JP2011020055A - ゲル製造方法およびゲル製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲル形成材を含む液体を確実にゲル化するためのゲル製造方法およびゲル製造装置を提供する。
【解決手段】塩化カルシウム溶液Ｃを、第１ヘッド３１から吐出する第１吐出ステップＳ１と、ゲル形成材を含み塩化カルシウム溶液Ｃと反応してゲル化するアルギン酸ナトリウム溶液Ａを、第２ヘッド４１から吐出する第２吐出ステップＳ２と、を備え、第２吐出ステップＳ２では、第２ヘッド４１が、第１ヘッド３１から吐出された塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃへ向けて、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａを吐出することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体を化学反応によってゲル化させるゲル製造方法およびゲル製造装置に関する。

従来、ゲル状のマイクロカプセルを生成（製造）する方法は、まず、マイクロカプセルの構成材料を含む液体（特許文献１では吐出物）を、インクジェット法により、インクジェットノズルから被吐出液体の中へ吐出する。そして、吐出された液体（吐出物）が被吐出液体と化学反応することによって、ゲル化した状態となる。これにより、ゲル状のマイクロカプセルが生成される。このインクジェット法によれば、マイクロカプセルの構成材料を含む液体を、均一な大きさの液滴にして所定方向へ吐出でき、且つ、該液滴の吐出間隔、吐出速度等を該液滴に適した条件で正確に制御することが可能である。従って、インクジェット法で得られたマイクロカプセルは、その粒径や膜厚等がほぼ均一に揃ったものである（例えば特許文献１）。

特開２００１−２３２１７８号公報

しかし、従来の技術において、より微小な該液滴をより短間隔で吐出したいという要望に対応する場合などでは、被吐出液体が、特許文献１に図示されているように、静止している状態であるため、微小な該液滴が被吐出液体の液面で重なり合い密着し、ゲルが個別回収できない可能性があった。さらに、微小な該液滴の吐出のために、インクジェットノズルと被吐出液体との距離を近接させると、装置の振動等で被吐出液体の液面が揺れた場合、インクジェットノズルへ被吐出液体が進入して、インクジェットノズル内がゲル状態となり、液体（吐出物）の吐出不良となりやすい、という課題もあった。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係るゲル製造方法は、第１液体を、第１吐出部から吐出する第１吐出ステップと、ゲル形成材を含み前記第１液体と反応してゲル化する第２液体を、第２吐出部から吐出する第２吐出ステップと、を備え、前記第２吐出ステップでは、前記第２吐出部が、前記第１吐出部から吐出される前記第１液体へ向けて、前記第２液体の液滴を吐出することを特徴とする。

このゲル製造方法によれば、第２吐出ステップにおいて、第１液体と第２液体とが交差して交わるように、第１液体へ向けて第２液体を吐出する。第１液体と第２液体とは、交わることにより、第２液体がゲル化する反応が生じ、その結果、第２液体のゲルを得ることが可能である。この方法では、第１液体と第２液体とが、それぞれの吐出ステップ後に交わって接触し反応するタイミングで吐出される。そのため、第２液体は、第１液体と確実に反応してゲル化することが可能である。また、第２吐出ステップでは、第２液体が液滴の状態で吐出されるため、この液滴の大きさを調整すれば、所望の大きさのゲルが容易に得られる。さらに、第２液体の液滴が、第１液体と交わって接触するように、タイミング良く吐出されるため、第１液体は、第２液体と反応して第２液体をゲル化させるための量だけを、第１吐出部から、都度、吐出すれば良い。そのため、第１液体の使用量の削減が図れる。一方、第１吐出ステップにおいて、第１吐出部から第１液体を連続吐出する方法にすれば、第２液体の液滴は、第１液体の吐出タイミングに合わせて吐出する必要が無く、第２液体の液滴の吐出制御が容易になる。このように、ゲルとなる第２液体の液滴を第１液体へ向けて吐出するゲル製造方法は、２つの吐出部を備えたコンパクトな装置により、第２液体を確実に吐出してゲル化することができ、また、第１液体が静止状態で無く順次吐出されるため、その汚染あるいは生菌の発生等を防止することも可能である。そして、第２液体は、ゲル形成材のほかに他の物質、例えば薬剤、酵素、細胞等を含むものも考えられる。なお、液滴として吐出された第２液体のゲルは、特許文献１におけるマイクロカプセルに該当する。

