JP5961966B2 - Capsule manufacturing apparatus and capsule manufacturing method - Google Patents

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Description

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

芯物質(コア)を皮膜(シェル)で覆うことによって生成されるカプセルが知られている。このようなカプセルのうち、粒径がマイクロメートルオーダーの微小なカプセルはマイクロカプセル(マイクロスフィア、ゲルビーズ)と呼ばれ、近年開発が進んでいる。マイクロカプセルは、コアやシェルの形成材料を適当に選択することで様々な機能を持たせることができる。例えば、コアを外部環境から保護する機能や、外部環境へコアを放出する速度を調節する機能等を持たせることができ、現在では、機能性材料として食品、医薬品等の多岐の分野に渡って応用されている。   A capsule produced by covering a core substance (core) with a film (shell) is known. Among such capsules, a microcapsule having a particle size of the order of micrometers is called a microcapsule (microsphere, gel bead), and has been developed in recent years. The microcapsule can have various functions by appropriately selecting a material for forming the core or shell. For example, it can have a function to protect the core from the external environment and a function to adjust the speed at which the core is released to the external environment. Currently, the functional material is used in various fields such as food and medicine. Applied.

このようなマイクロカプセルの生成方法として、カプセルのコアを形成するコア材及びシェルを形成するシェル材(ともに液体である)を用いて、シェル材によってコア材を被覆させることでカプセルを生成する方法がある。例えば、コア材によって形成される液面の上に、該コア材よりも比重の小さいシェル材を浮かべるようにしてシェル材を液膜状に形成して保持する。そして、コア材とシェル材との界面付近(コア材液面の下側)で気泡を発生・破裂させる。この気泡が破裂する際に生じる圧力によって、コア材をシェル材の液膜側に吐出させ、シェル材によってコア材を包み込むように被覆してマイクロカプセルを生成する方法が提案されている。(例えば特許文献1)。   As a method for producing such a microcapsule, a method for producing a capsule by coating a core material with a shell material using a core material that forms a core of the capsule and a shell material that forms a shell (both are liquid). There is. For example, the shell material is formed in a liquid film shape and held so that the shell material having a specific gravity smaller than that of the core material is floated on the liquid surface formed by the core material. Then, bubbles are generated and ruptured near the interface between the core material and the shell material (below the core material liquid surface). A method has been proposed in which a microcapsule is generated by discharging the core material to the liquid film side of the shell material by the pressure generated when the bubbles burst and covering the core material with the shell material. (For example, patent document 1).

特開2005−224647号公報JP 2005-224647 A

特許文献1の方法によれば、シェルの厚さが均一なマイクロカプセルを生成しやすくなる。
しかし、特許文献1では、一旦シェル材の液膜が形成された後は、カプセル生成動作中に該液膜の管理が十分に行なわれていない。例えば、液膜の表面積が大きい場合には、時間の経過と共に液膜を形成するシェル材が蒸発し、液膜の厚さが薄くなるおそれがある。しかし、このような液膜の厚さの変化については考慮されていない。
According to the method of Patent Document 1, it becomes easy to generate microcapsules having a uniform shell thickness.
However, in Patent Document 1, once the liquid film of the shell material is formed, the liquid film is not sufficiently managed during the capsule generating operation. For example, when the surface area of the liquid film is large, the shell material forming the liquid film evaporates over time, and the thickness of the liquid film may be reduced. However, such a change in the thickness of the liquid film is not considered.

カプセルを生成する際にシェル材の液膜の厚さが変化すると、コアを被覆するシェルの厚さも変化すると考えられ、シェルの厚さを均一に保つことが難しくなる。したがって、カプセル生成動作中において、減少した分のシェル材が適切に補充され、シェル材液膜の厚さが一定に保たれるように注意する必要がある。   If the thickness of the liquid film of the shell material changes when producing the capsule, it is considered that the thickness of the shell covering the core also changes, and it becomes difficult to keep the thickness of the shell uniform. Therefore, care must be taken to ensure that the reduced amount of shell material is properly replenished and the thickness of the shell material liquid film is kept constant during the capsule generating operation.

