(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプレー装置（６０）と、前記スプレー装置（６０）と同軸で垂直に位置付けられるガイド筒（５０）とを備え、前記スプレー装置（６０）はスプレー装置本体（６２）を備え且つ前記スプレー装置（６０）のトップ部にノズル（６１）が配置され、流動層設備（１０）に用いられる電気噴霧装置（１）であって、
前記スプレー装置本体（６２）には、旋回流を発生するための旋回流発生器（７０）が設けられており、
前記ノズル（６１）及び前記ガイド筒（５０）に電圧を印加するように、前記ノズル（６１）と前記ガイド筒（５０）との間に電源（１００）が直接又は間接的に接続されている、
ことを特徴とする流動層設備（１０）に用いられる電気噴霧装置（１）。
【請求項２】
前記電源（１００）は、前記ノズル（６１）に高電圧を印加するとともに、前記ガイド筒（５０）に低電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の電気噴霧装置（１）。
【請求項３】
前記電源（１００）により印加される高電圧を低下させるように、前記電源（１００）と前記ガイド筒（５０）との間に設置される第一可変抵抗器（１０１）をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気噴霧装置（１）。
【請求項４】
前記第一可変抵抗器（１０１）により低下した電圧をさらに低下させるように、前記第一可変抵抗器（１０１）と前記ガイド筒（５０）との間に接続され且つ接地する第二可変抵抗器（１０２）をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の電気噴霧装置（１）。
【請求項５】
前記電気噴霧装置（１）の第一可変抵抗器（１０１）及び第二可変抵抗器（１０２）を調節することで、前記ノズル（６１）と前記ガイド筒（５０）との電位差を調節することができることを特徴とする請求項３又は４に記載の電気噴霧装置（１）。
【請求項６】
前記電源（１００）から前記ノズル（６１）及び前記ガイド筒（５０）のそれぞれに印加する電圧の極性を変更するように、前記電源（１００）、前記ノズル（６１）及び前記第一可変抵抗器（１０１）の間に切換スイッチ（１０３）が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電気噴霧装置（１）。
【請求項７】
前記第一可変抵抗器（１０１）及び／又は前記第二可変抵抗器（１０２）は固定抵抗器により取り替えられることを特徴とする請求項５に記載の電気噴霧装置（１）。
【請求項８】
前記ノズル（６１）及び前記ガイド筒（５０）にそれぞれ接続される二つの電源が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気噴霧装置（１）。
【請求項９】
前記ガイド筒（５０）は磁場発生装置（１１）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気噴霧装置（１）。
【請求項１０】
前記磁場発生装置（１１）は、前記ガイド筒（５０）の外周に螺旋状に巻き付けられるコイル（１１０）であることを特徴とする請求項９に記載の電気噴霧装置（１）。
【請求項１１】
製品容器（２０）と、下部に位置するプレナムベース（３０）と、前記製品容器（２０）と前記プレナムベース（３０）との間に設置される空気分与板（４０）とを備え、粒子（Ｒ）をコーティングする流動層設備（１０）であって、
前記流動層設備（１０）は、請求項１から１０の何れか一項に記載の電気噴霧装置（１）を少なくとも一つ有し、
前記電源（１００）が前記ノズル（６１）に印加する電圧の極性は、前記電源（１００）が前記ガイド筒（５０）に印加する電圧の極性と反対である、
ことを特徴とする流動層設備（１０）。
【請求項１２】
製品容器（２０）と、下部に位置するプレナムベース（３０）と、前記製品容器（２０）と前記プレナムベース（３０）との間に設置される空気分与板（４０）とを備え、溶液を噴霧乾燥する流動層設備（１０）であって、
前記流動層設備（１０）は、請求項１から１０の何れか一項に記載の電気噴霧装置（１）を少なくとも一つ有し、
前記電源（１００）が前記ノズル（６１）に印加する電圧の極性は、前記電源（１００）が前記ガイド筒（５０）に印加する電圧の極性と同じである、
ことを特徴とする溶液を噴霧乾燥する流動層設備（１０）。
【請求項１３】
前記溶液は超臨界流体溶液であることを特徴とする請求項１２に記載の溶液を噴霧乾燥する流動層設備（１０）。
【請求項１４】
噴霧乾燥された製品を収集するための静電捕集装置がさらに設けられていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の溶液を噴霧乾燥する流動層設備（１０）。
【請求項１５】
流動層設備（１０）において粒子（Ｒ）をコーティングする方法であって、
コーティングされる粒子（Ｒ）を供給することと、
溶液管路（６３）を介してスプレー装置（６０）のノズル（６１）に、粒子（Ｒ）をコーティングするための噴射される溶液を供給することと、
前記コーティングされる粒子（Ｒ）がガイド筒（５０）内で回転して上方に向かうように、前記スプレー装置（６０）に対して円周に沿って外方に向かう回転上昇気流を供給することと、
前記ノズル（６１）から噴射された溶液に荷電液滴（Ｑ）が含まれるように、前記ノズル（６１）及び前記ガイド筒（５０）に電圧を印加し、前記ガイド筒（５０）に印加される電圧と前記ノズル（６１）に印加される電圧とは反対極性を有することと、
を含む、
ことを特徴とする前記方法。
【請求項１６】
前記回転上昇気流は、前記コーティングされる粒子（Ｒ）が前記ガイド筒（５０）の内壁に沿って回転上昇経路に入るように、前記コーティングされる粒子（Ｒ）をガイドし、
前記コーティングされる粒子（Ｒ）は、前記ガイド筒（５０）の内壁に接触して帯電することで荷電粒子（Ｓ）になり、荷電粒子（Ｓ）は前記回転上昇気流によって噴霧領域に入ることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガイド筒（５０）内の電界と前記回転上昇気流との共同作用により、前記ノズル（６１）から噴射された荷電液滴（Ｑ）は前記ガイド筒（５０）内において回転上昇運動を行いながら噴霧領域に入ることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
電気噴霧ステップを更に含み、
電気噴霧ステップにおいて、前記ノズル（６１）に高電圧を印加するとともに前記ガイド筒（５０）に低電圧を印加することで、前記噴霧領域において、前記荷電粒子（Ｓ）と前記荷電液滴（Ｑ）は、まず反対の電荷極性により互いに吸引され、前記荷電液滴（Ｑ）は前記荷電粒子（Ｓ）の表面に沈降して前記荷電粒子（Ｓ）と結合し、前記荷電粒子（Ｓ）が前記噴霧領域において前記荷電液滴（Ｑ）とさらに結合するにつれて、前記荷電粒子（Ｓ）の正味電荷は徐々に低下し、前記荷電液滴（Ｑ）の前記荷電粒子（Ｓ）での堆積は徐々に減少し、前記荷電粒子（Ｓ）の正味電荷がゼロになると、前記荷電液滴（Ｑ）の前記荷電粒子（Ｓ）での堆積は最終的に停止し、その後、前記荷電粒子（Ｓ）は遠心力の作用により、前記回転上昇経路において前記ガイド筒（５０）の内壁に近づき、且つ前記ガイド筒（５０）の内壁と接触して再び帯電することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電気噴霧ステップは、前記荷電粒子（Ｓ）がコーティング粒子（Ｔ）になり且つ前記回転上昇経路において前記噴霧領域から離れるまで、繰り返して行うことができることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記コーティング粒子（Ｔ）が回転上昇経路に沿って噴霧領域を通して前記ガイド筒（５０）の上方の膨張ゾーン（２５）に入ると、前記コーティング粒子（Ｔ）が出会った低速度の気流により、前記コーティング粒子（Ｔ）は下向き流動ゾーン（２４）において下方に落下し、前記コーティング粒子（Ｔ）は、下向き経路において、前記空気分与板（４０）の周辺領域からの弱い上昇気流により流動層での塊の出現を十分に回避できる程度に乾燥され、前記コーティング粒子（Ｔ）は流動層において十分に乾燥された後、再び次回の電気噴霧コーティング過程の循環に入ることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法は、前記粒子（Ｒ）の電気噴霧コーティング過程によって形成されたコーティング粒子（Ｔ）が所定のコーティングの程度になるまで、繰り返して行い続けることができることをさらに含むことを特徴とする請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記磁場発生装置（１１）により、前記ガイド筒（５０）内で回転上昇運動を行う前記荷電液滴（Ｑ）及び前記荷電粒子（Ｓ）に磁場を印加することができることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記磁場は、前記回転上昇気流に対して軸方向となる磁場であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
流動層設備（１０）において溶液を噴霧乾燥する方法であって、
溶液管路（６３）を介してスプレー装置（６０）のノズル（６１）に、噴霧乾燥される溶液を供給することと、
前記スプレー装置（６０）に対して円周に沿って外方に向かい、且つ前記溶液を噴霧乾燥するための回転上昇気流を供給することと、
前記ノズル（６１）から噴射された溶液は荷電液滴（Ｕ）を含むように、前記ノズル（６１）及び前記ガイド筒（５０）に電圧を印加し、前記ガイド筒（５０）に印加される電圧と前記ノズル（６１）に印加される電圧とは同じ極性を有することと、
を含む、
ことを特徴とする前記方法。
【請求項２５】
