JP2013166127A - Capsule production apparatus, capsule for medical use, method for producing capsule, and liquid ejecting apparatus - Google Patents

Capsule production apparatus, capsule for medical use, method for producing capsule, and liquid ejecting apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capsule production apparatus easily ejecting a droplet having an appropriate size regardless of the nature of liquids.SOLUTION: A capsule production apparatus includes a liquid ejecting part formed of: a pressurizing part 11 reciprocating in a predetermine direction; an elastomer 30 elastically deforming in the predetermine direction by being pressurized by the pressurizing part; and a liquid holding part 20 holding a core material including a liquid to be a raw material of a core of a capsule inside thereof and having a nozzle with a periphery surrounded by the elastomer at a bottom surface part. A droplet is formed by ejecting the core material from the liquid ejecting part, and a shell of the capsule is formed by coating the droplet of the core material by a shell material which is a liquid to be a raw material of the shell, and the shell in a state of being coated with the droplet of the core material is cured by contacting a shell curing material for curing the shell material with the shell.

Description

本発明は、カプセル生成装置、医療用カプセル、カプセル生成方法、及び、液体吐出装置に関する。   The present invention relates to a capsule generation device, a medical capsule, a capsule generation method, and a liquid ejection device.

医療用や化粧品などに利用されるカプセルがある。特に、粒径がマイクロメートルオーダーの微小なカプセルはマイクロカプセル(マイクロスフィア)と呼ばれ、近年開発が進んでいる。   There are capsules used for medical use and cosmetics. In particular, a microcapsule having a particle size of the order of micrometers is called a microcapsule (microsphere), and has been developed in recent years.

このようなカプセルを生成する際に、カプセルの原料となる液体を微小量ずつ吐出する液体吐出装置を用いて、球状の液滴(カプセル)を形成する方法が知られている。液体吐出装置の一例としては、熱抵抗器や圧電素子等のエネルギー発生素子(エジェクター)を動作させることにより、チャンバー内に充填された液体をノズル部から所定量ずつ吐出して、所望の大きさ(容量)の液滴を形成することが可能な液体吐出装置が提案されている(特許文献1)。   When producing such capsules, a method of forming spherical droplets (capsules) using a liquid ejection device that ejects a minute amount of liquid as a raw material for the capsules is known. As an example of the liquid ejecting apparatus, by operating an energy generating element (ejector) such as a thermal resistor or a piezoelectric element, the liquid filled in the chamber is ejected from the nozzle portion by a predetermined amount to have a desired size. A liquid ejection apparatus capable of forming (capacity) droplets has been proposed (Patent Document 1).

特許第4526399号公報Japanese Patent No. 4526399

特許文献1の液体吐出装置では、エジェクターの動作量を変更することによって液体の吐出量を制御している。しかし、液体の性質によっては吐出量を正確に制御できなくなり、適正な大きさの液滴を形成することができない場合がある。例えば、吐出する液体の粘度が高い場合、該液体の流動性が低いため、チャンバー内に液体が十分に充填されず、適正な大きさの液滴を吐出することができないおそれがある。また、エジェクターとして熱抵抗器を用いる場合には、熱を加えると成分が変化してしまうような液体を用いることが難しい。   In the liquid ejecting apparatus of Patent Document 1, the liquid ejection amount is controlled by changing the operation amount of the ejector. However, depending on the nature of the liquid, it may be impossible to accurately control the discharge amount, and droplets of an appropriate size may not be formed. For example, when the viscosity of the liquid to be discharged is high, the fluidity of the liquid is low, so that the liquid is not sufficiently filled in the chamber, and there is a possibility that a droplet having an appropriate size cannot be discharged. Moreover, when using a thermal resistor as an ejector, it is difficult to use a liquid whose components change when heat is applied.

本発明では液体の性質に関わらず、適正な大きさの液滴を吐出しやすいカプセル生成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 generating apparatus that can easily discharge a droplet of an appropriate size regardless of the nature of the liquid.

上記目的を達成するための主たる発明は、所定の方向に往復運動する加圧部と、前記加圧部によって加圧されることで前記所定の方向に弾性変形する弾性体と、カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を内部に保持し、前記弾性体によって周囲を取り囲まれるノズルを底面部に有する液体保持部と、を有し、前記加圧部によって前記弾性体が加圧される際に、前記弾性体の内側の領域と前記加圧部と前記液体保持部の底面部との間で、前記ノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成される液体吐出部であって、前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された前記コア材の一部が前記ノズルから吐出され、前記加圧部が前記一の方向とは反対の方向に移動して前記閉鎖された空間が開放されることにより、前記液体保持部の内部に保持された前記コア材が前記弾性体の内側の領域に流入する液体吐出部、を備えるカプセル生成装置であって、
前記液体吐出部から前記コア材を吐出して液滴を形成し、前記カプセルのシェルの原料となる液体であるシェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることにより、前記シェルを形成させ、前記シェル材を硬化させるシェル硬化材と前記シェルとを接触させて、前記コア材の液滴を被覆した状態のシェルを硬化させる、ことを特徴とするカプセル生成装置である。
The main invention for achieving the above object is to provide a pressurizing part that reciprocates in a predetermined direction, an elastic body that is elastically deformed in the predetermined direction by being pressurized by the pressurizing part, and a core of a capsule. A liquid holding part that holds a core material containing a liquid as a raw material inside and has a nozzle surrounded by the elastic body on a bottom surface part, and the elastic body is pressurized by the pressurizing part In this case, a liquid ejection unit in which a space other than the nozzle is closed is formed between the inner region of the elastic body, the pressure unit, and the bottom surface of the liquid holding unit, A part of the core material held inside the closed space is released from the nozzle by moving the pressurizing part in one of the predetermined directions and compressing the closed space. Discharged, the pressure part is opposite to the one direction A capsule generating apparatus comprising: a liquid discharge portion that moves in a direction to open the closed space so that the core material held inside the liquid holding portion flows into a region inside the elastic body Because
The core material is ejected from the liquid ejection part to form droplets, and the shell material is covered with a shell material that is a liquid that is a raw material of the capsule shell, thereby forming the shell, It is a capsule production | generation apparatus characterized by making the shell hardening material and the said shell which harden the said shell material contact, and hardening the shell of the state which coat | covered the droplet of the said core material.

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.

図1A及び図1Bは、液体吐出装置1の概略図である。1A and 1B are schematic views of the liquid ejection apparatus 1. FIG. 液体吐出装置1を用いて液体を吐出する際の動作について説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation when liquid is discharged using the liquid discharge apparatus 1. 図3A及び図3Bは、液体吐出装置1の変形例の概略図である。3A and 3B are schematic views of a modified example of the liquid ejection apparatus 1. 変形例における液体吐出時の動作について説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement at the time of the liquid discharge in a modification. 図5A及び図5Bは、カプセルの概念図である。5A and 5B are conceptual diagrams of capsules. 第2実施形態においてカプセルを生成するための装置の構成について説明する図である。It is a figure explaining the structure of the apparatus for producing | generating a capsule in 2nd Embodiment. 第2実施形態のカプセル生成工程のフローを表す図である。It is a figure showing the flow of the capsule production | generation process of 2nd Embodiment. 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. 第3実施形態においてカプセルを生成するための装置の構成について説明する図である。It is a figure explaining the structure of the apparatus for producing | generating a capsule in 3rd Embodiment. 第3実施形態のカプセル生成工程のフローを表す図である。It is a figure showing the flow of the capsule production | generation process of 3rd Embodiment. 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4実施形態においてカプセルを生成するための装置の断面を表す概略図である。It is the schematic showing the cross section of the apparatus for producing | generating a capsule in 4th Embodiment. 第4実施形態のカプセル生成工程のフローを表す図である。It is a figure showing the flow of the capsule production | generation process of 4th Embodiment. 第4実施形態でコア及びコアを被覆するシェルが形成される際の動作について説明する図である。It is a figure explaining operation | movement at the time of forming the shell which coat | covers a core and a core in 4th Embodiment. 第5実施形態においてカプセルを生成するための装置の断面を表す概略図である。It is the schematic showing the cross section of the apparatus for producing | generating a capsule in 5th Embodiment. 第5実施形態でコア及びコアを被覆するシェルが形成される際の動作について説明する図である。It is a figure explaining operation | movement at the time of forming the shell which coat | covers a core and a core in 5th Embodiment.

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。   At least the following matters will become clear from the description of the present specification and the accompanying drawings.

所定の方向に往復運動する加圧部と、前記加圧部によって加圧されることで前記所定の方向に弾性変形する弾性体と、カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を内部に保持し、前記弾性体によって周囲を取り囲まれるノズルを底面部に有する液体保持部と、を有し、前記加圧部によって前記弾性体が加圧される際に、前記弾性体の内側の領域と前記加圧部と前記液体保持部の底面部との間で、前記ノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成される液体吐出部であって、前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された前記コア材の一部が前記ノズルから吐出され、前記加圧部が前記一の方向とは反対の方向に移動して前記閉鎖された空間が開放されることにより、前記液体保持部の内部に保持された前記コア材が前記弾性体の内側の領域に流入する液体吐出部、を備えるカプセル生成装置であって、
前記液体吐出部から前記コア材を吐出して液滴を形成し、前記カプセルのシェルの原料となる液体であるシェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることにより、前記シェルを形成させ、前記シェル材を硬化させるシェル硬化材と前記シェルとを接触させて、前記コア材の液滴を被覆した状態のシェルを硬化させる、ことを特徴とするカプセル生成装置。
A pressurizing part that reciprocates in a predetermined direction, an elastic body that is elastically deformed in the predetermined direction by being pressurized by the pressurizing part, and a core material containing a liquid that is a raw material of the capsule core And a liquid holding part having a nozzle surrounded by the elastic body at a bottom surface, and when the elastic body is pressurized by the pressurizing part, a region inside the elastic body, A liquid discharge unit in which a space in which a portion other than the nozzle is closed is formed between the pressurizing unit and the bottom surface of the liquid holding unit, wherein the pressurizing unit is one of the predetermined directions. When the closed space is compressed by moving in the direction of, a part of the core material held inside the closed space is discharged from the nozzle, and the pressure unit is The closed space is opened by moving in the opposite direction. By being, a capsule generating apparatus comprising a liquid discharge portion, said core material held therein flows into the inner area of the elastic body of the liquid holding unit,
The core material is ejected from the liquid ejection part to form droplets, and the shell material is covered with a shell material that is a liquid that is a raw material of the capsule shell, thereby forming the shell, A capsule generating apparatus comprising: a shell curing material that cures the shell material; and the shell is brought into contact with the shell to cure the shell covered with the droplets of the core material.

このようなカプセル生成装置によれば、液体(コア材)の性質に関わらず、適正な大きさの液滴を吐出することで、所望のサイズのカプセルを効率よく生成することができる。そして、加圧部と液体保持部と弾性体とを一体的なユニットとして液体吐出部を構成することが可能であり、装置自体のコストも安価なため、液体吐出部を使い捨てとする等、ディスポーザブル性に優れたカプセル生成装置である。   According to such a capsule generating apparatus, it is possible to efficiently generate capsules of a desired size by ejecting droplets of an appropriate size regardless of the properties of the liquid (core material). Since the liquid discharge unit can be configured as an integral unit of the pressurizing unit, the liquid holding unit, and the elastic body, and the cost of the apparatus itself is low, the liquid discharge unit can be disposable. Capsule production device with excellent properties.

かかるカプセル生成装置であって、前記シェル材を膜状に保持する液膜保持部を備え、前記液膜保持部によって保持された前記シェル材の液膜に向かって前記コア材を吐出して液滴を形成し、前記コア材の液滴が前記シェル材の液膜を貫通する際に、前記シェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることが望ましい。
このようなカプセル生成装置によれば、コアがシェルによって被覆された構造を有するカプセルを生成することができる。その際、シェル材が液膜として保持されるため、生成されるカプセルの用途に応じてコア材とシェル材とをそれぞれ独立して選択することができ、医療や食品等多様な分野に応用可能なカプセルが生成可能である。
In this capsule generating apparatus, the apparatus includes a liquid film holding unit that holds the shell material in a film shape, and the core material is discharged toward the liquid film of the shell material held by the liquid film holding unit. It is desirable to form droplets and coat the core material droplets with the shell material when the core material droplets penetrate the liquid film of the shell material.
According to such a capsule generating apparatus, it is possible to generate a capsule having a structure in which a core is covered with a shell. At that time, since the shell material is held as a liquid film, the core material and the shell material can be independently selected according to the use of the capsule to be produced, and can be applied to various fields such as medical and food. Capsules can be produced.

