(57)【要約】【課題】  異なる種類のゲルが混在した状態のゲルを効率的に生成可能なゲル製造装置を提供する。【解決手段】  流体を噴射する第１流体噴射部と、流体を噴射する第２流体噴射部と、前記第１流体噴射部及び前記第２流体噴射部の動作を制御する制御部であって、ゲル材を硬化させるゲル硬化材に向けて、前記第１流体噴射部からゲル材を噴射させて第１の流体滴を形成し、前記ゲル硬化材に向けて、前記第２流体噴射部からゲル材を噴射させて前記第１の流体滴とは異なる第２の流体滴を形成させる、制御部と、を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を噴射する第１流体噴射部と、
流体を噴射する第２流体噴射部と、
前記第１流体噴射部及び前記第２流体噴射部の動作を制御する制御部であって、
ゲル材を硬化させるゲル硬化材に向けて、前記第１流体噴射部からゲル材を噴射させて第１の流体滴を形成し、
前記ゲル硬化材に向けて、前記第２流体噴射部からゲル材を噴射させて前記第１の流体滴とは異なる第２の流体滴を形成させる、制御部と、
を備えるゲル製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のゲル製造装置であって、
前記第１流体噴射部または前記第２流体噴射部が前記ゲル材を噴射する高さ方向の位置と、前記ゲル硬化材の液面の高さ方向の位置との差が、
前記第１流体噴射部または前記第２流体噴射部が前記ゲル材を噴射する高さ方向の位置と、噴射された前記ゲル材によって液滴が形成される際の高さ方向の位置との差よりも大きい、ことを特徴とするゲル製造装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のゲル製造装置であって、
前記ゲル硬化材は、円筒形の容器の中心軸の周りを渦状に流動し、
前記第１流体噴射部及び前記第２流体噴射部は、前記中心軸からの距離が異なる位置にそれぞれ配置され、
前記中心軸から近い方の位置に配置された流体噴射部から前記ゲル材を噴射する際の周波数が、前記中心軸から遠い方の位置に配置された流体噴射部から前記ゲル材を噴射する際の周波数よりも高い、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であって、
前記中心軸から近い方の位置に配置された流体噴射部によって形成される流体滴の大きさが、前記中心軸から遠い方の位置に配置された流体噴射部によって形成される流体滴の大きさよりも大きい、ことを特徴とするゲル製造装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のゲル製造装置であって、
前記ゲル材は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、
前記ゲル硬化材は多価金属塩を含む水溶液であり、
前記ゲル材を前記ゲル硬化材と接触させて硬化反応によりゲルを生成する、ことを特徴とするゲル製造装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のゲル製造装置であって、
前記ゲル材は、冷却されることによってゲル化する液体であり、
前記ゲル硬化材は、前記ゲル材を冷却する液体であり、
前記ゲル材を前記ゲル硬化材と接触させて冷却することによりゲルを生成する、ことを特徴とするゲル製造装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載のゲル製造装置であって、
前記ゲル材は、酵素反応によってゲル化する液体であり、
前記ゲル硬化材は、酵素を含んだ水溶液であり、
前記ゲル材を前記ゲル硬化材と接触させて酵素反応によりゲルを生成する、ことを特徴とするゲル製造装置。
【請求項８】
請求項１〜７いずれかに記載のゲル製造装置で製造された医療に用いられるゲル。
【請求項９】
ゲル材を硬化させるゲル硬化材に向けて、第１流体噴射部からゲル材を噴射して第１の流体滴を形成させる工程と、
前記ゲル硬化材に向けて、第２流体噴射部からゲル材を噴射して前記第１の流体滴とは異なる第２の流体滴を形成させる工程と、
を同じタイミングで行なうことを特徴とする、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、医療に用いられるゲル、及び、ゲル製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゲルの材料となる液体（ゲル材）を、該液体をゲル化させるゲル化材に向けて噴射する液滴噴射法により、ゲルを製造する方法が知られている。例えば、静止した状態のゲル化材に対して、一定の間隔を空けてゲル材を噴射する噴射口（ノズル）を配置する。そして、液滴噴射法によりノズルから噴射されるゲル材の液滴と、静止した状態のゲル化材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】
特許文献１の方法によれば、液滴の噴射量を調整することで所望の大きさのゲルを生成することができる。特に、微小なサイズのマイクロカプセル等を生成することができる。
【０００５】
ところで、化粧用品や医療用品としてゲルを用いる場合に、異なる材質や異なる大きさの複数種類のゲルを混在させたいという要求がある。このような場合、それぞれのゲルを別個の装置で製造し、各装置によって製造されたゲルを、ミキサー等を用いて混合する必要がある。しかし、この方法では多くの工程（それぞれのゲルを生成する工程、及び、ゲルを混合する工程）を要するため、異なる種類のゲルが混在した状態のゲルを効率的に生成するのには適していない。
【０００６】
本発明では、異なる種類のゲルが混在した状態のゲルを効率的に生成可能なゲル製造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、流体を噴射する第１流体噴射部と、流体を噴射する第２流体噴射部と、前記第１流体噴射部及び前記第２流体噴射部の動作を制御する制御部であって、ゲル材を硬化させるゲル硬化材に向けて、前記第１流体噴射部からゲル材を噴射させて第１の流体滴を形成し、前記ゲル硬化材に向けて、前記第２流体噴射部からゲル材を噴射させて前記第１の流体滴とは異なる第２の流体滴を形成させる、制御部と、を備えるゲル製造装置である。
【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】ゲル製造装置１の概略図である。