前記荷電液滴（Ｕ）が予備的に乾燥されて噴霧乾燥された荷電粒子（Ｖ）になるまで、前記ガイド筒（５０）内の電界と前記回転上昇気流との共同作用により、前記ノズル（６１）から噴射された前記荷電液滴（Ｕ）が前記ガイド筒（５０）内で回転上昇運動を行うことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記荷電液滴（Ｕ）及び／又は荷電粒子（Ｖ）はまず同じ電荷極性により互いに排斥するように、前記ノズル（６１）に高電圧を印加するとともに前記ガイド筒（５０）に同じ極性の低電圧を印加することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
噴霧乾燥された製品を静電捕集装置で収集することをさらに含むことを特徴とする請求項２４〜２６の何れか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記溶液は超臨界流体溶液であることを特徴とする請求項２４〜２６の何れか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記磁場発生装置（１１）は、前記ガイド筒（５０）内で回転上昇運動を行う前記荷電液滴（Ｕ）及び前記荷電粒子（Ｖ）に対して磁場を印加することができることをさらに含むことを特徴とする請求項２４〜２６の何れか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記磁場は、前記回転上昇気流に対して軸方向となる磁場であることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記流動層設備（１０）の前記電気噴霧装置（１）の配置パラメータ及び／又は稼働パラメータを調節することで、噴霧乾燥された製品の粒径及び粒径分布を制御できることを特徴とする請求項２４〜２６の何れか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記流動層設備（１０）の前記磁場発生装置（１１）の配置パラメータ及び／又は稼働パラメータを調節することで、噴霧乾燥された製品の運動挙動を制御できることを特徴とする請求項２４〜２６の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、流動層設備に用いられる電気噴霧装置、粒子をコーティングする流動層設備、溶液を噴霧乾燥する流動層設備、流動層設備において粒子をコーティングする方法、及び流動層設備において溶液を噴霧乾燥する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来技術において、ボトムスプレー装置を有する流動層設備で粒子をコーティングする一方、トップスプレー装置を有する流動層設備で溶液を噴霧乾燥する。異なるプロセス要素に対して、流動層設備の性能及び製品の品質を向上させるための方法が多数あることが知られており、そのうち、空気力学的方法及び電磁流体力学的方法が含まれる。【０００３】  本出願人による特許出願（ＰＣＴ／ＣＮ２０１６／０７３２２４）において、旋回流発生器を流動層設備に組み入れることで、ガイド筒の上向き流動ゾーンにおけるスプレー装置の近くに回転上昇気流を形成する空気力学的方法が開示され、この方法によれば、噴霧の形態及び粒子流の形態の十分成長に寄与し、製品の対流経路が最適化され、流動層設備の性能が向上し、製品の品質が向上した。ここで、上記先行特許出願の記載内容の全てを本特許出願に援用することで、上記先行特許出願の流動層設備に電気噴霧装置を用いて更に電気噴霧の電磁流体力学的方法を導入する。これにより、クーロン分裂（Ｃｏｕｌｏｍｂｉｃ  ｆｉｓｓｉｏｎ）でノズル霧化性能のさらなる向上を実現するとともに、電磁力で荷電液滴、荷電粒子／噴霧乾燥された荷電粒子の運動挙動を制御し、粒子流の形態及び／又は噴霧の形態のさらなる成長を促進し、製品の対流経路をさらに最適化することが期待される。また、流動層設備が溶液を噴霧乾燥するプロセスにおいて、電磁力により、噴霧乾燥プロセスで生成した超微細粒子に対して、高効率に電磁介入ガイドを行うとともに、静電捕集装置で収集することで、流動層設備の性能を向上させるとともに、製品の品質を向上させることができる。【０００４】  電気噴霧装置で粒子をコーティングする又は溶液を噴霧乾燥する方式が多数あることが知られている。このような電気噴霧装置は、通常、液体供給管路と、液体供給管路の末端のノズルで形成されるエミッタ電極と、エミッタ電極と対応関係で設置される対向電極と、液体供給管路に溶液を供給する液体供給ポンプと、高圧電源と、電圧を調整する一つ又は複数の可変抵抗器とを含む。電気噴霧装置は、エミッタ電極と対向電極との間に所定の電位差を生じさせて電界を形成することで、エミッタ電極の末端に供給された溶液に帯電させて、エミッタ電極の末端に荷電液滴を放出するように構成されている。液体供給ポンプで供給された溶液は、表面張力の作用によりノズルの出口に残り、これと同時に、エミッタ電極の末端のノズル出口における溶液は、表面張力方向と反対方向の電界力の作用によりテーラーコーン（Ｔａｙｌｏｒ  ｃｏｎｅ）を形成する。電源はエミッタ電極の末端のノズルにおいて高電圧を印加することで、電荷はテーラーコーンの末端で集中する。電界強度が臨界値になると、電荷で生じる静電力は溶液の表面張力を克服でき、そして、液滴はテーラーコーンから噴出されて荷電液滴が形成される。荷電液滴が電界力の作用によりエミッタ電極から対向電極へ移動する過程において、乾燥気流の作用により、荷電液滴の溶剤は揮発していき、液滴の体積は徐々に小さくなるが、電荷数は変化しない。液滴の液面での電荷密度と液滴の半径との比はレイリー不安定限界（Ｒａｙｌｅｉｇｈ  ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ  ｌｉｍｉｔ）になると、���滴はクーロン分裂し、大量の小粒径の液滴が形成される。液滴の上記した「溶剤の揮発とクーロン分裂」の過程は繰り返し続ける。そのうち、ノズルから噴出された後、大粒径の荷電液滴は、小粒径の荷電液滴よりも多い回数のクーロン分裂が発生するので、クーロン分裂が完了した後、大粒径又は小粒径の荷電液滴から分裂して形成された微細な荷電液滴は、いずれも近い粒径を有し且つ粒径の分布がさらに集中する。その後、微細な荷電液滴の溶剤は完全に揮発し、最終的に噴霧乾燥された荷電粒子になる。従って、実際の応用において、電気噴霧装置のエミッタ電極と対向電極の極性及び電位差を変更することで、電磁力により荷電液滴及び荷電粒子の電磁界での形成条件、運動挙動及び堆積方式を制御することにより、電気噴霧装置は、異なるプロセスの要求に対応でき、例えば、粒子をコーティングする又は溶液を噴霧乾燥することができる。【０００５】  オランダ特許出願（ＰＣＴ／ＮＬ２０１０／０５０１５５）には、電気噴霧装置でコーティング粒子を生産するプロセス及び設備が開示されている。このプロセスは、流動層設備において、摩擦帯電粒子によって、コーティングされる粒子に帯電させて荷電粒子を形成し、その後、噴霧領域において、荷電粒子と反対極性の荷電液滴に出会って互いに吸引し、これにより、荷電液滴は荷電粒子の表面に吸引されて荷電粒子の表面と結合することで、粒子のコーティングが実現される。荷電液滴と荷電粒子とは、帯電する電荷の極性が反対であり互いに吸引するため、荷電液滴と荷電粒子との結合率及び結合強固度は向上する。しかし、このプロセスは、摩擦帯電粒子を利用してコーティングされる粒子に電荷を印加する方法を採用するため、荷電粒子の荷電状態は不確実性を有し、荷電液滴が荷電粒子と結合して形成されたコーティングの品質に影響し、そして、その後、粒子は所定のコーティングの程度に達するまで、極性交替の電気噴霧過程を繰り返して行う必要があるので、流動層設備の構成及びプロセスは複雑化になり、流動層設備の効率及び製品の品質に影響した。【０００６】  米国特許（ＵＳ７９７２６６１Ｂ２）には、他の電気噴霧を利用して粒子をコーティングする装置及び方法が開示され、特に、生物材料を噴霧分散の粒子として標的細胞に引き込むことで、クーロン力で生物材料を標的細胞によりよく吸着させるとともに、生物材料を噴霧分散の荷電粒子として利用して、電界力の作用により、荷電粒子が標的細胞に到達する際に、標的細胞に強制的に接触させる、好ましくは、標的細胞を通過させるのに十分の速度に達する。しかし、この電気噴霧装置は均一ではない電界を印加するため、噴霧分散の荷電粒子の分布密度は円形状の噴霧領域の円心を中心として径方向に沿って漸減するので、標的細胞が生物材料にスプレーされる機会は均等ではなく、プロセスの品質に影響した。また、該特許は、標的細胞がより均一にスプレーされるように、各種の補助伝送装置で標的細胞を噴霧領域に伝送するが、いずれも連続化操作及びロッド化生産の要求に適合しなく、プロセスは拡大し難い。【０００７】  荷電液滴の十分のクーロン分裂に寄与し、電磁力で荷電液滴の運動挙動を制御し、且つ噴霧の形態及び／又は粒子流の形態の十分成長に���進する電磁流体力学的方法によれば、プロセス及び製品の品質を有利に向上できることは、明らかである。これにより、改善された電磁流体力学的方法によれば、噴霧霧化の品質及び生産効率がさらに向上し、噴霧速度を増加しつつ噴霧効率の最大化及び操作の安定性を確保し、優れた物理性状の高品質製品を生産した。そのうち、通常、エア霧化のタイプのノズルが採用され、例えば、液体ジェットを円錐状雲又は噴霧の形態の小さい霧滴に分散させるように、高速エアジェットが採用され、好ましくは二流体ノズルが採用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  そのため、本発明の構想は、電磁流体力学的方法の応用に基づき、特に、空気力学で改善することで回転上昇気流を提供できる流動層設備において、電気噴霧の電磁流体力学的方法を導入する。本発明の構想によれば、粒子をコーティングする又は溶液を噴霧乾燥する流動層設備に用いられる電気噴霧装置を提供する。この電気噴霧装置は、エミッタ電極としての荷電されたノズルと、対向電極としての荷電されたガイド筒とを備え、ノズル及びガイド筒に電圧を印加する電源と、ノズルとガイド筒との電位差を調節するための一つ又は複数の可変抵抗器と、ノズル及びガイド筒に印加される電圧の極性を変更するための切換スイッチとを更に備える。