［適用例２］上記適用例に係るゲル製造方法において、前記第１吐出ステップおよび前記第２吐出ステップでは、少なくとも前記第２吐出部がインクジェット方式により前記液滴を吐出することが好ましい。

この方法によれば、少なくとも第２吐出ステップにおいて吐出される第２液体の液滴は、液滴の大きさや、吐出の速度および方向等の制御がより確実且つより容易になされる。そのため、第２液体の液滴は、第１液体と確実に交わるように所定の大きさで吐出され、均一な大きさにゲル化することが可能である。この場合、第１吐出ステップにおける第１液体は、ディスペンサー等により吐出してもよく、第２吐出ステップと同様なインクジェット方式により吐出しても良い。第１吐出ステップの第１吐出部もインクジェット方式であれば、第１液体の大きさや、吐出の速度および方向等の制御が容易で正確に行える。そのため、第１液体に向けて吐出される第２液体との交わり位置等のバラツキが抑制でき、第２液体を常に同一条件化でゲル化することが可能である。

［適用例３］本適用例に係るゲル製造装置は、第１液体を吐出する第１吐出部と、ゲル形成材を含み前記第１液体と反応してゲル化する第２液体を吐出する第２吐出部と、を備え、前記第２吐出部は、前記第１吐出部から吐出された前記第１液体へ向けて、前記第２液体の液滴を吐出することを特徴とする。

このゲル製造装置によれば、第２吐出部は、第１液体と第２液体とが交差して交わるように、第１液体へ向けて第２液体を吐出する。第１液体と第２液体とは、交わることにより、第２液体がゲル化する反応が生じ、その結果、第２液体のゲルを得ることが可能である。この構成では、第１液体と第２液体とが、それぞれの吐出後に交わって接触し反応するタイミングで吐出される。そのため、第２液体は、第１液体と確実に反応してゲル化することが可能である。また、第２液体は、液滴の状態で吐出されるため、この液滴の大きさを調整すれば、所望の大きさのゲルが容易に得られる。さらに、第２液体の液滴が、第１液体と交わって接触するように吐出されるため、第１液体は、第２液体と反応して第２液体をゲル化させるための量だけを、第１吐出部から、都度、吐出すれば良い。そのため、第１液体の使用量の削減が図れる。一方、第１吐出部から第１液体を連続吐出するように装置構成すれば、第２液体の液滴は、第１液体の吐出タイミングに合わせて吐出する必要が無く、第２液体の液滴の吐出制御が容易になる。このように、ゲルとなる第２液体の液滴を第１液体へ向けて吐出する構成のゲル製造装置は、２つの吐出部を備えたコンパクトな装置であり、第２液体を確実に吐出してゲル化することが可能である。また、ゲル製造装置は、第１液体が静止状態で無く順次吐出されるため、その汚染あるいは生菌の発生等を防止することも可能である。

［適用例４］上記適用例に係るゲル製造装置において、前記第１吐出部および前記第２吐出部のうち、少なくとも前記第２吐出部は、インクジェット方式の機構であることが好ましい。

この構成によれば、少なくとも第２吐出部から吐出される第２液体の液滴は、液滴の大きさや、吐出の速度および方向等の制御がより確実且つより容易になされる。そのため、第２液体の液滴は、第１液体と確実に交わるように所定の大きさで吐出され、均一な大きさにゲル化することが可能である。この場合、第１液体は、ディスペンサー等により吐出してもよく、第２吐出部と同様なインクジェット方式により吐出しても良い。第１吐出部もインクジェット方式であれば、第１液体の大きさや、吐出の速度および方向等の制御が容易で正確に行える。そのため、第１液体に向けて吐出される第２液体との交わり位置等のバラツキが抑制でき、第２液体を常に同一条件化でゲル化することが可能である。

