弾性体３０の内側の領域に形成される閉鎖空間が圧縮され、第１保持容器２１の底面部に設けられた第１ノズルからコア材の液滴が吐出される（図１６の（ａ）〜（ｃ））。
【００９０】
本実施形態においては、第１ノズルから吐出されたコア材の液滴（コア）は、第２保持容器２５の内部に保持されたシェル材の液中に突入し、そのままＺ軸方向に移動して第２保持容器２５の底面部に設けられた第２ノズルから外部に吐出される。すなわち、コアがシェル材を貫通するようにして吐出される。その際、シェル材によってコアが被覆されることにより、カプセルのシェルが形成される（Ｓ４０２）。したがって、第２ノズルから吐出された後の液滴は、（ｄ）図に示されるように、コア及びコアを被覆するシェルを有するカプセルの構造を有する。なお、第２ノズルのノズル径φｄ２は第１ノズルのノズル径φｄ１よりも大きいので、カプセル吐出時においてシェル材に被覆された状態のコア材液滴が第２ノズルのノズル口に引っかかったり、第２ノズルの目詰まりの原因となったりする可能性は低い。また、ピストン１１が上昇し、該弾性体３０の内側の領域に形成されていた閉鎖空間が開放されると、（ｄ）図に示されるように、弾性体３０の上端部とピストン１１の下端部との間に隙間ができる。この隙間から、第１保持容器２１の内部に保持されたコア材が弾性体３０の内側の領域に流入し、弾性体３０の内側の領域に再びコア材が充填され、（ａ）図の状態に戻る。
【００９１】
このようにして、ピストン１１がＺ軸方向を１回往復動作する間に、コア及びそれを被覆するシェルが形成され、液体吐出装置１から吐出される。
【００９２】
第２ノズルから吐出された後のカプセルは、第３実施形態と同様に、液体硬化部４０の容器４１内に貯留されたシェル硬化材の液相中に進入する。そして、容器４１の内部でシェル（コアを被覆した状態のシェル材）とシェル硬化材とが接触することにより、シェルが硬化される（Ｓ４０３）。第４実施形態では、このような動作によって、コアがシェルに被覆された構造のカプセルが生成される。
【００９３】
＜第４実施形態の効果＞
第４実施形態では、液体保持部２０が第１保持容器２１と第２保持容器２５との２重構造を有する液体吐出装置を用いてカプセルが生成される。第１保持容器２１の内部にはコア材が保持され、第２保持容器２５の内部にはシェル材が保持されている。そして、ピストンの動作によりコア材の液滴がシェル材の液中に吐出され、ノズルから外部へ吐出される際にはコア材の液滴がシェル材によって被覆された状態のカプセルとなる。
【００９４】
シェル材を液膜として保持するのではなく、第２保持容器２５の内部に液体として保持することができるので、保持が容易でありシェル材の材料選択性も高い。また、シェル材の補充も容易に行なうことができる。したがって、より効率的にカプセルを生成することが可能になる。
【００９５】
＝＝＝第５実施形態＝＝＝
第５実施形態では、第４実施形態で説明した液体吐出装置とは一部の構成が異なる液体吐出装置を用いてカプセルを生成する。
【００９６】
＜装置の構成＞
図１７は、第５実施形態においてカプセルを生成するための断面を表す装置の概略図である。
第５実施形態の液体吐出装置１には、２種類の弾性体が備えられる。第１保持容器２１の底面部に第１弾性体３１が設けられ、第２保持容器２５の底面部に第２弾性体３５が設けられる。第２弾性体３５は第１弾性体３１とほぼ同様の構造を有するリング状の弾性体であり、リング状の内側の領域に閉鎖空間を形成することができる。リングの大きさはこの閉鎖空間の大きさを考慮して決定される。また、第２弾性体３５の弾性率は第１弾性体３１の弾性率に応じて決定される。第１弾性体３１と第２弾性体３５との弾性率の関係については後で説明する。また、第１保持容器２１の底面部は弾性変形可能な材質で形成され、第２保持容器２５の底面部は弾性変形しにくい材質で形成されている。
【００９７】
＜カプセル生成動作＞
第５実施形態におけるカプセル生成動作の基本的な流れは第４実施形態と同様であるが（図１６参照）、シェル形成時の動作が異なる図１８は、第５実施形態でコア及びコアを被覆するシェルが形成される際の動作について説明する図である。図の（ａ）〜（ｅ）は、液体保持部２０内部で第１ノズル及び第２ノズル付近の様子を拡大して表したＸＺ平面の断面図であり、液体吐出動作時におけるピストン１１及び第１弾性体３１、第２弾性体３５の動作を時系列順に表している。
【００９８】
（ａ）〜（ｃ）で、コア材の液滴によってカプセルのコアが形成される動作は、第４実施形態におけるコア形成動作とほぼ同様である。すなわち、第１弾性体３１がＺ軸方向に加圧圧縮されることにより第１弾性体３１の内側の領域に形成される閉鎖空間（以下、第１圧力室とも呼ぶ）が圧縮され、保持容器２１の底面部に設けられた第１ノズルからコア材の液滴が吐出される。
【００９９】
本実施形態では、ピストン１１の移動により第１弾性体３１を介して第１保持容器２１の底面部が加圧される。加圧された当該底面部は弾性変形し、第２弾性体３５をＺ軸方向に加圧する。これによって、（ｄ）図のように第２弾性体３５がＺ軸方向に圧縮され、第２弾性体３５の内側の領域にも閉鎖空間（以下、第２圧力室とも呼ぶ）が形成される。そして、第２弾性体３５が圧縮されることにより第２圧力室も圧縮され、第１ノズルから該第２圧力室内に吐出されたコア材の液滴を、（ｅ）図のようにシェル材と共に第２ノズルから吐出させる。
【０１００】
なお、図１８では第１弾性体３１が圧縮された後に第２弾性体３５が圧縮される例について説明されているが、第２弾性体３５の圧縮が先に開始されるのであってもよい。また、ピストン１１が上昇して第１圧力室及び第２圧力室が開放されると、（ｅ）図に示されるように、第１弾性体３１の内側の領域にコア材が充填され、第２弾性体３５の内側の領域にシェル材が充填される。
