(57)【要約】簡便に、しかも迅速にエマルションならびにマイクロカプセルを生成させることができるエマルションならびにマイクロカプセルの製造方法およびその装置を提供する。マイクロチャンネル（２）中を流れる連続相（５）に対し、分散相（６）を前記連続相（５）の流れに交差する向きで分散相供給口（４）より排出し、前記連続相（５）の剪断力によって、前記分散相（６）の供給チャンネルの幅より径の小さい微小液滴（７）を得る。
2002068104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロチャンネル中を流れる連続相に対し、分散相を前記連続相の流れに交差する向きで分散相供給口より排出し、前記連続相の剪断力によって、微小液滴を生成し、該微小液滴の径を制御することを特徴とするエマルションの製造方法。
【請求項２】
マイクロチャンネル中を流れる連続相に対し、殻となる相および内部に内包される相を、前記連続相の流れに交差する向きで供給し、前記殻となる相は前記内部に内包される相に対して上流側から薄い層をなすように供給し、マイクロカプセルを得ることを特徴とするマイクロカプセルの製造方法。
【請求項３】
両側に形成されるマイクロチャンネル中を流れる連続相の合流ポイントで、前記連続相の流れに交差するように分散相を送り出して微小液滴を得ることを特徴とするエマルションの製造方法。
【請求項４】
両側に形成される第１及び第２のマイクロチャンネル中を流れる第１及び第２の連続相に対し、内部に内包される相を、前記第１及び第２の連続相の流れに交差する向きで供給し、内部に内包される微小液滴を形成し、次いで、第３及び第４マイクロチャンネル中を流れる第３及び第４の連続相に対し、殻となる相を、前記第３及び第４の連続相との合流ポイントに流れに交差する向きで供給し、殻となる微小液滴を形成することにより、マイクロカプセルを得ることを特徴とするマイクロカプセルの製造方法。
【請求項５】
第１の連続相と分散相が第１の合流点で合流して２相流となし、前記合流した第１の連続相と分散相の２相流が更に第２の連続相と第２の合流点で合流することにより、前記分散相からなるエマルションを生成することを特徴とするエマルションの製造方法。
【請求項６】
第１の連続相と分散相が第１の合流点で合流して微小液滴が生成され、該微小液滴を含む第１の連続相が更に第２の連続相と第２の合流点で合流することにより、前記微小液滴を前記第１の連続相中に含むマイクロカプセルを生成することを特徴とするマイクロカプセルの製造方法。
【請求項７】
マイクロチャンネル中を流れる連続相を生成する手段と、分散相を前記連続相の流れに交差する向きで供給する手段と、前記分散相を分散相供給口より排出する分散相排出手段と、前記連続相の剪断力により、微小液滴を生成し、該微小液滴の径を制御する手段とを具備することを特徴とするエマルションの製造装置。
【請求項８】
マイクロチャンネル中を流れる連続相を生成する手段と、殻となる相及び内部に内包される相を、前記連続相の流れに交差する向きに供給する手段と、前記殻となる相は前記内部に内包される相に対して上流側から薄い層をなすように供給する手段とを具備することを特徴とするマイクロカプセルの製造装置。
【請求項９】
両側に形成されるマイクロチャンネル中を流れる連続相を生成する手段と、前記連続相の合流ポイントで、前記連続相の流れに交差するように分散相を送り出して微小液滴を得る手段とを具備することを特徴とするエマルションの製造装置。
【請求項１０】
両側に形成される第１及び第２のマイクロチャンネル中を流れる第１及び第２の連続相に対し、内部に内包される相を、前記第１及び第２の連続相の流れに交差する向きで供給し、内部に内包される微小液滴を形成し、次いで、第３及び第４のマイクロチャンネル中を流れる第３及び第４連続相に対し、殻となる相を、前記第３及び第４の連続相との合流ポイントに流れに交差する向きで供給し、殻となる被覆を形成することにより、マイクロカプセルを得る手段を具備することを特徴とするマイクロカプセルの製造装置。
【請求項１１】
請求項７又は９記載のエマルションの製造装置において、複数の分散相を供給する手段として、基板と被駆動板と該基板と被駆動板間に配置される弾性部材及び前記被駆動板を駆動するアクチュエータとを備え、前記複数の分散相を同時に供給することを特徴とするエマルションの製造装置。
【請求項１２】
請求項８又は１０記載のマイクロカプセルの製造装置において、複数の殻となる相及び内部に内包される相を供給する手段として、基板と被駆動板と該基板と被駆動板間に配置される弾性部材及び前記被駆動板を駆動するアクチュエータとを備え、前記複数の殻となる相及び内部に内包される相を同時に供給することを特徴とするマイクロカプセルの製造装置。
【請求項１３】
