JP2013158752A - Capsule production device, medical capsule, and capsule production method - Google Patents

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敬 蛭間
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently generate a capsule having accurate size regardless of the properties of a liquid.SOLUTION: A capsule production device includes: a liquid discharge part discharging a first liquid held inside a pressure container a prescribed amount by a prescribed amount by supplying external force into the pressure container; a liquid film holding part holding a second liquid in a film state; and a control part controlling the operation of the liquid discharge part. The control part makes the first liquid be discharged toward the liquid film of the second liquid held in the liquid film holding part from the liquid discharge part to form a core, and makes the second liquid cover the core when the core penetrates the liquid film of the second liquid to form a shell enveloping the core.

Description

本発明は、カプセル製造装置、医療用カプセル、及び、カプセル製造方法に関する。   The present invention relates to a capsule manufacturing apparatus, a medical capsule, and a capsule manufacturing method.

芯物質(コア)を皮膜(シェル)で覆うことによって生成されるカプセルが知られている。このようなカプセルは、コアやシェルの形成材料を適当に選択することで様々な機能を持たせることができる。例えば、コアを外部環境から保護する機能や、外部環境へコアを放出する速度を調節する機能等を持たせることができ、機能性材料として食品、医薬品等の多岐の分野に渡って応用が期待されている。   A capsule produced by covering a core substance (core) with a film (shell) is known. Such a capsule can have various functions by appropriately selecting a material for forming the core or shell. For example, it can have a function to protect the core from the external environment and a function to adjust the rate at which the core is released to the external environment, and is expected to be applied to various fields such as food and medicine as a functional material. Has been.

カプセルの生成方法として、種々の方法が提案されている。例えば、カプセルのシェルを形成するシェル材及びコアを形成するコア材(ともに液体である)をそれぞれ液膜状に保持して上下に重なるように並べておく。そして、コア材液膜の下側の界面付近に気泡を発生・破裂させ、当該気泡が破裂する際に生じる圧力によって、コア材を皮膜材の液膜側に吐出させ、皮膜材によってコア材を包み込むようにしてマイクロカプセルを生成する方法が提案されている。(例えば特許文献1)。   Various methods have been proposed as capsule generation methods. For example, the shell material that forms the shell of the capsule and the core material that forms the core (both are liquid) are held in a liquid film shape and are arranged so as to overlap each other. Then, bubbles are generated and ruptured near the lower interface of the core material liquid film, and the core material is discharged to the liquid film side of the coating material by the pressure generated when the bubbles burst, and the core material is removed by the coating material. There has been proposed a method for generating microcapsules so as to be wrapped. (For example, patent document 1).

特開2005−224647号公報JP 2005-224647 A

特許文献1の方法によれば、シェルの厚さが均一なカプセルを生成しやすくなる。しかし、特許文献1の方法ではコア材の液膜とシェル材の液膜とを重ねて配置するため、両液体の比重差や粘度差等、使用可能な液体材料に制限が多く、材料選択性の幅が狭い。また、気泡を破裂させることによってコア材を吐出させるため、生成されるカプセルの粒径を厳密に制御することが困難である。そのため、所定の大きさ(容量)のカプセルを正確に生成したい場合などには適していいない。   According to the method of Patent Document 1, it becomes easy to generate a capsule having a uniform shell thickness. However, in the method of Patent Document 1, the liquid film of the core material and the liquid film of the shell material are arranged so as to overlap each other. The width of is narrow. In addition, since the core material is discharged by bursting the bubbles, it is difficult to strictly control the particle size of the capsules to be generated. Therefore, it is not suitable when it is desired to accurately generate a capsule having a predetermined size (capacity).

本発明では、液体の性質に関わらず、正確な大きさのカプセルを効率よく生成することが可能なカプセル製造装置を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a capsule manufacturing apparatus capable of efficiently producing a capsule having an accurate size regardless of the nature of a liquid.

上記目的を達成するための主たる発明は、圧力容器内に外力が供給されることにより、前記圧力容器内に保持された第1の液体を所定量ずつ吐出する液体吐出部と、第2の液体を膜状に保持する液膜保持部と、前記液体吐出部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記液膜保持部に保持された前記第2の液体の液膜に向けて、前記液体吐出部から前記第1の液体を吐出させることにより、コアを形成し、前記コアが前記第2の液体の液膜を貫通する際に、前記第2の液体によって前記コアを被覆させることにより、前記コアを内包するシェルを形成する、ことを特徴とするカプセル製造装置である。   A main invention for achieving the above object is that a liquid discharge unit that discharges a predetermined amount of the first liquid held in the pressure vessel by supplying an external force into the pressure vessel, and a second liquid A liquid film holding unit for holding the liquid film and a control unit for controlling the operation of the liquid discharge unit, wherein the control unit applies the liquid film of the second liquid held by the liquid film holding unit to the liquid film holding unit. The core is formed by ejecting the first liquid from the liquid ejecting portion, and when the core penetrates the liquid film of the second liquid, the core is pushed by the second liquid. The capsule manufacturing apparatus is characterized by forming a shell including the core by coating.

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。   Other features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

カプセルの概念図である。It is a conceptual diagram of a capsule. シェルが形成される際の動作について概略的に説明する図である。It is a figure which illustrates roughly the operation | movement at the time of a shell being formed. 第1実施形態におけるカプセル製造装置1の基本的な構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the basic composition of the capsule manufacturing apparatus 1 in 1st Embodiment. 液体吐出部10の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of a liquid ejection unit 10. FIG. 第1実施形態においてカプセル製造装置1を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図である。It is a figure showing the flow of the process of producing | generating a capsule using the capsule manufacturing apparatus 1 in 1st Embodiment. 図6A〜図6Cは、高粘性流体を吐出する場合のノズル出口付近の様子を時系列順に説明する図である。FIG. 6A to FIG. 6C are diagrams for explaining the state in the vicinity of the nozzle outlet when discharging a highly viscous fluid in chronological order. アルギン酸ナトリウムの説明図である。It is explanatory drawing of a sodium alginate. アルギン酸ナトリウムからアルギン酸カルシウムゲルへ変化する中間の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the intermediate | middle aspect which changes from sodium alginate to a calcium alginate gel. アルギン酸カルシウムゲルの説明図である。It is explanatory drawing of a calcium alginate gel. カプセル製造装置1の変形例について説明する図である。It is a figure explaining the modification of the capsule manufacturing apparatus. 第2実施形態におけるカプセル製造装置2の基本的な構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the basic composition of the capsule manufacturing apparatus 2 in 2nd Embodiment. 第3実施形態におけるカプセル製造装置3の基本的な構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the basic composition of the capsule manufacturing apparatus 3 in 3rd Embodiment. コア材の液滴が2つの液膜を貫通する際の動作について概略的に説明する図である。It is a figure explaining roughly the operation | movement at the time of the droplet of a core material penetrating two liquid films.

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
圧力容器内に外力が供給されることにより、前記圧力容器内に保持された第1の液体を所定量ずつ吐出する液体吐出部と、第2の液体を膜状に保持する液膜保持部と、前記液体吐出部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記液膜保持部に保持された前記第2の液体の液膜に向けて、前記液体吐出部から前記第1の液体を吐出させることにより、コアを形成し、前記コアが前記第2の液体の液膜を貫通する際に、前記第2の液体によって前記コアを被覆させることにより、前記コアを内包するシェルを形成する、ことを特徴とするカプセル製造装置。
このようなカプセル製造装置によれば、液体の性質に関わらず、正確な大きさのカプセルを効率よく生成することができる。例えば、粘度の高い液体から粘度の低い液体まで様々な性質の液体を原料としてカプセルを生成することが可能であり、また、液体の吐出量が正確に制御されるため、原料を無駄にすることなく所望のサイズのカプセルを生成しやすくなる。
At least the following matters will become clear from the description of the present specification and the accompanying drawings.
A liquid discharge unit that discharges the first liquid held in the pressure vessel by a predetermined amount by supplying an external force into the pressure vessel; and a liquid film holding unit that holds the second liquid in a film shape And a control unit that controls the operation of the liquid ejection unit, the control unit from the liquid ejection unit toward the liquid film of the second liquid held in the liquid film holding unit. A shell that encloses the core by forming the core by discharging the liquid and covering the core with the second liquid when the core penetrates the liquid film of the second liquid To form a capsule.
According to such a capsule manufacturing apparatus, a capsule having an accurate size can be efficiently generated regardless of the properties of the liquid. For example, it is possible to produce capsules using liquids of various properties from high viscosity liquids to low viscosity liquids, and the amount of liquid discharged is accurately controlled, so that the raw materials are wasted. This makes it easier to produce capsules of a desired size.

かかるカプセル製造装置であって、前記液体吐出部は、前記外力として圧縮空気が供給され、前記圧力容器内が加圧されることにより、前記圧力容器内に保持された前記第1の液体を吐出し、前記制御部は、前記液体吐出部に供給される前記圧縮空気の量を調整することで、前記液体吐出部から吐出される前記第1の液体の量を調整することが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、第1の液体を定量ずつ正確に吐出することができる。また、吐出動作時に熱が発生するようなこともなく、安定して液体を吐出することができる。
In the capsule manufacturing apparatus, the liquid discharge unit discharges the first liquid held in the pressure vessel by supplying compressed air as the external force and pressurizing the pressure vessel. Preferably, the control unit adjusts the amount of the first liquid discharged from the liquid discharge unit by adjusting the amount of the compressed air supplied to the liquid discharge unit.
According to such a capsule manufacturing apparatus, the first liquid can be accurately ejected in a fixed amount. Further, it is possible to stably discharge the liquid without generating heat during the discharging operation.

かかるカプセル製造装置であって、前記シェルによって内包された状態の前記コアを、前記第2の液体を硬化させる第3の液体と接触させることにより、前記シェルを硬化させることが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、第2液体(シェル材)と第3の液体(シェル硬化材)とが接触することによって生じるゲル化反応により、シェルをゲル化させることができる。これにより、適切な硬さのシェルによってコアが内包された状態の、外部環境に対して強いカプセルを生成することができる。また、第3の液体の濃度を調整することによってシェルの硬さを調整することができる。
In this capsule manufacturing apparatus, it is preferable that the shell is cured by bringing the core in a state of being encapsulated by the shell into contact with a third liquid that cures the second liquid.
According to such a capsule manufacturing apparatus, the shell can be gelled by a gelation reaction caused by the contact between the second liquid (shell material) and the third liquid (shell hardener). As a result, it is possible to generate a capsule that is strong against the external environment in which the core is encapsulated by a shell having an appropriate hardness. Further, the hardness of the shell can be adjusted by adjusting the concentration of the third liquid.

かかるカプセル製造装置であって、前記第3の液体を霧状に噴霧する噴霧部を有し、前記シェルによって内包された状態の前記コアの移動方向に前記噴霧部から前記第3の液体を噴霧することにより、前記第2の液体と前記第3の液体とを接触させることが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、コアを内包する第2の液体(シェル)を霧状の第3の液体(シェル硬化材)と均一に接触させることで、均一な硬さのシェルを有するカプセルを生成することができる。また、気相中でカプセルが生成されるため、完成後のカプセルを用意に回収しやすくなる。
The capsule manufacturing apparatus includes a spray unit that sprays the third liquid in a mist shape, and sprays the third liquid from the spray unit in a moving direction of the core enclosed by the shell. By doing so, it is desirable that the second liquid and the third liquid are brought into contact with each other.
According to such a capsule manufacturing apparatus, the second liquid (shell) containing the core is uniformly brought into contact with the mist-like third liquid (shell hardener), thereby having a uniform hardness shell. Capsules can be generated. In addition, since capsules are generated in the gas phase, the completed capsules can be easily collected.