かかるカプセル生成装置であって、前記液体保持部は、前記弾性体によって周囲を取り囲まれる第1ノズルを底面部に有し、前記コア材を内部に保持する第1保持容器と、前記第1ノズルと中心軸が一致する第2ノズルを底面部に有し、前記第1保持容器の外壁部を取り囲むように配置される第2保持容器であって、前記第1保持容器と前記第2保持容器との間に前記シェル材を保持する第2保持容器と、を有し、前記第2保持容器内に保持された前記シェル材の液中に、前記第1ノズルから前記コア材を吐出して液滴を形成し、前記コア材の液滴が前記シェル材の液中を移動して前記第2ノズルから吐出される際に、前記シェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることが望ましい。
このようなカプセル生成装置によれば、コアがシェルによって被覆された構造を有するカプセルを生成することができる。また、シェル材を液膜として保持されるのではなく液相として保持されるため、シェル材の保持や補充が容易であり、より効率的にカプセルを生成することが可能になる。
In this capsule generating apparatus, the liquid holding unit has a first nozzle surrounded by the elastic body on the bottom surface, and a first holding container for holding the core material therein, and the first nozzle And a second holding container arranged on the bottom surface so as to surround the outer wall of the first holding container, the first holding container and the second holding container A second holding container for holding the shell material between the first nozzle and the core material being discharged from the first nozzle into the liquid of the shell material held in the second holding container. It is desirable to form a droplet and to coat the droplet of the core material with the shell material when the droplet of the core material moves through the liquid of the shell material and is discharged from the second nozzle. .
According to such a capsule generating apparatus, it is possible to generate a capsule having a structure in which a core is covered with a shell. Further, since the shell material is not held as a liquid film but as a liquid phase, the shell material can be easily held and replenished, and capsules can be generated more efficiently.

かかるカプセル生成装置であって、前記第1保持容器の底面部が、弾性変形する部材で形成され、前記第1ノズルの周囲を取り囲み、前記所定の方向に弾性変形する第1弾性体と、前記第2ノズルの周囲を取り囲み、前記所定の方向に弾性変形する第2弾性体と、を有し、前記加圧部によって加圧された前記第1弾性体によって前記第1保持容器の底面部が加圧され、加圧された前記第1保持容器の底面部が弾性変形することにより前記第2弾性体が加圧され、前記第2弾性体の内側の領域と前記第1保持容器の底面部と前記第2保持容器の底面部との間で、前記第1ノズル及び前記第2ノズル以外の部分が閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記シェル材によって被覆された前記コア材の液滴が、前記第2ノズルから吐出されることが望ましい。
このようなカプセル生成装置によれば、圧力を加えてシェル材を吐出させることにより、シェル材の粘度が高い場合でもシェル材によってコア材液滴を被覆させやすくなる。したがって、シェル材の材料選択性がより高くなる。
In such a capsule generating apparatus, a bottom surface portion of the first holding container is formed of an elastically deformable member, surrounds the periphery of the first nozzle, and elastically deforms in the predetermined direction, A second elastic body that surrounds the periphery of the second nozzle and elastically deforms in the predetermined direction, and the bottom surface portion of the first holding container is pressed by the first elastic body that is pressurized by the pressure unit. The second elastic body is pressurized by applying pressure and the bottom surface of the pressurized first holding container is elastically deformed, so that the region inside the second elastic body and the bottom of the first holding container The space in which the portions other than the first nozzle and the second nozzle are closed is compressed between the bottom portion of the second holding container and the liquid of the core material covered with the shell material Drops are ejected from the second nozzle Desirable.
According to such a capsule generating apparatus, the shell material is discharged by applying pressure, so that the core material droplets can be easily covered with the shell material even when the viscosity of the shell material is high. Therefore, the material selectivity of the shell material becomes higher.

かかるカプセル生成装置であって、前記シェル材は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、前記シェル硬化材は多価金属塩を含む水溶液であり、前記シェル材と前記シェル硬化材とが接触する際に生じる硬化反応により、前記カプセルを生成することが望ましい。
このようなカプセル生成装置によれば、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効率よく生成することができる。また、親水性のゲルによるカプセ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、外部環境との間で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 this capsule generator, the shell material is an aqueous solution containing polysaccharides or proteins, the shell hardener is an aqueous solution containing a polyvalent metal salt, and the shell material and the shell hardener are in contact with each other. It is desirable to produce the capsules by a curing reaction that takes place.
According to such a capsule generating apparatus, it is possible to efficiently generate a capsule that is harmless to the human body and highly applicable to the medical field or the like. Moreover, since a capsule made of a hydrophilic gel can be formed, it is possible to produce a capsule having high water retention performance and easy adjustment of osmotic pressure with the external environment.

また、かかるカプセル生成装置によって生成された医療用カプセルが明らかとなる。
このような医療用カプセルであれば、熱加工により原料成分(例えば生体組織)が変質したり、形状や大きさが不揃いなため人体に摂取する際に危険が生じたりする可能性の低い、良質なカプセルを供給することができる。また、原料の歩留まりが高くコストの無駄が抑えられ、環境にも優しいことから、医療分野への応用可能性が高くなる。
Moreover, the medical capsule produced | generated by this capsule production | generation apparatus becomes clear.
With such a medical capsule, the raw material component (for example, biological tissue) is altered by heat processing, and it is unlikely to cause danger when ingested into the human body because of its irregular shape and size. Capsules can be supplied. Moreover, since the yield of raw materials is high, waste of cost is suppressed, and it is environmentally friendly, the applicability to the medical field is increased.

また、所定の方向に往復運動する加圧部によって前記所定の方向に弾性変形する弾性体を加圧することによって、前記弾性体の内側の領域と、前記加圧部と、カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を内部に保持する液体保持部の底面部と、の間で、前記液体保持部の底面部に設けられたノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成され、前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された前記コア材の一部を前記ノズルから吐出して液滴を形成することと、前記カプセルのシェルの原料となる液体であるシェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることにより、前記シェルを形成することと、前記シェル材を硬化させるシェル硬化材と前記シェルとを接触させて、前記コア材の液滴を被覆した状態のシェルを硬化させることと、を有するカプセル生成方法が明らかとなる。   Further, by pressurizing an elastic body that elastically deforms in the predetermined direction by a pressurizing section that reciprocates in a predetermined direction, an inner region of the elastic body, the pressurizing section, and a raw material for the capsule core A space in which a portion other than the nozzle provided on the bottom surface portion of the liquid holding portion is closed is formed between the bottom surface portion of the liquid holding portion that holds the core material including the liquid to be formed, and the pressurization When the portion moves in one of the predetermined directions and the closed space is compressed, a part of the core material held inside the closed space is discharged from the nozzle. Forming the shell by covering the droplet of the core material with a shell material, which is a liquid that is a raw material of the shell of the capsule, and curing the shell material Hardener and said Contacting the E Le, capsules generation method with a curing the shell in a state of covering the droplets of the core material becomes apparent.

また、所定の方向に往復運動する加圧部と、前記加圧部によって加圧されることで前記所定の方向に弾性変形する弾性体と、内部に液体を保持する液体保持部であって、前記弾性体によって周囲を取り囲まれるノズルを底面部に有する液体保持部と、を備え、前記加圧部によって前記弾性体が加圧される際に、前記弾性体の内側の領域と前記加圧部と前記液体保持部の底面部との間で、前記ノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成される、液体吐出装置であって、前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された液体の一部が前記ノズルから吐出され、前記加圧部が前記一の方向とは反対の方向に移動して前記閉鎖された空間が開放されることにより、前記液体保持部の内部に保持された前記液体が前記弾性体の内側の領域に流入する、ことを特徴とする液体吐出装置が明らかとなる。   A pressurizing unit that reciprocates in a predetermined direction; an elastic body that is elastically deformed in the predetermined direction by being pressurized by the pressurizing unit; and a liquid holding unit that holds liquid therein. A liquid holding portion having a nozzle surrounded by the elastic body at a bottom surface portion, and when the elastic body is pressurized by the pressurizing portion, an inner region of the elastic body and the pressurizing portion A space in which a portion other than the nozzle is closed is formed between the liquid holding portion and the bottom surface portion of the liquid holding portion, wherein the pressurizing portion is in one of the predetermined directions. When the closed space is moved and compressed, a part of the liquid held in the closed space is discharged from the nozzle, and the pressurizing unit is opposite to the one direction. The closed space is opened by moving in the direction Ri, the liquid held inside the liquid holding section to flow into the inner region of the elastic body, it becomes clear that a liquid discharge apparatus according to claim.

また、カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を吐出して液滴を形成し、形成された前記コア材の液滴と前記コア材を硬化させる硬化材とを接触させて、前記コア材の液滴を硬化させる、ことを特徴とする液体吐出装置が明らかとなる。   In addition, a core material containing a liquid that is a raw material of the core of the capsule is discharged to form droplets, and the formed droplets of the core material and a curing material that hardens the core material are brought into contact with each other. A liquid ejecting apparatus characterized by curing droplets of the material becomes clear.

===第1実施形態===
<液体吐出装置の構成>
第1実施形態では、所定量の液体を吐出可能な液体吐出装置1について説明する。図1に液体吐出装置1の概略図を示す。図1Aは液体吐出装置1のXZ断面を表し、図1Bは図1AのA−A断面を表している。液体吐出装置1は、加圧部10と、液体保持部20と、弾性体30と、制御部90とを備える。
=== First Embodiment ===
<Configuration of liquid ejection device>
In the first embodiment, a liquid ejection apparatus 1 capable of ejecting a predetermined amount of liquid will be described. FIG. 1 shows a schematic diagram of the liquid ejection apparatus 1. 1A represents an XZ section of the liquid ejection device 1, and FIG. 1B represents an AA section of FIG. 1A. The liquid ejection device 1 includes a pressurizing unit 10, a liquid holding unit 20, an elastic body 30, and a control unit 90.

また、説明のため、図に示されるような座標軸を設定する。Z軸は鉛直方向(図1A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る。また、Y軸はX軸及びZ軸に対して垂直な方向である。   For the sake of explanation, coordinate axes as shown in the figure are set. The Z axis is the vertical direction (the downward direction in FIG. 1A), and the X axis is the direction perpendicular to the Z axis. The Y axis is a direction perpendicular to the X axis and the Z axis.

(加圧部10)
加圧部10は、所定の方向に往復運動することにより、対象物を繰り返し加圧するものである。液体吐出装置1の加圧部10は、ピストン11と動力部15とを有する。
(Pressure unit 10)
The pressurizing unit 10 repeatedly pressurizes an object by reciprocating in a predetermined direction. The pressure unit 10 of the liquid ejection device 1 includes a piston 11 and a power unit 15.

ピストン11は図1AのZ軸方向に沿って往復運動し、下方向(一の方向とする)に移動することで後述する弾性体30を加圧して圧縮する。そして、上方向(一の方向と反対の方向)に移動することで加圧された状態の弾性体30を開放する。ピストン11の下端部の形状は、弾性体30の外形よりも広い平板状の形状であり、当該平板状部分によって弾性体30を均等な力で加圧できるようになっている。また、ピストン11は吐出する液体と直接接触するため(図1A参照)、該液体と接触しても化学反応等を生じない材質で形成される。   The piston 11 reciprocates along the Z-axis direction in FIG. 1A and moves downward (assuming one direction) to pressurize and compress an elastic body 30 to be described later. And the elastic body 30 of the pressurized state is open | released by moving to an upper direction (direction opposite to one direction). The shape of the lower end portion of the piston 11 is a flat plate shape wider than the outer shape of the elastic body 30, and the elastic body 30 can be pressurized with an equal force by the flat plate portion. Further, since the piston 11 is in direct contact with the liquid to be discharged (see FIG. 1A), the piston 11 is formed of a material that does not cause a chemical reaction or the like even when in contact with the liquid.

動力部15はピストン11を往復運動させるための動力を発生するアクチュエーターである。本実施形態で、動力部15はピストン11の上端部に接続され、ピストン11に動力を加えることで、Z軸方向を往復移動させる。   The power unit 15 is an actuator that generates power for reciprocating the piston 11. In this embodiment, the power unit 15 is connected to the upper end of the piston 11 and reciprocates in the Z-axis direction by applying power to the piston 11.

(液体保持部20)
液体保持部20は、液体を保持する容器であり、図1Aの着色部で示されるように、容器の内部に被吐出液体を保持する。図では、液体保持部20は円筒形の容器であるが、所定量の液体を保持できるものであれば容器の形状は任意である。ただし、液体保持部20の底面部は、平面に近い形状とし、また、弾性変形しにくい部材で形成される。弾性体30が圧縮変形する際に、液体保持部20の底面部と弾性体30との間に隙間が生じないようにする必要があるためである。
(Liquid holding part 20)
The liquid holding unit 20 is a container that holds a liquid, and holds the liquid to be discharged inside the container, as shown by the colored portion in FIG. 1A. In the figure, the liquid holding unit 20 is a cylindrical container, but the shape of the container is arbitrary as long as it can hold a predetermined amount of liquid. However, the bottom surface of the liquid holding unit 20 has a shape close to a plane and is formed of a member that is not easily elastically deformed. This is because it is necessary to prevent a gap from being generated between the bottom surface of the liquid holding unit 20 and the elastic body 30 when the elastic body 30 is compressively deformed.

液体保持部20の底面部には液体を吐出するためのノズルが設けられる。図1Bでは、液体保持部20の中心の位置にノズルが1つ設けられているが、ノズルの設置位置や設置個数は液体吐出装置1の用途などに応じて変更可能である。また、ノズルの直径は、吐出される液体の容量や、液体の性質(例えば粘度等)に応じて決定される。   A nozzle for discharging liquid is provided on the bottom surface of the liquid holding unit 20. In FIG. 1B, one nozzle is provided at the center position of the liquid holding unit 20, but the installation position and the number of nozzles can be changed according to the use of the liquid ejection apparatus 1 and the like. Further, the diameter of the nozzle is determined according to the volume of the liquid to be ejected and the property of the liquid (for example, viscosity).

