JP3392780B2 - カプセル粒子製造装置 - Google Patents
カプセル粒子製造装置Info
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Description
装置及びそれを用いたカプセル粒子の製造法に関する。
更に詳しくは、医薬品、食品、嗜好品、浴用剤、洗浄剤
等の分野に好適に使用しうるカプセル粒子の製造装置及
びそれを用いたカプセル粒子の製造法に関する。
トンで液体に振動を与えて多層液滴を製造する装置(特
公昭62−1288号公報)や、振動を可撓性材料を介
して液体に付与する装置(特開平4−338230号公
報)が知られている。
の振動による液体への振動が管路を逆流しやすいためノ
ズルから吐出される液体に、振動を効率よく伝播できな
いという欠点がある。また、後者の装置には、可撓性材
料によって振動が吸収されるため、ノズルから吐出され
る液体に効率よく振動を付与できない。従って、これら
の装置を用いた場合には、ノズルから吐出する液体に効
率よく振動が与えられないため、カプセル粒子の生産速
度を高めることが困難であり、また、硬化液中で多層液
滴を形成させるときには、硬化液の流速を高める必要が
あるので、得られるカプセル粒子の皮膜の厚さの均一性
が損なわれるという欠点がある。
が均一なカプセル粒子を効率よく製造しうる製造装置及
び該製造装置を用いてカプセル粒子を製造する方法を提
供することを目的とする。
ノズルと原料供給管とがシリンダ室を介して接続され、
該シリンダ室内に摺動自在にピストンが装着されてな
り、該ピストンの直径が原料供給管の内径よりも大であ
るカプセル粒子製造装置、及び(2) 前記カプセル粒
子製造装置を用い、ピストンを軸方向に振動させること
により、原料供給管から供給された液体に振動を与え、
該液体の排除体積が50〜1000%となる条件下で、
該液体を多重ノズルから吐出させるカプセル粒子の製造
法に関する。
多層液滴の構造に応じて適宜選択することが好ましい。
多重ノズルの中では、平行管構造を有する多重ノズル
は、好適に使用しうるものである。平行管構造を有する
多重ノズルとは、該多重ノズルを構成している各ノズル
が、その吐出部においてテーパが1/10以下の直管状
部分を有している多重ノズルをいう。この複数の直管状
部分を有するノズルが積層された平行管構造を有する多
重ノズルを用いた場合には、各ノズルから吐出される隣
接する2液の界面張力が低い場合であっても、皮膜の厚
さが均一なカプセル粒子を容易に製造することができる
という優れた性質が発現される。
ルの吐出部で直管形状を有する部分をいい、具体的に
は、例えば、図1に示される多重ノズル1が3重ノズル
1である場合を例にとると、内ノズル2においてはL1
部分、中ノズル3においてはL 2 部分、外ノズル4にお
いてはL3 部分が該当する。
るテーパは、1/10以下であるが、低界面張力を有す
る液体を用いた場合であっても、皮膜の厚さが均一なカ
プセル粒子を容易に製造することができる観点から、1
/50以下であることが好ましく、1/100以下であ
ることがより好ましく、テーパが設けられていないこと
が特に好ましい。
の積層数は、形成されるカプセル粒子の層等に応じて適
宜決定すればよい。その一例として、例えば、カプセル
の内層が1層である場合には、ノズルは2重であればよ
く、カプセルの内層が2層である場合には、ノズルは3
重であればよい。好適な多重ノズル1は、3重以上の多
重ノズルであり、より好ましくは、操作性の観点から3
重ノズルである。なお、3重以上の多重ノズルを用いた
場合には、従来製造が困難であった内層が2層以上のカ
プセル粒子も容易に製造することができる。
間隙が皮膜形成液や内容液等のカプセル液滴の通路とな
る。各ノズルは、一般に同心円状に積層されていること