本発明では、液膜状のシェル材をコアが貫通することによりカプセルを生成するカプセル製造装置において、シェル材を適切に補充しながらカプセルを生成することを目的としている。   An object of the present invention is to produce a capsule while appropriately replenishing the shell material in a capsule manufacturing apparatus that produces a capsule by a core passing through a liquid film-like shell material.

上記目的を達成するための主たる発明は、第1の液体の液滴を噴射する第1液体噴射部と、第2の液体を膜状に保持する液膜保持部と、前記第2の液体の液膜に前記第2の液体を補充する液体補充部であって、前記第2の液体をインクジェット方式で噴射することによって前記第2の液体を補充する第2液体噴射部を有する液体補充部と、前記第2液体噴射部を制御する制御部と、を備え、前記液膜保持部に保持された前記第2の液体の液膜を前記第1の液体の液滴が貫通する際に、前記第2の液体によって前記第1の液体の液滴を被覆させることにより、前記第1の液体の液滴をコア材とし、前記第2の液体をシェル材とするカプセルを形成させるとともに、前記制御部の制御により噴射量を調整して、前記第2液体噴射部から前記第2の液体を噴射させるカプセル製造装置であって、前記液膜保持部は、前記第1の液体の液滴が噴射される第1領域と、前記第2の液体が補充される第2領域とを有し、前記液膜保持部は、さらに前記第1領域と前記第2領域とを接続して前記第2領域から前記第1領域への前記第2の液体の流路を形成する接続領域を有し、前記接続領域の流路の幅が、前記第1領域及び前記第2領域に保持された前記第2の液体の液膜の幅よりも幅狭であることを特徴とするカプセル製造装置である。 A main invention for achieving the above object is to provide a first liquid ejecting unit that ejects a droplet of the first liquid, a liquid film holding unit that retains the second liquid in a film shape, and the second liquid A liquid replenishing unit for replenishing the liquid film with the second liquid, the liquid replenishing unit having a second liquid ejecting unit for replenishing the second liquid by ejecting the second liquid by an inkjet method; A control unit that controls the second liquid ejecting unit, and when the droplet of the first liquid penetrates the liquid film of the second liquid held in the liquid film holding unit, The first liquid droplet is covered with a second liquid to form a capsule having the first liquid droplet as a core material and the second liquid as a shell material, and the control The injection amount is adjusted by the control of the unit, and the second liquid injection unit A capsule manufacturing apparatus for ejecting body, the liquid film holding portion is used, the number a first region droplets of the first liquid is injected, and a second region in which the second liquid is replenished The liquid film holding portion further includes a connection region that connects the first region and the second region to form a flow path for the second liquid from the second region to the first region. In the capsule manufacturing apparatus , the width of the flow path in the connection region is narrower than the width of the liquid film of the second liquid held in the first region and the second region. is there.