【図２】噴射ヘッド１１の構造を説明する断面図である。
【図３】噴射ヘッドの配置と回転流動するゲル硬化材との関係について説明する図である。
【図４】回転流動するゲル硬化材中に突入した後のゲル材の液滴の流れ方について説明する図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｄは、ノズルから噴射されたゲル材によって液滴が形成される際の動作を時系列順に説明する図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、ノズルから所定の周波数でゲル材の液滴が噴射されるときのゲル生成動作を時系列順に説明する図である。
【図７】アルギン酸ナトリウムの説明図である。
【図８】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９】アルギン酸カルシウムゲルの説明図である。
【図１０】変形例におけるヘッド搭載プレート４１の概略図である。
【図１１】ゲル製造装置２の概略図である。
【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】
流体を噴射する第１流体噴射部と、流体を噴射する第２流体噴射部と、前記第１流体噴射部及び前記第２流体噴射部の動作を制御する制御部であって、ゲル材を硬化させるゲル硬化材に向けて、前記第１流体噴射部からゲル材を噴射させて第１の流体滴を形成し、前記ゲル硬化材に向けて、前記第２流体噴射部からゲル材を噴射させて前記第１の流体滴とは異なる第２の流体滴を形成させる、制御部と、を備えるゲル製造装置。
このようなゲル製造装置によれば、異なる種類のゲルが混在した状態のゲルを効率的に生成することができる。
【００１２】
かかるゲル製造装置であって、前記第１流体噴射部または前記第２流体噴射部が前記ゲル材を噴射する高さ方向の位置と、前記ゲル硬化材の液面の高さ方向の位置との差が、前記第１流体噴射部または前記第２流体噴射部が前記ゲル材を噴射する高さ方向の位置と、噴射された前記ゲル材によって液滴が形成される際の高さ方向の位置との差よりも大きいことが望ましい。
このようなゲル製造装置によれば、噴射部から噴射されたゲル材によって液滴が形成された後に、ゲル材とゲル硬化材とを接触させることができるので、形状が異常な不良ゲルが生成されることを抑制しやすくなる。
【００１３】
かかるゲル製造装置であって、前記ゲル硬化材は、円筒形の容器の中心軸の周りを渦状に流動し、前記第１流体噴射部及び前記第２流体噴射部は、前記中心軸からの距離が異なる位置にそれぞれ配置され、前記中心軸から近い方の位置に配置された流体噴射部から前記ゲル材を噴射する際の周波数が、前記中心軸から遠い方の位置に配置された流体噴射部から前記ゲル材を噴射する際の周波数よりも高いことが望ましい。
このようなゲル製造装置によれば、単位時間当たりに生成されるゲルの数量を増やすことができるので、より多くのゲルを効率的に生成することができる。
【００１４】
かかるゲル製造装置であって、前記中心軸から近い方の位置に配置された流体噴射部によって形成される流体滴の大きさが、前記中心軸から遠い方の位置に配置された流体噴射部によって形成される流体滴の大きさよりも大きいことが望ましい。
このようなゲル製造装置によれば、大きさの異なるゲルを同時に生成する場合に、不良ゲルの発生を抑制しやすく、精度よくゲルを生成することができる。
【００１５】
かかるゲル製造装置であって、前記ゲル材は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、前記ゲル硬化材は多価金属塩を含む水溶液であり、前記ゲル材を前記ゲル硬化材と接触させて硬化反応によりゲルを生成することが望ましい。
このようなゲル製造装置によれば、人体に無害で医療分野等に対する応用性が高いゲルを効率よく生成することができる。また、親水性のゲルを形成することが可能であるため、生体親和性が高いゲルを生成することができる。
【００１６】
かかるゲル製造装置であって、前記ゲル材は、冷却されることによってゲル化する液体であり、前記ゲル硬化材は、前記ゲル材を冷却する液体であり、前記ゲル材を前記ゲル硬化材と接触させて冷却することによりゲルを生成することが望ましい。
このようなゲル製造装置によれば、冷却温度を調整することによって生成されるゲルの硬さを自由に調節することが可能になる。また、ゲル硬化材として水を用いることができるので、材料のコストを安価に抑えることができる。
【００１７】
かかるゲル製造装置であって、前記ゲル材は、酵素反応によってゲル化する液体であり、前記ゲル硬化材は、酵素を含んだ水溶液であり、前記ゲル材を前記ゲル硬化材と接触させて酵素反応によりゲルを生成することが望ましい。
このようなゲル製造装置によれば、ゲル材の濃度やゲル硬化材中に含まれる酵素の濃度を調整することによって、生成されるゲルの硬さを自由に調節することができる。また、医療やバイオテクノロジー等、様々な分野への応用が可能となる。
【００１８】
また、かかるゲル製造装置で製造された医療に用いられるゲルが明らかなる。
また、ゲル材を硬化させるゲル硬化材に向けて、第１流体噴射部からゲル材を噴射して第１の流体滴を形成させる工程と、前記ゲル硬化材に向けて、第２流体噴射部からゲル材を噴射して前記第１の流体滴とは異なる第２の流体滴を形成させる工程と、を同じタイミングで行なうことを特徴とする、ゲル製造方法が明らかとなる。
【００１９】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
【００２０】
＜ゲルについて＞
本実施形態では、ゲルの原料となる流体（以下、ゲル材とも呼ぶ）を噴射することにより流体滴を形成し、形成された流体滴を、ゲル材を硬化させる流体（以下、ゲル硬化材とも呼ぶ）と接触させ、流体滴の一部若しくは全体を硬くする（硬化させる）ことによってゲルを生成する。この場合、流体滴がほぼ球状に形成されるため、生成されるゲルも球に近い形状となる。
【００２１】
以下の実施形態では、ゲル材及びゲル硬化材は共に液体であるものとして説明する。ゲル材及びゲル硬化材の具体的詳細については後で説明する。
【００２２】
＜ゲル製造装置の構成＞