なお、第１液体および第１液体と反応してゲル化した第２液体は、同じ軌跡を描いて回収機構へ到達し、ここで第２液体のゲルが回収される。この回収機構は、第２液体のゲルが重なった状態で回収されないように、移動する機構を有することが好ましい。

本実施形態に係るゲル製造装置を示す斜視図。 ゲル製造装置の制御構成を示すブロック図。 ゲル製造方法を示すフローチャート。 （ａ）第１吐出ステップにおける液体吐出を示す模式図、（ｂ）第２吐出ステップにおける液体吐出を示す模式図。 （ｃ）液滴がゲル化する時点における状態を示す模式図、（ｄ）ゲル粒の連続形成を示す模式図。 （ａ）吐出形態の変形例を示す模式図、（ｂ）吐出機構部の変形例を示す斜視図。

以下、ゲル製造方法およびゲル製造装置の具体的な実施形態について図面に従って説明する。本実施形態のゲル製造装置は、インクジェット方式により液体を吐出して、液体のゲル化を図るものである。
（実施形態）

最初に、ゲル製造装置の一例について説明する。図１は、本実施形態に係るゲル製造装置を示す斜視図である。ゲル製造装置１は、Ｌ字状をなす一方の側が上下方向に延在するフレーム部２と、フレーム部２の上端部に設けられている第１吐出機構部３および第２吐出機構部４と、Ｌ字状をなす他方の側に設けられ移動可能なゲル回収部５と、第１吐出機構部３、第２吐出機構部４およびゲル回収部５を制御するための制御部６と、第１吐出機構部３の側面下端に設けられている撮像機７と、を備えている。

これら第１吐出機構部３および第２吐出機構部４は、フレーム部２の上端部に第２吐出機構部４、第１吐出機構部３の順に重ねて取り付けられている。そして、第２吐出機構部４の上下方向の長さは、第１吐出機構部３の上下方向の長さより長く、第２吐出機構部４における第１吐出機構部３より長い部分が、第１吐出機構部３に対し、下方向へ突出して位置している。第１吐出機構部３は、ゲル回収部５と対向して設けられている第１ヘッド（第１吐出部）３１と、第１ヘッド３１から吐出する第１液体である塩化カルシウム溶液Ｃを貯蔵するための第１タンク３２と、を有している。この第１ヘッド３１は、塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０（２０Ｃ）をゲル回収部５へ向けて下方向へ吐出する。

また、第２吐出機構部４は、第１吐出機構部３より長い部分に設けられている第２ヘッド（第２吐出部）４１と、第２ヘッド４１から吐出する第２液体であるアルギン酸ナトリウム溶液Ａを貯蔵するための第２タンク４２と、を有している。この第２ヘッド４１は、塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０（２０Ｃ）が吐出される方向と交差する水平方向へ、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０（２０Ａ）を吐出する。即ち、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａと塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃとが、それぞれの方向へ吐出され、該交差する位置において交わって接触し反応することにより、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａがゲル化する。これら液滴２０の吐出およびゲル化の詳細は、図４および図５を参照して後述する。なお、この場合、第１ヘッド３１および第２ヘッド４１は、共にインクジェット方式のものである。

ゲル回収部５は、第１ヘッド３１と対向する上方向が開口している円筒状の枠体５１と、枠体５１の開口全体に設けられゲル化したアルギン酸ナトリウムを回収するための回収ネット５２と、ゲル回収部５をフレーム部２の面に沿って縦横に移動させるための移動部８と、回収ネット５２を通過した塩化カルシウム溶液Ｃを第１タンク３２へ循環させるための循環部９と、を有している。移動部８は、ゲル回収部５を移動させることにより、回収したゲルが重なってしまい、変形や癒着等が生じることを防止する役目を果たしている。また、循環部９は、塩化カルシウム溶液Ｃを、フレーム部２に沿って第１タンク３２へ戻し、再利用する役目を果たしている。そして、第１タンク３２および第２タンク４２には、貯蔵する液体量や液体の濃度等の液体の情報を検出するための検出器１５がそれぞれ設けられている。