かかるカプセル製造装置であって、第3の液体を膜状に保持する液膜保持部を有し、前記シェルによって内包された状態の前記コアが前記第3の液体の液膜を貫通する際に、前記第3の液体によって前記シェルを被覆させることにより、前記第2の液体と前記第3の液体とを接触させることが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、カプセル生成時に使用される第3の液体(シェル硬化材)の量を節約、また、装置の構成が単純になるため、カプセル製造コストを低く抑えることができる。また、シェル硬化材による液膜の濃度や厚さを変更することにより、シェルを所望の硬さに調整することができる。
The capsule manufacturing apparatus includes a liquid film holding unit that holds the third liquid in a film shape, and the core in a state of being encapsulated by the shell passes through the liquid film of the third liquid. It is desirable that the second liquid and the third liquid are brought into contact with each other by covering the shell with the third liquid.
According to such a capsule manufacturing apparatus, the amount of the third liquid (shell hardening material) used at the time of capsule generation can be saved, and the configuration of the apparatus can be simplified, so that the capsule manufacturing cost can be kept low. . Further, the shell can be adjusted to a desired hardness by changing the concentration and thickness of the liquid film formed by the shell curing material.

かかるカプセル製造装置であって、前記第2の液体は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、前記第3の液体は多価金属塩を含む水溶液であり、前記第2の液体と前記第3の液体とを接触させて化学反応を生じさせることにより、前記シェルを硬化させることが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、人体に無害で医療分野等に対する応用性が高いカプセルを生成することができる。また、親水性のゲルによるシェルを形成することが可能であるため、保水性能が高く、また、外部環境とカプセルとの間で皮膜を介しての浸透圧調整が容易なカプセルを生成することができる。
In such a capsule manufacturing apparatus, the second liquid is an aqueous solution containing polysaccharides or proteins, the third liquid is an aqueous solution containing a polyvalent metal salt, the second liquid and the third liquid It is desirable to cure the shell by bringing it into contact with a liquid to cause a chemical reaction.
According to such a capsule manufacturing apparatus, a capsule that is harmless to the human body and highly applicable to the medical field or the like can be generated. Moreover, since it is possible to form a shell made of a hydrophilic gel, it is possible to produce a capsule having high water retention performance and easy adjustment of osmotic pressure through a film between the external environment and the capsule. it can.

また、かかるカプセル製造装置で製造された医療用カプセルが明らかなる。
このような医療用カプセルによれば、薬剤を含有するコアがシェルによって内包された構造のカプセルを用いて、身体に摂取された後、途中で吸収・分解されることなく患部に到達させてから薬剤が放出されるような、DDS(ドラックデリバリーシステム)等に応用することができる。
Moreover, the medical capsule manufactured with this capsule manufacturing apparatus becomes clear.
According to such a medical capsule, after having been ingested by the body using a capsule with a core containing a drug enclosed by a shell, it can reach the affected area without being absorbed or decomposed on the way It can be applied to a DDS (Drug Delivery System) etc. in which a drug is released.

また、圧力容器内に外力が供給されることによって前記圧力容器内に保持された液体を所定量ずつ吐出する液体吐出部から、第1の液体を吐出することにより、コアを形成することと、前記コアが、膜状に保持された第2の液体の液膜を貫通する際に、前記第2の液体によって前記コアを被覆させることにより、前記コアを内包するシェルを形成することと、を有するカプセル製造方法が明らかになる。   Forming a core by discharging a first liquid from a liquid discharge unit that discharges a predetermined amount of liquid held in the pressure container by supplying an external force into the pressure container; Forming a shell enclosing the core by covering the core with the second liquid when the core penetrates the liquid film of the second liquid held in the form of a film. The capsule manufacturing method is revealed.

===概要===
<カプセルとは>
図1に、本実施形態で生成されるカプセルの概念図を示す。本実施形態におけるカプセルは、図のように「コア」(内包物)、及びそれを覆う「シェル」(皮膜)によって構成され、球状の外形を有する。「コア」を形成するコア材には、有効成分が溶解していているもの、有効成分が分散しているもの、また、有効成分が固体もしくは気体状で存在しているものが含まれる。このようなカプセルは、食料、医薬部外品、医薬品等、種々の分野で使用されており、カプセルの大きさ(内包物の容量)や、シェルの厚さはその用途に応じて様々である。
=== Overview ===
<What is a capsule?>
In FIG. 1, the conceptual diagram of the capsule produced | generated by this embodiment is shown. The capsule in this embodiment is comprised by the "core" (inclusion) and the "shell" (film | membrane) which covers it as shown in the figure, and has a spherical external shape. The core material forming the “core” includes those in which the active ingredient is dissolved, those in which the active ingredient is dispersed, and those in which the active ingredient is present in solid or gaseous form. Such capsules are used in various fields such as foods, quasi-drugs, and pharmaceuticals, and the size of capsules (capacity of inclusions) and the thickness of shells vary depending on the application. .

<カプセルの生成方法>
上述のようなコアとシェルとを有するカプセルを生成する方法の概要について簡単に説明する。本実施形態では、複数種類の液体を原材料としてカプセルが生成される。コアを形成するコア材として第1の液体が用いられ、シェルを形成するシェル材として第2の液体が用いられるものとする。第1の液体及び第2の液体は、生成されるカプセルの機能や用途に応じてそれぞれ最適な液体材料が選択される。
<Capsule production method>
An outline of a method for generating a capsule having a core and a shell as described above will be briefly described. In the present embodiment, capsules are generated using a plurality of types of liquids as raw materials. It is assumed that the first liquid is used as the core material that forms the core, and the second liquid is used as the shell material that forms the shell. As the first liquid and the second liquid, optimum liquid materials are selected according to the function and application of the capsule to be generated.

カプセルを生成する際には、薄膜状に保持されたシェル材(第2の液体による液膜であり、液膜とも呼ぶ)に対して、カプセルのコアとなるコア材(第1の液体)の液滴を突入させる。そして、コア材が液膜を貫通する際にシェル材がコア材全体を包み込むようにして被覆することによってシェルが形成される。   When the capsule is generated, the core material (first liquid) that becomes the core of the capsule is used for the shell material (which is a liquid film of the second liquid, also referred to as a liquid film) held in a thin film shape. Drop the liquid. And when a core material penetrates a liquid film, a shell is formed by covering so that a shell material may wrap the whole core material.

図2は、シェルが形成される際の動作について概略的に説明する図である。図の(A)〜(D)はコア材が液膜を貫通する際の様子を時系列順に表している。図では、水平に保持された液膜(斜線部)に対して鉛直上方向から垂直にコア材が突入するものとする。なお、コア材がシェル材の液膜に突入する際の方向は鉛直方向には限られず、液膜に対して上方側から斜め方向に突入させるのであってもよい。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the operation when the shell is formed. (A)-(D) of a figure represents the mode at the time of a chronological order when a core material penetrates a liquid film. In the figure, it is assumed that the core material enters vertically from the vertically upward direction with respect to the liquid film (shaded portion) held horizontally. Note that the direction in which the core material enters the liquid film of the shell material is not limited to the vertical direction, and may be made to enter the liquid film in an oblique direction from above.

(A)はじめに、コア材(第1の液体)の液滴によって形成されたコアが、シェル材(第2の液体)によって形成された液膜に所定の速度(液膜を貫通可能な速度)で突入する。(B)液膜と接触したコアはそのまま直進を続け、液膜を貫通しようとする。これに対して、液膜はコアを包みこむように変形する。なお、コア材及びシェル材として、組成や比重、粘度、表面張力等の性質が異なる液体を組み合わせれば、両者が接触した場合でも直ちに混合されることはない。例えば、水性の液体に対する油性の液体など界面が形成される液体の組合せが考えられる。(C)コアはシェル材の液膜に包まれたまま直進を続ける。コアが当初の液膜の位置を通過した段階では、コアの大部分が液膜(シェル材)によって覆われる。なお、コアが通過した部分の液膜は穴が開いたような状態となるが、その穴の周囲からシェル材が移動することにより、液膜の穴をふさいで穴のない状態に戻そうとする。(D)コアがシェル材の液膜を完全に貫通すると、コア全体がシェル材に被覆された状態となり、コアを内包するシェルが形成される。また、コアが貫通することにより液膜に開いた穴はシェル材によって閉じられる。   (A) First, the core formed by the droplets of the core material (first liquid) has a predetermined speed (speed that can penetrate the liquid film) in the liquid film formed by the shell material (second liquid). Rush in. (B) The core in contact with the liquid film continues straight ahead and tries to penetrate the liquid film. On the other hand, the liquid film is deformed so as to wrap around the core. In addition, if the core material and the shell material are combined with liquids having different properties such as composition, specific gravity, viscosity, and surface tension, they are not immediately mixed even when they are in contact with each other. For example, a combination of liquids that form an interface such as an oily liquid with respect to an aqueous liquid is conceivable. (C) The core continues straight while being wrapped in the liquid film of the shell material. At the stage where the core passes through the initial position of the liquid film, most of the core is covered with the liquid film (shell material). In addition, the liquid film in the part where the core has passed is in a state where a hole is opened, but when the shell material moves from around the hole, the liquid film is blocked to return to the state without the hole. To do. (D) When the core completely penetrates the liquid film of the shell material, the entire core is covered with the shell material, and a shell including the core is formed. Moreover, the hole opened in the liquid film when the core penetrates is closed by the shell material.

このような動作を経ることで、シェルによってコアが被覆された構造を有するカプセルが生成される。   Through such an operation, a capsule having a structure in which a core is covered with a shell is generated.

なお、図2の(D)の状態では、カプセルのシェルが液体(第2の液体)のままである。そのため、当該シェルは外部環境に対して非常に不安定な場合があり、生成されたカプセルに触れるだけでシェルが破壊されてしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、形成されたシェル(第2の液体)にシェル硬化材として第3の液体を接触させて化学反応を生じさせる。化学反応によりシェルを適切な硬さにすることによって外部環境に対して強いカプセルを生成する。第2の液体と第3の液体との化学反応についての詳細は後で説明する。   In the state shown in FIG. 2D, the capsule shell remains liquid (second liquid). For this reason, the shell may be very unstable with respect to the external environment, and the shell may be destroyed by simply touching the generated capsule. Therefore, in the present embodiment, the formed shell (second liquid) is brought into contact with the third liquid as a shell curing material to cause a chemical reaction. Capsules that are strong against the external environment are produced by making the shells adequately hardened by chemical reaction. Details of the chemical reaction between the second liquid and the third liquid will be described later.

===第1実施形態===
発明を実施するためのカプセル製造装置の形態として、液体吐出装置を用いたカプセル製造装置1を例に挙げて説明する。
カプセル製造装置1では、液体定量吐出装置を用いてコア材を吐出して液滴(コア)を形成させる。形成されたコアは、シェル材の液膜を貫通する際にシェル材によって被覆され、コアとシェルからなるカプセルが生成される。コアの大きさやシェルの厚さを調整することで、所望のサイズのカプセルを生成することができる。
=== First Embodiment ===
As an embodiment of a capsule manufacturing apparatus for carrying out the invention, a capsule manufacturing apparatus 1 using a liquid ejection apparatus will be described as an example.
In the capsule manufacturing apparatus 1, a core material is discharged using a liquid fixed amount discharge apparatus to form droplets (core). The formed core is covered with the shell material when penetrating the liquid film of the shell material, and a capsule composed of the core and the shell is generated. By adjusting the size of the core and the thickness of the shell, capsules of a desired size can be generated.