請求項７又は９記載のエマルションの製造装置において、連続相と分散相とが合流する近傍の、連続相が流れるマイクロチャンネル及び分散相供給チャンネルのそれぞれの内壁面に微小液滴を生成しやすいような膜を形成することを特徴とするエマルションの製造装置。
【請求項１４】
請求項８又は１０記載のマイクロカプセルの製造装置において、連続相と分散相とが合流する近傍の、連続相が流れるマイクロチャンネル及び分散相供給チャンネルのそれぞれの内壁面に微小液滴を生成しやすいような膜を形成することを特徴とするマイクロカプセルの製造装置。
【請求項１５】
（ａ）平行電極を持つ基板と、
（ｂ）該基板上に形成されるマイクロチャンネルとを備え、
（ｃ）前記マイクロチャンネルの上流側の分散相を前記平行電極に印加される移動電界により吸引・排出してエマルションを生成させることを特徴とするエマルションの製造装置。
【請求項１６】
請求項１５記載のエマルションの製造装置において、連続相側の平行電極の配置を変えることにより、生成されたエマルションを所定の方向に案内可能にすることを特徴とするエマルションの製造装置。
【請求項１７】
請求項１５記載のエマルションの製造装置において、前記平行電極に印加する移動電界の移動速度を変えることにより、エマルションの生成速度を変化可能にすることを特徴とするエマルションの製造装置。
【請求項１８】
（ａ）分散相の液槽下部に、複数のマイクロチャンネルが形成された剛体部材に挟着される弾性部材と、
（ｂ）該弾性部材に応力を印加するアクチュエータと、
（ｃ）前記複数のマイクロチャンネルが連通する連続相を具備することを特徴とするエマルションの製造装置。
【請求項１９】
請求項１８記載のエマルションの製造装置において、前記複数のマイクロチャンネルの流路の径の下部が絞られるテーパを形成することを特徴とするエマルションの製造装置。
【請求項２０】
請求項１８記載のエマルションの製造装置において、前記複数のマイクロチャンネルの流路の径の下部が絞られる第１のテーパと流路の径の更なる下部が拡げられる第２のテーパを有する突起を形成することを特徴とするエマルションの製造装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、水、油、および化学的に不活性な液体中での、微小なエマルションならびにマイクロカプセルの製造方法およびその装置に関するものである。
背景技術
従来、微小なエマルション（マイクロスフィアを含む）およびマイクロカプセルの製造装置は薬品の製造過程において用いられており、いくつかの製造法が提案されている。例えば、第１溶液中に第２溶液を滴下する方法から、２重管の内側より空中に向けて第１溶液を滴下、外側より第２溶液を滴下する方法などさまざまである（例えば、特表平８−５０８９３３号公報参照）。また、空中への液滴散布方法としては、インクジェットプリンタなどで用いられている圧電によって液滴を噴出させる方式がある。
発明の開示
一方、実験室用機器として単分散の微小液滴を作る技術としては、特開２０００−８４３８４号がある。しかしながら、この方式では、微小液滴を作る速さが遅く、界面活性剤やマイクロカプセルの外皮に包み込むことが出来ないという問題があった。また、微小液滴径は、マイクロチャンネル幅の３倍以上のものしか形成することができなかった。
本発明は、上記状況に鑑みて、簡便に、しかも迅速にエマルションならびにマイクロカプセルを生成させることができるエマルションならびにマイクロカプセルの製造方法およびその装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕エマルションの製造方法において、マイクロチャンネル中を流れる連続相に対し、分散相を前記連続相の流れに交差する向きで分散相供給口より排出し、前記連続相の剪断力によって、微小液滴を生成し、その径を制御することを特徴とする。
〔２〕エマルションの製造方法において、マイクロチャンネル中を流れる連続相に対し、殻となる相および内部に内包される相を、前記連続相の流れに交差する向きで供給し、前記殻となる相は前記内部に内包される相に対して上流側から薄い層をなすように供給し、マイクロカプセルを得ることを特徴とする。
〔３〕エマルションの製造方法において、両側に形成されるマイクロチャンネル中を流れる連続相の合流ポイントで、前記連続相の流れに交差するように分散相を送り出して微小液滴を得ることを特徴とする。
〔４〕マイクロカプセルの製造方法において、両側に形成される第１及び第２のマイクロチャンネル中を流れる第１及び第２の連続相に対し、内部に内包される相を、前記第１及び第２の連続相の流れに交差する向きで供給し、内部に内包される微小液滴を形成し、次いで、第３及び第４マイクロチャンネル中を流れる第３及び第４連続相に対し、殻となる相を、前記第３及び第４の連続相との合流ポイントに流れに交差する向きで供給し、殻となる微小液滴を形成することにより、マイクロカプセルを得ることを特徴とする。