また、本発明によれば、上記電気噴霧装置に磁場発生装置を付加することもでき、特に、この磁場発生装置は、ガイド筒の外周に螺旋状に巻き付けられる通電コイルからなることで、ガイド筒内に磁場、特に回転上昇気流に対して軸方向となる磁場を生じさせる。【０００９】  具体的に、本発明の構想は、粒子をコーティングするプロセスに用いられることができる。そのうち、例えば、エミッタ電極としてのノズルに高電圧を印加するとともに、対向電極としてのガイド筒に反対極性の低電圧を印加することで、荷電されたノズルと荷電されたガイド筒との間に所定の電位差が生じ且つこれにより電界を形成することができる。また、本発明の構想は、磁場発生装置によってガイド筒内に磁場、特に回転上昇気流に対して軸方向となる磁場を生じさせることも含む。荷電液滴は、ノズルから噴出された後、電磁界と回転上昇気流との共同作用により、ガイド筒内にアルキメデスの螺旋（Ｓｐｉｒａｌ  ｏｆ  Ａｒｃｈｉｍｅｄｅｓ）のような回転上昇運動を行うことで、十分のクーロン分裂が発生するので、荷電液滴の粒径が減少し、このため、噴霧の霧化効果が向上し、コーティングの品質が向上した。同時に、回転上昇気流の作用により、荷電されたガイド筒の内壁に沿って回転上昇運動を行う過程において、コーティングされる粒子は、荷電されたガイド筒の内壁と接触して帯電することで荷電粒子になり、そして、荷電粒子流は、噴霧領域に入る前に、その荷電状態が運動状態の安定につれて安定化されるので、噴霧領域に入る前に電荷状態が不安定であることで、後で電気噴霧されるときにコーティングの品質に影響する問題点が回避された。クーロンの法則によれば、反対極性の電荷を帯電するため、荷電液滴と荷電粒子とは、電界力の作用により径方向において向い合う運動を行い、且つクーロン力の作用により互いに吸引されるので、コーティング液の利用率及びコーティング膜の成膜品質が向上した。さらに、磁場により、回転上昇運動を行う荷電液滴及び荷電粒子に対して生じる径方向のローレンツ力（Ｌｏｒｅｎｔｚ  ｆｏｒｃｅ）は、電界力及びクーロン力と協力して荷電液滴及び荷電粒子の運動挙動を制御し、プロセスをよりよく最適化することができる。粒子のコーティングは所定の程度に達するまでに、粒子は流動層設備において「ガイド筒内の噴霧領域で電気噴霧され且つガイド筒外で弱い上昇気流により乾燥される」との循環コーティング過程を繰り返して行う。従って、流動層設備の性能が向上し、プロセスの効率及び製品の��質が向上した。【００１０】  また、本発明の構想は、溶液を噴霧乾燥するプロセスにも用いられることができる。そのうち、例えば、エミッタ電極としてのノズルに高電圧を印加するとともに、対向電極としてのガイド筒に同じ極性の低電圧を印加することで、荷電されたノズルと荷電されたガイド筒との間に所定の電位差が生じ且つこれにより電界を形成することができる。さらに、本発明の構想は、磁場発生装置によってガイド筒内に磁場、特に回転上昇気流に対して軸方向となる磁場を生じさせることも含む。荷電液滴は、ノズルから噴出された後、電磁界と回転上昇気流との共同作用により、ガイド筒内にアルキメデスの螺旋のような回転上昇運動を行う。乾燥気流の作用により、荷電液滴の溶剤は揮発し続け、液滴はクーロン分裂で大量の小粒径の液滴を形成するので、噴霧の霧化効果が最適化され、流動層設備でより小さい粒径の粒子を生産する能力が向上した。電気噴霧のクーロン分裂が完了して大量の微細液滴が形成されると、乾燥気流の作用により、溶剤の揮発の継続につれて、微細液滴表面の電荷密度は、荷電液滴の溶剤が完全に揮発して噴霧乾燥された荷電粒子になるまで、段々高くなる。クーロンの法則によれば、荷電液滴／荷電粒子と荷電されたガイド筒とは、同じ極性の電荷を帯電することで、互いに排斥するクーロン力が生じるため、荷電液滴／荷電粒子が荷電されたガイド筒の内壁での粘着及び集まりが回避され、そして、荷電液滴／荷電粒子同士の間、及び荷電液滴／荷電粒子と荷電されたガイド筒との間の互いに排斥するクーロン力により、互いの摩擦及び衝突は低減又は解消される。そして、磁場発生装置によるガイド筒内の磁場により、回転上昇運動を行う荷電液滴及び荷電粒子に対して生じる径方向のローレンツ力は、電界力及びクーロン力と協力して荷電液滴及び荷電粒子の運動挙動を制御することができ、流動層設備の性能がさらに向上し、プロセスの效率及び製品の品質が向上した。【００１１】  近年、超臨界流体技術の電気化学反応分野での適用を推進するために、超臨界流体溶液の導電性研究はさらに行われ、種々の方法は超臨界流体溶液の導電性の向上に適用されている。例えば、イオン液体を超臨界流体系に利用することで、超臨界流体溶液に導電性が付与されるので、電気噴霧を利用した電磁流体力学的方法を、超臨界流体溶液の噴霧乾燥に用いることが可能となり、特に、超臨界流体溶液でリポソームを製造するプロセスに適用される。これを基にして、本発明の構成によれば、電気噴霧を利用した電磁流体力学的方法を、超臨界流体溶液を噴霧乾燥するプロセスに適用することもできる。そのうち、例えば、上述した溶液を噴霧乾燥するプロセスに適用される流動層設備を基にして、ＳＡＳ技術及びＲＥＳＳ技術の要求に適合するように、流動層設備の液体供給システム及び噴霧システムに対して耐圧及び保温などの改造を行うことができる。これにより、上記改造後の流動層設備で超臨界流体溶液を噴霧乾燥して、超微細粒子、特にリポソームを製造することができる。導電性が付与された超臨界流体溶液が霧化ノズルから噴出された後、噴出された霧化液滴は、超臨界流体溶液による急速膨張及びクーロン分裂をさらに行い、溶剤の完全揮発につれて、噴霧���燥で生成した超微細粒子は高密度の電荷を帯電し、超微細粒子同士の間に互いに排斥するクーロン力が生じるので、粒子同士の集まり及び粘着が回避され、そして、電磁力で粒子の運動を制御し、粒子を高効率にガイドし且つ静電捕集装置で収集することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  上記した本発明の目的を達成するために、本発明は、流動層設備に用いられる電気噴霧装置を提供する。該電気噴霧装置は、スプレー装置と、スプレー装置と同軸で垂直に位置付けられるガイド筒とを備え、該スプレー装置はスプレー装置本体を備え且つスプレー装置のトップ部にノズルが配置されており、スプレー装置本体には、旋回流を発生するための旋回流発生器が設けられており、ノズル及びガイド筒に電圧を印加するように、ノズルとガイド筒との間に電源が直接又は間接的に接続されている。【００１３】  本発明の好ましい態様によれば、電源は、ノズルに高電圧を印加するとともに、ガイド筒に低電圧を印加する。【００１４】  本発明の好ましい態様によれば、電気噴霧装置は、電源により印加される高電圧を低下させるように、電源とガイド筒との間に設置される第一可変抵抗器を備える。【００１５】  本発明の好ましい態様によれば、電気噴霧装置は、第一可変抵抗器により低下した電圧をさらに低下させるように、第一可変抵抗器とガイド筒との間に接続され且つ接地する第二可変抵抗器を備える。【００１６】  本発明の好ましい態様によれば、電気噴霧装置の第一可変抵抗器及び第二可変抵抗器を調節することで、ノズルとガイド筒との電位差を調節することができる。【００１７】  本発明の好ましい態様によれば、電源からノズル及びガイド筒のそれぞれに印加する電圧の極性を変更するように、電源、ノズル及び第一可変抵抗器の間に切換スイッチが設けられている。【００１８】  本発明の好ましい態様によれば、第一可変抵抗器及び／又は第二可変抵抗器は固定抵抗器により取り替えられる。【００１９】  本発明の好ましい態様によれば、ノズル及びガイド筒にそれぞれ接続される二つの電源が設けられている。【００２０】  本発明の好ましい態様によれば、ガイド筒は磁場発生装置を有し、磁場発生装置は、例えばガイド筒の外周に螺旋状に巻き付けられるコイルである。【００２１】  また、本発明は、粒子をコーティングする流動層設備を提供する。該流動層設備は、製品容器と、下部に位置するプレナムベースと、製品容器とプレナムベースとの間に設置される空気分与板とを備え、流動層設備は、前述の電気噴霧装置を有し、電源がノズルに印加する電圧の極性は、電源がガイド筒に印加する電圧の極性と反対である。【００２２】  また、本発明は、溶液を噴霧乾燥する流動層設備を提供する。該流動層設備は、製品容器と、下部に位置するプレナムベースと、製品容器とプレナムベースとの間に設置される空気分与板とを備え、流動層設備は、前述の電気噴霧装置を有し、電源がノズルに印加する電圧の極性は、電源がガイド筒に印加する電圧の極性と同じである。【００２３】  本発明の好ましい態様によれば、溶液は超臨界流体溶液である。【００２４】  本発明の好ましい態様によれば、噴霧乾燥された製品を収集するための静電捕集装置が設けられている。【００２５】  また、本発明は、流動層設備において粒子をコーティングする方法を提供する。該方法は、
コーティングされる粒子を供給することと、
溶液管路を介してスプレー装置のノズルに、粒子をコーティングするための噴射される溶液を供給することと、
コーティングされる粒子がガイド筒内に回転して上方に向かうように、スプレー装置に対して円周に沿って外方に向かう回転上昇気流を供給することと、
