JP2011143355A - Apparatus for preparing gel - Google Patents
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Abstract
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装置に関する。 The present invention relates to a gel manufacturing apparatus that gels a liquid by a chemical reaction.
従来、ゲル状のマイクロカプセルを製造する方法は、まず、マイクロカプセルの構成材料を含む吐出液体を、この場合液体供給の一例であるインクジェット法により、インクジェット式のノズルから被吐出液体の中へ吐出する。この吐出液体は、被吐出液体と化学反応をすることによって、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吐出液体を、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(例えば特許文献1)。 Conventionally, a method for producing a gel-like microcapsule first discharges a discharge liquid containing a constituent material of a microcapsule from an ink jet nozzle into a liquid to be discharged by an ink jet method which is an example of liquid supply in this case. To do. The discharged liquid is in a gelled state by chemically reacting with the discharged liquid. Thereby, a gel-like microcapsule is produced | generated. According to this ink jet method, a discharge liquid containing the constituent material of the microcapsule can be discharged in a predetermined direction as droplets of uniform size, and the discharge interval, discharge speed, etc. of the droplets can be set in the droplets. It is possible to accurately control under suitable conditions (for example, Patent Document 1).
しかし、従来の技術では、装置の振動等で被吐出液体の液面が揺れた場合において、インクジェット式のノズルと被吐出液体との距離が近接していることに起因して、被吐出液体が当該ノズルに進入し、ノズル内の吐出液体と接触することがあった。そのため、インクジェット式のノズル内がゲル状態となり、ノズルから吐出液体を吐出することが困難になってしまう、という課題を有していた。 However, in the conventional technique, when the liquid level of the liquid to be discharged is shaken due to the vibration of the apparatus, the liquid to be discharged is caused by the fact that the distance between the ink jet nozzle and the liquid to be discharged is close. The nozzle may enter the nozzle and come into contact with the discharged liquid in the nozzle. For this reason, the inside of the ink jet type nozzle is in a gel state, and there is a problem that it becomes difficult to discharge the discharge liquid from the nozzle.
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。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples or forms.
[適用例1]本適用例に係るゲル製造装置は、ゲル形成材を含む第1液体を第2液体へ滴下して前記第1液体と前記第2液体のゲルを製造するゲル製造装置であって、前記第1液体を収容する第1タンクと、前記第1タンクと連通し、前記第1液体を噴射する液体吐出部と、前記第2液体を収容する第2タンクと、前記第2タンクと連通し、前記第2液体を流動させる流動機構部と、前記流動させた前記第2液体が流動するとともに前記液体吐出部と対向する位置に切欠部を有する流動管と、前記液体吐出部と前記流動管との間に設けられ、前記切欠部に設置されるとともに前記液体吐出部と前記流動管との間を連通する貫通部を有する隔離板と、を有し、前記貫通部は、前記液体吐出部の側の第1開口部が、前記流動管の側の第2開口部よりも大きいことを特徴とする。 [Application Example 1] A gel manufacturing apparatus according to this application example is a gel manufacturing apparatus that manufactures a gel of the first liquid and the second liquid by dropping a first liquid containing a gel forming material onto the second liquid. A first tank that contains the first liquid; a liquid discharge portion that communicates with the first tank and ejects the first liquid; a second tank that contains the second liquid; and the second tank A flow mechanism portion for flowing the second liquid, a flow pipe having the notched portion at a position facing the liquid discharge portion, and the liquid discharge portion; A separator provided between the fluid pipe and the notch, and having a penetrating part that communicates between the liquid discharge part and the fluid pipe; The first opening on the liquid discharge side is the second opening on the flow tube side. Characterized in that also large.