<カプセル製造装置1の構成>
図3は、第1実施形態におけるカプセル製造装置1の基本的な構成を説明する概略図である。カプセル製造装置1は、液体吐出部10と、液膜保持部30と、液体接触部50とを備える。
また、説明のため、図3に示されるように、X軸、Y軸、Z軸からなる座標軸を設定する。Z軸は鉛直方向(図3において下向きの方向)であり、X軸はZ軸に対して垂直な方向であり、Y軸はZ軸及びX軸に垂直な方向であるものとする。図3では、液体吐出部10と、液膜保持部30と、液体接触部50とがZ軸方向に沿って直線状に並んで配置されているが、これらの位置関係を変更することも可能である。
<Configuration of capsule manufacturing apparatus 1>
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a basic configuration of the capsule manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment. The capsule manufacturing apparatus 1 includes a liquid ejection unit 10, a liquid film holding unit 30, and a liquid contact unit 50.
For the sake of explanation, as shown in FIG. 3, a coordinate axis composed of an X axis, a Y axis, and a Z axis is set. The Z axis is a vertical direction (a downward direction in FIG. 3), the X axis is a direction perpendicular to the Z axis, and the Y axis is a direction perpendicular to the Z axis and the X axis. In FIG. 3, the liquid discharge unit 10, the liquid film holding unit 30, and the liquid contact unit 50 are arranged in a straight line along the Z-axis direction, but the positional relationship thereof can be changed. It is.

(液体吐出部10)
液体吐出部10は、第1の液体(コア材)を所定量ずつ吐出することが可能な液体定量吐出装置(以下、ディスペンサーとも呼ぶ)である。液体吐出部10はバレル11と、ノズル12と、プランジャー13と、アダプター14と、制御部15とを有する。図4に液体吐出部10の概略断面図を示す。図4に示される液体吐出部10は、外力として圧縮空気が供給されることによって液体を吐出するタイプのディスペンサーである。
(Liquid ejection unit 10)
The liquid discharge unit 10 is a liquid fixed amount discharge device (hereinafter also referred to as a dispenser) capable of discharging a first liquid (core material) by a predetermined amount. The liquid discharge unit 10 includes a barrel 11, a nozzle 12, a plunger 13, an adapter 14, and a control unit 15. FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the liquid ejection unit 10. The liquid discharge unit 10 shown in FIG. 4 is a type of dispenser that discharges liquid when compressed air is supplied as an external force.

バレル11は円筒形の圧力容器であり、内部に第1の液体(コア材)を保持する。バレル11の下端部(Z軸方向側)にはノズル12が設けられ、上端側からはプランジャー13が挿入され、その間に液体が保持される。図4では斜線部で示される領域に第1の液体が保持されている。そして、プランジャー13が下側に移動することでバレル11の内部が加圧され、ノズル12から第1の液体が吐出される。したがって、バレル11は加圧時の圧力に耐えられるような材質、形状とする。また、バレル11とノズル12との間に、液体吐出量を制御可能なコントロールバルブ(不図示)が設けられてもよい。バレル11は不図示スタンドに支持されることによって、設置位置が固定される。   The barrel 11 is a cylindrical pressure vessel and holds the first liquid (core material) inside. A nozzle 12 is provided at the lower end portion (Z-axis direction side) of the barrel 11, and a plunger 13 is inserted from the upper end side, and liquid is held therebetween. In FIG. 4, the first liquid is held in the area indicated by the hatched portion. And when the plunger 13 moves downward, the inside of the barrel 11 is pressurized, and the first liquid is discharged from the nozzle 12. Therefore, the barrel 11 is made of a material and shape that can withstand the pressure applied during pressurization. A control valve (not shown) that can control the liquid discharge amount may be provided between the barrel 11 and the nozzle 12. The installation position is fixed by the barrel 11 being supported by a stand (not shown).

ノズル12は、ディスペンサーの液体吐出口であり、先端から液体(第1の液体)を吐出する。ノズル12は、バレル11から取り外して交換することが可能であり、形成したいカプセルの大きさ(つまり、液体吐出量)に応じて最適な口径のノズルが選択される。   The nozzle 12 is a liquid discharge port of the dispenser, and discharges the liquid (first liquid) from the tip. The nozzle 12 can be removed from the barrel 11 and replaced, and the nozzle having the optimum diameter is selected according to the size of the capsule to be formed (that is, the liquid discharge amount).

プランジャー13は、ディスペンサーの加圧部であり、バレル11の内部でZ軸方向に移動することにより、バレル11の内部に保持された液体(図4の斜線部)を加圧する。バレル13はポリエチレン等の樹脂でバレル11の内径に合わせて形成され、液体吐出時において、内部の液体を適切に加圧する。   The plunger 13 is a pressurizing portion of the dispenser, and pressurizes the liquid (shaded portion in FIG. 4) held inside the barrel 11 by moving in the Z-axis direction inside the barrel 11. The barrel 13 is formed of a resin such as polyethylene in accordance with the inner diameter of the barrel 11 and appropriately pressurizes the liquid inside when discharging the liquid.

アダプター14は、制御部15とバレル11とを接続し、外力(図4の例では圧縮空気)を供給する。制御部15から送られた圧縮空気は、アダプター14のチューブ部を介してバレル11(プランジャー13)に供給され、プランジャー13を所定量だけZ軸方向に移動させる。これにより、バレル11の内部が加圧され、ノズル12から第1の液体が吐出される。   The adapter 14 connects the control unit 15 and the barrel 11 and supplies an external force (compressed air in the example of FIG. 4). The compressed air sent from the control unit 15 is supplied to the barrel 11 (plunger 13) via the tube portion of the adapter 14, and moves the plunger 13 in the Z-axis direction by a predetermined amount. Thereby, the inside of the barrel 11 is pressurized, and the first liquid is discharged from the nozzle 12.

制御部15は、ディスペンサーの制御部であり、液体吐出量を制御する。吐出流量の制御は、例えばバレル11(プランジャー13)に供給する圧縮空気の量を調整することによって行なわれる。この場合、プランジャー13を所定量だけ移動させる分の圧縮空気を供給してバレル11内の液体を直接加圧する方法や、バレル11内をあらかじめ与圧しておいて、上述のようなコントロールバルブを制御することによって吐出量を制御する方法等がある。また、プランジャー13を動作させることによって、1回の液体吐出動作毎に吐出する分量の液体を外部からバレル11の内部に取り込み、取り込んだ分量だけ液体を吐出するような方式としてもよい。   The control unit 15 is a control unit of the dispenser and controls the liquid discharge amount. The discharge flow rate is controlled, for example, by adjusting the amount of compressed air supplied to the barrel 11 (plunger 13). In this case, a method of supplying compressed air for moving the plunger 13 by a predetermined amount to directly pressurize the liquid in the barrel 11 or pressurizing the inside of the barrel 11 in advance, and controlling the control valve as described above. There is a method of controlling the discharge amount by controlling. Alternatively, the plunger 13 may be operated so that an amount of liquid to be discharged for each liquid discharge operation is taken into the barrel 11 from the outside, and the liquid is discharged by the taken amount.

なお、図4のディスペンサーでは、外力として圧縮空気を供給することによってプランジャー13を動作させているが、電動式のモーターの回転力を利用してプランジャーの動作を制御するような方式であってもよい。   In the dispenser of FIG. 4, the plunger 13 is operated by supplying compressed air as an external force. However, the operation of the plunger is controlled using the rotational force of an electric motor. May be.

(液膜保持部30)
液膜保持部30は、液膜保持枠31を有する。液膜保持枠31は、シェルを形成する原材料である第2の液体(シェル材)を薄膜状に保持する枠である。第2の液体(シェル材)は周囲を液膜保持枠31に取り囲まれることによって、該液膜保持枠31を外縁とする液膜を形成する。液膜保持枠31は、液膜を保持できるものであれば材質は自由であり、本実施形態では金属製(例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、金、銀、真鍮、チタン、炭素鋼、洋白等)や樹脂製(例えば、アクリル、ポリウレタン、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン等)の液膜保持枠を用いることができる。また、液膜を保持できるものであれば形状も自由であり、図3のような四角形以外の形状であってもよい。なお、液膜保持枠31の厚さは、保持するべき液膜の厚さを考慮して決定される。
(Liquid film holding unit 30)
The liquid film holding unit 30 has a liquid film holding frame 31. The liquid film holding frame 31 is a frame that holds the second liquid (shell material), which is a raw material for forming the shell, in a thin film shape. The second liquid (shell material) is surrounded by the liquid film holding frame 31 to form a liquid film having the liquid film holding frame 31 as an outer edge. The liquid film holding frame 31 can be made of any material as long as it can hold the liquid film. In the present embodiment, the liquid film holding frame 31 is made of metal (for example, stainless steel, aluminum, copper, gold, silver, brass, titanium, carbon steel, white steel). Etc.) or a liquid film holding frame made of resin (for example, acrylic, polyurethane, silicon resin, epoxy resin, melamine resin, phenol resin, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, nylon, etc.) can be used. Moreover, as long as it can hold | maintain a liquid film, a shape is also free, and shapes other than a square like FIG. 3 may be sufficient. The thickness of the liquid film holding frame 31 is determined in consideration of the thickness of the liquid film to be held.

第2の液体の液膜は、例えば、不図示の液膜形成機構を用いて形成される。液膜形成機構は、例えば、第2の液体を貯留する第2液体タンクや、液膜保持枠31の一辺の幅以上の幅(長さ)を有する刷毛状の塗布部等を有する。そして、第2液体タンクに貯留されている第2の液体を、該塗布部を用いて液膜保持枠31に塗布することによって液膜を形成するような機構とすることができる。このような液膜形成機構によれば、カプセル生成動作中(詳細は後述)に液膜が損壊した(液膜が破れた)場合であっても、すぐに液膜を再形成することができる。   The liquid film of the second liquid is formed using, for example, a liquid film forming mechanism (not shown). The liquid film forming mechanism includes, for example, a second liquid tank that stores the second liquid, a brush-shaped application unit having a width (length) that is equal to or larger than the width of one side of the liquid film holding frame 31, and the like. And it can be set as the mechanism which forms a liquid film by apply | coating the 2nd liquid stored in the 2nd liquid tank to the liquid film holding frame 31 using this application part. According to such a liquid film forming mechanism, even when the liquid film is damaged (the liquid film is broken) during the capsule generating operation (details will be described later), the liquid film can be immediately re-formed. .

ただし、カプセル製造装置1にとって液膜形成機構は必須の構成ではなく、カプセルを生成する際に、液膜保持部30によって第2の液体の液膜が保持されていればよい。例えば、他の外部装置によって第2の液体の液膜が形成され、液膜保持枠31に保持されるのであってもよい。   However, the liquid film forming mechanism is not an essential configuration for the capsule manufacturing apparatus 1, and it is sufficient that the liquid film holding unit 30 holds the liquid film of the second liquid when the capsule is generated. For example, the liquid film of the second liquid may be formed by another external device and held in the liquid film holding frame 31.

(液体接触部50)
液体接触部50は、第3の液体(シェル硬化材)を液体状に貯留し、第2の液体(シェル材)を第3の液体(シェル硬化材)と接触させることにより化学反応を生じさせる。
(Liquid contact part 50)
The liquid contact part 50 stores the third liquid (shell hardener) in a liquid state, and causes the second liquid (shell hardener) to contact the third liquid (shell hardener) to cause a chemical reaction. .