ノズルから噴射された溶液に荷電液滴が含まれるように、ノズル及びガイド筒に電圧を印加し、ガイド筒に印加される電圧とノズルに印加される電圧とは反対極性を有することと、を含む。【００２６】  本発明の好ましい態様によれば、回転上昇気流は、コーティングされる粒子がガイド筒の内壁に沿って回転上昇経路に入るように、コーティングされる粒子をガイドし、コーティングされる粒子は、ガイド筒の内壁に接触して帯電することで荷電粒子になり、荷電粒子は回転上昇気流によって噴霧領域に入る。【００２７】  本発明の好ましい態様によれば、ガイド筒内の電界と回転上昇気流との共同作用により、ノズルから噴射された荷電液滴はガイド筒内において回転上昇運動を行いながら噴霧領域に入る。【００２８】  本発明の好ましい態様によれば、電気噴霧ステップを更に含み、電気噴霧ステップにおいて、ノズルに高電圧を印加するとともにガイド筒に低電圧を印加することで、噴霧領域において、荷電粒子と荷電液滴は、まず反対の電荷極性により互いに吸引され、荷電液滴は荷電粒子の表面に沈降して荷電粒子と結合し、荷電粒子が噴霧領域において荷電液滴とさらに結合するにつれて、荷電粒子の正味電荷は徐々に低下し、荷電液滴の荷電粒子での堆積は徐々に減少し、荷電粒子の正味電荷がゼロになると、荷電液滴の荷電粒子での堆積は最終的に停止し、その後、荷電粒子は遠心力の作用により、回転上昇経路においてガイド筒の内壁に近づき、且つガイド筒の内壁と接触して再び帯電する。【００２９】  本発明の好ましい態様によれば、電気噴霧ステップは、荷電粒子がコーティング粒子になり且つ回転上昇経路において噴霧領域から離れるまで、繰り返して行うことができる。【００３０】  本発明の好ましい態様によれば、コーティング粒子が回転上昇経路に沿って噴霧領域を通してガイド筒の上方の膨張ゾーンに入ると、コーティング粒子が出会った低速度の気流により、コーティング粒子は下向き流動ゾーンにおいて下方に落下し、コーティング粒子は、下向き経路において、空気分与板の周辺領域からの弱い上昇気流により流動層での塊の出現を十分に回避できる程度に乾燥され、コーティング粒子は流動層において十分に乾燥された後、再び次回の電気噴霧コーティング過程の循環に入る。【００３１】  本発明の好ましい態様によれば、該方法は、粒子の電気噴霧コーティング過程によって形成されたコーティング粒子が所定のコーティングの程度になるまで、繰り返して行い続けることができる。【００３２】  本発明の好ましい態様によれば、磁場発生装置により、ガイド筒内に回転上昇運動を行う荷電液滴及び荷電粒子に磁場を印加することができ、そのうち、磁場は、例えば回転上昇気流に対して軸方向となる磁場である。【００３３】  また、本発明は、流動層設備において溶液を噴霧乾燥する方法を提供する。該方法は、  溶液管路を介してスプレー装置のノズルに噴霧乾燥される溶液を供給することと、
スプレー装置に対して円周に沿って外方に向かい、且つ溶液を噴霧乾燥するための回転上昇気流を供給することと、
ノズルから噴射された溶液は荷電液滴を含むように、ノズル及びガイド筒に電圧を印加し、ガイド筒に印加される電圧とノズルに印加される電圧とは同じ極性を有することと、を含む。【００３４】  本発明の好ましい態様によれば、荷電液滴が予備的に乾燥されて噴霧乾燥された荷電粒子になるまで、ガイド筒内の電界と回転上昇気流との共同作用により、ノズルから噴射された荷電液滴がガイド筒内に回転上昇運動を行う。【００３５】  本発明の好ましい態様によれば、荷電液滴及び／又は荷電粒子はまず同じ電荷極性により互いに排斥するように、ノズルに高電圧を印加するとともにガイド筒に同じ極性の低電圧を印加する。【００３６】  本発明の好ましい態様によれば、噴霧乾燥された製品を静電捕集装置で収集する。【００３７】  本発明の好ましい態様によれば、溶液は超臨界流体溶液である。【００３８】  本発明の好ましい態様によれば、磁場発生装置は、ガイド筒内に回転上昇運動を行う荷電液滴及び荷電粒子に対して磁場を印加することができ、そのうち、磁場は、例えば回転上昇気流に対して軸方向となる磁場である。【００３９】  本発明の好ましい態様によれば、流動層設備の電気噴霧装置の配置パラメータ及び／又は稼働パラメータを調節することで、噴霧乾燥された製品の粒径及び粒径分布を制御する。【００４０】  本発明の好ましい態様によれば、流動層設備の磁場発生装置の配置パラメータ及び／又は稼働パラメータを調節することで、噴霧乾燥された製品の運動挙動を制御する。
【発明の効果】
【００４１】  本発明に係る流動層設備に用いられる電気噴霧装置によれば、レイリー不安定限界及びクーロン分裂の作用により、電気噴霧装置で生成する噴霧液滴は、従来の噴霧装置で生成する噴霧液滴に比べて、小さい粒径及び集中する粒径分布を有する。クーロンの法則によれば、荷電液滴同士が同じ極性の電荷を帯電することで生じる相互排斥力により、液滴の噴霧形態における空間的分布はより均一になり且つ集まりにくくなる。また、荷電液滴及び荷電粒子の運動は、電磁力の作用によりガイドされて制御され、さらに、電磁力で荷電液滴及び荷電粒子の堆積がガイドされることで、粒子同士の摩擦、衝突及び噴霧の「壁粘着効果」を低減又は解消することができる。これにより、粒子をコーティングするプロセスにおいて、コーティングがより均一になるとともに、溶液を噴霧乾燥するプロセスにおいて、形成された粒子の粒径はより小さくなり且つ粒径分布がより集中する。また、粒子をコーティングするプロセスにおいて、流動層設備で微細粒子を処理する能力が向上するとともに、溶液を噴霧乾燥するプロセスにおいて、流動層設備で超微細粒子を製造、ガイド及び收集する能力が向上した。さらに、粒子をコーティングするプロセスにおいて、コーティング液の利用率が向上するとともに、溶液を噴霧乾燥するプロセスにおいて、噴霧の「壁粘着効果」が低減又は解消された。【００４２】  本発明に係る流動層設備によれば、その中の電気噴霧装置は、荷電されたノズルと荷電されたガイド筒との間に電位差が生じ且つこれにより電界が形成され、また、磁場発生装置によってガイド筒内に磁場が生じる。電気噴霧で生成した荷電液滴は、電磁界と回転上昇気流との共同作用により、ガイド筒内にアルキメデスの螺旋のような回転上昇運動を行い、そして、荷電液滴のクーロン分裂、及び荷電液滴同士が互いに排斥するクーロン力は、噴霧の十分霧化及び噴霧の形態の十分成長に寄与する。粒子をコーティングするプロセスにおいて、コーティングされる粒子は、回転上昇気流の作用により、荷電されたガイド筒に沿って回転上昇運動を行う過程で、粒子は、荷電されたガイド筒と接触して帯電することで電荷を帯電し、そして、粒子流は、噴霧領域に入る前に、その荷電状態が粒子流の運動状態の安定につれて安定化される。荷電粒子同士の間、及び荷電粒子と荷電されたガイド筒との間に同種類の電荷を帯電することで生じる互いに排斥するクーロン力により、荷電粒子同士の間、及び荷電粒子と荷電されたガイド筒との間の摩擦及び衝突が低減又は解消され、粒子流の形態の十分成長が促進され、製品の対流経路が最適化された。溶液を噴霧乾燥するプロセスにおいて、ノズルから噴出された液滴はクーロン分裂で微細液滴を生成し、その溶剤が揮発して生成した超微細粒子は、ガイド筒の内壁に沿って回転上昇運動を行う過程で十分に乾燥される。クーロンの法則によれば、荷電液滴／荷電粒子と荷電されたガイド筒とが帯電する電荷の極性は同じであるので、荷電されたガイド筒によって、荷電液滴／荷電粒子に対して排斥するクーロン力が生じ、荷電液滴／荷電粒子の荷電されたガイド筒の内壁での粘着及び集まりが回避された。そして、乾燥後の荷電粒子は、回転上昇気流に連れて流動層設備��気流排出口に入り、荷電粒子を電磁力でガイドし且つ静電捕集装置で収集することができる。【００４３】  本発明に係る流動層設備において、エミッタ電極としてのノズル及び対向電極としてのガイド筒に印加される電圧は、いずれも監視・制御できる。同様に、ガイド筒の外周に螺旋状に巻き付けられる磁場発生装置としてのコイルに印加される電流、及びこれによりガイド筒内で生じる磁場は、いずれも監視・制御できるので、プロセス過程の全体で流動層設備の性能を最適化することができる。また、本発明に係る流動層設備によれば、噴霧の形態及び／又は粒子流の形態において、荷電液滴及び／又は荷電粒子の空間的分布がより均一になるので、コーティング粒子及び／又は噴霧乾燥された粒子はより均一のコーティング厚さ及び／又はより集中の粒径分布を有し、コーティング粒子及び／又は噴霧乾燥された粒子同士の集まり及び粘着が低減又は解消された。また、本発明に係る流動層設備によれば、噴霧領域内の噴霧の形態及び粒子流の形態の流動特性を最適化することができるので、製品の対流経路が最適化し、噴霧速度及び製品の品質が向上した。【００４４】  本発明の以上及びその他の目的は以下の説明により明確になる。【００４５】  用語の用法及び定義：
本明細書及び添付書類の範囲内で、用語の「空気」は広義に解釈されるべきであり、大気ガス及び人工ガスをも含む。【００４６】  本明細書及び添付書類の範囲内で、用語の「粒子」は広義に解釈されるべきであり、コーティングされる粒子状の素材及び噴霧乾燥で生成した粒子状の素材、例えば、微粒子、細粉、細粒、顆粒、ビーズ、ピル、ペレット、カプセル及びミニタブレットをも含む。特に、本発明では超微細粒子、例えばミクロスフェアー、マイクロカプセル、ナノ粒子、複合粒子及びリポソームをも含む。【００４７】  本明細書及び添付書類の範囲内で、用語の「製品」は広義に解釈されるべきであり、製造中の半製品及び最終製品をも含む。【００４８】  本明細書及び添付書類の範囲内で、用語の「溶液」は広義に解釈されるべきであり、溶質が溶剤に溶解又は浮上してなる液体を指し、超臨界流体を溶剤又は溶剤の一つとする超臨界流体溶液をも含む。【００４９】  本明細書及び添付書類の範囲内で、用語の「コーティング」は広義に解釈されるべきであり、成膜材料を粒子状の素材の外面にスプレーし、且つ成膜材料を乾燥させた後、素材の外面に密着する多機能保護層になり、この多機能保護層はコーティングと称される。【００５０】  本明細書及び添付書類の範囲内で、用語の「噴霧乾燥」は広義に解釈されるべきであり、液体に溶解又は浮上した固体を粉状又はブロック状の固体に変更するプロセス過程だけでなく、素材液を霧化・乾燥することで素材を凝集することを主目的とするプロセス過程をも指す。【００５１】  本明細書及び添付書類の範囲内で、用語の「電磁流体力学」は広義に解釈されるべきであり、帯電流体及び導電流体の運動特性、特に電磁界での運動特性を研究する科学である。【００５２】  本明細書及び添付書類の範囲内で、用語の「電磁力」は広義に解釈されるべきであり、電荷、電流が電磁界で受ける力の総称である。「電磁力」は、典型的にクーロン力、電界力、ローレンツ力及びアンペール力を含む。特に、本発明では主としてクーロン力、電界力及びローレンツ力を指す。【００５３】  本明細書及び添付書類の範囲内で、用語の「超臨界流体」は広義に解釈されるべきであり、温度及び圧力がいずれも臨界点以上である、液体及び気体の性質を兼ねる流体を指し、未臨界流体をも含むことがある。超臨界流体溶液は、超臨界流体が前記溶剤又は溶剤の一つになる溶液である。例えば、有用の超臨界流体は液体の二酸化炭素、水、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、メタノール、エタノール及びアセトンなどである。好ましくは、超臨界流体は二酸化炭素、水及びエタノールから選択される。より好ましくは、超臨界流体は二酸化炭素である。【００５４】  本明細書及び添付書類の範囲内で、用語の「ＳＡＳ技術」（溶剤−反溶剤技術）は広義に解釈されるべきであり、「ＳＡＳ技術」において、使用される素材は、まず適切な有機溶剤に溶解し、そして該溶液を超臨界溶剤と混合し、そのうち、超臨界溶剤により有機溶剤が溶解され、且つ超微細粒子が沈殿される。【００５５】  本明細書及び添付書類の範囲内で、用語の「ＲＥＳＳ技術」（超臨界流体急速膨張技術）は広義に解釈されるべきであり、「ＲＥＳＳ技術」において、使用される���体素材は、まず超臨界流体に溶解して超臨界流体溶液を形成し、そして、超臨界流体溶液はノズルを介して噴霧されて膨張することで密度が急速に低下し、高度に過飽和になって超微細粒子を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】  図１は本出願人の先行特許出願における流動層設備の軸方向の断面側面図である。