〔５〕エマルションの製造方法において、第１の連続相と分散相が第１の合流点で合流して２相流となし、前記合流した第１の連続相と分散相の２相流が更に第２の連続相と第２の合流点で合流することにより、前記分散相からなるエマルションを生成することを特徴とする。
〔６〕マイクロカプセルの製造方法において、第１の連続相と分散相が第１の合流点で合流して微小液滴が生成され、前記微小液滴を含む第１の連続相が更に第２の連続相と第２の合流点で合流することにより、前記微小液滴を前記第１の連続相中に含むマイクロカプセルを生成することを特徴とする。
〔７〕エマルションの製造装置において、マイクロチャンネル中を流れる連続相を生成する手段と、分散相を前記連続相の流れに交差する向きで供給する手段と、前記分散相を分散相供給口より排出する分散相排出手段と、前記連続相の剪断力により、微小液滴を生成し、その径を制御する手段とを具備することを特徴とする。
〔８〕マイクロカプセルの製造装置において、マイクロチャンネル中を流れる連続相を生成する手段と、殻となる相及び内部に内包される相を、前記連続相の流れに交差する向きに供給する手段と、前記殻となる相は前記内部に内包される相に対して上流側から薄い層をなすように供給する手段とを具備することを特徴とする。
〔９〕エマルションの製造装置において、両側に形成されるマイクロチャンネル中を流れる連続相を生成する手段と、前記連続相の合流ポイントで、前記連続相の流れに交差するように分散相を送り出して微小液滴を得る手段とを具備することを特徴とする。
〔１０〕マイクロカプセルの製造装置において、両側に形成される第１及び第２のマイクロチャンネル中を流れる第１及び第２の連続相に対し、内部に内包される相を、前記第１及び第２の連続相の流れに交差する向きで供給し、内部に内包される微小液滴を形成し、次いで、第３及び第４のマイクロチャンネル中を流れる第３及び第４連続相に対し、殻となる相を、前記第３及び第４の連続相との合流ポイントに流れに交差する向きで供給し、殻となる被覆を形成することにより、マイクロカプセルを得る手段を具備することを特徴とする。
〔１１〕上記〔７〕又は〔９〕記載のエマルションの製造装置において、複数の分散相を供給する手段として、基板と被駆動板とこの基板と被駆動板間に配置される弾性部材及び前記被駆動板を駆動するアクチュエータとを備え、前記複数の分散相を同時に供給することを特徴とする。
〔１２〕上記〔８〕又は〔１０〕記載のマイクロカプセルの製造装置において、複数の殻となる相及び内部に内包される相を供給する手段として、基板と被駆動板とこの基板と被駆動板間に配置される弾性部材及び前記被駆動板を駆動するアクチュエータとを備え、前記複数の殻となる相及び内部に内包される相を同時に供給することを特徴とする。
〔１３〕上記〔７〕又は〔９〕記載のエマルションの製造装置において、連続相と分散相とが合流する近傍の、連続相が流れるマイクロチャンネル及び分散相供給チャンネルのそれぞれの内壁面に微小液滴を生成しやすいような膜を形成することを特徴とする。
〔１４〕上記〔８〕又は〔１０〕記載のマイクロカプセルの製造装置において、連続相と分散相とが合流する近傍の、連続相が流れるマイクロチャンネル及び分散相供給チャンネルのそれぞれの内壁面に微小液滴を生成しやすいような膜を形成することを特徴とする。
〔１５〕エマルションの製造装置において、平行電極を持つ基板と、この基板上に形成されるマイクロチャンネルとを備え、前記マイクロチャンネルの上流側の分散相を前記平行電極に印加される移動電界により吸引・排出してエマルションを生成させることを特徴とする。
〔１６〕上記〔１５〕記載のエマルションの製造装置において、連続相側の平行電極の配置を変えることにより、生成されたエマルションを所定の方向に案内可能にすることを特徴とする。
〔１７〕上記〔１５〕記載のエマルションの製造装置において、前記平行電極に印加する移動電界の移動速度を変えることにより、エマルションの生成速度を変化可能にすることを特徴とする。
〔１８〕エマルションの製造装置において、分散相の液槽下部に、複数のマイクロチャンネルが形成された剛体部材に挟着される弾性部材と、この弾性部材に応力を印加するアクチュエータと、前記複数のマイクロチャンネルが連通する連続相を具備することを特徴とする。
〔１９〕上記〔１８〕記載のエマルションの製造装置において、前記複数のマイクロチャンネルの流路の径の下部が絞られるテーパが形成される狭窄部を備えることを特徴とする。