【０１０１】
本実施形態では、第２弾性体３５によって第２圧力室が形成され、シェル材に圧力を加えて吐出することにより、シェル材によって被覆された状態のコア材液滴（カプセル）をより吐出しやすくなる。したがって、第２圧力室内に充填されたシェル材の液中をコア材の液滴が貫通しにくいような場合でも、第２ノズルから正確にカプセルを吐出させることができる。例えば、第１保持容器２１と第２保持容器２５との間の間隔ｈが大きかったりシェル材の粘度が高かったりして、コア材液滴がシェル材の液中を貫通しにくいような場合でも、カプセルを生成しやすくなる。
【０１０２】
このようにして、ピストン１１がＺ軸方向を１回往復動作する間に、コア及びそれを被覆するシェルを有するカプセルが形成され、第２ノズルから吐出される。
【０１０３】
＜第１弾性体３１と第２弾性体３５について＞
第５実施形態では、カプセル生成材料として用いられるコア材及びシェル材の粘度差に応じて、第１弾性体３１と第２弾性体３５との弾性率をそれぞれ適当に選択することにより、カプセルが正確に吐出されるように調整される。つまり各弾性体の弾性率のバランスを適当に調整することにより、第１圧力室と第２圧力室との間でどちらが先に圧力室として機能するかの順番が調整される。
【０１０４】
例えば、コア材の粘度がシェル材の粘度よりも高い場合には、第１弾性体３１の弾性率が第２弾性体３５の弾性率よりも低くなるように設定する。この場合、第１弾性体３１の内側の領域に形成される閉鎖空間（第１圧力室）の圧縮が開始されてから、第２弾性体３５の内側の領域に形成される閉鎖空間（第２圧力室）の圧縮が開始される。つまり、粘度の高いコア材が第１圧力室から吐出可能な状態となった後に、粘度の低いシェル材が吐出可能な状態となる。これにより、粘度の高いコア材の液滴より先に粘度の低いシェル材の液滴が吐出されてしまう（すなわち、コアを内包しないシェル材の液滴のみが吐出される）等の問題が生じるのを抑制する。
【０１０５】
逆に、コア材の粘度がシェル材の粘度よりも低い場合には、第１弾性体３１の弾性率が第２弾性体３５の弾性率よりも高くなるように設定する。この場合、第２弾性体３５の内側の領域に形成される閉鎖空間（第２圧力室）の圧縮が開始されてから、第１弾性体３１の内側の領域に形成される閉鎖空間（第１圧力室）の圧縮が開始される。つまり、粘度の低いシェル材が吐出可能な状態となった後に、粘度の高いコア材が第１圧力室から吐出可能な状態となる。これにより、シェル材が吐出可能な状態になる前にコア材の液滴が吐出され、シェル材の液中にコア材液滴が滞留してしまうような問題が生じるのを抑制する。
【０１０６】
このように、第１弾性体３１及び第２弾性体３５の弾性率のバランスを適当に調整することで、コア材液滴がシェル材によって被覆された構造のカプセルを正確に生成しやすくなる。なお、上述の例は第１弾性体３１及び第２弾性体３５のサイズが同じ場合の指標である。第１弾性体３１及び第２弾性体３５の圧縮が開始されるタイミングは弾性体のサイズにも影響されるため、両弾性体のサイズが異なる場合には、第１弾性体３１及び第２弾性体３５の総合的な弾性力の大小を調整することにより、上述のような制御が行われる。
【０１０７】
＜第５実施形態の効果＞
第５実施形態では、第１弾性体３１及び第２弾性体３５によって二つの圧力室が形成される液体吐出装置を用いてカプセルが生成される。圧力を加えてシェル材を吐出させることにより、シェル材の粘度が高い場合等でもシェル材によってコア材液滴を被覆させ、ノズルから正確に吐出しやすくなる。したがって、材料選択性がより高くなり、効率的にカプセルを生成することが可能になる。
【０１０８】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
一実施形態としての液体吐出装置を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【０１０９】
＜カプセル生成材料について＞
前述の各実施形態では、コア材、コア硬化材、シェル材、及び、シェル硬化材等についてそれぞれ具体例が例示されていたが、例示された以外のカプセル生成材料を用いてカプセルを生成することも可能である。
【０１１０】
＜カプセルの用途について＞
前述の各実施形態では、液体吐出装置を用いて生成されたカプセルの用途として医療分野への応用について考慮されていたが、例示された以外にも幅広い用途にゲルを利用することができる。例えば、化粧品としての用途や、機能性食品としての用途等が考えられる。
【符号の説明】
【０１１１】
１  液体吐出装置、
１０  加圧部、１１  ピストン、１５  動力部、
２０  液体保持部、２１  第１保持容器、２５  第２保持容器、
３０  弾性体、３１  第１弾性体、３５  第２弾性体、
４０  液体硬化部、４１  容器
５０  液膜保持部、５１  液膜保持枠
９０  制御部
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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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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【図６】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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