が好ましい。各ノズルの中心軸は、同一でなくてもよい
が、カプセルを構成している各層の厚さが均一なカプセ
ル粒子を得る観点から、同一であることが好ましい。
せる多層液滴の直径によって異なるが、例えば、気相で
多層液滴を生成させる場合には、多層液滴の各層の直径
の0.5〜1倍程度であることが好ましく、0.3〜
0.5倍程度であることがより好ましい。また、液相で
多層液滴を生成させる場合には、多重ノズル1の各ノズ
ルの内径は、多層液滴の各層の直径の0.5〜5倍程度
であることが好ましく、0.3〜3倍程度であることが
より好ましい。
多重ノズルを用いる場合、各ノズルの直管状部分の長さ
は、そのノズルの内径以上であることが好ましい。かか
る構成を有する場合、各ノズルから吐出される隣接する
液同士の液−液面の界面張力が、例えば、20mN/m
以下である低界面張力を有する液体を用いた場合であっ
ても、カプセル粒子を容易に製造することができるとい
う利点がある。ノズルの直管状部分の長さが、該ノズル
の内径以上であるとは、具体的には、例えば、図1に示
される3重ノズル1において、内ノズル2を例にとる
と、内ノズル2の直管状部分の長さL1 がその内径d1
以上であることを意味する。
り均一なカプセル粒子を得る観点から、各ノズルの内径
の2倍以上であることが好ましく、3倍以上であること
がより好ましく、5倍以上であることが特に好ましい。
略説明図に示されるように、多重ノズル1と、該多重ノ
ズル1にカプセル粒子の液体を供給するための原料供給
管5との間には、シリンダ室6が配設されている。原料
供給管5は、シリンダ室6と接続されている。シリンダ
室6の下方には、多重ノズル1が配設されている。ま
た、シリンダ室6内には、摺動自在にピストン7が装着
されている。
限定がなく、その例としては、四角形状、凹形状、凸形
状等が挙げられる。これらの中では、多重ノズル1から
吐出されるカプセル液滴に効率よく振動を付与する観点
から、四角形状及び凹形状が好ましい。
く付与する観点から、原料供給管5の内径よりも大とさ
れる。なお、多重ノズル1に供給される液体に、より効
率よく振動を付与する観点から、ピストン7の直径は、
原料供給管5の内径の1.5〜50倍、好ましくは2〜
30倍、より好ましくは5〜20倍であることが望まし
い。また、ピストンの直径は、通常、3.5mm以上で
あることが好ましく、多層液滴をより効率よく製造する
ためには、10mm以上であることがより好ましく、2
0mm以上であることが更に好ましい。
ている。ピストン軸7aの軸径は、ピストンの直径と同
一であっても異なっていてもよいが、ピストンの直径よ
りも小さいことが好ましい。
いる。振動機8を起動させると、ピストン軸7aを介し
てピストン7に振動が伝播する。ピストン7が受ける振
動の方向は、ピストンの軸方向又はその軸方向と直交す
る方向のいずれであってもよいが、軸方向であることが
多重ノズルに導入される液体に効率よく振動を付与する
観点から好ましい。
力機で回転させて振動をピストンに与える方法、永久磁
石又は励磁コイルによる強磁界内に配置された可動コイ
ルに交流電流を供給して加振力を得る動電式等により、
発生させることができる。これらの中では、15Hz以
上の高振動数を発生させるのが容易で、かつ大きな振幅
が得られやすい動電式が好ましい。多重ノズル1内の液
体に与えられる振動数は、液柱線速度及び使用する液体
粘度に応じて適宜選択することが好ましい。与えられる
振動数は、特に限定がないが、通常、1〜500Hzで
あることが好ましく、皮膜の厚さが均一なカプセル粒子
を得る観点から、15〜500Hzであることがより好
ましく、15〜100Hzであることが更に好ましい。
状、多角柱形状等であればよいが、円柱状であることが
好ましい。