液体接触部50は、液体貯留槽51を有する。液体貯留槽51は液体を貯留しておくことができる容器である。本実施形態においては図3に表されるように第3の液体を液体の状態で貯留して液相を形成する(液体貯留槽51の斜線部)。液体貯留槽51の上部は開口部となっていて、当該開口部から液体貯留槽51内の液相にカプセルを進入させ、該液体貯留槽51に貯留された第3の液体と接触させる。   The liquid contact part 50 has a liquid storage tank 51. The liquid storage tank 51 is a container that can store a liquid. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the third liquid is stored in a liquid state to form a liquid phase (shaded portion of the liquid storage tank 51). The upper part of the liquid storage tank 51 is an opening, and the capsule enters the liquid phase in the liquid storage tank 51 from the opening and is brought into contact with the third liquid stored in the liquid storage tank 51.

本実施形態においては、液膜保持部30を貫通することによりシェル材(第2の液体)によって被覆されたコア(第1の液体の液滴)が、シェル硬化材(第3の液体)中に進入する。そして、シェル材(第2の液体)がシェル硬化材(第3の液体)と接触することによって、液体貯留槽51内において化学反応を生じて適切な硬さになる。   In the present embodiment, the core (first liquid droplet) covered with the shell material (second liquid) by penetrating the liquid film holding unit 30 is in the shell hardening material (third liquid). Enter. And when a shell material (2nd liquid) contacts with a shell hardening material (3rd liquid), a chemical reaction will arise in the liquid storage tank 51, and it will become appropriate hardness.

また、液体貯留槽51は、第3の液体と接触した後のカプセルを回収するカプセル回収部としての機能を有する。カプセルを回収する際には、濾過法や遠心分離法等の方法により第3の液体中から完成後のカプセルが回収される。   Moreover, the liquid storage tank 51 has a function as a capsule collection | recovery part which collect | recovers the capsules after contacting a 3rd liquid. When recovering the capsule, the completed capsule is recovered from the third liquid by a method such as a filtration method or a centrifugal separation method.

<カプセル生成動作について>
続いて、カプセル製造装置1を用いてカプセルを生成する際の具体的動作について説明する。図5に、第1実施形態においてカプセル製造装置1を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図を示す。本実施形態では、コア形成工程(S101)、シェル形成工程(S102)、シェル硬化工程(S103)の3つの工程によりカプセルが生成される。
<About capsule generation operation>
Next, a specific operation when generating a capsule using the capsule manufacturing apparatus 1 will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a flow of a process of generating a capsule using the capsule manufacturing apparatus 1 in the first embodiment. In this embodiment, a capsule is produced | generated by three processes, a core formation process (S101), a shell formation process (S102), and a shell hardening process (S103).

S101:コア形成工程
まず、液体吐出部10から吐出されるコア材(第1の液体)の液滴(ドット)によってカプセルのコアが形成される。
S101: Core Formation Step First, a capsule core is formed by droplets (dots) of the core material (first liquid) ejected from the liquid ejection unit 10.

図3に表されるように、コア材を吐出する際は、液膜保持部30によって保持されたシェル材の液膜に向かってコア材が所定量ずつ吐出される。本実施形態では、液体吐出部10が液膜保持部30の鉛直上方に設けられており、コア材がZ軸方向に吐出される。すなわち、XY平面に平行に保持されたシェル材の液膜に向けて垂直な方向からコア材が吐出される。ただし、コア材は、必ずしもシェル材の液膜に対して垂直な方向に吐出される必要は無い。吐出されたコア材は、大気中を飛翔しながら表面張力により球形(液滴)に変形し、コアを形成する。   As shown in FIG. 3, when discharging the core material, the core material is discharged by a predetermined amount toward the liquid film of the shell material held by the liquid film holding unit 30. In the present embodiment, the liquid discharge unit 10 is provided vertically above the liquid film holding unit 30, and the core material is discharged in the Z-axis direction. That is, the core material is discharged from a direction perpendicular to the liquid film of the shell material held parallel to the XY plane. However, the core material does not necessarily have to be discharged in a direction perpendicular to the liquid film of the shell material. The discharged core material is deformed into a spherical shape (droplet) by surface tension while flying in the atmosphere to form a core.

コアを形成するコア材としては、有効成分(例えば、ハイドロキノン、セラミド、牛血清アルブミン、γ−グロブリン、リピオドール、ビフィズス菌、ビタミン、ヒアルロン酸、IPS細胞等)を含んだ物質(水溶液)が用いられる。なお、本実施形態では液体吐出装置としてディスペンサーを用いていることから、粘度の低い液体から粘度の高い液体まで、コア材として多くの液体材料を選択可能である。例えば、図4のディスペンサーでは、プランジャーの動作によってバレル内を加圧することで液体を吐出させている。したがって、吐出される液体の粘度が高い場合でも定量の液体を正確に吐出しやすい。また、吐出動作時に大きな熱が発生するようなこともないため、第1の液体中に生体材料(細胞等)が含まれているような場合であっても、熱による変性等を生じさせるおそれが少なく、液滴として安全に吐出させることができる。   As the core material forming the core, a substance (aqueous solution) containing an active ingredient (for example, hydroquinone, ceramide, bovine serum albumin, γ-globulin, lipiodol, bifidobacteria, vitamins, hyaluronic acid, IPS cells, etc.) is used. . In the present embodiment, since a dispenser is used as the liquid ejection device, many liquid materials can be selected as a core material from a low viscosity liquid to a high viscosity liquid. For example, in the dispenser of FIG. 4, the liquid is discharged by pressurizing the inside of the barrel by the operation of the plunger. Therefore, it is easy to accurately discharge a fixed amount of liquid even when the viscosity of the discharged liquid is high. In addition, since no large heat is generated during the discharging operation, even if the first liquid contains a biological material (cells or the like), there is a risk of causing denaturation due to heat. And can be safely ejected as droplets.

ただし、粘度が高い液体をコア材として用いる場合には注意を要する。図6A〜図6Cは、高粘性流体を吐出する際のノズル出口付近の様子を時系列順に説明する図である。コア材の粘度が高い場合、液体吐出部10のノズル部から吐出された直後の液体は、鉛直下方向(吐出された方向)に細長く伸びて図6Aのような涙滴形状となる。このように液体が尾を引くように長く伸びた状態を、吐出流体の「尾引き」と呼ぶ。尾引きの長さは、液体の性質(粘度や分子量等)や吐出条件(吐出速度等)によって変化するが、ある程度の長さまで伸びると、図6Bのように液滴状の部分と雫状の部分とに分断される。このときのノズル出口部から液滴下端部までの長さをhとする。そして図6Cのように、分断された液滴状の部分は、そのまま鉛直下方向へ移動し、雫状の部分は吸引されるようにノズル内に戻る。なお、液滴状の部分は所定の速度まで加速された後、空気抵抗との釣り合いにより速度が一定の状態で移動を続ける。   However, care must be taken when using a liquid having a high viscosity as the core material. FIG. 6A to FIG. 6C are diagrams for explaining the state in the vicinity of the nozzle outlet when discharging a highly viscous fluid in chronological order. When the viscosity of the core material is high, the liquid immediately after being ejected from the nozzle portion of the liquid ejecting portion 10 is elongated in the vertically downward direction (the ejected direction) to form a teardrop shape as shown in FIG. 6A. Such a state in which the liquid extends so as to have a tail is called “tailing” of the discharged fluid. The length of the tailing varies depending on the properties of the liquid (viscosity, molecular weight, etc.) and the ejection conditions (e.g., ejection speed). Divided into parts. At this time, the length from the nozzle outlet to the lower end of the droplet is assumed to be h. Then, as shown in FIG. 6C, the divided droplet-like portion moves as it is vertically downward, and the ridge-like portion returns into the nozzle so as to be sucked. The droplet-like portion is accelerated to a predetermined speed, and then continues to move at a constant speed due to balance with air resistance.

本実施形態では、液体吐出部10の下方に液膜保持部30が設けられている(図3参照)。したがって、ノズル出口部からシェル材液膜までのZ軸方向の距離Hがhより長くなるように各装置を設置する必要がある(図6B参照)。ノズル出口からシェル材液膜までの距離Hがh以下(H≦h)である場合、液滴が形成される前の図6Aのような状態でコア材(第1の液体)とシェル材(第2の液体)とが接触してしまい、適正な形状のカプセルを生成しにくくなるからである。   In the present embodiment, a liquid film holding unit 30 is provided below the liquid discharge unit 10 (see FIG. 3). Therefore, it is necessary to install each device so that the distance H in the Z-axis direction from the nozzle outlet to the shell material liquid film is longer than h (see FIG. 6B). When the distance H from the nozzle outlet to the shell material liquid film is h or less (H ≦ h), the core material (first liquid) and the shell material (in the state shown in FIG. 6A before the droplet is formed) This is because it becomes difficult to produce a capsule having an appropriate shape.

また、尾引きの生じる距離hをなるべく短くするために、尾引きが生じているコア材を強制的に切断できるような構成を備えてもよい。例えば、コア材の粘度が高く尾引きが長く発生しやすいような場合には、ノズル出口付近にエアーブロワーを設け、当該ブロワーからエアーを噴射して尾の部分を切断することにより、球状の液滴を形成させやすくすることができる。   Moreover, in order to shorten the distance h in which the tailing occurs as much as possible, a configuration in which the core material in which the tailing occurs can be forcibly cut may be provided. For example, when the core material has a high viscosity and a long tail is likely to occur, an air blower is provided in the vicinity of the nozzle outlet, and air is blown from the blower to cut the tail portion, thereby forming a spherical liquid. Drops can be easily formed.

コア材を吐出する際の液体吐出量は、生成されるカプセルのコアの大きさ(容量)に応じて決定される。本実施形態においては、吐出されたコア材(第1の液体)による液滴がそのままコアになるためである。すなわち、コア材を吐出する量を制御することによって、生成されるカプセルのサイズ(コアの大きさ)を自由に設定することができる。   The liquid discharge amount when discharging the core material is determined according to the size (capacity) of the core of the capsule to be generated. This is because in the present embodiment, the droplets of the discharged core material (first liquid) become the core as it is. In other words, the size of the capsule to be generated (core size) can be freely set by controlling the amount of the core material discharged.

特に、本実施形態ではディスペンサーのノズル径を適切に選択することで、液滴径がナノメートル(nm)オーダーの微小カプセルから、ミリメートル(mm)オーダーの比較的大きなカプセルまで、用途に応じて様々な大きさのカプセルを生成することができる。例えば、医療に用いられるカプセルを生成する際に、細胞組織等を含む液体をコア材として使用したい場合がある。この場合に生成されるカプセルは該細胞組織が生存できる程度の領域(容量)を確保する必要がある。したがって、当該細胞組織(例えばφ30μm程度)に合わせて液滴の径を調整する(例えばφ300μm程度の液滴を形成する)ことで、材料特性を活かしたカプセルを生成しやすくなる。   In particular, in the present embodiment, by appropriately selecting the nozzle diameter of the dispenser, various droplets can be used depending on the application, from a microcapsule having a droplet diameter of nanometer (nm) order to a relatively large capsule having millimeter order (mm). Capsules of any size can be generated. For example, when producing a capsule used for medical treatment, there is a case where it is desired to use a liquid containing cellular tissue or the like as a core material. The capsule generated in this case needs to secure an area (capacity) that allows the cell tissue to survive. Therefore, by adjusting the diameter of the droplet according to the cell tissue (for example, about φ30 μm) (for example, forming a droplet of about φ300 μm), it becomes easy to generate a capsule utilizing the material characteristics.