このゲル製造装置によれば、液体吐出部と流動管とは隔離板によって貫通部以外の部分では隔離される。第1液体は液体吐出部から隔離板が有する貫通部を通過して、流動管へ滴下され、流動管を流動している第2液体と反応してゲルとなる。液体吐出部から吐出された第1液体が流動管を流動している第2液体に滴下されることに伴い、隔離板の貫通部に面する第2液体の液面が揺れて、第2液体が貫通部へ進入して液体吐出部と接触しやすくなる。ここで、液体吐出部が第2液体と接触すると、液体吐出部の先端に存在する第1液体と第2液体が反応し、液体吐出部の先端でゲルが生成されてしまうため、液体吐出部が第1液体を吐出不能な状態に陥る。そこで、本適用例では、貫通部の液体吐出部側の第1開口部が、流動管側の第2開口部よりも大きくなっている開口となっている。このような構成であれば、第2開口部から第2液体が貫通部内へ浸入してきても、第1開口部の方向へ浸入するにつれて貫通部の形成する空間が広がっているため、貫通部に浸入した第2液体は、貫通部の断面積が第2開口部よりも第1開口部の方が大きいため、毛細管現象を表す式、h=2Tcosθ/ρgr、により、第1開口部に近づきにくくなる。式において、h=第2液体の高さ(m)、T=表面張力(N/m3)、θ=接触角、ρ=第2液体の密度(Kg/m3)、g=重力加速度(m/s2)、r=第2開口部の(間隙幅/2)または半径(m)である。また、上記式によると、貫通部と第2液体との接触角θが90°以上であることが望ましい。これにより、第2液体は、第2開口部の近傍に留まることとなり、第1開口部の側までは到達しない。従って、第2液体が液体吐出部と接触することをより軽減することができ、液体吐出部からより安定して第1液体を吐出することが可能となる。 According to this gel manufacturing apparatus, the liquid discharge part and the flow tube are separated from each other at the part other than the through part by the separator. The first liquid passes through the penetrating part of the separator from the liquid discharge part, is dropped onto the flow tube, and reacts with the second liquid flowing through the flow tube to become a gel. As the first liquid discharged from the liquid discharge portion is dropped onto the second liquid flowing in the flow tube, the liquid level of the second liquid facing the penetrating portion of the separator plate is shaken, and the second liquid Enters the penetrating portion and is easily brought into contact with the liquid discharging portion. Here, when the liquid ejection unit comes into contact with the second liquid, the first liquid and the second liquid existing at the tip of the liquid ejection unit react to generate a gel at the tip of the liquid ejection unit. However, the first liquid cannot be discharged. Therefore, in this application example, the first opening portion on the liquid discharge portion side of the penetrating portion is an opening that is larger than the second opening portion on the flow tube side. With such a configuration, even if the second liquid enters the penetration part from the second opening part, the space formed by the penetration part increases as it penetrates in the direction of the first opening part. Since the penetrating second liquid has a larger cross-sectional area in the first opening than the second opening, the infiltrated second liquid is less likely to approach the first opening according to the equation representing the capillary phenomenon, h = 2T cos θ / ρgr. Become. In the equation, h = height (m) of the second liquid, T = surface tension (N / m 3 ), θ = contact angle, ρ = density of the second liquid (Kg / m 3 ), g = gravity acceleration ( m / s 2 ), r = (gap width / 2) or radius (m) of the second opening. Further, according to the above formula, it is desirable that the contact angle θ between the penetrating portion and the second liquid is 90 ° or more. As a result, the second liquid remains in the vicinity of the second opening and does not reach the first opening. Therefore, it is possible to further reduce the contact of the second liquid with the liquid discharge portion, and it is possible to discharge the first liquid from the liquid discharge portion more stably.
[適用例2]上記適用例に係るゲル製造装置において、前記貫通部は、前記第2液体が前記流動管を流動する方向に沿って形成されていることが好ましい。 Application Example 2 In the gel manufacturing apparatus according to the application example, it is preferable that the penetrating portion is formed along a direction in which the second liquid flows through the flow pipe.
この構成によれば、貫通部が第2液体が流動管を流動する方向に沿って形成されていることにより、貫通部の長手方向(第2液体が流動管を流動する方向)に沿って多数の第1液体の滴下を行うことが可能となり、効率的である。また、第1液体を滴下する際に、滴下位置が長手方向へずれたり、滴下方向が長手方向へ曲がったりしたとしても、第1液体が第2液体まで達しないような事態を回避することが可能である。 According to this configuration, since the through part is formed along the direction in which the second liquid flows in the flow tube, a large number of the through parts are formed along the longitudinal direction of the through part (the direction in which the second liquid flows through the flow pipe). The first liquid can be dropped, which is efficient. Further, when dropping the first liquid, even if the dropping position is shifted in the longitudinal direction or the dropping direction is bent in the longitudinal direction, a situation in which the first liquid does not reach the second liquid can be avoided. Is possible.
[適用例3]上記適用例に係るゲル製造装置において、前記隔離板は第1の板と、前記第1の板と対向する第2の板とを含み、前記貫通部は、前記第1の板と前記第2の板との間に形成された間隙であることが好ましい。 Application Example 3 In the gel manufacturing apparatus according to the application example described above, the separator includes a first plate and a second plate facing the first plate, and the penetrating portion includes the first plate. A gap formed between a plate and the second plate is preferable.
この構成によれば、貫通部は、2枚の対向板を所定の間隙で対向配置することにより形成される。対向板の縁辺を加工することによって、貫通部を種々の形状に容易に対応することができる。また、2枚の対向板の間隙を調整すれば、第1液体の滴下量に応じた間隙の貫通部を簡便に形成することが可能である。 According to this configuration, the penetrating portion is formed by disposing two opposing plates facing each other with a predetermined gap. By processing the edge of the counter plate, the penetrating portion can be easily adapted to various shapes. Further, if the gap between the two opposing plates is adjusted, it is possible to easily form a through portion of the gap corresponding to the amount of the first liquid dropped.