第１実施形態では、ゲル硬化材を渦状に回転するように流動させながら（以下、このような流動を回転流動とも呼ぶ）、ゲル硬化材に対して複数の流体噴射部からゲル材を噴射するゲル製造装置１を用いてゲルを生成する。図１に、第１実施形態のゲル製造装置１の概略図を示す。ゲル製造装置１は、第１流体噴射部１０と、第２流体噴射部２０と、流動部３０と、ヘッド固定部４０と、制御部５０とを備える。なお、以下では、ゲル製造装置１が２つの流体噴射部を備える構成について説明するが（図１）、ゲル製造装置１は流体噴射部を３以上備える構成であってもよい。
【００２３】
また、説明のため、図１に示されるように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる座標軸を設定する。Ｚ軸は鉛直方向（図１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り、Ｙ軸はＺ軸及びＸ軸に垂直な方向であるものとする。
【００２４】
（第１流体噴射部１０）
第１流体噴射部１０は、ゲル材を噴射して流体滴（液滴）を形成する。第１流体噴射部１０は噴射ヘッド１１とゲル材タンク１５とを有する。
【００２５】
噴射ヘッド１１はゲル材を所定量ずつ噴射することで、ゲル材の液滴を形成する。本実施形態では、基本的にゲル材がＺ軸方向（鉛直下向きの方向）に噴射されるものとする。ただし、噴射ヘッド１１はＺ軸方向に対して傾いた方向にゲル材を噴射させることも可能である。
【００２６】
図２に、噴射ヘッド１１の構造を説明する断面図を示す。噴射ヘッド１１は、ノズル１１１、ピエゾ素子ＰＺＴ、流体供給路１１２、ノズル連通路１１４（容積室に相当する）、及び、弾性板１１６（ダイアフラムに相当する）を有する。
【００２７】
ゲル材タンク１５に貯留されたゲル材は、流体供給路１１２を介してノズル連通路１１４に供給される。圧電素子であるピエゾ素子ＰＺＴには、制御部で生成される複数のパルスを有する電圧信号が、駆動信号として印加される。駆動信号が印加されると、該駆動信号に従ってピエゾ素子ＰＺＴが伸縮し、弾性板１１６を振動させる。そして、ノズル連通路１１４の容積を変化させ、駆動信号の振幅に対応するようにノズル連通路１１４内に供給されたゲル材を移動させる。
【００２８】
ゲル材の移動について具体的に説明する。本願実施形態のピエゾ素子ＰＺＴは、電圧を印加すると図２の上下方向に収縮する特性を有する。駆動信号としてある電圧からより大きい電圧を印加した場合、ピエゾ素子ＰＺＴは図２の上下方向に収縮してノズル連通路１１４の容積を拡大する方向に弾性板１１６を変形させる。このとき、ノズル１１１における流体表面はノズル１１１の内側（図２の上側）方向に移動する。逆に、ある電圧からより小さい電圧を印加した場合、ピエゾ素子ＰＺＴは図２の上下方向に伸長し、ノズル連通路１１４の容積を縮小する方向に弾性板１１６を変形させる。このとき、ノズル１１１の流体表面はノズル１１１の外側（図２の下側）方向に移動する。このように、ノズル連通路１１４の容積を変化させるとノズル連通路１１４における圧力が変動し、ノズル連通路１１４に充填されたゲル材をノズル１１１から噴射することができる。噴射されたゲル材（液体）は、その表面張力により球形の液滴となる。つまり、ピエゾ素子ＰＺＴに印加される駆動信号の振幅（電圧の大きさ）を変更することによって、噴射される液滴の大きさ（噴射される液体の量）や噴射速度を調整することができる。これにより、所望のサイズのゲルを正確に形成することができるようになる。なお、ゲル材に酸素分子が溶け込んでいると、この圧力変動の際、ノズル連通路１１４において気泡が生じてしまう。よって、本実施形態において使用されるゲル材は予め溶存空気（酸素）が除去されていることが望ましい。
【００２９】
また、ピエゾ素子ＰＺＴに印加される駆動信号の周波数を変更することにより、ノズルから断続的に噴射されるゲル材の噴射間隔（周期）を調整することができる。
【００３０】
ゲル材タンク１５はゲルの原料となるゲル材を貯留しておくタンクであり、不図示の流体伝送路を介して噴射ヘッド１１にゲル材を供給する。
【００３１】
（第２流体噴射部２０）
第２流体噴射部２０は、第１流体噴射部１０と同様に、ゲル材を噴射して流体滴（液滴）を形成する。第２流体噴射部２０は噴射ヘッド２１とゲル材タンク２５とを有する。各部の基本的な構造は第１流体噴射部１０とほぼ同様であるため、説明は省略する。
【００３２】
なお、流体噴射部（噴射ヘッド）が複数設けられ、それぞれのヘッドから同じ種類のゲル材を噴射する場合には、各ヘッドに共通してゲル材タンクが１つだけ設けられるようにしてもよい。例えば、第１流体噴射部１０のゲル材タンク１５を第２流体噴射部２０と共用する場合には、ゲル材タンク２５を設けなくてもよい。
【００３３】
（流動部３０）
流動部３０は、ゲル硬化材を所定の方向に連続的に流動させる。本実施形態において流動部３０は、ＸＹ平面と平行な平面でゲル硬化材を渦状に回転流動させる。流動部３０は、流動容器３１と、スターラー３２とを有する。
【００３４】
流動容器３１は上部が開口された円筒形の容器であり、内部にゲル硬化材を液体状に貯留する。そのため、流動容器３１はゲル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。また、流動容器３１は第１流体噴射部１０及び第２流体噴射部２０の鉛直下方に設置され、それぞれの流体噴射部から噴射された複数のゲル材の液滴が、流動容器３１の内部に貯留されたゲル硬化材中にそれぞれ着弾するように位置が調整される。流体噴射部の設置位置調整の詳細については後述する。
【００３５】
スターラー３２は、動力部３２１と回転子３２２とを有する。動力部３２１は流動容器３１の下側に設けられ、磁力によって回転子３２２をＸＹ平面と平行な平面上で回転させる。その際、回転子３２２の回転速度や回転方向を調整することが可能である。
【００３６】
回転子３２２は細長い棒状の部材であり、流動容器３１の内部に設けられる。そして、動力部３２１によって回転されることにより、流動容器３１の内部に貯留されたゲル硬化材（液体）を渦状に流動させる。ここで、回転子３２２の回転中心は、流動容器３１の中心位置と一致するように調整される。つまり、ゲル硬化材は流動容器３１の中心軸の周りを渦状に流動する（図１参照）。
【００３７】
（ヘッド固定部４０）
ヘッド固定部４０は、ヘッド搭載プレート４１と、ヘッド高さ調整機構４２を備え、第１流体噴射部１０の噴射ヘッド１１及び第２流体噴射部２０の噴射ヘッド２１の位置を固定する。
【００３８】