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

カプセルの概念図である。It is a conceptual diagram of a capsule. シェルが形成される際の動作について概略的に説明する図である。It is a figure which illustrates roughly the operation | movement at the time of a shell being formed. 第1実施形態におけるカプセル製造装置1の基本的な構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the basic composition of the capsule manufacturing apparatus 1 in 1st Embodiment. 噴射ヘッド11の構造を説明する断面図である。2 is a cross-sectional view illustrating the structure of the ejection head 11. FIG. 第1実施形態においてカプセル製造装置1を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図であるIt is a figure showing the flow of the process of producing | generating a capsule using the capsule manufacturing apparatus 1 in 1st Embodiment. アルギン酸ナトリウムの説明図である。It is explanatory drawing of a sodium alginate. アルギン酸ナトリウムからアルギン酸カルシウムゲルへ変化する中間の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the intermediate | middle aspect which changes from sodium alginate to a calcium alginate gel. アルギン酸カルシウムゲルの説明図である。It is explanatory drawing of a calcium alginate gel. 第1実施形態の変形例におけるカプセル製造装置1の基本的な構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the basic composition of the capsule manufacturing apparatus 1 in the modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例で形成されるシェル材の液膜の一例について説明する図である。It is a figure explaining an example of the liquid film of the shell material formed in the modification of 1st Embodiment. 第2実施形態におけるカプセル製造装置2の基本的な構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the basic composition of the capsule manufacturing apparatus 2 in 2nd Embodiment. 第2実施形態で形成されるシェル材の液膜の一例について説明する図である。It is a figure explaining an example of the liquid film of the shell material formed in 2nd Embodiment. 第2実施形態においてカプセル製造装置2を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図である。It is a figure showing the flow of the process of producing | generating a capsule using the capsule manufacturing apparatus 2 in 2nd Embodiment. コア形成工程(S201)においてコア材噴射可否を判断するためのフローを表す図である。It is a figure showing the flow for judging whether core material injection is possible in a core formation process (S201). 第3実施形態におけるカプセル製造装置3の基本的な構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the basic composition of the capsule manufacturing apparatus 3 in 3rd Embodiment. 第3実施形態で形成されるシェル材の液膜の一例について説明する図である。It is a figure explaining an example of the liquid film of the shell material formed in 3rd Embodiment.

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。   At least the following matters will become clear from the description of the present specification and the accompanying drawings.

コアを形成する第1の液体の液滴を噴射する第1液体噴射部と、シェルを形成する第2の液体を膜状に保持する液膜保持部であって、保持された前記第2の液体の液膜を前記コアが貫通する際に、前記第2の液体によって前記コアを被覆させることにより、前記コアを内包するシェルを形成させる液膜保持部と、前記第2の液体の液膜に前記第2の液体を噴射することで、前記液膜に前記第2の液体を補充する第2液体噴射部と、を備えるカプセル製造装置。
このようなカプセル製造装置によれば、カプセルを生成する際にシェル材を適切に補充しながらカプセルを生成することができる。これにより、シェル材の液膜の厚さの変動を抑制しながらカプセルを生成することができるので、均一な厚さのシェルを形成しやすくなる。
A first liquid ejecting unit that ejects a droplet of the first liquid that forms the core, and a liquid film holding unit that holds the second liquid that forms the shell in a film shape, the second liquid being held A liquid film holding portion for forming a shell containing the core by covering the core with the second liquid when the core penetrates the liquid liquid film; and the liquid film of the second liquid And a second liquid ejecting unit that replenishes the liquid film with the second liquid by ejecting the second liquid.
According to such a capsule manufacturing apparatus, a capsule can be generated while appropriately replenishing a shell material when generating the capsule. Thereby, since the capsule can be generated while suppressing the variation in the thickness of the liquid film of the shell material, it becomes easy to form a shell having a uniform thickness.

かかるカプセル製造装置であって、前記液膜は、前記第2の液体を補充する部分、及び、前記コアが貫通する部分、及び、前記第2の液体を補充する部分と前記コアが貫通する部分との間を接続する部分、から構成され、前記接続する部分の幅は、前記第2の液体を補充する部分、及び、前記コアが貫通する部分の幅と同じ、もしくは、狭いことが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、液膜上で所定領域を確保する必要のある部分(コア材を貫通させる部分と膜厚を測定する部分)以外の部分では表面積を小さくすることができる。これにより、該液膜からシェル材を蒸発しにくく、かつ破壊されにくくすることができる。
In this capsule manufacturing apparatus, the liquid film includes a portion for replenishing the second liquid, a portion through which the core penetrates, and a portion through which the second liquid is replenished and a portion through which the core penetrates. Preferably, the width of the connecting portion is the same as or narrower than the width of the portion for replenishing the second liquid and the portion through which the core passes.
According to such a capsule manufacturing apparatus, the surface area can be reduced in a portion other than a portion (a portion through which the core material is penetrated and a portion where the film thickness is measured) that needs to secure a predetermined region on the liquid film. Thereby, it is difficult to evaporate the shell material from the liquid film and it is difficult to destroy the shell material.

