JP2022027274A - Liquid for liquid marbles, liquid marble, method and device for producing liquid marble, and bioreactor - Google Patents

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航治 岩崎
Koji Iwasaki
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Abstract

To provide a liquid for liquid marbles that has high production efficiency of valuable material, suppresses the union of droplets for a variety of liquids, and has excellent durability against external force.SOLUTION: A liquid for liquid marbles has a biocatalyst, water, and a thickener, the content of the water being 15 mass% or more and 98 mass% or less, and the viscosity at 25°C being 400 mPa s or more and 4,000 mPa s or less.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、リキッドマーブル用液体、リキッドマーブル、リキッドマーブルの製造方法及び製造装置、並びにバイオリアクターに関する。 The present invention relates to a liquid for liquid marble, a liquid marble, a method and apparatus for producing the liquid marble, and a bioreactor.

バイオリアクターとは、一般的に、酵素等の生体触媒などによる生物反応を利用した装置を意味する。バイオリアクターにおいて利用される生物反応には、固定化酵素、固定化微生物、その他生細胞などが利用される。バイオリアクターは、アミノ酸、ペプチド有機酸等の生産、糖の異性化などに利用される。また、石油化学工業の一部のプロセスにも、酵素触媒を利用するバイオリアクターが適用されている。更に、バイオリアクターとしては、各種診断などの分析目的に使用するものもある。バイオリアクターは、大型の装置が多く、持ち運びが困難であり、またその取り扱いが煩雑なものが多く存在する。そのため、小型で、簡便に利用できるバイオリアクターが望まれている。 The bioreactor generally means a device that utilizes a biological reaction by a biocatalyst such as an enzyme. Immobilized enzymes, immobilized microorganisms, and other living cells are used for biological reactions used in bioreactors. Bioreactors are used for the production of amino acids, peptide organic acids, etc., isomerization of sugars, and the like. Bioreactors that utilize enzyme catalysts are also applied to some processes in the petrochemical industry. Further, some bioreactors are used for analytical purposes such as various diagnoses. Many bioreactors are large-sized devices, which are difficult to carry, and many of them are complicated to handle. Therefore, a small bioreactor that can be easily used is desired.

産業上用いられる材料は、圧力や温度を変えることで、気相、液相、及び固相のいずれかの相で安定的に取り扱うことができる。しかし、材料の運搬や搬送などの取り扱い性の観点では、気体は漏洩防止のための措置が必要であり、また密度が小さいことから効率がよく取り扱うことが難しい。また、液体は、漏洩防止のための措置が必要であるとともに、搬送経路を汚染するため効率よく取り扱うことが難しい。そのため、材料の取り扱い上は固体であることが好ましい。そこで、従来技術では、例えば、気体や液体を冷却して固化したり、気体や液体を多孔質材料に吸着させたりすることにより、固体として取り扱う手法が知られているが、冷却するためのエネルギーが必要となり、産業上利用できる範囲が限定されてしまう。 Industrially used materials can be stably handled in any of the gas phase, liquid phase, and solid phase by changing the pressure and temperature. However, from the viewpoint of handleability such as transportation and transportation of materials, it is difficult to handle gas efficiently because it requires measures to prevent leakage and its low density. In addition, it is difficult to handle the liquid efficiently because it requires measures to prevent leakage and contaminates the transport path. Therefore, it is preferable that the material is solid in terms of handling. Therefore, in the prior art, for example, a method of cooling a gas or liquid to solidify it or adsorbing the gas or liquid to a porous material to treat it as a solid is known, but energy for cooling is known. Is required, and the range that can be used industrially is limited.

近年では、材料の相を変化させずに取り扱う技術として、例えば、アブラムシ類が作り出すリキッドマーブルが注目されている。アブラムシ類は体内から分泌した蜜の滴の表面に疎水性の粒子を被覆させて、巣の外に移動させることが知られており、液体を固体のように取り扱うことが知られている(例えば、非特許文献1参照)。 In recent years, for example, liquid marbles produced by aphids have been attracting attention as a technique for handling materials without changing their phases. Aphids are known to coat the surface of nectar droplets secreted from the body with hydrophobic particles and move them out of the nest, treating liquids like solids (eg,). , See Non-Patent Document 1).

一方で、一般的に、有価産物を産生する微生物を用いた物質産生プロセスは、大型の培養槽にて培養液の厳密な管理のもと行われている。しかし、このような培養装置は適切な攪拌や酸素等ガス供給が必須となり、工程や管理が煩雑になる。また、大型培養槽中で死滅した微生物に導かれ、その周囲の微生物に対しても死滅が誘導され、物質産生がうまくいかない場合がある。 On the other hand, in general, the substance production process using microorganisms that produce valuable products is carried out in a large culture tank under strict control of the culture solution. However, such a culture device requires appropriate stirring and gas supply such as oxygen, which complicates the process and management. In addition, it may be guided by the dead microorganisms in the large culture tank, and the killing of the surrounding microorganisms may be induced, resulting in poor substance production.

このリキッドマーブルを模して産業上応用したリキッドマーブル形成技術としては、例えば、液滴を粒子で内包し、内包する液滴に微生物などの生体触媒を含有させることによって、液体内包粒子の内部で微生物の培養を行う技術が報告されている(例えば、非特許文献2参照)。 As a liquid marble forming technique that imitates this liquid marble and is industrially applied, for example, a droplet is encapsulated with particles, and the encapsulated droplet contains a biocatalyst such as a microorganism, so that the inside of the liquid-encapsulated particles is contained. A technique for culturing microorganisms has been reported (see, for example, Non-Patent Document 2).

本発明は、有価物産生効率が高く、種々の液体に対する、液滴の合一を抑制し、外力に対する耐久性に優れるリキッドマーブル用液体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a liquid for liquid marble, which has high resource production efficiency, suppresses the coalescence of droplets with respect to various liquids, and has excellent durability against external forces.

課題を解決するための手段としての本発明のリキッドマーブル用液体は、生体触媒と、水と、増粘剤とを含有し、前記水の含有量が、15質量%以上98質量%以下であり、25℃における粘度が400mPa・s以上4,000mPa・s以下である。 The liquid for liquid marble of the present invention as a means for solving the problem contains a biocatalyst, water, and a thickener, and the content of the water is 15% by mass or more and 98% by mass or less. The viscosity at 25 ° C. is 400 mPa · s or more and 4,000 mPa · s or less.

本発明によると、有価物産生効率が高く、種々の液体に対する、液滴の合一を抑制し、外力に対する耐久性に優れるリキッドマーブル用液体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a liquid for liquid marble having high resource production efficiency, suppressing the coalescence of droplets with respect to various liquids, and having excellent durability against external forces.

図1Aは、複合粒子の一例を示す模式図である。FIG. 1A is a schematic diagram showing an example of composite particles. 図1Bは、図1AにおけるX-Z平面における断面の一例を示す模式図である。FIG. 1B is a schematic view showing an example of a cross section in the XZ plane in FIG. 1A.

(リキッドマーブル用液体)
本発明のリキッドマーブル用液体は、生体触媒と、水と、増粘剤とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
本発明のリキッドマーブル用液体は、生体触媒と、水と、増粘剤とを含有し、前記水の含有量が、15質量%以上98質量%以下であり、25℃における粘度が400mPa・s以上4,000mPa・s以下である。
(Liquid for liquid marble)
The liquid for liquid marble of the present invention contains a biocatalyst, water, a thickener, and if necessary, other components.
The liquid for liquid marble of the present invention contains a biocatalyst, water, and a thickener, and the content of the water is 15% by mass or more and 98% by mass or less, and the viscosity at 25 ° C. is 400 mPa · s. It is 4,000 mPa · s or less.

従来の液体を内包する粒子を用いて微生物などの培養を行う技術の場合、用いる粒子の大きさが数mm以上であるため、耐久性(強度)が低く、合一しやすいため、同一系内で多数の粒子を扱うことが難しいという問題があった。また、用いる粒子の大きさが大きいため、粒子内部の液体を循環させるための撹拌や、ガス供給が難しいという問題もあった。 In the case of conventional technology for culturing microorganisms using particles containing liquid, the size of the particles used is several mm or more, so the durability (strength) is low and it is easy to unite, so it is within the same system. There was a problem that it was difficult to handle a large number of particles. Further, since the size of the particles used is large, there is a problem that it is difficult to stir to circulate the liquid inside the particles and to supply gas.

そこで、本発明者が、有価物産生効率が高く、種々の液体に対する、液滴の合一を抑制し、外力に対する耐久性に優れるリキッドマーブル用液体について検討したところ、以下の知見を得た。 Therefore, the present inventor investigated a liquid for liquid marble having high resource production efficiency, suppressing the coalescence of droplets with respect to various liquids, and having excellent durability against external forces, and obtained the following findings.

リキッドマーブルは、液体と固体粒子の「親水性」と「疎水性」とが逆となる場合に形成される。そのため、液体が疎水性の場合であっても、固体粒子が親水性であれば、リキッドマーブルを形成することができる。通常、親水性を維持できる材料は存在せず、経時的に疎水化されてしまう。これは、材料そのものの劣化及び不純物の吸着によるものである。一方、疎水性材料の疎水度が、経時的に親水化されることは知られていない。汚れや劣化は、いずれも疎水性方向に進行するためと考えられる。そのため、リキッドマーブルは、通常、液体は親水性、固体粒子は疎水性、という系で使われてきた。親水性、疎水性という観点では、液体は、可能な限り親水性であるほうが好ましく、水が100%であることが理想的である。しかしながら、水が100%であると、粘度が低く、外力に弱くなるという問題があることを知見した。生体触媒活性と、リキッドマーブルが維持できる環境とを両立できる液体の物性については、従来全く知見がなかった。 Liquid marbles are formed when the "hydrophilicity" and "hydrophobicity" of liquid and solid particles are reversed. Therefore, even when the liquid is hydrophobic, if the solid particles are hydrophilic, a liquid marble can be formed. Normally, there is no material that can maintain hydrophilicity, and it becomes hydrophobic over time. This is due to deterioration of the material itself and adsorption of impurities. On the other hand, it is not known that the hydrophobicity of a hydrophobic material becomes hydrophilic over time. It is considered that all stains and deterioration proceed in the hydrophobic direction. Therefore, liquid marbles have usually been used in a system where liquids are hydrophilic and solid particles are hydrophobic. From the viewpoint of hydrophilicity and hydrophobicity, the liquid is preferably hydrophilic as much as possible, and ideally, 100% of water is used. However, it has been found that when the water content is 100%, there is a problem that the viscosity is low and the water is weak against external force. There has been no knowledge about the physical characteristics of liquids that can achieve both biocatalytic activity and the environment in which liquid marble can be maintained.

そのため、本発明者は、前記リキッドマーブル用液体が、生体触媒と、水と、増粘剤とを含有し、前記水の含有量が、15質量%以上98質量%以下であり、25℃における粘度が400mPa・s以上4,000mPa・s以下とすることによって、有価物産生効率が高く、種々の液体に対する、液滴の合一を抑制し、優れた外力に対する耐久性を奏することを見出した。 Therefore, the present inventor has the liquid for liquid marble containing a biocatalyst, water, and a thickener, and the content of the water is 15% by mass or more and 98% by mass or less at 25 ° C. It has been found that when the viscosity is 400 mPa · s or more and 4,000 mPa · s or less, the resource production efficiency is high, the coalescence of droplets is suppressed with respect to various liquids, and excellent durability against external force is exhibited. ..

前記リキッドマーブル用液体の25℃における粘度は、400mPa・s以上4,000mPa・s以下であるが、500mPa・s以上3,000mPa・s以下が好ましく、1,000mPa・s以上2,000mPa・s以下がより好ましい。前記25℃における粘度が、400mPa・s未満であると、液滴の合一を抑制できず、またリキッドマーブルの外力に対する耐久性が低くなるだけでなく、リキッドマーブルを製造できないこともあり、4,000mPa・sを超えると、液滴の作製が困難となりリキッドマーブルが製造できないことがある。一方、前記25℃における粘度が、400mPa・s以上4,000mPa・s以下であると、液滴の合一を抑制でき、リキッドマーブルの外力に対する耐久性に優れる点で有利である。 The viscosity of the liquid for liquid marble at 25 ° C. is 400 mPa · s or more and 4,000 mPa · s or less, preferably 500 mPa · s or more and 3,000 mPa · s or less, and 1,000 mPa · s or more and 2,000 mPa · s. The following are more preferable. If the viscosity at 25 ° C. is less than 400 mPa · s, the coalescence of droplets cannot be suppressed, the durability of the liquid marble against external force is lowered, and the liquid marble may not be manufactured. 4 If it exceeds 000 mPa · s, it may be difficult to produce droplets and liquid marble may not be produced. On the other hand, when the viscosity at 25 ° C. is 400 mPa · s or more and 4,000 mPa · s or less, it is advantageous in that the coalescence of droplets can be suppressed and the liquid marble is excellent in durability against external force.

<生体触媒>
前記生体触媒は、生体そのもの、又は生体由来の触媒であって、物質が異種の物質へ変化する際にその反応速度を変化させることができるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記生体そのものとしては、例えば、動物細胞、植物細胞、微生物などが挙げられる。
前記生体由来の触媒としては、例えば、タンパク質、酵素、オルガネラ、ホルモン受容体、抗体などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記生体触媒は、生体触媒を用いて産生することができるものが好ましい。
前記生体触媒は、天然から採取したものを使用してもよく、合成したものを使用してもよく、市販品を使用してもよい。
<Biocatalyst>
The biocatalyst is not particularly limited as long as it is a living body itself or a catalyst derived from a living body and can change the reaction rate when the substance changes to a different substance, and there is no particular limitation, depending on the purpose. It can be selected as appropriate.
Examples of the living body itself include animal cells, plant cells, and microorganisms.
Examples of the biological catalyst include proteins, enzymes, organelles, hormone receptors, antibodies and the like.
These may be used alone or in combination of two or more. Among these, the biocatalyst is preferably one that can be produced by using the biocatalyst.
As the biocatalyst, a biocatalyst collected from nature may be used, a synthetic catalyst may be used, or a commercially available product may be used.

前記有価物としては、生体触媒を用いて産生することができるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エタノール、酢酸、乳酸、酪酸、プロピオン酸、ギ酸などが挙げられる。 The valuable resources are not particularly limited as long as they can be produced using a biocatalyst, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, ethanol, acetic acid, lactic acid, butyric acid, propionic acid, etc. Formic acid and the like can be mentioned.

前記生体触媒の含有量としては、特に制限はなく、生体触媒の種類や目的とする活性などに応じて適宜選択することができる。 The content of the biocatalyst is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the type of biocatalyst, the desired activity and the like.

前記生体触媒の触媒活性の測定方法としては、特に制限はなく、生体触媒の種類や目的とする活性などに応じて、公知の方法の中から適宜選択することができる。 The method for measuring the catalytic activity of the biocatalyst is not particularly limited, and can be appropriately selected from known methods according to the type of biocatalyst, the desired activity, and the like.

<水>
前記水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、純水、水道水、井戸水、鉱泉水、鉱水、温泉水、湧水、淡水、精製水、熱水、イオン交換水、生理食塩水、リン酸緩衝液、リン酸緩衝生理食塩水などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
<Water>
The water is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, pure water, tap water, well water, mineral spring water, mineral water, hot spring water, spring water, fresh water, purified water, hot water, etc. Examples thereof include ion-exchanged water, physiological saline, phosphate buffer, phosphate buffered physiological saline and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記水の含有量は、前記リキッドマーブル用液体全体に対して、15質量%以上98質量%以下であるが、50質量%98質量%以下が好ましく、85質量%98質量%以下がより好ましい。前記水の含有量が、15質量%未満であると、微生物育成等の生体触媒活性の観点で不具合が出ることあり、98質量%を超えると、粘度の維持が難しくなることがある。一方、前記水の含有量が、15質量%以上98質量%以下であると、リキッドマーブルの強度と、有価物産生のバランスが取れるという観点で好ましい。 The content of the water is 15% by mass or more and 98% by mass or less, preferably 50% by mass or 98% by mass, and more preferably 85% by mass or 98% by mass or less with respect to the entire liquid for liquid marble. If the water content is less than 15% by mass, problems may occur from the viewpoint of biocatalytic activity such as microbial growth, and if it exceeds 98% by mass, it may be difficult to maintain the viscosity. On the other hand, when the content of the water is 15% by mass or more and 98% by mass or less, it is preferable from the viewpoint that the strength of the liquid marble and the production of valuable resources can be balanced.

前記リキッドマーブル用液体中の前記水の含有量は、カールフィッシャー水分計にて分析することができる。 The content of the water in the liquid for liquid marble can be analyzed with a Karl Fischer moisture meter.

<増粘剤>
前記増粘剤としては、前記リキッドマーブル用液体の25℃における粘度が400mPa・s以上4,000mPa・s以下とすることができるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、多糖類、合成樹脂、これらの誘導体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記増粘剤は、多糖類が好ましい。
<Thickener>
The thickener is not particularly limited as long as the viscosity of the liquid for liquid marble at 25 ° C. can be 400 mPa · s or more and 4,000 mPa · s or less, and is appropriately selected depending on the intended purpose. This can be done, for example, polysaccharides, synthetic resins, derivatives thereof and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polysaccharides are preferable as the thickener.

前記多糖類としては、例えば、ガム類、澱粉類のα化又は部分α化澱粉、デキストリン、アルギン酸、アルギン酸塩、アルギン酸エステル、ゼラチン、海藻エキス粉末、セルロースなどが挙げられる。
前記ガム類としては、例えば、アラビアガム、グアーガム、キサンタンガム、ジェランガム、ローカストビーンガム、タマリンドシードガム、サイリウムシードガムなどが挙げられる。
前記澱粉類のα化又は部分α化澱粉としては、例えば、馬鈴薯澱粉、コーンスターチ、タピオカ澱粉、米澱粉、小麦澱粉、甘藷澱粉等の澱粉類のα化又は部分α化澱粉などが挙げられる。
前記セルロースとしては、例えば、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、ヒドロキシプロピメチルセルロース(HPMC)、メチルセルロース(MC)、ヒドロキシメチルセルロース(HMC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、発酵セルロースなどが挙げられる。
前記多糖類は、精製されているものを使用してもよく、ハチミツ等の前記多糖類を含有するものを使用してもよい。
Examples of the polysaccharide include pregelatinized or partially pregelatinized starch of gums and starches, dextrin, alginic acid, alginate, alginate ester, gelatin, seaweed extract powder, cellulose and the like.
Examples of the gums include gum arabic, guar gum, xanthan gum, gellan gum, locust bean gum, tamarind seed gum, psyllium seed gum and the like.
Examples of the pregelatinized or partially pregelatinized starch of the starch include pregelatinized or partially pregelatinized starch of starches such as potato starch, corn starch, tapioca starch, rice starch, wheat starch and sweet potato starch.
Examples of the cellulose include hydroxypropyl cellulose (HPC), hydroxypropimethyl cellulose (HPMC), methyl cellulose (MC), hydroxymethyl cellulose (HMC), carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), fermented cellulose and the like. ..
As the polysaccharide, a purified one may be used, or one containing the polysaccharide such as honey may be used.

前記合成樹脂としては、例えば、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)などが挙げられる。 Examples of the synthetic resin include polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyvinyl alcohol (PVA).

前記増粘剤の含有量としては、前記リキッドマーブル用液体の25℃における粘度が400mPa・s以上4,000mPa・s以下となる含有量である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記リキッドマーブル用液体全量に対して、0.1質量%以上が好ましく、0.1質量%以上10質量%以下がより好ましい。前記増粘剤の含有量が、0.1質量%未満であると、前記リキッドマーブル用液体の25℃における粘度を400mPa・s以上とすることができないことがある。一方、前記増粘剤の含有量が、0.1質量%以上であると、液滴の合一を抑制でき、リキッドマーブルの外力に対する耐久性に優れる点で好ましい。 The content of the thickener is not particularly limited as long as the viscosity of the liquid marble liquid at 25 ° C. is 400 mPa · s or more and 4,000 mPa · s or less, and is appropriately selected according to the purpose. However, it is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, based on the total amount of the liquid for liquid marble. If the content of the thickener is less than 0.1% by mass, the viscosity of the liquid marble liquid at 25 ° C. may not be 400 mPa · s or more. On the other hand, when the content of the thickener is 0.1% by mass or more, it is preferable in that the coalescence of droplets can be suppressed and the liquid marble is excellent in durability against external force.

前記リキッドマーブル用液体中の前記増粘剤の含有量は、液体クロマトグラフィー、NMR分析、質量分析、元素分析等を単独又は組み合わせることにより測定することができる。 The content of the thickener in the liquid for liquid marble can be measured by liquid chromatography, NMR analysis, mass spectrometry, elemental analysis and the like alone or in combination.