ヘッド搭載プレート４１は、流動容器３１の上部に設けられ、第１流体噴射部１０の噴射ヘッド１１及び第２流体噴射部２０の噴射ヘッド２１を搭載する板状の部材である。ヘッド搭載プレート４１には複数の穴が設けられ、この穴の部分に各噴射ヘッドを嵌め込むように設置することで、流体噴射部のＸ軸方向及びＹ軸方向の設置位置が固定される。これにより、ゲル材の噴射位置（噴射ヘッドのノズルの位置）を正確に定めることができる。
【００３９】
ゲル製造装置１に設置される噴射ヘッド（流体噴射部）の数や設置位置を変更する場合には、それに応じてヘッド搭載プレート４１も交換される。また、ヘッド搭載プレート４１は流動容器３１の上部開口部を塞ぐ蓋としての機能を有し、流動容器３１内部のゲル硬化材中に外部からゴミ等の不純物が進入することを抑制する。
【００４０】
ヘッド高さ調整機構４２は、ヘッド搭載プレート４１と各噴射ヘッドとの間にそれぞれ設けられ、各噴射ヘッドのＺ軸方向（高さ方向）の設置位置をそれぞれ個別に調整する位置調整部である。ヘッド高さ調整機構４２は、例えば、ジャッキのように高さを自由に調整可能なレベルアジャスターや、設定高さ毎に定められた厚さを有する板状の調整冶具が用いられる。また、レベルアジャスターを用いる場合には、後述する制御部５０によって自動的に高さを調整することが可能であることが望ましい。
【００４１】
なお、噴射ヘッドのＺ軸方向の位置調整は、ヘッド搭載プレート４１の上面に段差を設けることによって行ってもよい。この場合、ヘッド高さ調整機構４２が不要となるため、噴射ヘッドのＺ軸方向の設置位置を変更する必要がない場合などに有効である。
【００４２】
（制御部５０）
制御部５０は、第１流体噴射部１０の噴射ヘッド１１及び第２流体噴射部２０の噴射ヘッド２１を駆動させるための電圧波形信号である駆動信号を生成し、それぞれのピエゾ素子ＰＺＴに印加することによって、各流体噴射部の動作を制御し、ゲル材の噴射を制御する。また、制御部５０によって、ヘッド固定部４０のヘッド高さ調整機構４２の動作を制御し、各ヘッド（ノズル）の高さ（Ｚ軸方向の位置）を調整できるようにしてもよい。
【００４３】
また、制御部５０は、入力されたデータを記憶しておく記憶部（不図示）を備える。
【００４４】
＜ゲル生成動作について＞
ゲル製造装置１を用いたゲル生成動作について説明する。図１に示されるように、流動容器３１の内部で中心軸の周りを回転流動するゲル硬化材に対して、その上方に設置された複数の流体噴射部に備えられたノズルからそれぞれゲル材が断続的に噴射される。各ノズルから噴射されたゲル材は各々液滴を形成し、ゲル硬化材の液面に着弾することにより、ゲル材の液滴とゲル硬化材とが接触する。このとき、ゲル材とゲル硬化材との接触部分（つまり、ゲル材の液滴の表面）において化学反応が生じ、該液滴（ゲル材）の表面から内部へと徐々にゲル化が進行する。ゲル材とゲル硬化材との化学反応（ゲル化反応）の詳細については後で説明する。
【００４５】
本実施形態では、第１流体噴射部１０から噴射されるゲル材によって第１の液滴が形成され、第２流体噴射部２０から噴射されるゲル材によって第１の液滴とは異なる第２の液滴が形成される。ここで、第１の液滴と第２の液滴とが「異なる」とは、両液滴の材質、形状もしくはその両方が異なることを言う。
【００４６】
例えば、第１流体噴射部１０からゲル材Ａが噴射され、第２流体噴射部２０からゲル材Ａとは異なる種類のゲル材Ｂが噴射されることにより、異なる材質で生成されたゲルが流動容器３１中に混在するようになる。また、第１流体噴射部１０からある所定の条件でゲル材Ａが噴射され、第２流体噴射部２０からその条件とは異なる条件（例えば、ゲル材の噴射量が異なる条件）でゲル材Ａが噴射されることにより、異なる形状のゲル（大きさが異なるゲル）が流動容器３１中に混在するようになる。
【００４７】
このような方法で「異なる」液滴をゲル化させることにより、「異なる」種類のゲルが混在した状態のゲルを同じタイミングで生成することができる。
【００４８】
＜噴射ヘッドの配置について＞
次に、複数の流体噴射部の配置について説明する。図３に、噴射ヘッドの配置と、回転流動するゲル硬化材との関係について説明する図を示す。図３Ａは、ゲル製造装置１を上側から見た時のＸＹ平面の概略図であり、図３Ｂは、図３ＡのＸＺ断面を表している。
【００４９】
（Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）の配置について）
円筒形の流動容器３１の中心軸を原点Ｏとするとき、ゲル硬化材は該中心軸（原点Ｏ）を回転中心としてＸＹ平面上を時計回り方向（反時計回り方向でもよい）に回転流動する。そして、流動するゲル硬化材の液面の鉛直上方には、Ｘ軸上で原点Ｏからの距離がＲ１の位置に第１流体噴射部１０の噴射ヘッド１１が設けられる。同様に、Ｘ軸上で原点Ｏからの距離がＲ２（Ｒ１＞Ｒ２とする）の位置に第２流体噴射部２０の噴射ヘッド２１が設けられる。すなわち、第１流体噴射部１０と第２流体噴射部２０とは流動容器３１の中心軸からの距離が異なる位置（半径が異なる同心円上）にそれぞれ配置される（図３Ａ）。
【００５０】
ゲル硬化材が回転流動する場合、ゲル硬化材の流動速度ｖは、各流体噴射部のノズルと対向する位置におけるゲル硬化材の回転方向の速度で表される。本実施形態では、各流体噴射部から鉛直下方（Ｚ軸方向）にゲル材が噴射されるので、ゲル材がゲル硬化材の回転中心（原点Ｏ）から半径ｒの円周上に着弾する場合、ゲル硬化材の流動速度ｖは半径ｒの円周上の接線方向における速度とほぼ等しいと考えられる。図３Ａでは、噴射ヘッド１１（第１流体噴射部１０）と対向する位置におけるゲル硬化材の流動速度をｖＲ１とし、噴射ヘッド２１（第２流体噴射部２０）と対向する位置におけるゲル硬化材の流動速度をｖＲ２とする。
【００５１】
また、一般に、回転流動する流体の流動速度ｖは、半径方向の内側ほど速くなる。したがって、原点Ｏからの距離Ｒ１の位置における流動速度ｖＲ１よりも、原点Ｏからの距離Ｒ２の位置における流動速度ｖＲ２の方が速くなる。
【００５２】
次に、ゲル材の液滴の流れ方について説明する。図４は、回転流動するゲル硬化材中に突入した後のゲル材の液滴の流れ方について説明する図である。本実施形態において、ゲル硬化材は流動容器３１の内部で渦状に回転流動し、旋回するにつれて徐々に渦の中心方向に近づくように流動する。したがって、噴射ヘッド１１から噴射された第１の液滴、及び、噴射ヘッド２１から噴射された第２の液滴は、共に旋回の半径を小さくしながらゲル硬化材中を流動する。このとき、両液滴の軌道は互いに交差することがないため、２つの液滴はそれぞれ単独で硬化して２つのゲルを形成することができる。