(弾性体30)
弾性体30は、弾性変形可能な部材であり、図1A及び図1Bの斜線部で示されるように、液体保持部20の底面部に設けられたノズルの周囲を取り囲むように配置される。液体吐出装置1では、弾性体30はシリコンや合成ゴム等の弾性体で形成された円環状のリング(以下、Oリングとも呼ぶ)であり、ピストン11(加圧部10)の往復運動により、Z軸方向に弾性変形する。詳細については後述するが、液体吐出時において、弾性体30の内側の領域(Oリングの内側部分の領域)と、ピストン11の下端部と、液体保持部20の底面部との間に閉鎖空間が形成され、この閉鎖空間が圧力室となって、ノズルから液体を吐出する。したがって、弾性体30の大きさ(Oリングの内径やリングの太さ)は吐出される液体の容量や、液体の性質(例えば粘度等)、ノズル径とのバランス等を考慮して決定される。
(Elastic body 30)
The elastic body 30 is a member that can be elastically deformed, and is disposed so as to surround the periphery of the nozzle provided on the bottom surface of the liquid holding unit 20, as indicated by the hatched portion in FIGS. 1A and 1B. In the liquid ejecting apparatus 1, the elastic body 30 is an annular ring (hereinafter also referred to as an O-ring) formed of an elastic body such as silicon or synthetic rubber, and by reciprocating movement of the piston 11 (pressurizing unit 10), Elastically deforms in the Z-axis direction. Although details will be described later, a closed space is formed between the inner region of the elastic body 30 (the region of the inner portion of the O-ring), the lower end portion of the piston 11, and the bottom surface portion of the liquid holding unit 20 during liquid discharge. The closed space becomes a pressure chamber, and the liquid is discharged from the nozzle. Therefore, the size of the elastic body 30 (the inner diameter of the O-ring and the thickness of the ring) is determined in consideration of the volume of the liquid to be discharged, the nature of the liquid (for example, viscosity), the balance with the nozzle diameter, and the like. .

なお、図1Bにおいて弾性体30は円環状の形状であるが、閉じられた所定の大きさの領域を内部に形成することができる形状であれば、必ずしも円環形状である必要はなく、楕円形や多角形であってもよい。また、弾性体30は、被吐出液体と接触しても化学反応等を生じない物質によって形成される。   In FIG. 1B, the elastic body 30 has an annular shape. However, the elastic body 30 does not necessarily have an annular shape as long as a closed region having a predetermined size can be formed therein. It may be a shape or a polygon. In addition, the elastic body 30 is formed of a substance that does not cause a chemical reaction or the like even when in contact with the liquid to be discharged.

(制御部90)
制御部90は加圧部10(動力部15)の動作を制御して、ピストン11を適正に往復運動させる。その際、ピストン11の往復運動時の移動量や往復運動の周期を調整することができる。これにより、弾性体30の圧縮量や液体の吐出間隔が調整される。
(Control unit 90)
The control unit 90 controls the operation of the pressurizing unit 10 (power unit 15) to appropriately reciprocate the piston 11. At that time, the amount of movement of the piston 11 during the reciprocating motion and the period of the reciprocating motion can be adjusted. Thereby, the compression amount of the elastic body 30 and the liquid discharge interval are adjusted.

<液体吐出動作について>
図2に、液体吐出装置1を用いて液体を吐出する際の動作について説明する図を示す。図の(a)〜(d)は、液体吐出装置1の液体保持部20内部でノズル付近の様子を拡大して表したXZ平面の断面図であり、液体吐出動作時におけるピストン11及び弾性体30の様子を時系列順に表している。
<About liquid discharge operation>
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation when liquid is discharged using the liquid discharge apparatus 1. (A)-(d) of the figure is a cross-sectional view of the XZ plane showing an enlarged view of the vicinity of the nozzle inside the liquid holding unit 20 of the liquid ejection apparatus 1, and the piston 11 and the elastic body during the liquid ejection operation 30 states are shown in time series.

(a)液体吐出動作の開始時点では、ピストン11は弾性体30の上部に位置し、両者は接触していない。このとき、弾性体30の内側の領域(Oリングの内側の領域)には液体が満たされた状態である。この状態で、ピストン11がZ軸方向へ移動を開始する。   (A) At the start of the liquid discharge operation, the piston 11 is positioned above the elastic body 30, and the two are not in contact with each other. At this time, the area inside the elastic body 30 (area inside the O-ring) is in a state filled with liquid. In this state, the piston 11 starts moving in the Z-axis direction.

(b)ピストン11がZ軸方向へ移動して下端部が弾性体30(Oリング)と接触すると、弾性体30のZ軸方向への加圧が開始される。弾性体30が加圧されると、弾性体30の内側の領域は、ピストン11の下端部及び液体保持部20の底面部によって挟まれ、液体保持部20の内部から隔離された空間を形成する。言い換えると、Oリングの内側の領域が当該Oリングの外側の領域から隔たれ、(b)図の斜線部で示されるようにノズル以外の部分が閉鎖された空間(以下、閉鎖空間とも呼ぶ)が形成される。
弾性体30の加圧が開始された時点における閉鎖空間の体積(容量)をV1とすると、閉鎖空間内にはV1の液体が満たされた(保持された)状態である。
(B) When the piston 11 moves in the Z-axis direction and the lower end portion comes into contact with the elastic body 30 (O-ring), pressurization of the elastic body 30 in the Z-axis direction is started. When the elastic body 30 is pressurized, the region inside the elastic body 30 is sandwiched between the lower end portion of the piston 11 and the bottom surface portion of the liquid holding portion 20 to form a space isolated from the inside of the liquid holding portion 20. . In other words, there is a space (hereinafter also referred to as a closed space) in which the inner region of the O-ring is separated from the outer region of the O-ring, and the portion other than the nozzle is closed as indicated by the hatched portion in FIG. It is formed.
When the volume (capacity) of the closed space at the time when the pressurization of the elastic body 30 is started is V1, the closed space is filled (held) with the liquid V1.

(c)ピストン11はそのままZ軸方向に移動し続け、弾性体30(Oリング)を加圧する。これにより、弾性体30がZ軸方向へ圧縮されるため、弾性体30の内側の領域に形成された閉鎖空間も圧縮される。そして、ピストン11がZ軸方向の最も下側の位置まで移動したときに閉鎖空間の体積(容量)は最小となる。このときの閉鎖空間の体積をV2とする。(V1>V2)。
ここで、当該閉鎖空間では、液体保持部20の底面部に設けられたノズルの部分のみが外部から閉鎖されていない。したがって、閉鎖空間の圧縮によって生じる圧力は、ノズルから外へ逃げようとする。これにより、閉鎖空間の内部に保持されている液体の一部がノズルから外部へと吐出される。図では(V1−V2)分の液体がZ軸方向へ吐出される。なお、吐出された液体は、表面張力により図に示されるような液滴形状となる。
(C) The piston 11 continues to move in the Z-axis direction and pressurizes the elastic body 30 (O-ring). Thereby, since the elastic body 30 is compressed in the Z-axis direction, the closed space formed in the region inside the elastic body 30 is also compressed. When the piston 11 moves to the lowest position in the Z-axis direction, the volume (capacity) of the closed space is minimized. The volume of the closed space at this time is V2. (V1> V2).
Here, in the closed space, only the portion of the nozzle provided on the bottom surface of the liquid holding unit 20 is not closed from the outside. Therefore, the pressure generated by the compression of the closed space tends to escape out of the nozzle. Thereby, a part of the liquid held inside the closed space is discharged from the nozzle to the outside. In the figure, (V1-V2) of liquid is ejected in the Z-axis direction. The discharged liquid has a droplet shape as shown in the figure due to surface tension.

(d)Z軸方向の最も下側の位置まで移動したピストン11は、反対の方向(Z軸の上方向)へ移動を開始する。ピストン11の移動に伴って、弾性体30に加えられていた力が緩められ、弾性体30は元の形状に戻ろうとする。これにより、圧縮されていた閉鎖空間が徐々に膨張し、最終的に体積V1まで戻る。このとき、閉鎖空間内の液体量は(c)において吐出された分(V1−V2)だけ減少しているため、閉鎖空間内の圧力は周囲の圧力(液体保持部20の内部であってOリングの外側の圧力)以下となる。なお、ノズル部分は大気に開放されているが、当該ノズル部分から閉鎖空間内に空気が入りこむ可能性は低い。これは、ノズルの口径が非常に小さいため圧力損失が大きくなることや、閉鎖空間内に粘性流体が満たされているため空気が流入しにくいことによると考えられる。   (D) The piston 11 that has moved to the lowest position in the Z-axis direction starts moving in the opposite direction (upward direction of the Z-axis). As the piston 11 moves, the force applied to the elastic body 30 is relaxed, and the elastic body 30 attempts to return to its original shape. As a result, the compressed closed space gradually expands and finally returns to the volume V1. At this time, since the amount of liquid in the closed space is reduced by the amount (V1-V2) discharged in (c), the pressure in the closed space is the ambient pressure (inside the liquid holding unit 20 and O The pressure outside the ring). In addition, although the nozzle part is open | released by air | atmosphere, possibility that air will enter into closed space from the said nozzle part is low. This is thought to be due to the fact that the nozzle diameter is very small, resulting in a large pressure loss, and that air is difficult to flow in because the closed space is filled with viscous fluid.

ピストン11が上方へ移動を続けると、弾性体30の上端部とピストン11の下端部との間に「隙間」が生じ、閉鎖空間が開放される。この「隙間」から周囲の液体(液体保持部20内部に保持された液体)が弾性体30の内側の領域に流入して、弾性体30の内側の領域が再び液体で満たされ、(a)図の状態に戻る。
ピストン11がZ軸方向を往復運動することにより、図2の(a)〜(d)の動作が繰り返し行われ、断続的に液滴が吐出される。
When the piston 11 continues to move upward, a “gap” is generated between the upper end portion of the elastic body 30 and the lower end portion of the piston 11, and the closed space is opened. The surrounding liquid (liquid held in the liquid holding unit 20) flows into the inner region of the elastic body 30 from the “gap”, and the inner region of the elastic body 30 is filled with the liquid again. (A) Return to the state shown in the figure.
When the piston 11 reciprocates in the Z-axis direction, the operations (a) to (d) in FIG. 2 are repeated, and droplets are intermittently ejected.

<第1実施形態の効果>
一般的な液体吐出装置において、吐出する液体の粘度が高い場合には、適正な量の液体が圧力室内に充填されにくく、規定量の液体を吐出することが困難な場合がある。また、熱抵抗器などの素子を用いて液体を吐出する液体吐出装置では、耐熱性の低い液体を吐出することができない。
<Effects of First Embodiment>
In a general liquid ejecting apparatus, when the viscosity of the liquid to be ejected is high, an appropriate amount of liquid is difficult to fill in the pressure chamber, and it may be difficult to eject a specified amount of liquid. In addition, a liquid ejection apparatus that ejects liquid using an element such as a thermal resistor cannot eject liquid with low heat resistance.

これに対して、本実施形態では所定量の液体を圧力室(本実施形態において閉鎖空間)内に供給しやすい。例えば、Oリングの上端部とピストン11の下端部との間に生じる「隙間」がOリングの全周にわたって広く形成されるが、これは圧力室内に液体が流入する際の入口が大きいことを意味している。つまり、液体の粘度が高い場合でも当該Oリングの内部に液体を流入させやすくなっている。そして、「隙間」が生じる瞬間において、Oリングの内部の圧力が外部の圧力以下であることから、外部から内部へと液体を引き込みやすくなっている。これにより、閉鎖空間内に一定量の液体が保持(充填)されやすく、安定した量の液体吐出を可能としている。また、ピストンの往復運動によって液体を吐出することから、熱の発生等も少なく、吐出可能な液体の種類も限定されにくい。すなわち、液体吐出装置1を用いることにより、液体の性質に関わらず適正な大きさの液滴(適切な量の液体)を吐出しやすくなる。   On the other hand, in this embodiment, it is easy to supply a predetermined amount of liquid into the pressure chamber (closed space in this embodiment). For example, a “gap” formed between the upper end portion of the O-ring and the lower end portion of the piston 11 is formed widely over the entire circumference of the O-ring, which means that the inlet when the liquid flows into the pressure chamber is large. I mean. That is, even when the viscosity of the liquid is high, the liquid can easily flow into the O-ring. At the moment when the “gap” occurs, the pressure inside the O-ring is equal to or lower than the external pressure, so that it is easy to draw liquid from the outside to the inside. Thereby, a fixed amount of liquid is easily held (filled) in the closed space, and a stable amount of liquid can be discharged. Further, since the liquid is discharged by the reciprocating motion of the piston, there is little generation of heat and the type of liquid that can be discharged is not easily limited. That is, by using the liquid ejection device 1, it becomes easy to eject droplets of an appropriate size (appropriate amount of liquid) regardless of the properties of the liquid.

