JP2004290977A - Production method for microcapsule and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a method and apparatus for producing microscopic microcapsules in water, oil, and a chemically inert liquid.
従来、微小な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。
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。 On the other hand, as a technique for producing monodispersed microdroplets as laboratory equipment, there is JP-A-2000-84384. However, this method has a problem that the speed at which the microdroplets are formed is slow, and the microdroplets cannot be wrapped in the surfactant or the microcapsule. Further, only a microdroplet having a diameter of three times or more the microchannel width could be formed.
本発明は、上記状況に鑑みて、2段階に作用させた分散相にさらに連続相を作用させて、簡便に、しかも迅速にマイクロカプセルを生成させることができる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。 In view of the above circumstances, the present invention provides a method for producing microcapsules and a device for producing microcapsules, which can easily and quickly produce microcapsules by further applying a continuous phase to the dispersed phase that has been made to act in two stages. The purpose is to provide.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕マイクロカプセル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。
The present invention, in order to achieve the above object,
[1] In the method for producing a microcapsule, a phase serving as a shell and a phase contained therein are supplied in a direction intersecting the flow of the continuous phase to the continuous phase flowing in the microchannel, thereby forming the shell. The phase is supplied so as to form a thin layer from the upstream side with respect to the phase contained therein to obtain microcapsules.
〔2〕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。 [2] In the method for manufacturing microcapsules, the first and second continuous phases flowing in the first and second microchannels formed on both sides are separated from the first and second continuous phases by the first and second continuous phases. The second and third continuous phases are fed in a direction intersecting the flow of the two continuous phases to form microdroplets encapsulated therein, and then the shells for the third and fourth continuous phases flowing in the third and fourth microchannels Is supplied to a junction point with the third and fourth continuous phases in a direction crossing the flow, and microdroplets serving as shells are formed to obtain microcapsules.
〔3〕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、この微小液滴を含む第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。 [3] In the method for producing microcapsules, the first continuous phase and the dispersed phase merge at the first junction to generate microdroplets, and the first continuous phase including the microdroplets is further converted to the second continuous phase. A microcapsule containing the microdroplets in the first continuous phase by merging with the continuous phase at a second junction.
〔4〕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。 [4] In the microcapsule manufacturing apparatus, means for generating a continuous phase flowing through the microchannel, and means for supplying a shell phase and a phase contained therein in a direction intersecting the flow of the continuous phase. Means for supplying the phase to be the shell so as to form a thin layer from the upstream side with respect to the phase contained therein.
〔5〕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。 [5] In the microcapsule manufacturing apparatus, the first and second continuous phases flowing in the first and second microchannels formed on both sides are separated from the first and second continuous phases by the first and second continuous phases. The second and third continuous phases flow in a direction intersecting to form microdroplets encapsulated therein, and then flow through the third and fourth microchannels to form a shell. A means for supplying micro-capsules by supplying a phase to the junction with the third and fourth continuous phases in a direction crossing the flow, and forming a shell coating. I do.
〔6〕上記〔4〕又は〔5〕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。 [6] In the microcapsule manufacturing apparatus according to the above [4] or [5], as a means for supplying a plurality of shell phases and a phase contained therein, the substrate, the driven plate, the substrate and the driven An elastic member disposed between the plates and an actuator for driving the driven plate are provided, and the plurality of shell phases and the phases contained therein are simultaneously supplied.
〔7〕上記〔4〕又は〔5〕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。 [7] In the microcapsule manufacturing apparatus according to the above [4] or [5], the microcapsules are formed on the respective inner wall surfaces of the microchannel through which the continuous phase flows and the dispersed phase supply channel near where the continuous phase and the dispersed phase merge. It is characterized in that a film is formed so as to easily generate droplets.