<その他の成分>
前記リキッドマーブル用液体における前記その他の成分としては、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記生体触媒の触媒活性に必要な成分を含有することが好ましく、例えば、添加物(例えば、pH調整剤、防腐剤)、生理活性物質、水溶性化合物、水不溶性化合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
<Other ingredients>
The other components in the liquid for liquid marble are not particularly limited as long as the effects of the present invention can be exhibited, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, but are necessary for the catalytic activity of the biocatalyst. It preferably contains an ingredient, and examples thereof include additives (eg, pH adjusters, preservatives), physiologically active substances, water-soluble compounds, water-insoluble compounds, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記添加物としては、例えば、L-アスコルビン酸ナトリウム等の酸化防止剤、防かび剤などが挙げられる。 Examples of the additive include antioxidants such as sodium L-ascorbic acid, fungicides and the like.

前記生理活性物質としては、例えば、ビタミンB1、葉酸等のビタミン類;アルギニン、アラニン等のアミノ酸;大豆粉、小麦胚芽、押し麦、ペプトン、綿実粕、酵母エキス、肉エキス、コーン・スティープ・リカー、硫酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、尿素等の窒素源;トマトペースト、グリセリン、デンプン、グルコース、ガラクトース、デキストリン、バクト(登録商標)ソイトン、ブドウ糖、ショ糖等の炭水化物、脂肪等の炭素源;食塩、炭酸カルシウム等の無機塩:牛胎児血清(BSA)等の血清;オーキシン、カイネチン等の生長調節因子などが挙げられる。 Examples of the physiologically active substance include vitamins such as vitamin B1 and folic acid; amino acids such as arginine and alanine; soybean flour, wheat germ, pressed barley, peptone, cottonseed starch, yeast extract, meat extract, and corn steep liquor. , Nitrogen sources such as ammonium sulfate, sodium nitrate, urea; tomato paste, glycerin, starch, glucose, galactose, dextrin, bacto (registered trademark) soyton, carbohydrates such as glucose, sucrose, carbon sources such as fat; salt, calcium carbonate Inorganic salts such as: bovine fetal serum (BSA) and the like; growth regulators such as auxin and kinetin and the like can be mentioned.

前記水溶性化合物としては、例えば、グルコース、アスコルビン酸、日本薬局方ハチミツ、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナート([EMIM][CFSO])、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナート([BMIM][CFSO])、(1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム=クロリド([BMIM][Cl])、グリセリン、ポリグリセリン、乳糖などが挙げられる。 Examples of the water-soluble compound include glucose, ascorbic acid, Japanese Pharmacopoeia honey, 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate ([EMIM] [CF 3 SO 3 ]), 1-butyl-3-. Methylimidazolium trifluoromethanesulfonate ([BMIM] [CF 3 SO 3 ]), (1-butyl-3-methylimidazolium = chloride ([BMIM] [Cl])), glycerin, polyglycerin, lactose, etc. may be mentioned. ..

前記水不溶性化合物としては、例えば、酸化チタン、活性炭、ゼオライト、シリカなどの無機フィラーなどが挙げられる。 Examples of the water-insoluble compound include inorganic fillers such as titanium oxide, activated carbon, zeolite, and silica.

前記リキッドマーブル用液体における前記その他の成分の含有量としては、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The content of the other components in the liquid for liquid marble is not particularly limited as long as the effect of the present invention can be obtained, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

(リキッドマーブル)
本発明のリキッドマーブルは、本発明のリキッドマーブル用液体が外添粒子により内包されてなるものである。
前記リキッドマーブルは、前記リキッドマーブル用液体の表面が前記外添粒子により被覆した状態の粒子を意味する。したがって、本明細書において、「リキッドマーブル用液体が外添粒子により内包されてなる」とは、「リキッドマーブル用液体の表面を外添粒子により被覆した状態」と同義である。
前記リキッドマーブルは、本発明の効果を奏することができる程度に被覆してあれば特に制限はなく、前記リキッドマーブル用液体の表面が前記外添粒子により完全に被覆された状態であってもよく、部分的に被覆された状態であってもよい。
(Liquid Marble)
The liquid marble of the present invention is formed by encapsulating the liquid for liquid marble of the present invention with external particles.
The liquid marble means particles in which the surface of the liquid for liquid marble is covered with the external particles. Therefore, in the present specification, "the liquid for liquid marble is encapsulated by the external particles" is synonymous with "the state where the surface of the liquid for liquid marble is covered with the external particles".
The liquid marble is not particularly limited as long as it is coated to the extent that the effects of the present invention can be exhibited, and the surface of the liquid for liquid marble may be completely covered with the external particles. , May be partially covered.

前記リキッドマーブルは、リキッドマーブル用液体と、外添剤とを含み、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。 The liquid marble contains a liquid for liquid marble, an external additive, and if necessary, other components.

<リキッドマーブル用液体>
前記リキッドマーブル用液体は、前述の本発明のリキッドマーブル用液体であり、生体触媒と、水と、増粘剤とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記生体触媒、前記水、前記増粘剤の性状は、前記「(リキッドマーブル用液体)」の項目に記載の通りである。
<Liquid for liquid marble>
The liquid for liquid marble is the above-mentioned liquid for liquid marble of the present invention, and contains a biocatalyst, water, a thickener, and if necessary, other components.
The properties of the biocatalyst, the water, and the thickener are as described in the item "(Liquid for liquid marble)".

前記リキッドマーブル用液体中の前記水の含有量は、前記リキッドマーブルを複数集め、遠心分離機にかけ、外添粒子と内包液(前記リキッドマーブル用液体)とに分離した後、該内包液をカールフィッシャー水分計にて分析することができる。 The content of the water in the liquid for liquid marble is such that a plurality of the liquid marbles are collected, subjected to a centrifuge, separated into external particles and an inclusion liquid (the liquid for liquid marble), and then the inclusion liquid is curled. It can be analyzed with a Fisher Moisture Analyzer.

前記リキッドマーブル用液体中の前記増粘剤の含有量は、前記リキッドマーブルを複数集め、遠心分離機にかけ、外添粒子と内包液(前記リキッドマーブル用液体)とに分離した後、該内包液を、液体クロマトグラフィー、NMR分析、質量分析、元素分析等を単独又は組み合わせることにより測定することができる。 The content of the thickener in the liquid for liquid marble is determined by collecting a plurality of the liquid marbles, subjecting them to a centrifuge, separating them into external particles and an encapsulating liquid (the liquid for liquid marble), and then the encapsulating liquid. Can be measured by liquid chromatography, NMR analysis, mass analysis, elemental analysis and the like alone or in combination.

<外添粒子>
前記外添粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2種の疎水性材料を含む複合粒子、両親媒性材料と疎水性材料とを含む複合粒子などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、2種の疎水性材料を含む複合粒子、両親媒性材料と疎水性材料とを含む複合粒子が、液滴の合一を抑制し、外力に対する耐久性に優れる点で好ましい。
<External particles>
The external particles are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, composite particles containing two kinds of hydrophobic materials, composite particles containing an amphipathic material and a hydrophobic material, and the like. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, composite particles containing two kinds of hydrophobic materials and composite particles containing an amphipathic material and a hydrophobic material are preferable in that they suppress coalescence of droplets and are excellent in durability against external force.

前記外添粒子の個数平均粒径d50eとして、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1nm以上10μm以下が好ましく、500nm以上5μm以下がより好ましい。前記外添粒子の個数平均粒径d50eが、1nm以上10μm以下であると、前記リキッドマーブル用液体からなる液滴への前記外添粒子の吸着量を増やすことができるため、リキッドマーブル用液体を安定化することができる。
前記外添粒子の個数平均粒径d50eは、前記外添粒子を、バルクで観察した走査型電子顕微鏡画像において、任意に選択した10個の各粒子の最長径の平均値である。
The number average particle size d50e of the external particles is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1 nm or more and 10 μm or less, and more preferably 500 nm or more and 5 μm or less. When the number average particle size d50e of the external particles is 1 nm or more and 10 μm or less, the amount of the external particles adsorbed on the droplets made of the liquid marble liquid can be increased, so that the liquid marble liquid can be used. Can be stabilized.
The number average particle size d50e of the external particles is the average value of the longest diameters of each of the 10 arbitrarily selected particles in the scanning electron microscope image obtained by observing the external particles in bulk.

本発明者は、粒径の大きな粒子だけでリキッドマーブルを製造すると、リキッドマーブル用液体からなる液滴を被覆している粒子と該液滴との接触面積が小さくなり、前記液滴が露出している箇所が生じてしまう。このことによって、外力に対し強度が非常に弱く、耐久性を向上させることが難しいという問題を見出した。
また、粒径の小さな粒子だけでリキッドマーブルを製造すると、外力に対し耐久性は向上するが、変形が生じやすくなり、毛細管現象によってリキッドマーブル同士が合一してしまうことがあるという問題があることを見出した。
When the present inventor manufactures a liquid marble using only particles having a large particle size, the contact area between the particles covering the droplets of the liquid for liquid marble and the droplets becomes small, and the droplets are exposed. There will be some spots. As a result, we have found that the strength is very weak against external force and it is difficult to improve the durability.
Further, if the liquid marble is manufactured using only particles having a small particle size, the durability against an external force is improved, but the deformation is likely to occur, and there is a problem that the liquid marbles may be united with each other due to the capillary phenomenon. I found that.

そのため、本発明者は、液滴の合一を抑制するためには、特定の物性を有する粒径の異なる2種の固体粒子(粒径が大きい疎水性固体粒子A及び粒径が小さい疎水性固体粒子B)を含む複合粒子を用いることが、リキッドマーブルの合一を抑制することができる点でより好ましいことを見出した。
更に、本発明者は、前記疎水性固体粒子Aの表面上に前記疎水性固体粒子Bを配した複合粒子とすることにより、よりリキッドマーブル同士の合一を抑制でき、より種々の液体の液滴の表面を被覆することができ、かつより耐久性に優れるリキッドマーブルを形成できることを見出した。
Therefore, in order to suppress the coalescence of droplets, the present inventor has two kinds of solid particles having specific physical characteristics and different particle sizes (hydrophobic solid particles A having a large particle size and hydrophobicity having a small particle size). It has been found that it is more preferable to use composite particles containing solid particles B) in that the coalescence of liquid marbles can be suppressed.
Furthermore, the present inventor can further suppress the coalescence of liquid marbles by forming composite particles in which the hydrophobic solid particles B are arranged on the surface of the hydrophobic solid particles A, and more various liquids can be liquid. It has been found that the surface of drops can be coated and a more durable liquid marble can be formed.

<<複合粒子>>
前記複合粒子は、疎水性固体粒子Aと、疎水性固体粒子Bとを含有し、更に固体粒子Cを有することが好ましく、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記複合粒子は、前記疎水性固体粒子Aの表面上に更に疎水性固体粒子Bを有し、前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であり、前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbが、110°以上180°以下であり、前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bとの比(d50a/d50b)が、10以上100以下であり、下記式2で表される被覆率CRが、50%以上500%以下である。

Figure 2022027274000002
ただし、式2中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xbは、疎水性固体粒子Bの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ybは、疎水性固体粒子Bの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zbは、疎水性固体粒子Bの体積(μm)を表す。 << Composite particles >>
The composite particles contain hydrophobic solid particles A and hydrophobic solid particles B, preferably have solid particles C, and further contain other components, if necessary.
The composite particles further have the hydrophobic solid particles B on the surface of the hydrophobic solid particles A, and the contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less. The contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is 110 ° or more and 180 ° or less, and the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A and the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B. The ratio (d50a / d50b) is 10 or more and 100 or less, and the coverage rate CR 2 represented by the following formula 2 is 50% or more and 500% or less.
Figure 2022027274000002
However, in the formula 2, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xb represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle B, and Ya represents the density (g) of the hydrophobic solid particle A. / Μm 3 ), Yb represents the density of the hydrophobic solid particle B (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zb represents the hydrophobic solid particle. Represents the volume of B (μm 3 ).

前記複合粒子は、前記疎水性固体粒子Aの表面上に更に固体粒子Cを有し、前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であり、前記固体粒子Cの水との接触角CAc1が、110°未満であり、前記固体粒子Cのn-ヘキサンとの接触角CAc2が、110°未満であり、前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記固体粒子Cの個数平均粒径d50cとの比(d50a/d50c)が、10以上100以下であり、下記式1で表される被覆率CRが、0.3%以上18%以下であることが好ましい。

Figure 2022027274000003
ただし、式1中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xcは、固体粒子Cの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ycは、固体粒子Cの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zcは、固体粒子Cの体積(μm)を表す。 The composite particles further have solid particles C on the surface of the hydrophobic solid particles A, and the contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less, and the solid particles. The contact angle CAc1 of C with water is less than 110 °, the contact angle CAc2 of the solid particles C with n-hexane is less than 110 °, and the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A The ratio (d50a / d50c) of the solid particles C to the number average particle size d50c is 10 or more and 100 or less, and the coverage CR 1 represented by the following formula 1 is 0.3% or more and 18% or less. It is preferable to have.
Figure 2022027274000003
However, in the formula 1, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xc represents the mass (g) of the solid particle C, and Ya represents the density (g / μm) of the hydrophobic solid particle A. 3 ), Yc represents the density of the solid particle C (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zc represents the volume of the solid particle C (μm 3 ). ).

-疎水性固体粒子A-
前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaは、110°以上180°以下である。前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°未満であると、前記リキッドマーブルが形成しづらく、合一してしまうことがある。一方、前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であると、前記リキッドマーブルの合一を抑制することができる。
本明細書において、「疎水性」とは、後述する接触角の測定方法により測定した水との接触角(CAa又はCAb)が、110°以上180°以下であることを意味する。
-Hydrophobic solid particles A-
The contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less. If the contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is less than 110 °, the liquid marbles are difficult to form and may coalesce. On the other hand, when the contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less, the coalescence of the liquid marbles can be suppressed.
As used herein, the term "hydrophobic" means that the contact angle (CAa or CAb) with water measured by the contact angle measuring method described later is 110 ° or more and 180 ° or less.

前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaは、従来公知の接触角の測定方法(θ/2法)に準じて測定することができる。具体的には、前記疎水性固体粒子Aの構成材料を熱プレスした板状体や、前記疎水性固体粒子Aの構成材料の分散液をキャスト法にて基板にキャストし板状体としたものを測定試料とし、前記板状体上にマイクロシリンジにて10μLの水を乗せた際の液面と前記板状体の表面とのなす角度を、前記水との接触角CAaとして測定することができる。 The contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water can be measured according to a conventionally known contact angle measuring method (θ / 2 method). Specifically, a plate-like body obtained by heat-pressing the constituent material of the hydrophobic solid particle A or a plate-shaped body obtained by casting a dispersion liquid of the constituent material of the hydrophobic solid particle A onto a substrate by a casting method. Is used as a measurement sample, and the angle formed by the liquid level when 10 μL of water is placed on the plate-shaped body with a microsyringe and the surface of the plate-shaped body can be measured as the contact angle CAa with the water. can.

なお、前記疎水性固体粒子Aの構成材料を熱プレスした板状体の作製における前記熱プレスの条件は以下の通りである。
[熱プレス条件]
・ 温度:200℃
・ 総加圧力:30kN
・ 時間:30kN到達時点から5分
・ 作業内容:試料(疎水性固体粒子Aの構成材料)粉末を内径(φ)10mmの粉末成形用金型(深さ:20mm)に、底部からの高さが10mmになるまで充填してプレス機(装置名:SA-302卓上型テストプレス、製造会社名:テスター産業株式会社)にセットする。金型が所定の温度(200℃)になったことを確認した後、プレスを開始し、所定の圧力(30kN)までプレスする。所定の圧力に到達した時点から5分間プレスを行って接触角の測定サンプル(板状体)を作成する。
The conditions of the hot press in producing a plate-like body obtained by hot pressing the constituent material of the hydrophobic solid particles A are as follows.
[Hot press conditions]
・ Temperature: 200 ℃
・ Total pressure: 30kN
-Time: 5 minutes from the time of reaching 30 kN-Work content: Sample (constituent material of hydrophobic solid particles A) Powder is placed in a powder molding die (depth: 20 mm) with an inner diameter (φ) of 10 mm, and the height from the bottom. Fill to 10 mm and set in a press machine (device name: SA-302 desktop test press, manufacturing company name: Tester Sangyo Co., Ltd.). After confirming that the mold has reached a predetermined temperature (200 ° C.), the press is started and pressed to a predetermined pressure (30 kN). Press for 5 minutes from the time when the predetermined pressure is reached to prepare a measurement sample (plate-shaped body) of the contact angle.

また、前記疎水性固体粒子Aの構成材料の分散液をキャスト法にて基板にキャストした板状体は、前記疎水性固体粒子Aの構成材料を熱プレスした板状体の作製において、まず直径10mmに打ち抜いたPTFE(ポリテトラフルオロエチレン、平均厚み:200μm)を前記粉末成形用金型に設置し、その上に試料(疎水性固体粒子Aの構成材料)粉末を略均一に撒き、前記熱プレスを行うことにより得ることができる。 Further, the plate-like body obtained by casting the dispersion liquid of the constituent material of the hydrophobic solid particle A onto the substrate by the casting method first has a diameter in the production of the plate-like body obtained by hot-pressing the constituent material of the hydrophobic solid particle A. PTFE (polytetrafluoroethylene, average thickness: 200 μm) punched to 10 mm was placed in the powder molding mold, and the sample (component of the hydrophobic solid particle A) powder was sprinkled substantially uniformly on the powder molding mold, and the heat was applied. It can be obtained by pressing.

前記試料(疎水性固体粒子Aの構成材料)粉末を略均一に撒く方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、乾燥試料粉末を撒く方法、試料分散液を撒く方法などが挙げられる。
前記試料分散液に用いる溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エタノールなどが挙げられる。前記試料分散液を用いると、かさ密度の小さい試料を扱いやすくすることができる。
The method for sprinkling the sample (constituent material of the hydrophobic solid particles A) powder substantially uniformly is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a method for sprinkling dry sample powder, a sample dispersion liquid. There is a method of sprinkling.
The solvent used for the sample dispersion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include ethanol. When the sample dispersion is used, it is possible to easily handle a sample having a small bulk density.

前記複合粒子における構成材料としての前記疎水性固体粒子Aを測定試料とする場合には、前記複合粒子中の前記疎水性固体粒子Aの材質をガスクロマトグラフィー(GC-MS)、核磁気共鳴(NMR)、赤外分光法(IR)などにより特定してその材料を入手し、入手した材料を用いて前記水との接触角CAaを測定する、又は前記複合粒子から前記疎水性固体粒子Aを単離し、単離した前記疎水性固体粒子Aから前記板状体を作製して、その板状体と水との接触角CAaを測定することができる。 When the hydrophobic solid particle A as a constituent material in the composite particle is used as a measurement sample, the material of the hydrophobic solid particle A in the composite particle is gas chromatography (GC-MS) or nuclear magnetic resonance (GC-MS). The material is obtained by specifying by NMR), infrared spectroscopy (IR), etc., and the contact angle CAa with the water is measured using the obtained material, or the hydrophobic solid particle A is obtained from the composite particles. The plate-like body can be prepared from the isolated and isolated hydrophobic solid particles A, and the contact angle CAa between the plate-like body and water can be measured.

前記複合粒子から前記疎水性固体粒子Aを単離する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記複合粒子にアルコールを加えて前記疎水性固体粒子Aを分散させた液を濾別することにより行う方法などが挙げられる。
前記アルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エタノール、イソプロパノールなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、揮発性が高く、濾別後の乾燥を簡便に行うことができる点で、エタノールを用いることが特に好ましい。
The method for isolating the hydrophobic solid particles A from the composite particles is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, alcohol is added to the composite particles to add the hydrophobic solid particles A. Examples thereof include a method of filtering the liquid in which the particles are dispersed.
The alcohol is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include ethanol and isopropanol. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, ethanol is particularly preferable because it is highly volatile and can be easily dried after filtration.

前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aとしては、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1μm以上10μm以下が好ましく、0.5μm以上5μm以下がより好ましい。前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aが、0.1μm以上10μm以下であると、前記リキッドマーブル用液体からなる液滴への前記疎水性固体粒子Aの吸着量を増やすことができるため、前記リキッドマーブル用液体をより安定化することができる。
前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aは、上述した方法で単離した前記疎水性固体粒子Aを、バルクで観察した走査型電子顕微鏡画像において、任意に選択した10個の各粒子の最長径の平均値である。
The number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A is not particularly limited as long as the effect of the present invention can be obtained, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, but is 0.1 μm or more and 10 μm or less. It is preferably 0.5 μm or more and 5 μm or less, more preferably. When the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A is 0.1 μm or more and 10 μm or less, the amount of the hydrophobic solid particles A adsorbed on the droplets made of the liquid for liquid marble can be increased. , The liquid for liquid marble can be more stabilized.
The number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A is 10 particles arbitrarily selected in a scanning electron microscope image obtained by observing the hydrophobic solid particles A isolated by the above method in bulk. This is the average value of the longest diameter.