〔２０〕上記〔１８〕記載のエマルションの製造装置において、前記複数のマイクロチャンネルの流路の径の下部が絞られる第１のテーパと該流路の径の更なる下部が拡げられる第２のテーパを有する突起を形成することを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
第１図は本発明の第１実施例を示す微小液滴の製造装置の平面図、第２図はその微小液滴の製造方法の説明図である。ここで、第２図（ａ）はその微小液滴の製造方法（その１）の説明図、第２図（ｂ）はその微小液滴の製造方法（その２）の説明図であり、第２図（ｂ−１）はその部分断面図、第２図（ｂ−２）は第２図（ｂ−１）のＡ−Ａ線断面矢視図である。
これらの図において、１は微小液滴の製造装置の本体、２はその本体１に形成された、連続相が流れるマイクロチャンネル、３はそのマイクロチャンネル２に交差する向きに形成される分散相供給チャンネル、４は分散相供給口、５は連続相（例えば、油）、６は分散相（例えば、水）、７は微小液滴、８は疎水性の膜である。
そこで、マイクロチャンネル２中を流れる連続相５に対し、分散相６を、第２図に示すような連続相５の流れに交差する向きで供給し、連続相５が分散相供給口４に一部入り込むことにより、分散相供給チャンネル３の幅より径の小さい微小液滴７を製造することができる。
例えば、分散相（水）６の圧力を２．４５ｋＰａに固定した場合、連続相（油：オレイン酸７０％）５の圧力を４．８５ｋＰａにしたときは、マイクロチャンネル２及び３のサイズを幅１００μｍ、高さ幅１００μｍとした場合に、微小液滴径が約２５μｍとなり、連続相の圧力を５．０３ｋＰａにしたときは、微小液滴径が約５μｍのものを得ることができる。
また、第２図（ｂ−１）、（ｂ−２）に示すように、連続相（例えば、油）５と分散相（例えば、水）６とが合流する近傍の連続相５が流れるマイクロチャンネル２及び分散相供給チャンネル３の内壁面に、微小液滴７を生成しやすい（微小液滴をはじき飛ばしやすい）ように、疎水性の膜８を形成することが好適である。
なお、上記実施例では、連続相５が油であり、分散相６が水であるので疎水性の膜８が好適であるが、連続相が水であり、分散相が油である場合には、親水性の膜を設けるようにすることが好適である。
第３図は本発明の第２実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の平面図、第４図はそのマイクロカプセルの製造方法の説明図である。
これらの図において、１１はマイクロカプセルの製造装置の本体、１２はその本体１１に形成された、連続相が流れるマイクロチャンネル、１３はそのマイクロチャンネル１２に交差する向きに形成された、殻となる相供給チャンネル、１４はマイクロチャンネル１２に交差する向きに形成された、内部に内包される相供給チャンネル、１５は殻となる相供給口、１６は内包される相供給口、１７は連続相（例えば、水）、１８は殻となる相、１９は内部に内包される相、２０はマイクロカプセルである。
そこで、マイクロチャンネル１２中を流れる連続相１７に対し、殻となる相１８および内部に内包される相１９を、第４図に示すような連続相１７の流れに交差する向きで供給し、殻となる相１８は内部に内包される相１９に対して上流側から薄い層をなすように供給する。
第５図は本発明の第３実施例を示す微小液滴の製造装置の平面図、第６図はその微小液滴の製造方法の説明図である。
これらの図において、２１は微小液滴の製造装置の本体、２２は第１のマイクロチャンネル、２３は第２のマイクロチャンネル、２４は第１の連続相、２５は第２の連続相、２６は第１の連続相２４と第２の連続相２５との合流ポイント、２７は分散相供給チャンネル、２８は分散相、２９は微小液滴である。
そこで、マイクロチャンネル２２，２３中を流れる連続相２４，２５の合流ポイント２６で、第６図に示すように連続相２４，２５の流れに交差するように分散相２８を送り出して微小液滴２９を製造することができる。
第７図は本発明の第４実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の平面図、第８図はそのマイクロカプセルの製造方法の説明図である。
これらの図において、３１はマイクロカプセルの製造装置の本体、３２はその本体３１に形成され、連続相が流れる第１のマイクロチャンネル、３３はその本体３１に形成され、連続相が流れる第２のマイクロチャンネル、３４は第１の連続相（例えば、油）、３５は第２の連続相（例えば、油）、３６は第１の連続相３４と第２の連続相３５との合流ポイント、３７は内部に内包される相供給チャンネル、３８は内部に内包される相（例えば、水）、３９は微小液滴（例えば、水球）、４０は本体３１に形成され、連続相が流れる第３のマイクロチャンネル、４１は本体３１に形成され、連続相が流れる第４のマイクロチャンネル、４２は第３の連続相（例えば、水）、４３は第４の連続相（例えば、水）、４４は第３の連続相４２と第４の連続相との合流ポイント、４５は殻となる相、４６は殻となる微小液滴、４７はマイクロカプセルである。