かかるカプセル製造装置であって、前記液膜保持部に保持された第2の液体の液膜の厚さを測定する測定部を備えることが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、カプセル生成動作中にシェル材液膜の厚さを正確に測定することができるので、該液膜の厚さを一定に保ちやすくなる。液膜の厚さを一定に保つことによって、シェルの厚さが均一なカプセルを生成することができる。
In this capsule manufacturing apparatus, it is preferable to include a measurement unit that measures the thickness of the liquid film of the second liquid held in the liquid film holding unit.
According to such a capsule manufacturing apparatus, since the thickness of the shell material liquid film can be accurately measured during the capsule generating operation, it becomes easy to keep the thickness of the liquid film constant. By keeping the liquid film thickness constant, capsules with uniform shell thickness can be produced.

かかるカプセル製造装置であって、前記第1液体噴射部から前記第1の液体を噴射させ、前記第2液体噴射部から前記第2の液体を噴射させる制御部を備え、前記制御部は、前記液膜の厚さを測定した結果が所定の値よりも小さい場合には、前記液膜に前記第2の液体を補充させ、前記液膜の厚さを測定した結果が所定の値である場合には、前記第1の液体を噴射させることが望ましい。なお、所定の値とは、コア材液滴が持つ速度に応じた貫通可能液膜厚以内でかつ、所望のシェル厚が得られる液膜厚の値である。カプセルのシェル厚は、液膜厚に非常に大きく関係する。つまり、シェル厚の厚いカプセルを生成したいときには液膜厚を大きくし、シェル厚の薄いカプセルを生成したいときは液膜厚を小さくすることで、カプセルのシェル厚を任意寸法にすることができる。
このようなカプセル製造装置によれば、膜厚の測定結果に応じて該膜厚を調整しながらカプセルを生成することができる。すなわち、膜厚が所定の厚さよりも薄い場合には液膜にシェル材を補充することによって、該液膜の厚さを均一に保ちやすくなる。これにより、シェル材の無駄を省きつつ、シェルの厚さが均一なカプセルを生成することができる。
The capsule manufacturing apparatus includes a control unit that ejects the first liquid from the first liquid ejecting unit and ejects the second liquid from the second liquid ejecting unit, and the control unit includes: When the result of measuring the thickness of the liquid film is smaller than a predetermined value, the liquid film is replenished with the second liquid, and the result of measuring the thickness of the liquid film is a predetermined value It is desirable to eject the first liquid. The predetermined value is a value of a liquid film thickness within a penetrable liquid film thickness corresponding to the speed of the core material droplet and a desired shell thickness can be obtained. The shell thickness of the capsule is very much related to the liquid film thickness. That is, the capsule shell thickness can be set to an arbitrary dimension by increasing the liquid film thickness when it is desired to produce a capsule with a thick shell, and reducing the liquid film thickness when it is desired to produce a capsule with a thin shell thickness.
According to such a capsule manufacturing apparatus, capsules can be generated while adjusting the film thickness according to the measurement result of the film thickness. That is, when the film thickness is thinner than a predetermined thickness, it is easy to keep the thickness of the liquid film uniform by replenishing the liquid film with a shell material. Thereby, it is possible to generate a capsule having a uniform shell thickness while eliminating waste of the shell material.