制御部６は、撮像機７を通して把握したゲル化状況や、ゲル製造装置１の稼動状態等を表示する表示部６ａと、ゲル製造装置１の各部への指示等を入力するための操作部６ｂと、を有している。この場合、制御部６としていわゆるパーソナルコンピューターを用いており、ゲル製造装置１を制御するための制御部６の詳細について、次に、説明する。

図２は、ゲル製造装置の制御構成を示すブロック図である。制御部６は、ゲル製造装置１を総合的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ＣＰＵ６０が参照して液滴２０Ａ，２０Ｃの吐出等の各種処理を実行するためのプログラム等を保存しているＲＯＭ（Read Only Memory）６１と、操作部６ｂ、撮像機７および検出器１５から送られて来るデータ等を一時的に記憶しておくＲＡＭ（Random Access Memory）６２と、を有している。また、制御部６は、撮像機７からの画像データを受信して解析する画像解析部６３と、第１ヘッド３１および第２ヘッド４１を制御する吐出制御部６４と、移動部８および循環部９を制御する回収制御部６５と、検出器１５からの液体量のデータを受信する液量検出部６６と、表示部６ａおよび操作部６ｂあるいは外部機器との入出力を行うための入出力インターフェース６７と、を有している。

画像解析部６３は、撮像機７が撮影したアルギン酸ナトリウム溶液Ａのゲル化状態を示す画像を受信して、所望の形態のゲルであるか否かを解析する。解析結果は、ＣＰＵ６０に伝えられ、ＣＰＵ６０が、吐出の継続の可否等を決定して、吐出制御部６４および回収制御部６５へ指示する。吐出制御部６４は、ＣＰＵ６０の指示に基づき第１ヘッド３１および第２ヘッド４１からの液滴２０の吐出を制御する。回収制御部６５は、吐出制御部６４による第１ヘッド３１および第２ヘッド４１からの液滴２０の吐出に対応して、アルギン酸ナトリウムのゲルが回収ネット５２上で重ならならように、移動部８を制御すると共に、循環部９が塩化カルシウム溶液Ｃをゲル回収部５から第１タンク３２へ送り返す制御を行う。液量検出部６６は、第１タンク３２および第２タンク４２のそれぞれの検出器１５が検出した、塩化カルシウム溶液Ｃおよびアルギン酸ナトリウム溶液Ａの液量を受信し、吐出継続に必要な液量であるか否かを判断する。判断結果は、ＣＰＵ６０に伝えられ、液量不足と判断した場合、ＣＰＵ６０が吐出制御部６４および回収制御部６５に稼動停止を指示する。稼動停止の場合、ＣＰＵ６０は、表示部６ａへ稼動停止した旨の警報を表示させる。

次に、ゲル製造装置１のよりアルギン酸ナトリウム溶液Ａのゲルを生成（製造）する方法について、フローチャートに基づいて説明する。図３は、ゲル製造方法を示すフローチャートである。このフローチャートは、１回の液滴吐出のフローを示すものである。また、ゲル製造方法におけるステップの詳細を示す図として、図４（ａ）は、第１吐出ステップにおける液体吐出を示す模式図、図４（ｂ）は、第２吐出ステップにおける液体吐出を示す模式図、図５（ｃ）は、液滴がゲル化する時点における状態を示す模式図、図５（ｄ）は、ゲル粒の連続形成を示す模式図である。