液体吐出部10から吐出されるコア材(第1の液体)の量は、制御部15によって制御される。図4の例では、バレル11内に供給される圧縮空気の量によってコア材の吐出量を正確に制御することができる。この方法によれば、カプセルを生成する際のコア材(第1の液体)の歩留まりを非常に高くすることができる。すなわち、吐出されたコア材の液滴がそのままコアを形成するため、コア材はほとんど無駄にならない。したがって、カプセルの原料コストを安く抑えることができる。特に、コア材として非常に高価な物質を使用しなければならない場合(例えば、医療に用いられるカプセルを生成する際に、医療用材料をコアとする場合)に非常に効果的である。また、使用される液体の量が最適化できるため、廃棄される液体の量が少なく環境保護という観点でも有効である。また、医療用カプセルに限らず、化粧用カプセルや食品用カプセルにおいても、上述したとおり、使用される液体の量が最適化できる。   The amount of the core material (first liquid) discharged from the liquid discharge unit 10 is controlled by the control unit 15. In the example of FIG. 4, the discharge amount of the core material can be accurately controlled by the amount of compressed air supplied into the barrel 11. According to this method, the yield of the core material (first liquid) when producing capsules can be made extremely high. That is, since the discharged core material droplets directly form the core, the core material is hardly wasted. Therefore, the raw material cost of the capsule can be reduced. In particular, it is very effective when a very expensive substance has to be used as the core material (for example, when a medical material is used as a core when producing a capsule used for medical treatment). Further, since the amount of liquid used can be optimized, the amount of liquid discarded is small, which is also effective from the viewpoint of environmental protection. Further, not only medical capsules but also cosmetic capsules and food capsules can optimize the amount of liquid used as described above.

コア材を吐出する際の液体吐出速度は、次工程のシェル形成工程(S102)においてシェル材の液膜を貫通できるような速度に設定される。すなわち、吐出されたコア材の液滴が、シェル材の液膜を貫通するのに十分な大きさの運動量を有するように設定される。コア材の液体吐出速度は、貫通するべき液膜の厚さ、液膜材料(シェル材)の粘度や液膜の表面張力、コア材(第1の液体)の吐出量や密度等によって条件が異なる。また、液体吐出部10と液膜保持部30との位置関係(距離)によっても条件が異なる。したがって、実際にカプセルが生成される条件にてあらかじめ実験を行ない、シェル材の液膜を貫通することができる最小のコア材吐出速度を調べておくとよい。例えば生成されるコアのサイズや使用される液体材料毎に吐出速度の閾値が設定され、該閾値を参照してプランジャーの動作を制御することより、第1の液体を所定の速度以上で吐出させる。   The liquid discharge speed at the time of discharging the core material is set to a speed that can penetrate the liquid film of the shell material in the next shell formation step (S102). That is, the discharged droplets of the core material are set so as to have a momentum large enough to penetrate the liquid film of the shell material. The liquid discharge speed of the core material depends on the thickness of the liquid film to penetrate, the viscosity of the liquid film material (shell material), the surface tension of the liquid film, the discharge amount and density of the core material (first liquid), etc. Different. The conditions also differ depending on the positional relationship (distance) between the liquid ejection unit 10 and the liquid film holding unit 30. Therefore, it is preferable to conduct an experiment in advance under the conditions under which capsules are actually generated, and to examine the minimum core material discharge speed that can penetrate the liquid film of the shell material. For example, a discharge speed threshold is set for each size of the core to be generated and each liquid material to be used, and by controlling the operation of the plunger with reference to the threshold, the first liquid is discharged at a predetermined speed or higher. Let

S102:シェル形成工程
S101で形成されたコアは、液膜保持部30に保持されたシェル材の液膜に突入する。そして、コアが液膜を貫通する際に、シェル材(第2の液体)によって当該コアが被覆されることによって、シェルが形成される(図2参照)。
S102: Shell Formation Step The core formed in S101 enters the liquid film of the shell material held by the liquid film holding unit 30. When the core penetrates the liquid film, the shell is formed by covering the core with a shell material (second liquid) (see FIG. 2).

本実施形態において、シェル材(第2の液体)としては多糖類、もしくは蛋白質類(例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、エチルセルロース、メチルセルロース、ペクチン、ジェランガム、キトサン、コラーゲン等)を含んだ物質(水溶液)が用いられる。アルギン酸塩類は人体に対してほぼ無害であり、カプセルのシェル材として使用することによりカプセルの応用性の範囲が広くなる。なお、上述したように、シェル材(第2の液体)とコア材(第1の液体)とは、互いに混合しにくい液体が選択される。言い換えると、第1の液体と第2の液体とが、一定の時間界面を形成し、分離した状態を保つことができるようにそれぞれの液体材料を選択する。   In the present embodiment, polysaccharides or proteins (for example, sodium alginate, calcium alginate, potassium alginate, ammonium alginate, ethyl cellulose, methyl cellulose, pectin, gellan gum, chitosan, collagen, etc.) are used as the shell material (second liquid). The contained substance (aqueous solution) is used. Alginates are almost harmless to the human body, and the range of applicability of capsules is widened by using them as capsule shell materials. As described above, the shell material (second liquid) and the core material (first liquid) are selected as liquids that are difficult to mix with each other. In other words, each liquid material is selected so that the first liquid and the second liquid form an interface for a certain period of time and can maintain a separated state.

液膜保持部30は水平(図3でXY平面上)に設置され、液体吐出部10から吐出されたコア材(第1の液体)の液滴が液膜上に着弾するように位置が調整される。液膜に対してコアを垂直に突入させることにより、厚みのムラが少ない均一なシェルを形成させやすくなる。ただし、シェルを保持できるのであれば、液膜保持部30を水平面に対して傾けて設置しても、コアを被覆するシェルを形成させることは可能である。   The liquid film holding unit 30 is installed horizontally (on the XY plane in FIG. 3), and the position is adjusted so that droplets of the core material (first liquid) discharged from the liquid discharge unit 10 land on the liquid film. Is done. By allowing the core to enter perpendicularly to the liquid film, it becomes easy to form a uniform shell with little thickness unevenness. However, as long as the shell can be held, it is possible to form a shell that covers the core even if the liquid film holding unit 30 is inclined with respect to the horizontal plane.

本実施形態においては、シェル材(第2の液体)を原料としてカプセルのシェルが形成される。したがって、カプセル生成動作を繰り返すうちに第2の液体が消費され、液膜の厚さが薄くなることが考えられる。この場合、形成されるシェルの厚さを均一に保つことができなくなったり、液膜自体が破れやすくなったりするおそれがある。また、カプセル生成動作を繰り返すうちに、液膜に不純物(例えば、コア材の残留物やサテライト、気泡等)が混入するおそれがある。   In the present embodiment, the shell of the capsule is formed using the shell material (second liquid) as a raw material. Therefore, it is conceivable that the second liquid is consumed while the capsule generating operation is repeated, and the liquid film becomes thin. In this case, there is a possibility that the thickness of the formed shell cannot be kept uniform, or the liquid film itself is easily broken. Further, while the capsule generating operation is repeated, impurities (for example, core material residue, satellites, bubbles, etc.) may be mixed into the liquid film.

そこで、カプセル生成動作中の所定のタイミングで、液膜を形成しなおしたり、液膜保持枠31ごと液膜を交換したりすることにより、液膜の状態が変動することを抑制する。これにより、生成されるカプセルのシェルを高品質に保つことができる。なお、液膜を交換等するタイミングは、例えば、カプセル生成動作の継続時間や、液体吐出部10によるコア材の合計吐出量等を基準として判断される。   Therefore, the liquid film state is prevented from changing by re-forming the liquid film or changing the liquid film together with the liquid film holding frame 31 at a predetermined timing during the capsule generating operation. Thereby, the shell of the capsule produced | generated can be maintained at high quality. The timing for exchanging the liquid film is determined based on, for example, the duration of the capsule generating operation, the total discharge amount of the core material by the liquid discharge unit 10, and the like.

S103:シェル硬化工程
S102でコアを被覆するシェルが形成された後、液体接触部50において当該シェルが硬化される。本実施形態では、液体接触部50の液体貯留槽51が液体吐出部10及び液膜保持部30の下側に設置されおり(図3参照)、Z軸方向(鉛直下方向)に吐出されたコア材(第1の液体)はシェル材(第2の液体)の液膜を貫通した後、そのまま液体貯留槽51内に進入する。そして、液体貯留槽51内に貯留されたシェル硬化材(第3の液体)がシェル材(第2の液体)と接触することにより化学反応を生じ、シェル(第2の液体)が硬化される。
S103: Shell curing step After the shell covering the core is formed in S102, the shell is cured at the liquid contact portion 50. In this embodiment, the liquid storage tank 51 of the liquid contact part 50 is installed below the liquid discharge part 10 and the liquid film holding | maintenance part 30 (refer FIG. 3), and was discharged to the Z-axis direction (vertical downward direction). The core material (first liquid) penetrates the liquid film of the shell material (second liquid) and then enters the liquid storage tank 51 as it is. The shell hardening material (third liquid) stored in the liquid storage tank 51 comes into contact with the shell material (second liquid) to cause a chemical reaction, and the shell (second liquid) is hardened. .

なお、液膜保持部30と液体貯留槽51との間の距離(Z軸方向距離)は、液滴蒸発や、第3の液体への突入速度に大きく関係し、100μm未満の直径のマイクロカプセルを生成する場合には0.1〜100mm、特に0.1〜50mmが好ましく、100μm以上1000μm以下の直径のマイクロカプセルを生成する場合には0.1〜15cm、特に0.1〜10cmが好ましい。なぜなら、液膜保持部30を貫通してから液体貯留槽51までのカプセルの移動距離が長すぎると、移動中にシェル材(第2の液体)が蒸発してしまうからである。なお、液滴降下中は蒸発や着弾精度の低下を防ぐために、無風環境下が望ましい。さらに、蒸発を抑制するために、液滴飛行環境は多湿であることが望ましい。   The distance between the liquid film holding unit 30 and the liquid storage tank 51 (distance in the Z-axis direction) is greatly related to droplet evaporation and the speed of entry into the third liquid, and is a microcapsule having a diameter of less than 100 μm. 0.1 to 100 mm, particularly 0.1 to 50 mm is preferable, and 0.1 to 15 cm, particularly 0.1 to 10 cm is preferable when generating microcapsules having a diameter of 100 μm to 1000 μm. . This is because the shell material (second liquid) evaporates during movement if the capsule travel distance from the liquid film holding unit 30 to the liquid storage tank 51 is too long. It should be noted that a windless environment is desirable during the drop descent in order to prevent evaporation and drop in landing accuracy. Furthermore, in order to suppress evaporation, it is desirable that the droplet flight environment is humid.

逆に、直径が1000μm以上の比較的大きなサイズのカプセルを生成する場合は、液体の吐出量が多く蒸発しにくいため、液膜保持部30と液体貯留槽51との間の距離を長くとることもできる。   On the other hand, when a capsule of a relatively large size having a diameter of 1000 μm or more is generated, the liquid discharge amount is large and it is difficult to evaporate, so that the distance between the liquid film holding unit 30 and the liquid storage tank 51 is increased. You can also.