【００５３】
仮に、第１の液滴の軌道と第２の液滴の軌道とが重なって両液滴が接触したとすると、２つの液滴が結合した状態で硬化してしまうおそれがある。この場合、生成されるゲル中に不良ゲルが混在することになるため、生成されたゲルを医療用などに応用することが困難となる。これに対して、図３Ａで示されるように、流動容器の中心軸からの距離が異なる位置に複数の流体噴射部をそれぞれ設けることにより、液滴同士の接触を抑制し、ゲルを正確に生成しやすくなる。
【００５４】
また、図３Ａでは、噴射ヘッド１１と噴射ヘッド２１とがＸ軸上で隣り合うように配置されている。複数のヘッドを近くに配置することで、制御用の配線や流体伝送路等の取りまわしが良くなり、装置をコンパクトに構成することができる。
【００５５】
なお、本実施形態ではスターラー３２を用いてゲル硬化材を渦状に回転流動させるため、ゲル硬化材の液面が平面にならない部分が生じる場合がある。例えば、図３Ｂで示されるように、回転の中心（流動容器３１の中心軸）付近ではゲル硬化材の液面がすり鉢のような形状（漏斗状）に窪み、液面に歪が生じやすい。液面に窪みが生じる部分と液面が水平な部分とでは、ゲル硬化材の流動速度ｖや流動方向の条件が大きく異なる。したがって、液面に窪みが生じる部分（水平にならない部分）の付近にゲル材の液滴が着弾すると、生成されるゲルの粒子径にばらつきが生じる場合がある。しかし、本実施形態では、異なる種類のゲルが混在した状態のゲルを生成することを目的としていることから、粒子径のばらつきが所定の範囲内に収まるのであれば問題は無い。したがって、ゲル硬化材の液面が平面にならない部分にゲル材を噴射してゲルを生成することも可能である。
【００５６】
（Ｚ軸方向の配置について）
噴射ヘッド１１及び噴射ヘッド２１のＺ軸方向（高さ方向）の設置位置は、ゲル材が噴射されてから液滴を形成するまでの距離に基づいてヘッド毎に決定される。図５Ａ〜図５Ｄに、ノズルから噴射されたゲル材によって液滴が形成される際の動作を時系列順に説明する図を示す。それぞれの図では、上方にゲル材を噴射するヘッド（ノズル）が設けられ、下方にゲル硬化材の液面が設けられるものとする。また、ゲル材を噴射するノズルの下端から液面までの距離をｈとする。
【００５７】
本実施形態で用いられるゲル材はある程度の粘性を有する液体である場合が多い。そのため、噴射ヘッド（ノズル）から噴射されたゲル材は、直ちに液滴を形成するのではなく、はじめは涙の雫のような形状となる（図５Ａ）。
【００５８】
雫状のゲル材は、そのまま鉛直下方向（Ｚ軸方向）に伸びて行き、ある位置において、液滴状の部分と雫状の部分とに分かれる（図５Ｂ）。この状態を尾切れとも呼ぶ。そして、尾切れが生じた時のノズルの下端から液滴の下端までの距離をｈ（ｍｉｎ）とする。
【００５９】
分断されたゲル材の液滴部分は加速しながら鉛直下方へと降下する（図５Ｃ）。なお、該液滴は所定の速度に達すると、加速度と空気抵抗が釣り合い、以降は一定速度で移動（降下）するようになる。この速度を終端速度とも呼ぶ、この終端速度に達した時のノズルの下端から液滴の下端までの距離をｈ（ｍａｘ）とする。また、分断されたゲル材の雫状の部分は吸引されるようにノズル内（ヘッド内部）へと戻る。
【００６０】
液滴はそのままゲル硬化材中に突入し、化学反応が生じて硬化される（図５Ｄ）。また、分断されたゲル材の雫状の部分はほぼノズル内に戻る。
【００６１】
このような液滴形成動作において、ノズルの下端から液面までの距離ｈが、尾切れの生じる距離ｈ（ｍｉｎ）以下である場合（ｈ≦ｈ（ｍｉｎ）の場合）、液滴を形成する前に、ゲル硬化材の液面にゲル材が着弾してしまう。この場合、図５Ａのような雫状（若しくは棒状）のゲル材がゲル硬化材と接触し、不良ゲルが生成されることになる。また、ノズル内でゲル材の硬化（化学反応）が生じ、以降のゲル生成動作に支障をきたすおそれもある。したがってゲル材の液滴を形成させるためには、ノズルの下端から液面までの距離ｈの最小値は、尾切れが生じる位置であるｈ（ｍｉｎ）よりも大きくする必要がある。言い換えると、流体噴射部がゲル材を噴射する高さ方向の位置とゲル硬化材の液面の高さ方向の位置との差が、流体噴射部がゲル材を噴射する高さ方向の位置と該流体噴射部から噴射されたゲル材によって液滴が形成される際の高さ方向の位置との差よりも大きくなるように、流体噴射部の高さ方向の設置位置が決定される。
【００６２】
一方、液滴が形成されて終端速度に達した後は、ゲル材の液滴がゲル硬化材に着弾する際の条件は一定となる。したがって、ノズルの下端から液面までの距離ｈの最大値は、終端速度に達する位置であるｈ（ｍａｘ）とすればよい。ただし、図５の場合のように、高さｈがｈ（ｍａｘ）以上であっても液滴を形成することは可能である。
【００６３】
したがって、本実施形態では、噴射ヘッドのＺ軸方向の設置位置（設置高さ）が、ｈ（ｍｉｎ）＜ｈ＜ｈ（ｍａｘ）となるように、各ヘッドの位置が調整される。
【００６４】
ここで、ｈ（ｍｉｎ）及び、ｈ（ｍａｘ）の値を決める要素としては、主にゲル材の分子量、ゲル材の粘度、ゲル材の噴射速度、ゲル材の噴射量等が重要であると考えられる。したがって、あらかじめ上述の各パラメータを変更しながら実験を行ない、各パラメータとｈ（ｍｉｎ）及びｈ（ｍａｘ）との関係を調べておくことで、ゲル生成条件に応じて噴射ヘッドの適切な設置高さを設定することができる。また、当該関係をテーブルとして制御部５０の記憶部に記憶しておき、噴射条件に応じて自動的にヘッド高さ調整機構４２が調整されて、高さｈが最適に設定されるようにしておくと、より効果的である。
【００６５】
＜ゲル材の噴射条件について＞
第１実施形態では、第１流体噴射部１０及び第２流体噴射部２０の２つの噴射部からそれぞれゲル材の液滴を噴射するが、各噴射部からゲル材を噴射する際の周波数及び噴射量についての条件は、生成されるゲルの数量、大きさ、異なるゲル同士の混合比率等に応じて決定される。
【００６６】
（ゲル材噴射時の周波数）