の流路は、液体に与えられた振動が減衰されないような
構造を有するものであればよいが、テーパー管形状を有
していることが好ましい。テーパー管形状を有するノズ
ルの角度は、シリンダ室の中心軸に対して、通常、85
°以下、好ましくは60°以下、更に好ましくは45°
以下、特に好ましくは30°以下であることが望まし
い。
ノズルの全部又は一部と接続されていてもよいが、多重
ノズル1の最内ノズルのみと接続されていることがカプ
セル液滴を構成する多層液滴の各層の厚さを均一にする
観点から好ましい。
れる液体のいずれに与えられてもよいが、均一な厚さの
皮膜を有するカプセルを得る観点から、最内ノズルから
吐出される液体に与えられることが好ましい。更に、界
面張力が低い液体のカプセル化を容易にする観点から、
多重ノズル1から吐出される隣接する2液の界面張力が
もっとも低い値となる2液のうち、より内側にある液体
に振動が与えられることが好ましい。
させることができる構造を有していればよい。シリンダ
室6が配設される位置は、多重ノズル1から吐出される
カプセル液滴に確実に振動を与える観点から、多重ノズ
ル1の直前部分に設けることが好ましく、ピストン7の
中心軸が多重ノズル1の中心軸上で、かつ多重ノズル1
の直前部分に設けることがより好ましい。尚、多重ノズ
ル1の直前部分とは、多重ノズル1の先端から30cm
以内の範囲内であることを意味する。
おける内径は、ピストン7の直径よりも大きいが、効率
よく液体に振動を与える観点から、ピストン7の直径よ
りも0.01〜10mm、好ましくは0.01〜5m
m、より好ましくは0.1〜3mm大きいことが望まし
い。
の摺動部には、液漏れ防止のため、通常、OリングやV
パッキン等のシール材が設置されていることが好まし
い。
自在な筒状体9の一端とが密着固定され、筒状体9がピ
ストン7との間で密閉系を形成するように筒状体9の他
端が多重ノズル1に密着固定されていることが好まし
い。このように筒状体9を配設した場合には、小さい駆
動力でピストン7に大きな振幅を付与することができる
という利点がある。
シート状の円筒や伸縮自在な蛇腹を有する成形体等が挙
げられる。なかでも成形ベローズ及び溶接ベローズが好
ましく、特に溶接ベローズは、バネ定数が比較的小さ
く、伸縮性及び気密性に優れるのみならず、耐圧性にも
優れているので、好適に使用しうるものである。溶接ベ
ローズの代表例としては、マジックベローズ(ニッシン
コーポレーション(株)製、商品名)等が挙げられる。
くカプセル化を行なうことができる観点から、10kg
/mm以下、好ましくは5kg/mm以下、より好まし
くは1kg/mm以下、特に好ましくは0.5kg/m
m以下であることが望ましい。
腹を有する成形体を与える成形材料としては、伸縮性を
付与する材料であればよく、特に限定がない。その具体
例としては、ダイヤフラム、シリコーン、バイトン、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、各種ゴ
ム、金属薄板等の可撓性材料が挙げられる。また、伸縮
自在なシート状の円筒や伸縮自在な蛇腹の肉厚は、これ
らに伸縮性を付与しうるのであればよく、特に限定がな
い。
は、小さい駆動力でピストン7に大きな振幅を十分に付
与する観点から、可撓性が小さいことが好ましい。例え
ば、筒状体9に可撓性材料を使用し、接続面9aをこれ
と同一の材料で構成させる場合、接続面9aの肉厚を大
きくし、その可撓性が小さくなるようにすることができ
る。
ず)又はタンク(図示せず)と接続される。原料供給管
5の他端をポンプに接続した場合には、該ポンプは、更
に管路を介してタンクに接続される。
ポリウレタンチューブ、フッ素樹脂チューブ、ステンレ
ス鋼製パイプ、塩化ビニル樹脂チューブ等を使用するこ
とができる。これらの中では、原料供給管5内を導通す