図２は本出願人の先行特許出願における旋回流発生器を有する流動層設備の軸方向の断面側面図であり、その中に、製品の対流経路が示されている。
図３は本発明の第一実施例に係る流動層設備に用いられる電気噴霧装置の軸方向の断面側面図であり、その中に、電気噴霧装置の回路設置が示されている。
図４ａは本発明の第一実施例に係る磁場発生装置を示す図であり、その中に、磁場発生装置の構成が示されている。
図４ｂは本発明の第一実施例に係る磁場発生装置が付加された電気噴霧装置の軸方向の断面側面図であり、その中に、電気噴霧装置の回路設置及び磁場発生装置の構成が示されている。
図５は本発明の第二実施例に係る電気噴霧装置を有する流動層設備の軸方向の断面側面図であり、その中に、電気噴霧装置の回路設置及び製品の対流経路が示されている。
図６は本発明の第二実施例に係る磁場発生装置が付加された流動層設備の軸方向の断面側面図であり、その中に、電気噴霧装置の回路設置、磁場発生装置の構成及び製品の対流経路が示されている。
図７は本発明の第三実施例に係る電気噴霧装置を有する流動層設備の軸方向の断面側面図であり、その中に、電気噴霧装置の回路設置及び製品の対流経路が示されている。
図８は本発明の第三実施例に係る磁場発生装置が付与された流動層設備の軸方向の断面側面図であり、その中に、電気噴霧装置の回路設置、磁場発生装置の構成及び製品の対流経路が示されている。
図９は図７に示す本発明の第三実施例に係る流動層設備の簡単化変形例の軸方向の断面側面図であり、その中に、電気噴霧装置の回路設置及び製品の対流経路が示されている。
図１０は本発明の第二実施例に係る変形例の軸方向の断面側面図であり、その中に、流動層設備は複数のノズル及びガイド筒を有するが、電気噴霧装置の回路設置が示されていない。
図１１は本発明の第三実施例に係る変形例の軸方向の断面側面図であり、その中に、流動層設備は複数のノズル及びガイド筒を有するが、電気噴霧装置の回路設置が示されていない。
図１２は図１０及び図１１に示す実施例の流動層設備の水平断面の平面図であり、その中に、電気噴霧装置の回路設置が示されていない。
【発明を実施するための形態】
【００５７】  図１及び図２を参照すると、流動層設備１０は、通常、膨張室２１を有し且つ粒子を収容するための製品容器２０と、製品容器２０の下部に位置するプレナムベース３０と、製品容器２０とプレナムベース３０との間に位置する空気分与板４０と、スプレー装置６０と、スプレー装置６０と結合した旋回流発生器７０とを備える。製品容器２０の上端２２は、その上方に位置するフィルタカバー（図示せず）と接続されるように開放可能であり、エアフィルタ構造及び空気出口を有する。吸気ダクト３１は第一気体源（図示せず）からプレナムベース３０に連通される。
【００５８】  空気分与板４０は空気通路である開孔４１、４２を複数備え、下部にあるプレナムベース３０からの気流は空気通路である開孔４１、４２を介して製品容器２０に入ることができる。通常は円筒形状であるガイド筒５０は、容器２０の中央に懸垂設置されて、容器２０内において中央にある上向き流動ゾーン２３と周辺にある下向き流動ゾーン２４とが仕切られている。ガイド筒５０は、開放されている上端５１及び下端５２を備え、その上端５１が空気力学において上向き流動ゾーン２３と下向き流動ゾーン２４との間にある膨張ゾーン２５に入るように上方に延伸されており、その下端５２が空気分与板４０の上方に懸垂設置され且つ空気分与板４０との間に環状の隙間５３が形成されている。空気分与板４０において、ガイド筒５０の垂直投影領域内にある開孔４１の孔径は、ガイド筒の垂直投影領域以外の領域にある開孔４２の孔径よりも大きいため、開孔４１の領域に風量の大きく、風速の高いような強い上昇気流が形成される一方、開孔４２の領域に風量の小さく、風速が低いような弱い上昇気流が形成されている。旋回流発生器７０はスプレー装置６０の下方にセットされ且つスプレー装置６０と結合しており、ガイドスロット７９は、旋回流発生器７０の管状のスリーブ部材７１の壁内において径方向の接線に沿って外方へ延びる（図示せず）。特に、ガイドスロット７９は、スリーブ７１の円周に沿って回転対称に配列され、且つスリーブ７１の壁内において径方向の漸近接線に沿って外方へ延びる（図示せず）ことで、図２に矢印Ａで示すように、スプレー装置６０に対する円周に沿って外方への旋回気流を提供する。第二空気管路７３は、旋回気流が発生するように旋回流発生器７０に圧縮空気を供給する。
【００５９】  図２を参照すると、強い上昇気流と旋回気流との共同作用により、上向き流動ゾーン２３において回転上昇気流が形成されている。図２に矢印Ｐで示すように、高速度の回転上昇気流により、粒子が回転上昇経路に連れられ、且つ粒子流の形態が十分に成長されることで、粒子は、後でノズル６１の上方にある噴霧領域を通る時にスプレーされる。図２に矢印Ｃで示すように、噴霧領域を通した湿潤の粒子は、ガイド筒５０の上方の膨張ゾーン２５に入ると、低速度の気流と出会って下向き流動ゾーン２４内において下方へ落下する。粒子は、下降経路において、空気分与板４０の周辺領域からの弱い上昇気流により流動層での塊の出現を十分に回避できる程度に乾燥される。回転上昇気流は環状の隙間５３において吸引力が形成されるので、粒子は後でこの隙間５３を通して上向き流動ゾーン２３に吸入される。したがって、上向き流動ゾーン２３でのスプレーと下向き流動ゾーン２４での乾燥との粒子の循環が形成される。
【００６０】  これにより、粒子に対して、容器２０内においてガイド筒５０により仕切られている、中央にある上向き流動ゾーン２３と周辺にある下向き流動ゾーン２４とが空気力学的に形成されている。スプレー装置６０と旋回流発生器７０とは、結合されてガイド筒５０の中央同心軸上に垂直に取り付けられ、且つ空気分与板４０を通して延び、容器２０の上向き流動ゾーン２３に入る。図１に示すように、スプレー装置６０のトップ部にはノズル６１が配置されており、このノズル６１は、第一空気管路６６を介して空気供給源（図示せず）から圧縮空気を供給され、且つ溶液管路６３を介して供給された液体供給源（図示せず）からの溶液に圧力を付与して噴射する。
【００６１】  上記した構成は本出願人の上述先行特許出願の流動層設備１０の構成であり、既に開示され且つ業界に周知されている。
【００６２】  第一実施例
本発明の第一実施例によれば、本出願人の上述先行特許出願に係る流動層設備１０を基にして、流動層設備１０に用いられる電気噴霧装置１を提供する。これにより、上述した先行特許出願における回転上昇気流の空気力学的方法を利用した流動層設備１０を基にして、さらに電気噴霧の電磁流体力学的方法を利用することで、流動層設備１０の性能をさらに向上させ、流動層設備１０が、粒子をコーティングする又は溶液を噴霧乾燥するプロセスに適合するようにする。
【００６３】  図３を参照すると、本発明に係る電気噴霧装置１は、スプレー装置６０と、スプレー装置６０と同軸で垂直に位置付けられるガイド筒５０と、を備える。このスプレー装置６０は、スプレー装置本体６２を備え、且つスプレー装置６０のトップ部にノズル６１が配置されている。そのうち、スプレー装置本体６２は、旋回流を発生するための旋回流発生器７０が設けられ、また、ノズル６１及びガイド筒５０に電圧を印加するように、ノズル６１とガイド筒５０との間に電源１００が直接又は間接に接続されており、特に、電源１００は溶液管路６３を介してノズル６１に電圧を印加する。実際の応用において、電源１００はノズル６１に高電圧を印加するとともにガイド筒５０に低電圧を印加することが一般的である。ノズル６１とガイド筒５０との電位差を調整するために、電源１００からの高電圧を低下させるように、電源１００とガイド筒５０との間に第一可変抵抗器１０１を設置することができる。また、第一可変抵抗器１００により低下した電圧をさらに低下させるように、第一可変抵抗器１０１とガイド筒５０との間に接続され且つ接地する第二可変抵抗器１０２をさらに設置してもよい。そのうち、電源１００からノズル６１及びガイド筒５０のそれぞれに印加する電圧の極性を変更するために、電源１００に接続され、且つノズル６１の溶液管路６３と第一可変抵抗器１０１との間を連通する切換スイッチ１０３を設置することができる。これにより、電気噴霧装置１は、切換スイッチ１０３の切換えによって、流動層設備１０において粒子をコーティングする又は溶液を噴霧乾燥する機能の切換に対応することができる。本実施例において、第一可変抵抗器１０１と第二可変抵抗器１０２は、可変抵抗器としてノズル６１とガイド筒５０との電位差を調整するが、それに代えて固定抵抗器を使用してもよい。さらに、二つの可変抵抗器１０１、１０２と組み合わせて使用した単一の電源１００として、ノズル６１及びガイド筒５０のそれぞれに電圧を印加するように、ノズル６１及びガイド筒５０にそれぞれ接続される二つの電源（図示せず）で代えてもよい。