本発明によれば、2段階に作用させた分散相にさらに連続相を作用させて、簡便に、しかも迅速にマイクロカプセルを生成させることができる。 According to the present invention, a continuous phase can further act on the dispersed phase that has acted in two stages, and microcapsules can be easily and quickly generated.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1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、図2はその微小液滴の製造方法の説明図である。ここで、図2(a)はその微小液滴の製造方法(その1)の説明図、図2(b)はその微小液滴の製造方法(その2)の説明図であり、図2(b−1)はその部分断面図、図2(b−2)は図2(b−1)のA−A線断面矢視図である。 FIG. 1 is a plan view of an apparatus for producing microdroplets according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for producing the microdroplets. Here, FIG. 2A is an explanatory diagram of a method for manufacturing the microdroplet (No. 1), and FIG. 2B is an explanatory diagram of a method for manufacturing the microdroplet (No. 2). b-1) is a partial sectional view thereof, and FIG. 2B-2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2B-1.
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。
In these figures, 1 is a main body of a device for producing microdroplets, 2 is a microchannel formed in the
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、図2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。
Therefore, the dispersed phase 6 is supplied to the
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。
For example, when the pressure of the dispersed phase (water) 6 is fixed at 2.45 kPa, and when the pressure of the continuous phase (oil: 70% oleic acid) 5 is 4.85 kPa, the size of the
また、図2(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。
As shown in FIGS. 2 (b-1) and 2 (b-2), a microchannel through which a
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。
In the above embodiment, since the
図3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、図4はそのマイクロカプセルの製造方法の説明図である。 FIG. 3 is a plan view of an apparatus for manufacturing microcapsules according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the microcapsules.
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。
In these figures, 11 is a main body of the microcapsule manufacturing apparatus, 12 is a microchannel formed in the
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、図4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。
Therefore, a
図5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、図6はその微小液滴の製造方法の説明図である。 FIG. 5 is a plan view of an apparatus for producing microdroplets according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an explanatory view of a method for producing the microdroplets.
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。
In these figures, 21 is the main body of the apparatus for producing microdroplets, 22 is the first microchannel, 23 is the second microchannel, 24 is the first continuous phase, 25 is the second continuous phase, and 26 is A point where the first
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、図6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。
Therefore, at the
図7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、図8はそのマイクロカプセルの製造方法の説明図である。 FIG. 7 is a plan view of an apparatus for manufacturing a microcapsule according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an explanatory view of a method for manufacturing the microcapsule.
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。
In these figures, 31 is the main body of the microcapsule manufacturing apparatus, 32 is the first microchannel formed in the
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、図8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。
Therefore, as shown in FIG. 8, the
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。
Next, a
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。
In this embodiment, one
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図9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。
Incidentally, the size of the first and second
図10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、図10(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、図10(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。 FIG. 10 is an explanatory view of a mechanism for sending out a dispersed phase or a phase contained in a shell or inside of a device for producing microdroplets according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. FIG. 10B shows a state before the phase is sent out, and FIG. 10B shows a state in which the piezo actuator expands and contracts and sends out the phase.
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。
In these figures, 51 is a substrate, 52 is a driven plate, 53 is a rubber, 54 is a piezo actuator disposed at both ends of the driven
図10(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、図10(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。
As shown in FIG. 10 (a), a plurality of
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。 Note that various actuators may be used instead of the above-described piezo actuator.
図11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、図11(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、図11(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。 FIG. 11 is an explanatory view of a mechanism for sending out a dispersed phase or a shell or a phase contained in the inside of a device for producing microdroplets according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. FIG. 11B shows a state before the bimorph actuator is bent and sends out a phase.
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。 In these figures, 61 is a bimorph actuator, 62 is a fixed plate, 63 is rubber, 64a to 64d are a plurality of supply ports, and 65a to 65d are a plurality of paths formed in one dispersed phase. Back pressure is applied to the lower part of the dispersed phase.
このように、図11(a)に示すように、複数の経路65a〜65dが形成されており、図11(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。
In this way, as shown in FIG. 11A, a plurality of
図12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、図12(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、図12(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。 FIG. 12 is an explanatory view of a mechanism for sending out a dispersed phase or a shell or a phase contained in the inside of a device for producing microdroplets according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 12 (a) shows an electrostrictive polymer. FIG. 12B is a diagram illustrating a state in which the body is not driven and before the phase is sent out, and FIG. 12B illustrates a state in which the electrostrictive polymer is driven (expanded and contracted) to send out the phase.