そこで、第１及び第２のマイクロチャンネル３２，３３中を流れる連続相３４，３５に対し、内部に内包される相３８を、第８図に示すように、第１，第２の連続相３４，３５の流れに交差する向きで供給し、内包される微小液滴３９を形成する。
次いで、第３及び第４のマイクロチャンネル４０，４１中を流れる連続相４２，４３に対し、合流した第１及び第２の連続相３４，３５からなる殻となる相４５を、第３の連続相４２と第４の連続相４３との合流ポイント４４で流れに交差する向きで供給し、内包される微小液滴３９の外側に殻となる被覆を形成することにより、マイクロカプセル４７を製造することができる。
なお、この実施例では、マイクロカプセル４７に１個の微小液滴３９が含まれているが、複数個の微小液滴３９を含ませるようにしてもよい。
因みに、第１、第２のマイクロチャンネル３２，３３、及び分散相供給チャンネル３７のサイズを幅１００μｍ、高さ幅１００μｍとし、第３のマイクロチャンネル（微小液滴３９が存在するチャンネル）を幅５００μｍ、高さ幅１００μｍとして、連続相及び分散相高さ（圧力に換算される）を変化させたときの粒子径を第９図に示す。このことから明らかなように、連続相及び分散相高さ（圧力に換算される）を変化させることにより、粒子径を制御できることがわかる。
第１０図は本発明の第５実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相または殻や内部に内包される相を送り出す機構の説明図であり、第１０図（ａ）はピエゾアクチュエータが伸長し相を送り出す前を示す図、第１０図（ｂ）はピエゾアクチュエータが伸縮し相を送り出す状態を示す図である。
これらの図において、５１は基板、５２は被駆動板、５３はラバー、５４はその被駆動板５２の両端に配置されるピエゾアクチュエータ、５５ａ〜５５ｄは複数の供給口、５６ａ〜５６ｄは１つの分散相に形成される複数の経路である。この分散相の下部にはバックプレッシャがかかっている。
第１０図（ａ）に示すように、複数の経路５６ａ〜５６ｄが形成されており、それらが、第１０図（ｂ）に示すように、ピエゾアクチュエータ５４が縮小することによって同時に分散相を送り出すことができる。
なお、上記したピエゾアクチュエータに代えて各種のアクチュエータを用いるようにしてもよい。
第１１図は本発明の第６実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相または殻や内部に内包される相を送り出す機構の説明図であり、第１１図（ａ）はバイモルフアクチュエータが平板状で相を送り出す前を示す図、第１１図（ｂ）はバイモルフアクチュエータが曲がって相を送り出している状態を示す図である。
これらの図において、６１はバイモルフアクチュエータ、６２は固定板、６３はラバー、６４ａ〜６４ｄは複数の供給口、６５ａ〜６５ｄは１つの分散相に形成される複数の経路である。この分散相の下部にはバックプレッシャがかかっている。
このように、第１１図（ａ）に示すように、複数の経路６５ａ〜６５ｄが形成されており、第１１図（ｂ）に示すように、バイモルフアクチュエータ６１の駆動（上部への湾曲）により、同時に分散相を送り出すことができる。
第１２図は本発明の第７実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相または殻や内部に内包される相を送り出す機構の説明図であり、第１２図（ａ）は電歪性高分子体が駆動されていない、相を送り出す前を示す図、第１２図（ｂ）は電歪性高分子体が駆動（伸縮）され相を送り出している状態を示す図である。
これらの図において、７１は基板、７２は被駆動板、７３は電歪性高分子体、７４ａ〜７４ｄは複数の供給口、７５ａ〜７５ｄは１つの分散相に形成される複数の経路である。この分散相の下部にはバックプレッシャがかかっている。
第１２図（ａ）に示すように、複数の経路７５ａ〜７５ｄが形成されており、第１２図（ｂ）に示すように、電歪性高分子体７３の駆動（縮小）により、同時に分散相を送り出すことができる。
第１３図は本発明の第８実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相供給口の開閉機構の構成図であり、第１３図（ａ）はピエゾアクチュエータが駆動されていない（縮小状態）、相のゲートを開いた状態を示す図、第１３図（ｂ）はピエゾアクチュエータが駆動（伸縮）され、相のゲートを閉じている状態を示す図である。
これらの図において、８１は基板、８２はラバー、８３は被駆動板、８４は両側に配置されるピエゾアクチュエータ、８５は固定板、８６ａ〜８６ｄは複数のゲートである。