る液体の圧力によって伸縮しがたいフッ素樹脂チューブ
及びステンレス鋼製パイプが好ましく、ステンレス鋼製
パイプが特に好ましい。原料供給管5の通常使用限度圧
力は、通常、2kg/cm2 以上であることが好ましい
が、吐出される液体に効率よく振動を付与する観点か
ら、5kg/cm2 以上であることがより好ましく、1
0kg/cm2 以上であることが更に好ましく、50k
g/cm2 以上であることが特に好ましい。
m程度であることが好ましく、2〜20mm程度である
ことがより好ましく、2〜10mm程度であることが更
に好ましい。
方向と同軸方向及び交差方向のいずれの方向でシリンダ
室6と接続されていてもよいが、ピストン7の振動が多
重ノズル1から吐出される液体に確実に伝わるようにす
るために、振動に対して交差方向に設けることが好まし
く、直交方向に設けることが更に好ましい。
位置は、特に限定がないが、多重ノズル1から吐出され
る液体に振動が確実に伝わるようにするために、ピスト
ン7の最大変位位置よりも多重ノズル1寄りの位置で、
シリンダ室6の側面であることが好ましい。
管路長は、通常、20m以下であることが好ましいが、
振動をシリンダ室6からタンク又はポンプに逆流させな
いようにする観点から、10m以下であることがより好
ましく、5m以下であることが更に好ましく、3m以下
であることが特に好ましい。
ジャケット付き攪拌翼付きタンク、密閉式加圧タンク等
が挙げられる。これらの中では、液体を圧送する場合に
は、密閉式ジャケット付き攪拌翼付き加圧タンクが好ま
しく、ポンプで送液する場合には、ジャケット付き攪拌
翼付きタンクが好ましい。
ーポンプ、エアードポンプ、渦巻きポンプ等が挙げられ
るが、一定流量を正確に送液しうる観点から、ギアポン
プが好ましい。
方法としては、該液体をタンク内に注入し、該タンクを
加圧して原料供給管内に圧送し、バルブで流量調整し、
多重ノズル1に送液する方法、該液体をポンプで原料供
給管内に圧送し、多重ノズル1に送液する方法等が挙げ
られる。これらの方法の中では、長時間正確に液体を一
定流量で送液することができるという観点から、後者の
方法が好ましい。
体は、1〜100℃の温度範囲内で液体であればよい。
は、皮膜形成液及び内容液で構成される。これら皮膜形
成液及び内容液の種類は、カプセルの構造によって適宜
選択され、多重ノズル1から吐出される隣接する液同士
は、水と油のように実質的に混ざらないか、あるいは混
ざり合い難いものが選ばれる。内容液には、均一溶液で
ある油性成分、水溶性成分、界面活性剤成分、不均一系
の水中油分散体、油中水分散体、懸濁溶液等が用いられ
る。液体の代表例としては、特開平6−55060号公
報5欄9行〜9欄25行に記載されている物質や、4欄
7行〜5欄8行に記載されている皮膜形成液等が挙げら
れ、これらは、用途に応じて適宜選択して用いることが
できる。皮膜形成液は、冷却によりゾルからゲルに変化
するゼラチン、寒天、ジェランガムを含む水溶液ゾルで
あることが好ましい。
から吐出される必要性がなく、例えば、多重ノズル1と
して4重ノズルを用いる場合、該4重ノズルの外側から
2番目のノズルから皮膜形成液を吐出させ、最外ノズル
から硬化液を流出させることにより、内層が2層のカプ
セルを製造することができる。
の温度は、特に限定がないが、通常、0〜100℃程度
であることが好ましい。
は、特に限定がないが、B型粘度計で測定した場合、吐
出時の各液体の温度において、通常、0.1〜1000
mPa・s、好ましくは1〜800mPa・sであるこ
とが望ましい。
1に示されるような平行管構造を有する多重ノズル1を
用いた場合には、各ノズルから吐出され、隣接する2液
の界面張力が20mN/m以下であっても、容易にカプ
セル粒子を構成している皮膜の厚さが均一なカプセル粒
