JP3740152B2 - 微細ゲル粒子の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明は微細ゲル粒子の製造方法および製造装置に関する。

アルギン酸ゲル粒子を含有してなる水溶液は、その溶液の粘度特性や流動特性のみならず、該微粒子自体の変形特性もが血液に極めて近似した性状を備えていることから、従来、血液に関わる各種機器の研究開発のための模擬血液として、有効に利用できることが知られている（特許文献１）。
斯かる模擬血液においては、前記アルギン酸ゲル粒子が、血液の成分である赤血球等と同程度の粒径、即ち、平均粒径２０μｍ以下、好ましくは１〜１０μｍとすることが必要である。
そこで、該特許文献１では、このようなアルギン酸ゲル粒子を得る方法として、図１３に示すように、２つのノズル１００、１００から噴霧されるアルギン酸塩水溶液Ａ’を衝突させ、そのアルギン酸塩水溶液の液滴をゲル化剤水溶液Ｂ’の液面に落下させてゲル化させるという方法が採用されている。
斯かる方法によれば、２つのノズルから噴霧される高速の液滴同士が衝突して分裂するため、アルギン酸塩溶液の微細な霧滴を得ることができる。

特開２００２−１４１０５号公報

しかしながら、このような製造方法によって生成されたアルギン酸ゲル粒子は、霧化用気流の流線から外れてゲル化剤水溶液の液面に落下又は衝突し、しかも表面張力による反発に打ち勝ってゲル化剤水溶液中に沈降し得るに必要なある大きさ以上の滴径を有している必要があり、その結果、生成されるゲル粒子は最小約５μｍから最大１００μｍ程度までの広い粒度分布を有するものである。よって、模擬血液として有用な平均粒径１０μｍ以下のアルギン酸ゲル粒子を得るには、そのゲル粒子を含むゲル化剤液をメッシュフィルターに通す等の手段によって粒径の小さい粒子のみを分取する必要があるため、収率が極端に低くなり、実際上、十分な量の１０μｍ以下のゲル粒子を得ることはほとんど出来ないという問題がある。

また、該アルギン酸ゲル粒子のような粒径の小さいゲル粒子（微細ゲル粒子ともいう）は、模擬血液以外の種々の用途としても利用されており、より一層微細な粒子が必要とされることも多い。

そこで本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、微細ゲル粒子を効率的に得るための製造方法および製造装置を提供することを課題とする。

上記課題に鑑み、本発明は、滴径１〜１０μｍの霧滴からなる霧状の高分子溶液と、滴径１０〜１００μｍの霧滴からなる霧状のゲル化剤溶液とを接触させ、前記高分子をゲル化させることを特徴とする微細ゲル粒子の製造方法を提供する。
ゲル化剤溶液を霧状とすることにより、該ゲル化剤溶液の単位体積当たりの表面積が増加し、且つ、霧状となった高分子溶液との接触頻度も増すこととなる。よって、霧状の高分子溶液と霧状のゲル化剤溶液とが速やかに接触し、霧状の高分子溶液は、その微小な滴径のままゲル化されることとなるため、非常に微細な微細ゲル粒子を得ることができる。
高分子溶液としては、例えばアルギン酸塩溶液を好適に使用でき、アルギン酸をゲル化させることによってアルギン酸ゲル粒子を得ることができる。

滴径１〜１０μｍの霧滴となったアルギン酸塩溶液は沈降し難く、且つ微細なために衝突断面積が小さくなるため、互いに衝突して滴径が大きくなることなく、長時間にわたって浮遊した微粒子状のまま衝突断面積の大きな前記ゲル化剤溶液の霧滴と接触し易くなる。

また、滴径１０〜１００μｍの霧滴となったゲル化剤溶液は、単位体積当たりの表面積が広く、しかも沈降し易いものとなるため、前記アルギン酸塩溶液の霧滴との衝突頻度がより一層増すとともに、ゲル化した粒子を滴内部に抱えたまま沈降して効率的にアルギン酸ゲル粒子を得ることができる。
こうして得られたアルギン酸ゲル粒子は粒径が１〜１０μｍで、均一な粒径分布を有するものとなり、模擬血液として有効に使用することができる。