かかるカプセル製造装置であって、前記第1液体噴射部は、前記第1の液体の液滴を噴射するノズルが複数並ぶノズル列を備え、前記ノズル列に沿って形成される前記第2の液体の液膜に向けて、前記ノズル列から複数の前記第1の液体の液滴を噴射することが望ましい。
このようなカプセル製造装置によれば、ノズル列から一度に複数のコア材を噴出させることができるため、一度に複数のカプセルが生産可能になる。つまり、カプセルを効率よく量産することができる。
In this capsule manufacturing apparatus, the first liquid ejecting section includes a nozzle row in which a plurality of nozzles ejecting droplets of the first liquid are arranged, and the second liquid formed along the nozzle row It is desirable to eject a plurality of droplets of the first liquid from the nozzle row toward the liquid film.
According to such a capsule manufacturing apparatus, since a plurality of core materials can be ejected from the nozzle row at a time, a plurality of capsules can be produced at a time. That is, the capsule can be mass-produced efficiently.

かかるカプセル製造装置であって、前記第2の液体によって形成されるシェルを第3の液体と接触させて化学反応を生じさせることにより、前記シェルを硬化させることが望ましい。なお、化学反応とは、高分子反応、重合反応、架橋反応等を含み、さらに、ここで言う硬化とは、液体の粘度が高くなることや、液体状のものが固体状に性状変化することなどを含み、特に固体特有の強度変化に限定されるものではない。
このようなカプセル製造装置によれば、適切に硬化されたシェルを有するカプセルを生成することができる。
In such a capsule manufacturing apparatus, it is desirable that the shell formed by the second liquid is brought into contact with the third liquid to cause a chemical reaction to cure the shell. The chemical reaction includes a polymer reaction, a polymerization reaction, a cross-linking reaction, and the like. Further, the term “curing” as used herein means that the viscosity of a liquid is increased or that a liquid is changed to a solid. In particular, it is not limited to the intensity change specific to the solid.
According to such a capsule manufacturing apparatus, a capsule having an appropriately hardened shell can be generated.

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

また、かかるカプセル製造装置で製造された医療用カプセルが明らかなる。
このような医療用カプセルによれば、所望のサイズや硬さの微小カプセルが製造できるため、DDS(ドラックデリバリーシステム)のように、薬剤などのコアとそれを被覆するシェルなどを構成することにより、途中で吸収・分解されることなく患部に到達させ、患部で薬剤を放出することができる。
Moreover, the medical capsule manufactured with this capsule manufacturing apparatus becomes clear.
According to such a medical capsule, a microcapsule having a desired size and hardness can be manufactured. Thus, like a DDS (drug delivery system), a core such as a drug and a shell covering the core are configured. It is possible to reach the affected area without being absorbed and decomposed on the way, and to release the drug at the affected area.

また、膜状に保持された第2の液体の液膜に向けて第1の液体を噴射することにより、コアを形成することと、前記コアが前記第2の液体の液膜を貫通する際に、前記第2の液体によって前記コアを被覆させることにより、前記コアを内包するシェルを形成することと、前記第2の液体の液膜に前記第2の液体を噴射することで、前記液膜に前記第2の液体を補充することと、を有するカプセル製造方法が明らかとなる。   Further, the first liquid is ejected toward the liquid film of the second liquid held in a film shape to form a core, and when the core penetrates the liquid film of the second liquid The core is covered with the second liquid to form a shell that encloses the core, and the liquid is ejected onto the liquid film of the second liquid, thereby Replenishing the membrane with the second liquid reveals a capsule manufacturing method.

===概要===
<カプセルとは>
図1に、本実施形態で生成されるカプセルの概念図を示す。本実施形態におけるカプセルは、図のように「コア」(内包物)、及びそれを覆う「シェル」によって構成され、球状の外形を有する。「コア」を形成するコア材は、有効成分(例えば、ハイドロキノン、セラミド、牛血清アルブミン、γ−グロブリン、リピオドール、ビフィズス菌、ビタミン、ヒアルロン酸、IPS細胞等)を含んだ物質である。コア材には当該有効成分が溶解していているもの、有効成分が分散しているもの、また、有効成分が固体もしくは気体状で存在しているものが含まれる。このようなカプセルは、食料、医薬部外品、医薬品等、種々の分野で使用されており、カプセルの大きさ(内包物の容量)や、シェルの厚さはその用途に応じて様々である。
=== Overview ===
<What is a capsule?>
In FIG. 1, the conceptual diagram of the capsule produced | generated by this embodiment is shown. The capsule in the present embodiment is constituted by a “core” (inclusion) and a “shell” covering the capsule as shown in the figure, and has a spherical outer shape. The core material forming the “core” is a substance containing an active ingredient (for example, hydroquinone, ceramide, bovine serum albumin, γ-globulin, lipiodol, bifidobacteria, vitamins, hyaluronic acid, IPS cells, etc.). The core material includes those in which the active ingredient is dissolved, those in which the active ingredient is dispersed, and those in which the active ingredient is present in a solid or gaseous state. Such capsules are used in various fields such as foods, quasi-drugs, and pharmaceuticals, and the size of capsules (capacity of inclusions) and the thickness of shells vary depending on the application. .