この図に示すように、複数のゲート８６ａ〜８６ｄが形成されており、両側に配置された２個のピエゾアクチュエータ８４の駆動により、それら全ての相のゲートを閉じることができる。
なお、上記したピエゾアクチュエータに代えて各種のアクチュエータを用いるようにしてもよい。
第１４図は本発明の第９実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相供給口の開閉機構の構成図であり、第１４図（ａ）はバイモルフアクチュエータが駆動されていない（平板状態）、相のゲートを開いた状態を示す図、第１４図（ｂ）はバイモルフアクチュエータが駆動（下部へ湾曲した状態）され、相のゲートを閉じている状態を示す図である。
これらの図において、９１は基板、９２はラバー、９３はバイモルフアクチュエータ、９４ａ〜９４ｄは複数のゲートである。
これらの図に示すように、複数のゲート９４ａ〜９４ｄが形成されており、バイモルフアクチュエータ９３の駆動により、同時に複数のゲート９４ａ〜９４ｄを閉じることができる。
第１５図は本発明の第１０実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相供給口の開閉機構の構成図であり、第１５図（ａ）は電歪性高分子体が駆動されていない、相のゲートを開いた状態を示す図、第１５図（ｂ）は電歪性高分子体が駆動（縮小）され相のゲートを閉じた状態を示す図である。
これらの図において、１０１は基板、１０２は被駆動板、１０３は電歪性高分子体、１０４ａ〜１０４ｄは複数のゲートである。
第１５図（ａ）に示すように、電歪性高分子体１０３が駆動されていない状態（伸長）により、複数のゲート１０４ａ〜１０４ｄが開かれており、第１５図（ｂ）に示すように、電歪性高分子体１０３の駆動（縮小）により、同時に複数のゲート１０４ａ〜１０４ｄを閉じることができる。
第１６図は本発明の第１１実施例を示すエマルションの製造装置の平面図であり、第１６図（ａ）はそのエマルションの製造装置に分散相が導入される前の状態を示す平面図、第１６図（ｂ）はそのエマルションの製造装置に液体が充填されている状態を示す平面図、第１６図（ｃ）はそのエマルションの製造装置に大きな液滴をセットし、静電気による移動電界によって微小液滴（エマルション）を生成させている状態を示す図である。
これらの図において、１１１は基板、１１２はその基板１１１上に形成された電極、１１３はその電極１１２が形成された基板１１１上に形成されるマイクロチャンネル、１１４は分散相、１１５はマイクロチャンネル１１３を通過することにより生成されるエマルションを示している。
この実施例では、マイクロチャンネル１１３に対して直交するように電極１１２が形成されており、電極１１２に印加される移動電界によりエマルション１１５が生成され、エマルション１１５は電極１１２に印加される静電気による移動電界により電極に直交する方向（ここでは下方）へと案内されることになる。
また、その移動電界の移動速度を変えることにより微小液滴の生成速度を変化させることができる。
第１７図は本発明の第１２実施例を示すエマルションの製造装置の平面図であり、第１７図（ａ）はそのエマルションの製造装置に分散相が導入される前の状態を示す平面図、第１７図（ｂ）はそのエマルションの製造装置に分散相が導入されエマルションが生成されていく状態を示す図である。
これらの図において、１２１は基板、１２２はその基板１２１上に形成された電極、１２３はその電極が形成された基板１２１上に形成されるマイクロチャンネル、１２４は分散相、１２５はマイクロチャンネル１２３を通過することにより生成されるエマルションを示している。
この実施例では、マイクロチャンネル１２３の出口側では電極１２２が縦方向に形成されており、生成されたエマルション１２５は電極１２２に印加される静電気により水平方向に案内されることになる。
第１８図は本発明の第１３実施例を示すエマルション生成装置の説明図であり、第１８図（ａ）はその単分散エマルション生成装置の全体構成を示す模式図であり、第１８図（ａ−１）はその左側面図、第１８図（ａ−２）はその平面の模式図、第１８図（ａ−３）はその右側面図である。第１８図（ｂ）はその第１の合流点の説明図、第１８図（ｃ）はその第２の合流点の説明図である。
これらの図において、１３１は微小液滴の製造装置の本体、１３２は分散相が流れるマイクロチャンネル、１３３は第１の連続相が流れるマイクロチャンネル、１３４は第２の連続相が流れるマイクロチャンネル、１３５は分散相と第１の連続相が合流する第１の合流点、１３６は分散相と第１の連続相および第２の連続相が合流する第２の合流点、１３７は第１の連続相、１３８は分散相、１３９は第２の連続相、１４０は生成されたエマルションである。