また、液体吐出装置の構成要素(液体保持部、弾性体、加圧部)の数量が少ないため、装置をコンパクトにかつ低コストで構成することができる。装置全体のコストが安いことから、液体保持部と弾性体とピストン(加圧部)とを一体のユニットとしておき、吐出する液体を変更する度にユニットごと交換するようにしてもよい。例えば、医療用の生体材料等を含んだ液体を吐出する場合は、異なる種類の生体材料同士が混合しないように取り扱いに注意を要する場合がある。このような場合に、生体材料毎に吐出装置(ユニット)を交換可能にしておけば作業の効率を高くすることができる。なお、液体保持部と弾性体のみを交換可能にする等、交換可能の部分を自由に選択できるようにしておくと利便性が増す。このように、ディスポーザブル性に優れた液体吐出装置として使用することが可能である。   In addition, since the number of components (liquid holding unit, elastic body, pressurizing unit) of the liquid ejection device is small, the device can be configured compactly and at low cost. Since the cost of the entire apparatus is low, the liquid holding unit, the elastic body, and the piston (pressurizing unit) may be integrated into one unit and replaced every time the liquid to be discharged is changed. For example, when a liquid containing medical biomaterials or the like is ejected, handling may be required to prevent different types of biomaterials from being mixed with each other. In such a case, if the discharge device (unit) can be replaced for each biomaterial, the work efficiency can be increased. It should be noted that convenience is increased if the exchangeable part can be freely selected, such as making only the liquid holding part and the elastic body exchangeable. In this way, it can be used as a liquid ejection device having excellent disposable properties.

<変形例>
上述の説明では、液体保持部20の底面部に、ノズルを取り囲むようにして弾性体30が設けられていたが、弾性体がピストン側に設けられるのであってもよい。図3A及び図3Bは、液体吐出装置1の変形例の概略図である。図4は、変形例における液体吐出時の動作について説明する図である。
<Modification>
In the above description, the elastic body 30 is provided on the bottom surface of the liquid holding unit 20 so as to surround the nozzle. However, the elastic body may be provided on the piston side. 3A and 3B are schematic views of a modified example of the liquid ejection apparatus 1. FIG. 4 is a diagram for explaining an operation at the time of liquid ejection in the modification.

本変形例では、弾性体30がピストン11の下端部に取り付けられている点が、第1実施形態と異なる。また、図3A及び図3Bに示されるように、液体保持部20の底面部のノズル周囲には、X軸及びY軸に沿って4箇所の溝が設けられる。   In this modification, the point from which the elastic body 30 is attached to the lower end part of the piston 11 differs from 1st Embodiment. As shown in FIGS. 3A and 3B, four grooves are provided around the nozzles on the bottom surface of the liquid holding unit 20 along the X axis and the Y axis.

液体吐出動作は基本的に第1実施形態と同様であるが、閉鎖空間内に液体が流入するときの動作が異なる。   The liquid discharge operation is basically the same as that of the first embodiment, but the operation when the liquid flows into the closed space is different.

ピストン11がZ軸方向に往復移動すると弾性体30もピストン11と共に移動する。そして、弾性体30が液体保持部20の底面部に接触したときに、該弾性体30の内部の領域に、ノズル以外の部分が閉鎖された空間(閉鎖空間)が形成される(図4の(a)、(b))。ピストン11がそのままZ軸方向に移動し続けることにより弾性体30がZ軸方向に圧縮され、閉鎖空間内に保持されていた液体の一部が液滴として吐出される(図4の(c))。   When the piston 11 reciprocates in the Z-axis direction, the elastic body 30 also moves with the piston 11. Then, when the elastic body 30 comes into contact with the bottom surface of the liquid holding unit 20, a space (closed space) in which a portion other than the nozzle is closed is formed in the region inside the elastic body 30 (FIG. 4). (A), (b)). As the piston 11 continues to move in the Z-axis direction, the elastic body 30 is compressed in the Z-axis direction, and a part of the liquid held in the closed space is discharged as a droplet ((c) in FIG. 4). ).

この状態からピストン11がZ軸方向の反対側(上方側)に移動すると、閉鎖空間が開放される。変形例では、弾性体30と液体保持部20の底面部との間に「隙間」が生じ、この隙間から弾性体30の内側の領域に液体が流入する(図4の(d))。その際、液体保持部20の底面部に設けられた溝により、当該「隙間」が大きくなり、弾性体30の内側の領域に液体を流入させやすくしている。なお、図1Bで持部20の底面部に4箇所の溝が設けられているが、溝の位置・大きさ・数量は、吐出される液体の性質(粘度等)に応じて決定される。   When the piston 11 moves to the opposite side (upper side) in the Z-axis direction from this state, the closed space is opened. In the modification, a “gap” is generated between the elastic body 30 and the bottom surface of the liquid holding unit 20, and the liquid flows into the region inside the elastic body 30 from this gap ((d) in FIG. 4). At that time, the “gap” is increased by the groove provided in the bottom surface portion of the liquid holding unit 20, so that the liquid can easily flow into the region inside the elastic body 30. In FIG. 1B, four grooves are provided on the bottom surface of the holding portion 20, but the position, size, and quantity of the grooves are determined according to the properties (viscosity, etc.) of the liquid to be discharged.

図4の(a)〜(d)の動作を繰り返すことにより、所定量の液体を断続的に吐出することができる。   By repeating the operations of (a) to (d) in FIG. 4, a predetermined amount of liquid can be intermittently discharged.

===第2実施形態===
第2実施形態では、第1実施形態の液体吐出装置1を液体吐出部として備えたカプセル生成装置によってカプセルを生成する。
=== Second Embodiment ===
In the second embodiment, capsules are generated by a capsule generating apparatus that includes the liquid discharging apparatus 1 of the first embodiment as a liquid discharging unit.

<カプセルについて>
図5A及び図5Bに、カプセルの概念図を示す。一般に、カプセルには、図5Aのように「コア」(内包物)、及びそれを覆う「シェル」によって構成されるカプセルや、図5Bのように複数のコアを内包する「マトリックス(シェルに相当する)」によって構成されるカプセル等がある。いずれの場合も、コアがシェル(マトリックス)によって被覆される構造を有する。
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。
<About capsules>
5A and 5B are conceptual diagrams of capsules. In general, capsules are composed of a “core” (inclusion) as shown in FIG. 5A and a “shell” covering it, or a “matrix (corresponding to a shell) containing a plurality of cores as shown in FIG. 5B. There are capsules configured by In either case, the core has a structure covered with a shell (matrix).
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. .

<装置の構成>
図6は、第2実施形態においてカプセルを生成するための装置の構成について説明する図である。第2実施形態のカプセル生成装置は、第1実施形態の液体吐出装置1と、液体硬化部40と、を備える。液体吐出装置1を用いてカプセルの原料であるコア材を含む液体(以下、単に「コア材」とも呼ぶ)の液滴を吐出し、当該液滴を液体硬化部40にて硬化させることにより、コアがマトリックスによって被覆される構造を有するカプセル(図5B参照)を生成する。
<Device configuration>
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of an apparatus for generating capsules in the second embodiment. The capsule generating apparatus according to the second embodiment includes the liquid ejection apparatus 1 according to the first embodiment and the liquid curing unit 40. By discharging liquid droplets (hereinafter also referred to simply as “core material”) including a core material that is a raw material of the capsule using the liquid discharge device 1, and curing the liquid droplets in the liquid curing unit 40, Capsules having a structure in which the core is covered by the matrix (see FIG. 5B) are generated.

(液体硬化部40)
液体硬化部40は、コア材を硬化させるための液体(以下、「硬化材」とも呼ぶ)を貯留する容器41を有し、液体吐出装置1のノズルの直下(Z軸方向)に設置される。液容器41は図6のように上部が開口された容器であり、液体吐出装置1から吐出されたコア材の液滴は上部開口部から容器41の内部に進入し、当該容器内に貯留された硬化材中に着弾する。なお、容器41は、内部に硬化材を貯留するため、該硬化材と接触しても化学反応を生じないガラス等の材質で形成される。硬化材の詳細については後で説明する。
また、液体硬化部40は、完成後のカプセルを回収するためのカプセル回収部としての機能も有する。
(Liquid curing part 40)
The liquid curing unit 40 includes a container 41 that stores a liquid for curing the core material (hereinafter also referred to as “curing material”), and is installed directly below the nozzle of the liquid ejection apparatus 1 (Z-axis direction). . The liquid container 41 is a container having an upper opening as shown in FIG. 6, and droplets of the core material discharged from the liquid discharging apparatus 1 enter the container 41 from the upper opening and are stored in the container. Land in the hardened material. The container 41 is formed of a material such as glass that does not cause a chemical reaction even when it comes into contact with the curing material in order to store the curing material therein. Details of the hardener will be described later.
The liquid curing unit 40 also has a function as a capsule recovery unit for recovering the completed capsule.

<カプセル生成動作>
次に、第2実施形態でカプセルを生成する動作について説明する。図7に、第2実施形態のカプセル生成工程のフロー図を示す。
<Capsule generation operation>
Next, an operation for generating a capsule in the second embodiment will be described. In FIG. 7, the flowchart of the capsule production | generation process of 2nd Embodiment is shown.

(S201:液滴形成工程)
まず、液体吐出部10から吐出されるコア材によって液滴が形成される。
1回の吐出動作によって吐出されるコア材の量は、生成されるカプセルの大きさ(容量)に応じて決定される。本実施形態においては、吐出されたコア材の液滴が硬化されることによってカプセルが形成される。したがって、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を自由に設定することができる。液体吐出部10から吐出されるコア材の量は、上述の弾性体(Oリング)のサイズや、加圧部(ピストン)の移動量を変更することによって調節することができる。
(S201: Droplet forming step)
First, droplets are formed by the core material discharged from the liquid discharge unit 10.
The amount of the core material discharged by one discharge operation is determined according to the size (capacity) of the capsule to be generated. In the present embodiment, the capsule is formed by curing the discharged core material droplets. Therefore, the size of the capsule to be generated can be freely set by controlling the amount of discharging the core material. The amount of the core material discharged from the liquid discharge unit 10 can be adjusted by changing the size of the elastic body (O-ring) and the amount of movement of the pressurizing unit (piston).

このことは、コア材の歩留まりが非常に高いということを意味する。すなわち、吐出されたコア材がそのままカプセルを形成するため、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、液体の廃棄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、使用される液体材料の量が最適化できる。   This means that the yield of the core material is very high. That is, since the discharged core material forms a capsule as it is, 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). In addition, since the amount of liquid used can be optimized, the amount of discarded liquid is small, which is also effective from the viewpoint of environmental protection. Moreover, not only the medical capsule but also the cosmetic capsule and the food capsule can optimize the amount of the liquid material used as described above.

(S202:液滴硬化工程)
液体吐出部10から吐出されたコア材の液滴は、液体硬化部40の内部に貯留された硬化材の液層中に着弾する。そして、液体硬化部40の内部でコア材と硬化材とが接触することによりコア材液滴の表面部分で化学反応や冷却反応等の硬化反応が生じ、液滴が硬くなる。これにより、上述のようなカプセルが形成される。
(S202: Droplet curing step)
The core material droplets discharged from the liquid discharge unit 10 land in the liquid layer of the hardened material stored in the liquid hardening unit 40. Then, when the core material and the curing material come into contact with each other inside the liquid curing unit 40, a curing reaction such as a chemical reaction or a cooling reaction occurs in the surface portion of the core material droplet, and the droplet becomes hard. Thereby, the capsule as described above is formed.

<カプセル生成材料について>
第2実施形態でカプセルを生成する材料である「コア材」、及び、該コア材を硬化させる「硬化材」について説明する。本実施形態では、主に、(A)化学反応、(B)冷却反応、(C)酵素反応によって、コア材の液滴を硬化させる。以下、それぞれの場合について説明する。
<About capsule generation materials>
A “core material” that is a material for generating capsules in the second embodiment and a “curing material” for curing the core material will be described. In this embodiment, the droplets of the core material are cured mainly by (A) chemical reaction, (B) cooling reaction, and (C) enzyme reaction. Hereinafter, each case will be described.

(A)化学反応
化学反応によってコア材の液滴を硬化させる場合、コア材として多糖類、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、コア材として使用することにより医療分野などへの応用性の範囲が広いカプセルを形成することができる。
(A) Chemical reaction When the core material droplets are cured by a chemical reaction, a polysaccharide or protein (for example, sodium alginate, calcium alginate, potassium alginate, ammonium alginate, ethylcellulose, methylcellulose, pectin, gellan gum, A substance (aqueous solution) containing chitosan, collagen, etc. is used. Alginates are almost harmless to the human body and can be used as a core material to form capsules with a wide range of applicability in the medical field.

また、コア材は有効成分(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)を含んでいてもよい。   The core material may contain an active ingredient (for example, hydroquinone, ceramide, bovine serum albumin, γ-globulin, lipiodol, bifidobacteria, vitamins, hyaluronic acid, IPS cells, etc.).

一方、硬化材としては、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。   On the other hand, as the hardener, a polyvalent metal salt having a gelation-inducing factor (for example, a calcium salt such as calcium chloride, calcium acetate, calcium nitrate, calcium citrate, calcium lactate, or calcium carbonate) Aluminum salts such as aluminum, aluminum nitrate, aluminum sulfate, aluminum acetate and aluminum phosphate; manganese salts such as manganese chloride, manganese nitrate, manganese acetate and manganese sulfate; magnesium salts such as magnesium chloride, magnesium nitrate, magnesium acetate and magnesium sulfate A substance (aqueous solution) containing iron salt such as ferrous phosphate and ferric phosphate).