本実施形態において、シェル硬化材(第3の液体)として、ゲル化誘発因子を持つような多価金属塩(例えば、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硝酸カルシウム、クエン酸カルシウム、乳酸カルシウム、炭酸カルシウム等のカルシウム塩を含むものや、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、リン酸アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化マンガン、硝酸マンガン、酢酸マンガン、硫酸マンガン等のマンガン塩、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム等のマグネシウム塩、リン酸第一鉄、リン酸第二鉄等の鉄塩等)を含む物質(水溶液)が用いられる。   In the present embodiment, a polyvalent metal salt having a gelation-inducing factor (for example, calcium chloride, calcium acetate, calcium nitrate, calcium citrate, calcium lactate, calcium carbonate, etc.) as the shell hardening material (third liquid) Containing calcium salts, aluminum salts such as aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum sulfate, aluminum acetate, aluminum phosphate, manganese salts such as manganese chloride, manganese nitrate, manganese acetate, manganese sulfate, magnesium chloride, magnesium nitrate, A substance (aqueous solution) containing a magnesium salt such as magnesium acetate or magnesium sulfate, or an iron salt such as ferrous phosphate or ferric phosphate) is used.

また、シェル硬化材(第3の液体)としては、トロンビンなどの酵素を含む物質(水溶液)を用いることもできる。フィブリノーゲンは、トロンビンによって酵素反応でゲル化させることができる。   Moreover, as a shell hardening material (3rd liquid), the substance (aqueous solution) containing enzymes, such as thrombin, can also be used. Fibrinogen can be gelled by enzymatic reaction with thrombin.

シェル硬化工程(S103)では、シェル材(第2の液体)がシェル硬化材(第3の液体)と接触して架橋反応、重合反応、酵素反応といった化学反応を生じることにより、シェル材が硬化(ゲル化)する。なお、ここで言う「硬化(ゲル化)」とは粘度が高くなる状態も含む。   In the shell curing step (S103), the shell material (second liquid) comes into contact with the shell cured material (third liquid) to cause a chemical reaction such as a crosslinking reaction, a polymerization reaction, or an enzyme reaction, thereby curing the shell material. (Gelation). Here, “curing (gelation)” includes a state in which the viscosity increases.

<化学反応について>
シェルが硬化(ゲル化)する際の反応の具体例として、シェル材(第2の液体)としてアルギン酸ナトリウム水溶液を用い、シェル硬化材(第3の液体)として塩化カルシウム水溶液を用いた場合に生じる化学反応について説明する。図7は、アルギン酸ナトリウムの説明図である。図8は、アルギン酸ナトリウムからアルギン酸カルシウムゲルへ変化する中間の様子を示す説明図である。図9は、アルギン酸カルシウムゲルの説明図である。
<About chemical reaction>
As a specific example of the reaction when the shell is cured (gelled), it occurs when an aqueous sodium alginate solution is used as the shell material (second liquid) and an aqueous calcium chloride solution is used as the shell hardening material (third liquid). The chemical reaction will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram of sodium alginate. FIG. 8 is an explanatory diagram showing an intermediate state of changing from sodium alginate to calcium alginate gel. FIG. 9 is an explanatory diagram of a calcium alginate gel.

図7に示されるように、アルギン酸ナトリウム(CNa)はアルギン酸に1価のナトリウムイオンが結合している。このアルギン酸ナトリウムが塩化カルシウム(CaCl)水溶液にと接触すると、2価のカルシウムイオン(Ca2+)が、アルギン酸ナトリウムのナトリウムイオン(Na)と置換されることで、ゲル化が進行する(図8)。このとき、ナトリウムイオン(Na)は1価であり、カルシウムイオン(Ca2+)は2価であるので、2個のナトリウムイオン(Na)に対して、1個のカルシウムイオン(Ca2+)が置換される。このとき、アルギン酸ナトリウムは、2つのアルギン酸ナトリウム間において、2つのナトリウムイオン(Na)が脱離して、2価の金属イオンである1つのカルシウムイオン(Ca2+)に置換される(図9)。そして、2つのアルギン酸間を橋架けする架橋凝縮が生じ、ゲル化(硬化)する。このような化学反応は架橋反応とも呼ばれる。 As shown in FIG. 7, sodium alginate (C 6 H 7 O 6 Na) has monovalent sodium ions bonded to alginic acid. When this sodium alginate comes into contact with an aqueous solution of calcium chloride (CaCl 2 ), divalent calcium ions (Ca 2+ ) are replaced with sodium ions (Na + ) of sodium alginate, so that gelation proceeds (FIG. 8). At this time, the sodium ion (Na + ) is monovalent and the calcium ion (Ca 2+ ) is divalent, and therefore one calcium ion (Ca 2+ ) with respect to two sodium ions (Na + ). Is replaced. At this time, in the sodium alginate, two sodium ions (Na + ) are eliminated between the two sodium alginate and are replaced with one calcium ion (Ca 2+ ) which is a divalent metal ion (FIG. 9). . Then, cross-linking condensation that bridges the two alginic acids occurs and gels (hardens). Such a chemical reaction is also called a crosslinking reaction.

ところで、図9には、破線で囲われた領域が示されている。アルギン酸カルシウムゲルでは、この破線で囲われた領域を通じてゲルの内部から外部へ水分子が移動したり、外部から内部へと水分子が移動したりする。このように破線で囲われた領域に水分子が存在することにより、弾力性のあるゲルが実現されている。そして、ゲルにおける水分子の流入量と流出量は均衡している。本実施形態において、親水性を有するゲル状のシェルが形成されることによって、人体に摂取する場合に生体親和性が高いカプセルを生成することができる。また、親水性のシェルであることから、コアと外部環境との間で該シェルを介した浸透圧の調整が容易になるという利点もある。   Incidentally, FIG. 9 shows a region surrounded by a broken line. In the calcium alginate gel, water molecules move from the inside of the gel to the outside through the region surrounded by the broken line, or the water molecules move from the outside to the inside. Thus, the elastic gel is realized by the presence of water molecules in the region surrounded by the broken line. The inflow and outflow of water molecules in the gel are balanced. In the present embodiment, by forming a gel-like shell having hydrophilicity, a capsule having high biocompatibility can be produced when ingested by the human body. Moreover, since it is a hydrophilic shell, there also exists an advantage that adjustment of the osmotic pressure through this shell becomes easy between a core and an external environment.

また、シェル材やシェル硬化材の濃度を調整することにより、形成されるシェルの厚さやゲルの硬さを自由に調整することができる。これにより、様々な用途に対応したカプセルを生成することができる。例えば、カプセルを医療分野に応用する場合、シェルの強さ(硬さ)を調整することによって人体に摂取されてからシェルが壊れて内部物質(コア)が露出するまでの時間を選択することができるようになる。具体的には、薬剤によるコアとそれを被覆するシェルによって構成されるカプセルを生成する際に、人体に摂取された後、途中で吸収・分解されることなく患部まで薬剤(コア)を到達させる。そして、患部に到達した段階でシェルが破壊され薬剤を放出させることにより、DDS(ドラックデリバリーシステム)への応用が可能となる。
シェルが硬化されたカプセルは、液体接触部50から回収される。
Moreover, the thickness of the shell formed and the hardness of the gel can be freely adjusted by adjusting the concentration of the shell material or the shell hardening material. Thereby, the capsule corresponding to various uses can be generated. For example, when applying capsules to the medical field, it is possible to select the time from when the shell is broken until the internal substance (core) is exposed by adjusting the strength (hardness) of the shell. become able to. Specifically, when a capsule composed of a core made of a drug and a shell covering the core is generated, the drug (core) reaches the affected part without being absorbed or decomposed in the middle after being ingested by the human body. . When the shell is broken and the drug is released when it reaches the affected area, it can be applied to a DDS (drug delivery system).
The capsule in which the shell is cured is collected from the liquid contact part 50.

<第1実施形態の効果>
本実施形態のカプセル製造装置では、液体吐出部10から液膜保持部30に保持された第2の液体(シェル材)の液膜に向けて第1の液体(コア材)を吐出することによりコアを形成する。そして、コアが液膜を貫通する際に、第2の液体(シェル材)によってコアを被覆させることによりシェルを形成させる。そして、液体接触部50に貯留された第3の液体(シェル硬化材)と接触させて化学反応を生じさせることによりシェルを硬化させて、カプセルを生成する。
<Effects of First Embodiment>
In the capsule manufacturing apparatus of the present embodiment, the first liquid (core material) is discharged from the liquid discharge unit 10 toward the liquid film of the second liquid (shell material) held in the liquid film holding unit 30. Form the core. Then, when the core penetrates the liquid film, the shell is formed by covering the core with the second liquid (shell material). And a shell is hardened by making it contact with the 3rd liquid (shell hardening material) stored in the liquid contact part 50, and producing a chemical reaction, and produces | generates a capsule.

本実施形態のカプセル製造装置によれば、第1の液体(コア材)の吐出量や第2の液体(シェル材)の液膜厚さを調整することにより、所望のサイズのカプセルを高精度に生成することができる。そして、吐出された第1の液体がそのままコアを形成するため、コア材の歩留まりが非常に高く、コスト面でも有利である。   According to the capsule manufacturing apparatus of the present embodiment, by adjusting the discharge amount of the first liquid (core material) and the liquid film thickness of the second liquid (shell material), a capsule having a desired size can be accurately obtained. Can be generated. And since the discharged 1st liquid forms a core as it is, the yield of a core material is very high, and it is advantageous also in terms of cost.

また、カプセル材料の選択性が広く、様々な液体を組み合わせることが可能である。特に、ディスペンサーを用いてコア材の液滴を吐出することから、吐出量や粘性の大小にかかわらず精度よくコア材を吐出することが可能である。特に、直径がミリメートルオーダーの大きなサイズの液滴も精度よく吐出することができる。また、液体吐出動作時に加熱を要しないので、細胞等の生体材料を含んだ液体でも生体組織を破壊することなくコア材として使用することができる。一方、シェルを形成する第2の液体(シェル材)は、液膜保持部30に液膜として保持可能であり、液体接触部50にて硬化させることができる物質であれば、様々な種類の液体を使用することができる。したがって、液体の性質に関わらず、正確な大きさのカプセルを効率よく生成しやすくなる。   Moreover, the selectivity of the capsule material is wide, and various liquids can be combined. In particular, since the core material droplets are discharged using a dispenser, it is possible to accurately discharge the core material regardless of the discharge amount or the viscosity. In particular, it is possible to accurately eject a large droplet having a diameter of the order of millimeters. Further, since heating is not required during the liquid discharging operation, even a liquid containing a biological material such as a cell can be used as the core material without destroying the biological tissue. On the other hand, as long as the second liquid (shell material) forming the shell can be held as a liquid film in the liquid film holding unit 30 and can be cured by the liquid contact unit 50, various kinds of liquids can be used. Liquid can be used. Therefore, it becomes easy to efficiently produce a capsule having an accurate size regardless of the nature of the liquid.

<変形例>
図3に示されるカプセル製造装置1では、液膜保持部30に対して液体吐出部10としてディスペンサーが1つだけ配置されているが、これに限るものではない。すなわち、液膜保持部30の上方に複数のディスペンサーが配置される構成としてもよい。図10にカプセル製造装置1の変形例について説明する図を示す。
<Modification>
In the capsule manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 3, only one dispenser is disposed as the liquid ejection unit 10 with respect to the liquid film holding unit 30, but the present invention is not limited to this. That is, a plurality of dispensers may be arranged above the liquid film holding unit 30. FIG. 10 is a view for explaining a modification of the capsule manufacturing apparatus 1.