【００６４】  図４ａ及び図４ｂを参照すると、電気噴霧装置１のガイド筒５０内に磁場を生じさせるように、ガイド筒５０に磁場発生装置１１を付加することで、流動層設備１０の電気噴霧装置１の機能との協力作用及び促進作用を実現してもよい。特に、磁場発生装置１１は、ガイド筒５０の外周に螺旋状に巻き付けられるコイル１１０からなる。図４ａに示すように、コイル１１０に電流Ｉを印加すると、アンペアの法則によれば、通電されたコイル１１０により、ガイド筒５０内に回転上昇気流に対して軸方向となる磁場Ｂが生じる。そのうち、コイル１１０の軸方向高さＨとガイド筒５０の直径Ｄとの比であるＨ／Ｄを調整することで、ガイド筒５０内における磁場Ｂの分布形態を変更することができ、Ｈ／Ｄ≧２であるとき、磁場発生装置１１により、ガイド筒５０内に略均一の軸方向磁場Ｂを発生させることができる。さらに、磁場発生装置１１のコイル１１０の巻数密度又はガイド筒５０の外周に巻き付けられるコイル１１０の層数を調整することで、磁場Ｂの分布形態及び強度を調節することができる。コイル１１０に印加する電流Ｉの方向又は強度を変更すると、通電されたコイル１１０によりガイド筒５０内に生じる磁場Ｂの方向又は強度は対応して変更する。
【００６５】  第二実施例
本発明の第二実施例によれば、本発明の第一実施例に係る流動層設備１０に用いられる電気噴霧装置１を基にして、粒子Ｒをコーティングする流動層設備１０を提供する。図１に示すように、この流動層設備１０は、製品容器２０と、下部に位置するプレナムベース３０と、製品容器２０とプレナムベース３０との間に設置される空気分与板４０とを備える。また、図５に示すように、流動層設備１０は、本発明の第一実施例に係る構成の電気噴霧装置１を有し、溶液供給源（図示せず）は、溶液管路６３を介してノズル６１に噴射される溶液を供給し、その後、切換スイッチ１０３の連通位置を設定することで、電源１００は溶液管路６３を介してノズル６１に高電圧を印加するとともにガイド筒５０に反対極性の低電圧を印加し、これにより、粒子Ｒをコーティングする。
【００６６】  図５には本発明に係る電気噴霧装置１を有する流動層設備１０の軸方向の断面側面図が示されている。電源１００はノズル６１に高電圧を印加するとともにガイド筒５０に反対極性の低電圧を印加するため、荷電されたノズル６１と荷電されたガイド筒５０との間に所定の電位差が生じ且つこれにより電界が形成される。さらに、電界により溶液に印加される電界力と溶液の表面張力との間の、溶液表面でのバランスが崩れるため、溶液の表面が崩れ、大量の荷電液滴Ｑは生成し、且つ電荷量がレイリー不安定限界になるように強く帯電している。また、荷電液滴Ｑ同士は帯電する電荷が同じ極性を有するため、荷電液滴Ｑ同士の凝集作用が阻止され、分散効果が強化された。強く帯電して荷電液滴Ｑは、ノズル６１から噴出された後、電界と回転上昇気流との共同作用により、ガイド筒内にアルキメデスの螺旋のような回転上昇運動を行うことで、十分のクーロン分裂が発生する。これにより生成した荷電液滴Ｑは、極めて微細になり、粒径が約１ミクロン〜数十ミクロンである。
【００６７】  図５には、本発明に係る電気噴霧装置１を有する流動層設備１０における製品の対流経路も示されている。図５に矢印Ｐで示すように、強い上昇気流と旋回気流との共同作用により、ガイド筒５０内の上向き流動ゾーン２３に回転上昇気流が形成されており、高速度の回転上昇気流により、粒子Ｒは回転上昇経路に連れられる。粒子Ｒは、ガイド筒５０の内壁との接触帯電により荷電粒子Ｓになり、ガイド筒５０内の回転上昇経路における荷電粒子Ｓの延伸につれて、荷電粒子Ｓ同士の間、及び荷電粒子Ｓとガイド筒５０の内壁との間の接触はより十分になる。これにより、荷電粒子Ｓ同士の電荷の均一分布に十分の機会が提供され、荷電粒子流は噴霧領域に入る前に、その荷電状態が粒子流の運動状態の安定により安定化される。同じ極性の電荷を帯電するので、荷電粒子Ｓ同士の間、及び荷電粒子Ｓと荷電されたガイド筒５０との間に、互いに排斥するクーロン力が生じる。これにより、荷電粒子Ｓ同士は、粒子流によって回転上昇運動を行う過程で直接に衝突することがなく、荷電粒子流はガイド筒５０内において直接接触なしに回転上昇運動を行う粒子流の形態になる。これにより、荷電粒子Ｓ同士の間、及び荷電粒子Ｓと荷電されたガイド筒５０との間の摩擦及び衝突が低減又は解消され、荷電粒子Ｓ同士の集まり及び粘着が防止され、噴霧の「壁粘着効果」も回避され、コーティング溶液の利用率が向上した。
【００６８】  そして、荷電粒子Ｓは高速度の回転上昇気流によって噴霧領域に入る。噴霧領域において、荷電粒子Ｓと荷電液滴Ｑとは帯電する電荷の極性が反対であるため、荷電粒子Ｓと荷電液滴Ｑとの間に、互いに吸引するクーロン力が生じ、荷電液滴Ｑは荷電粒子Ｓの表面に沈降して結合される。クーロン力の作用により、荷電液滴Ｑは荷電粒子Ｓの表面で十分に展開して均一の液体状態のコーティング膜が形成されるので、荷電液滴Ｑと荷電粒子Ｓとの接着性は非常に良好である。最初に、このような接着性は荷電液滴Ｑと荷電粒子Ｓとの間の静電電荷の相違により決められるが、研究した結果、電荷の相違はバランスが取れているときでも、このような接着性は依然として非常に良好であることが判明された。一般的に、荷電粒子Ｓの表面にある液体状態のコーティング膜の溶剤の揮発につれて固体状態のコーティング膜が形成され、コーティング膜と荷電粒子Ｓのベース層との間の最終接着性はファンデルワールス力（Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ  ｆｏｒｃｅ）によると考えられる。
【００６９】  荷電粒子Ｓが電気噴霧による荷電液滴Ｑを受け続けるにつれて、荷電粒子Ｓの正味電荷は徐々に低下し、荷電液滴Ｑの荷電粒子Ｓ上での堆積は徐々に減少し、荷電粒子Ｓの正味電荷はゼロになると、荷電液滴Ｑの荷電粒子Ｓ上での堆積は最終的に停止する。このとき、遠心力の作用により、荷電粒子Ｓは回転上昇経路において荷電されたガイド筒５０の内壁に近づき、且つ内壁に接触して再び帯電して、この過程で、荷電粒子Ｓは回転上昇気流において予備的に乾燥される。再び帯電し且つ予備的に乾燥された荷電粒子Ｓは、回転上昇経路において、荷電されたガイド筒５０の排斥力により、回転上昇経路に沿って運動する螺旋状の粒子流の内側に入り、再び電気噴霧によりスプレーされる（図示せず）。流動層設備１０において運動し続けるとき、粒子Ｒは帯電した後、荷電粒子Ｓになり、荷電粒子Ｓは一回の完備の電気噴霧コーティングの後にコーティング粒子Ｔになり且つ回転上昇経路において噴霧領域から離れるまで、荷電粒子Ｓが一回の電気噴霧によるスプレーを受ける過程は、上記のように交互に変化する。これにより、噴霧領域において、回転上昇経路に沿って運動する螺旋状の粒子流の内側に、電気噴霧を受けるのに適合し且つ予備的に乾燥された大量の荷電粒子Ｓが選択的に集中することで、荷電粒子Ｓは電気噴霧コーティングされる過程でより均一にスプレーされる機会が増えるので、コーティング膜の品質が向上した。
【００７０】  図５に矢印Ｃで示すように、コーティング粒子Ｔは回転上昇経路に沿って噴霧領域を通してガイド筒５０の上方の膨張ゾーン２５に入ると、コーティング粒子Ｔが出会った低速度の気流により、下向き流動ゾーン２４において下方に落下する。コーティング粒子Ｔは、下向き経路において、空気分与板４０の周辺領域からの弱い上昇気流により流動層での塊の出現を十分に回避できる程度に乾燥される。コーティング粒子Ｔは流動層において十分に乾燥された後、また次回の電気噴霧コーティング過程の循環に入る。回転上昇気流は環状の隙間５３において吸引力が形成されるので、コーティング粒子Ｔは、後でこの隙間５３を通して上向き流動ゾーン２３に吸入される。従って、「上向き流動ゾーン２３での電気噴霧と下向き流動ゾーン２４での乾燥」とのコーティング粒子Ｔのコーティング過程の循環が形成される。
【００７１】  図５に示す本発明に係る電気噴霧装置１を有する流動層設備１０における製品の対流経路について、前記粒子Ｒは帯電した後に荷電粒子Ｓになり、荷電粒子Ｓは電気噴霧コーティングされてコーティング粒子Ｔになり、その後コーティング粒子Ｔが経ったコーティング過程は、コーティング粒子Ｔが所定のコーティングの程度になるまで繰り返して行う。その後、コーティングされた製品は容器２０から移出される。
【００７２】  図６には本発明に係る磁場発生装置１１が付加された流動層設備１０が示され、粒子Ｒをコーティングするプロセスにおける製品の対流経路も示されている。図６は、通電された磁場発生装置１１により、ガイド筒５０内に回転上昇気流に対して軸方向となる磁場Ｂが生じた点で、図５に示す実施形態と相違する。荷電液滴Ｑと荷電粒子Ｓは、回転上昇気流の作用により運動方向が一致する。荷電液滴Ｑと荷電粒子Ｓとは、帯電する電荷の極性が反対するため、ガイド筒５０内の軸方向磁場Ｂにより、運動中の荷電液滴Ｑと荷電粒子Ｓに対して、径方向において反対するローレンツ力Ｆがそれぞれ生じる。例えば、磁場Ｂにより、運動中の荷電液滴Ｑに対して遠心のローレンツ力Ｆが生じる一方、運動中の荷電粒子Ｓに対して向心のローレンツ力Ｆが生じることで、荷電液滴Ｑと荷電粒子Ｓとの出会いが促進される。磁場発生装置１１の上記作用は、噴霧の形態及び粒子流の形態の更なる十分成長に寄与し、流動層設備１０は荷電液滴Ｑ及び荷電粒子Ｓの運動挙動をより有効に制御することができる。
【００７３】  図５と図６に示す流動層設備１０における電気噴霧装置１によれば、粒子Ｒをコーティングするプロセスに用いられる電気噴霧を有する電磁流体力学的方法が提供される。これにより、噴霧の形態及び粒子流の形態の十分成長に寄与し、製品の対流経路が最適化され、噴霧速度及びコーティング液の利用率が向上した。また、噴霧効果が最適化され、製品がより均一にスプレーされ、プロセス及び製品の品質が向上した。
【００７４】  第三実施例
本発明の第三実施例によれば、本発明の第一実施例に係る流動層設備１０に用いられる電気噴霧装置１を基にして、溶液を噴霧乾燥する流動層設備１０を提供する。図１に示すように、この流動層設備１０は、製品容器２０と、下部に位置するプレナムベース３０と、製品容器２０とプレナムベース３０との間に設置される空気分与板４０とを備える。そして、図７に示すように、流動層設備１０は、本発明の第一実施例に係る構成の電気噴霧装置１を有し、溶液供給源（図示せず）は溶液管路６３を介してノズル６１に噴射される溶液を供給し、その後、切換スイッチ１０３の連通位置を設定することで、電源１００は溶液管路６３を介してノズル６１に高電圧を印加するとともにガイド筒５０に同じ極性の低電圧を印加し、これにより、溶液を噴霧乾燥する。