図６Ａ〜図６Ｃに、あるノズルから所定の周波数でゲル材の液滴が噴射されるときのゲル生成動作を時系列順に説明する図を示す。ノズルから所定の周波数で断続的にゲル材が噴射されることにより、図６Ａにおいて、第１の番目の液滴と、それに続いて第２番目の液滴が形成される。そして、図６Ｂにおいて、第１番目の液滴が流動速度ｖで流動するゲル硬化材中に突入してゲル化する。続いて、図６Ｃにおいて、第２番目の液滴がゲル硬化材中に突入してゲル化する。このとき、第１番目の液滴はゲル硬化材の流動方向に流されているため、第１番目の液滴と第２番目の液滴とは、間隔Ｐだけ離れた位置関係となる。なお、ゲル材が噴射される際の周波数をｆ、ゲル硬化材の流動速度をｖとすると、間隔Ｐは次式によって表すことができる。
Ｐ＝ｖ／ｆ
【００６７】
図６において、間隔Ｐが狭い場合、第１番目の液滴と第２番目の液滴とがゲル硬化材中で接触することにより、不良ゲルが生成されるおそれがある。したがって、連続して形成される２つの液滴の間隔Ｐが十分広くなるように、ゲル材の噴射条件を調整する必要がある。そして、間隔Ｐを広くするためには、ゲル硬化材の流動速度ｖがなるべく大きく、ゲル材の噴射周波数ｆがなるべく低い（周期が長い）ことが望ましい。
【００６８】
本実施形態では、上述のように、流動容器３１の半径方向の内側ほどゲル硬化材の流動速度ｖが速くなる。例えば、図３において、半径方向の内側に配置される噴射ヘッド２１の位置におけるゲル硬化材の流動速度ｖＲ２の方が、半径方向の外側に配置される噴射ヘッド１１の位置におけるゲル硬化材の流動速度ｖＲ１よりも速い。したがって、噴射ヘッド１１よりも噴射ヘッド２１の方が、間隔Ｐを広くしやすく、同じ周波数でゲル材を噴射した場合には、噴射ヘッド２１の方が不良ゲルを生成しにくい。そのため、噴射ヘッド２１では噴射ヘッド１１よりも高い噴射周波数ｆ（短い周期）でゲルを噴射させることが可能である。周波数を高くすることによって、半径方向内側の噴射ヘッド２１ではより多くのゲルを生成しやすくなる。
【００６９】
このように、中心軸から近い方の位置に配置された流体噴射部からゲル材を噴射する際の周波数を高くすることにより、単位時間内でより多くのゲルを生成することができるようになる。
【００７０】
（ゲル材の噴射量）
図６において、液滴同士の間隔がＰである場合、形成される液滴（ゲル）が小さいほど、液滴同士が接触しにくくなる。したがって、ゲル硬化材の流動速度ｖが遅い部分ほど（間隔Ｐが狭いほど）液滴径を小さくすることが望ましい。言い換えると、半径方向の外側ほど液滴径を小さくすることが望ましい。そこで、大きさの異なるゲルを生成したい場合には、流動容器３１の中心軸から近い方の位置に配置される流体噴射部によって大きな液滴を形成し、中心軸から遠い方の位置に配置される流体噴射部によって小さな液滴を形成するとよい。例えば、図３では、半径方向内側の噴射ヘッド２１ではゲル材の噴射量を多くし、半径方向外側の噴射ヘッド１１ではゲル材の噴射量を少なくする。これにより、異なる大きさのゲルを効率よく生成しやすくなる。
【００７１】
一方、生成するゲルの大きさが所定の大きさ以上である場合には注意が必要である。例えば、ゲル材液滴の直径が大きい場合、ゲル硬化材の回転流動の速度が速すぎると、ゲル材液滴がゲル硬化材中を高速で移動することによって、十分硬化（ゲル化）される前に液滴の形状に歪みが生じてしまうおそれがある。そこで、所定の大きさ以上のゲルを生成したい場合には、ゲル硬化材の流動速度が遅い方に配置される流体噴射部を用いるとよい。
【００７２】
＜ゲル生成材料について＞
ゲルを生成する材料であるゲル材、及び、ゲル硬化材について説明する。
【００７３】
（ゲル材について）
本実施形態において、ゲル材としては多糖類、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、ゲル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くなる。
【００７４】
また、ゲル材はゲルの機能を発現する有効成分（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。
【００７５】
本実施形態では、上述したように噴射されたゲル材の液滴がそのままゲルとなるため、材料の歩留まりが非常に高い。したがって非常に高価な物質を材料として使用しなければならない場合（例えば、医療に用いられるゲルを生成する際に、医薬品を原料としてゲルを生成する場合）等において、コストの面で非常に効果的である。また、使用されるゲル材の量が最適化できるため、廃棄されるゲル材の量が少なく環境保護という観点でも有効である。
【００７６】
（ゲル硬化材について）
本実施形態において、ゲル硬化材として、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。
【００７７】
本実施形態では、ゲル材がゲル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、ゲル材による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。
【００７８】
次に、硬化（ゲル化）の具体例として、ゲル材としてアルギン酸ナトリウム水溶液を用い、ゲル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７は、アルギン酸ナトリウムの説明図である。図８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９は、アルギン酸カルシウムゲルの説明図である。
【００７９】
図７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８）。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９）。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。
【００８０】
ところで、図９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ている。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が形成されることによって、人体に摂取するような場合に生体親和性が高いゲルを生成することができる。
【００８１】