まず、フローチャートのステップＳ１において、塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃを吐出する。詳細には、図４（ａ）に示すように、第１吐出機構部３における第１ヘッド３１のノズル３１ａから、塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃを、ゲル回収部５（図１）の方向である下方へ吐出する。この場合、塩化カルシウム溶液Ｃは、２％の濃度の溶液であり、液滴２０Ｃの大きさは、約５０μｍである。また、ノズル３１ａ内の塩化カルシウム溶液Ｃは、液滴２０Ｃを吐出し終えて、ノズル３１ａ内へ円弧状に窪んだ状態である。一方、第２吐出機構部４における第２ヘッド４１のノズル４１ａでは、アルギン酸ナトリウム溶液Ａがノズル４１ａから吐出されつつある状態である。このステップＳ１は、第１吐出ステップに該当する。塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃを吐出後、ステップＳ２へ進む。

ステップＳ２において、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａを吐出する。詳細には、図４（ｂ）に示すように、第２吐出機構部４における第２ヘッド４１のノズル４１ａから、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａを、塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃが吐出された方向と交差するように水平方向へ吐出する。即ち、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａは、塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃへ向けて吐出される。液滴２０Ａと液滴２０Ｃとの吐出は、ＣＰＵ６０が、操作部６ｂからのゲル生成情報に基づき、ＲＯＭ６１に保存されている吐出パターンの中から選択し、そのパターンに基づいたタイミングを吐出制御部６４へ指示して行われる。ゲル生成情報とは、ゲルを生成させる液体の種類や量等のゲル生成に必要な指示情報である。

ノズル４１ａ内のアルギン酸ナトリウム溶液Ａは、液滴２０Ａを吐出し終えて、ノズル４１ａ内へ円弧状に窪んだ状態である。図４（ｂ）は、液滴２０Ａと液滴２０Ｃとが空中で交わって接触する直前の状態を示しており、図５（ｃ）は、液滴２０Ａと液滴２０Ｃとがそれぞれの吐出方向の交差する位置で接触し、液滴２０Ａが液滴２０Ｃの中へ取り込まれた状態を示している。この状態において、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａは、塩化カルシウム溶液Ｃと反応してゲル化する。そして、塩化カルシウム溶液Ｃにより内包される液滴２０Ａは、一体となってゲル回収部５の方向へ落下する。このステップＳ２は、第２吐出ステップに該当する。アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａを吐出後、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３において、アルギン酸ナトリウム溶液Ａがゲル化していることを確認する。つまり、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａが所望の形態にゲル化しているか否かの判断をする。ここで、図５（ｄ）は、ゲル粒の連続形成を示す模式図である。図５（ｄ）に示すように、液滴２０Ａを内包した液滴２０Ｃは、ゲル回収部５の回収ネット５２において、ゲル化した液滴２０Ａと塩化ナトリウム溶液Ｃとが分離し、回収ネット５２には、ゲル化したアルギン酸ナトリウムであるゲル粒２５のみが残る。

撮像機７は、このゲル粒２５を撮影してその画像を画像解析部６３（図２）へ送信する。画像解析部６３は、撮像機７が撮影したゲル粒２５の状態を示す画像を受信してＲＡＭ６２に一時保存し、ゲル粒２５が所望の形態のゲルであるか否かを解析する。この解析は、受信した画像とＲＯＭ６１に保存されているゲル画像とを比較して行う。解析結果は、ＣＰＵ６０に伝えられ、ＣＰＵ６０が、この後の吐出の継続または中止等について決定して、吐出制御部６４よび回収制御部６５へ指示する。即ち、ゲル粒２５が所望の形態であると判断すれば、ステップＳ４へ進み、一方、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａがゲル化していない場合も含め、ゲル粒２５が所望の形態ではないと判断すれば、ステップＳ５へ進む。