また、本発明の微細ゲル粒子の製造方法は、好ましくは前記アルギン酸塩溶液の濃度を０．５〜３．０重量％とする。濃度が０．５〜３．０重量％のアルギン酸塩溶液を用いることにより、粒径の小さいアルギン酸ゲル粒子をより効率的に得ることができる。

本発明の微細ゲル粒子の製造方法は、好ましくは前記霧状の高分子溶液として、滴径０．１〜２μｍの霧滴を用いることを特徴とする。また、好ましくは電気流体力学的噴霧法により、前記霧状の高分子溶液を作成することを特徴とする。さらに、電気流体力学的噴霧法においては、好ましくは、高分子溶液が供給されたニードル型ノズルの先端にコーンジェットが形成されるように電圧を印加し、微粒化された霧滴を発生させるものとする。
斯かる方法によれば、粒径が０．１〜２μｍという極めて微細な、且つ均一な粒径の微細ゲル粒子を効率的に得ることができる。

さらに、本発明は、高分子溶液を滴径１〜１０μｍの霧滴からなる霧状にする第一霧化手段と、ゲル化剤溶液を滴径１０〜１００μｍの霧滴からなる霧状にする第二霧化手段とを備え、前記第一霧化手段によって滴径１〜１０μｍの霧滴からなる霧状にされた高分子溶液と、前記第二霧化手段によって滴径１０〜１００μｍの霧滴からなる霧状にされたゲル化剤溶液とを接触させるための誘導手段とを備えたことを特徴とする微細ゲル粒子の製造装置を提供する。
斯かる構成の製造装置によれば、滴径１〜１０μｍの霧滴からなる霧状となった高分子溶液と、滴径１０〜１００μｍの霧滴からなる霧状となったゲル化剤溶液とを接触させることにより、微細ゲル粒子を効率的に得ることができる。

前記第一霧化手段としては、電気流体力学的噴霧法によるものが好適であり、より一層微細かつ均一な粒径の微細ゲル粒子を得ることができる。

このように、本発明に係る微細ゲル粒子の製造方法および製造装置によれば、従来、製造が困難であった粒径１０μｍ以下の微細ゲル粒子を効率よく製造することができる。
また、製造された微細ゲル粒子は、例えば、模擬血液を構成するための模擬血球として有効に利用することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る微細ゲル粒子の製造方法および製造装置について、詳細に説明する。
図１は、微細ゲル粒子の製造装置の第一実施形態を示した概念図である。図１に示す如く、本実施形態の微細ゲル粒子の製造装置１は、高分子溶液を霧状にするための第一霧化手段を上部に備えた高分子溶液霧化室１０と、ゲル化剤溶液を霧状にするための第二霧化手段を上部に備えたゲル化剤溶液霧化室２０とを備え、該高分子溶液霧化室１０とゲル化剤溶液霧化室２０とが筒状の案内ダクト３０を介して流通自在に接続されて構成されている。

第一霧化手段としては、２流体型のエアインジェクションノズル１１が採用されている。２流体型のエアインジェクションノズル１１は、供給された液体を、別途供給されたガスの流れによって微細化し、１０μｍ以下の滴径で液体を噴霧し得るものである。斯かる２流体型のエアインジェクションノズル１１としては、例えば、商品名「２流体型ペンシルノズル」（藤崎電機株式会社製）などを使用できる。

本実施形態では、該エアインジェクションノズル１１には、高分子溶液タンク１２に貯留された高分子溶液Ａとしてのアルギン酸塩溶液と、高圧ボンベ１４に貯留された不活性ガスとがそれぞれ所定の圧力で供給されるように構成されている。
より具体的には、高分子溶液タンク１２内の高分子溶液Ａとしてのアルギン酸塩溶液は、高圧ボンベ１３から供給される不活性ガス（例えば、窒素ガス）によって加圧されており、前記エアインジェクションノズル１１へ至る経路に配された圧力計１８およびバルブ１６を用いて圧力調整自在に供給されるよう構成されている。また、高圧ボンベ１４に貯留された不活性ガス（例えば、窒素ガス）は、前記エアインジェクションノズル１１へ至る経路に配された圧力計１７およびバルブ１５を用いて圧力調整自在に供給されるよう構成されている。