また、アルギン酸ナトリウムに対してグリセリンが添加されている場合には、水分子の流入量と流出量との均衡が崩れ、水分子が外部により流出しやすくなる。図９の破線で囲われた領域にグリセリンも存在するのであるが、このグリセリンが外部に流出する際、この破線で囲われた領域の網目が収縮する。そうすると、アルギン酸カルシウムの密度が高まることから、ゲルが硬くなる。また、グリセリンはゲル化の反応速度を速くすることに貢献していると考えられ、このためゲルが硬くなるとも考えられる。なお、グリセリンは人体に与える影響が少ないため薬剤を含むゲルを製造する際の添加剤として有利である。
【００８２】
＜変形例＞
第１流体噴射部１０、及び、第２流体噴射部２０がＸＹ平面上で位置を移動できるような構造としてもよい。図１０に変形例におけるヘッド搭載プレート４１の概略図を示す。
【００８３】
図１０では、ヘッド搭載プレート４１にＸ軸方向に沿った溝が設けられ、第１流体噴射部１０及び第２流体噴射部２０は、この溝に沿ってＸ軸方向に自在に移動可能である。このような構造であれば、流動容器３１の中心軸からの距離（流体噴射部の設置位置）を自由に変更することが可能となる。回転流動するゲル硬化材の実際の流動速度にあわせて、ゲル材が噴射される位置を細かく調整することができるため、より高精度にゲルを生成することが可能となる。また、位置を調整する際に、ヘッド搭載プレート４１を交換しなくてもよくなる。
【００８４】
＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態では、円筒形容器内で渦状に流動するゲル硬化材に対して、２以上の流体噴射部からそれぞれ異なるゲル材の液滴を噴射して、ゲルを形成する。これにより、ゲルの生成工程を大幅に短縮し、材質・形状等の異なる複数のゲルが混在した状態のゲルを同じタイミングで生成することができる。
【００８５】
例えば、１種類のゲルしか生成できないゲル製造装置を用いる場合、１種類目のゲルを生成する工程、２種類目のゲルを生成する工程、２種類のゲルを混合する工程、の３段階若しくはそれ以上の工程を要する。しかし、本実施形態では、この３つの工程を同じタイミングで実行することができる。したがって、異なる種類のゲルが混在した状態のゲルを効率的に生成することが可能となる。
【００８６】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第１実施形態では、ゲル硬化材が円筒形容器内で渦状に回転流動していたが、ゲル硬化材の流動方向を変更してもよい。第２実施形態では、ゲル硬化材を直線方向に流動させるゲル製造装置２を用いて、異なる種類のゲルを同時に生成する。
【００８７】
＜ゲル製造装置の構成＞
図１１は、第２実施形態のゲル製造装置２の概略図である。ゲル製造装置２では、流動部３０の構成がゲル製造装置１とは異なる。その他の点については、基本的に第１実施形態と同様である。
【００８８】
（流動部３０の構成）
流動部３０は、ゲル硬化材を所定の方向に連続的に流動させ、川のような流れを生じさせる。第２実施形態では、流動部３０はＸ軸方向に沿ってゲル硬化材を流動させる。流動部３０は流動通路３５と、ゲル硬化材タンク３６と、流動機構３７と、回収部３８とを有する。
【００８９】
流動通路３５は、Ｘ軸方向に沿って伸びた溝状の装置であり、ゲル硬化材（図の着色部）は当該溝部分を流れることによってＸ軸方向に流動する。流動通路３５は第１流体噴射部１０及び第２流体噴射部２０の鉛直下方向に設置され、各噴射部から噴射されたゲル材の液滴が、流動通路３５を流れるゲル硬化材の液面に着弾するように位置が調整される。流動通路３５の形状は任意であり、例えば、流動通路３５の流路の途中がカーブしていたり、流路の断面形状が変化していたりしてもよい。
【００９０】
ゲル硬化材タンク３６はゲル硬化材を貯留する容器であり、流動通路３５にゲル硬化材を連続的に供給して、ゲル硬化材の流れを生じさせる。
【００９１】
流動機構３７は、ゲル硬化材を流動させつつ、単位時間あたりに流れるゲル硬化材の量を調整する流水発生装置であり、市販の流水ポンプ等を用いることができる。ただし、流動機構３７を用いることなくゲル硬化材を所定の速度で流動させることができるのであれば、必ずしも流動機構３７を備えている必要はない。例えば、ゲル硬化材タンク３６の水頭圧によってゲル硬化材が一定量ずつ流動通路３５に供給されたり、流動通路３５がＺ軸方向に傾斜するように配置されていたりする場合には、流動機構３７が無くてもゲル硬化材を流動させることは可能である。
【００９２】
回収部３８は、ゲル硬化材中で生成されたゲルを回収する。例えば、図のような容器によってゲル硬化材と共にゲルを回収した後、遠心分離法や濾過法によりゲルを回収することができる。
【００９３】
＜第２実施形態のゲル生成動作＞
第２実施形態では、第１流体噴射部１０及び第２流体噴射部２０が、ゲル硬化材の流動方向に対して交差する方向に並ぶように配置される（図１１ではＹ軸方向に並ぶ）。各噴射部はそれぞれ異なる液滴（ゲル材の液滴）を断続的に噴射する。ここで、「異なる」の意味は、第１実施形態と同様である。各噴射部から噴射されたゲル材の液滴は、流動しているゲル硬化材中に着弾する。そして、ゲル材とゲル硬化材とが接触して化学反応が生じることによりゲル材の液滴が硬化され、異なる種類のゲルが同時に複数生成される。
【００９４】
なお、流体噴射部のＺ軸方向の設置位置は、第１実施形態と同様にヘッド高さ調整機構４２によってｈ（ｍｉｎ）＜ｈ＜ｈ（ｍａｘ）となるように調整される。
【００９５】
＜ゲル生成材料について＞
第２実施形態において、ゲル材、及び、ゲル硬化材は、第１実施形態と同様の物質を用いることができる。
【００９６】
＜第２実施形態の効果＞
第２実施形態ではゲル硬化材がほぼ直線的に流動するため、流体噴射部から噴射されたゲル材の液滴は、ゲル硬化材に着弾した後、そのまま下流側へと流されながら硬化する。したがって、第１流体噴射部１０から噴射された液滴と、第２流体噴射部２０から噴射された液滴とが接触しにくく、高品質なゲルを生成しやすい。
【００９７】
また、ゲル硬化材の幅方向（図１１でＹ軸方向）における流動速度の分布がほぼ等速である。つまり、上述のＰ＝ｖ／ｆの関係でｖが一定となるため、各流体噴射部における噴射周波数ｆの制御が単純になる。
【００９８】
＝＝＝第３実施形態＝＝＝
上述の各実施形態では、ゲル材とゲル硬化材とを接触させて化学反応を生じさせることにより、ゲル材をゲル化させていた。これに対して、第３実施形態では、ゲル材を冷却することによりゲル化させる。第３実施形態で用いる製造装置は上述のゲル製造装置１または２と同様である。