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

カプセルを生成する際には、薄膜状に形成されたシェル材(第2の液体による液膜)に対して、カプセルのコアとなるコア材(第1の液体)の液滴を突入させる。そして、コア材がシェル材の液膜を貫通する際にシェル材(第2の液体)がコア材全体を包み込むようにして被覆することによってシェルが形成される。   When the capsule is generated, a droplet of the core material (first liquid) serving as the core of the capsule is made to enter the shell material (liquid film made of the second liquid) formed in a thin film shape. Then, when the core material penetrates the liquid film of the shell material, the shell material (second liquid) covers the entire core material so as to cover the entire core material, thereby forming a shell.

図2は、シェルが形成される際の動作について概略的に説明する図である。図の(A)〜(D)はコア材が液膜を貫通する際の様子を時系列順に表したものである。図では、水平に保持された液膜(斜線部)に対して鉛直上方向から垂直にコア材が突入するものとする。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the operation when the shell is formed. (A)-(D) of a figure represents the mode when a core material penetrates a liquid film in time series order. In the figure, it is assumed that the core material enters vertically from the vertically upward direction with respect to the liquid film (shaded portion) held horizontally.

(A)はじめに、コア材(第1の液体)の液滴によって形成されたコアが、シェル材(第2の液体)によって形成された液膜に所定の速度(液膜を貫通可能な速度)で突入する。(B)液膜と接触したコアはそのまま直進を続け、液膜を貫通しようとする。これに対して、液膜はコアを包むように変形する。なお、第1の液体と第2の液体とは、組成や比重、粘度、表面張力等の性質が異なり、互いに混合しにくい液体が選択される。例えば、水性の液体と油性の液体など界面が形成される液体の組合せの液体を選択することにより、両者が接触した場合でも直ちに混合されることがないようにする。(C)コアは液膜に包まれたまま直進を続ける。コアが当初の液膜の位置を通過した段階では、コアの大部分が液膜(第2の液体)によって覆われる。なお、コアが通過した部分では液膜に穴が開いたような状態となるが、その穴の周囲から第2の液体が移動することにより、液膜の穴をふさいで穴のない状態に戻そうとする。(D)コアが液膜を完全に貫通すると、コア全体が第2の液体に被覆された状態となり、コアを内包するようにシェルが形成される。また、コアが貫通することによって液膜に開いた穴は第2の液体により閉じられる。   (A) First, the core formed by the droplets of the core material (first liquid) has a predetermined speed (speed that can penetrate the liquid film) in the liquid film formed by the shell material (second liquid). Rush in. (B) The core in contact with the liquid film continues straight ahead and tries to penetrate the liquid film. On the other hand, the liquid film is deformed so as to wrap the core. The first liquid and the second liquid are different in properties such as composition, specific gravity, viscosity, surface tension, and the like, and liquids that are difficult to mix with each other are selected. For example, by selecting a liquid that is a combination of a liquid that forms an interface, such as an aqueous liquid and an oily liquid, the liquids are not immediately mixed even when they come into contact with each other. (C) The core continues straight while being wrapped in the liquid film. At the stage where the core passes through the position of the initial liquid film, most of the core is covered with the liquid film (second liquid). In the portion where the core has passed, the liquid film is in a state where a hole is formed in the liquid film. However, the second liquid moves from the periphery of the hole to close the liquid film and return to the state without the hole. Try to. (D) When the core completely penetrates the liquid film, the entire core is covered with the second liquid, and a shell is formed so as to enclose the core. Further, the hole opened in the liquid film by the penetration of the core is closed by the second liquid.