前記疎水性固体粒子Aの材質としては、前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下を満たすものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機材料、無機材料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The material of the hydrophobic solid particles A is not particularly limited as long as the contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water satisfies 110 ° or more and 180 ° or less, and is appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include organic materials and inorganic materials. These may be used alone or in combination of two or more.

前記有機材料としては、例えば、ポリマー材料などが挙げられる。
前記ポリマー材料としては、例えば、樹脂などが挙げられる。
前記樹脂としては、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、セルロース、又はこれらから選択した少なくとも1種の樹脂を含む共重合体などが挙げられる。
前記フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー(FEP)、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー(ECTFE)などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂としては、例えば、メチルシリコン樹脂、ウレタン変性シリコーン樹脂などが挙げられる。
Examples of the organic material include polymer materials.
Examples of the polymer material include resins and the like.
Examples of the resin include fluororesin, silicone resin, cellulose, and a copolymer containing at least one resin selected from these.
Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy alkane (PFA), perfluoroethylene propene copolymer (FEP), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), and polyvinylidene fluoride (PVDF). Examples thereof include polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) and ethylene chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE).
Examples of the silicone resin include methyl silicone resin and urethane-modified silicone resin.

前記無機材料としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
前記シリカとしては、例えば、ヒュームドシリカ、シリカ球状微粒子(QSGシリーズ:信越化学工業株式会社製)などが挙げられる。
Examples of the inorganic material include silica and calcium carbonate.
Examples of the silica include fumed silica and silica spherical fine particles (QSG series: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).

前記有機材料及び前記無機材料は、更にその表面が疎水化処理されているものでもよい。前記有機材料及び前記無機材料としては、その材料の物性として疎水性を有していなくても、前記疎水化処理によって、表面に疎水性を付与したものを用いることができる。 The surface of the organic material and the inorganic material may be further hydrophobized. As the organic material and the inorganic material, even if the physical properties of the materials do not have hydrophobicity, those having a hydrophobic surface imparted by the hydrophobic treatment can be used.

疎水化処理された前記有機材料としては、例えば、疎水化処理デンプンなどが挙げられる。前記疎水化処理デンプンとしては、例えば、オクテニルコハク酸トウモロコシデンプンエステルアルミニウム(商品名:オクティエ、日澱化学株式会社製)などが挙げられる。
前記有機材料が疎水化されていることは、接触角を測定することにより確認することができる。上述した方法で圧縮成形(熱プレスなど)した試料の接触角を測定して、水との接触角が110°以上であることを確認することにより前記有機材料が疎水化されていることを確認することができる。
Examples of the hydrophobized organic material include hydrophobized starch. Examples of the hydrophobized starch include octenyl succinate corn starch ester aluminum (trade name: Octier, manufactured by Nissho Chemical Co., Ltd.).
It can be confirmed by measuring the contact angle that the organic material is hydrophobized. It is confirmed that the organic material is hydrophobized by measuring the contact angle of the sample compression-molded (heat press, etc.) by the above-mentioned method and confirming that the contact angle with water is 110 ° or more. can do.

疎水化処理された前記無機材料としては、例えば、ステアリン酸処理炭酸カルシウムなどが挙げられる。前記ステアリン酸処理炭酸カルシウムとしては、例えば、炭酸カルシウム100gをステアリン酸10gとメタノール500mLとを混ぜた後、メタノールを減圧留去後に50℃で加熱乾燥したものなどが挙げられる。
前記無機材料が疎水化されていることは、接触角を測定することにより確認することができる。例えば、前記疎水化としてステアリン酸処理されている場合においては、圧縮成形(熱プレスなど)した試料の接触角を測定して、水との接触角が110°以上であることを確認することによりステアリン酸処理されていることを確認することができる。
Examples of the hydrophobized inorganic material include stearic acid-treated calcium carbonate. Examples of the stearic acid-treated calcium carbonate include those obtained by mixing 100 g of calcium carbonate with 10 g of stearic acid and 500 mL of methanol, distilling off methanol under reduced pressure, and then heating and drying at 50 ° C.
It can be confirmed by measuring the contact angle that the inorganic material is hydrophobized. For example, in the case of stearic acid treatment as the hydrophobization, the contact angle of the compression-molded (heat-pressed, etc.) sample is measured to confirm that the contact angle with water is 110 ° or more. It can be confirmed that the stearic acid treatment has been performed.

前記疎水性固体粒子Aの形状としては、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、球形、真球、扁平、針状、柱状、不定形、直方体状などが挙げられる。 The shape of the hydrophobic solid particle A is not particularly limited as long as the effect of the present invention can be obtained, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, spherical, true sphere, flat, needle-shaped, etc. Examples include columnar, amorphous, and rectangular parallelepiped.

前記疎水性固体粒子Aの構造としては、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、多孔質、中空、層状などが挙げられる。 The structure of the hydrophobic solid particles A is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include porous, hollow, and layered. ..

-疎水性固体粒子B-
前記疎水性固体粒子Bは、前記疎水性固体粒子Aの表面上に存在し、前記疎水性固体粒子Aの表面を被覆する。
本明細書において、前記疎水性固体粒子Bが前記疎水性固体粒子Aの表面を被覆するとは、本発明の効果を奏することができる程度に被覆することができれば特に制限はなく、後述する被覆率CRを満たす範囲で被覆することが好ましい。
本明細書において、「疎水性固体粒子Aの表面」とは、疎水性固体粒子Aの露出面を意味する。
-Hydrophobic solid particles B-
The hydrophobic solid particles B exist on the surface of the hydrophobic solid particles A and cover the surface of the hydrophobic solid particles A.
In the present specification, the fact that the hydrophobic solid particles B coat the surface of the hydrophobic solid particles A is not particularly limited as long as it can be coated to the extent that the effects of the present invention can be exhibited, and the coverage rate described later is not particularly limited. It is preferable to cover in a range that satisfies CR 2 .
As used herein, the term "surface of hydrophobic solid particles A" means an exposed surface of hydrophobic solid particles A.

前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbは、110°以上180°以下である。前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbが、110°未満であると、前記リキッドマーブルが形成しづらく、合一してしまうことがある。一方、前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbが、110°以上180°以下であると、前記リキッドマーブルの合一を良好に抑制することができる。 The contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is 110 ° or more and 180 ° or less. If the contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is less than 110 °, the liquid marbles are difficult to form and may coalesce. On the other hand, when the contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is 110 ° or more and 180 ° or less, the coalescence of the liquid marbles can be satisfactorily suppressed.

前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbは、前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaと同様に、従来公知の接触角の測定方法(θ/2法)に準じて測定することができる。具体的には、前記疎水性固体粒子Bの構成材料を熱プレスした板状体や、前記疎水性固体粒子Bの構成材料の分散液をキャスト法にて基板にキャストし板状体としたものを測定試料とし、前記板状体上にマイクロシリンジにて10μLの水を乗せた際の液面と前記板状体の表面とのなす角度を、前記水との接触角CAbとして測定することができる。 The contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is measured according to a conventionally known contact angle measuring method (θ / 2 method), similarly to the contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water. can do. Specifically, a plate-like body obtained by hot-pressing the constituent material of the hydrophobic solid particle B, or a plate-shaped body obtained by casting a dispersion liquid of the constituent material of the hydrophobic solid particle B onto a substrate by a casting method. Is used as a measurement sample, and the angle formed by the liquid level when 10 μL of water is placed on the plate-shaped body with a microsyringe and the surface of the plate-shaped body can be measured as the contact angle CAb with the water. can.

前記疎水性固体粒子Bの構成材料を熱プレスした板状体、及び前記疎水性固体粒子Bの構成材料の分散液をキャスト法にて基板にキャストし板状体としたものの作製方法は、前記疎水性固体粒子Aの場合と同様である。
また、前記複合粒子における構成材料としての前記疎水性固体粒子Bを測定試料とする場合の接触角CAbの測定方法や、前記複合粒子から前記疎水性固体粒子Bを単離する方法も、前記疎水性固体粒子Aの場合と同様である。
The method for producing a plate-like body obtained by hot-pressing the constituent material of the hydrophobic solid particle B and a dispersion liquid of the constituent material of the hydrophobic solid particle B on a substrate by a casting method is described above. The same is true for the hydrophobic solid particles A.
Further, a method for measuring the contact angle CAb when the hydrophobic solid particle B as a constituent material in the composite particle is used as a measurement sample, and a method for isolating the hydrophobic solid particle B from the composite particle are also described as hydrophobic. This is the same as in the case of the sex solid particle A.

前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bとしては、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.01μm以上0.5μm以下が好ましく、0.01μm以上0.05μm以下がより好ましい。前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bが、0.01μm以上0.5μm以下であると、前記リキッドマーブル用液体からなる液滴への前記疎水性固体粒子Bの吸着量を増やすことができるため、前記リキッドマーブルをより安定化することができる。
前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bは、上述した方法で単離した前記疎水性固体粒子Bを、バルクで観察した走査型電子顕微鏡画像において、任意に選択した10個の各粒子の最長径の平均値である。
The number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B is not particularly limited as long as the effect of the present invention can be obtained, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, but is 0.01 μm or more and 0.5 μm or more. The following is preferable, and 0.01 μm or more and 0.05 μm or less is more preferable. When the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B is 0.01 μm or more and 0.5 μm or less, the amount of the hydrophobic solid particles B adsorbed on the droplets made of the liquid for liquid marble can be increased. Therefore, the liquid marble can be more stabilized.
The number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B is 10 particles arbitrarily selected in a scanning electron microscope image obtained by observing the hydrophobic solid particles B isolated by the above method in bulk. This is the average value of the longest diameter.

前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bとの比(d50a/d50b)(「粒径比(d50a/d50b)」とも称する)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10以上100以下が好ましく、10以上30以下がより好ましい。前記比(d50a/d50b)が、10未満であると、複合粒子を形成し難くなることがあり、前記比(d50a/d50b)が、100を超えると、複合粒子は形成できるものの前記リキッドマーブルを安定的に製造することが難くなることがある。一方、前記比(d50a/d50b)が、10以上100以下であると、合一抑制性、及び外力に対する耐久性に優れるリキッドマーブルを形成することができる点で有利である。 The ratio (d50a / d50b) of the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B (also referred to as “particle size ratio (d50a / d50b)”). There is no particular limitation, and it can be appropriately selected depending on the intended purpose, but it is preferably 10 or more and 100 or less, and more preferably 10 or more and 30 or less. If the ratio (d50a / d50b) is less than 10, it may be difficult to form composite particles, and if the ratio (d50a / d50b) exceeds 100, composite particles can be formed, but the liquid marble is formed. It may be difficult to manufacture stably. On the other hand, when the ratio (d50a / d50b) is 10 or more and 100 or less, it is advantageous in that a liquid marble having excellent coalescence inhibitory property and durability against external force can be formed.

前記疎水性固体粒子Bの材質としては、前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbが、110°以上180°以下を満たすものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機材料、無機材料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The material of the hydrophobic solid particles B is not particularly limited as long as the contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water satisfies 110 ° or more and 180 ° or less, and is appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include organic materials and inorganic materials. These may be used alone or in combination of two or more.

前記有機材料としては、例えば、ポリマー材料などが挙げられる。
前記ポリマー材料としては、例えば、樹脂などが挙げられる。
前記樹脂としては、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、セルロース、又はこれらから選択した少なくとも1種の樹脂を含む共重合体などが挙げられる。
前記フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー(FEP)、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー(ECTFE)などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂としては、例えば、メチルシリコン樹脂、ウレタン変性シリコーン樹脂などが挙げられる。
Examples of the organic material include polymer materials.
Examples of the polymer material include resins and the like.
Examples of the resin include fluororesin, silicone resin, cellulose, and a copolymer containing at least one resin selected from these.
Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy alkane (PFA), perfluoroethylene propene copolymer (FEP), ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), and polyvinylidene fluoride (PVDF). Examples thereof include polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) and ethylene chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE).
Examples of the silicone resin include methyl silicone resin and urethane-modified silicone resin.

前記無機材料としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
前記シリカとしては、例えば、ヒュームドシリカ、シリカ球状微粒子(QSGシリーズ:信越化学工業株式会社製)などが挙げられる。
Examples of the inorganic material include silica and calcium carbonate.
Examples of the silica include fumed silica and silica spherical fine particles (QSG series: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).

前記有機材料及び前記無機材料は、更にその表面が疎水化処理されているものでもよい。前記有機材料及び前記無機材料としては、その材料の物性として疎水性を有していなくても、前記疎水化処理によって、表面に疎水性を付与したものを用いることができる。
疎水化処理された前記有機材料及び疎水化処理された前記無機材料としては、前記疎水性固体粒子Aで挙げたものと同様のものを用いることができ、前記有機材料が疎水化されていること及び前記無機材料が疎水化されていることを確認する方法も、前記疎水性固体粒子Aで挙げた方法と同様の方法を用いることができる。
The surface of the organic material and the inorganic material may be further hydrophobized. As the organic material and the inorganic material, even if the physical properties of the materials do not have hydrophobicity, those having a hydrophobic surface imparted by the hydrophobic treatment can be used.
As the hydrophobized organic material and the hydrophobized inorganic material, the same materials as those mentioned in the hydrophobic solid particles A can be used, and the organic material is hydrophobized. As a method for confirming that the inorganic material is hydrophobic, the same method as that described for the hydrophobic solid particles A can be used.

前記疎水性固体粒子Bの形状としては、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、球形、真球、扁平、針状、柱状、不定形、直方体状などが挙げられる。 The shape of the hydrophobic solid particles B is not particularly limited as long as the effect of the present invention can be obtained, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, spherical, true sphere, flat, needle-shaped, etc. Examples include columnar, amorphous, and rectangular parallelepiped.

前記疎水性固体粒子Bの構造としては、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、多孔質、中空、層状などが挙げられる。 The structure of the hydrophobic solid particles B is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include porous, hollow, and layered. ..

前記疎水性固体粒子Bの材質、形状、又は構造としては、本発明の効果を奏する限り、前記疎水性固体粒子Aと同様の材質、形状、又は構造であってもよく、異なっていてもよいが、前記疎水性固体粒子A及び前記疎水性固体粒子Bの少なくともいずれかが、フッ素樹脂、シリカ、ステアリン酸処理炭酸カルシウム、及び疎水化処理デンプンの少なくともいずれかであることが好ましい。 The material, shape, or structure of the hydrophobic solid particle B may be the same material, shape, or structure as the hydrophobic solid particle A, or may be different as long as the effect of the present invention is exhibited. However, it is preferable that at least one of the hydrophobic solid particles A and the hydrophobic solid particles B is at least one of a fluororesin, silica, stearic acid-treated calcium carbonate, and hydrophobicized starch.

前記複合粒子の下記式2で表される被覆率CRとしては、特に制限はなく、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50%以上500%以下が好ましく、100%以上200%以下がより好ましい。前記被覆率CRが、50%未満であると、水への接触が、前記疎水性固体粒子Aが支配的となり合一抑制効果が得られにくくなることがあり、前記被覆率CRが500%を超えると、前記疎水性固体粒子Bが前記疎水性固体粒子Aの表面上で凝集し堆積した状態になり、水への接触が、前記疎水性固体粒子Bが支配的になるため、合一抑制効果が得られにくくなることがある。一方、前記被覆率CRが、50%以上500%以下であると、合一抑制性、及び外力に対する耐久性に優れる前記リキッドマーブルを形成することができる点で好ましい。

Figure 2022027274000004
ただし、式2中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xbは、疎水性固体粒子Bの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ybは、疎水性固体粒子Bの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zbは、疎水性固体粒子Bの体積(μm)を表す。 The coverage CR 2 represented by the following formula 2 of the composite particles is not particularly limited, and is not particularly limited as long as the effect of the present invention can be obtained, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. , 50% or more and 500% or less are preferable, and 100% or more and 200% or less are more preferable. When the coverage CR 2 is less than 50%, contact with water may be dominated by the hydrophobic solid particles A, making it difficult to obtain a coalescence suppressing effect, and the coverage CR 2 is 500. If it exceeds%, the hydrophobic solid particles B will be aggregated and deposited on the surface of the hydrophobic solid particles A, and the contact with water will be dominated by the hydrophobic solid particles B. (1) It may be difficult to obtain the inhibitory effect. On the other hand, when the coverage CR 2 is 50% or more and 500% or less, it is preferable that the liquid marble having excellent coalescence inhibitory property and durability against external force can be formed.
Figure 2022027274000004
However, in the formula 2, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xb represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle B, and Ya represents the density (g) of the hydrophobic solid particle A. / Μm 3 ), Yb represents the density of the hydrophobic solid particle B (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zb represents the hydrophobic solid particle. Represents the volume of B (μm 3 ).

前記質量(g)及び前記体積(μm)は、単位粒子当たりであってもよいが、使用する複合粒子の質量と体積が同じ基準で得られる数値であればバルク当たりであってもよい。なお、各粒子の体積は、用いた各粒子の体積の平均値を用いてもよく、得られた個数平均粒径を直径とする真球と仮定した場合の体積を算出して用いてもよい。
前記被覆率CRは、前記疎水性固体粒子Aの表面上に存在する前記疎水性固体粒子Bの存在率を意味する。
The mass (g) and the volume (μm 3 ) may be per unit particle, but may be per bulk as long as the mass and volume of the composite particle to be used are numerical values obtained by the same standard. As the volume of each particle, the average value of the volumes of the used particles may be used, or the volume when the volume is assumed to be a true sphere having the obtained number average particle diameter as the diameter may be calculated and used. ..
The coverage CR 2 means the abundance of the hydrophobic solid particles B present on the surface of the hydrophobic solid particles A.

前記被覆率CRは、以下のようにして求める。
まず、複合粒子を真球(前記疎水性固体粒子A及び前記疎水性固体粒子Bも真球とする)とした場合、前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bとをそれぞれ2で除した数の和(d50a/2+d50b/2)を複合粒子の半径とし、前記複合粒子の表面積(4π(d50a/2+d50b/2))を算出する。
次に、前記疎水性固体粒子Aの表面を被覆する前記疎水性固体粒子Bの面積は、1つの前記疎水性固体粒子Aの中心と、前記疎水性固体粒子Bの中心とを結んだ線分と、に直交し、前記疎水性固体粒子Bの中心を含む前記疎水性固体粒子Bの断面の面積(以下、断面積Sbと称する)としたとき、1つの前記疎水性固体粒子Aに対して被覆する前記疎水性固体粒子Bの個数を掛け合わせることによって求める。なお、断面積Sbは、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bを用いて、π(d50b/2)と表される。また、1つの前記疎水性固体粒子Aに対して被覆する前記疎水性固体粒子Bの個数は、前記疎水性固体粒子Aの質量Xa、密度Ya、及び体積Zaと、前記疎水性固体粒子Bの質量Xb、密度Yb、及び体積Zbと、を用いて、{Xb(g)/Yb(g/μm)/Zb(g/μm)}/{Xa(g)/Ya(g/μm)/Za(g/μm)}と表すことができる。
The coverage CR 2 is obtained as follows.
First, when the composite particles are true spheres (the hydrophobic solid particles A and the hydrophobic solid particles B are also true spheres), the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A and the hydrophobic solid particles B The sum of the numbers obtained by dividing each of the number average particle size d50b by 2 (d50a / 2 + d50b / 2) is taken as the radius of the composite particle, and the surface surface of the composite particle (4π (d50a / 2 + d50b / 2) 2 ) is calculated.
Next, the area of the hydrophobic solid particle B covering the surface of the hydrophobic solid particle A is a line segment connecting the center of one hydrophobic solid particle A and the center of the hydrophobic solid particle B. When the area of the cross section of the hydrophobic solid particle B including the center of the hydrophobic solid particle B (hereinafter referred to as cross-sectional area Sb) is defined as It is obtained by multiplying the number of the hydrophobic solid particles B to be coated. The cross-sectional area Sb is expressed as π (d50b / 2) 2 using the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B. Further, the number of the hydrophobic solid particles B to be coated on one of the hydrophobic solid particles A is the mass Xa, the density Ya, and the volume Za of the hydrophobic solid particles A, and the hydrophobic solid particles B. Using the mass Xb, the density Yb, and the volume Zb, {Xb (g) / Yb (g / μm 3 ) / Zb (g / μm 3 )} / {Xa (g) / Ya (g / μm 3 ) ) / Za (g / μm 3 )}.