[適用例4]上記適用例に係るゲル製造装置において、前記貫通部は、前記第2開口部の側に形成された管状部と、前記管状部に連通するとともに前記第1開口部の側に形成された斜面状部とを有することが好ましい。 Application Example 4 In the gel manufacturing apparatus according to the application example, the penetrating portion communicates with the tubular portion formed on the second opening portion side and the tubular portion, and on the first opening portion side. It is preferable to have a sloped portion formed.
この構成によれば、貫通部は、管状部から連なる斜面状部が第1開口部に向かって開いた形状となっている。このような形状の貫通部によれば、第2液体の貫通部内への浸入を防ぐことに加え、第2開口部の側が管状部であることにより、第2開口部の開口が鋭角状の尖った先端部にはならないため、該開口を所定形状に正確に加工することが可能である。即ち、第2開口部の形状にバラツキがなく、第1液体をより確実に通過させることが可能である。 According to this configuration, the penetrating portion has a shape in which the sloped portion continuous from the tubular portion is opened toward the first opening. According to the penetrating portion having such a shape, in addition to preventing the second liquid from entering the penetrating portion, the second opening portion side is a tubular portion, so that the opening of the second opening portion has an acute-angled sharp point. Therefore, the opening can be accurately processed into a predetermined shape. That is, there is no variation in the shape of the second opening, and the first liquid can be passed more reliably.
[適用例5]上記適用例に係るゲル製造装置において、前記液体吐出部はインクジェットヘッドであることが好ましい。 Application Example 5 In the gel manufacturing apparatus according to the application example, it is preferable that the liquid discharge unit is an inkjet head.
この構成によれば、第1液体は、インクジェットヘッドから液滴として流動管へ吐出される。第1液体の滴下にインクジェット法を用いることにより、第1液体を均一な大きさの液滴にして流動管へより正確に吐出でき、さらに、液滴を吐出する間隔や吐出速度等を、第1液体に適合した条件で容易に制御することが可能である。これにより、ゲル製造装置は、均一な大きさの第1液体と前記第2液体のゲルをより確実に製造することが可能である。 According to this configuration, the first liquid is discharged from the inkjet head as a droplet to the flow tube. By using the inkjet method for dropping the first liquid, the first liquid can be made into droplets of uniform size and discharged more accurately into the flow tube. Further, the interval at which the droplets are discharged, the discharge speed, etc. It is possible to easily control under conditions suitable for one liquid. Thereby, the gel manufacturing apparatus can manufacture the gel of the 1st liquid of a uniform magnitude | size and the said 2nd liquid more reliably.
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、インクジェット法によりノズルから液体を吐出して、該液体のゲル化を図る方式のものである。なお、図面において、各構成部品は、分かりやすいように、個々の縮尺または拡大が部分的に異なって描かれている。
(実施形態1)
Hereinafter, specific embodiments of the gel manufacturing method and the gel manufacturing apparatus will be described with reference to the drawings. The gel manufacturing apparatus according to the present embodiment is of a system in which a liquid is discharged from a nozzle by an ink jet method so as to gel the liquid. In the drawings, each component is depicted with a partially different scale or enlargement for easy understanding.