【００７５】  図７には本発明に係る電気噴霧装置１を有する流動層設備１０の軸方向の断面側面図が示されている。電源１００はノズル６１に高電圧を印加するとともにガイド筒５０に同じ極性の低電圧を印加するため、荷電されたノズル６１と荷電されたガイド筒５０との間に所定の電位差が生じ且つこれにより電界が形成される。図７に示す第三実施例における荷電液滴Ｕは図５に示す第二実施例における荷電液滴Ｑの動きと類似し、荷電液滴Ｕは、ノズル６１から噴出された後、電界と回転上昇気流との共同作用により、ガイド筒５０内にアルキメデスの螺旋のような回転上昇運動を行う。しかし、ガイド筒５０に印加される電圧は低いが、荷電液滴Ｕと同じ極性を有するので、ガイド筒５０の内壁によって、荷電液滴Ｕに対して排斥するクーロン力が生じる。荷電液滴Ｕがガイド筒内にアルキメデスの螺旋のような回転上昇運動を行う過程で、荷電液滴Ｕが予備的に乾燥されて噴霧乾燥された荷電粒子Ｖになるまで、荷電液滴Ｕが荷電されたガイド筒５０の内壁に「壁粘着効果」が発生することが回避される。これにより生成した荷電粒子Ｖは、極めて微細になり、粒径が約数ナノメートル〜数百ナノメートルである。
【００７６】  図７に矢印Ｅで示すように、噴霧乾燥された荷電粒子Ｖはガイド筒５０の上方の膨張ゾーン２５に入ると、荷電粒子Ｖは、極めて微細であるので、ここで出会った低速度の弱い上昇気流によっても、下向き流動ゾーン２４において低速度の弱い上昇気流に連れられて上方に運動できる。荷電粒子Ｖは、この上向き経路において徹底的に乾燥され、荷電粒子Ｖの表面溶剤の揮発により、その表面に高密度の電荷を帯電し、高密度の荷電粒子Ｖは、ガイドされて静電捕集装置（図示せず）に入るのに適合する。
【００７７】  図７に示す本発明に係る電気噴霧装置１を有する流動層設備１０における製品の対流経路について、溶液がすべて噴射されるまでに、荷電されたノズル６１が溶液を噴射して荷電液滴Ｕ、及び荷電液滴Ｕが乾燥されて荷電粒子Ｖを形成する過程は継続する。その後、噴霧乾燥された製品はガイドされて静電捕集装置（図示せず）に入る。
【００７８】  図８には、本発明に係る磁場発生装置１１が付加された流動層設備１０が示され、溶液を噴霧乾燥するプロセスにおける製品の対流経路も示されている。図８は、以下の点で図７に示す実施形態と相違する。即ち、電流Ｉが印加された磁場発生装置１１は、ガイド筒５０内に軸方向の磁場Ｂを生じさせ、荷電液滴Ｕと噴霧乾燥された荷電粒子Ｖは、回転上昇気流の作用により運動方向が同じである。荷電液滴Ｕと噴霧乾燥された荷電粒子Ｖとは帯電する電荷の極性が同じであるので、ガイド筒５０内の軸方向の磁場Ｂにより、運動中の荷電液滴Ｕ及び荷電粒子Ｖのそれぞれに対して径方向において同方向のローレンツ力Ｆが生じる。例えば、磁場Ｂにより、運動中の荷電液滴Ｕ及び荷電粒子Ｖのそれぞれに対して、向心のローレンツ力Ｆが生じる。溶剤の揮発につれて、荷電液滴Ｕ及び荷電粒子Ｖの表面の電荷密度は徐々高くなり、即ち、荷電液滴Ｕ及び荷電粒子Ｖの比電荷は徐々高くなるので、荷電液滴Ｕ及び荷電粒子Ｖが磁場Ｂで回転上昇運動を行う半径は徐々に小さくなり、特に、噴霧乾燥された荷電粒子Ｖに対して集中効果が発生する。これにより、磁場Ｂにより、荷電液滴Ｕ及び荷電粒子Ｖの運動挙動に対する制御及び制約の作用が発生する。このため、磁場発生装置１１は、噴霧の「壁粘着効果」の防止、及び荷電粒子Ｖのガイド筒５０の内壁上での集まり及び粘着の防止に寄与するので、流動層設備１０は溶液をより効率的に噴霧乾燥することができる。
【００７９】  図９には、図７に示す本発明の第三実施例に係る流動層設備１０の簡単化変形例が示されており、その中に、流動層設備１０における周辺に位置する下向き流動ゾーン２４が除去された。図９は、図７に示す溶液への噴霧乾燥の過程と類似するが、噴霧乾燥された荷電粒子Ｖが、静電捕集装置（図示せず）にガイドされて入るまでに、ガイド筒５０の内壁に沿って回転上昇運動を行い続ける点で相違する。
【００８０】  以下のことも考えられる。本発明の第三実施例に係る流動層設備１０の液体供給システム及び噴射システムに対して、耐圧及び保温などの改造（図示せず）をすることで、ＳＡＳ技術又はＲＥＳＳ技術の要求に適合させる。本発明の流動層設備１０は上記のように改造された後、超臨界流体溶液を噴霧乾燥して超微細粒子、特にリポソームを製造することができる。流動層設備１０が超微細粒子をガイド及び収集する性能を向上させるように、超臨界流体溶液を噴霧乾燥する流動層設備１０の電気噴霧装置１には磁場発生装置１１が付加されることが好ましい。この場合、プロセス過程は図８に示す溶液を噴霧乾燥するプロセス過程と類似し、これにより生成した噴霧乾燥後の荷電粒子Ｖは、極めて微細になり、粒径が約１ナノメートル〜１００ナノメートルである。
【００８１】  図７、図８及び図９に示す流動層設備１０における電気噴霧装置１により、溶液を噴霧乾燥するプロセスに用いられる、電気噴霧を有する電磁流体力学的方法が提供される。これにより、粒径がより小さく且つ粒径分布がより集中する超微細荷電粒子Ｖの生成に寄与するとともに、荷電粒子Ｖに対するガイド及び収集に寄与する。
【００８２】  本発明の実施例で実施される電気噴霧の条件は適宜制御されることができる。参考として、これらの電気噴霧条件は例えば以下のものを含むことができる。
ガイド筒の内円直径：５ｃｍ〜２００ｃｍ、好ましくは１０ｃｍ〜１００ｃｍ、最も好ましくは１５ｃｍ〜５０ｃｍ；
エミッタ電極の電圧：５００Ｖ〜５０，０００Ｖ、好ましくは２，０００Ｖ〜２０，０００Ｖ、最も好ましくは５，０００Ｖ〜１５，０００Ｖ；
対向電極の電圧：１００Ｖ〜１０，０００Ｖ、好ましくは２００Ｖ〜５，０００Ｖ、最も好ましくは５００Ｖ〜２，０００Ｖ；
溶液の導電率：６０μΩ−１／ｃｍ〜８０，０００μΩ−１／ｃｍ；
ノズルの液体噴射速度：５０ｍｌ／ｍｉｎ〜５，０００ｍｌ／ｍｉｎ、好ましくは１００ｍｌ／ｍｉｎ〜２，０００ｍｌ／ｍｉｎ、最も好ましくは２００ｍｌ／ｍｉｎ〜１，０００ｍｌ／ｍｉｎ。
【００８３】  本発明の実施例に対する説明により、本発明に係る流動層設備１０に用いられる電気噴霧装置１及びこの電気噴霧装置１を有する流動層設備１０の、従来技術に対するメリットが十分に示されたことは明らかである。図５及び図６を参照すると、本発明に係る流動層設備１０の電気噴霧装置１は、粒子をコーティングするプロセスに用いられることで、ノズル６１から噴出される荷電液滴Ｑのより十分のクーロン分裂に寄与し、噴霧の霧化効果が最適化されるので、本発明に係る流動層設備１０は、粒径のより小さい粒子Ｒへのコーティングに対応できるようになり、コーティング膜の品質が向上し、本発明に係る流動層設備１０の性能が向上した。また、荷電液滴Ｑ、荷電粒子Ｓ及び荷電されたガイド筒５０の間の相互作用の電磁力により、噴霧の形態及び粒子流の形態の十分成長に寄与し、製品の対流経路が最適化され、荷電粒子Ｓ同士の粘着及び荷電液滴Ｑの「壁粘着効果」が低減又は解消され、プロセス及び製品の品質が向上した。さらに、生成した荷電液滴Ｑはノズル６１から噴出された後、電磁界と回転上昇気流との共同作用により、ガイド筒５０内にアルキメデスの螺旋のような回転上昇運動を行い、荷電液滴Ｑ及び荷電粒子Ｓの運動挙動は、電磁界及び回転上昇気流を変更することで調整できるので、その電磁流体力学的特徴は精確な可制御性を有し、流動層設備１０の特定プロセスの要求への対応能力及び最適化能力が向上した。
【００８４】  それに対応して、図７、図８及び図９を参照すると、本発明に係る流動層設備１０の電気噴霧装置１は、溶液を噴霧乾燥するプロセスに用いられることで、ノズル６１から噴出される荷電液滴Ｕのより十分のクーロン分裂に寄与し、噴霧の霧化効果が最適化されるので、本発明に係る流動層設備１０は、粒径がより小さく且つ粒径分布がより集中する荷電粒子Ｖを製造することができるようになり、本発明にかかる流動層設備１０の性能が向上した。また、荷電液滴Ｕ、荷電粒子Ｖ及び荷電されたガイド筒５０の間の相互作用の電磁力により、噴霧の形態の十分成長に寄与し、荷電液滴Ｕ及び／又は荷電粒子Ｖ同士の粘着、及び荷電液滴Ｕの「壁粘着効果」が低減又は解消され、プロセス及び製品の品質が向上した。さらに、生成した荷電液滴Ｕ、及び荷電液滴Ｕが乾燥されて生成した荷電粒子Ｖは、電磁界と回転上昇気流との共同作用により、ガイド筒５０内にアルキメデスの螺旋のような回転上昇運動を行い、荷電液滴Ｕ及び荷電粒子Ｖの運動挙動は電磁界及び回転上昇気流を変更することで調整できるので、荷電液滴Ｕ及び荷電粒子Ｖの電磁流体力学的特徴は精確な可制御性を有し、流動層設備１０の特定プロセスの要求への対応能力及び最適化能力が向上した。
【００８５】  また、本発明に係る流動層設備１０の電気噴霧装置１は、流動層設備１０に直接且つ簡単に追加して機能の改善及び性能の向上を実現することができ、社会資源を大幅に節約でき、本発明の適用及び普及の価値が向上した。
【００８６】  以下のことに注意すべきである。本発明の実施例において、磁場発生装置１１は、ただ電気噴霧装置１の付加部材として、電気噴霧装置１の機能に対して協力及び促進作用を果たすが、流動層設備１０で処理される製品が超微細粒子である場合、超微細の荷電粒子は、外部電磁界、特に地球磁場及び太陽磁気嵐などの自然界の電磁界に顕著に干渉され、このとき、磁場発生装置１１で生じる磁場は、外部電磁界からの干渉を解消又は対抗する効果もある。