一方、第二霧化手段としては、１流体型のソリッドインジェクションノズル２１が採用されている。ソリッドインジェクションノズル２１は、加圧状態で供給された液をノズルの形状により微粒化し、噴霧するものである。斯かる１流体型のソリッドインジェクションノズルとしては、例えば、商品名「１流体型スプレーノズル」（株式会社いけうち製）などを使用できる。

本実施形態では、該ソリッドインジェクションノズル２１には、ゲル化剤溶液タンク２２に貯留されたゲル化剤溶液Ｂが所定の圧力で供給されるように構成されている。
より具体的には、ゲル化剤溶液タンク２２内のゲル化剤溶液Ｂは、高圧ボンベ２３から供給される不活性ガス（例えば、窒素ガス）によって加圧されており、前記ソリッドインジェクションノズル２１へ至る経路に配された圧力計２５およびバルブ２４を用いてで圧力調整自在に供給されるよう構成されている。

また、ゲル化剤溶液霧化室２０には、排気ダクトを介して吸引ファン４０が配設されており、高分子溶液霧化室１０からゲル化剤溶液霧化室２０へと所定の流速で気体を導くように構成されている。

さらに、高分子溶液霧化室１０とゲル化剤溶液霧化室２０には、各々、高分子溶液回収タンク１９とゲル化剤溶液回収タンク２６とが接続されており、下部に溜まった液を適宜回収し得るように構成されている。

本実施形態においては、前記高分子溶液Ａとして、アルギン酸ナトリウム水溶液が使用されている。
該高分子溶液Ａは、アルギン酸ナトリウム水溶液に限定されず、ゲル化剤の作用によってゲル化する高分子を含む溶液であれば、製造される微細ゲル粒子の用途に応じて種々のものを使用することができる。
斯かる高分子としては、例えば、ビニル系重合体やアルギン酸塩が挙げられる。ビニル系重合体としては、例えば、ポリアクリル酸およびその塩等が挙げられ、アルギン酸アルカリ金属塩としては、例えば、アルギン酸ナトリウム等が挙げられる。
特に、得られた微細ゲル粒子を模擬血液として使用する場合には、その微粒子を含む水溶液の粘度特性や流動特性のみならず、該微細ゲル粒子自体の変形特性もが血液に極めて近似した性状を備えていることからアルギン酸ナトリウムが好適に使用できる。アルギン酸ゲル粒子を含む水溶液は、血液に関わる各種機器の研究開発のための模擬血液として、有効に利用できる。

一方、ゲル化剤溶液Ｂとしては、前記高分子を架橋してゲル化させうる種々のゲル化剤を含むものを使用することができる。
例えば、前記高分子がポリアクリル酸又はその塩である場合には、これをゲル化させるゲル化剤として、２価以上の金属塩を使用することができ、具体的にはこのような金属としてマグネシウム、カルシウム、銅等が挙げられ、その塩としては塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸銅等を使用できる。
また、前記高分子がアルギン酸塩である場合には、これをゲル化させるゲル化剤としては、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛等を使用することができる。
特に、得られた微粒子を模擬血液の成分として使用する場合には、生体にも無害であるという観点からカルシウムイオン、バリウムイオンの何れかを含むものを好適に使用することができる。

次に、斯かる構成の微細ゲル粒子の製造装置を用いて、アルギン酸の微細ゲル粒子を製造する手順を説明する。

まず、バルブ１５、バルブ１６、及びエアインジェクションノズル１１を調節し、噴霧されるアルギン酸塩溶液の霧滴の滴径を調整する。エアインジェクションノズル１１より噴霧するアルギン酸塩溶液の霧滴は、得ようとするアルギン酸ゲル粒子の粒径と同程度、或いはそれ以下とすることが好ましい。特に、滴径１〜１０μｍの霧滴とすれば、従来、製造困難であった１〜１０μｍのアルギン酸ゲル粒子を効率良く製造することができる。