図1Aは、前記複合粒子の一例を示す模式図である。図1Bは、図1AにおけるX-Z平面における断面の一例を示す模式図である。
図1Aに示すように、本発明の複合粒子10は、疎水性固体粒子A11と疎水性固体粒子B12とを含有し、疎水性固体粒子B12が疎水性固体粒子A11の表面を被覆している。被覆率CRを算出する際には、疎水性固体粒子A11の個数平均粒径d50aと疎水性固体粒子B12の個数平均粒径d50bとから、複合粒子10の表面積を算出し、複合粒子10の表面積に対する疎水性固体粒子B12が占める面積の割合として算出する。なお、疎水性固体粒子B12が占める面積は、図1Bに示すように、疎水性固体粒子A11の中心と、疎水性固体粒子B12の中心とを結んだ線分と、に直交し、疎水性固体粒子B12の中心を含む疎水性固体粒子B12の断面積Sbに、1つの疎水性固体粒子A11に対して被覆する疎水性固体粒子B12の個数を掛け合わせることによって求める。
FIG. 1A is a schematic diagram showing an example of the composite particles. FIG. 1B is a schematic view showing an example of a cross section in the XZ plane in FIG. 1A.
As shown in FIG. 1A, the composite particle 10 of the present invention contains the hydrophobic solid particle A11 and the hydrophobic solid particle B12, and the hydrophobic solid particle B12 covers the surface of the hydrophobic solid particle A11. When calculating the coverage rate CR 1 , the surface area of the composite particles 10 is calculated from the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A11 and the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B12, and the area of the composite particles 10 is calculated. It is calculated as the ratio of the area occupied by the hydrophobic solid particles B12 to the surface area. As shown in FIG. 1B, the area occupied by the hydrophobic solid particles B12 is orthogonal to the line connecting the center of the hydrophobic solid particles A11 and the center of the hydrophobic solid particles B12, and is a hydrophobic solid. It is obtained by multiplying the cross-sectional area Sb of the hydrophobic solid particles B12 including the center of the particles B12 by the number of the hydrophobic solid particles B12 to be coated on one hydrophobic solid particle A11.

-固体粒子C-
前記固体粒子Cは、前記疎水性固体粒子Aの表面上に存在し、前記疎水性固体粒子Bと共に、前記疎水性固体粒子Aの表面を被覆する。
本明細書において、前記固体粒子Cが前記疎水性固体粒子Bと共に前記疎水性固体粒子Aの表面を被覆するとは、本発明の効果を奏することができる程度に被覆することができれば特に制限はなく、後述する被覆率CRを満たす範囲で被覆することが好ましい。
-Solid particle C-
The solid particles C exist on the surface of the hydrophobic solid particles A and cover the surface of the hydrophobic solid particles A together with the hydrophobic solid particles B.
In the present specification, the fact that the solid particles C coat the surface of the hydrophobic solid particles A together with the hydrophobic solid particles B is not particularly limited as long as they can be coated to the extent that the effects of the present invention can be exhibited. , It is preferable to cover in a range that satisfies the coverage rate CR 1 described later.

本発明者は、前記疎水性材料のみからなる複合粒子で被覆したリキッドマーブルを水中で使用すると、水面に浮いてしまい、更にはリキッドマーブルの形状を維持することができないことを見出した。前記生体触媒から有価物を産生させるためには、前記リキッドマーブルを水の中に入れることができ、かつ長期間その形状を維持することができることも望まれる場合がある。 The present inventor has found that when a liquid marble coated with composite particles made of only the hydrophobic material is used in water, it floats on the water surface and the shape of the liquid marble cannot be maintained. In order to produce valuable resources from the biocatalyst, it may be desired that the liquid marble can be put into water and its shape can be maintained for a long period of time.

そのため、本発明者は、前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaと、前記固体粒子Cの水との接触角CAc1と、前記固体粒子Cのn-ヘキサンとの接触角CAc2とを特定の範囲とすることにより、水中で使用可能なリキッドマーブルを形成できることを見出した。
したがって、前記複合粒子が前記固体粒子Cを含むと、前記リキッドマーブルが、液滴の合一を抑制し、外力に対する耐久性に優れるだけでなく、更に水中でも使用可能となる点で有利である。
Therefore, the present inventor has a contact angle CAa of the hydrophobic solid particle A with water, a contact angle CAc1 of the solid particle C with water, and a contact angle CAc2 of the solid particle C with n-hexane. It has been found that a liquid marble that can be used in water can be formed by setting a specific range.
Therefore, when the composite particles contain the solid particles C, the liquid marble is advantageous in that it suppresses the coalescence of droplets, has excellent durability against external force, and can be used even in water. ..

前記固体粒子Cの水との接触角CAc1としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、110°未満であることが好ましい。前記固体粒子Cの水との接触角CAc1が、110°以上であると、前記リキッドマーブルが水面に浮いてしまうため水中で使用することができないことがあり、また前記リキッドマーブルが合一してしまうことがある。一方、前記固体粒子Cの水との接触角CAc1が、110°未満であると、前記リキッドマーブルを水中で使用することができ、また前記リキッドマーブルの合一を抑制することができる。 The contact angle CAc1 of the solid particles C with water is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably less than 110 °. When the contact angle CAc1 of the solid particles C with water is 110 ° or more, the liquid marble may not be used in water because it floats on the water surface, and the liquid marbles are united. It may end up. On the other hand, when the contact angle CAc1 of the solid particles C with water is less than 110 °, the liquid marble can be used in water and the coalescence of the liquid marble can be suppressed.

前記固体粒子Cの水との接触角CAc1は、前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaと同様に、従来公知の接触角の測定方法(θ/2法)に準じて測定することができる。具体的には、前記固体粒子Cの構成材料を熱プレスした板状体や、前記固体粒子Cの構成材料の分散液をキャスト法にて基板にキャストし板状体としたものを測定試料とし、前記板状体上にマイクロシリンジにて10μLの水を乗せた際の液面と前記板状体の表面とのなす角度を、前記水との接触角CAc1として測定することができる。 The contact angle CAc1 of the solid particles C with water shall be measured according to a conventionally known contact angle measuring method (θ / 2 method), similarly to the contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water. Can be done. Specifically, a plate-like body obtained by hot-pressing the constituent material of the solid particle C or a plate-shaped body obtained by casting a dispersion liquid of the constituent material of the solid particle C onto a substrate by a casting method is used as a measurement sample. The angle formed by the liquid level when 10 μL of water is placed on the plate-shaped body with a microsyringe and the surface of the plate-shaped body can be measured as the contact angle CAc1 with the water.

前記固体粒子Cのn-ヘキサンとの接触角CAc2としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、110°未満であることが好ましい。前記固体粒子Cのn-ヘキサンとの接触角CAc2が、110°以上であると、前記リキッドマーブルが水面に浮いてしまうため水中で使用することができず、また前記疎水性固体粒子Aとの親和性が失われるため、前記リキッドマーブルが合一してしまう。一方、前記固体粒子Cのn-ヘキサンとの接触角CAc2が、110°未満であると、前記リキッドマーブルを水中で使用することができ、また前記疎水性固体粒子Aとの親和性が確保できるため前記リキッドマーブルの合一を抑制することができる。 The contact angle CAc2 of the solid particles C with n-hexane is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably less than 110 °. When the contact angle CAc2 of the solid particles C with n-hexane is 110 ° or more, the liquid marble floats on the water surface and cannot be used in water, and the hydrophobic solid particles A and the hydrophobic solid particles A cannot be used. Since the affinity is lost, the liquid marbles are united. On the other hand, when the contact angle CAc2 of the solid particles C with n-hexane is less than 110 °, the liquid marble can be used in water and the affinity with the hydrophobic solid particles A can be ensured. Therefore, it is possible to suppress the union of the liquid marbles.

前記固体粒子Cのn-ヘキサンとの接触角CAc2は、前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaと同様に、従来公知の接触角の測定方法(θ/2法)に準じて測定することができる。具体的には、前記固体粒子Cの構成材料を熱プレスした板状体や、前記固体粒子Cの構成材料の分散液をキャスト法にて基板にキャストし板状体としたものを測定試料とし、前記板状体上にマイクロシリンジにて10μLのn-ヘキサンを乗せた際の液面と前記板状体の表面とのなす角度を、前記水との接触角CAc2として測定することができる。 The contact angle CAc2 of the solid particles C with n-hexane is measured according to a conventionally known contact angle measuring method (θ / 2 method), similarly to the contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water. can do. Specifically, a plate-like body obtained by hot-pressing the constituent material of the solid particle C or a plate-shaped body obtained by casting a dispersion liquid of the constituent material of the solid particle C onto a substrate by a casting method is used as a measurement sample. The angle formed by the liquid level when 10 μL of n-hexane is placed on the plate-shaped body with a microsyringe and the surface of the plate-shaped body can be measured as the contact angle CAc2 with water.

前記固体粒子Cの構成材料を熱プレスした板状体、及び前記固体粒子Cの構成材料の分散液をキャスト法にて基板にキャストし板状体としたものの作製方法は、前記疎水性固体粒子Aの場合と同様である。
また、前記複合粒子における構成材料としての前記固体粒子Cを測定試料とする場合の接触角CAcの測定方法や、前記複合粒子から前記固体粒子Cを単離する方法も、前記疎水性固体粒子Aの場合と同様である。
The method for producing a plate-like body obtained by hot-pressing the constituent material of the solid particle C and a dispersion liquid of the constituent material of the solid particle C on a substrate by a casting method to form a plate-like body is the hydrophobic solid particle. This is the same as in the case of A.
Further, the method for measuring the contact angle CAc when the solid particle C as a constituent material of the composite particle is used as a measurement sample, and the method for isolating the solid particle C from the composite particle are also the hydrophobic solid particle A. It is the same as the case of.

前記固体粒子Cの個数平均粒径d50cとしては、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.01μm以上5μm以下が好ましく、0.1μm以上1μm以下がより好ましい。前記固体粒子Cの個数平均粒径d50cが、0.01μm以上5μm以下であると、前記リキッドマーブル用液体からなる液滴への前記固体粒子Cの吸着量を増やすことができ、かつ前記固体粒子Cが前記疎水性固体粒子Aとも吸着しやすくなるため、前記リキッドマーブルをより安定化することができる。
前記固体粒子Cの個数平均粒径d50cは、上述した方法で単離した前記固体粒子Cを、バルクで観察した走査型電子顕微鏡画像において、任意に選択した10個の各粒子の最長径の平均値である。
The number average particle size d50c of the solid particles C is not particularly limited as long as the effect of the present invention can be obtained, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.01 μm or more and 5 μm or less. More preferably, it is 0.1 μm or more and 1 μm or less. When the number average particle size d50c of the solid particles C is 0.01 μm or more and 5 μm or less, the amount of the solid particles C adsorbed on the droplets made of the liquid marble liquid can be increased, and the solid particles can be adsorbed. Since C is easily adsorbed to the hydrophobic solid particles A, the liquid marble can be further stabilized.
The number average particle size d50c of the solid particles C is the average of the longest diameters of 10 arbitrarily selected particles in a scanning electron microscope image obtained by observing the solid particles C isolated by the above method in bulk. The value.

前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記固体粒子Cの個数平均粒径d50cとの比(d50a/d50c)は、10以上100以下であるが、10以上50以下が好ましい。前記比(d50a/d50c)が、10未満であると、前記複合粒子を形成し難くなり、前記比(d50a/d50c)が、100を超えると、前記複合粒子は形成できるものの前記リキッドマーブルを安定的に製造することが難しくなる。一方、前記比(d50a/d50c)が、10以上100以下であると、合一抑制性、及び外力に対する耐久性に優れ、水中で使用可能である前記リキッドマーブルを形成することができる点で有利である。 The ratio (d50a / d50c) of the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the number average particle size d50c of the solid particles C is 10 or more and 100 or less, but 10 or more and 50 or less is preferable. When the ratio (d50a / d50c) is less than 10, it becomes difficult to form the composite particles, and when the ratio (d50a / d50c) exceeds 100, the composite particles can be formed but the liquid marble is stable. It becomes difficult to manufacture the particles. On the other hand, when the ratio (d50a / d50c) is 10 or more and 100 or less, it is advantageous in that it can form the liquid marble which is excellent in coalescence inhibitory property and durability against external force and can be used in water. Is.

前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50b及び前記固体粒子Cの個数平均粒径d50cの平均値との比(d50a/[(d50b+d50c)/2])(「粒径比(d50a/[(d50b+d50c)/2)」とも称する)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10以上100以下が好ましく、10以上30以下がより好ましい。前記比(d50a/[(d50b+d50c)/2])が、10未満であると、複合粒子を形成し難くなることがあり、前記比(d50a/[(d50b+d50c)/2])が、100を超えると、複合粒子は形成できるものの前記リキッドマーブルを安定的に製造することが難くなることがある。一方、前記比(d50a/[(d50b+d50c)/2])が、10以上100以下であると、合一抑制性、及び外力に対する耐久性に優れる前記リキッドマーブルを形成することができる点で有利である。 The ratio of the average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B and the average particle size d50c of the solid particles C (d50a / [(d50b + d50c)). / 2]) (also referred to as "particle size ratio (d50a / [(d50b + d50c) / 2)") is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10 or more and 100 or less. More preferably, it is 10 or more and 30 or less. If the ratio (d50a / [(d50b + d50c) / 2]) is less than 10, it may be difficult to form composite particles, and the ratio (d50a / [(d50b + d50c) / 2]) exceeds 100. Although composite particles can be formed, it may be difficult to stably produce the liquid marble. On the other hand, when the ratio (d50a / [(d50b + d50c) / 2]) is 10 or more and 100 or less, it is advantageous in that the liquid marble having excellent coalescence inhibitory property and durability against external force can be formed. be.

前記複合粒子における、前記疎水性固体粒子Aの含有量(質量%)及び前記固体粒子Cの含有量(質量%)の合計量に対する、前記固体粒子Cの含有率(質量%)(以下、「固体粒子Cの含有率1」と称することがある)としては、前記被覆率CRを満たすことができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1質量%以上5.5質量%未満が好ましく、0.6質量%以上1.1質量%以下がより好ましい。前記固体粒子Cの含有率1は、前記複合粒子を製造する際の、前記疎水性固体粒子A及び前記固体粒子Cの添加量により調整することができる。 The content of the solid particles C (% by mass) with respect to the total amount of the content (% by mass) of the hydrophobic solid particles A and the content (% by mass) of the solid particles C in the composite particles (hereinafter, ". The content of solid particles C (sometimes referred to as 1) is not particularly limited as long as the coverage CR 1 can be satisfied, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, but is 0.1 mass. % Or more and less than 5.5% by mass is preferable, and 0.6% by mass or more and 1.1% by mass or less is more preferable. The content 1 of the solid particles C can be adjusted by the amount of the hydrophobic solid particles A and the solid particles C added when the composite particles are produced.

また、前記複合粒子における、前記疎水性固体粒子Aの含有量(質量%)、前記固体粒子Cの含有量(質量%)、及び後述する疎水性固体粒子Bの含有量(質量%)の合計量に対する、前記固体粒子Cの含有率(質量%)(以下、「固体粒子Cの含有率2」と称することがある)としては、前記被覆率CRを満たすことができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1質量%以上5質量%未満が好ましく、0.5質量%以上1.0質量%以下がより好ましい。前記固体粒子Cの含有率2は、前記複合粒子を製造する際の、前記疎水性固体粒子A、前記固体粒子C、及び前記疎水性固体粒子Bの添加量により調整することができる。 Further, the total of the content (mass%) of the hydrophobic solid particles A, the content (mass%) of the solid particles C, and the content (mass%) of the hydrophobic solid particles B described later in the composite particles. The content (% by mass) of the solid particles C with respect to the amount (hereinafter, may be referred to as “content rate 2 of the solid particles C”) is not particularly limited as long as the coverage rate CR 1 can be satisfied. However, it can be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.1% by mass or more and less than 5% by mass, and more preferably 0.5% by mass or more and 1.0% by mass or less. The content 2 of the solid particles C can be adjusted by the amount of the hydrophobic solid particles A, the solid particles C, and the hydrophobic solid particles B added when the composite particles are produced.

前記固体粒子Cの含有率2(質量%)と、前記疎水性固体粒子Bの含有率(質量%)との比(固体粒子Cの含有率2/疎水性固体粒子Bの含有率)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1.8超え96.0以下が好ましく9.5以上96.0以下がより好ましい。前記比(固体粒子Cの含有率2/疎水性固体粒子Bの含有率)が、1.8超え96.0以下であると、前記リキッドマーブルが水面に浮かばず水中で好適に使用することができる。一方、96.0を超えると、水中で前記疎水性固体粒子Aと前記固体粒子Cとが分解してしまい、前記リキッドマーブルの形状を維持することができないことがあり、1.8以下であると、前記リキッドマーブルが水面に浮かんでしまい、前記リキッドマーブルを水中で使用できないことがある。 The ratio of the content 2 (mass%) of the solid particles C to the content (% by mass) of the hydrophobic solid particles B (content 2 of the solid particles C / content of the hydrophobic solid particles B) There is no particular limitation, and it can be appropriately selected depending on the intended purpose, but it is preferably more than 1.8 and 96.0 or less, and more preferably 9.5 or more and 96.0 or less. When the ratio (content 2 of solid particles C / content of hydrophobic solid particles B) is more than 1.8 and 96.0 or less, the liquid marble does not float on the water surface and can be suitably used in water. can. On the other hand, if it exceeds 96.0, the hydrophobic solid particles A and the solid particles C may be decomposed in water, and the shape of the liquid marble may not be maintained, which is 1.8 or less. Then, the liquid marble floats on the surface of the water, and the liquid marble may not be used in water.

前記固体粒子Cの材質としては、前記固体粒子Cの水との接触角CAc1が、110°未満であり、前記固体粒子Cのn-ヘキサンとの接触角CAc2が、110°未満を満たすものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、例えば、有機材料、無機材料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、両親媒性の性質を有する材料であることが好ましい。 As the material of the solid particles C, the contact angle CAc1 of the solid particles C with water is less than 110 °, and the contact angle CAc2 of the solid particles C with n-hexane is less than 110 °. If there is, there is no particular limitation, and it can be appropriately selected depending on the intended purpose, and examples thereof include organic materials and inorganic materials. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a material having amphipathic properties is preferable.

前記有機材料としては、例えば、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、リン脂質などが挙げられる。これらの中でも、前記有機材料としては、ヒドロキシプロピルセルロース及びヒドロキシプロピルメチルセルロースの少なくともいずれかであることが、生体触媒の機能を阻害しないという観点で好ましい。
前記無機材料としては、例えば、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
Examples of the organic material include hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, poly (N-isopropylacrylamide), polyethylene oxide, polyethylene glycol, phospholipids and the like. Among these, it is preferable that the organic material is at least one of hydroxypropyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose from the viewpoint of not impairing the function of the biocatalyst.
Examples of the inorganic material include calcium carbonate and the like.

前記有機材料及び前記無機材料は、更にその表面が、前記固体粒子Cの水との接触角CAc1が、110°未満であり、前記固体粒子Cのn-ヘキサンとの接触角CAc2が、110°未満となるような処理が施されているものでもよい。前記有機材料及び前記無機材料としては、その材料の物性として、前記接触角CAc1が110°未満であり、前記接触角CAc2が110°未満となるような物性を有していなくても、前記表面処理によって、その材料の表面に前記接触角CAc1が110°未満であり、前記接触角CAc2が110°未満となるような物性を付与したものを用いることができる。 The surface of the organic material and the inorganic material has a contact angle CAc1 of the solid particles C with water of less than 110 ° and a contact angle CAc2 of the solid particles C with n-hexane of 110 °. It may be processed so as to be less than. The surface of the organic material and the inorganic material has physical characteristics such that the contact angle CAc1 is less than 110 ° and the contact angle CAc2 is less than 110 °. By the treatment, a material having a physical property such that the contact angle CAc1 is less than 110 ° and the contact angle CAc2 is less than 110 ° can be used on the surface of the material.

表面処理された前記有機材料としては、例えば、オゾン酸化処理されたポリカーボネート樹脂などが挙げられる。 Examples of the surface-treated organic material include ozone-oxidized polycarbonate resin and the like.

前記有機材料又は前記無機材料に、前記接触角CAc1が110°未満であり、前記接触角CAc2が110°未満となるような物性が付与されていることは、接触角を測定することにより確認することができる。上述した方法で圧縮成形(熱プレスなど)した試料の接触角を測定して、水との接触角が110°未満であり、n-ヘキサンとの接触角が110°未満であることを確認することにより前記有機材料又は前記無機材料が、前記接触角CAc1が110°未満であり、前記接触角CAc2が110°未満となるような物性が付与されていることを確認することができる。 It is confirmed by measuring the contact angle that the organic material or the inorganic material is provided with physical properties such that the contact angle CAc1 is less than 110 ° and the contact angle CAc2 is less than 110 °. be able to. Measure the contact angle of the sample compression-molded (heat press, etc.) by the method described above to confirm that the contact angle with water is less than 110 ° and the contact angle with n-hexane is less than 110 °. Thereby, it can be confirmed that the organic material or the inorganic material is imparted with physical properties such that the contact angle CAc1 is less than 110 ° and the contact angle CAc2 is less than 110 °.