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

なお、図2の(D)の状態では、カプセルのシェルが液体(第2の液体)のままである。そのため、当該シェルは外部環境に対して非常に不安定な場合があり、生成されたカプセルに触れるだけでシェルが破壊されてしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、形成されたシェル(第2の液体)にシェル硬化材として第3の液体を接触させて化学反応を生じさせる。化学反応によりシェルを適切な硬さに硬化させることによって外部環境に対して強いカプセルを生成する。第2の液体と第3の液体との化学反応についての詳細は後で説明する。なお、硬化するとは、液体の粘度が高くなることや、液体状のものが固体状に性状変化することなどを含み、特に固体特有の強度変化に限定されるものではない。   In the state shown in FIG. 2D, the capsule shell remains liquid (second liquid). For this reason, the shell may be very unstable with respect to the external environment, and the shell may be destroyed by simply touching the generated capsule. Therefore, in the present embodiment, the formed shell (second liquid) is brought into contact with the third liquid as a shell curing material to cause a chemical reaction. Capsules that are strong against the external environment are produced by curing the shell to an appropriate hardness by chemical reaction. Details of the chemical reaction between the second liquid and the third liquid will be described later. Curing includes that the viscosity of the liquid is increased and that the liquid is changed to a solid, and is not particularly limited to a change in strength unique to the solid.

===第1実施形態===
発明を実施するためのカプセル製造装置の形態として、液体噴射装置を用いたカプセル製造装置1を例に挙げて説明する。
=== First Embodiment ===
As a form of the capsule manufacturing apparatus for carrying out the invention, a capsule manufacturing apparatus 1 using a liquid ejecting apparatus will be described as an example.

カプセル製造装置1では、インクジェット方式を用いて液滴を噴射することにより、カプセルの大きさやシェルの厚さを自由に調整しながら、所望のサイズのカプセルを製造(生成)する。また、インクジェット方式により微少量の液滴を噴射することで、カプセル径がナノメートル(nm)オーダーやマイクロメートル(μm)オーダーとなるような、微小サイズのカプセルを生成することが可能である。例えば、0.1〜500pl(ピコリットル)程度の容量の、所謂マイクロカプセル(マイクロスフィア)を生成することができる。   The capsule manufacturing apparatus 1 manufactures (generates) a capsule having a desired size while freely adjusting the size of the capsule and the thickness of the shell by ejecting droplets using an inkjet method. In addition, by ejecting a small amount of liquid droplets by an ink jet method, it is possible to generate a micro-sized capsule having a capsule diameter on the nanometer (nm) order or micrometer (μm) order. For example, a so-called microcapsule (microsphere) having a capacity of about 0.1 to 500 pl (picoliter) can be produced.

また、本実施形態では、図2で説明したように、噴射されたコア材の液滴をシェル材の液膜に貫通させることでカプセルを生成する。その際、シェル材の液膜に適宜シェル材を補充することにより、液膜の厚さ(膜厚)を一定に保つようにする。カプセル生成動作を通して該液膜の厚さが大きく変動しないように管理することにより、シェルの厚さが均一なカプセルを生成しやすくなる。膜厚管理の詳細については後で説明する。   In the present embodiment, as described with reference to FIG. 2, capsules are generated by penetrating the ejected droplets of the core material through the liquid film of the shell material. At this time, the thickness of the liquid film (film thickness) is kept constant by appropriately replenishing the liquid film of the shell material with the shell material. By managing so that the thickness of the liquid film does not fluctuate greatly through the capsule generating operation, it becomes easy to generate a capsule having a uniform shell thickness. Details of the film thickness management will be described later.