また、該アルギン酸ゲル粒子を用いて、赤血球や血小板等の診断用または体外試験用の模擬血球を個別に製造しようとする場合には、各々の血球粒径に応じた大きさとすることが好ましく、例えば、模擬赤血球であれば滴径８〜９μｍ、模擬血小板であれば滴径１〜５μｍの霧滴とすればよい。
さらに、医療用の超音波造影剤や医療機器校正用の試験液として使用するためのアルギン酸ゲル粒子を製造する場合には、滴径１〜１０μｍの霧滴とすることが好ましい。

さらに、前記アルギン酸塩溶液のアルギン酸濃度は、微細ゲル粒子を効率的に得るという観点では０．５〜３．０重量％とすることが好ましく、より一層真球に近い微細ゲル粒子を得るという観点では１．０〜２．５重量％とすることが好ましく、さらに、粒度分布幅の狭い均一粒径の微細ゲル粒子を得るという観点では１．５〜２．５重量％とすることが好ましい。

尚、アルギン酸塩溶液の濃度を３．０重量％よりも高くすることも可能であるが、その場合、アルギン酸塩溶液の粘度が該濃度とともに急激に増大するため、ノズルに於いてより高い噴射圧力が必要となり、好ましくない。

また、バルブ２４及びソリッドインジェクションノズル２１等を調節し、噴霧されるゲル化剤溶液Ｂの霧滴の滴径を調整する。該ソリッドインジェクションノズ２１から噴霧される霧滴の滴径は、前記エアインジェクションノズル１１から噴射される霧滴よりも大きい滴径とすることが好ましく、具体的には滴径１０〜１００μｍの霧滴とすることが好ましい。

そして、吸引ファン４０を起動し、高分子溶液霧化室１０で噴霧された前記アルギン酸塩溶液Ａの霧滴を、筒状の案内ダクト３０を介してゲル化剤溶液霧化室２０へと導く。ゲル化剤溶液霧化室２０へと導かれたアルギン酸塩溶液の霧滴には、ゲル化剤溶液の霧滴がその上方から噴霧されることとなり、両者は接触させられることとなる。

ゲル化剤溶液Ｂの霧滴と接触したアルギン酸塩溶液の霧滴は、ゲル化剤溶液Ｂに含まれる多価金属イオンによってゲル化され、アルギン酸ゲル粒子が生成されることとなる。ゲル化したアルギン酸ゲル粒子は、ゲル化剤溶液と共に沈降するため、ゲル化剤溶液霧化室２０の下部からゲル化剤溶液回収タンク２６へと排出することにより、ゲル化剤溶液中に懸濁した状態で得ることができる。
その後、濾過等の公知の方法によってゲル化剤溶液Ｂと分離すれば、アルギン酸ゲル粒子を単独で得ることもできる。

斯かる方法によれば、まず、高分子溶液霧化室１０で噴霧された前記アルギン酸塩溶液は、１〜１０μｍという少さい滴径であるために沈降し難く、室内に漂った状態となる。仮に、滴径の大きい霧滴が含まれている場合には、該霧滴は下方へ沈降することとなり、滴径の小さい霧滴のみが案内ダクト３０を介してゲル化剤溶液霧化室２０へと導かれることとなる。そして、斯かる滴径の小さい霧滴となったアルギン酸塩溶液に対して、該霧滴よりも大きな滴径のゲル化剤溶液が上方から噴霧されるため、アルギン酸塩溶液の霧滴に対するゲル化剤溶液の衝突頻度が増し、水面に沈降させて接触させる場合よりも効率的に両溶液が接触されることとなる。