前記固体粒子Cの形状としては、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、球形、真球、扁平、針状、柱状、不定形、直方体状などが挙げられる。 The shape of the solid particles C is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples include amorphous and rectangular parallelepiped.

前記固体粒子Cの構造としては、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、多孔質、中空、層状などが挙げられる。 The structure of the solid particles C is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be exhibited, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include porous, hollow, and layered.

前記複合粒子は、下記式1で表される被覆率CRが、0.3%以上18%以下であるが、0.3%以上10%以下が好ましい。前記被覆率CRが、0.3%未満であると、水への接触が、前記疎水性固体粒子Aが支配的となり、水中で使用した場合に水面に浮いてしまい水中で使用できず、また合一抑制効果が得られにくくなり、前記被覆率CRが18%を超えると、前記固体粒子Cが前記疎水性固体粒子Aの表面上で凝集し堆積した状態になり、水への接触が、前記固体粒子Cが支配的になるため、合一抑制効果が得られにくくなり、また水中で前記疎水性固体粒子Aと前記固体粒子Cとが分解してしまい、前記リキッドマーブルの形状を維持することができない。一方、前記被覆率CRが、0.3%以上18%以下であると、合一抑制性、及び外力に対する耐久性に優れ、更に水中で使用可能である前記リキッドマーブルを形成することができる点で有利である。

Figure 2022027274000005
ただし、式1中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xcは、固体粒子Cの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ycは、固体粒子Cの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zcは、固体粒子Cの体積(μm)を表す。 The composite particles have a coverage CR 1 represented by the following formula 1 of 0.3% or more and 18% or less, but preferably 0.3% or more and 10% or less. When the coverage CR 1 is less than 0.3%, the hydrophobic solid particles A dominate the contact with water, and when used in water, they float on the water surface and cannot be used in water. Further, it becomes difficult to obtain the effect of suppressing coalescence, and when the coverage rate CR 1 exceeds 18%, the solid particles C are aggregated and deposited on the surface of the hydrophobic solid particles A, and come into contact with water. However, since the solid particles C become dominant, it becomes difficult to obtain the effect of suppressing coalescence, and the hydrophobic solid particles A and the solid particles C are decomposed in water, so that the shape of the liquid marble is changed. Can't be maintained. On the other hand, when the coverage CR 1 is 0.3% or more and 18% or less, the liquid marble which is excellent in coalescence inhibitory property and durability against external force and can be used in water can be formed. It is advantageous in that.
Figure 2022027274000005
However, in the formula 1, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xc represents the mass (g) of the solid particle C, and Ya represents the density (g / μm) of the hydrophobic solid particle A. 3 ), Yc represents the density of the solid particle C (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zc represents the volume of the solid particle C (μm 3 ). ).

前記質量(g)及び前記体積(μm)は、単位粒子当たりであってもよいが、使用する複合粒子の質量と体積が同じ基準で得られる数値であればバルク当たりであってもよい。なお、各粒子の体積は、用いた各粒子の体積の平均値を用いてもよく、得られた個数平均粒径を直径とする真球と仮定した場合の体積を算出して用いてもよい。
前記被覆率CRは、前記疎水性固体粒子Aの表面上に存在する前記固体粒子Cの存在率を意味する。
The mass (g) and the volume (μm 3 ) may be per unit particle, but may be per bulk as long as the mass and volume of the composite particle to be used are numerical values obtained by the same standard. As the volume of each particle, the average value of the volumes of the used particles may be used, or the volume when the volume is assumed to be a true sphere having the obtained number average particle diameter as the diameter may be calculated and used. ..
The coverage CR 1 means the abundance of the solid particles C present on the surface of the hydrophobic solid particles A.

前記被覆率CRは、前記被覆率CRと同様にして、以下のようにして求める。
まず、複合粒子を真球(前記疎水性固体粒子A及び前記固体粒子Cも真球とする)とした場合、前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと前記固体粒子Cの個数平均粒径d50cとをそれぞれ2で除した数の和(d50a/2+d50c/2)を複合粒子の半径とし、前記複合粒子の表面積(4π(d50a/2+d50c/2))を算出する。
次に、前記疎水性固体粒子Aの表面を被覆する前記固体粒子Cの面積は、1つの前記疎水性固体粒子Aの中心と、前記固体粒子Cの中心とを結んだ線分と、に直交し、前記固体粒子Cの中心を含む前記固体粒子Cの断面の面積(以下、「断面積Sc」と称する)としたとき、1つの前記疎水性固体粒子Aに対して被覆する前記固体粒子Cの個数を掛け合わせることによって求める。なお、断面積Scは、前記固体粒子Cの個数平均粒径d50cを用いて、π(d50c/2)と表される。また、1つの前記疎水性固体粒子Aに対して被覆する前記固体粒子Cの個数は、前記疎水性固体粒子Aの質量Xa、密度Ya、及び体積Zaと、前記固体粒子Cの質量Xc、密度Yc、及び体積Zcと、を用いて、{Xc(g)/Yc(g/μm)/Zc(g/μm)}/{Xa(g)/Ya(g/μm)/Za(g/μm)}と表すことができる。
The coverage rate CR 1 is obtained in the same manner as the coverage rate CR 2 as follows.
First, when the composite particles are true spheres (the hydrophobic solid particles A and the solid particles C are also true spheres), the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A and the number average grains of the solid particles C are used. The sum of the numbers obtained by dividing the diameter d50c by 2 (d50a / 2 + d50c / 2) is used as the radius of the composite particle, and the surface area of the composite particle (4π (d50a / 2 + d50c / 2) 2 ) is calculated.
Next, the area of the solid particles C covering the surface of the hydrophobic solid particles A is orthogonal to the line connecting the center of one hydrophobic solid particle A and the center of the solid particles C. Then, when the area of the cross section of the solid particles C including the center of the solid particles C (hereinafter referred to as “cross-sectional area Sc”), the solid particles C to be coated on one of the hydrophobic solid particles A. It is calculated by multiplying the number of particles. The cross-sectional area Sc is expressed as π (d50c / 2) 2 using the number average particle size d50c of the solid particles C. The number of the solid particles C to be coated on one hydrophobic solid particle A is the mass Xa, the density Ya, and the volume Za of the hydrophobic solid particle A, and the mass Xc, the density of the solid particle C. Using Yc and volume Zc, {Xc (g) / Yc (g / μm 3 ) / Zc (g / μm 3 )} / {Xa (g) / Ya (g / μm 3 ) / Za ( It can be expressed as g / μm 3 )}.

前記複合粒子の下記式3で表される被覆率CRとしては、特に制限はなく、本発明の効果を奏することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50%以上518%以下が好ましく、100%以上210%以下がより好ましい。前記被覆率CRが、50%未満であると、水への接触が、前記疎水性固体粒子Aが支配的となり合一抑制効果が得られにくくなることがあり、前記被覆率CRが518%を超えると、前記固体粒子C及び前記疎水性固体粒子Bが前記疎水性固体粒子Aの表面上で凝集し堆積した状態になり、水への接触が、前記固体粒子C及び前記疎水性固体粒子Bが支配的になるため、合一抑制効果が得られにくくなることがある。一方、前記被覆率CRが、50%以上518%以下であると、合一抑制性、及び外力に対する耐久性に優れる前記リキッドマーブルを形成することができる点で好ましい。
前記被覆率CRとは、前記疎水性固体粒子Aの表面上に存在する前記固体粒子C及び前記疎水性固体粒子Bの存在率を意味する。

Figure 2022027274000006
ただし、式3中、被覆率CRは、前記式1により求められる値を表し、被覆率CRは、前記式2により求められる値を表す。 The coverage CR 3 represented by the following formula 3 of the composite particles is not particularly limited, and is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. , 50% or more and 518% or less are preferable, and 100% or more and 210% or less are more preferable. When the coverage CR 3 is less than 50%, contact with water may be dominated by the hydrophobic solid particles A, making it difficult to obtain a coalescence suppressing effect, and the coverage CR 3 is 518. When it exceeds%, the solid particles C and the hydrophobic solid particles B are aggregated and deposited on the surface of the hydrophobic solid particles A, and contact with water is caused by the solid particles C and the hydrophobic solid. Since the particles B become dominant, it may be difficult to obtain the effect of suppressing coalescence. On the other hand, when the coverage CR 3 is 50% or more and 518% or less, it is preferable that the liquid marble having excellent coalescence inhibitory property and durability against external force can be formed.
The coverage rate CR 3 means the abundance of the solid particles C and the hydrophobic solid particles B present on the surface of the hydrophobic solid particles A.
Figure 2022027274000006
However, in the formula 3, the coverage rate CR 1 represents the value obtained by the above formula 1, and the coverage rate CR 2 represents the value obtained by the above formula 2.

前記被覆率CRと、前記被覆率CRとの比(CR/CR)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5超え300以下が好ましく20以上290以下がより好ましい。前記比(CR/CR)が、5超え300以下であると、前記リキッドマーブルが水面に浮かばず水中で好適に使用することができる。一方、5以下であると、水中で前記疎水性固体粒子Aと前記固体粒子Cとが分解してしまい、前記リキッドマーブルの形状を維持することができないことがあり、300を超えると、前記リキッドマーブルが水面に浮かんでしまい、前記リキッドマーブルを水中で使用できないことがある。 The ratio (CR 2 / CR 1 ) between the coverage rate CR 1 and the coverage rate CR 2 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5 or more and 300 or less, preferably 20 or more. 290 or less is more preferable. When the ratio (CR 2 / CR 1 ) is 5 or more and 300 or less, the liquid marble does not float on the water surface and can be suitably used in water. On the other hand, if it is 5 or less, the hydrophobic solid particles A and the solid particles C may be decomposed in water, and the shape of the liquid marble may not be maintained. If it exceeds 300, the liquid may not be maintained. The marble may float on the surface of the water and the liquid marble may not be usable in water.

-その他の成分-
前記複合粒子における前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記複合粒子を形成する前記疎水性固体粒子A及び前記疎水性固体粒子B以外の疎水性固体粒子、添加物などが挙げられる。
-Other ingredients-
The other components in the composite particles are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, other than the hydrophobic solid particles A and the hydrophobic solid particles B forming the composite particles. Hydrophobic solid particles, additives and the like can be mentioned.

前記複合粒子を形成する前記疎水性固体粒子A及び前記疎水性固体粒子B以外の疎水性固体粒子としては、前記複合粒子を形成する前記疎水性固体粒子A及び前記疎水性固体粒子B以外の疎水性固体粒子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記疎水性固体粒子A及び前記疎水性固体粒子Bと同じ材質のものを用いることができる。 The hydrophobic solid particles other than the hydrophobic solid particles A and the hydrophobic solid particles B forming the composite particles include hydrophobic solid particles other than the hydrophobic solid particles A and the hydrophobic solid particles B forming the composite particles. The sex solid particles are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, those having the same material as the hydrophobic solid particles A and the hydrophobic solid particles B can be used.

前記添加物としては、本発明の効果を奏することができるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステアリン酸亜鉛などが挙げられる。 The additive is not particularly limited as long as it can exert the effect of the present invention, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include zinc stearate.

前記複合粒子における前記その他の成分の含有量としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The content of the other components in the composite particles is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

--複合粒子の製造方法--
前記複合粒子の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記疎水性固体粒子Aと、前記疎水性固体粒子Bと、更に必要に応じて、前記固体粒子Cと、前記その他の成分とを不活性ガス下で混合機に加え、10rpmで12時間撹拌する方法などが挙げられる。
--Manufacturing method of composite particles --
The method for producing the composite particles is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the hydrophobic solid particles A, the hydrophobic solid particles B, and further, if necessary, said. Examples thereof include a method in which the solid particles C and the other components are added to a mixer under an inert gas and stirred at 10 rpm for 12 hours.

前記複合粒子の性状を分析する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、以下の方法などが挙げられる。
得られた前記複合粒子をアルコール(例えば、エタノール、イソプロパノールなど)を加えて分散処理して前記疎水性固体粒子A、前記固体粒子C、及び前記疎水性固体粒子Bを分離後、濾別することにより単離し、前記疎水性固体粒子A、前記固体粒子C、及び前記疎水性固体粒子Bの質量(g)、密度(g/μm)、及び体積(μm)を、それぞれ以下の方法で測定する。
前記疎水性固体粒子A、前記固体粒子C、及び前記疎水性固体粒子Bの質量(g)は、精密天秤により測定することができる。
前記疎水性固体粒子A、前記固体粒子C、及び前記疎水性固体粒子Bの密度(g/μm)は、真密度の測定値であって、ゲーリュサック型比重瓶(ピクノメータ法)により測定することができる。前記疎水性固体粒子A、前記固体粒子C、及び前記疎水性固体粒子Bの密度(g/μm)は、使用する固体粒子のカタログ値や文献値を用いることもできる。
前記疎水性固体粒子A、前記固体粒子C、及び前記疎水性固体粒子Bの体積(μm)は、各個体粒子の個数平均粒径から算出することができる。
The method for analyzing the properties of the composite particles is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include the following methods.
The obtained composite particles are dispersed by adding alcohol (for example, ethanol, isopropanol, etc.) to separate the hydrophobic solid particles A, the solid particles C, and the hydrophobic solid particles B, and then filtered off. The mass (g), density (g / μm 3 ), and volume (μm 3 ) of the hydrophobic solid particles A, the solid particles C, and the hydrophobic solid particles B were determined by the following methods, respectively. Measure.
The mass (g) of the hydrophobic solid particles A, the solid particles C, and the hydrophobic solid particles B can be measured by a precision balance.
The densities (g / μm 3 ) of the hydrophobic solid particles A, the solid particles C, and the hydrophobic solid particles B are measured values of true density and are measured by a Gerusac type specific gravity bottle (pycnometer method). be able to. As the density (g / μm 3 ) of the hydrophobic solid particles A, the solid particles C, and the hydrophobic solid particles B, the catalog value or the literature value of the solid particles used can also be used.
The volumes (μm 3 ) of the hydrophobic solid particles A, the solid particles C, and the hydrophobic solid particles B can be calculated from the number average particle size of each solid particle.

単離した前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50a、前記固体粒子Cの個数平均粒径d50c、及び前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bは、単離した前記疎水性固体粒子A、前記固体粒子C、及び前記疎水性固体粒子Bを、それぞれ電子顕微鏡を用いて撮影し、得られた電子顕微鏡画像における任意に選択した10個の最長径の平均値を算出することで求めることができる。 The isolated number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A, the number average particle size d50c of the solid particles C, and the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B are the isolated hydrophobic solid particles. A, the solid particle C, and the hydrophobic solid particle B are each photographed using an electron microscope, and the average value of 10 arbitrarily selected longest diameters in the obtained electron microscope image is calculated. be able to.

単離した前記疎水性固体粒子Aの接触角CAa、単離した前記固体粒子Cの接触角CAc1及び接触角CAc2、並びに、単離した前記疎水性固体粒子Bの接触角CAbは、前記複合粒子の構成材料である、単離した前記疎水性固体粒子A、前記固体粒子C、及び前記疎水性固体粒子Bをそれぞれ熱プレスした板状体や分散液のキャスト法にて基板にキャストし板状体としたものを測定試料とし、マイクロシリンジにて10μLの水又はn-ヘキサンを乗せた際の、水又はn-ヘキサンと前記測定試料の平滑面とのなす角度から測定することができる。前記熱プレス及び前記キャスト法は上述したものと同様の方法である。 The contact angle CAa of the isolated hydrophobic solid particle A, the contact angles CAc1 and CAc2 of the isolated solid particle C, and the contact angle CAb of the isolated hydrophobic solid particle B are the composite particles. The isolated hydrophobic solid particles A, the solid particles C, and the hydrophobic solid particles B, which are the constituent materials of the above, are cast on a substrate by a hot-pressed plate-like body or a dispersion liquid casting method to form a plate-like material. A body can be used as a measurement sample, and measurement can be performed from the angle formed by the water or n-hexane and the smooth surface of the measurement sample when 10 μL of water or n-hexane is placed on the measurement sample with a microsyringe. The hot press and the casting method are the same as those described above.

<その他の成分>
前記リキッドマーブルにおける前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
また、前記その他の成分の含有量としても、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Other ingredients>
The other components in the liquid marble are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
Further, the content of the other components is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

前記リキッドマーブルの個数平均粒径d50dとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、15μm以上2.5mm以下が好ましく、15μm以上1.0mm以下がより好ましい。前記リキッドマーブルの個数平均粒径d50dが、15μm以上であると、液滴加工中のリキッドマーブルの乾燥を制御でき、前記リキッドマーブルの製造を効率よく行うことができる。また、前記リキッドマーブルの個数平均粒径d50dが、2.5mm以下であると、重力の影響により、前記リキッドマーブル同士の自発的な同一や破裂を抑制することができる。
前記リキッドマーブルの個数平均粒径d50dは、前記リキッドマーブルを、バルクで観察した光学顕微鏡像において、任意に選択した10個の各リキッドマーブルの最長径の平均値である。
The number average particle size d50d of the liquid marble is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 15 μm or more and 2.5 mm or less, and more preferably 15 μm or more and 1.0 mm or less. When the number average particle size d50d of the liquid marble is 15 μm or more, the drying of the liquid marble during the droplet processing can be controlled, and the liquid marble can be efficiently manufactured. Further, when the number average particle size d50d of the liquid marbles is 2.5 mm or less, spontaneous identification or bursting of the liquid marbles can be suppressed due to the influence of gravity.
The number average particle diameter d50d of the liquid marble is an average value of the longest diameters of each of the 10 arbitrarily selected liquid marbles in the optical microscope image obtained by observing the liquid marble in bulk.

前記リキッドマーブルが含有する前記液滴の成分の分析方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記リキッドマーブルをエタノール蒸気に曝し、濾別して前記リキッドマーブル用液体(液滴)と、前記複合粒子とに分け、前記リキッドマーブル用液体を分析する方法などが挙げられる。 The method for analyzing the components of the droplets contained in the liquid marble is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the liquid marble is exposed to ethanol vapor, filtered and used for the liquid marble. Examples thereof include a method of separating a liquid (droplet) and the composite particle and analyzing the liquid for liquid marble.

前記リキッドマーブル用液体を分析する方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、液体クロマトグラフィーなどが挙げられる。 The method for analyzing the liquid for liquid marble is not particularly limited and can be appropriately selected from known methods according to the purpose, and examples thereof include liquid chromatography.

(リキッドマーブルの製造方法及びリキッドマーブルの製造装置)
本発明のリキッドマーブルの製造方法は、本発明のリキッドマーブル用液体を外添粒子で内包することによりリキッドマーブルを得る方法である。
前記リキッドマーブルの製造方法は、前記リキッドマーブル用液体を前記外添粒子で内包することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、液滴形成工程と、表面被覆工程と、を含むことが好ましく、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
(Liquid marble manufacturing method and liquid marble manufacturing equipment)
The method for producing a liquid marble of the present invention is a method for obtaining a liquid marble by encapsulating the liquid for liquid marble of the present invention with external particles.
The method for producing the liquid marble is not particularly limited as long as the liquid for liquid marble can be encapsulated with the external particles, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. It is preferable to include a coating step, and if necessary, other steps are included.

本発明のリキッドマーブルの製造装置は、本発明のリキッドマーブル用液体を外添粒子で内包することによりリキッドマーブルを得る装置である。
前記リキッドマーブルの製造装置は、前記リキッドマーブル用液体を前記外添粒子で内包することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、液滴形成手段と、表面被覆手段と、を有することが好ましく、更に必要に応じて、その他の手段を有する。
The liquid marble manufacturing apparatus of the present invention is an apparatus for obtaining a liquid marble by encapsulating the liquid for liquid marble of the present invention with external particles.
The liquid marble manufacturing apparatus is not particularly limited as long as the liquid for liquid marble can be encapsulated with the external particles, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. It is preferable to have a covering means, and if necessary, other means.

前記リキッドマーブルの製造方法は、前記リキッドマーブルの製造装置により好適に行われる。
以下に、本発明のリキッドマーブルの製造方法の説明と併せて、本発明のリキッドマーブルの製造装置について説明する。
The method for producing a liquid marble is preferably performed by the liquid marble manufacturing apparatus.
Hereinafter, the liquid marble manufacturing apparatus of the present invention will be described together with the description of the liquid marble manufacturing method of the present invention.

<液滴形成工程及び液滴形成手段>
前記液滴形成工程は、前記リキッドマーブル用液体から液滴を形成する工程である。
前記液滴形成手段は、前記リキッドマーブル用液体から液滴を形成する手段である。
前記液滴形成工程は前記液滴形成手段により好適に実施することができる。
<Droplet forming step and droplet forming means>
The droplet forming step is a step of forming droplets from the liquid marble liquid.
The droplet forming means is a means for forming a droplet from the liquid marble liquid.
The droplet forming step can be preferably carried out by the droplet forming means.