(Embodiment 1)
最初に、ゲル製造装置について説明する。図1は、ゲル製造装置の基本構成を示す断面図である。図1に示すように、ゲル製造装置1は、インクジェットヘッド(液体吐出部)2を備え、このインクジェットヘッド2は、ノズルプレート2aと、ノズルプレート2aに設けられ第1液体であるアルギン酸ナトリウム溶液3を吐出するためのノズル2bと、を有している。アルギン酸ナトリウム溶液3は、第1タンク4に収容されていて、第1導管5に導かれてインクジェットヘッド2へ供給される。また、ゲル製造装置1は、第2液体である塩化カルシウム溶液7が流動するための流動管6と、流動管6のノズルプレート2aと対向する位置に設けられた切欠部6aと、流動管6の一端に設けられ塩化カルシウム溶液7を切欠部6aの方向へ流動させる流動機構部10と、を備え、切欠部6aには、図2を参照して後述する隔離体部20が設置されている。塩化カルシウム溶液7は、第2タンク8に収容され、第2導管9に導かれて流動機構部10へ供給される。
First, the gel manufacturing apparatus will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a gel manufacturing apparatus. As shown in FIG. 1, the gel manufacturing apparatus 1 includes an ink jet head (liquid discharge unit) 2, and the
ここで、隔離体部20について、説明する。図2(a)は、実施形態1における隔離体部の外観を示す斜視図であり、図2(b)は、隔離板の構造および機能を示す断面図である。図2(a)に示すように、隔離体部20は、略直方体の形状であって、インクジェットヘッド2へ装着するための装着板21と、装着板21の中央部を貫通して設けられたヘッド挿入孔21aと、装着板21の流動管6(図2(b))側となる面の全面に取り付けられたステンレス(SUS304)製の隔離板22と、隔離板22の中央に位置するように形成された貫通部23と、を有している。貫通部23は、円錐状の形状であって、ヘッド挿入孔21a側の開口である第1開口部23aの大きさがヘッド挿入孔21aと反対側の開口である第2開口部23bの大きさより大きくなっている。即ち、(第1開口部23aの径>第2開口部23bの径)となる設定である。具体的には、この円錐は、板厚0.2mmの隔離板22に、直径1mmの第2開口部23bから120度の角度をなして第1開口部23aの方向へ広がっている形状である。
Here, the
また、隔離体部20は、流動管6の切欠部6aへ設置されると、隔離板22が切欠部6aと図示していないパッキンを介して密着し、貫通部23の部分を除いて切欠部6aを密封する。そして、この貫通部23とノズル2bとの位置関係は、図2(b)に示すように、それぞれの中心線が同一線となるように設定されている。この設定は、装着板21が、図示していない取付具等でインクジェットヘッド2へ取り付けられ、取付具等により位置調整されてなされる。これにより、ノズル2bから吐出されたアルギン酸ナトリウム溶液3の液滴3aは、該中心線に沿って貫通部23の第2開口部23bを通過し、流動管6内の塩化カルシウム溶液7の中へ確実に滴下される。滴下された液滴3aは、塩化カルシウム溶液7と反応して、ゲル11となり、塩化カルシウム溶液7と共に流動管6内を流動する。つまり、隔離体部20は、隔離板22によって、インクジェットヘッド2のアルギン酸ナトリウム溶液3と流動管6の塩化カルシウム溶液7とを隔離する機能と、ノズル2bと塩化カルシウム溶液7との距離を一定に保持するための、いわゆるギャッププレートとしての機能と、を有している。
Further, when the
図1に戻って、流動管6内を流動したゲル11は、流動管6の他端から排出される。ゲル製造装置1は、流動管6の他端の先に、ゲル11を回収し塩化カルシウム溶液7を通過させるゲル回収部12と、ゲル回収部12を通過した塩化カルシウム溶液7を回収する溶液回収部13と、ゲル回収部12の近傍に設けられゲル11の生成状態を検査するための検査カメラ14と、を備えている。そして、ゲル回収部12は、溶液回収部13の側にゲル11と塩化カルシウム溶液7とを分離する回収ネット12aを有している。
Returning to FIG. 1, the
なお、ゲル製造装置1では、第1タンク4に収容されているアルギン酸ナトリウム溶液3が1%の濃度であり、第2タンク8に収容されている塩化カルシウム溶液7が2%の濃度である。そして、ノズル2bから吐出する液滴3aの大きさは、約50μmである。また、流動管6は、2層からなり、内側の内径が9mmのアクリル製の管であり、このアクリル管の外側を塩化ビニール製の管が覆っている構成のものである。
In the gel manufacturing apparatus 1, the
次に、隔離板22の貫通部23の果たす機能について説明する。図3(a)は、貫通部の第2開口部における溶液のメニスカスを示す断面図である。また、図3(b)は、第2開口部へ溶液が浸入した場合のメニスカスを示す断面図である。図3(a)に示すように、隔離板22の第2開口部23bの側では、塩化カルシウム溶液7が流動している。この場合、塩化カルシウム溶液7は、流動管6に対してほとんど圧力を付与しない状態で流動している。従って、塩化カルシウム溶液7は、第2開口部23bにおけるメニスカスが、わずかに貫通部23の内側へ脹らんだ状態の定常液面30をなしている。この定常液面30へ向かって、アルギン酸ナトリウム溶液3の液滴3a(図2)が吐出される。
Next, the function performed by the