さらに、滴径の大きいゲル化剤溶液の霧滴と衝突したアルギン酸塩溶液の霧滴は、ゲル化剤溶液の霧滴と一体化されることとなるが、多価金属イオンの作用によって直ちにゲル化反応が起こり、霧滴の滴径と略同程度、即ち、粒径１〜１０μｍの非常に微細なアルギン酸ゲル粒子を得ることができる。
よって、噴霧するアルギン酸塩溶液の霧滴の滴径を調節することにより、模擬赤血球や模擬血小板などのような用途に応じた粒径のアルギン酸ゲル粒子を製造することが可能となる。

また、該アルギン酸ゲル粒子の製造方法によれば、ガス中に漂った状態でアルギン酸をゲル化させることができるため、従来の方法と比べて、より真球に近いゲル化粒子を得ることができる。

また、本実施形態の製造装置によれば、滴径の大きなアルギン酸塩溶液の霧滴は、アルギン酸塩溶液霧化室１０の下部へと沈降し、ゲル化されていない状態で回収することができるため、再度、噴霧して使用することができる。

尚、上記第一実施形態では、第一霧化手段としてエアインジェクションノズルを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、滴径１〜１０μｍ程度の微少な霧滴を作成できるものであれば、他の霧化装置を使用することもできる。また、第二霧化手段としてソリッドインジェクションノズルを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、滴径１０〜１００μｍ程度の霧滴を作成できるものであれば、他の霧化装置を使用することもできる。

次に、第一実施形態よりも更に微細なゲル粒子を製造する場合の実施形態について説明する。
図２は、微細ゲル粒子の製造装置の第二実施形態を示した概念図である。図２に示す如く、本実施形態の微細ゲル粒子の製造装置５０は、高分子溶液Ａとしてのアルギン酸塩溶液を噴霧するための第一霧化手段を備えた高分子溶液霧化室６０と、ゲル化剤溶液Ｂを霧状にするための第二霧化手段を備えたゲル化剤溶液霧化室７０とを備え、ゲル化剤溶液霧化室７０で作成されたゲル化剤溶液Ｂを、前記高分子溶液霧化室６０へ誘導するように構成されている。

また、本実施形態では、第一霧化手段として電気流体力学的噴霧法（ＥＨＤ噴霧法）を用いた噴霧手段が採用されている。ＥＨＤ噴霧法とは、ノズル先端に供給された液体に電場をかけ、該液体を電場の作用によって霧状に噴出させる方法である。
具体的には、本実施形態における第一霧化手段は、図２に示す如く、高分子溶液Ａを供給するための細いニードル型ノズル６１と、該ニードル型ノズル６１の噴出方向前方に該ニードル型ノズル６１と離間させて設置した容器６２と、前記ニードル型ノズル６１と前記容器６２との間に設置したワッシャー形電極６３とを備えて構成されている。また、前記ニードル型ノズル６１には直流高圧電源６４から高電圧が印加されように構成され、容器６２およびワッシャー形電極６３はアースされた状態で備えられている。
さらに、ニードル型ノズル６１には、高分子溶液供給装置６５から高分子溶液Ａとしてのアルギン酸ナトリウム溶液が一定速度で供給されるように構成されている。

斯かる構成の第一噴霧手段によれば、前記ニードル型ノズル６１と前記容器６２とを電極とし、両電極間に電場を形成するとともに、前記ニードル型ノズル６１に高分子溶液Ａを供給して該高分子溶液Ａを該電場中へ流出させることにより、該電場の作用によって高分子溶液Ａを分裂させ、微細且つ均一粒径の霧滴を作成することができる。

本実施形態の製造装置を用いてより微細なゲル化粒子を得ようとする場合には、前記ニードル型ノズル６１の先端に、高分子溶液Ａのコーンジェットが形成されるように電圧を印加することが好ましい。コーンジェットが形成される状態とは、図３に示す如く、ニードル型ノズル６１の先端に供給された高分子溶液Ａが電場の作用によってコーン状（円錐状）となり、しかもその先端から、例えば径が１〜３μｍであるような極めて細い線状（図中、Ａ’で示す）となって高分子溶液Ａが流下する状態である。
このような場合には、線状となって流下する高分子溶液Ａ’が電場の作用によって分裂され、例えば、０．１〜２μｍという非常に微細な、しかも滴径の均一な霧滴を発生させることができる。