前記リキッドマーブル用液体は、前述の本発明のリキッドマーブル用液体であり、生体触媒と、水と、増粘剤とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記生体触媒、前記水、前記増粘剤の性状は、前記「(リキッドマーブル用液体)」の「<増粘剤>」項目に記載の通りである。
The liquid for liquid marble is the above-mentioned liquid for liquid marble of the present invention, and contains a biocatalyst, water, a thickener, and if necessary, other components.
The properties of the biocatalyst, the water, and the thickener are as described in the "<Thickening agent>" item of the "(Liquid for liquid marble)".

前記液滴形成手段としては、前記リキッドマーブル用液体から液滴を形成することができれば特に制限はなく、公知の液滴形成手段の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、インクジェット方式、ディスペンサー方式、スプレードライ方式などが挙げられる。これらの中でも、液滴化可能な特性範囲が広く、汎用的であり、ヘッドの孔径の大きさ、及び充填液の押し出し圧力によって、液滴の大きさを制御することができるディスペンサー方式が好ましい。 The droplet forming means is not particularly limited as long as it can form droplets from the liquid for liquid marble, and can be appropriately selected from known droplet forming means according to the purpose, for example, inkjet. Examples include a method, a dispenser method, and a spray dry method. Among these, a dispenser method is preferable because it has a wide characteristic range in which droplets can be formed, is versatile, and can control the size of droplets by the size of the hole diameter of the head and the extrusion pressure of the filling liquid.

<表面被覆工程及び表面被覆手段>
前記表面被覆工程は、個数平均粒径が1nm以上10μm以下の外添粒子で前記リキッドマーブル用液体を表面被覆させる工程である。
前記表面被覆手段は、個数平均粒径が1nm以上10μm以下の外添粒子で前記リキッドマーブル用液体を表面被覆させる手段である。
前記表面被覆工程は前記表面被覆手段により好適に実施することができる。
本明細書において、「表面被覆」とは、本発明の効果を奏することができる程度に被覆してあれば特に制限はなく、前記液滴の表面が前記複合粒子により完全に被覆された状態であってもよく、部分的に被覆された状態であってもよい。
<Surface coating process and surface coating means>
The surface coating step is a step of surface-coating the liquid for liquid marble with external particles having a number average particle size of 1 nm or more and 10 μm or less.
The surface coating means is a means for surface-coating the liquid for liquid marble with external particles having a number average particle diameter of 1 nm or more and 10 μm or less.
The surface coating step can be preferably carried out by the surface coating means.
As used herein, the term "surface coating" is not particularly limited as long as it is coated to the extent that the effects of the present invention can be exhibited, and the surface of the droplets is completely covered with the composite particles. It may be present or may be partially covered.

<<外添粒子>>
前記外添粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記「(リキッドマーブル)」の「<外添粒子>」項目に記載のものと同様のものを用いることができる。これらの中でも、2種の疎水性材料を含む複合粒子が、液滴の合一を抑制し、外力に対する耐久性に優れる点で好ましい。
<< External particles >>
The external particles are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and the same particles as those described in the "<External particles>" item of the "(Liquid Marble)" shall be used. Can be done. Among these, composite particles containing two kinds of hydrophobic materials are preferable in that they suppress the coalescence of droplets and are excellent in durability against external force.

-複合粒子-
前記複合粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記「(リキッドマーブル)」の「<<複合粒子>>」項目に記載のものと同様のものを用いることができる。
具体例には、前記複合粒子は、前記疎水性固体粒子Aの表面上に更に疎水性固体粒子Bを有し、
前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bとの比(d50a/d50b)が、10以上100以下であり、
下記式2で表される被覆率CRが、50%以上500%以下である。

Figure 2022027274000007
ただし、式2中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xbは、疎水性固体粒子Bの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ybは、疎水性固体粒子Bの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zbは、疎水性固体粒子Bの体積(μm)を表す。 -Composite particles-
The composite particles are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and the same particles as those described in the "<< Composite particles >>" item of the "(Liquid Marble)" shall be used. Can be done.
As a specific example, the composite particle further has the hydrophobic solid particle B on the surface of the hydrophobic solid particle A.
The contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The ratio (d50a / d50b) of the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B is 10 or more and 100 or less.
The coverage CR 2 represented by the following formula 2 is 50% or more and 500% or less.
Figure 2022027274000007
However, in the formula 2, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xb represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle B, and Ya represents the density (g) of the hydrophobic solid particle A. / Μm 3 ), Yb represents the density of the hydrophobic solid particle B (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zb represents the hydrophobic solid particle. Represents the volume of B (μm 3 ).

前記複合粒子で、前記液滴を表面被覆させる方法としては、前記液滴と前記複合粒子を接触させることができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、飛翔中の前記液滴に前記複合粒子を吹き付ける方法、前記複合粒子を敷き詰めた容器に前記液滴を配する方法などが挙げられる。これらの中でも、装置の制御の簡便性に優れる点から、前記複合粒子を敷き詰めた容器に前記液滴を配する方法が好ましい。 The method for surface-coating the droplets with the composite particles is not particularly limited as long as the droplets can be brought into contact with the composite particles, and can be appropriately selected depending on the intended purpose, for example, during flight. Examples thereof include a method of spraying the composite particles on the droplets, a method of arranging the droplets in a container in which the composite particles are spread, and the like. Among these, a method of arranging the droplets in a container in which the composite particles are spread is preferable from the viewpoint of excellent controllability of the apparatus.

なお、前記複合粒子を敷き詰めた容器に前記液滴を配する方法の場合においては、前記複合粒子を敷き詰めた容器に前記液滴を配した後に、前記液滴の全表面に前記複合粒子を被覆させるために前記複合粒子を前記容器に供給しながら、前記容器を振盪させる工程、前記容器を傾けて前記液滴を転動させる工程などを含んでいることが好ましい。これらの工程は単独で行ってもよく、いずれかの工程を行った後に他の工程を行ってもよい。 In the case of the method of arranging the droplets in a container in which the composite particles are spread, the composite particles are coated on the entire surface of the droplets after the droplets are arranged in the container in which the composite particles are spread. It is preferable to include a step of shaking the container, a step of tilting the container, and a step of rolling the droplets while supplying the composite particles to the container. These steps may be performed independently, or any step may be performed followed by another step.

前記複合粒子を前記容器に供給する手段としては、市販の粉体供給装置を用いることができ、前記粉体供給装置の機構や種類は、前記複合粒子の性状に応じて適宜選択することができる。 As a means for supplying the composite particles to the container, a commercially available powder supply device can be used, and the mechanism and type of the powder supply device can be appropriately selected according to the properties of the composite particles. ..

-リキッドマーブル-
前記表面被覆工程及び前記表面被覆手段により得られた前記リキッドマーブルとしては、前述の本発明のリキッドマーブルと同様である。
-Liquid Marble-
The liquid marble obtained by the surface coating step and the surface coating means is the same as the above-mentioned liquid marble of the present invention.

<その他の工程及びその他の手段>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、分離工程、回収工程などが挙げられる。
前記その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、分離手段、回収手段などが挙げられる。
前記その他の工程は前記その他の工程により好適に実施することができ、前記分離工程は前記分離手段により好適に実施することができ、前記回収工程は前記回収手段により好適に実施することができる。
これらの中でも、前記リキッドマーブルの製造方法は、前記分離工程を含むことが好ましく、前記リキッドマーブルの製造装置は、前記分離手段を含むことが好ましい。
<Other processes and other means>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a separation step and a recovery step.
The other means are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include separation means and recovery means.
The other steps can be suitably carried out by the other steps, the separation step can be preferably carried out by the separation means, and the recovery step can be preferably carried out by the recovery means.
Among these, it is preferable that the method for producing the liquid marble includes the separation step, and it is preferable that the apparatus for producing the liquid marble includes the separation means.

-分離工程及び分離手段-
前記分離工程は、前記表面被覆工程において、前記表面被覆に供しなかった前記複合粒子を、前記リキッドマーブルと分離する工程である。
前記分離手段は、前記表面被覆手段によって、前記表面被覆に供しなかった前記複合粒子を、前記リキッドマーブルと分離する手段である。
前記分離工程は前記分離手段により好適に実施することができる。
-Separation process and separation means-
The separation step is a step of separating the composite particles that have not been subjected to the surface coating from the liquid marble in the surface coating step.
The separation means is a means for separating the composite particles that have not been applied to the surface coating from the liquid marble by the surface coating means.
The separation step can be preferably carried out by the separation means.

前記表面被覆工程において、前記表面被覆に供しなかった前記複合粒子と、前記リキッドマーブルとを分離する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記リキッドマーブルを拾い上げる方法、比重差を利用して前記リキッドマーブルと前記複合粒子との混合物を分離し前記複合粒子を除去する方法などが挙げられる。これらの方法は単独で行ってもよく、いずれかの方法を行った後に他の工程を行ってもよい。これらの中でも、生産性の観点から、比重差を利用する方法が好ましい。 In the surface coating step, the method for separating the composite particles that have not been subjected to the surface coating and the liquid marble is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the liquid marble. Examples thereof include a method of picking up the liquid and a method of separating the mixture of the liquid marble and the composite particles by utilizing the difference in specific gravity and removing the composite particles. These methods may be performed alone, or any method may be performed followed by another step. Among these, the method using the difference in specific density is preferable from the viewpoint of productivity.

前記比重差を利用して前記リキッドマーブルと前記複合粒子との混合物を分離し前記複合粒子を除去する方法としては、例えば、プッシュプル型の集塵システム内を通過させる方法などが挙げられる。 Examples of the method of separating the mixture of the liquid marble and the composite particles by utilizing the specific gravity difference and removing the composite particles include a method of passing the mixture through a push-pull type dust collecting system.

-回収工程及び回収手段-
前記回収工程は、前記分離工程で分離した前記リキッドマーブルを回収する工程である。
前記回収手段は、前記分離手段によって分離した前記リキッドマーブルを回収する手段である。
-Recovery process and recovery means-
The recovery step is a step of recovering the liquid marble separated in the separation step.
The collecting means is a means for collecting the liquid marble separated by the separating means.

前記分離した前記リキッドマーブルを回収する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記容器から前記リキッドマーブルを落下させて捕集容器に回収する方法などが挙げられる。落下の衝撃を和らげるために前記捕集容器は前記容器から200mm以内に設置することが好ましく、また、前記捕集容器は傾けておくことが好ましい。また、前記捕集容器として波、その内壁は疎水化処理されていることが好ましく、又はその材質が疎水性材料からなることが好ましい。 The method for recovering the separated liquid marble is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a method of dropping the liquid marble from the container and collecting the liquid marble in a collection container may be used. Can be mentioned. In order to cushion the impact of dropping, the collection container is preferably installed within 200 mm from the container, and the collection container is preferably tilted. Further, it is preferable that the wave and the inner wall thereof are treated with a hydrophobic treatment as the collection container, or the material thereof is preferably made of a hydrophobic material.

(バイオリアクター)
本発明のバイオリアクターは、本発明のリキッドマーブルを有し、担持手段を有することが好ましく、更に必要に応じて、その他の手段を有する。
前記バイオリアクターは、前記リキッドマーブル中の前記生体触媒による生物反応を利用する装置である。
(Bioreactor)
The bioreactor of the present invention preferably has the liquid marble of the present invention, preferably has a supporting means, and further has other means, if necessary.
The bioreactor is a device that utilizes the biological reaction of the biocatalyst in the liquid marble.

<担持手段>
前記担持手段は、前記リキッドマーブルを担持するための手段である。
前記担持手段の構造及び形状としては、前記リキッドマーブルを担持することができる構造及び形状であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記生体触媒が培養液等の反応液を必要とする場合は、前記担持手段は、該反応液を満たすことができる構造及び形状であることが好ましく、前記生体触媒が大気中での反応を必要とする場合は、該大気を保持することができる構造及び形状であることが好ましい。
前記担持手段は、前記バイオリアクターの反応場としての機能を有していてもよい。
<Supporting means>
The supporting means is a means for supporting the liquid marble.
The structure and shape of the supporting means are not particularly limited as long as they have a structure and shape capable of supporting the liquid marble, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
When the biocatalyst requires a reaction solution such as a culture solution, the supporting means preferably has a structure and a shape capable of satisfying the reaction solution, and the biocatalyst requires a reaction in the atmosphere. In this case, it is preferable that the structure and shape can hold the atmosphere.
The carrier means may have a function as a reaction field of the bioreactor.

<その他の手段>
前記その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、温度調節手段、酸素及び二酸化炭素濃度調節手段、分離手段、回収手段などが挙げられる。
<Other means>
The other means are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include temperature control means, oxygen and carbon dioxide concentration control means, separation means, recovery means and the like.

-温度調節手段-
前記温度調節手段は、前記反応場としての担持手段の温度を調節する手段である。
前記温度としては、特に制限はなく、前記生体触媒の種類、目的とする反応などに応じて、適宜選択することができる。
-Temperature control means-
The temperature adjusting means is a means for adjusting the temperature of the supporting means as the reaction field.
The temperature is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the type of the biocatalyst, the desired reaction and the like.

-酸素及び二酸化炭素濃度手段-
前記酸素及び二酸化炭素濃度手段は、前記反応場としての担持手段の酸素濃度及び二酸化濃度を調節する手段である。
前記酸素濃度及び前記二酸化炭素濃度としては、特に制限はなく、前記生体触媒の種類、目的とする反応などに応じて、適宜選択することができる。
-Oxygen and carbon dioxide concentration means-
The oxygen and carbon dioxide concentration means are means for adjusting the oxygen concentration and the carbon dioxide concentration of the supporting means as the reaction field.
The oxygen concentration and the carbon dioxide concentration are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the type of the biocatalyst, the desired reaction and the like.

-分離手段-
前記分離手段は、前記リキッドマーブルから産生された有価物を分離する手段である。
前記分離の方法としては、特に制限はなく、産生された有価物の種類、反応系などに応じて、適宜選択することができる。
-Separation means-
The separation means is a means for separating valuable resources produced from the liquid marble.
The separation method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the type of valuable resources produced, the reaction system and the like.

-回収手段-
前記回収手段は、前記リキッドマーブルから産生された有価物を回収する手段である。前記有価物は、前記担持手段から前記回収手段によりそのまま回収されてもよく、前記分離手段を経た後、前記回収手段により拐取されてもよい。
前記回収の方法としては、特に制限はなく、産生された有価物の種類、反応系などに応じて、適宜選択することができる。
-Recovery means-
The recovery means is a means for recovering valuable resources produced from the liquid marble. The valuable material may be recovered as it is from the carrier means by the recovery means, or may be removed by the recovery means after passing through the separation means.
The recovery method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the type of valuable resources produced, the reaction system and the like.

前記バイオリアクターは、前記リキッドマーブル中の前記生体触媒を反応させることができれば、特に制限はなく、公知のバイオリアクターの反応場に前記リキッドマーブルを投入する形態であってもよい。
前記公知のバイオリアクターとしては、例えば、特許第3283982号、特許第3390377号などに記載のものなどが挙げられる。
The bioreactor is not particularly limited as long as the biocatalyst in the liquid marble can be reacted, and the liquid marble may be put into a known reaction field of the bioreactor.
Examples of the known bioreactor include those described in Japanese Patent No. 3283982, Japanese Patent No. 3390377, and the like.

前記バイオリアクターの用途としては、前記リキッドマーブル中の前記生体触媒を反応させることができれば、特に制限はなく、基質の種類などに応じて、適宜使用することができ、前記有価物の産生の他、例えば、下水、河川、湖水、各種廃水、余剰汚泥、悪臭の原因物質等の処理又は浄化などにも好適に利用できる。 The bioreactor is not particularly limited as long as the biocatalyst in the liquid marble can be reacted, and can be appropriately used depending on the type of substrate and the like, in addition to the production of the valuable material. For example, it can be suitably used for treating or purifying sewage, rivers, lake water, various wastewaters, excess sludge, substances causing malodors, and the like.

以下に実験例及び参考例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実験例及び参考例に何ら限定されるものではない。 The present invention will be specifically described below with reference to experimental examples and reference examples, but the present invention is not limited to these experimental examples and reference examples.

(実験例1)
-複合粒子1の製造-
疎水性固体粒子Aとして、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE、個数平均粒径d50a:1.0μm、接触角CAa:120°、質量Xa:100.0g、密度Ya:2.20×10-12g/μm、体積Za:0.52μm、c、商品名:430935-100G)、及び疎水性固体粒子Bとして、疎水性シリカ(個数平均粒径d50b:0.030μm、接触角CAb:170°、質量Xb:10.6g、密度Yb:1.80×10-12g/μm、体積Zb:1.4×10-5μm、信越化学工業株式会社製、商品名:QSG-30)を用いて、不活性ガス(窒素、25℃)下でV型容器回転式混合機(株式会社西村機械製作所製、装置名:NV-5)に加え、10rpmで12時間撹拌することにより、複合粒子1を得た。なお、各粒子の体積は、個数平均粒径を直径とする真球と仮定した場合の体積を算出して用いた。
(Experimental Example 1)
-Manufacturing of composite particle 1-
As the hydrophobic solid particles A, polytetrafluoroethylene (PTFE, number average particle size d50a: 1.0 μm, contact angle CAa: 120 °, mass Xa: 100.0 g, density Ya: 2.20 × 10-12 g / μm 3 , volume Za: 0.52 μm 3 , c, trade name: 430935-100G), and as hydrophobic solid particles B, hydrophobic silica (number average particle size d50b: 0.030 μm, contact angle CAb: 170 °, Mass Xb: 10.6 g, Density Yb: 1.80 x 10-12 g / μm 3 , Volume Zb: 1.4 x 10-5 μm 3 , manufactured by Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd., trade name: QSG-30) In addition to a V-type container rotary mixer (manufactured by Nishimura Kikai Seisakusho Co., Ltd., device name: NV-5) under an inert gas (nitrogen, 25 ° C.), the composite particles are stirred at 10 rpm for 12 hours. I got 1. The volume of each particle was used by calculating the volume when it was assumed that the number average particle size was a true sphere.

-リキッドマーブル用液体1の製造-
水に、酵母菌(学名:Saccharomyces Cerevisiae、日清製粉グループ社製、商品名:ドライイースト)を0.5質量%、増粘剤としての発酵セルロース(シナプテック株式会社製)を0.50質量%、及びD-グルコース(東京化成工業株式会社製、商品名:G0048)を20質量%となるように添加した溶液を、32Gのシリンジ針を備えるシリンジを用いて、大気圧下、室温(25℃)、1秒間毎に1滴の速度の条件で液滴を形成し、前記複合粒子1を敷き詰めた容器(PTFE製)に、形成した前記液滴を配してリキッドマーブル1を製造した。
-Manufacturing of Liquid 1 for Liquid Marble-
0.5% by mass of yeast (scientific name: Saccharomyces Cerevisiae, manufactured by Nisshin Flour Milling Group, trade name: dry yeast) and 0.50% by mass of fermented cellulose as a thickener (manufactured by Synaptec Co., Ltd.) in water. , And D-glucose (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name: G0048) added to 20% by mass at room temperature (25 ° C.) under atmospheric pressure using a syringe equipped with a 32 G syringe needle. ), The droplets were formed at a rate of 1 drop per second, and the formed droplets were arranged in a container (manufactured by PTFE) in which the composite particles 1 were spread to produce Liquid Marble 1.

(実験例2)
-複合粒子2の製造-
疎水性固体粒子Aとして、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE、個数平均粒径d50a:1.0μm、接触角CAa:120°、質量Xa:100.0g、密度Ya:2.20×10-12g/μm、体積Za:0.52μm、c、商品名:430935-100G)、疎水性固体粒子Bとして、疎水性シリカ(個数平均粒径d50b:0.030μm、接触角CAb:170°、質量Xb:10.6g、密度Yb:1.80×10-12g/μm、体積Zb:1.4×10-5μm、信越化学工業株式会社製、商品名:QSG-30)、及び固体粒子Cとして、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)(Sigma-Aldrich社製、商品名:19884-100G)を微細化したもの(個数平均粒径d50c:0.1μm、接触角CAc1:75°、接触角CAc2:50°、質量Xc:0.12g、密度Yc:1.3×10-12g/μm、体積Zc:5.2×10-4μm)を用いて、不活性ガス(窒素、25℃)下でV型容器回転式混合機(株式会社西村機械製作所製、装置名:NV-5)に加え、10rpmで12時間撹拌することにより、複合粒子2を得た。なお、各粒子の体積は、個数平均粒径を直径とする真球と仮定した場合の体積を算出して用いた。
(Experimental Example 2)
-Manufacturing of composite particles 2-
As the hydrophobic solid particles A, polytetrafluoroethylene (PTFE, number average particle size d50a: 1.0 μm, contact angle CAa: 120 °, mass Xa: 100.0 g, density Ya: 2.20 × 10-12 g / μm 3 , volume Za: 0.52 μm 3 , c, trade name: 430935-100G), as hydrophobic solid particles B, hydrophobic silica (number average particle size d50b: 0.030 μm, contact angle CAb: 170 °, mass) Xb: 10.6 g, density Yb: 1.80 × 10-12 g / μm 3 , volume Zb: 1.4 × 10-5 μm 3 , manufactured by Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd., trade name: QSG-30), and As solid particles C, hydroxypropyl cellulose (HPC) (manufactured by Sigma-Aldrich, trade name: 19884-100G) is finely divided (number average particle size d50c: 0.1 μm, contact angle CAc 1: 75 °, contact angle). CAc2: 50 °, mass Xc: 0.12 g, density Yc: 1.3 × 10-12 g / μm 3 , volume Zc: 5.2 × 10 -4 μm 3 ), inert gas (nitrogen, The composite particles 2 were obtained by adding to a V-type container rotary mixer (manufactured by Nishimura Kikai Seisakusho Co., Ltd., device name: NV-5) under 25 ° C.) and stirring at 10 rpm for 12 hours. The volume of each particle was used by calculating the volume when it was assumed that the number average particle size was a true sphere.