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。 In these figures, 71 is a substrate, 72 is a driven plate, 73 is an electrostrictive polymer, 74a to 74d are a plurality of supply ports, and 75a to 75d are a plurality of paths formed in one dispersed phase. . Back pressure is applied to the lower part of the dispersed phase.
図12(a)に示すように、複数の経路75a〜75dが形成されており、図12(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。
As shown in FIG. 12A, a plurality of
図13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、図13(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、図13(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。 FIG. 13 is a configuration diagram of the opening / closing mechanism of the dispersed phase supply port of the apparatus for manufacturing microdroplets according to the eighth embodiment of the present invention. FIG. 13 (a) shows that the piezo actuator is not driven (reduced state). FIG. 13B is a diagram illustrating a state in which the phase gate is opened, and FIG. 13B is a diagram illustrating a state in which the piezo actuator is driven (expanded and contracted) and the phase gate is closed.
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。 In these figures, 81 is a substrate, 82 is a rubber, 83 is a driven plate, 84 is a piezo actuator arranged on both sides, 85 is a fixed plate, and 86a to 86d are a plurality of gates.
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。
As shown in this figure, a plurality of
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。 Note that various actuators may be used instead of the above-described piezo actuator.
図14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、図14(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、図14(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。 FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the opening / closing mechanism of the dispersed phase supply port of the apparatus for manufacturing microdroplets according to the ninth embodiment of the present invention. FIG. FIG. 14B is a diagram illustrating a state in which the phase gate is open, and FIG. 14B is a diagram illustrating a state in which the bimorph actuator is driven (curved downward) and the phase gate is closed.
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。 In these figures, 91 is a substrate, 92 is a rubber, 93 is a bimorph actuator, and 94a to 94d are a plurality of gates.
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。
As shown in these figures, a plurality of
図15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、図15(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、図15(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。 FIG. 15 is a configuration diagram of the opening / closing mechanism of the dispersed phase supply port of the apparatus for manufacturing microdroplets according to the tenth embodiment of the present invention, and FIG. 15A shows that the electrostrictive polymer is not driven. FIG. 15B is a diagram illustrating a state in which the phase gate is open, and FIG. 15B is a diagram illustrating a state in which the electrostrictive polymer is driven (reduced) to close the phase gate.
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。 In these figures, 101 is a substrate, 102 is a driven plate, 103 is an electrostrictive polymer, and 104a to 104d are a plurality of gates.
図15(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、図15(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。
As shown in FIG. 15A, in a state in which the
図16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、図16(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、図16(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、図16(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。 FIG. 16 is a plan view of an emulsion manufacturing apparatus showing an eleventh embodiment of the present invention, and FIG. 16 (a) is a plan view showing a state before a dispersed phase is introduced into the emulsion manufacturing apparatus. FIG. 16B is a plan view showing a state in which the liquid is filled in the emulsion manufacturing apparatus. FIG. 16C is a view in which a large droplet is set in the emulsion manufacturing apparatus, and a minute liquid droplet ( FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which an emulsion is being generated.
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。
In these figures, 111 is a substrate, 112 is an electrode formed on the
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。
In this embodiment, the
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。 Also, by changing the moving speed of the moving electric field, it is possible to change the generation speed of the minute droplet.
図17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、図17(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、図17(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。 FIG. 17 is a plan view of an emulsion manufacturing apparatus showing a twelfth embodiment of the present invention, and FIG. 17 (a) is a plan view showing a state before a dispersed phase is introduced into the emulsion manufacturing apparatus. (B) is a diagram showing a state in which a dispersed phase is introduced into the emulsion manufacturing apparatus and an emulsion is being generated.