一方、ゲル製造装置1が振動等で揺れた時には、流動管6内の塩化カルシウム溶液7の流動が乱れ、第2開口部23bの定常液面30の状態も乱れる。つまり、塩化カルシウム溶液7が、第2開口部23bから速度Vで浸入してノズル2bの方向へ立ち上がった、浸入液面31のような状態となる。しかし、貫通部23は、第2開口部23bから第1開口部23aの方向へ向かって広がった円錐状であるため、浸入液面31は、ノズル2bの方向へは向かわずに、図3(b)に示すように、円錐状の壁面の方向へ拡散して広がる拡散液面32のような状態となり、浸入液面31は拡散液面32となる。そして、塩化カルシウム溶液7は、拡散液面32の状態からさらに揺れが収まった収拾液面33の状態を経て、最終的には、図3(a)に示す定常液面30の状態へ戻る。
On the other hand, when the gel manufacturing apparatus 1 is shaken by vibration or the like, the flow of the
ここで、貫通部23においては、毛細管現象を表す式、h=2Tcosθ/ρgr、が適用でき、この式によれば、貫通部23と塩化カルシウム溶液7との接触角θが90°以上であると、塩化カルシウム溶液7の高さhが大きくならず、即ち塩化カルシウム溶液7が第1開口部23aに近づきにくくなり、よりこの好ましいことが分かる。なお、毛細管現象を表す式式において、h=塩化カルシウム溶液7の高さ(m)、T=表面張力(N/m3)、θ=接触角、ρ=塩化カルシウム溶液7の密度(Kg/m3)、g=重力加速度(m/s2)、r=第2開口部23bの半径(m)である。
Here, in the penetrating
このように、隔離板22の貫通部23を円錐状にすることにより、塩化カルシウム溶液7が第2開口部23bから貫通部23内へ浸入しても、塩化カルシウム溶液7を第2開口部23bの近傍に留めて侵入状態を収拾することができる。つまり、塩化カルシウム溶液7がノズル2bまで達して、アルギン酸ナトリウム溶液3をゲル化することを回避できる。従って、ゲル製造装置1は、アルギン酸ナトリウム溶液3がノズル2b内でゲルとならないため、アルギン酸ナトリウム溶液3の吐出不良をほぼ皆無にすることが可能である。
Thus, by making the
次に、ゲル製造装置1によりアルギン酸ナトリウム溶液3のゲルを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4は、ゲルを製造するための工程を示すフローチャートである。ゲル11の製造は、まず、ステップS1において、液滴の吐出パターン選択がなされる。吐出パターンとは、ノズル2bから吐出する液体に応じた吐出条件を設定したものであり、ピエゾ素子へ印加する電圧波形等が含まれる。この場合、液滴3aの吐出数も含まれる。アルギン酸ナトリウム溶液3の液滴3aを吐出するための吐出パターンを選択した後、ステップS2へ進む。
Next, a method for producing a gel of the
ステップS2において、液滴の吐出を行う。アルギン酸ナトリウム溶液3は、図2(b)に示すように、インクジェットヘッド2が有する図示していないピエゾ素子に押されて、ノズル2bから液滴3aとなって吐出される。吐出された液滴3aは、第1開口部23aから第2開口部23bの方向へ貫通部23を通過し、第2開口部23bにおいて、流動している塩化カルシウム溶液7の中へ没入する。貫通部23は、既述したように円錐状をなしていて、第1開口部23aと第2開口部23bとの間に塩化カルシウム溶液7が浸入しにくい構成となっているため、各液滴3aは、第2開口部23bまでの間で塩化カルシウム溶液7に接触することなく吐出される。つまり、液滴3aは、第2開口部23bの近傍に至るまでの間に、均一な液滴形状となっている。この状態の液滴3aが塩化カルシウム溶液7と反応してゲル11になるため、均一な形状のゲル11を得ることができる。液滴3aの吐出後、ステップS3へ進む。
In step S2, a droplet is discharged. As shown in FIG. 2B, the
ステップS3において、所定のゲル状態か否かを判断する。つまり、アルギン酸ナトリウム溶液3の液滴3aが所望の形態のゲル11になっているか否かの判断をする。この判断は、検査カメラ14で撮影したゲル11の映像を参照して、図示していない検査制御部が行う。ゲル製造装置1では、検査カメラ14がゲル回収部12の回収ネット12aに回収されたゲル11を撮影している。そして、ゲル11が所定のゲル状態であれば、ステップS4へ進み、一方、ゲル11が所定のゲル状態でなければ、フローを終了して液滴3aの吐出等を停止する。
In step S3, it is determined whether or not a predetermined gel state exists. That is, it is determined whether or not the droplet 3a of the
ゲル11が所定のゲル状態であれば、ステップS4において、選択した吐出数が終了したか否かを判断する。この判断は、インクジェットヘッド2の吐出数をカウントして、図示していない吐出制御部が行う。そして、所定数の液滴3aを吐出していれば、フローを終了し、一方、所定数の液滴3aを吐出していなければ、ステップS2へ戻る。
If the
ステップS2へ戻る場合、所定数の液滴3aを吐出するまで、ステップS2、S3およびS4の各ステップを継続して実行する。そして、所定数の液滴3aを吐出すれば、フローを終了する。以上の各ステップを経ることにより、回収ネット12aには、所定数のゲル11が回収される。
When returning to step S2, steps S2, S3 and S4 are continuously executed until a predetermined number of droplets 3a are ejected. When a predetermined number of droplets 3a are ejected, the flow is finished. Through the above steps, a predetermined number of
以下、実施形態1におけるゲル製造方法およびゲル製造装置1の主要な効果を記載する。 Hereinafter, the main effects of the gel manufacturing method and the gel manufacturing apparatus 1 in Embodiment 1 will be described.