-リキッドマーブル用液体2の製造-
実験例1のリキッドマーブル用液体1の製造方法において、複合粒子1を、複合粒子2に変更したこと以外は、リキッドマーブル用液体1の製造方法と同様の方法で、リキッドマーブル用液体2を製造した。
-Manufacturing of Liquid 2 for Liquid Marble-
In the method for producing the liquid 1 for liquid marble of Experimental Example 1, the liquid 2 for liquid marble is produced by the same method as the method for producing the liquid 1 for liquid marble, except that the composite particles 1 are changed to the composite particles 2. did.

(実験例3)
-リキッドマーブル用液体3の製造-
実験例1のリキッドマーブル用液体1の製造方法において、酵母菌を添加しなかったこと以外は、リキッドマーブル用液体1の製造方法と同様の方法で、リキッドマーブル用液体3を製造した。
(Experimental Example 3)
-Manufacturing of Liquid 3 for Liquid Marble-
In the method for producing the liquid 1 for liquid marble of Experimental Example 1, the liquid 3 for liquid marble was produced by the same method as the method for producing the liquid 1 for liquid marble, except that yeast was not added.

(実験例4~13及び参考例1~4)
実験例1において、表1-1~表1-5、表2-1~表2-3に示した組成及び含有量に変更したこと以外は、実験例1と同様にして、複合粒子4~17及びリキッドマーブル用液体4~17を製造した。
(Experimental Examples 4 to 13 and Reference Examples 1 to 4)
Composite particles 4 to 4 in the same manner as in Experimental Example 1 except that the compositions and contents shown in Tables 1-1 to 1-5 and Tables 2-1 to 2-3 were changed in Experimental Example 1. 17 and liquids 4 to 17 for liquid marble were produced.

Figure 2022027274000008
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Figure 2022027274000009
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Figure 2022027274000010
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Figure 2022027274000011
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Figure 2022027274000012
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Figure 2022027274000013
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Figure 2022027274000014
Figure 2022027274000014

Figure 2022027274000015
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なお、表1-3及び表1-4において、「疎水性固体粒子Bの含有率(質量%)」は、下記式4より算出した値であり、「固体粒子Cの含有率1(質量%)」は、下記式5より算出した値であり、「固体粒子Cの含有率2(質量%)」は、下記式6より算出した値である。
疎水性固体粒子Bの含有率(質量%)=Xa/(Xa+Xb+Xc)×100 ・・・ 式4
固体粒子Cの含有率1(質量%)=Xc/(Xa+Xc)×100 ・・・ 式5
固体粒子Cの含有率2(質量%)=Xc/(Xa+Xb+Xc)×100 ・・・ 式6
ただし、式4、式5、及び式6中、Xaは、前記複合粒子の製造において添加した疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xbは、前記複合粒子の製造において添加した疎水性固体粒子Bの質量(g)を表し、Xcは、前記複合粒子の製造において添加した固体粒子Cの質量(g)を表す。
In Tables 1-3 and 1-4, the "content rate (mass%) of the hydrophobic solid particles B" is a value calculated from the following formula 4, and the "content rate 1 (mass%) of the solid particles C". ) ”Is a value calculated from the following formula 5, and“ solid particle C content 2 (mass%) ”is a value calculated from the following formula 6.
Content of hydrophobic solid particles B (% by mass) = Xa / (Xa + Xb + Xc) × 100 ・ ・ ・ Equation 4
Content of solid particles C 1 (mass%) = Xc / (Xa + Xc) × 100 ・ ・ ・ Equation 5
Content of solid particles C 2 (mass%) = Xc / (Xa + Xb + Xc) × 100 ・ ・ ・ Equation 6
However, in the formulas 4, 5, and 6, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particles A added in the production of the composite particles, and Xb represents the hydrophobicity added in the production of the composite particles. It represents the mass (g) of the solid particle B, and Xc represents the mass (g) of the solid particle C added in the production of the composite particle.

なお、実験例及び参考例で用いた材料の詳細は以下のとおりである。 The details of the materials used in the experimental examples and the reference examples are as follows.

-疎水性固体粒子A-
・ポリテトラフルオロエチレン(PTFE、個数平均粒径d50a:1.0μm、接触角CAa:120°、密度Ya:2.20×10-12g/μm、Sigma-Aldrich社製、商品名:430935-100G)
-Hydrophobic solid particles A-
-Polytetrafluoroethylene (PTFE, number average particle size d50a: 1.0 μm, contact angle CAa: 120 °, density Ya: 2.20 × 10-12 g / μm 3 , manufactured by Sigma-Aldrich, trade name: 430935 -100G)

-疎水性固体粒子B-
・疎水性シリカ(個数平均粒径d50b:0.030μm、接触角CAb:170°、密度Yb:1.80×10-12g/μm、信越化学工業株式会社製、商品名:QSG-30)
-Hydrophobic solid particles B-
Hydrophobic silica (number average particle size d50b: 0.030 μm, contact angle CAb: 170 °, density Yb: 1.80 × 10-12 g / μm 3 , manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name: QSG-30 )

-固体粒子C-
・微細化したヒドロキシプロピルセルロース(HPC)(個数平均粒径d50c:0.1μm、接触角CAc1:75°、接触角CAc2:50°、質量Xc:0.11g、密度Yc:1.3×10-12g/μm、体積Zc:5.2×10-4μm)は、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)(Sigma-Aldrich社製、商品名:19884-100G)を、液体窒素に10分間浸漬して凍結させた後、冷凍粉砕装置(JFC-400、日本分析工業株式会社製)を用いて、15分間粉砕した。これを都度、少量採取して顕微鏡で測定して個数平均粒径を算出し、所定の粒径が得られるまで繰り返すことで調製した(表1-1において、微細化したヒドロキシプロピルセルロースは「HPC」と示す)。
-Solid particle C-
Finely divided hydroxypropyl cellulose (HPC) (number average particle size d50c: 0.1 μm, contact angle CAc1: 75 °, contact angle CAc2: 50 °, mass Xc: 0.11 g, density Yc: 1.3 × 10 -12 g / μm 3 , volume Zc: 5.2 × 10 -4 μm 3 ), hydroxypropyl cellulose (HPC) (manufactured by Sigma-Aldrich, trade name: 19884-100G) is immersed in liquid nitrogen for 10 minutes. After freezing, the mixture was crushed for 15 minutes using a freezing and crushing device (JFC-400, manufactured by Nippon Analytical Industry Co., Ltd.). This was prepared by collecting a small amount each time, measuring with a microscope, calculating the number average particle size, and repeating until a predetermined particle size was obtained (in Table 1-1, the finely divided hydroxypropyl cellulose was "HPC". ").

-生体触媒-
・酵母菌(学名:Saccharomyces Cerevisiae、日清製粉グループ社製、商品名:ドライイースト)
-Biocatalyst-
-Yeast (scientific name: Saccharomyces Cerevisiae, manufactured by Nisshin Seifun Group, trade name: dry yeast)

-増粘剤-
・局方ハチミツ(中北製薬株式会社製)
・HPC(Sigma-Aldrich社製)
・発酵セルロース(シナプテック株式会社製)
・PVP(Sigma-Aldrich社製)
-Thickener-
・ Hokkaido Honey (manufactured by Nakakita Pharmaceutical Co., Ltd.)
・ HPC (manufactured by Sigma-Aldrich)
・ Fermented cellulose (manufactured by Synaptec Co., Ltd.)
・ PVP (manufactured by Sigma-Aldrich)

-第2成分-
・D-グルコース(東京化成工業株式会社製、商品名:G0048)
-Second component-
・ D-glucose (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product name: G0048)

次に、実験例1及び2で得られたリキッドマーブル1及び2について、以下のようにして、「有価物産生効率」を評価した。結果を表3に示す。 Next, the "valuable resource production efficiency" of the liquid marbles 1 and 2 obtained in Experimental Examples 1 and 2 was evaluated as follows. The results are shown in Table 3.

<有価物産生効率>
生体触媒(酵母菌)による有価物の産生効率を以下の「有価物産生評価」及び「基質消費評価」を行って評価した。
<Valuable resource production efficiency>
The efficiency of production of valuable resources by the biocatalyst (yeast) was evaluated by performing the following "valuation of valuable resource production" and "evaluation of substrate consumption".

<<有価物産生評価>>
製造した試料10gを200mLの密閉容器(商品名:GL45シリーズ、柴田科学株式会社製)に充填後、35℃、窒素雰囲気下にて、12時間静置した。静置後、容器を70℃の湯浴に浸し、更に2時間静置した。その後、容器から100mLのガスを捕集してエタノールの含有率を測定した。エタノールの含有率は、北川式ガス採取器(AP-20)、ガステック社エタノール検知管(エタノール112)用いた。この測定値を産生率A(%)とした。
なお、対照実験として、上記、試料10gを製造するのに用いた同量の生体触媒を含む液体を同様の容器に充填後、同じ条件で静置し、同様の方法でガスを捕集してエタノールの含有率を測定した。この測定値を産生率B(%)とした。
産生率A及び産生率Bの差を下記式7で定義し、評価基準に基づいて、評価した。
評価C = 産生率A - 産生率B ・・・ 式7
<< Valuable resource production evaluation >>
After filling 10 g of the produced sample in a 200 mL airtight container (trade name: GL45 series, manufactured by Shibata Scientific Technology Co., Ltd.), the sample was allowed to stand at 35 ° C. in a nitrogen atmosphere for 12 hours. After standing, the container was immersed in a hot water bath at 70 ° C. and allowed to stand for another 2 hours. Then, 100 mL of gas was collected from the container and the ethanol content was measured. As the ethanol content, a Kitagawa gas sampler (AP-20) and a Gastec ethanol detector tube (ethanol 112) were used. This measured value was defined as the production rate A (%).
As a control experiment, the above liquid containing the same amount of biocatalyst used for producing 10 g of the sample was filled in the same container, allowed to stand under the same conditions, and the gas was collected by the same method. The ethanol content was measured. This measured value was defined as the production rate B (%).
The difference between the production rate A and the production rate B was defined by the following formula 7 and evaluated based on the evaluation criteria.
Evaluation C = Production rate A-Production rate B ... Equation 7

[評価基準]
10点:評価Cが0.05以上
8点:評価Cが0.01以上0.05未満
5点:評価Cが0超0.01未満
0点:評価Cが0以下
[Evaluation criteria]
10 points: Evaluation C is 0.05 or more and 8 points: Evaluation C is 0.01 or more and less than 0.05 5 points: Evaluation C is more than 0 and less than 0.01 0 points: Evaluation C is 0 or less

<<基質消費評価>>
製造した試料10gを100mLの密閉容器(商品名:GL45シリーズ、柴田科学株式会社製)に充填後、35℃、窒素雰囲気下にて、12時間静置後、容器内の気相部及び試料から液体成分を抽出し、屈折率計を用いて濃度を計測した後、容器内の基質成分の量を測定した。なお、液体成分の抽出は、試料をエタノール蒸気に曝し、200μmフィルターで濾過して複合粒子と液滴(液体)に分けることにより行った。
基質の供給量を含めて反応前後の基質消費率Aを下記式8より算出した。
・基質消費率A={(反応前の基質量+基質の総供給量-反応後の総基質量)/(反応前の基質量+基質の総供給量)}×100 ・・・ 式8
なお、対照実験として、上記、試料10gを製造するのに用いた同量の生体触媒を含む液体を同様の容器に充填後、同じ条件で基質フロー供給し、同じ条件の温度と雰囲気、時間にて物質産生反応を進行させた以外は、上述したのと同様の方法で、基質の供給量を含めて反応前後の基質消費率Bを以下式9より算出した。
・基質消費率B={(反応前の基質量+基質の総供給量-反応後の総基質量)/(反応前の基質量+基質の総供給量)}×100 ・・・ 式9
基質消費率A及び基質消費率Bの差を以下の式10で定義し、評価基準に基づいて、評価した。
評価C = 基質消費率A - 基質消費率B ・・・ 式10
<< Substrate consumption evaluation >>
After filling 10 g of the produced sample in a 100 mL airtight container (trade name: GL45 series, manufactured by Shibata Kagaku Co., Ltd.) and allowing it to stand at 35 ° C. in a nitrogen atmosphere for 12 hours, from the gas phase part and the sample in the container. The liquid component was extracted, the concentration was measured using a refractometer, and then the amount of the substrate component in the container was measured. The liquid component was extracted by exposing the sample to ethanol vapor and filtering it with a 200 μm filter to separate it into composite particles and droplets (liquid).
The substrate consumption rate A before and after the reaction including the supply amount of the substrate was calculated from the following formula 8.
・ Substrate consumption rate A = {(base mass before reaction + total supply amount of substrate-total base mass after reaction) / (base mass before reaction + total supply amount of substrate)} × 100 ・ ・ ・ Equation 8
As a control experiment, after filling the same container with the liquid containing the same amount of biocatalyst used to produce 10 g of the sample, the substrate flow was supplied under the same conditions, and the temperature, atmosphere, and time were the same. The substrate consumption rate B before and after the reaction including the supply amount of the substrate was calculated from the following formula 9 by the same method as described above except that the substance production reaction was allowed to proceed.
Substrate consumption rate B = {(base mass before reaction + total supply amount of substrate-total base mass after reaction) / (base mass before reaction + total supply amount of substrate)} × 100 ・ ・ ・ Equation 9
The difference between the substrate consumption rate A and the substrate consumption rate B was defined by the following formula 10 and evaluated based on the evaluation criteria.
Evaluation C = Substrate consumption rate A-Substrate consumption rate B ... Equation 10

[評価基準]
10点:評価Cが20以上
8点:評価Cが10以上20未満
5点:評価Cが0超10未満
0点:評価Cが0以下
[Evaluation criteria]
10 points: Evaluation C is 20 or more and 8 points: Evaluation C is 10 or more and less than 20 5 points: Evaluation C is more than 0 and less than 10 0 points: Evaluation C is 0 or less

Figure 2022027274000016
Figure 2022027274000016

次に、実験例1~13及び参考例1~4で得られたリキッドマーブル1~17について、以下のようにして、「合一抑制性」及び「耐久性」を測定及び評価した。結果を表4-1~表4-3に示す。 Next, with respect to the liquid marbles 1 to 17 obtained in Experimental Examples 1 to 13 and Reference Examples 1 to 4, "union inhibitory property" and "durability" were measured and evaluated as follows. The results are shown in Tables 4-1 to 4-3.

<合一抑制性評価>
-評価1-
直径(φ)30mmのガラスシャーレを中性洗剤で洗浄後、飽和水酸化ナトリウム水溶液に8時間以上浸漬後、純水でリンスして洗浄した。十分乾燥させた後、ヘキサメチレンジシラザン蒸気で満たした密閉容器内に12時間静置したものを評価1用ガラスシャーレとした。
この評価1用ガラスシャーレ内に、底面から約2mm程度の厚みになるよう複合粒子を加え、旋回シェーカー(コーニング社製)にて20rpmで旋回振盪させながら、リキッドマーブル用液体をマイクロシリンジにて10μL滴下した。1分間後、更にリキッドマーブル用液体を10μL滴下した。更に1分間旋回振盪後、2つのリキッドマーブルが合一して1粒子になっていた場合に、評価結果を「E」とし、合一していなかった場合には、評価2を行った。
<Evaluation of unification inhibitoryness>
-Evaluation 1-
A glass chalet having a diameter (φ) of 30 mm was washed with a neutral detergent, immersed in a saturated aqueous sodium hydroxide solution for 8 hours or more, and then rinsed with pure water for washing. After sufficiently drying, the product was allowed to stand in a closed container filled with hexamethylene disilazane steam for 12 hours and used as a glass petri dish for evaluation 1.
In this evaluation 1 glass petri dish, composite particles are added so as to have a thickness of about 2 mm from the bottom surface, and while swirling and shaking at 20 rpm with a swirling shaker (manufactured by Corning Inc.), 10 μL of liquid for liquid marble is applied with a microsyringe. Dropped. After 1 minute, 10 μL of a liquid for liquid marble was further added dropwise. After further shaking for 1 minute, the evaluation result was set to "E" when the two liquid marbles were united into one particle, and the evaluation 2 was performed when the two liquid marbles were not united.

-評価2-
直径(φ)72mm×高さ(H)89mmのPTFE製の容器内に、底面から約50mm程度の厚みになるように複合粒子を加え、旋回シェーカー(コーニング社製)にて200rpmで旋回振盪させながら、リキッドマーブル用液体を、ディスペンサー(ムサシエンジニアリング社製)を用いて直径1mm大の液滴として、1滴/1秒間の速度で吐出した。
1,000滴吐出後、容器内を目視にて観察し、リキッドマーブルが合一破裂し、水面に複合粒子の膜が形成されている場合を「D」とし、水面に複合粒子の膜が形成されなかったものは、更に液滴を吐出した。
累計4,000滴吐出後、容器内を目視にて観察し、リキッドマーブルが合一破裂し、水面に複合粒子の膜が形成されている場合を「C」とし、水面に複合粒子が形成されなかったものは、更に液滴を吐出した。
累計6,000滴吐出後、容器内を目視観察し、リキッドマーブルが合一破裂し、水面に複合粒子の膜が形成されている場合を「B」とし、水面に複合粒子の膜が形成されなかったものは、「A」とした。
以下の評価基準に基づいて、評価点を算出した。
-Evaluation 2-
In a container made of PTFE with a diameter (φ) 72 mm × height (H) 89 mm, composite particles are added so as to have a thickness of about 50 mm from the bottom surface, and the mixture is swirled and shaken at 200 rpm with a swirling shaker (manufactured by Corning). However, the liquid for liquid marble was discharged as a droplet having a diameter of 1 mm using a dispenser (manufactured by Musashi Engineering Co., Ltd.) at a rate of 1 drop / 1 second.
After discharging 1,000 drops, visually observe the inside of the container, and when the liquid marble bursts together and a film of composite particles is formed on the water surface, it is designated as "D", and a film of composite particles is formed on the water surface. Those that were not discharged further ejected droplets.
After a total of 4,000 drops have been discharged, the inside of the container is visually observed, and the case where the liquid marble bursts together and a film of composite particles is formed on the water surface is defined as "C", and the composite particles are formed on the water surface. Those that did not eject more droplets.
After a total of 6,000 drops have been discharged, the inside of the container is visually observed, and the case where the liquid marble bursts together and a film of composite particles is formed on the water surface is defined as "B", and a film of composite particles is formed on the water surface. Those that did not exist were designated as "A".
Evaluation points were calculated based on the following evaluation criteria.

[評価基準]
A:10点
B:8点
C:6点
D:4点
E:0点
[Evaluation criteria]
A: 10 points B: 8 points C: 6 points D: 4 points E: 0 points

<耐久性評価>
製造したリキッドマーブル500mgを1mLバイアル瓶に充填し、蓋を閉めて測定試料とした。前記測定試料を200mmの高さから木版上に自由落下させ、目視にて内部を確認し、全てのリキッドマーブルが破裂し、粒子形状を取らなくなるまで繰り返した。全てのリキッドマーブルが破裂した状態になった回数を測定値として、以下の評価基準に基づいて、評価点を算出した。
<Durability evaluation>
The produced liquid marble 500 mg was filled in a 1 mL vial, and the lid was closed to prepare a measurement sample. The measurement sample was freely dropped onto a woodblock from a height of 200 mm, the inside was visually inspected, and the process was repeated until all liquid marbles burst and the particle shape was lost. The evaluation points were calculated based on the following evaluation criteria, using the number of times all liquid marbles were in a ruptured state as measured values.