図のように、複数のディスペンサーからそれぞれコア材(第1の液体)の液滴がシェル材(第2の液体)の液膜に向けて吐出される。吐出された複数の液滴(コア)は、それぞれシェル材の液膜を貫通することによってシェル材に被覆され、複数のカプセルが形成される。そして、形成された複数のカプセルは液体接触部50によってそれぞれシェルが硬化される。   As shown in the figure, droplets of the core material (first liquid) are discharged from a plurality of dispensers toward the liquid film of the shell material (second liquid). The plurality of discharged droplets (cores) are respectively covered with the shell material by penetrating the liquid film of the shell material, and a plurality of capsules are formed. The shells of the plurality of formed capsules are cured by the liquid contact portion 50.

液体吐出部10として複数のディスペンサーを設け、同じタイミングで吐出可能な液滴(コア)の数を増やすことにより、複数のカプセルを同時に生成することができ、カプセル生成効率をより高くすることができる。   By providing a plurality of dispensers as the liquid ejection unit 10 and increasing the number of droplets (cores) that can be ejected at the same timing, a plurality of capsules can be generated simultaneously, and capsule generation efficiency can be further increased. .

===第2実施形態===
第2実施形態では、第1実施形態とは液体接触部50の構成が異なるカプセル製造装置2を用いてカプセルの製造を行なう。図11に、第2実施形態におけるカプセル製造装置2の基本的な構成を説明する概略図を示す。カプセル製造装置2で、液体吐出部10及び液膜保持部30はカプセル製造装置1と同様の構成である。なお、本実施形態においても、上述の図10の場合と同様に、液体吐出部10が複数のディスペンサーを有する構成とすることもできる。
以下、液体接触部50を中心に説明する。
=== Second Embodiment ===
In the second embodiment, capsules are manufactured using the capsule manufacturing apparatus 2 having a configuration of the liquid contact portion 50 different from that of the first embodiment. In FIG. 11, the schematic explaining the basic structure of the capsule manufacturing apparatus 2 in 2nd Embodiment is shown. In the capsule manufacturing apparatus 2, the liquid discharge unit 10 and the liquid film holding unit 30 have the same configuration as that of the capsule manufacturing apparatus 1. In the present embodiment, the liquid ejection unit 10 may have a plurality of dispensers as in the case of FIG. 10 described above.
Hereinafter, the liquid contact portion 50 will be mainly described.

<液体接触部50>
本実施形態の液体接触部50は、噴霧部55と、カプセル回収部56とを有する。
噴霧部55はシェル硬化材(第3の液体)を霧状に噴霧することにより、図11のように大気中の所定の領域にシェル硬化材を散布する。言い換えると、大気中の所定の領域にシェル硬化材の微粒子による雰囲気(以下、シェル硬化材雰囲気とも呼ぶ)を形成する。噴霧部55は、例えばスプレーノズルを備え、シェル硬化材(第3の液体)を霧状に吐出する。
<Liquid contact part 50>
The liquid contact unit 50 according to the present embodiment includes a spray unit 55 and a capsule collection unit 56.
The spraying unit 55 sprays the shell hardener (third liquid) in a mist to spray the shell hardener over a predetermined region in the atmosphere as shown in FIG. In other words, an atmosphere (hereinafter also referred to as a shell curing material atmosphere) of fine particles of the shell curing material is formed in a predetermined region in the atmosphere. The spray unit 55 includes, for example, a spray nozzle, and discharges the shell curing material (third liquid) in a mist form.

カプセル回収部56は完成したカプセルを回収する容器であり、カプセル(コア)の移動方向(第1の液体が吐出される方向)の最下流側に配置される。   The capsule collection unit 56 is a container that collects the completed capsule, and is arranged on the most downstream side in the moving direction of the capsule (core) (the direction in which the first liquid is discharged).

<カプセル生成動作>
第2実施形態におけるカプセル生成動作は、基本的に第1実施形態と同様であるが(図5参照)、シェル硬化工程(S103)において気相中でシェルが硬化される点が異なる。
<Capsule generation operation>
The capsule generating operation in the second embodiment is basically the same as that in the first embodiment (see FIG. 5), except that the shell is cured in the gas phase in the shell curing step (S103).

シェル材(第2の液体)の液膜を貫通することでシェル材によって被覆された状態のコア(カプセル)は、移動方向(図11ではZ軸方向)の途中に形成されたシェル硬化材雰囲気を通過する際にシェル硬化材(第3の液体)の微粒子と接触する。これにより、シェル表面においてシェル材とシェル硬化材とが接触した部分で化学反応が生じ、当該接触部分が硬くなる。例えば、シェル材(第2の液体)としてアルギン酸塩を含む水溶液、シェル硬化材(第3の液体)として塩化カルシウムを含む水溶液が用いられた場合には、接触部において架橋反応が生じ、シェルが硬化する。なお、シェル硬化材の微粒子を気相中に均一に分布させることにより、シェル硬化材はシェル材と均一に接触し、カプセルの表面(シェル)全体にわたって化学反応を均一に進行させることができる。つまり、カプセル表面におけるゲルの硬さにムラが生じにくい。   The core (capsule) in a state of being covered with the shell material by penetrating the liquid film of the shell material (second liquid) is a shell hardening material atmosphere formed in the middle of the moving direction (Z-axis direction in FIG. 11) When it passes through, it comes into contact with the fine particles of the shell hardener (third liquid). Thereby, a chemical reaction arises in the part which the shell material and the shell hardening material contacted on the shell surface, and the said contact part becomes hard. For example, when an aqueous solution containing alginate is used as the shell material (second liquid) and an aqueous solution containing calcium chloride is used as the shell hardener (third liquid), a crosslinking reaction occurs at the contact portion, and the shell Harden. In addition, by distributing the fine particles of the shell curing material uniformly in the gas phase, the shell curing material can be in uniform contact with the shell material, and the chemical reaction can proceed uniformly over the entire surface (shell) of the capsule. That is, unevenness is hardly generated in the hardness of the gel on the capsule surface.

したがって、シェル硬化材雰囲気におけるシェル硬化材の濃度を適当に保つことにより、シェルが適切な硬さになったカプセルを生成することができる。なお、シェルが硬化されたカプセルは、そのまま移動方向に移動し、カプセル回収部56で回収される。   Therefore, by maintaining an appropriate concentration of the shell curing material in the shell curing material atmosphere, it is possible to generate a capsule in which the shell has an appropriate hardness. Note that the capsule with the hardened shell moves in the moving direction as it is and is collected by the capsule collecting unit 56.

<第2実施形態の効果>
第2実施形態では、気相中でシェルが硬化され、そのまま回収容器56に沈降してカプセルとして回収されるため、液相中からカプセルを回収するのと比較して、回収作業に要する手間を省略することができる。例えば、第1実施形態では液体接触部50に貯留されたシェル硬化材液中から濾過法や遠心分離法によりカプセルの回収を行なうが、本実施形態ではそのような回収方法は不要である。また、シェルをシェル硬化材と均一に接触させることができるため、シェルの硬さにムラの少ないカプセルを生成することができる。
<Effects of Second Embodiment>
In the second embodiment, the shell is hardened in the gas phase and settles as it is in the recovery container 56 and is recovered as a capsule. Therefore, compared with recovering the capsule from the liquid phase, the labor required for the recovery operation is reduced. Can be omitted. For example, in the first embodiment, the capsule is recovered from the shell hardened material liquid stored in the liquid contact portion 50 by a filtration method or a centrifugal separation method, but such a recovery method is not necessary in the present embodiment. Further, since the shell can be brought into uniform contact with the shell curing material, capsules with less unevenness in shell hardness can be generated.

===第3実施形態===
第3実施形態では、液膜状に保持されたシェル硬化材によってシェルを硬化させるカプセル製造装置3を用いてカプセルの製造を行なう。図12に、第3実施形態におけるカプセル製造装置3の基本的な構成を説明する概略図を示す。
=== Third Embodiment ===
In 3rd Embodiment, a capsule is manufactured using the capsule manufacturing apparatus 3 which hardens a shell with the shell hardening material hold | maintained at the liquid film form. In FIG. 12, the schematic explaining the basic structure of the capsule manufacturing apparatus 3 in 3rd Embodiment is shown.

カプセル製造装置3では、液体吐出部10と、液膜保持部30(本実施形態において、第1液膜保持部30と呼ぶ)と、第2液膜保持部40と、カプセル回収部56とを備える。第2液膜保持部40以外の構成は第2実施形態と同様である。   In the capsule manufacturing apparatus 3, the liquid ejection unit 10, the liquid film holding unit 30 (referred to as the first liquid film holding unit 30 in this embodiment), the second liquid film holding unit 40, and the capsule collection unit 56 are provided. Prepare. The configuration other than the second liquid film holding unit 40 is the same as that of the second embodiment.

(第2液膜保持部40)
第2液膜保持部40は液膜保持枠41を有する。液膜保持枠41は、上述の液膜保持枠31と同様の枠であり、本実施形態では、第3の液体(シェル硬化材)を薄膜状に保持する。シェル硬化材の液膜は、第1液膜保持部30の鉛直下方の位置に、シェル材の液膜と平行に保持される(図12参照)。
(Second liquid film holding unit 40)
The second liquid film holding unit 40 has a liquid film holding frame 41. The liquid film holding frame 41 is the same frame as the liquid film holding frame 31 described above, and holds the third liquid (shell hardener) in a thin film shape in this embodiment. The liquid film of the shell hardening material is held in a position below the first liquid film holding unit 30 in parallel with the liquid film of the shell material (see FIG. 12).

<カプセル生成動作>
第3実施形態では、コア材の液滴がシェル材の液膜、及び、シェル硬化材の液膜を連続して貫通することによってカプセルが生成される。図13は、コア材の液滴が2つの液膜を貫通する際の動作について概略的に説明する図である。図の(A)〜(F)はコア材が液膜を貫通する際の様子を時系列順に表したものである。
<Capsule generation operation>
In the third embodiment, a capsule is generated by a droplet of a core material continuously penetrating a liquid film of a shell material and a liquid film of a shell hardening material. FIG. 13 is a diagram schematically illustrating an operation when a droplet of the core material penetrates two liquid films. (A)-(F) of a figure represent the mode when a core material penetrates a liquid film in time series order.