この実施例では、第１の合流点１３５で分散相１３８と第１の連続相１３７が合流して第１の連続相１３７と分散相１３８との２相流を作る。さらに、第２の合流点１３６において第１の連続相１３７と分散相１３８との２相流と第２の連続相１３９が合流するが、このときに分散相１３８よりエマルション１４０が生成される。
この実施例によれば、チャンネル幅に対して粒径の小さいエマルションを容易に生成することができるという利点がある。
第１９図は本発明の第１４実施例を示すマイクロカプセル生成装置の説明図であり、第１９図（ａ）はそのマイクロカプセル生成装置の全体構成を示す模式図であり、第１９図（ａ−１）はその左側面図、第１９図（ａ−２）はその平面の模式図、第１９図（ａ−３）はその右側面図である。第１９図（ｂ）はその第１の合流点の説明図、第１９図（ｃ）はその第２の合流点の説明図である。
これらの図において、１４１はマイクロカプセルの製造装置の本体、１４２は分散相（例えば、水）が流れるマイクロチャンネル、１４３は第１の連続相（例えば、油）が流れるマイクロチャンネル、１４４は第２の連続相（例えば、水）が流れるマイクロチャンネル、１４５は分散相と第１の連続相が合流する第１の合流点、１４６は分散相と第１の連続相および第２の連続相が合流する第２の合流点、１４７は第１の連続相、１４８は分散相、１４９はエマルション（例えば、水）、１５０は第２の連続相、１５１は生成されたマイクロカプセルであり、１つ又は２つ以上のエマルション１４９をマイクロカプセル１５１内に包含させることができる。
第２０図は本発明のゴム弾性変形を利用した微小液滴（エマルション・マイクロカプセル）の大量生成装置の構成図、第２１図はその第１の生成装置の動作の説明図である。
これらの図において、１６０はリニアモータ、１６１は液槽、１６２は蓋、１６３は分散相、１６４は上部ステンレス板、１６５はゴム部材、１６６は下部ステンレス板、１６７はマイクロチャンネル、１６８は連続相、１６９は生成されたエマルション（微小液滴）である。なお、アクチュエータとしてのリニアモータ１６０に代えて、ピエゾやその他のアクチュエータを用いるようにしてもよい。
そこで、バックプレッシャがかけられた液槽１６１〔第２１図（ａ）参照〕に上方からリニアモータ１６０を駆動して、圧力を加えると、上部ステンレス板１６４と下部ステンレス板１６６間に挟着されたゴム部材１６５が押さえ付けられて〔第２１図（ｂ）参照〕、分散相１６３がマイクロチャンネル１６７からちぎられて排出され、微小液滴１６９が生成される。その場合に、上部ステンレス板１６４とゴム部材１６５と下部ステンレス板１６６に、多くのマイクロチャンネル１６７を形成しておくことにより、リニアモータ１６０の一度の駆動により大量の微小液滴１６９を容易に生成させることができる。
第２２図は、第２０図に示される第２の微小液滴の大量生成装置の動作の説明図である。
この実施例では、複数のマイクロチャンネル１６７の流路の径の下部が絞られるテーパ１６７Ａが形成される狭窄部１６７Ｂを設けるようしている。
そこで、バックプレッシャがかけられた液槽１６１〔第２２図（ａ）参照〕に上方からリニアモータ１６０を駆動して、圧力を加えると、上部ステンレス板１６４と下部ステンレス板１６６間に挟着されたゴム部材１６５が上方から押さえ付けられて〔第２２図（ｂ）参照〕、分散相１６３がマイクロチャンネル１６７、からちぎられて排出され、微小液滴１６９が生成される。その場合に、テーパ１６７Ａにより、マイクロチャンネル１６７の流路の径の下部が絞られているために、微小液滴１６９は下方に効率的に排出される効果がある。
第２３図は、第２０図に示される第３の微小液滴の大量生成装置の動作の説明図である。
この実施例では、複数のマイクロチャンネル１６７の流路の径の下部が絞られる第１のテーパ１６７Ｃとこの流路の径の更なる下部が拡げられる第２のテーパ１６７Ｄが形成される狭窄部１６７Ｅを備えるようにしている。
そこで、バックプレッシャがかけられた液槽１６１〔第２３図（ａ）参照〕に上方からリニアモータ１６０を駆動して、圧力を加えると、上部ステンレス板１６４と下部ステンレス板１６６間に挟着されたゴム部材１６５が上方から押さえ付けられて〔第２３図（ｂ）参照〕、分散相１６３がマイクロチャンネル１６７からちぎられて排出され、微小液滴１６９′が生成される。その場合に、その微小液滴１６９′は、第１のテーパ１６７Ｃによりマイクロチャンネル１６７からちぎられ、第２のテーパ１６７Ｄにより、そのちぎられた分散相の微小液滴１６９′は下方にガイドされてより効率的に排出される効果がある。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、簡便に、しかも迅速にエマルションならびにマイクロカプセルを生成させることができる。