子を製造することができる。なお、隣接する2液の界面
張力は、20mN/m以下であることが好ましく、1〜
15mN/mであることがより好ましく、5〜10mN
/mであることが特に好ましい。
向に対して直角であり、該管の端面に口径a(mm)の
孔を有する1mm単位の目盛りつきピペットを用い、該
ピペット内に相対的に比重が大きい液体を入れたのち、
該ピペットの端部を比重が小さい液体中に挿入した後、
ピペット内の液体を液滴生成間隔が1秒間以上となるよ
うにコックで調整し、一定量の液体が流出するまでの液
滴数を数え、流出液体の体積を液滴数で除して、1液滴
の大きさを求め、かかる液滴が球状であると仮定して相
当直径dを算出したのち、式(I): d/a=1.74(σ/(a2 gΔρ))0.38 (I) 〔式中、aはキャピラリー径(m)、dは液滴の大きさ
(m)、gは重力加速度(9.8kgm/s2 )、σは
界面張力(mN/m)、Δρは密度差(kg/m 3 )を
示す〕に基づいて求めることができる。
上の層が存在するようにするために、2層以上の多層液
滴であればよいが、3層の液滴であることが好ましい。
また、多層液滴の最外層は、皮膜形成液であることが好
ましい。
固化することにより、カプセル粒子が形成される。皮膜
形成液の層を固化する手段としては、冷却固化、ゲル
化、重合等の方法が挙げられるが、なかでも冷却固化及
びゲル化が好ましい。
mmであることが好ましい。本発明の製造装置を用いれ
ば、平均粒径が0.05〜10mm、好ましくは0.0
5〜5mmの多層液滴を生産効率よく製造することがで
きる。
中のいずれに配置されていてもよいが、多層液滴を構成
している各層の厚さを均一にする観点から、液相中に配
置されていることが好ましい。この場合、液相は、多層
液滴の最外層を溶解しない液で構成されていることが好
ましい。また、この液相の液が多重ノズル1の吐出口の
箇所で下降流であること、好ましくは上昇流から下降流
に変化した点の近傍の下降流であることが望ましい。
層が油性成分である場合には、水、グリセリンポリエチ
レングリコール及びグリセリンから選ばれた1種以上の
液であることが好ましく、また最外層が親水性成分であ
る場合には、流動パラフィン、トリグリセライド及びジ
グリセライドから選ばれた1種以上、好ましくは流動パ
ラフィン及び/又はトリグリセライドであることが望ま
しい。
の流速は、通常、多重ノズル1から吐出される最外層の
液体の流速の0.8〜2倍であることが好ましく、形成
される多層液滴の皮膜の厚さを均一にする観点から、
0.8〜1.5倍がより好ましく、0.8〜1.2倍が
更に好ましく、0.9〜1.1倍が特に好ましい。
には、該液体の振動による排除体積が50%以上となる
ように調整される。
各層の厚さの均一性及び高振動数でのカプセル化を容易
にする観点から、振動を与えている液体の単位振動あた
り、その流量の50〜1000%、好ましくは100〜
500%、更に好ましくは200〜400%とされる。
される供給量(cm3 /s)、fは振動数(Hz)を示
す〕に基づいて求めることができる。
式(II): q×1000≧V≧q×50(%) (II) となる。
加振手段としてピストン以外のものを用いることができ
る。
幅を大きくする方法、ピストンの直径を大きくする方法
等を採用することができる。
m2 )、Hは両振幅(cm)を示す〕によって求めるこ
とができる。
幅は、通常、振動機の実効値である。
の全流量(cm3 /s)、fは振動数(Hz)を示す〕
で表され、流量(Q)と振動数(f)によって容易に制
御することができる。
は振動を与えた液体が吐出されるノズルの内径(c
m)、uは振動が与えられた液体のノズルの吐出口での
流速(cm/s)を示す〕で表される関係式を満足する
ことから、通常、Stが0.05〜5、好ましくは0.