(A)はじめに、コア材(第1の液体)の液滴によって形成されたコアが、シェル材(第2の液体)によって形成された液膜に所定の速度(液膜を貫通可能な速度)で突入する。(B)シェル材の液膜と接触したコアはそのまま直進を続け、該液膜を貫通しようとする。これに対して、シェル材の液膜はコアを包むように変形する。なお、コア材とシェル材とは、組成や比重、粘度、表面張力等の性質が異なる液体であり(例えば、水性の液体と油性の液体など界面が強く形成される液体の組合せ)、両者が接触した場合でも直ちに混合されることはない。(C)コアはシェル材の液膜に包まれたまま直進を続ける。コアが当初の液膜の位置を通過した段階では、コアの大部分がシェル材液膜によって覆われた状態となる。なお、コアが通過した部分では、シェル材液膜に穴が開いたような状態となるが、その穴の周囲からシェル材が移動することにより、シェル材液膜の穴をふさいで穴のない状態に戻そうとする。(D)コアがシェル材液膜を完全に貫通すると、コア全体がシェル材(第2の液体)に被覆された状態となり、コアを内包するシェルが形成される。なお、コアが貫通した後のシェル材液膜に開いた穴はシェル材によって閉じられる。シェルによって被覆されたコアは、そのままシェル硬化材の液膜に突入する。(E)シェル硬化材液膜に突入したコア(シェルによって被覆された状態のコア)は、シェル硬化材(第3の液体)によって覆われる。(F)そして、シェル硬化材液膜を完全に貫通すると、シェルに被覆されたコア全体がシェル硬化材に被覆された状態となる。このとき、シェル材とシェル硬化材とが接触することにより、シェルの表面(シェル材とシェル硬化材との接触面)においてゲル化反応が進行し、シェルが硬化される。これにより、適切な硬さのシェルを有するカプセルが生成される。   (A) First, the core formed by the droplets of the core material (first liquid) has a predetermined speed (speed that can penetrate the liquid film) in the liquid film formed by the shell material (second liquid). Rush in. (B) The core that has come into contact with the liquid film of the shell material continues to advance straight and tries to penetrate the liquid film. In contrast, the liquid film of the shell material is deformed so as to wrap the core. The core material and the shell material are liquids having different properties such as composition, specific gravity, viscosity, and surface tension (for example, a combination of an aqueous liquid and a liquid that forms a strong interface such as an oily liquid). Even in contact, it is not immediately mixed. (C) The core continues straight while being wrapped in the liquid film of the shell material. At the stage where the core passes the position of the initial liquid film, most of the core is covered with the shell material liquid film. In the portion where the core has passed, the shell material liquid film has a hole, but the shell material moves from around the hole so that the shell material liquid film is blocked and there is no hole. Try to return to the state. (D) When the core completely penetrates the shell material liquid film, the entire core is covered with the shell material (second liquid), and a shell including the core is formed. The hole opened in the shell material liquid film after the core penetrates is closed by the shell material. The core covered with the shell directly enters the liquid film of the shell hardening material. (E) The core that has entered the shell hardened material liquid film (the core covered with the shell) is covered with the shell hardened material (third liquid). (F) When the shell hardening material liquid film is completely penetrated, the entire core covered with the shell is covered with the shell hardening material. At this time, when the shell material and the shell curing material come into contact with each other, the gelation reaction proceeds on the surface of the shell (the contact surface between the shell material and the shell curing material), and the shell is cured. This produces a capsule with a shell of suitable hardness.

<第3実施形態の効果>
第3実施形態では、コアがシェル材の液膜及びシェル硬化材の液膜を連続して貫通することでカプセルが生成される。シェル硬化材が液膜として保持されるので、使用されるシェル硬化材を少なくすることができる。また、装置自体も液膜保持枠という単純な構成となるため、カプセル製造コストを低く抑えることができる。また、シェル硬化材液膜はカプセル生成動作中に容易に取り替えることができる。例えば、シェル硬化材の濃度を変更したり、液膜の厚さを変更したりすることで、シェルの硬さを調整しながら、用途に応じて様々な種類のカプセルを生成することができる。
<Effect of the third embodiment>
In 3rd Embodiment, a core is produced | generated when a core penetrates continuously the liquid film of a shell material, and the liquid film of a shell hardening material. Since the shell hardener is held as a liquid film, the amount of shell hardener used can be reduced. In addition, since the device itself has a simple configuration of a liquid film holding frame, the capsule manufacturing cost can be kept low. Moreover, the shell hardener liquid film can be easily replaced during the capsule generating operation. For example, various types of capsules can be generated depending on the application while adjusting the hardness of the shell by changing the concentration of the shell hardening material or changing the thickness of the liquid film.

===その他の実施形態===
一実施形態としてのカプセル製造装置を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
=== Other Embodiments ===
Although the capsule manufacturing apparatus as one embodiment has been described, the above-described embodiment is for facilitating understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof. Even the embodiments described below are included in the present invention.

<液体吐出部について>
前述の各実施形態では、液体吐出部として、プランジャーに加えられる外力(例えば圧縮空気)によって、圧力容器内に保持された液体を吐出するディスペンサーについて説明されていた。しかし、液体を定量ずつ吐出可能な構成であれば、この例には限られない。例えば、複数配置されたフィンガーを順次動作させることによってチューブ内に保持された液体を吐出するチューブポンプのような吐出装置を用いることも可能である。
<About the liquid ejection part>
In each of the above-described embodiments, the dispenser that discharges the liquid held in the pressure vessel by the external force (for example, compressed air) applied to the plunger has been described as the liquid discharge unit. However, the present invention is not limited to this example as long as the liquid can be discharged in a fixed amount. For example, it is also possible to use a discharge device such as a tube pump that discharges the liquid held in the tube by sequentially operating a plurality of fingers.

<カプセル生成材料について>
前述の各実施形態では、第1の液体〜第3の液体についてそれぞれ具体例が例示されていたが、例示された以外のカプセル生成材料を用いてカプセルを生成することも可能である。
<About capsule generation materials>
In the above-described embodiments, specific examples are illustrated for the first liquid to the third liquid, respectively, but capsules can be generated using capsule generating materials other than those illustrated.

<装置の配置について>
前述の各実施形態では、液体吐出部、液膜保持部、液体接触部が鉛直方向に沿って直線状に並ぶように配置されていたが、各機器の配置はこの限りではない。例えば、液体吐出部によってコア(第1の液体)が鉛直に対して斜めの方向に吐出されるような場合には、当該コアの移動方向(進路)に沿って各機器が配置されればよい。
<About device layout>
In each of the above-described embodiments, the liquid discharge unit, the liquid film holding unit, and the liquid contact unit are arranged so as to be linearly arranged along the vertical direction, but the arrangement of the devices is not limited to this. For example, when the core (first liquid) is discharged in an oblique direction with respect to the vertical by the liquid discharge unit, each device may be arranged along the moving direction (path) of the core. .

1、2 カプセル製造装置、
10 液体吐出部、11 バレル、12 ノズル、13 プランジャー、
14 アダプター、15 制御部、
30 液膜保持部(第1液膜保持部)、31 液膜保持枠、
40 第2液膜保持部、41 液膜保持枠、
50 液体接触部、51 液体貯留槽、55 噴霧部、56 カプセル回収部、
111 ノズル、112 液体供給路、114 ノズル連通路、116 弾性板、
PZT ピエゾ素子
1, 2 capsule manufacturing equipment,
10 liquid ejector, 11 barrel, 12 nozzle, 13 plunger,
14 adapter, 15 controller,
30 liquid film holding part (first liquid film holding part), 31 liquid film holding frame,
40 second liquid film holding part, 41 liquid film holding frame,
50 liquid contact part, 51 liquid storage tank, 55 spraying part, 56 capsule collection part,
111 nozzles, 112 liquid supply passages, 114 nozzle communication passages, 116 elastic plates,
PZT Piezo element

Claims (8)

圧力容器内に外力が供給されることにより、前記圧力容器内に保持された第1の液体を所定量ずつ吐出する液体吐出部と、
第2の液体を膜状に保持する液膜保持部と、
前記液体吐出部の動作を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記液膜保持部に保持された前記第2の液体の液膜に向けて、前記液体吐出部から前記第1の液体を吐出させることにより、コアを形成し、
前記コアが前記第2の液体の液膜を貫通する際に、前記第2の液体によって前記コアを被覆させることにより、前記コアを内包するシェルを形成する、ことを特徴とするカプセル製造装置。
A liquid discharge unit that discharges the first liquid held in the pressure vessel by a predetermined amount by supplying an external force into the pressure vessel;
A liquid film holding unit for holding the second liquid in a film shape;
A control unit for controlling the operation of the liquid discharge unit,
The control unit discharges the first liquid from the liquid discharge unit toward the liquid film of the second liquid held in the liquid film holding unit, thereby forming a core.
When the core penetrates the liquid film of the second liquid, the core is covered with the second liquid to form a shell that encloses the core.
請求項1に記載のカプセル製造装置であって、
前記液体吐出部は、前記外力として圧縮空気が供給され、前記圧力容器内が加圧されることにより、前記圧力容器内に保持された前記第1の液体を吐出し、
前記制御部は、前記液体吐出部に供給される前記圧縮空気の量を調整することで、前記液体吐出部から吐出される前記第1の液体の量を調整する、ことを特徴とするカプセル製造装置。
The capsule manufacturing apparatus according to claim 1,
The liquid discharge unit discharges the first liquid held in the pressure vessel by supplying compressed air as the external force and pressurizing the pressure vessel.
Capsule manufacturing, wherein the controller adjusts the amount of the first liquid discharged from the liquid discharger by adjusting the amount of the compressed air supplied to the liquid discharger apparatus.
請求項1または2に記載のカプセル製造装置であって、
前記シェルによって内包された状態の前記コアを、前記第2の液体を硬化させる第3の液体と接触させることにより、前記シェルを硬化させる、ことを特徴とするカプセル製造装置。
The capsule manufacturing apparatus according to claim 1 or 2,
The capsule manufacturing apparatus, wherein the shell is cured by bringing the core encapsulated by the shell into contact with a third liquid that cures the second liquid.
請求項3に記載のカプセル製造装置であって、
前記第3の液体を霧状に噴霧する噴霧部を有し、
前記シェルによって内包された状態の前記コアの移動方向に前記噴霧部から前記第3の液体を噴霧することにより、前記第2の液体と前記第3の液体とを接触させる、ことを特徴とするカプセル製造装置。
The capsule manufacturing apparatus according to claim 3,
Having a spraying section for spraying the third liquid in a mist form;
The second liquid and the third liquid are brought into contact with each other by spraying the third liquid from the spray section in the moving direction of the core in a state of being enclosed by the shell. Capsule manufacturing equipment.
請求項3に記載のカプセル製造装置であって、
第3の液体を膜状に保持する液膜保持部を有し、
前記シェルによって内包された状態の前記コアが前記第3の液体の液膜を貫通する際に、前記第3の液体によって前記シェルを被覆させることにより、前記第2の液体と前記第3の液体とを接触させる、ことを特徴とするカプセル製造装置。
The capsule manufacturing apparatus according to claim 3,
A liquid film holding unit for holding the third liquid in a film shape;
When the core encapsulated by the shell penetrates the liquid film of the third liquid, the second liquid and the third liquid are covered by covering the shell with the third liquid. And a capsule manufacturing apparatus.
請求項3〜5のいずれかに記載のカプセル製造装置であって、
前記第2の液体は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、
前記第3の液体は多価金属塩を含む水溶液であり、
前記第2の液体と前記第3の液体とを接触させて化学反応を生じさせることにより、前記シェルを硬化させる、ことを特徴とするカプセル製造装置。
It is a capsule manufacturing apparatus in any one of Claims 3-5,
The second liquid is an aqueous solution containing polysaccharides or proteins,
The third liquid is an aqueous solution containing a polyvalent metal salt;
The capsule manufacturing apparatus, wherein the shell is cured by bringing the second liquid and the third liquid into contact with each other to cause a chemical reaction.
請求項1〜6いずれかに記載のカプセル製造装置で製造された医療用カプセル。   The capsule for medical manufacture manufactured with the capsule manufacturing apparatus in any one of Claims 1-6. 圧力容器内に外力が供給されることによって前記圧力容器内に保持された液体を所定量ずつ吐出する液体吐出部から、第1の液体を吐出することにより、コアを形成することと、
前記コアが、膜状に保持された第2の液体の液膜を貫通する際に、前記第2の液体によって前記コアを被覆させることにより、前記コアを内包するシェルを形成することと、
を有するカプセル製造方法。
Forming a core by discharging a first liquid from a liquid discharge unit that discharges the liquid held in the pressure container by a predetermined amount by supplying an external force into the pressure container;
Forming a shell enclosing the core by covering the core with the second liquid when the core penetrates the liquid film of the second liquid held in the form of a film;
A method for producing capsules.
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