ゲル製造装置1において、ノズル2bから吐出されるアルギン酸ナトリウム溶液3の液滴3aが通過する貫通部23は、ノズル2b側の第1開口部23aの大きさが塩化カルシウム溶液7側の第2開口部23bの大きさより大きな開口となっている。これにより、塩化カルシウム溶液7が貫通部23へ浸入しても、貫通部23内へ噴出することなく、ノズル2bまでは到達しない。従って、ゲル製造方法におけるステップS2の液滴吐出において、吐出前にアルギン酸ナトリウム溶液3がゲルとなって、液滴3aの吐出不良となるようなことを確実に防止することができる。
In the gel production apparatus 1, the penetrating
また、アルギン酸ナトリウム溶液3を滴下する方法として、インクジェット法を用いることにより、アルギン酸ナトリウム溶液3の液滴3aを塩化カルシウム溶液7へ正確に吐出できる。インクジェット法は、液滴3aを吐出する間隔や吐出速度等を、アルギン酸ナトリウム溶液3に適合した条件で容易に制御することができ、アルギン酸ナトリウム溶液3の均一なゲル11を製造するために、均一な大きさの液滴3aを吐出することができる。
Further, as a method of dropping the
そして、隔離体部20の隔離板22は、アルギン酸ナトリウム溶液3を吐出するノズル2bと塩化カルシウム溶液7との距離を一定に保持するためのギャッププレートとしての機能を果たす。これにより、アルギン酸ナトリウム溶液3の液滴3aが均一な形状となって塩化カルシウム溶液7へ到達するための最適な飛行距離が確保される。
(実施形態2)
The
(Embodiment 2)
次に、ゲル製造方法およびゲル製造装置1における実施形態2について説明する。図5は、実施形態2における隔離体部の外観を示す斜視図である。実施形態2では、図5に示す隔離体部40の隔離板42の形態が、実施形態1における隔離体部20の隔離板22と異なっている。従って、隔離体部40以外の構成は、実施形態1と同様である。
Next,
この場合、隔離体部40は、略直方体の形状であって、インクジェットヘッド2(図1)へ装着するための装着板41と、装着板41の中央部を貫通して設けられたヘッド挿入孔41aと、装着板41の流動管6(図1)側となる面の全面に取り付けられたステンレス(SUS304)製の隔離板42と、隔離板42の中央に位置するように形成された貫通部43と、を有している。貫通部43は、流動管6の延在方向に沿って形成され、ヘッド挿入孔41a側の開口である第1開口部43aの大きさがヘッド挿入孔41aと反対側の開口である第2開口部43bの大きさより大きくなっている。この貫通部43は、板厚0.2mmの隔離板42に設けられ、幅1mmのスリット状の第2開口部43bを有し、対向する面が120度の角度をなして第2開口部43bから第1開口部43aの方向へ広がっている形状で、形成されている。即ち、(第1開口部43aの大きさ>第2開口部43bの大きさ)となる設定である。
In this case, the
実施形態2における、このような構成の隔離体部40による効果としては、貫通部43により、アルギン酸ナトリウム溶液3を吐出する際に、液滴3aが貫通部43に触れてしまうような事態を回避でき、液滴3aを塩化カルシウム溶液7の中へ確実に吐出できる。
As an effect of the
また、貫通部43の長手方向に沿って多数のノズル2b(図2(b))を配置でき、効率的にゲル11を製造することができる。その際、実施形態1においては、貫通部23を隔離板22の所定位置へ精度良く多数形成しなければならないが、これに比べ、貫通部23の加工の場合は、技術および加工工数の面で、容易に行うことができる。
(実施形態3)
Further, a large number of
(Embodiment 3)
次に、ゲル製造方法およびゲル製造装置1における実施形態3について説明する。図6は、実施形態3における隔離体部の外観を示す斜視図である。実施形態3では、図6に示す隔離体部50の隔離板52の形態が、実施形態1および実施形態2における隔離体部20,40の隔離板22,42と異なっている。従って、隔離体部50以外の構成は、実施形態1および実施形態2と同様である。
Next,
この場合、隔離体部50は、略直方体の形状であって、インクジェットヘッド2(図1)へ装着するための装着板51と、装着板51の中央部を貫通して設けられたヘッド挿入孔51aと、装着板51の流動管6(図1)側となる面の全面に取り付けられた隔離板52と、隔離板52を構成するステンレス(SUS304)製の第1の板である対向板52aおよび第2の板である対向板52bと、を有している。これら対向板52a,52bは、それぞれの1つの縁辺が流動管6の延在方向に沿って、スリット状の間隙を保って配置されている。この間隙が貫通部53であって、間隙を形成する対向板52a,52bの端面は、ヘッド挿入孔51a側である第1開口部53aの間隙幅がヘッド挿入孔51aと反対側に位置する第2開口部53bの間隙幅より大きくなっている。この間隙は、第2開口部53bの間隙幅が1mmであり、厚み0.2mmの対向板52a,52bの対向する面が、第2開口部53bから第1開口部53aの方向へ向かって120度の角度をなして広がっている形状である。即ち、(第1開口部53aの間隙>第2開口部53bの間隙)となる設定である。
In this case, the
実施形態3における、このような構成の隔離体部50による効果としては、貫通部53が2枚の対向板52a,52bの間隙であるため、対向板52a,52bの間隙を調整すれば、第2開口部53bの間隙幅を任意の幅に簡単に調整することができる。そのため、アルギン酸ナトリウム溶液3の液滴3aに応じた間隙幅の貫通部53を容易に形成できる。
The effect of the
また、対向板52a,52bの縁辺を個別に加工して、120度の角度をなす貫通部53を形成することができるため、実施形態1および実施形態2における貫通部23,43の加工に比べ、より効率良く形成することができる。さらに、直線状の貫通部53だけでなく、曲線等の種々の形状の貫通部であっても、柔軟に対応することができる。
Further, since the edges of the opposing
また、ゲル製造方法およびゲル製造装置1は、上記の各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。 Further, the gel manufacturing method and the gel manufacturing apparatus 1 are not limited to the above-described embodiments, and the same effects as those of the embodiments can be obtained even in the following modifications.