ニードル型ノズル６１と容器６２との間で形成する電場は、高分子溶液Ａの粘度や表面張力、又は得ようとする微細ゲル粒子の粒径によって適宜調整することができるが、例えば、アルギン酸ナトリウム溶液を用いて上述のようなコーンジェットを形成し、０．１〜２μｍという微細なゲル粒子を得ようとする場合には、該電場は０．０２〜１０ＫＶ／ｍｍの範囲とすることが好適である。０．０２ＫＶ／ｍｍよりも低ければ高分子溶液が微粒化されにくく、１０ＫＶ／ｍｍよりも大きければ粒径が均一となりにくい。

さらに、図２に示す如く、該第一噴霧手段を備えた高分子溶液霧化室６０には、ガスボンベ６６から高分子溶液Ａのゲル化に関して不活性なガスが供給されるように構成されている。
このような不活性なガスを高分子溶液霧化室６０に充満させることにより、前記ニードル型ノズル６１からのコロナ放電の発生を防止し、電場を安定させることができ、高分子溶液を微細がつ均一な粒径の霧滴とすることができる。
不活性なガスとしては、炭酸ガス、窒素ガス等を好適に使用できる。

一方、本実施形態の第二霧化手段としては、超音波ネブライザー７１が採用されている。超音波ネブライザー７１は、超音波振動子７２によって超音波を発生させ、この超音波振動をゲル化剤溶液Ｂに作用させることにより、該ゲル化剤溶液Ｂを霧化するものである。
超音波ネブライザー７１を用いてゲル化剤溶液Ｂを霧化させた場合、通常、１〜１０μｍ程度の滴径の霧滴を発生させることができる。

そして、本実施形態の製造装置では、第二霧化手段７１によって発生させたゲル化剤溶液Ｂの霧滴が、ゲル化剤溶液霧化室７０に備えたファン７５によってダクト８０を介して高分子溶液霧化室６０へと導かれ、前記第一霧化手段によって微細な霧状となった高分子溶液Ａと接触させるように構成されている。
具体的には、前記ニードル型ノズル６１と容器６２との間を、前記第二霧化室から導かれたゲル化剤溶液Ａの霧滴が横方向へ通過するように構成されており、言い換えると、前記ニードル型ノズル６１から容器６２へと垂直方向に落下する高分子溶液Ａの霧滴に対して、前記第二霧化室７０から導かれたゲル化剤溶液の霧滴が横方向から衝突するように構成されている。

斯かる構成の微細ゲル粒子の製造装置５０を用いてアルギン酸ゲル粒子を製造するには、ガスボンベ６６から高分子溶液霧化室６０に不活性ガスを供給し充満させた後、前記第一霧化手段から霧状の高分子溶液Ａ（アルギン酸ナトリウム溶液）を発生させ、同時に前記第二霧化手段から霧状のゲル化溶液Ｂ（塩化カルシウム溶液）を発生させ、該ゲル化溶液Ｂを高分子溶液霧化室６０へと導き、前記ニードル型ノズル６１と容器６２との間を通過させればよい。
これにより、ニードル型ノズル６１から容器６２へと落下するアルギン酸ナトリウム溶液の霧滴は、塩化カルシウム溶液の霧滴と接触してゲル化され、アルギン酸ゲル粒子が生成されることとなる。ゲル化したアルギン酸ゲル粒子は、ゲル化剤溶液と共に沈降するため、容器６２上で捕集することができる。
また、濾過等の公知の方法によってゲル化剤溶液Ｂと分離すれば、アルギン酸ゲル粒子を単独で得ることもできる。

尚、上記第二実施形態では、第二噴霧手段として超音波ネブライザーを用いたが、これに代えて第一実施形態で用いたソリッドインジェクションノズルなど、滴径１０〜１００μｍ程度の霧滴を噴霧できるものであれば、他の噴霧装置を使用することもできる。