そして、コア材が硬化材と接触して架橋反応、重合反応、高分子反応といった化学反応を生じることにより、コア材の液滴の表面部分から硬化(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。   Then, the core material comes into contact with the curing material to cause a chemical reaction such as a cross-linking reaction, a polymerization reaction, or a polymer reaction, so that the core material is cured (gelled) from the surface portion of the core material droplet. Here, “curing (gelation)” includes a state in which the viscosity increases.

化学反応の一例として、コア材としてアルギン酸ナトリウム水溶液を用い、硬化材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8は、アルギン酸ナトリウムの説明図である。図9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10は、アルギン酸カルシウムゲルの説明図である。   As an example of the chemical reaction, a chemical reaction that occurs when a sodium alginate aqueous solution is used as the core material and a calcium chloride aqueous solution is used as the curing material will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram of sodium alginate. FIG. 9 is an explanatory diagram showing an intermediate state of changing from sodium alginate to calcium alginate gel. FIG. 10 is an explanatory diagram of a calcium alginate gel.

図8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9)。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10)。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. 8, sodium alginate (C 6 H 7 O 6 Na) has monovalent sodium ions bound to alginic acid. When this sodium alginate comes into contact with an aqueous calcium chloride (CaCl 2 ) solution, divalent calcium ions (Ca 2+ ) are replaced with sodium ions (Na + ) of sodium alginate (FIG. 9). ). 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. 10). . 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10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. 10 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. In this way, the presence of water molecules in the area surrounded by the broken line realizes an elastic gel. 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.

(B)冷却反応
冷却反応によってコア材の液滴を硬化させる場合、コア材としてはゼラチンや寒天、ペクチン等、常温時(若しくは高温時)には液体状であるが、冷却するとゲル化して硬くなる(ゲル化する)物質を用いる。また、コア材には有効成分が含まれていてもよい。そして、硬化材としてコア材を冷却する液体を用いる。例えば、冷たい水を用いることができる。なお、硬化材は、コア材と化学反応せず、コア材を冷却することができるのであれば、水以外の物質を用いることも可能であるが、水を用いることによりコストを安く抑えることができ、また、流体として安全であり取り扱いも容易である。
(B) Cooling reaction When the core material droplets are hardened by a cooling reaction, the core material is gelatin, agar, pectin or the like, which is liquid at room temperature (or at high temperature), but becomes gelled and hard when cooled. A material that becomes (gels) is used. The core material may contain an active ingredient. And the liquid which cools a core material is used as a hardening material. For example, cold water can be used. In addition, as long as the curing material can cool the core material without chemically reacting with the core material, it is possible to use a substance other than water, but the cost can be reduced by using water. It is safe as a fluid and easy to handle.

なお、カプセルを製造する際には、冷却に用いる硬化材の温度を変更することにより、ゲル(カプセル)の硬さを調節することが可能である。本実施形態では、硬化材を10℃以下の所定の温度に保つことで、コア材を冷却する。なお、ゼラチンを安定してゲル化させるためには、硬化材の温度の範囲は2℃〜6℃程度とすることが望ましい。そのため、硬化材の温度を調節するための冷却装置を液体硬化部40に設けてもよい(不図示)。ただし、コア材をゲル化させることができるのであれば、硬化材の温度を10℃より高くすることも可能である。また、ゼラチンの濃度を変更することによってもゲル(カプセル)の硬さを調整することができる。   In addition, when manufacturing a capsule, it is possible to adjust the hardness of a gel (capsule) by changing the temperature of the hardening | curing material used for cooling. In the present embodiment, the core material is cooled by maintaining the curing material at a predetermined temperature of 10 ° C. or lower. In addition, in order to make gelatin gelatinize stably, it is desirable that the temperature range of the hardened material is about 2 ° C to 6 ° C. Therefore, a cooling device for adjusting the temperature of the curing material may be provided in the liquid curing unit 40 (not shown). However, if the core material can be gelled, the temperature of the curing material can be higher than 10 ° C. The hardness of the gel (capsule) can also be adjusted by changing the gelatin concentration.

(C)酵素反応
酵素反応によってコア材の液滴を硬化させる場合、コア材としてフィブリノーゲン等、液体状であるが、酵素反応によりゲル化して固くなる物質を用いる。また、コア材には有効成分が含まれていてもよい。そして、硬化材として酵素を含んだ溶液を用いる。
カプセルを製造する際には、コア材(例えばフィブリノーゲン水溶液)の液滴を硬化材(酵素溶液)と接触させることにより、フィブリノーゲンを酵素反応させてゲル化させる。その際、硬化材の酵素濃度を変更することにより、ゲル(カプセル)の固さを調節することが可能である。また、コア材(フィブリノーゲン)の濃度を変更することによってもゲル(カプセル)の固さを調整することができる。
(C) Enzymatic reaction When the core material droplets are cured by an enzymatic reaction, a material that is liquid, such as fibrinogen, that becomes a gel and hardens by the enzymatic reaction is used as the core material. The core material may contain an active ingredient. A solution containing an enzyme is used as a curing material.
When manufacturing capsules, fibrinogen is gelled by bringing a core material (for example, a fibrinogen aqueous solution) into contact with a curing material (enzyme solution), thereby causing fibrinogen to undergo an enzymatic reaction. At that time, the hardness of the gel (capsule) can be adjusted by changing the enzyme concentration of the curing material. The hardness of the gel (capsule) can also be adjusted by changing the concentration of the core material (fibrinogen).

<第2実施形態の効果>
第2実施形態では、液体吐出装置1から吐出されたコア材の液滴を硬化材と接触させて硬化させることにより、カプセルを生成する。これにより、医療分野や食品分野に応用可能であり、大きさ(容量)を自由に調節可能なカプセルを生成することができる。また、液体吐出装置1を用いることによって、粘度の高いコア材等も精度よく吐出することが可能となるため、様々な種類の液体を利用してカプセルを生成することができる。
<Effects of Second Embodiment>
In the second embodiment, capsules are generated by bringing the core material droplets ejected from the liquid ejection device 1 into contact with the curing material and curing. Thereby, the capsule which can be applied to the medical field and the food field and whose size (volume) can be freely adjusted can be generated. Further, by using the liquid ejection device 1, it is possible to accurately eject a core material having a high viscosity and the like, so that capsules can be generated using various types of liquids.

===第3実施形態===
第3実施形態では、シェルによってコアが被覆された構造のカプセル(図5A参照)を生成する。
=== Third Embodiment ===
In 3rd Embodiment, the capsule (refer FIG. 5A) of the structure where the core was coat | covered with the shell is produced | generated.

<装置の構成>
図11は、第3実施形態においてカプセルを生成するための装置の構成について説明する図である。第3実施形態でカプセルを製造する装置は、第1実施形態の液体吐出装置1と、液体硬化部40と、液膜保持部50と、を備える。液体吐出装置1及び液体硬化部40の構成は第2実施形態の図6で説明したものと同様であるため、説明を省略する。また、図6と同様に座標軸を設定する。
なお、本実施形態で液体硬化部40に貯留される「硬化材」は、「コア材」の液滴ではなく、後述する「シェル材」を硬化させるために用いられる。すなわち、本実施形態における「硬化材」は、「シェル硬化材」である。
<Device configuration>
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for generating capsules in the third embodiment. An apparatus for manufacturing capsules in the third embodiment includes the liquid ejection device 1 of the first embodiment, a liquid curing unit 40, and a liquid film holding unit 50. The configurations of the liquid ejection device 1 and the liquid curing unit 40 are the same as those described with reference to FIG. 6 of the second embodiment, and thus the description thereof is omitted. Also, the coordinate axes are set as in FIG.
In this embodiment, the “curing material” stored in the liquid curing unit 40 is used to cure the “shell material” described later, not the “core material” droplets. That is, the “curing material” in the present embodiment is a “shell curing material”.

(液膜保持部50)
液膜保持部50は液体吐出装置1と液体硬化部40との間に設けられ、シェルを形成する原料となる液体(以下、「シェル材」とも呼ぶ)を薄膜状に保持する枠である液膜保持枠51を有する。シェル材は液膜保持枠51に周囲を取り囲まれることによって、該液膜保持枠51を外縁とする液膜を形成する。液膜保持枠51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11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51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 part 50)
The liquid film holding unit 50 is provided between the liquid ejection device 1 and the liquid curing unit 40, and is a liquid that is a frame that holds a liquid that is a raw material for forming a shell (hereinafter also referred to as “shell material”) in a thin film shape. A film holding frame 51 is provided. The shell material is surrounded by the liquid film holding frame 51 to form a liquid film having the liquid film holding frame 51 as an outer edge. The liquid film holding frame 51 can be made of any material as long as it can hold the liquid film. In the present embodiment, the liquid film holding frame 51 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 rectangle like FIG. 11 may be sufficient. The thickness of the liquid film holding frame 51 is determined in consideration of the thickness of the liquid film to be held.

<カプセル生成動作>
第3実施形態におけるカプセル生成動作について説明する。図12に、第3実施形態のカプセル生成工程のフロー図を示す。
<Capsule generation operation>
The capsule generation operation in the third embodiment will be described. FIG. 12 shows a flowchart of the capsule generating process of the third embodiment.

(S301:コア形成工程)
コア形成工程の動作は、図7で説明したコア形成工程(S201)と同様である。コア材の具体的詳細については後述する。
(S301: Core formation step)
The operation of the core forming process is the same as that of the core forming process (S201) described with reference to FIG. Specific details of the core material will be described later.

(S302:シェル形成工程)
S301で形成されたコアは、液膜保持部50に保持された液膜(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、シェル材によって当該コアが覆われることによって、シェルが形成される。シェル材の具体的詳細は後述する。
(S302: Shell formation step)
The core formed in S301 enters the liquid film (the liquid film of the shell material) held by the liquid film holding unit 50. And when a core penetrates a liquid film, a shell is formed by covering the core with a shell material. Specific details of the shell material will be described later.

図13に、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を示す。図の(A)〜(D)はコア材の液滴(コア)がシェル材の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。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液滴が突入するものとする。尚、液滴の進行方向は鉛直方向(Z軸方向)には限定されず、液膜に対して上方向から斜め下方向に突入させるのであってもよい。   FIG. 13 schematically shows the operation when the shell is formed. (A)-(D) of a figure represent the mode when the droplet (core) of a core material penetrates the liquid film of a shell material in time series order. In the figure, it is assumed that the liquid drops vertically enter from the vertically upward direction with respect to the liquid film (shaded portion) held horizontally. The traveling direction of the liquid droplets is not limited to the vertical direction (Z-axis direction), and the liquid film may enter the liquid film in an obliquely downward direction from the upper direction.

(A)はじめに、コア材の液滴(コア)がシェル材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、液膜はコアを包むように変形する。なお、コア材及びシェル材の組み合わせとして、組成や比重、粘度、表面張力等の性質が異なる液体(例えば、水性の液体と油性の液体など界面が形成される液体の組合せ)を選択すると、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には穴が開いたような状態となるが、その穴の周囲から第2の液体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、コアを内包するように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第2の液体によって閉じられる。   (A) First, a droplet (core) of a core material enters a liquid film formed by a shell material at a predetermined speed (speed that can penetrate the liquid film). (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 the core. As a combination of the core material and the shell material, when liquids having different properties such as composition, specific gravity, viscosity, surface tension, etc. (for example, a combination of an aqueous liquid and a liquid that forms an interface such as an oily liquid) are selected, Even if they come into contact, they are not immediately mixed. (C) The core continues straight while being wrapped in the liquid film. 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). It should be noted that although the liquid film in the portion where the core has passed is in a state where a hole is opened, the second liquid moves from the periphery of the hole, thereby blocking the hole in the liquid film so that there is no hole. Try to return. (D) When the core completely penetrates the liquid film, the entire core is covered with the shell material, and the shell is formed so as to enclose the core. Further, the hole opened in the liquid film by the penetration of the core is closed by the second liquid.

(A)〜(D)の動作により、コアを被覆するシェルが形成される。なお、形成されるシェルの厚さは液膜の厚さを変更することによって調整することができる。これにより、所望の厚さのシェルを形成することができる。   A shell covering the core is formed by the operations (A) to (D). Note that the thickness of the formed shell can be adjusted by changing the thickness of the liquid film. Thereby, a shell having a desired thickness can be formed.

(S303:シェル硬化工程)
S302でコアを被覆するシェルが形成された後、液体硬化部40において当該シェルが硬化される。本実施形態では、液体硬化部40が液体吐出部10及び液膜保持部50の下側に設置されおり(図11参照)、Z軸方向(鉛直下方向)に吐出されたコア材はシェル材の液膜を貫通した後、そのまま液体硬化部40の容器内に進入する。そして、該容器内に貯留された硬化材とシェル(シェル材)とが接触することで硬化反応を生じ、シェルが硬くなる。
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。
(S303: Shell curing step)
After the shell covering the core is formed in S302, the shell is cured in the liquid curing unit 40. In the present embodiment, the liquid curing unit 40 is installed below the liquid discharge unit 10 and the liquid film holding unit 50 (see FIG. 11), and the core material discharged in the Z-axis direction (vertically downward) is the shell material. After penetrating the liquid film, it enters the container of the liquid curing unit 40 as it is. Then, the curing material stored in the container comes into contact with the shell (shell material) to cause a curing reaction, and the shell becomes hard.
Through such an operation, a capsule having a structure in which a core is covered with a shell is generated.