ゲル粒２５が所望の形態である場合は、ステップＳ４において、回収ネット５２を移動する。この場合、ゲル粒２５が所望の形態であるため、吐出制御部６４は、ＣＰＵ６０の指示に基づき、第１ヘッド３１および第２ヘッド４１から液滴２０の吐出を継続する。そして、回収制御部６５は、ゲル粒２５が回収ネット５２の上で重なって粒変形やゲル粒同士の癒着等が発生しないように、移動部８を制御する。移動部８は、次に回収するゲル粒２５が前に回収したゲル粒２５とは異なる回収ネット５２上の位置へ回収されるように、ゲル回収部５を移動させる。以上で、液滴２０の１回の吐出操作が完了する。

一方、ゲル粒２５が所望の形態でない場合は、ステップＳ５において、警報表示を行う。ゲル粒２５の生成に異常がある旨の警報表示は、画像解析部６３の解析結果に基づき、ＣＰＵ６０の指示で表示部６ａに表示される。そして、警報表示に合わせて、ＣＰＵ６０より吐出制御部６４および回収制御部６５へ、稼動停止の指示がなされ、フローが終了する。以上のようなステップにより、一回の液滴吐出が行われる。

なお、上記実施形態では、ゲル粒２５に所望の物質を含有させることも可能である。例えば、第２吐出機構部４の第２タンク４２に貯蔵されているアルギン酸ナトリウム溶液Ａに、薬剤、酵素、細胞、顔料、触媒、ナノ粒子、蛍光粒子等を含ませておき、第２ヘッド４１からこれら物質を含むアルギン酸ナトリウム溶液Ａを液滴として吐出する。吐出されたこの液滴は、アルギン酸ナトリウム溶液Ａ単体の液滴２０Ａの場合と同様に、ゲル化してゲル粒となる。即ち、薬剤、酵素、細胞、顔料、触媒、ナノ粒子、蛍光粒子等を内部に封入した均一な大きさのゲル粒を得ることができる。さらに、第１液体および第２液体として、特許部文献１に記載されている各種材料を用いることもでき、これらの材料は、ゲル製造装置１の第１ヘッド３１または第２ヘッド４１から吐出されて、均一な大きさのゲル粒であるマイクロカプセルを生成することもできる。

以上、ゲル製造装置１を用いたゲル製造方法の実施形態について説明した。以下に、実施形態の効果をまとめて記載する。

（１）ゲル製造装置１は、第２ヘッド４１がインクジェット方式であるため、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａの大きさや、吐出の速度および方向等の制御が他吐出方式より正確に行える。さらに、塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃを吐出する第１ヘッド３１もインクジェット方式であり、液滴２０Ｃに向けて吐出されるアルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａは、液滴２０Ｃとの交わり位置等のバラツキが抑制でき、液滴２０Ａを常に同一条件化で均一な大きさにゲル化することができる。特に、微小なゲル粒２５であっても、ゲル粒２５の均一化が図れる。

（２）また、第２吐出ステップでは、アルギン酸ナトリウム溶液Ａがインクジェット方式の第２ヘッド４１から液滴２０Ａの状態で吐出されるため、１０μｍの大きさの均一なゲル粒２５が得られる。この液滴２０Ａの大きさを調整すれば、本実施形態で生成した１０μｍ以外の所望の大きさのゲル粒２５が容易に得られる。さらに、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａは、塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃと交わって接触するように、タイミング良く吐出されるため、第１ヘッド３１は、液滴２０Ａと反応して液滴２０Ａをゲル化させるだけの量の液滴２０Ｃを、吐出すれば良く、塩化カルシウム溶液Ｃの使用量の削減が図れる。この液滴２０Ｃの大きさも、液滴２０Ａと同様、本実施形態で用いた５０μｍ以外の所望の大きさに調整することができる。

（３）ゲル粒２５となる液滴２０Ａを塩化カルシウム溶液Ｃへ向けて吐出するゲル製造方法は、インクジェット方式の第１ヘッド３１および第２ヘッド４１を備えたコンパクトなゲル製造装置１により、液滴２０Ａを確実に吐出してゲル化することができる。また、塩化カルシウム溶液Ｃが静止状態ではなく順次吐出される方式であるため、塩化カルシウム溶液Ｃの汚染あるいは生菌の発生等を防止することができる。