以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

（実施例１）
前記第一実施形態で説明した微細ゲル粒子の製造装置を使用し、濃度が２．０重量％のアルギン酸ナトリウム水溶液を滴径１〜５μｍとなるように２流体型エアインジェクションノズル（藤崎電機（株）製、商品名「２流体型ペンシルノズル」）を用いて噴霧し、一方、濃度が３０重量％の塩化カルシウム水溶液を滴径１０〜１００μｍとなるように１流体型ソリッドインジェクションノズル（株式会社いけうち製、商品名「１流体型スプレーノズル」）を用いて噴霧し、アルギン酸ゲル粒子を製造した。製造されたアルギン酸ゲル粒子の顕微鏡写真および粒径分布図を図４および図５に示す。

（実施例２）
濃度が１．０重量％のアルギン酸ナトリウム水溶液を用いる以外は、実施例１と同様にしてアルギン酸ゲル粒子を製造した。製造されたアルギン酸ゲル粒子の顕微鏡写真および粒径分布図を図６および図７に示す。

図４〜７より、いずれの実施例においても、粒径１〜５μｍ程度の微細なアルギン酸ゲル粒子のみが得られており、本発明によって効率的に微細なアルギン酸ゲル粒子が得られることが判る。
また、実施例１と実施例２とを比較すると、アルギン酸ナトリウム水溶液の濃度を２重量％とした実施例１の方が、該濃度を１重量％とした実施例２よりも一層粒径分布の狭いアルギン酸ゲル粒子が得られていることが判る。
さらに、粒子の形状を観察したところ、いずれの実施例においてもアルギン酸ゲル粒子の形状は、極めて真球に近いものであることが認められた。

（実施例３）
前記第二実施形態で説明した微細ゲル粒子の製造装置を使用して微細ゲル粒子を作成した。高分子溶液Ａとしては、濃度が１．０重量％のアルギン酸ナトリウム水溶液を用い、ゲル化剤溶液Ｂとしては濃度が５重量％の塩化カルシウム水溶液を用いた。
また、第一霧化手段としては、ニードル型ノズル６１としてステンレス鋼製でノズル先端の口径が０．１ｍｍのもの、容器６２としてステンレス鋼製で直径７０ｍｍのもの、ワッシャー形電極６３として内径５．６ｍｍ、外径９．８ｍｍのものをそれぞれ使用し、ノズル６１先端と容器６２上縁との距離を３ｍｍに設定した。そして、ノズル６１に５．０ＫＶの直流電圧を印加した状態で、ノズル６１先端から流量０．３３ｍｌ／ｓでアルギン酸ナトリウム溶液を流下させた。一方、第二霧化手段としては、超音波ネブライザー
（オムロン社製、ＮＥ−Ｕ０７）を用い、前記塩化カルシウム水溶液を霧化させた。そして、該塩化カルシウム水溶液の霧滴をニードル型ノズル６１と容器６２との間に向けて送り込み、アルギン酸の微細ゲル粒子を作成した。霧化されたアルギン酸ナトリウム溶液の粒度分布を図８に、得られた粒子の顕微鏡写真および粒度分布を図９および図１０にそれぞれ示す。

（実施例４）
ゲル化剤溶液として３０重量％の塩化カルシウム水溶液を用い、第二霧化手段として実施例１に示した１流体型ソリッドインジェクションノズル（株式会社いけうち製、商品名「１流体型スプレーノズル」）を用いた以外は、実施例３と同様にしてアルギン酸の微細ゲル粒子を作成した。
得られた粒子の顕微鏡写真および粒度分布を図１１および図１２にそれぞれ示す。

図９〜１２より、実施例３および４によれば、粒径０．５〜２μｍ程度の極めて微細な、しかも均一な粒径のゲル粒子が得られていることが認められる。
尚、図８、１０、１２に示した粒度分布においては、粒径約０．５μｍ以下の粒子が存在しないように見えるが、これは光学機器の測定限界（可視光線の波長の下限）に起因するものと思われ、実際には少数ながら粒子が存在しているものと推定される。