(変形例1)実施形態1のゲル製造装置1において、隔離板22の貫通部23は、円錐状の形状であるが、この形状に限定されるものではない。例えば、図7は、貫通部の形状の変形例を示す断面図であって、図7に示すように、貫通部60は、管状部60aと斜面状部60bとを有する漏斗状をなしている。管状部60aは、塩化カルシウム溶液7の流動する側に形成された第2開口部60dから、第2開口部60dと同形状で隔離板22の内部方向へ直状に形成されている。この場合、第2開口部60dは、図2に示す貫通部23の第2開口部23bと同じ1mmの径であり、管状部60aは、0.2mm厚の隔離板22に対し0.07mmの深さに形成されている。そして、斜面状部60bは、管状部60aから連なっていて、120度の角度をなして広がる円錐状の形状である。この斜面状部60bにより、隔離板22のノズルプレート2aの側には、第2開口部23bより大きな径の第1開口部60cが形成される。このような形状の貫通部60によれば、塩化カルシウム溶液7の貫通部60内への浸入を防ぐことに加え、第2開口部60dの側が管状部であることにより、第2開口部60dが鋭角状の尖った先端部とならないため、第2開口部60dの径を、正確に、1mmに加工することができる。なお、管状部60aの部分は、略円弧状に丸めた形状であっても良い。これらの形態は、実施形態1および実施形態2における隔離板42,52の貫通部43,53にも適用することが可能である。
(Modification 1) In the gel manufacturing apparatus 1 of Embodiment 1, the
(変形例2)実施形態1における隔離体部20が有する円錐状の貫通部23は、隔離板22の中央部に1つ設けられている構成であるが、隔離板22に複数設けられる設定であっても良い。この設定であれば、アルギン酸ナトリウム溶液3の液滴3aを塩化カルシウム溶液7へ、同時に複数滴ずつ吐出でき、より効率良くゲル11の製造が行える。
(Modification 2) Although the
(変形例3)また、隔離体部20において、隔離板22は0.2mmの厚さであり、また、円錐状の貫通部23の第2開口部23bの径は1mm、円錐状の角度は120度であるが、この値に限定されず、次のような範囲であれば、ほぼ同様の効果があるという知見が得られている。それらは、隔離板22の厚みが0.1mm〜10mmであり、また、円錐状の貫通部23の第2開口部23bの径は2mm以下、円錐状の角度は5度〜175度である。これらの知見は、実施形態1および実施形態2における隔離板42,52の貫通部43,53にも適用することが可能である。
(Modification 3) In the
(変形例4)隔離体部40,50において、貫通部43,53は、流動管6に沿って延在し、流動管6の切欠部6aに対向していれば、他の方向へ向いて延在しても良い。
(Modification 4) In the
(変形例5)隔離体部20,40,50の貫通部23,43,53は、撥水処理を施すことが好ましく、こうすれば、貫通部23,43,53への塩化カルシウム溶液7の浸入を、より効果的に防止することができる。
(Modification 5) The
(変形例6)隔離体部20,40,50の隔離板22,42,52は、強度的に薄型化が可能なステンレス(SUS304)製が好ましいが、リブ等で補強したアクリル等の樹脂製であっても良い。
(Modification 6) The
(変形例7)検査カメラ14は、ゲル回収部12の近傍ではなく、ノズル2bの近傍へ設けても良い。ノズル2bの近傍で監視すれば、液滴3aまたはゲル11の異常をより早く発見できる。
(Modification 7) The
(変形例8)アルギン酸ナトリウム溶液3の滴下は、インクジェット法による液滴3aの吐出による方法が最適であるが、ディスペンサー等による方法であっても良い。
(Modification 8) The dropping of the
(変形例9)隔離体部20,40,50は、略直方体の形状に限定されず、流動管6の切欠部6aを密封できれば、他形状であっても良い。
(Modification 9) The
(変形例10)貫通部23,43,53を構成する各面は、円錐状や管状等の滑面に限定されず、凹凸面等であっても良い。
(Modification 10) Each surface which comprises
(変形例11)上記各実施形態では、アルギン酸のゲル11を得るために、第1液体としてアルギン酸ナトリウム溶液3を用い、第2液体として塩化カルシウム溶液7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11を得るためには、第1液体としてアルギン酸カリウム溶液を用い、第2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、ゲル11に所望の物質を含有させることも可能であって、例えば、アルギン酸ナトリウム溶液3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、液滴3aとして吐出する。これにより、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ゲルを得ることができる。なお、それぞれの溶液における液滴の大きさや濃度は、各実施形態の設定に限定されるものではない。
(Modification 11) In each of the above embodiments, the case where the
ゲル製造方法およびゲル製造装置1は、滴下前の第1液体と第1液体が滴下される第2液体とを、隔離板22によって確実に隔離することができ、滴下した第1液体だけを第2液体と反応させてゲル11にすることができる。また、第1液体を滴下する方法としては、インクジェット法を用いたゲル製造装置1が有効であり、均一な液滴3aを吐出して、均一なゲル11を製造することができる。このように、ゲル製造装置1およびゲル製造装置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を製造するために、有効に活用できる。
The gel manufacturing method and the gel manufacturing apparatus 1 can reliably isolate the first liquid before dripping and the second liquid to which the first liquid is dripped by the