（４）そして、ゲル回収部５は、回収したゲル粒２５が互いに重なった状態で回収されないように、都度、移動する機構である。これにより、ゲル粒２５は、回収ネット５２の上で重なって粒変形やゲル粒同士の癒着等が発生しない状態で、確実に回収される。

また、ゲル製造方法およびゲル製造装置１は、上記の実施形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。

（変形例１）ゲル製造装置１において、第１吐出機構部３から吐出される塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃと、第２吐出機構部４から吐出されるアルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａとは、一対一で同調して吐出されているが、この吐出方法に限定されるものではない。例えば、図６（ａ）は、吐出形態の変形例を示す模式図である。これによれば、塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃは、液滴２０Ａに比べて吐出頻度が多くなるように、連続して吐出される設定である。このように、第１吐出機構部３から液滴２０Ｃを高頻度で連続吐出すれば、液滴２０Ａは、液滴２０Ｃの吐出タイミングに合わせて完全に同調させる必要が無い。つまり、吐出された液滴２０Ａは、連続吐出される液滴２０Ｃのいずれかと接触して反応する。そのため、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａの吐出制御が非常に容易になる。さらに、この連続吐出は、液滴を吐出する状態ではなく、定常流
やミスト状であっても良い。

（変形例２）また、図６（ｂ）は、吐出機構部の変形例を示す斜視図である。ゲル製造装置１０は、第１ヘッド３１と第２ヘッド４１とを、それぞれ１つ備えているゲル製造装置１に限定されることなく、図６（ｂ）に示すように、複数の第１ヘッド３１および複数の第２ヘッド４１を備えていても良い。第１ヘッド３１および第２ヘッド４１は、それぞれ互いに対になっており、一対の第１ヘッド３１および第２ヘッド４１は、実施形態と同様に液滴２０Ａ，２０Ｃを吐出してゲル粒２５を生成する。こうすれば、多量のゲル粒２５を効率良く生成することができる。さらに、ゲル製造装置１０は、複数の第１ヘッド３１を有する第１吐出機構部３と、複数の第２ヘッド４１を有する第２吐出機構部４とを、それぞれ複数組備えた構成であっても良い。こうすれば、より多量のゲル粒２５を効率良く生成することができる。

（変形例３）塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃを吐出する第１ヘッド３１、およびアルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａを吐出する第２ヘッド４１からの液滴吐出方向は、それぞれ下向き方向および水平方向であるが、この吐出方向に限定されず、斜め方向等への吐出により、ゲル粒２５を生成しても良い。即ち、液滴２０Ｃと液滴２０Ａとが交差して接触するように吐出すれば、吐出方向は任意で良い。

（変形例４）そして、第１ヘッド３１と第２ヘッド４１とは、設置位置が逆であっても良い。つまり、第１吐出機構部３に第２ヘッド４１を設置し、第２吐出機構部４に第１ヘッド３１を設置する。この構成であっても、液滴２０Ａ，２０Ｃを正確に吐出してゲル粒２５が生成できる。

（変形例５）塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃを吐出する第１ヘッド３１は、インクジェット方式ではなく、例えば、ディスペンサー等により塩化カルシウム溶液Ｃを滴下等する方法であっても良い。少なくとも、第２ヘッド４１がインクジェット方式であれば、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａを塩化カルシウム溶液Ｃへ向けて、正確に吐出することができ、ゲル粒２５の生成が行える。このように、インクジェット方式と多様な吐出方式とを併用することにより、吐出する種々の溶液に対応したゲル製造装置を提供できる。そして、粘性の高い溶液を吐出するために、溶液を加熱して粘度を低くする機構をゲル製造装置１に設けても良い。

（変形例６）ゲル粒２５を生成するためのフローチャートにおいて、塩化カルシウム溶液Ｃの液滴２０Ｃを吐出するステップＳ１と、アルギン酸ナトリウム溶液Ａの液滴２０Ａを吐出するステップＳ２とは、液滴２０Ｃと液滴２０Ａとが反応できるように吐出できれば、どちらのステップが先であっても良く、また、同時であっても良い。