【００９９】
本実施形態では、ゲル材としてゼラチンや寒天等、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。そして、ゲル硬化材としてゲル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、ゲル硬化材は、ゲル材と化学反応せず、ゲル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、扱いが容易になる。
【０１００】
ゲルを製造する際には、ゲル製造装置１または２を用いて、複数の流体噴射部からそれぞれ異なる液滴（ゲル材の液滴）を断続的に噴射する。そして、ゲル材（例えばゼラチン）をゲル硬化材（冷却水）と接触させることにより、ゲル材を冷却してゲル化させる。これにより、異なる種類のゲルを効率的に生成することができる。
【０１０１】
その際、冷却に用いるゲル硬化材の温度を変更することにより、ゲルの硬さを調節することが可能である。本実施形態では、ゲル硬化材を１０℃以下の所定の温度に保つことで、ゲル材を冷却する。なお、ゼラチンを安定してゲル化させるためには、ゲル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、流動部３０の温度を調節するための冷却装置（不図示）を設けてもよい。ただし、ゲル材を所定の硬さにすることができるのであれば、ゲル硬化材の温度を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の硬さを調整することができる。
【０１０２】
本実施形態において、コラーゲンを主成分とするゼラチンを用いてゲルを生成する場合、上述のような医療分野への応用の他に、コラーゲンの保湿成分を利用した化粧品等にも応用しやすくなる。
【０１０３】
＜第３実施形態の効果＞
第３実施形態では、冷却することによってゲル化する流体を用いて異なる種類のゲルを効率的に生成する。ゲル硬化材として水を用いることができるため、材料コストが安く、入手や扱いも容易となる。また、温度によって簡単にゲルの硬さを調整することができるため、用途に応じて所望の硬さのゲルを生成することができる。
【０１０４】
＝＝＝第４実施形態＝＝＝
第４実施形態では、ゲル材を酵素反応によりゲル化させる。第４実施形態で用いる製造装置は上述のゲル製造装置１または２と同様である。
本実施形態では、ゲル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硬くなる物質を用いる。そして、ゲル硬化材として酵素を含んだ溶液を用いる。
【０１０５】
ゲルを製造する際には、ゲル製造装置１または２を用いて、断続的に噴射されるゲル材（例えばフィブリノーゲン水溶液）の液滴をゲル硬化材（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。これにより、多数のゲルを効率的に生成することができる。その際、反応に用いるゲル硬化材の酵素濃度を変更することにより、ゲルの硬さを調節することが可能である。また、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の硬さを調整することができる。
本実施形態において、フィブリノーゲン水溶液を用いてゲルを生成することにより、上述のような医療分野への応用の他に、細胞培養などのバイオテクノロジー分野にも応用しやすくなる。
【０１０６】
＜第４実施形態の効果＞
第４実施形態では、酵素反応によってゲル化する液体を用いて多数のゲルを効率よく生成する。ゲル材やゲル硬化材の濃度を変更することによって簡単にゲルの硬さを調整することができるため、用途に応じて所望の硬さのゲルを生成することができる。また、様々な分野への応用が可能となる。
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
【０１０７】
一実施形態としてのゲル製造装置を説明したが、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。
【０１０８】
＜ゲル生成材料について＞
前述の各実施形態では、ゲル材及びゲル硬化材についてそれぞれ具体例が例示されていたが、例示された以外のゲル生成材料を用いてゲルを生成することも可能である。
【０１０９】
＜ゲルの用途について＞
前述の各実施形態では、生成されるゲ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。特に、異なる大きさ・種類のゲルを混在させることによって光を散乱させやすくすることができるので、化粧用パウダー等に用いると効果的である。
【０１１０】
＜流体噴射部について＞
前述の各実施形態では、ゲル材の液滴を噴射する流体噴射部として、圧電素子（ピエゾ素子ＰＺＴ）が用いられていたが、他の機構を用いた流体噴射部であってもよい。例えば、シリンジを押すことによって液体を滴下するディスペンサを用いた機構、静電アクチュエーターを用いた流体噴射機構、静電吸引方式を用いた流体噴射機構、音響エネルギーを用いた流体噴射機構等、種々の機構を用いることができる。その際、噴射されるゲル材の量、噴射周期を任意に変更できる機構であることが望ましい。
【符号の説明】
【０１１１】
１、２  ゲル製造装置、
１０  第１流体噴射部、１１  噴射ヘッド、１５  ゲル材タンク、
１１１  ノズル、１１２  液体供給路、１１４  ノズル連通路、１１６  弾性板、
２０  第２流体噴射部、２１  噴射ヘッド、２５  ゲル材タンク、
３０  流動部、３１  流動容器、３２  スターラー、３２１  動力部、３２２  回転子、
３５  流動通路、３６  ゲル硬化材タンク、３７  流動機構、３８  回収部、
４０  ヘッド固定部、４１  ヘッド搭載プレート、４２  ヘッド高さ調整機構、
５０  制御部
ＰＺＴ  ピエゾ素子
【図２】
2013139002.tif 000003
【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図１０】
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【図１１】
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