[評価基準]
11回以上:10点
9回以上10回以下:8点
7回以上8回以下:6点
5回以上6回以下:4点
2回以上4回以下:2点
1回以下:0点
[Evaluation criteria]
11 times or more: 10 points 9 times or more and 10 times or less: 8 points 7 times or more and 8 times or less: 6 points 5 times or more and 6 times or less: 4 points 2 times or more and 4 times or less: 2 points 1 time or less: 0 points

<総合評価>
「合一抑制性」及び「耐久性」の評価点の合計値を以下の評価基準に基づき評価した。なお、いずれかの評価で0点のものは「×」とし、最低評価とした。「E」及び「×」は産業上利用することができない。
<Comprehensive evaluation>
The total value of the evaluation points of "union inhibitory property" and "durability" was evaluated based on the following evaluation criteria. In addition, the one with 0 points in any of the evaluations was given as "x" and the lowest evaluation. "E" and "x" cannot be used industrially.

[評価基準]
A:19点以上20点以下
B:15点以上18点以下
C:9点以上14点以下
D:7点以上8点以下
E:6点以下
[Evaluation criteria]
A: 19 points or more and 20 points or less B: 15 points or more and 18 points or less C: 9 points or more and 14 points or less D: 7 points or more and 8 points or less E: 6 points or less

Figure 2022027274000017
Figure 2022027274000017

Figure 2022027274000018
Figure 2022027274000018

Figure 2022027274000019
Figure 2022027274000019

本発明の態様としては、例えば、以下のものなどが挙げられる。
<1> 生体触媒と、水と、増粘剤とを含有し、
前記水の含有量が、15質量%以上98質量%以下であり、
25℃における粘度が400mPa・s以上4,000mPa・s以下であることを特徴とするリキッドマーブル用液体である。
<2> 前記増粘剤の含有量が、0.1質量%以上である前記<1>に記載のリキッドマーブル用液体である。
<3> 前記増粘剤が、多糖類である前記<1>から<2>のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体である。
<4> 前記生体触媒が、動物細胞、植物細胞、微生物、タンパク質、酵素、オルガネラ、ホルモン受容体、及び抗体から選択される少なくとも1種である前記<1>から<3>のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体である。
<5> 更に、添加物及び生理活性物質の少なくともいずれかを含有する前記<1>から<4>のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体である。
<6> 前記<1>から<5>のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体が外添粒子により内包されてなることを特徴とするリキッドマーブルである。
<7> 前記外添粒子の個数平均粒径d50eが、1nm以上10μm以下である前記<6>に記載のリキッドマーブルである。
<8> 前記外添粒子が、前記疎水性固体粒子Aの表面上に更に疎水性固体粒子Bを有し、
前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bとの比(d50a/d50b)が、10以上100以下であり、
下記式2で表される被覆率CRが、50%以上500%以下である複合粒子である前記<7>に記載のリキッドマーブルである。

Figure 2022027274000020
ただし、式2中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xbは、疎水性固体粒子Bの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ybは、疎水性固体粒子Bの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zbは、疎水性固体粒子Bの体積(μm)を表す。
<9> 前記複合粒子が、前記疎水性固体粒子Aの表面上に更に固体粒子Cを有し、
前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であり、
前記固体粒子Cの水との接触角CAc1が、110°未満であり、
前記固体粒子Cのn-ヘキサンとの接触角CAc2が、110°未満であり、
前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50b及び前記固体粒子Cの個数平均粒径d50cの平均値との比(d50a/[(d50b+d50c)/2])が、10以上100以下であり、
下記式3で表される被覆率CRが、0.3%以上18%以下である前記<8>に記載のリキッドマーブル。
Figure 2022027274000021
ただし、式3中、被覆率CRは、下記式1により求められる値を表し、被覆率CRは、前記式2により求められる値を表す。
Figure 2022027274000022
ただし、式1中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xcは、固体粒子Cの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ycは、固体粒子Cの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zcは、固体粒子Cの体積(μm)を表す。
<10> 前記<1>から<5>のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体を外添粒子で内包することによりリキッドマーブルを得ることを特徴とするリキッドマーブルの製造方法である。
<11> 前記リキッドマーブル用液体から液滴を形成する液滴形成工程と、
個数平均粒径が1nm以上10μm以下の外添粒子で前記リキッドマーブル用液体を表面被覆させる表面被覆工程と、
を含む前記<10>に記載のリキッドマーブルの製造方法である。
<12> 前記外添粒子が、前記疎水性固体粒子Aの表面上に更に疎水性固体粒子Bを有し、
前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bとの比(d50a/d50b)が、10以上100以下であり、
下記式2で表される被覆率CRが、50%以上500%以下である複合粒子である前記<11>に記載のリキッドマーブルの製造方法である。
Figure 2022027274000023
ただし、式2中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xbは、疎水性固体粒子Bの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ybは、疎水性固体粒子Bの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zbは、疎水性固体粒子Bの体積(μm)を表す。
<13> 前記<1>から<5>のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体を内包することを特徴とするリキッドマーブルの製造装置である。
<14> 前記リキッドマーブル用液体から液滴を形成する液滴形成手段と、
個数平均粒径が1nm以上10μm以下の外添粒子で前記リキッドマーブル用液体を表面被覆させる表面被覆手段と、
を有する前記<13>に記載のリキッドマーブルの製造装置である。
<15> 前記外添粒子が、前記疎水性固体粒子Aの表面上に更に疎水性固体粒子Bを有し、
前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bとの比(d50a/d50b)が、10以上100以下であり、
下記式2で表される被覆率CRが、50%以上500%以下である複合粒子である前記<14>に記載のリキッドマーブルの製造方法である。
Figure 2022027274000024
ただし、式2中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xbは、疎水性固体粒子Bの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ybは、疎水性固体粒子Bの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zbは、疎水性固体粒子Bの体積(μm)を表す。
<16> 前記<6>から<9>のいずれかに記載のリキッドマーブルを有することを特徴とするバイオリアクターである。
<17> 前記リキッドマーブルを担持する担持手段を有する前記<16>に記載のバイオリアクターである。 Examples of aspects of the present invention include the following.
<1> Contains a biocatalyst, water, and a thickener,
The content of the water is 15% by mass or more and 98% by mass or less.
It is a liquid for liquid marble characterized by having a viscosity at 25 ° C. of 400 mPa · s or more and 4,000 mPa · s or less.
<2> The liquid for liquid marble according to <1>, wherein the content of the thickener is 0.1% by mass or more.
<3> The liquid for liquid marble according to any one of the above <1> to <2>, which is a polysaccharide.
<4> The biocatalyst is described in any one of <1> to <3>, wherein the biocatalyst is at least one selected from animal cells, plant cells, microorganisms, proteins, enzymes, organellas, hormone receptors, and antibodies. Liquid marble liquid.
<5> The liquid for liquid marble according to any one of <1> to <4>, which further contains at least one of an additive and a physiologically active substance.
<6> The liquid marble according to any one of <1> to <5> is characterized in that the liquid for liquid marble is encapsulated by external particles.
<7> The liquid marble according to <6>, wherein the number average particle size d50e of the external particles is 1 nm or more and 10 μm or less.
<8> The external particles further have the hydrophobic solid particles B on the surface of the hydrophobic solid particles A.
The contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The ratio (d50a / d50b) of the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B is 10 or more and 100 or less.
The liquid marble according to <7>, which is a composite particle having a coverage CR 2 represented by the following formula 2 of 50% or more and 500% or less.
Figure 2022027274000020
However, in the formula 2, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xb represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle B, and Ya represents the density (g) of the hydrophobic solid particle A. / Μm 3 ), Yb represents the density of the hydrophobic solid particle B (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zb represents the hydrophobic solid particle. Represents the volume of B (μm 3 ).
<9> The composite particles further have solid particles C on the surface of the hydrophobic solid particles A.
The contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The contact angle CAc1 of the solid particles C with water is less than 110 °.
The contact angle CAc2 of the solid particles C with n-hexane is less than 110 °.
The ratio of the average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B and the average particle size d50c of the solid particles C (d50a / [(d50b + d50c)). / 2]) is 10 or more and 100 or less,
The liquid marble according to <8>, wherein the coverage CR 3 represented by the following formula 3 is 0.3% or more and 18% or less.
Figure 2022027274000021
However, in the formula 3, the coverage rate CR 1 represents the value obtained by the following formula 1, and the coverage rate CR 2 represents the value obtained by the above formula 2.
Figure 2022027274000022
However, in the formula 1, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xc represents the mass (g) of the solid particle C, and Ya represents the density (g / μm) of the hydrophobic solid particle A. 3 ), Yc represents the density of the solid particle C (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zc represents the volume of the solid particle C (μm 3 ). ).
<10> A method for producing a liquid marble, which comprises encapsulating the liquid for liquid marble according to any one of <1> to <5> with external particles to obtain a liquid marble.
<11> A droplet forming step of forming a droplet from the liquid marble liquid,
A surface coating step of surface-coating the liquid for liquid marble with external particles having an average particle size of 1 nm or more and 10 μm or less.
The method for producing a liquid marble according to <10>.
<12> The external particles further have the hydrophobic solid particles B on the surface of the hydrophobic solid particles A.
The contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The ratio (d50a / d50b) of the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B is 10 or more and 100 or less.
The method for producing a liquid marble according to <11>, which is a composite particle having a coverage CR 2 represented by the following formula 2 of 50% or more and 500% or less.
Figure 2022027274000023
However, in the formula 2, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xb represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle B, and Ya represents the density (g) of the hydrophobic solid particle A. / Μm 3 ), Yb represents the density of the hydrophobic solid particle B (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zb represents the hydrophobic solid particle. Represents the volume of B (μm 3 ).
<13> A liquid marble manufacturing apparatus comprising the liquid for liquid marble according to any one of <1> to <5>.
<14> A droplet forming means for forming a droplet from the liquid marble liquid, and a droplet forming means.
A surface coating means for surface-coating the liquid for liquid marble with external particles having an average particle size of 1 nm or more and 10 μm or less.
The liquid marble manufacturing apparatus according to <13>.
<15> The external particles further have the hydrophobic solid particles B on the surface of the hydrophobic solid particles A.
The contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The ratio (d50a / d50b) of the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B is 10 or more and 100 or less.
The method for producing a liquid marble according to <14>, which is a composite particle having a coverage CR 2 represented by the following formula 2 of 50% or more and 500% or less.
Figure 2022027274000024
However, in the formula 2, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xb represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle B, and Ya represents the density (g) of the hydrophobic solid particle A. / Μm 3 ), Yb represents the density of the hydrophobic solid particle B (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zb represents the hydrophobic solid particle. Represents the volume of B (μm 3 ).
<16> A bioreactor having the liquid marble according to any one of <6> to <9>.
<17> The bioreactor according to <16>, which has a supporting means for supporting the liquid marble.

10 複合粒子
11 疎水性固体粒子A
12 固体粒子B
10 Composite particles 11 Hydrophobic solid particles A
12 Solid particles B

N.Pike et al., Proc. R. Soc. Lond. B, 2002, 269, 1211-1215N. Picke et al. , Proc. R. Soc. Land. B, 2002, 269, 1211-1215 J.Tian et al., Colloids and Surfaces B, Biointerfaces, 2003, 106, 187- 190J. Tian et al. , Colloids and Surfaces B, Biointerfaces, 2003, 106, 187-190

Claims (17)

生体触媒と、水と、増粘剤とを含有し、
前記水の含有量が、15質量%以上98質量%以下であり、
25℃における粘度が400mPa・s以上4,000mPa・s以下であることを特徴とするリキッドマーブル用液体。
Contains a biocatalyst, water, and a thickener,
The content of the water is 15% by mass or more and 98% by mass or less.
A liquid for liquid marble having a viscosity at 25 ° C. of 400 mPa · s or more and 4,000 mPa · s or less.
前記増粘剤の含有量が、0.1質量%以上である請求項1に記載のリキッドマーブル用液体。 The liquid for liquid marble according to claim 1, wherein the content of the thickener is 0.1% by mass or more. 前記増粘剤が、多糖類である請求項1から2のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体。 The liquid for liquid marble according to any one of claims 1 to 2, wherein the thickener is a polysaccharide. 前記生体触媒が、動物細胞、植物細胞、微生物、タンパク質、酵素、オルガネラ、ホルモン受容体、及び抗体から選択される少なくとも1種である請求項1から3のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体。 The liquid for liquid marble according to any one of claims 1 to 3, wherein the biological catalyst is at least one selected from animal cells, plant cells, microorganisms, proteins, enzymes, organellas, hormone receptors, and antibodies. 更に、添加物及び生理活性物質の少なくともいずれかを含有する請求項1から4のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体。 The liquid for liquid marble according to any one of claims 1 to 4, further comprising at least one of an additive and a physiologically active substance. 請求項1から5のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体が外添粒子により内包されてなることを特徴とするリキッドマーブル。 A liquid marble according to any one of claims 1 to 5, wherein the liquid for liquid marble is encapsulated by external particles. 前記外添粒子の個数平均粒径d50eが、1nm以上10μm以下である請求項6に記載のリキッドマーブル。 The liquid marble according to claim 6, wherein the number average particle size d50e of the external particles is 1 nm or more and 10 μm or less. 前記外添粒子が、前記疎水性固体粒子Aの表面上に更に疎水性固体粒子Bを有し、
前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bとの比(d50a/d50b)が、10以上100以下であり、
下記式2で表される被覆率CRが、50%以上500%以下である複合粒子である請求項7に記載のリキッドマーブル。
Figure 2022027274000025
ただし、式2中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xbは、疎水性固体粒子Bの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ybは、疎水性固体粒子Bの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zbは、疎水性固体粒子Bの体積(μm)を表す。
The external particles further have hydrophobic solid particles B on the surface of the hydrophobic solid particles A.
The contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The ratio (d50a / d50b) of the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B is 10 or more and 100 or less.
The liquid marble according to claim 7, wherein the coverage CR 2 represented by the following formula 2 is a composite particle having a coverage of 50% or more and 500% or less.
Figure 2022027274000025
However, in the formula 2, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xb represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle B, and Ya represents the density (g) of the hydrophobic solid particle A. / Μm 3 ), Yb represents the density of the hydrophobic solid particle B (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zb represents the hydrophobic solid particle. Represents the volume of B (μm 3 ).
前記複合粒子が、前記疎水性固体粒子Aの表面上に更に固体粒子Cを有し、
前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であり、
前記固体粒子Cの水との接触角CAc1が、110°未満であり、
前記固体粒子Cのn-ヘキサンとの接触角CAc2が、110°未満であり、
前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50b及び前記固体粒子Cの個数平均粒径d50cの平均値との比(d50a/[(d50b+d50c)/2])が、10以上100以下であり、
下記式3で表される被覆率CRが、0.3%以上18%以下である請求項8に記載のリキッドマーブル。
Figure 2022027274000026
ただし、式3中、被覆率CRは、下記式1により求められる値を表し、被覆率CRは、前記式2により求められる値を表す。
Figure 2022027274000027
ただし、式1中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xcは、固体粒子Cの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ycは、固体粒子Cの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zcは、固体粒子Cの体積(μm)を表す。
The composite particle further has a solid particle C on the surface of the hydrophobic solid particle A.
The contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The contact angle CAc1 of the solid particles C with water is less than 110 °.
The contact angle CAc2 of the solid particles C with n-hexane is less than 110 °.
The ratio of the average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B and the average particle size d50c of the solid particles C (d50a / [(d50b + d50c)). / 2]) is 10 or more and 100 or less,
The liquid marble according to claim 8, wherein the coverage CR 3 represented by the following formula 3 is 0.3% or more and 18% or less.
Figure 2022027274000026
However, in the formula 3, the coverage rate CR 1 represents the value obtained by the following formula 1, and the coverage rate CR 2 represents the value obtained by the above formula 2.
Figure 2022027274000027
However, in the formula 1, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xc represents the mass (g) of the solid particle C, and Ya represents the density (g / μm) of the hydrophobic solid particle A. 3 ), Yc represents the density of the solid particle C (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zc represents the volume of the solid particle C (μm 3 ). ).
請求項1から5のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体を外添粒子で内包することによりリキッドマーブルを得ることを特徴とするリキッドマーブルの製造方法。 A method for producing a liquid marble, which comprises encapsulating the liquid for liquid marble according to any one of claims 1 to 5 with external particles to obtain a liquid marble. 前記リキッドマーブル用液体から液滴を形成する液滴形成工程と、
個数平均粒径が1nm以上10μm以下の外添粒子で前記リキッドマーブル用液体を表面被覆させる表面被覆工程と、
を含む請求項10に記載のリキッドマーブルの製造方法。
The droplet forming step of forming a droplet from the liquid for liquid marble and
A surface coating step of surface-coating the liquid for liquid marble with external particles having an average particle size of 1 nm or more and 10 μm or less.
The method for producing a liquid marble according to claim 10.
前記外添粒子が、前記疎水性固体粒子Aの表面上に更に疎水性固体粒子Bを有し、
前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bとの比(d50a/d50b)が、10以上100以下であり、
下記式2で表される被覆率CRが、50%以上500%以下である複合粒子である請求項11に記載のリキッドマーブルの製造方法。
Figure 2022027274000028
ただし、式2中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xbは、疎水性固体粒子Bの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ybは、疎水性固体粒子Bの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zbは、疎水性固体粒子Bの体積(μm)を表す。
The external particles further have hydrophobic solid particles B on the surface of the hydrophobic solid particles A.
The contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The ratio (d50a / d50b) of the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B is 10 or more and 100 or less.
The method for producing a liquid marble according to claim 11, wherein the coverage CR 2 represented by the following formula 2 is a composite particle having a coverage of 50% or more and 500% or less.
Figure 2022027274000028
However, in the formula 2, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xb represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle B, and Ya represents the density (g) of the hydrophobic solid particle A. / Μm 3 ), Yb represents the density of the hydrophobic solid particle B (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zb represents the hydrophobic solid particle. Represents the volume of B (μm 3 ).
請求項1から5のいずれかに記載のリキッドマーブル用液体を内包することを特徴とするリキッドマーブルの製造装置。 A liquid marble manufacturing apparatus comprising the liquid for liquid marble according to any one of claims 1 to 5. 前記リキッドマーブル用液体から液滴を形成する液滴形成手段と、
個数平均粒径が1nm以上10μm以下の外添粒子で前記リキッドマーブル用液体を表面被覆させる表面被覆手段と、
を有する請求項13に記載のリキッドマーブルの製造装置。
A droplet forming means for forming a droplet from the liquid for liquid marble,
A surface coating means for surface-coating the liquid for liquid marble with external particles having an average particle size of 1 nm or more and 10 μm or less.
13. The liquid marble manufacturing apparatus according to claim 13.
前記外添粒子が、前記疎水性固体粒子Aの表面上に更に疎水性固体粒子Bを有し、
前記疎水性固体粒子Aの水との接触角CAaが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Bの水との接触角CAbが、110°以上180°以下であり、
前記疎水性固体粒子Aの個数平均粒径d50aと、前記疎水性固体粒子Bの個数平均粒径d50bとの比(d50a/d50b)が、10以上100以下であり、
下記式2で表される被覆率CRが、50%以上500%以下である複合粒子である請求項14に記載のリキッドマーブルの製造方法。
Figure 2022027274000029
ただし、式2中、Xaは、疎水性固体粒子Aの質量(g)を表し、Xbは、疎水性固体粒子Bの質量(g)を表し、Yaは、疎水性固体粒子Aの密度(g/μm)を表し、Ybは、疎水性固体粒子Bの密度(g/μm)を表し、Zaは、疎水性固体粒子Aの体積(μm)を表し、Zbは、疎水性固体粒子Bの体積(μm)を表す。
The external particles further have hydrophobic solid particles B on the surface of the hydrophobic solid particles A.
The contact angle CAa of the hydrophobic solid particles A with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The contact angle CAb of the hydrophobic solid particles B with water is 110 ° or more and 180 ° or less.
The ratio (d50a / d50b) of the number average particle size d50a of the hydrophobic solid particles A to the number average particle size d50b of the hydrophobic solid particles B is 10 or more and 100 or less.
The method for producing a liquid marble according to claim 14, wherein the coverage CR 2 represented by the following formula 2 is a composite particle having a coverage of 50% or more and 500% or less.
Figure 2022027274000029
However, in the formula 2, Xa represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle A, Xb represents the mass (g) of the hydrophobic solid particle B, and Ya represents the density (g) of the hydrophobic solid particle A. / Μm 3 ), Yb represents the density of the hydrophobic solid particle B (g / μm 3 ), Za represents the volume of the hydrophobic solid particle A (μm 3 ), and Zb represents the hydrophobic solid particle. Represents the volume of B (μm 3 ).
請求項6から9のいずれかに記載のリキッドマーブルを有することを特徴とするバイオリアクター。 A bioreactor comprising the liquid marble according to any one of claims 6 to 9. 前記リキッドマーブルを担持する担持手段を有する請求項16に記載のバイオリアクター。 The bioreactor according to claim 16, which has a supporting means for supporting the liquid marble.
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