（変形例７）上記実施形態では、アルギン酸のゲル粒２５を得るために、ゲル化する第２液体としてアルギン酸ナトリウム溶液Ａを用い、第１液体として塩化カルシウム溶液Ｃを用いた場合を例に説明した。このほかに、アルギン酸のゲル粒２５を得るためには、第２液体としてアルギン酸カリウム溶液を用い、第１液体として塩化バリウム溶液を用いる方法等であっても良い。また、それぞれの溶液における液滴の大きさや濃度は、実施形態の設定に限定されない。

（変形例８）ゲル製造装置１は、第１ヘッド３１および第２ヘッド４１の目詰まりを防止するためのクリーニング機構を備えていても良い。クリーニング機構は、例えば、所定数の液滴吐出後または画像解析部６３がゲル粒２５の異常を解析した場合等に、第１ヘッド３１および第２ヘッド４１からの強制的な液滴吸引やヘッド清掃を行い。ゲル製造装置１の安定稼動を図るものである。

（変形例９）ゲル製造装置１のゲル回収部５は、枠体５１が円筒状以外の形状であっても良い。また、ゲル回収部５は、移動部８によって縦横に移動する構成に限定されず、回転等を含む移動であっても良い。

ゲル製造装置１によるゲル製造方法は、少なくとも、ゲル化する第２液体をインクジェット方式で吐出することにより、別途吐出された第１液体と反応させて確実にゲル化させている。ゲル化したゲル粒２５は、微小なものであっても均一な大きさとなる。また、ゲル粒内に任意の物質を封入することも容易にできる。従って、ゲル製造装置１によるゲル製造方法は、薬品・医療分野、生体材料分野、液晶等の表示装置関係などの、広範な分野に用いられる種々のゲル粒を生成するために、有効に活用できる。

１，１０…ゲル製造装置、２…フレーム部、３…第１吐出機構部、４…第２吐出機構部、５…ゲル回収部、６…制御部、７…撮像機、８…移動部、９…循環部、１５…検出器、２０…液滴、２０Ａ…（アルギン酸ナトリウム）液滴、２０Ｃ…（塩化カルシウム）液滴、２５…ゲル粒、３１…第１吐出部としての第１ヘッド、３１ａ…ノズル、３２…第１タンク、４１…第２吐出部としての第２ヘッド、４１ａ…ノズル、４２…第２タンク、５１…枠体、５２…回収ネット、Ａ…第２液体としてのアルギン酸ナトリウム溶液、Ｃ…第１液体としての塩化カルシウム溶液。

Claims (4)

1. 第１液体を、第１吐出部から吐出する第１吐出ステップと、
   ゲル形成材を含み前記第１液体と反応してゲル化する第２液体を、第２吐出部から吐出する第２吐出ステップと、を備え、
   前記第２吐出ステップでは、前記第２吐出部が、前記第１吐出部から吐出される前記第１液体へ向けて、前記第２液体の液滴を吐出することを特徴とするゲル製造方法。
2. 請求項１に記載のゲル製造方法において、
   前記第１吐出ステップおよび前記第２吐出ステップでは、少なくとも前記第２吐出部がインクジェット方式により前記液滴を吐出することを特徴とするゲル製造方法。
3. 第１液体を吐出する第１吐出部と、
   ゲル形成材を含み前記第１液体と反応してゲル化する第２液体を吐出する第２吐出部と、を備え、
   前記第２吐出部は、前記第１吐出部から吐出された前記第１液体へ向けて、前記第２液体の液滴を吐出することを特徴とするゲル製造装置。
4. 請求項３に記載のゲル製造装置において、
   前記第１吐出部および前記第２吐出部のうち、少なくとも前記第２吐出部は、インクジェット方式の機構であることを特徴とするゲル製造装置。

Images