<カプセル生成材料について>
第3実施形態でカプセルを生成する材料である「コア材」、「シェル材」及び、「硬化材(シェル硬化材)」について説明する。以下では、化学反応の場合についてのみ説明するが、第2実施形態で説明した冷却反応や酵素反応によっても、カプセルを生成することが可能である。
<About capsule generation materials>
The “core material”, “shell material”, and “curing material (shell cured material)”, which are materials for generating capsules in the third embodiment, will be described. Hereinafter, only the case of a chemical reaction will be described, but capsules can also be generated by the cooling reaction or the enzyme reaction described in the second embodiment.

第3実施形態において、コア材は、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)を含んだ液体である。   In the third embodiment, the core material is a liquid containing an active ingredient (for example, hydroquinone, ceramide, bovine serum albumin, γ-globulin, lipiodol, bifidobacteria, vitamins, hyaluronic acid, IPS cells, etc.).

シェル材は、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、フィブリノーゲン等)を含み、コア材と混合しにくい(界面を形成しやすい)液体を用いる。   The shell material contains polysaccharides or proteins (for example, sodium alginate, calcium alginate, potassium alginate, ammonium alginate, ethyl cellulose, methyl cellulose, pectin, gellan gum, chitosan, collagen, fibrinogen, etc.) and is difficult to mix with the core material ( Use a liquid that can easily form an interface.

硬化材(シェル硬化材)は、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)を含む液体が用いられる。   The hardener (shell hardener) is a polyvalent metal salt having a gelation-inducing factor (for example, a calcium salt such as calcium chloride, calcium acetate, calcium nitrate, calcium citrate, calcium lactate, calcium carbonate) 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, magnesium acetate, magnesium sulfate, etc. A liquid containing a magnesium salt, an iron salt such as ferrous phosphate, ferric phosphate, or the like) is used.

シェル材と硬化材とが接触することによって生じる化学反応は、第2実施形態で説明したものと同様である。   The chemical reaction caused by the contact between the shell material and the curing material is the same as that described in the second embodiment.

<第3実施形態の効果>
第3実施形態では、液体吐出装置1から吐出されたコア材の液滴をシェル材によって被覆させてシェルを形成する。その後、当該シェルを硬化させることによって、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を生成することができる。コアを形成する材料とシェルを形成する材料とを別々に選択することができるので、より広い用途に対応可能なカプセルを生成することができる。
<Effect of the third embodiment>
In the third embodiment, the shell is formed by covering the core material droplets ejected from the liquid ejection device 1 with the shell material. Thereafter, by hardening the shell, a capsule having a structure in which the core is covered with the shell can be generated. Since the material forming the core and the material forming the shell can be selected separately, a capsule that can be used for a wider range of applications can be generated.

===第4実施形態===
第4実施形態では、第3実施形態で説明したような液膜を用いずに、シェルがコアを被覆する構造のカプセルを生成する。
=== Fourth Embodiment ===
In the fourth embodiment, a capsule having a structure in which a shell covers a core is generated without using a liquid film as described in the third embodiment.

<装置の構成>
図14は、第4実施形態においてカプセルを生成するための装置の断面を表す概略図である。第4実施形態でカプセルを製造する装置は、液体吐出装置1と、硬化材(シェル硬化材)を貯留する液体硬化部40とを備える。本実施形態では、液体吐出装置1の構成が上述の各実施形態で説明した液体吐出装置1とは異なる。また、
<Device configuration>
FIG. 14 is a schematic diagram showing a cross section of an apparatus for producing capsules in the fourth embodiment. An apparatus for manufacturing a capsule in the fourth embodiment includes a liquid ejection device 1 and a liquid curing unit 40 that stores a curing material (shell curing material). In the present embodiment, the configuration of the liquid ejection apparatus 1 is different from the liquid ejection apparatus 1 described in each of the above-described embodiments. Also,

(液体吐出装置の構成)
第4実施形態の液体吐出装置1は、加圧部10と、液体保持部20と、弾性体30と、制御部90とを備える。液体保持部20以外の各構成は、上述の液体吐出装置1とほぼ同様である。本実施形態の液体保持部20は、第1保持容器21と第2保持容器25とによって構成される2重構造となっている。第1保持容器21は第1実施形態で説明した液体保持部20と同様の容器である。一方、第2保持容器25は第1保持容器21よりも大きな容器であり、図14に示されるように第1保持容器21の外壁部を取り囲むように配置される。そして、第2保持容器25の内部(すなわち、第1保持容器21と第2保持容器25との間に生じる空間)に液体を保持することができる(図14参照)。本実施形態において、第2保持容器25の内部には「シェル材」が保持される。
(Configuration of liquid ejection device)
The liquid ejection apparatus 1 according to the fourth embodiment includes a pressurizing unit 10, a liquid holding unit 20, an elastic body 30, and a control unit 90. Each configuration other than the liquid holding unit 20 is substantially the same as that of the liquid ejection device 1 described above. The liquid holding unit 20 of the present embodiment has a double structure constituted by the first holding container 21 and the second holding container 25. The first holding container 21 is the same container as the liquid holding unit 20 described in the first embodiment. On the other hand, the second holding container 25 is a container larger than the first holding container 21 and is disposed so as to surround the outer wall portion of the first holding container 21 as shown in FIG. And a liquid can be hold | maintained inside the 2nd holding container 25 (Namely, the space produced between the 1st holding container 21 and the 2nd holding container 25) (refer FIG. 14). In the present embodiment, a “shell material” is held inside the second holding container 25.

第2保持容器25の底面部には、ノズルが設けられる。第1保持容器21の底面部に設けられるノズルを第1ノズルとし、第2保持容器25の底面部に設けられるノズルを第2ノズルとすると、第1ノズルと第2ノズルとはそれぞれの中心軸が一致するような位置関係となる。また、第1ノズルのノズル径をφd1、第2ノズルのノズル径をφd2とすると、φd1<φd2の関係となる。   A nozzle is provided on the bottom surface of the second holding container 25. Assuming that the nozzle provided on the bottom surface of the first holding container 21 is the first nozzle and the nozzle provided on the bottom surface of the second holding container 25 is the second nozzle, the first nozzle and the second nozzle have their respective central axes. The positional relationship is such that. Further, assuming that the nozzle diameter of the first nozzle is φd1 and the nozzle diameter of the second nozzle is φd2, the relationship is φd1 <φd2.

また、本実施形態の液体保持部20では、第1保持容器21の底面と第2保持容器25の底面との間の間隔hが調整可能である。この間隔hは、第3実施形態における液膜の厚さに相当し、当該間隔hの大きさを変更することによりカプセルのシェルの厚さを調整することができる。   Further, in the liquid holding unit 20 of the present embodiment, the interval h between the bottom surface of the first holding container 21 and the bottom surface of the second holding container 25 can be adjusted. This interval h corresponds to the thickness of the liquid film in the third embodiment, and the thickness of the capsule shell can be adjusted by changing the size of the interval h.

<カプセル生成動作>
図15に、第4実施形態のカプセル生成工程のフロー図を示す。カプセル生成動作の基本的な流れは、第3実施形態におけるカプセル生成動作と同様に、コア形成工程(S401)、シェル形成工程(S402)、シェル硬化工程(S403)の3つの工程で構成される。一方、本実施形態では、コア形成工程(S401)及びシェル形成工程(S402)が一連の動作として行われる。
<Capsule generation operation>
FIG. 15 shows a flowchart of the capsule generating process of the fourth embodiment. Similar to the capsule generating operation in the third embodiment, the basic flow of the capsule generating operation is composed of three steps: a core forming step (S401), a shell forming step (S402), and a shell curing step (S403). . On the other hand, in the present embodiment, the core formation step (S401) and the shell formation step (S402) are performed as a series of operations.

図16は、第4実施形態でコア及びコアを被覆するシェルが形成される際の動作について説明する図である。図の(a)〜(d)は、液体保持部20内部で第1ノズル及び第2ノズル付近の様子を拡大して表したXZ平面の断面図であり、液体吐出動作時におけるピストン11及び弾性体30の様子を時系列順に表している。   FIG. 16 is a diagram illustrating an operation when a core and a shell covering the core are formed in the fourth embodiment. (A)-(d) of the figure is a cross-sectional view of the XZ plane that shows an enlarged view of the vicinity of the first nozzle and the second nozzle inside the liquid holding unit 20, and the piston 11 and the elasticity during the liquid discharge operation. The appearance of the body 30 is shown in time series.

コア材の液滴によってカプセルのコアが形成される動作(S401)は、上述の図2で説明した動作とほぼ同様である。すなわち、ピストン11が下降して弾性体30が加圧圧縮されることにより、該弾性体30の内側の領域に形成される閉鎖空間が圧縮され、第1保持容器21の底面部に設けられた第1ノズルからコア材の液滴が吐出される(図16の(a)〜(c))。   The operation (S401) in which the core of the capsule is formed by the droplets of the core material is substantially the same as the operation described in FIG. That is, when the piston 11 descends and the elastic body 30 is pressurized and compressed, the closed space formed in the area inside the elastic body 30 is compressed and provided on the bottom surface portion of the first holding container 21. A droplet of the core material is discharged from the first nozzle ((a) to (c) of FIG. 16).

本実施形態においては、第1ノズルから吐出されたコア材の液滴(コア)は、第2保持容器25の内部に保持されたシェル材の液中に突入し、そのままZ軸方向に移動して第2保持容器25の底面部に設けられた第2ノズルから外部に吐出される。すなわち、コアがシェル材を貫通するようにして吐出される。その際、シェル材によってコアが被覆されることにより、カプセルのシェルが形成される(S402)。したがって、第2ノズルから吐出された後の液滴は、(d)図に示されるように、コア及びコアを被覆するシェルを有するカプセルの構造を有する。なお、第2ノズルのノズル径φd2は第1ノズルのノズル径φd1よりも大きいので、カプセル吐出時においてシェル材に被覆された状態のコア材液滴が第2ノズルのノズル口に引っかかったり、第2ノズルの目詰まりの原因となったりする可能性は低い。また、ピストン11が上昇し、該弾性体30の内側の領域に形成されていた閉鎖空間が開放されると、(d)図に示されるように、弾性体30の上端部とピストン11の下端部との間に隙間ができる。この隙間から、第1保持容器21の内部に保持されたコア材が弾性体30の内側の領域に流入し、弾性体30の内側の領域に再びコア材が充填され、(a)図の状態に戻る。   In the present embodiment, the core material droplet (core) discharged from the first nozzle enters the liquid of the shell material held inside the second holding container 25 and moves in the Z-axis direction as it is. And discharged from the second nozzle provided on the bottom surface of the second holding container 25 to the outside. That is, the core is discharged so as to penetrate the shell material. At that time, a shell of the capsule is formed by covering the core with the shell material (S402). Therefore, the droplet after being discharged from the second nozzle has a capsule structure having a core and a shell covering the core, as shown in FIG. Since the nozzle diameter φd2 of the second nozzle is larger than the nozzle diameter φd1 of the first nozzle, the core material droplet covered with the shell material is caught in the nozzle opening of the second nozzle when the capsule is discharged. The possibility of clogging the two nozzles is low. Further, when the piston 11 rises and the closed space formed in the inner region of the elastic body 30 is opened, as shown in (d), the upper end portion of the elastic body 30 and the lower end of the piston 11 are formed. There is a gap between the parts. From this gap, the core material held inside the first holding container 21 flows into the region inside the elastic body 30, and the core material is filled again into the region inside the elastic body 30, and the state shown in FIG. Return to.

このようにして、ピストン11がZ軸方向を1回往復動作する間に、コア及びそれを被覆するシェルが形成され、液体吐出装置1から吐出される。   In this way, while the piston 11 reciprocates once in the Z-axis direction, the core and the shell covering the core are formed and discharged from the liquid discharge device 1.

第2ノズルから吐出された後のカプセルは、第3実施形態と同様に、液体硬化部40の容器41内に貯留されたシェル硬化材の液相中に進入する。そして、容器41の内部でシェル(コアを被覆した状態のシェル材)とシェル硬化材とが接触することにより、シェルが硬化される(S403)。第4実施形態では、このような動作によって、コアがシェルに被覆された構造のカプセルが生成される。   The capsules discharged from the second nozzle enter the liquid phase of the shell hardening material stored in the container 41 of the liquid hardening unit 40, as in the third embodiment. Then, the shell is cured by contacting the shell (shell material covering the core) and the shell curing material inside the container 41 (S403). In the fourth embodiment, a capsule having a structure in which a core is covered with a shell is generated by such an operation.