【００８７】  以下のことにも注意すべきである。従来の流動層設備に比べて、本発明に係る流動層設備１０は、電気噴霧の電磁流体力学的方法に基づくので、その性能が根本的に向上し、且つプロセスを本質的に改善することができる。このため、製品及びプロセスの要求によりよく適合するために、本発明に係る流動層設備１０の稼働パラメータを対応して調整する必要がある。例えば、ボトムスプレー装置を有する従来の流動層設備は、粒径が約数十ミクロン〜数百ミクロンの液滴を生成して、粒径が約１００ミクロン〜１０００ミクロンの粒子をコーティングする一方、本発明の第二実施例に係る流動層設備１０は、粒径が約１ミクロン〜数十ミクロンの荷電液滴Ｑを生成して、粒径が約１０ミクロン〜１００ミクロンの粒子Ｒをコーティングする。また、例えば、トップスプレー装置を有する従来の流動層設備は、粒径が約数ミクロン〜１００ミクロンの噴霧乾燥された粒子を生成する一方、本発明の第三実施例に係る流動層設備１０は、粒径が約数ナノメートル〜数百ナノメートルの噴霧乾燥された荷電粒子Ｖを生成する。従って、本発明の第二実施例及び第三実施例において、従来の流動層設備に比べて、流動層設備１０においてコーティングされる製品又は噴霧乾燥された製品の粒径は、指数レベルで低下するので、その比表面積は指数レベルで高くなる。これにより、本発明に係る流動層設備１０における溶剤の揮発效率は指数レベルで向上し、基本的な稼働パラメータ、例えば温度、湿度及び風量に対する要求は適宜低下することができ、コーティング膜の成膜品質も向上した。これにより、本発明に係る流動層設備１０によれば、製品の品質が向上し且つ稼働パラメータに対する要求が低下した。
【００８８】  特に以下のことに注意すべきである。本発明の第三実施例に係る流動層設備１０の液体供給システムと噴射システムは、耐圧及び保温に関する改造がなされた後、超臨界流体溶液を噴霧乾燥することで超微細粒子、例えばリポソームを製造する際、従来の液相リポソームの製造プロセスに比べて巨大の優勢がある。具体的に、従来の液相リポソームの製造プロセスにおける、多種の溶剤でリポソームの芯材、膜材及び保護層材料をそれぞれ溶解する必要による溶剤選択の困難及び溶剤残留の問題点、及び溶剤が活性成分への損害の問題点が解消された。また、クーロン分裂の作用で生成するリポソームの粒径分布はより集中し且つ成膜の厚さはより均一になる。さらに、従来の液相リポソームの製造プロセスにおける撹拌過程での高せん断力及び冷凍乾燥過程で形成される針状の氷晶の脂質二層膜に対する破壊作用が解消された。さらに、従来の液相リポソームの製造プロセスにおける、リポソーム同士の粘着及び融合による製品の品質の問題点、及び溶剤が揮発した後その脂質二層膜が崩れて萎んだ餅状になる問題点が解消された。さらに、従来の液相リポソームの製造プロセスにおける拡大及び産業化が困難である問題点が解消された。さらに、リポソーム製造プロセスを複数のプロセスステップ、例えばリポソーム芯の製造、脂質二層膜の被覆、及び保護層の被覆などに容易に分けることができ、これにより、構成がより複雑であり、機能がより多様化であり、且つプロセス条件及び製品の品質に対する要求がより高いリポソームの製造に用いられることができる。改善された本発明の第三実施例に係る流動層設備１０をリポソーム製造プロセスに用いる上記メリットは、生物材料及び遺伝物質のリポソームの製造に特に適用され、リポソームの適用範囲は大幅に拡大された。
【００８９】  本発明に係る流動層設備１０の電気噴霧装置１において、ノズル６１及びガイド筒５０にそれぞれ印加される電圧の極性及び電圧値は容易に制御・監視できる。同様に、本発明に係る流動層設備１０に用いられる電気噴霧装置１の磁場発生装置１１において、コイル１１０に印加される電流Ｉの方向及び強度は容易に制御・監視できる。特に、流動層設備１０が溶液を噴霧乾燥するプロセスにおいて、本発明に係る流動層設備１０の電気噴霧装置１の配置パラメータ及び稼働パラメータを調節することで、製品がより優れた粒度特徴を有するように、噴霧乾燥された製品の粒径及び粒径分布を制御できる。そのうち、電気噴霧装置１の調節可能な配置パラメータは、例えば、ノズル６１の類型及びタイプ、ガイド筒５０の直径及び高さを含み、電気噴霧装置１の調節可能な稼働パラメータは、例えば、電源１００がノズル６１及びガイド筒５０のそれぞれに印加する電圧の極性及び電圧値、並びに荷電されたノズル６１と荷電されたガイド筒５０との電位差を含む。同様に、本発明に係る流動層設備１０の磁場発生装置１１の配置パラメータ及び稼働パラメータを調節することで、噴霧乾燥された製品の運動挙動を制御でき、製品に対するガイド及び収集に寄与する。そのうち、磁場発生装置１１の調節可能な配置パラメータは、例えば、コイル１１０の軸方向高さＨとガイド筒５０の直径Ｄとの比であるＨ／Ｄ、コイル１１０の巻数密度及びコイル１１０がガイド筒５０の外周に巻き付けられる層数を含み、磁場発生装置１１の調節可能な稼働パラメータは、例えば、コイル１１０に印加される電流Ｉの方向及び強度を含む。
【００９０】  本発明に係る流動層設備１０のメリットによって、この流動層設備１０は、従来のプロセス、例えば粒子へのコーティング又は溶液の噴霧乾燥に十分に適用されることができる。また、本発明に係る方法は、あらゆる素材、例えば微粒子、細粉、細粒、顆粒、ビーズ、ピル、ペレット、カプセル及びミニタブレットに十分に適用されることができる。特に、本発明に係る方法は、超微細粒子、例えばミクロスフェアー、マイクロカプセル、ナノ粒子、複合粒子及びリポソームに用いられることもできる。
【００９１】  また、本発明に係る方法は、一連工程のステップの一つとしてもよく、そのうち、本発明に係る流動層設備１０の電気噴霧装置１を用いることが好ましい。
【００９２】  前述した実施例は様々な変形を有してもよい。例えば、電気噴霧装置１は、具体的な適用要求に応じて、異なる配置で組み合わせて形成してもよい。エミッタ電極としてのノズル６１の数は複数本であってもよく、且つガイド筒５０と同軸ではない方式で組み立てられてもよい。対向電極としてのガイド筒５０は、軸方向に沿って絶縁で区画され、且つ勾配電圧及び／又は勾配電流を段階に印加することで、勾配電界又は勾配磁場を形成してもよい。さらに、対向電極の数は二つ又はその以上であってもよく、そのうち、少なくとも一つの対向電極をスプレー装置６０と結合することで、スプレー装置６０自身は一つの独立した電気噴霧装置になって、荷電されたガイド筒５０に合わせて使用されてもよい。
【００９３】  以上に説明した実施例について、本発明の構想に属する各単一の発明要素を独立に又は組み合わせて適用することで、新たな実施例を形成してもよい。例えば、第二実施例において、電源１００は、溶液管路６３を介してノズル６１に高電圧を印加するだけであり、ガイド筒５０に電圧を印加しないように変更することで、大粒径の粒子Ｒをコーティングする場合、粒子流がガイド筒５０の内壁を完全に覆うことができないときに噴霧することで発生し得る「壁粘着効果」を解消又は低減させることができる。また、例えば、第三実施例において、電流Ｉの方向を変更して磁場Ｂの方向を変更することで、磁場Ｂにより、荷電液滴Ｕ及び荷電粒子Ｖのそれぞれに対して遠心のローレンツ力が生じるようにしてもよい。これにより、粘稠な溶液を噴霧乾燥する場合、遠心のローレンツ力が電界力及びクーロン力とよりよく協力して噴霧の形態の十分成長を促進することができ、これにより、磁場発生装置１１によるプロセスへの改良の重点が「壁粘着効果の防止」から「噴霧の形態の十分成長の促進」に変更される。また、荷電されたガイド筒５０が荷電液滴Ｕを排斥するクーロン力を高くすることで、噴霧の「壁粘着効果」を低減又は解消することができる。上述した独立適用又は組合適用される新たな実施例によれば、本発明に係る流動層設備１０は、異なる製品の特性及び異なるプロセスの要求によりよく対応することができる。
【００９４】  図１０及び図１２に示すように処理モジュールを複数備える第二変形例では、前記モジュールは同一又は類似の配置及び構成で普通の円形状の空気分与板４０にセットされる。粒子Ｒは各処理モジュールのそれぞれにおいて実質的に同一の形態で循環しており、粒子Ｒは噴霧領域を通過するには実質的に同一の時間がかかる。この実施例では高品質且つ均一なコーティングが得られることで、噴霧速度が高く且つ操作が速くなり、粒子同士の粘着及びノズル６１の詰りの恐れも低減又は解消され、粒子Ｒの塊による流動抵抗の変化の恐れも排除され、更に、ガイド筒５０内の粒子Ｒの粒子流の形態が螺旋状に回転して上昇運動するという事実で、粒子Ｒ同士の摩耗が減少される。同様に、図１１及び図１２に示す第三実施例の変形例においても処理モジュールを複数備え、前記モジュールを同一又は類似の配置及び構成で普通の円形状の空気分与板４０にセットしてもよい。噴射される溶液は、モジュールのそれぞれにおいて実質的に同一の形態で噴霧乾燥され、噴霧乾燥された荷電粒子Ｖは高密度の電荷を帯電するため、荷電粒子Ｖはガイドされて静電捕集装置に入り高効率的に収集するのに適合し、荷電粒子Ｖの高い表面エネルギーによる集まり及び粘着を原因とするプロセス上の困難が低減又は解消され、生産効率が向上した。
【００９５】  本発明の実施例により本発明を実施するいつくかの参考データを提供したが、これらの参考データは本発明の実施例を便利に実施するためのものに過ぎず、本発明の請求の範囲に対する制約及び制限にならず、本発明の請求の範囲による広い範囲内でこれらの参考データを適宜調整できる。
【００９６】  本発明の実施例において、本発明に係る流動層設備１０の電気噴霧装置１を構成する各荷電素子に印加される電圧の極性、及び各荷電素子同士での絶縁手段について詳細に説明しないが、上記各荷電素子に印加される電圧の極性が取替性を有する事実、及びこれらの絶縁手段が当業者にとって自明であることは、明らかであるので、本発明の請求の範囲による広い範囲に含まれる。
【００９７】  本発明のガイド筒５０の空気力学的特徴及び電磁流体力学的特徴に適合する前提で、本発明のガイド筒５０の形状は、螺旋対称の円筒形状でもよいし、円筒形状に近い形状、例えば螺旋対称のベンチュリ形（Ｖｅｎｔｕｒｉ−ｌｉｋｅ）又は一部ベンチュリ形でもよい。また、本発明のガイド筒５０の材質は、すべて金属であってもよいし、電気噴霧装置１の要求に適合するように、一部が金属であってもよい。
【００９８】  ここまで、本発明について好ましい実施例を参照しながら説明したが、本発明の請求の範囲による広い範囲内で変形、置換及び追加可能であることが明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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