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。
In these figures, 121 is a substrate, 122 is an electrode formed on the
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。
In this embodiment, the
図18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、図18(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、図18(a−1)はその左側面図、図18(a−2)はその平面の模式図、図18(a−3)はその右側面図である。図18(b)はその第1の合流点の説明図、図18(c)はその第2の合流点の説明図である。 FIG. 18 is an explanatory diagram of an emulsion generating apparatus showing a thirteenth embodiment of the present invention, and FIG. 18 (a) is a schematic diagram showing an entire configuration of the monodisperse emulsion generating apparatus, and FIG. Is a left side view, FIG. 18 (a-2) is a schematic plan view thereof, and FIG. 18 (a-3) is a right side view thereof. FIG. 18B is an explanatory diagram of the first junction, and FIG. 18C is an explanatory diagram of the second junction.
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。 In these figures, 131 is the main body of the apparatus for producing microdroplets, 132 is a microchannel through which a dispersed phase flows, 133 is a microchannel through which a first continuous phase flows, and 134 is a microchannel through which a second continuous phase flows, 135 Is a first junction where the dispersed phase and the first continuous phase join, 136 is a second junction where the dispersed phase joins the first continuous phase and the second continuous phase, and 137 is a first continuous phase. 138 is the dispersed phase, 139 is the second continuous phase and 140 is the emulsion produced.
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。
In this embodiment, at the
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。 According to this embodiment, there is an advantage that an emulsion having a small particle size with respect to the channel width can be easily generated.
図19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、図19(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、図19(a−1)はその左側面図、図19(a−2)はその平面の模式図、図19(a−3)はその右側面図である。図19(b)はその第1の合流点の説明図、図19(c)はその第2の合流点の説明図である。 FIG. 19 is an explanatory diagram of a microcapsule generation device showing a fourteenth embodiment of the present invention, and FIG. 19 (a) is a schematic diagram showing the entire configuration of the microcapsule generation device, and FIG. 19 (a-1). Is a left side view, FIG. 19 (a-2) is a schematic plan view thereof, and FIG. 19 (a-3) is a right side view thereof. FIG. 19B is an explanatory diagram of the first junction, and FIG. 19C is an explanatory diagram of the second junction.
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。
In these figures, 141 is a main body of the microcapsule manufacturing apparatus, 142 is a microchannel through which a dispersed phase (for example, water) flows, 143 is a microchannel through which a first continuous phase (for example, oil) flows, and 144 is a second channel. 145 is a first junction where the dispersed phase and the first continuous phase merge, and 146 is a microchannel where the dispersed phase and the first continuous phase and the second continuous phase are merged. 147 is the first continuous phase, 148 is the dispersed phase, 149 is the emulsion (eg, water), 150 is the second continuous phase, 151 is the microcapsules produced, and More than one
図20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、図21はその第1の生成装置の動作の説明図である。 FIG. 20 is a block diagram of an apparatus for producing a large amount of microdroplets (emulsion / microcapsule) using rubber elastic deformation of the present invention, and FIG. 21 is an explanatory diagram of the operation of the first generator.
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。
In these figures, 160 is a linear motor, 161 is a liquid tank, 162 is a lid, 163 is a dispersed phase, 164 is an upper stainless plate, 165 is a rubber member, 166 is a lower stainless plate, 167 is a microchannel, and 168 is a continuous phase. , 169 are the produced emulsions (microdroplets). Note that a piezo or other actuator may be used instead of the
そこで、バックプレッシャがかけられた液槽161〔図21(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〔図21(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。
Then, when the
図22は、図20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。 FIG. 22 is an explanatory diagram of the operation of the second apparatus for generating a large amount of micro droplets shown in FIG.
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。
In this embodiment, a constriction 167B is provided in which a
そこで、バックプレッシャがかけられた液槽161〔図22(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〔図22(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。
Then, when the
図23は、図20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。 FIG. 23 is an explanatory diagram of the operation of the third apparatus for generating a large amount of microdroplets shown in FIG.
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。
In this embodiment, a
そこで、バックプレッシャがかけられた液槽161〔図23(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〔図23(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。
Accordingly, when the
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。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明の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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing method and the apparatus of the microcapsule of this invention, a microcapsule can be produced | generated easily and quickly, and it is suitable for the manufacturing field of a medicine, and the field of biotechnology.
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