<第4実施形態の効果>
第4実施形態では、液体保持部20が第1保持容器21と第2保持容器25との2重構造を有する液体吐出装置を用いてカプセルが生成される。第1保持容器21の内部にはコア材が保持され、第2保持容器25の内部にはシェル材が保持されている。そして、ピストンの動作によりコア材の液滴がシェル材の液中に吐出され、ノズルから外部へ吐出される際にはコア材の液滴がシェル材によって被覆された状態のカプセルとなる。
<Effects of Fourth Embodiment>
In the fourth embodiment, a capsule is generated using a liquid ejection device in which the liquid holding unit 20 has a double structure of a first holding container 21 and a second holding container 25. A core material is held inside the first holding container 21, and a shell material is held inside the second holding container 25. Then, the droplet of the core material is discharged into the liquid of the shell material by the operation of the piston, and when discharged from the nozzle to the outside, the capsule of the core material is covered with the shell material.

シェル材を液膜として保持するのではなく、第2保持容器25の内部に液体として保持することができるので、保持が容易でありシェル材の材料選択性も高い。また、シェル材の補充も容易に行なうことができる。したがって、より効率的にカプセルを生成することが可能になる。   Since the shell material is not held as a liquid film but can be held as a liquid in the second holding container 25, the holding is easy and the material selectivity of the shell material is high. Further, the shell material can be easily replenished. Therefore, capsules can be generated more efficiently.

===第5実施形態===
第5実施形態では、第4実施形態で説明した液体吐出装置とは一部の構成が異なる液体吐出装置を用いてカプセルを生成する。
=== Fifth Embodiment ===
In the fifth embodiment, capsules are generated using a liquid ejection device that is partially different from the liquid ejection device described in the fourth embodiment.

<装置の構成>
図17は、第5実施形態においてカプセルを生成するための断面を表す装置の概略図である。
第5実施形態の液体吐出装置1には、2種類の弾性体が備えられる。第1保持容器21の底面部に第1弾性体31が設けられ、第2保持容器25の底面部に第2弾性体35が設けられる。第2弾性体35は第1弾性体31とほぼ同様の構造を有するリング状の弾性体であり、リング状の内側の領域に閉鎖空間を形成することができる。リングの大きさはこの閉鎖空間の大きさを考慮して決定される。また、第2弾性体35の弾性率は第1弾性体31の弾性率に応じて決定される。第1弾性体31と第2弾性体35との弾性率の関係については後で説明する。また、第1保持容器21の底面部は弾性変形可能な材質で形成され、第2保持容器25の底面部は弾性変形しにくい材質で形成されている。
<Device configuration>
FIG. 17 is a schematic view of an apparatus showing a cross-section for producing a capsule in the fifth embodiment.
The liquid ejection device 1 according to the fifth embodiment includes two types of elastic bodies. A first elastic body 31 is provided on the bottom surface of the first holding container 21, and a second elastic body 35 is provided on the bottom surface of the second holding container 25. The second elastic body 35 is a ring-shaped elastic body having substantially the same structure as that of the first elastic body 31, and can form a closed space in a ring-shaped inner region. The size of the ring is determined in consideration of the size of this enclosed space. The elastic modulus of the second elastic body 35 is determined according to the elastic modulus of the first elastic body 31. The relationship of the elastic modulus between the first elastic body 31 and the second elastic body 35 will be described later. Further, the bottom surface portion of the first holding container 21 is formed of a material that can be elastically deformed, and the bottom surface portion of the second holding container 25 is formed of a material that is not easily elastically deformed.

<カプセル生成動作>
第5実施形態におけるカプセル生成動作の基本的な流れは第4実施形態と同様であるが(図16参照)、シェル形成時の動作が異なる図18は、第5実施形態でコア及びコアを被覆するシェルが形成される際の動作について説明する図である。図の(a)〜(e)は、液体保持部20内部で第1ノズル及び第2ノズル付近の様子を拡大して表したXZ平面の断面図であり、液体吐出動作時におけるピストン11及び第1弾性体31、第2弾性体35の動作を時系列順に表している。
<Capsule generation operation>
The basic flow of the capsule generating operation in the fifth embodiment is the same as that in the fourth embodiment (see FIG. 16), but FIG. 18 differs in the operation during shell formation. The core and the core are covered in the fifth embodiment. It is a figure explaining the operation | movement at the time of forming the shell to perform. (A)-(e) of the figure is a cross-sectional view of the XZ plane showing the state in the vicinity of the first nozzle and the second nozzle in the liquid holding unit 20 in an enlarged manner. The operations of the first elastic body 31 and the second elastic body 35 are shown in time series.

(a)〜(c)で、コア材の液滴によってカプセルのコアが形成される動作は、第4実施形態におけるコア形成動作とほぼ同様である。すなわち、第1弾性体31がZ軸方向に加圧圧縮されることにより第1弾性体31の内側の領域に形成される閉鎖空間(以下、第1圧力室とも呼ぶ)が圧縮され、保持容器21の底面部に設けられた第1ノズルからコア材の液滴が吐出される。   In (a) to (c), the operation of forming the core of the capsule by the droplets of the core material is substantially the same as the core forming operation in the fourth embodiment. That is, when the first elastic body 31 is pressurized and compressed in the Z-axis direction, a closed space (hereinafter also referred to as a first pressure chamber) formed in a region inside the first elastic body 31 is compressed, and the holding container A droplet of the core material is ejected from a first nozzle provided on the bottom surface portion of 21.

本実施形態では、ピストン11の移動により第1弾性体31を介して第1保持容器21の底面部が加圧される。加圧された当該底面部は弾性変形し、第2弾性体35をZ軸方向に加圧する。これによって、(d)図のように第2弾性体35がZ軸方向に圧縮され、第2弾性体35の内側の領域にも閉鎖空間(以下、第2圧力室とも呼ぶ)が形成される。そして、第2弾性体35が圧縮されることにより第2圧力室も圧縮され、第1ノズルから該第2圧力室内に吐出されたコア材の液滴を、(e)図のようにシェル材と共に第2ノズルから吐出させる。   In the present embodiment, the bottom surface of the first holding container 21 is pressurized via the first elastic body 31 by the movement of the piston 11. The pressed bottom surface portion is elastically deformed and pressurizes the second elastic body 35 in the Z-axis direction. As a result, the second elastic body 35 is compressed in the Z-axis direction as shown in FIG. 4D, and a closed space (hereinafter also referred to as a second pressure chamber) is formed in a region inside the second elastic body 35. . When the second elastic body 35 is compressed, the second pressure chamber is also compressed, and the core material droplets discharged from the first nozzle into the second pressure chamber are converted into the shell material as shown in FIG. At the same time, it is discharged from the second nozzle.

なお、図18では第1弾性体31が圧縮された後に第2弾性体35が圧縮される例について説明されているが、第2弾性体35の圧縮が先に開始されるのであってもよい。また、ピストン11が上昇して第1圧力室及び第2圧力室が開放されると、(e)図に示されるように、第1弾性体31の内側の領域にコア材が充填され、第2弾性体35の内側の領域にシェル材が充填される。   18 illustrates an example in which the second elastic body 35 is compressed after the first elastic body 31 is compressed, the compression of the second elastic body 35 may be started first. . When the piston 11 is raised and the first pressure chamber and the second pressure chamber are opened, the core material is filled in the inner region of the first elastic body 31 as shown in FIG. 2 Shell material is filled in the area inside the elastic body 35.

本実施形態では、第2弾性体35によって第2圧力室が形成され、シェル材に圧力を加えて吐出することにより、シェル材によって被覆された状態のコア材液滴(カプセル)をより吐出しやすくなる。したがって、第2圧力室内に充填されたシェル材の液中をコア材の液滴が貫通しにくいような場合でも、第2ノズルから正確にカプセルを吐出させることができる。例えば、第1保持容器21と第2保持容器25との間の間隔hが大きかったりシェル材の粘度が高かったりして、コア材液滴がシェル材の液中を貫通しにくいような場合でも、カプセルを生成しやすくなる。   In the present embodiment, the second pressure chamber is formed by the second elastic body 35, and the core material droplet (capsule) covered with the shell material is further discharged by applying pressure to the shell material and discharging the shell material. It becomes easy. Therefore, the capsule can be accurately ejected from the second nozzle even when the core material droplet is unlikely to penetrate the liquid of the shell material filled in the second pressure chamber. For example, even when the interval h between the first holding container 21 and the second holding container 25 is large or the viscosity of the shell material is high, the core material droplets are difficult to penetrate the liquid of the shell material. , Easy to produce capsules.

このようにして、ピストン11がZ軸方向を1回往復動作する間に、コア及びそれを被覆するシェルを有するカプセルが形成され、第2ノズルから吐出される。   In this manner, while the piston 11 reciprocates once in the Z-axis direction, a capsule having a core and a shell covering the core is formed and discharged from the second nozzle.

<第1弾性体31と第2弾性体35について>
第5実施形態では、カプセル生成材料として用いられるコア材及びシェル材の粘度差に応じて、第1弾性体31と第2弾性体35との弾性率をそれぞれ適当に選択することにより、カプセルが正確に吐出されるように調整される。つまり各弾性体の弾性率のバランスを適当に調整することにより、第1圧力室と第2圧力室との間でどちらが先に圧力室として機能するかの順番が調整される。
<About the 1st elastic body 31 and the 2nd elastic body 35>
In the fifth embodiment, by appropriately selecting the elastic moduli of the first elastic body 31 and the second elastic body 35 according to the viscosity difference between the core material and the shell material used as the capsule generating material, the capsule is It is adjusted so that it can be discharged accurately. That is, by appropriately adjusting the balance of the elastic modulus of each elastic body, the order of which first functions as the pressure chamber between the first pressure chamber and the second pressure chamber is adjusted.

例えば、コア材の粘度がシェル材の粘度よりも高い場合には、第1弾性体31の弾性率が第2弾性体35の弾性率よりも低くなるように設定する。この場合、第1弾性体31の内側の領域に形成される閉鎖空間(第1圧力室)の圧縮が開始されてから、第2弾性体35の内側の領域に形成される閉鎖空間(第2圧力室)の圧縮が開始される。つまり、粘度の高いコア材が第1圧力室から吐出可能な状態となった後に、粘度の低いシェル材が吐出可能な状態となる。これにより、粘度の高いコア材の液滴より先に粘度の低いシェル材の液滴が吐出されてしまう(すなわち、コアを内包しないシェル材の液滴のみが吐出される)等の問題が生じるのを抑制する。   For example, when the viscosity of the core material is higher than the viscosity of the shell material, the elastic modulus of the first elastic body 31 is set to be lower than the elastic modulus of the second elastic body 35. In this case, after the compression of the closed space (first pressure chamber) formed in the area inside the first elastic body 31 is started, the closed space (second area) formed in the area inside the second elastic body 35 is started. The compression of the pressure chamber is started. That is, after the core material having a high viscosity can be discharged from the first pressure chamber, the shell material having a low viscosity can be discharged. This causes a problem such that a droplet of a shell material having a low viscosity is discharged before a droplet of a core material having a high viscosity (that is, only a droplet of a shell material that does not contain a core is discharged). To suppress.

逆に、コア材の粘度がシェル材の粘度よりも低い場合には、第1弾性体31の弾性率が第2弾性体35の弾性率よりも高くなるように設定する。この場合、第2弾性体35の内側の領域に形成される閉鎖空間(第2圧力室)の圧縮が開始されてから、第1弾性体31の内側の領域に形成される閉鎖空間(第1圧力室)の圧縮が開始される。つまり、粘度の低いシェル材が吐出可能な状態となった後に、粘度の高いコア材が第1圧力室から吐出可能な状態となる。これにより、シェル材が吐出可能な状態になる前にコア材の液滴が吐出され、シェル材の液中にコア材液滴が滞留してしまうような問題が生じるのを抑制する。   Conversely, when the viscosity of the core material is lower than the viscosity of the shell material, the elastic modulus of the first elastic body 31 is set to be higher than the elastic modulus of the second elastic body 35. In this case, the closed space (first pressure chamber) formed in the inner region of the first elastic body 31 after the compression of the closed space (second pressure chamber) formed in the inner region of the second elastic body 35 is started. The compression of the pressure chamber is started. That is, after the shell material having a low viscosity is in a dischargeable state, the core material having a high viscosity is in a state in which the core material can be discharged from the first pressure chamber. This suppresses the occurrence of a problem that the core material droplets are ejected before the shell material is ready to be ejected and the core material droplets stay in the shell material liquid.

このように、第1弾性体31及び第2弾性体35の弾性率のバランスを適当に調整することで、コア材液滴がシェル材によって被覆された構造のカプセルを正確に生成しやすくなる。なお、上述の例は第1弾性体31及び第2弾性体35のサイズが同じ場合の指標である。第1弾性体31及び第2弾性体35の圧縮が開始されるタイミングは弾性体のサイズにも影響されるため、両弾性体のサイズが異なる場合には、第1弾性体31及び第2弾性体35の総合的な弾性力の大小を調整することにより、上述のような制御が行われる。   Thus, by appropriately adjusting the balance of the elastic moduli of the first elastic body 31 and the second elastic body 35, it becomes easy to accurately generate a capsule having a structure in which the core material droplet is covered with the shell material. The above example is an index when the sizes of the first elastic body 31 and the second elastic body 35 are the same. Since the timing at which compression of the first elastic body 31 and the second elastic body 35 is started is also affected by the size of the elastic body, when the sizes of the two elastic bodies are different, the first elastic body 31 and the second elastic body 31 The above-described control is performed by adjusting the overall elastic force of the body 35.