更に、エマルションを生成させ、所定の方向に案内し、また、その生成速度を変化させることができる。
更に、エマルションの大量生成を容易に行うことができる。
産業上の利用可能性
本発明のエマルションならびにマイクロカプセルの製造方法およびその装置によれば、簡便に、しかも迅速にエマルションならびにマイクロカプセルを生成させることができ、薬品の製造分野やバイオテクノロジーの分野に好適である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１実施例を示す微小液滴の製造装置の平面図である。
第２図は、本発明の第１実施例を示す微小液滴の製造方法の説明図である。
第３図は、本発明の第２実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の平面図である。
第４図は、本発明の第２実施例を示すマイクロカプセルの製造方法の説明図である。
第５図は、本発明の第３実施例を示す微小液滴の製造装置の平面図である。
第６図は、本発明の第３実施例を示す微小液滴の製造方法の説明図である。
第７図は、本発明の第４実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の平面図である。
第８図は、本発明の第４実施例を示すマイクロカプセルの製造方法の説明図である。
第９図は、本発明の第４実施例におてい連続相及び分散相高さを変化させたときの粒子径を示す図である。
第１０図は、本発明の第５実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の分散相または殻や内部に内包される相を送り出す機構の説明図である。
第１１図は、本発明の第６実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の分散相または殻や内部に内包される相を送り出す機構の説明図である。
第１２図は、本発明の第７実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の分散相または殻や内部に内包される相を送り出す機構の説明図である。
第１３図は、本発明の第８実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の分散相供給口の開閉機構の構成図である。
第１４図は、本発明の第９実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の分散相供給口の開閉機構の構成図である。
第１５図は、本発明の第１０実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の分散相供給口の開閉機構の構成図である。
第１６図は、本発明の第１１実施例を示すエマルションの製造装置の平面図である。
第１７図は、本発明の第１２実施例を示すエマルションの製造装置の平面図である。
第１８図は、本発明の第１３実施例を示すエマルション生成装置の説明図である。
第１９図は、本発明の第１４実施例を示すマイクロカプセル生成装置の説明図である。
第２０図は、本発明のゴム弾性変形を利用した微小液滴の大量生成装置の構成図である。
第２１図は、第２０図に示される第１の微小液滴の大量生成装置の動作の説明図である。
第２２図は、第２０図に示される第２の微小液滴の大量生成装置の動作の説明図である。
第２３図は、第２０図に示される第３の微小液滴の大量生成装置の動作の説明図である。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年7月23日(2002.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
マイクロチャンネル中を流れる連続相に対し、分散相を前記連続相の流れに交差する向きで分散相供給口より排出するとともに、前記連続相が前記分散相供給口に一部入り込み、前記連続相の剪断力によって、分散相供給チャンネルの幅よりも径の小さい微小液滴を生成することを特徴とするエマルションの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
マイクロチャンネル中を流れる連続相を生成する手段と、分散相を前記連続相の流れに交差する向きで供給する手段と、前記分散相を分散相供給口より排出するとともに、前記連続相が前記分散相供給口に一部入り込む分散相排出手段と、前記連続相の剪断力により、分散相供給チャンネルの幅よりも径の小さい微小液滴を生成する手段とを具備することを特徴とするエマルションの製造装置。
【国際調査報告】
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