本発明の微細ゲル粒子の製造方法および製造装置によれば、微細で且つ比較的均一な粒径のゲル粒子を得ることができ、該微細ゲル粒子は、模擬血液、人工血液、超音波造影剤、ドラッグデリバリーシステム用マイクロカプセル、血液検査分析機器用テスト液などの医療機器・医薬品分野で好適に使用することができ、また、その他化粧品分野、食品分野等においても好適に使用することができる。

図１は、本発明に係る微細ゲル粒子の製造装置の第一実施形態を示した概略図である。 図２は、本発明に係る微細ゲル粒子の製造装置の第二実施形態を示した概略図である。 図３は、電気流体力学的噴霧法に用いられるニードル型ノズルの先端と、その先端に形成された高分子溶液のコーンジェットの状態を示した写真である。 図４は、実施例１で製造されたアルギン酸ゲル粒子の顕微鏡写真である。 図５は、実施例１で製造されたアルギン酸ゲル粒子の粒径分布図である。 図６は、実施例２で製造されたアルギン酸ゲル粒子の顕微鏡写真である。 図７は、実施例２で製造されたアルギン酸ゲル粒子の粒径分布図である。 図８は、実施例３において、ＥＨＤ噴霧法により霧状となったアルギン酸ナトリウム溶液の粒径分布図である。 図９は、実施例３で製造されたアルギン酸ゲル粒子の顕微鏡写真である。 図１０は、実施例３で製造されたアルギン酸ゲル粒子の粒径分布図である。 図１１は、実施例４で製造されたアルギン酸ゲル粒子の顕微鏡写真である。 図１２は、実施例４で製造されたアルギン酸ゲル粒子の粒径分布図である。 従来のアルギン酸ゲル粒子の製造装置を示した概略図である。

符号の説明

１、５０ … 微細ゲル粒子の製造装置
１０、６０ … 高分子溶液霧化室
１１ … エアインジェクションノズル
２０、７０ … ゲル化剤溶液霧化室
２１ … ソリッドインジェクションノズル
３０、８０ … 案内ダクト
６１ … ニードル型ノズル
６２ … 容器
６３ … ワッシャー形電極
Ａ … 高分子溶液
Ｂ … ゲル化剤溶液

Claims (8)

1. 滴径１〜１０μｍの霧滴からなる霧状の高分子溶液と、滴径１０〜１００μｍの霧滴からなる霧状のゲル化剤溶液とを接触させ、前記高分子をゲル化させることを特徴とする微細ゲル粒子の製造方法。
2. 前記高分子溶液としてアルギン酸塩溶液を使用し、アルギン酸をゲル化させてアルギン酸ゲル粒子を製造することを特徴とする請求項１記載の微細ゲル粒子の製造方法。
3. 前記アルギン酸塩溶液の濃度を、０．５〜３．０重量％とすることを特徴とする請求項２記載の微細ゲル粒子の製造方法。
4. 滴径０．１〜２μｍの霧滴からなる霧状の高分子溶液と、霧状のゲル化剤溶液とを接触させ、前記高分子をゲル化させることを特徴とする微細ゲル粒子の製造方法。
5. 電気流体力学的噴霧法により、前記霧状の高分子溶液を作成することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の微細ゲル粒子の製造方法。
6. 前記電気流体力学的噴霧法において、高分子溶液が供給されたニードル型ノズルの先端にコーンジェットが形成されるように電圧を印加し、微粒化された霧滴を発生させることを特徴とする請求項５に記載の微細ゲル粒子の製造方法。
7. 高分子溶液を滴径１〜１０μｍの霧滴からなる霧状にする第一霧化手段と、ゲル化剤溶液を滴径１０〜１００μｍの霧滴からなる霧状にする第二霧化手段とを備え、前記第一霧化手段によって滴径１〜１０μｍの霧滴からなる霧状にされた高分子溶液と、前記第二霧化手段によって滴径１０〜１００μｍの霧滴からなる霧状にされたゲル化剤溶液とを接触させるための誘導手段とを備えたことを特徴とする微細ゲル粒子の製造装置。
8. 前記第一霧化手段が、電気流体力学的噴霧法によるものであることを特徴とする請求項７記載の微細ゲル粒子の製造装置。