1〜4の範囲内にあるようにノズルの内径(a)を決定
することが、得られるカプセル粒子を構成する皮膜の厚
さを均一にする観点から好ましい。
た。図1に示された多重ノズルの各寸法は、L1 が1
4.5mm、L2 が15mm、L3 が14mm、d1 が
2.3mm、d2 が3.1mm、d3 が3.5mmであ
った。
に示されるような構造を有するものを使用した。なお、
ピストンの直径は28mm、原料供給管の内径は6mm
であった。筒状体として、マジックベローズ(ニッシン
コーポレーション(株)製、商品名)を使用した。
酸)グリセリン(以下、MCT−1という)を使用し、
この硬化液を形成槽内に注入した。この硬化液中に多重
ノズルの先端を浸漬し、多重ノズルの先端が形成管の上
端よりも上にあり、その間の距離が形成管の内径の10
%となるように調整した。
の皮膜液を流量11.2mL/minで、中間ノズルか
ら25℃の油性成分を流量20.0mL/minで、最
内ノズルからエマルジョンを流量28.7mL/min
で周波数32Hzの振動を与え、同時に5℃の硬化液中
に吐出させ、カプセル粒子を得た。なお、最内ノズルに
おける排除体積は、実施例1では100%、比較例1で
は40%となるように調整した。
セルの含水率が10%以下となるように乾燥させ、平均
粒子径3mmのカプセル粒子を得た。
として、以下のものを使用した。 (A)皮膜液 ゼラチンAP−100(新田ゼラチン(株)製、商品
名)40重量部、グリセリン4重量部及びイオン交換水
56重量部を70℃で攪拌溶解させ、脱気後皮膜液とし
た。
トールテトラオレート(エチレンオキサイド付加モル
数:40)15重量部を混合し、それに水60重量部を
添加し、攪拌してエマルジョンを得た。
MCT−1を常温で攪拌配合し、油性成分とした。粘度
はB型粘度計で20mPa・s(温度25℃)であっ
た。比重は0.946であった。また、水に対する界面
張力は12.0mN/mであった。エマルジョンに対す
る界面張力は7mN/mであった。
用いて、前記式(I)により求めた。なお、皮膜液に対
する界面張力は、水とほぼ等しくなるように調整した。
て、皮膜厚さの均一性を以下の方法に従って調べた。
た後、その中央部を切断し、その切り口における皮膜の
厚さを顕微鏡(×200倍)で観察し、そのカプセルの
最大皮膜厚さと最小皮膜厚さを測定した。測定された最
大皮膜厚さと最小皮膜厚さの平均値を平均皮膜厚さとし
た。なお、得られたカプセル5個について観察を行なっ
た。
皮膜厚さの平均値)×100(%) に従って求めた。なお、皮膜厚さの均一性は、100%
に近いものほど皮膜の厚さが均一であることを示し、7
0%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。
子の皮膜厚さの均一性は、95%であり、比較例1で得
られたカプセル粒子の皮膜厚さの均一性は、40%であ
った。
膜厚さの均一性に優れたカプセル粒子を効率よく得るこ
とができることがわかる。
プセル粒子を効率よく製造することができる。
ズルの一実施態様を示す概略断面図である。
施態様を示す概略説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 多重ノズルと原料供給管とがシリンダ室
を介して接続され、該シリンダ室内に摺動自在にピスト
ンが装着されてなり、該ピストンの直径が原料供給管の
内径よりも大であるカプセル粒子製造装置。 - 【請求項2】 ピストン軸と伸縮自在な筒状体の一端と
が固定され、該筒状体がピストンとの間で密閉系を形成
するように該筒状体の他端が多重ノズルに固定されてい
る請求項1記載のカプセル粒子製造装置。 - 【請求項3】 筒状体が、伸縮自在な蛇腹を有する成形
体である請求項1又は2記載のカプセル粒子製造装置。 - 【請求項4】 多重ノズルと原料供給管とがシリンダ室
を介して接続され、該シリンダ室内に摺動自在にピスト
ンが装着されてなり、該ピストンの直径が原料供給管の
内径よりも大であるカプセル粒子製造装置を用い、該ピ
ストンを軸方向に振動させることにより、原料供給管か
ら供給された液体に振動を与え、該液体の排除体積が5
0〜1000%となる条件下で、該液体を多重ノズルか
ら吐出させるカプセル粒子の製造法。
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