1…ゲル製造装置、2…液体吐出部としてのインクジェットヘッド、2a…ノズルプレート、2b…ノズル、3…第1液体としてのアルギン酸ナトリウム溶液、3a…液滴、6…流動管、6a…切欠部、7…第2液体としての塩化カルシウム溶液、11…ゲル、20…隔離体部、22…隔離板、23…貫通部、23a…第1開口部、23b…第2開口部、40…隔離体部、42…隔離板、43…貫通部、43a…第1開口部、43b…第2開口部、50…隔離体部、52…隔離板、52a…第1の板としての対向板、52b…第2の板としての対向板、53…貫通部、53a…第1開口部、53b…第2開口部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gel manufacturing apparatus, 2 ... Inkjet head as liquid discharge part, 2a ... Nozzle plate, 2b ... Nozzle, 3 ... Sodium alginate solution as 1st liquid, 3a ... Droplet, 6 ... Flow pipe, 6a ...
Claims (5)
前記第1液体を収容する第1タンクと、
前記第1タンクと連通し、前記第1液体を吐出する液体吐出部と、
前記第2液体を収容する第2タンクと、
前記第2タンクと連通し、前記第2液体を流動させる流動機構部と、
前記流動させた前記第2液体が流動するとともに前記液体吐出部と対向する位置に切欠部を有する流動管と、
前記液体吐出部と前記流動管との間に設けられ、前記切欠部に設置されるとともに前記液体吐出部と前記流動管との間を連通する貫通部を有する隔離板と、
を有し、
前記貫通部は、前記液体吐出部の側の第1開口部が、前記流動管の側の第2開口部よりも大きいことを特徴とするゲル製造装置。 A gel production apparatus for producing a gel of the first liquid and the second liquid by dropping a first liquid containing a gel forming material onto a second liquid,
A first tank containing the first liquid;
A liquid ejecting portion communicating with the first tank and ejecting the first liquid;
A second tank containing the second liquid;
A flow mechanism that communicates with the second tank and causes the second liquid to flow;
A flow tube having a notch at a position facing the liquid discharge section while the second liquid that has flowed flows;
A separator provided between the liquid discharge part and the flow pipe, and having a through-hole that is installed in the notch and communicates between the liquid discharge part and the flow pipe;
Have
The gel manufacturing apparatus, wherein the penetrating portion has a first opening on the liquid discharge portion side larger than a second opening on the flow tube side.
前記貫通部は、前記第2液体が前記流動管を流動する方向に沿って形成されていることを特徴とするゲル製造装置。 In the gel manufacturing apparatus according to claim 1,
The gel manufacturing apparatus, wherein the penetrating portion is formed along a direction in which the second liquid flows in the flow tube.
前記隔離板は第1の板と、前記第1の板と対向する第2の板とを含み、
前記貫通部は、前記第1の板と前記第2の板との間に形成された間隙であることを特徴とするゲル製造装置。 In the gel manufacturing apparatus according to claim 1,
The separator includes a first plate and a second plate facing the first plate,
The gel manufacturing apparatus, wherein the penetrating portion is a gap formed between the first plate and the second plate.
前記貫通部は、前記第2開口部の側に形成された管状部と、前記管状部に連通するとともに前記第1開口部の側に形成された斜面状部とを有することを特徴とするゲル製造装置。 In the gel manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The penetrating part has a tubular part formed on the second opening part side, and a sloped part formed on the first opening part side and communicating with the tubular part. Manufacturing equipment.
前記液体吐出部はインクジェットヘッドであることを特徴とするゲル製造装置。 In the gel manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The gel manufacturing apparatus, wherein the liquid discharge unit is an inkjet head.
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