<第5実施形態の効果>
第5実施形態では、第1弾性体31及び第2弾性体35によって二つの圧力室が形成される液体吐出装置を用いてカプセルが生成される。圧力を加えてシェル材を吐出させることにより、シェル材の粘度が高い場合等でもシェル材によってコア材液滴を被覆させ、ノズルから正確に吐出しやすくなる。したがって、材料選択性がより高くなり、効率的にカプセルを生成することが可能になる。
<Effect of Fifth Embodiment>
In the fifth embodiment, a capsule is generated using a liquid ejection device in which two pressure chambers are formed by the first elastic body 31 and the second elastic body 35. By discharging the shell material by applying pressure, the core material droplets are covered with the shell material even when the viscosity of the shell material is high, and it becomes easy to accurately discharge from the nozzle. Therefore, material selectivity becomes higher and it becomes possible to produce capsules efficiently.

===その他の実施形態===
一実施形態としての液体吐出装置を説明したが、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 liquid ejection 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.

<カプセル生成材料について>
前述の各実施形態では、コア材、コア硬化材、シェル材、及び、シェル硬化材等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 each of the above-described embodiments, specific examples of the core material, the core curing material, the shell material, the shell curing material, and the like have been illustrated. However, capsules are generated using capsule generation materials other than those illustrated. Is also possible.

<カプセルの用途について>
前述の各実施形態では、液体吐出装置を用いて生成されたカプセルの用途として医療分野への応用について考慮されていたが、例示された以外にも幅広い用途にゲルを利用することができる。例えば、化粧品としての用途や、機能性食品としての用途等が考えられる。
<Use of capsule>
In each of the above-described embodiments, the application to the medical field has been considered as the use of the capsule generated using the liquid ejection device, but the gel can be used for a wide range of uses other than those exemplified. For example, the use as cosmetics, the use as functional food, etc. can be considered.

1 液体吐出装置、
10 加圧部、11 ピストン、15 動力部、
20 液体保持部、21 第1保持容器、25 第2保持容器、
30 弾性体、31 第1弾性体、35 第2弾性体、
40 液体硬化部、41 容器
50 液膜保持部、51 液膜保持枠
90 制御部
1 liquid ejection device,
10 Pressurizing part, 11 Piston, 15 Power part,
20 liquid holding unit, 21 first holding container, 25 second holding container,
30 elastic body, 31 1st elastic body, 35 2nd elastic body,
40 Liquid curing unit, 41 Container 50 Liquid film holding unit, 51 Liquid film holding frame 90 Control unit

Claims (9)

所定の方向に往復運動する加圧部と、
前記加圧部によって加圧されることで前記所定の方向に弾性変形する弾性体と、
カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を内部に保持し、前記弾性体によって周囲を取り囲まれるノズルを底面部に有する液体保持部と、
を有し、前記加圧部によって前記弾性体が加圧される際に、前記弾性体の内側の領域と前記加圧部と前記液体保持部の底面部との間で、前記ノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成される液体吐出部であって、
前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された前記コア材の一部が前記ノズルから吐出され、
前記加圧部が前記一の方向とは反対の方向に移動して前記閉鎖された空間が開放されることにより、前記液体保持部の内部に保持された前記コア材が前記弾性体の内側の領域に流入する液体吐出部、
を備えるカプセル生成装置であって、
前記液体吐出部から前記コア材を吐出して液滴を形成し、
前記カプセルのシェルの原料となる液体であるシェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることにより、前記シェルを形成させ、
前記シェル材を硬化させるシェル硬化材と前記シェルとを接触させて、前記コア材の液滴を被覆した状態のシェルを硬化させる、ことを特徴とするカプセル生成装置。
A pressure unit that reciprocates in a predetermined direction;
An elastic body that is elastically deformed in the predetermined direction by being pressurized by the pressure unit;
A liquid holding part that holds a core material containing a liquid that is a raw material of the core of the capsule inside and has a nozzle surrounded by the elastic body on a bottom surface part;
And when the elastic body is pressurized by the pressurizing unit, a portion other than the nozzle is formed between the inner region of the elastic body, the pressurizing unit, and the bottom surface of the liquid holding unit. Is a liquid discharge part in which a closed space is formed,
The pressure member moves in one of the predetermined directions to compress the closed space, so that a part of the core material held in the closed space is the nozzle. Discharged from the
When the pressurizing unit moves in a direction opposite to the one direction and the closed space is opened, the core material held inside the liquid holding unit is placed inside the elastic body. A liquid discharger flowing into the region,
A capsule generating device comprising:
Droplets are formed by discharging the core material from the liquid discharge portion;
By covering the droplets of the core material with a shell material that is a liquid as a raw material of the shell of the capsule, the shell is formed,
A capsule generating apparatus comprising: a shell curing material that cures the shell material; and the shell is brought into contact with the shell to cure the shell covered with the droplets of the core material.
請求項1に記載のカプセル生成装置であって、
前記シェル材を膜状に保持する液膜保持部を備え、
前記液膜保持部によって保持された前記シェル材の液膜に向かって前記コア材を吐出して液滴を形成し、
前記コア材の液滴が前記シェル材の液膜を貫通する際に、前記シェル材によって前記コア材の液滴を被覆させる、ことを特徴とするカプセル生成装置。
The capsule generating apparatus according to claim 1,
A liquid film holding part for holding the shell material in a film shape,
Discharging the core material toward the liquid film of the shell material held by the liquid film holding unit to form droplets;
The capsule generating apparatus, wherein the core material droplets are covered with the shell material when the core material droplets penetrate the liquid film of the shell material.
請求項1に記載のカプセル生成装置であって、
前記液体保持部は、
前記弾性体によって周囲を取り囲まれる第1ノズルを底面部に有し、前記コア材を内部に保持する第1保持容器と、
前記第1ノズルと中心軸が一致する第2ノズルを底面部に有し、前記第1保持容器の外壁部を取り囲むように配置される第2保持容器であって、前記第1保持容器と前記第2保持容器との間に前記シェル材を保持する第2保持容器と、を有し、
前記第2保持容器内に保持された前記シェル材の液中に、前記第1ノズルから前記コア材を吐出して液滴を形成し、
前記コア材の液滴が前記シェル材の液中を移動して前記第2ノズルから吐出される際に、前記シェル材によって前記コア材の液滴を被覆させる、ことを特徴とするカプセル生成装置。
The capsule generating apparatus according to claim 1,
The liquid holding part is
A first holding container that has a first nozzle surrounded by the elastic body at a bottom surface and holds the core material inside;
A second holding container having a second nozzle having a central axis that coincides with the first nozzle on a bottom surface portion and disposed so as to surround an outer wall portion of the first holding container, the first holding container and the A second holding container for holding the shell material between the second holding container,
In the liquid of the shell material held in the second holding container, the core material is discharged from the first nozzle to form droplets,
Capsule generating apparatus, wherein the core material droplets are covered by the shell material when the core material droplets move through the shell material liquid and are discharged from the second nozzle. .
請求項3に記載のカプセル生成装置であって、
前記第1保持容器の底面部が、弾性変形する部材で形成され、
前記第1ノズルの周囲を取り囲み、前記所定の方向に弾性変形する第1弾性体と、前記第2ノズルの周囲を取り囲み、前記所定の方向に弾性変形する第2弾性体と、を有し、
前記加圧部によって加圧された前記第1弾性体によって前記第1保持容器の底面部が加圧され、
加圧された前記第1保持容器の底面部が弾性変形することにより前記第2弾性体が加圧され、
前記第2弾性体の内側の領域と前記第1保持容器の底面部と前記第2保持容器の底面部との間で、前記第1ノズル及び前記第2ノズル以外の部分が閉鎖された空間が圧縮されることにより、
前記シェル材によって被覆された前記コア材の液滴が、前記第2ノズルから吐出される、ことを特徴とするカプセル生成装置。
The capsule generating apparatus according to claim 3,
The bottom portion of the first holding container is formed of an elastically deformable member,
A first elastic body surrounding the first nozzle and elastically deforming in the predetermined direction; and a second elastic body surrounding the second nozzle and elastically deforming in the predetermined direction;
The bottom portion of the first holding container is pressurized by the first elastic body pressurized by the pressure unit,
The second elastic body is pressurized by elastically deforming the bottom surface of the pressurized first holding container,
Between the region inside the second elastic body, the bottom surface portion of the first holding container, and the bottom surface portion of the second holding container, there is a space in which portions other than the first nozzle and the second nozzle are closed. By being compressed,
The capsule generating apparatus, wherein the core material droplets covered with the shell material are discharged from the second nozzle.
請求項1〜4のいずれかに記載のカプセル生成装置であって、
前記シェル材は多糖類または蛋白質類を含む水溶液であり、
前記シェル硬化材は多価金属塩を含む水溶液であり、
前記シェル材と前記シェル硬化材とが接触する際に生じる硬化反応により、前記カプセルを生成する、ことを特徴とするカプセル生成装置。
It is a capsule production | generation apparatus in any one of Claims 1-4,
The shell material is an aqueous solution containing polysaccharides or proteins,
The shell curing material is an aqueous solution containing a polyvalent metal salt,
A capsule generating apparatus, characterized in that the capsule is generated by a curing reaction that occurs when the shell material and the shell cured material come into contact with each other.
請求項1〜5のいずれかに記載のカプセル生成装置によって生成された医療用カプセル。   The medical capsule produced | generated by the capsule production | generation apparatus in any one of Claims 1-5. 所定の方向に往復運動する加圧部によって前記所定の方向に弾性変形する弾性体を加圧することによって、前記弾性体の内側の領域と、前記加圧部と、カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を内部に保持する液体保持部の底面部と、の間で、前記液体保持部の底面部に設けられたノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成され、
前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された前記コア材の一部を前記ノズルから吐出して液滴を形成することと、
前記カプセルのシェルの原料となる液体であるシェル材によって前記コア材の液滴を被覆させることにより、前記シェルを形成することと、
前記シェル材を硬化させるシェル硬化材と前記シェルとを接触させて、前記コア材の液滴を被覆した状態のシェルを硬化させることと、
を有するカプセル生成方法。
By applying pressure to an elastic body that elastically deforms in the predetermined direction by a pressure unit that reciprocates in a predetermined direction, a liquid that is a raw material for the inner region of the elastic body, the pressure unit, and the core of the capsule A space in which a portion other than the nozzle provided on the bottom surface portion of the liquid holding portion is closed is formed between the bottom surface portion of the liquid holding portion that holds the core material including
The pressure member moves in one of the predetermined directions and the closed space is compressed, so that a part of the core material held inside the closed space is compressed into the nozzle. To form droplets by discharging from,
Forming the shell by coating droplets of the core material with a shell material that is a liquid that is a raw material of the shell of the capsule;
Bringing the shell into contact with a shell curing material that cures the shell material, and curing the shell in a state where the core material droplets are covered;
Capsule production method.
所定の方向に往復運動する加圧部と、
前記加圧部によって加圧されることで前記所定の方向に弾性変形する弾性体と、
内部に液体を保持する液体保持部であって、前記弾性体によって周囲を取り囲まれるノズルを底面部に有する液体保持部と、を備え、
前記加圧部によって前記弾性体が加圧される際に、前記弾性体の内側の領域と前記加圧部と前記液体保持部の底面部との間で、前記ノズル以外の部分が閉鎖された空間が形成される、液体吐出装置であって、
前記加圧部が前記所定の方向のうち一の方向に移動して前記閉鎖された空間が圧縮されることにより、前記閉鎖された空間の内部に保持された液体の一部が前記ノズルから吐出され、
前記加圧部が前記一の方向とは反対の方向に移動して前記閉鎖された空間が開放されることにより、前記液体保持部の内部に保持された前記液体が前記弾性体の内側の領域に流入する、
ことを特徴とする液体吐出装置。
A pressure unit that reciprocates in a predetermined direction;
An elastic body that is elastically deformed in the predetermined direction by being pressurized by the pressure unit;
A liquid holding part for holding a liquid therein, the liquid holding part having a nozzle surrounded on the bottom by the elastic body,
When the elastic body is pressurized by the pressurizing unit, a portion other than the nozzle is closed between the inner region of the elastic body, the pressurizing unit, and the bottom surface of the liquid holding unit. A liquid ejection device in which a space is formed,
When the pressurization unit moves in one of the predetermined directions and the closed space is compressed, a part of the liquid held in the closed space is discharged from the nozzle. And
When the pressurizing unit moves in a direction opposite to the one direction and the closed space is opened, the liquid held in the liquid holding unit is a region inside the elastic body. Flowing into the
A liquid discharge apparatus characterized by that.
請求項8に記載の液体吐出装置であって、
カプセルのコアの原料となる液体を含むコア材を吐出して液滴を形成し、
形成された前記コア材の液滴と前記コア材を硬化させる硬化材とを接触させて、前記コア材の液滴を硬化させる、ことを特徴とする液体吐出装置。
The liquid ejection device according to claim 8, wherein
A core material containing a liquid as a raw material for the capsule core is discharged to form droplets,
A liquid ejecting apparatus, wherein the formed droplets of the core material are brought into contact with a curing material that cures the core material to cure the droplets of the core material.
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