<カプセル製造装置1の構成>
図3は、第1実施形態におけるカプセル製造装置1の基本的な構成を説明する概略図である。カプセル製造装置1は、第1液体噴射部10と、第2液体噴射部20と、液膜保持部30と、液体接触部50とを備える。
<Configuration of capsule manufacturing apparatus 1>
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a basic configuration of the capsule manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment. The capsule manufacturing apparatus 1 includes a first liquid ejecting unit 10, a second liquid ejecting unit 20, a liquid film holding unit 30, and a liquid contact unit 50.

説明のため、図3に示されるように、X軸、Y軸、Z軸からなる座標軸を設定する。Z軸は鉛直方向(図3において下向きの方向)であり、X軸はZ軸に対して垂直な方向であり、Y軸はZ軸及びX軸に垂直な方向であるものとする。図3では、第1液体噴射部10と、液膜保持部30と、液体接触部50とがZ軸方向に沿って直線状に並んで配置されているが、これらの位置関係を変更することも可能である。   For the sake of explanation, as shown in FIG. 3, a coordinate axis composed of an X axis, a Y axis, and a Z axis is set. The Z axis is a vertical direction (a downward direction in FIG. 3), the X axis is a direction perpendicular to the Z axis, and the Y axis is a direction perpendicular to the Z axis and the X axis. In FIG. 3, the first liquid ejecting unit 10, the liquid film holding unit 30, and the liquid contact unit 50 are arranged in a straight line along the Z-axis direction, but these positional relationships are changed. Is also possible.

(第1液体噴射部10)
第1液体噴射部10は、第1の液体(コア材)を噴射することによってマイクロカプセルのコアを形成するコア形成部である。第1液体噴射部10は噴射ヘッド11と、第1液体タンク12とを有する。
(First liquid injection unit 10)
The 1st liquid injection part 10 is a core formation part which forms the core of a microcapsule by injecting the 1st liquid (core material). The first liquid ejecting unit 10 includes an ejecting head 11 and a first liquid tank 12.

噴射ヘッド11は第1の液体を液滴として噴射する。噴射ヘッド11による液体噴射動作については後で説明する。第1液体タンク12はコアの原料としての第1の液体を貯留しておくタンクであり、不図示の液体伝送路を介して噴射ヘッド11に第1の液体を供給する。噴射ヘッド11の動作は不図示の制御部HCによって制御される。制御部HCは、噴射ヘッド11を駆動させるための電圧波形信号である駆動信号を生成し、後述するピエゾ素子PZTに印加することによって、第1の液体を噴射させる。また、制御部HCは、第1の液体の噴射可否についての判断も行なう。詳細は後述する。   The ejection head 11 ejects the first liquid as droplets. The liquid ejecting operation by the ejecting head 11 will be described later. The first liquid tank 12 is a tank that stores a first liquid as a raw material of the core, and supplies the first liquid to the ejection head 11 via a liquid transmission path (not shown). The operation of the ejection head 11 is controlled by a control unit HC (not shown). The control unit HC generates a drive signal that is a voltage waveform signal for driving the ejection head 11 and applies it to a piezo element PZT described later, thereby ejecting the first liquid. The control unit HC also determines whether or not the first liquid can be ejected. Details will be described later.

図4は、噴射ヘッド11の構造を説明する断面図である。噴射ヘッド11は、ノズル111、ピエゾ素子PZT、液体供給路112、ノズル連通路114(容積室に相当する)、及び、弾性板116(ダイアフラムに相当する)を有する。   FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the structure of the ejection head 11. The ejection head 11 includes a nozzle 111, a piezo element PZT, a liquid supply path 112, a nozzle communication path 114 (corresponding to a volume chamber), and an elastic plate 116 (corresponding to a diaphragm).

第1液体タンク12に貯留された第1の液体は、液体供給路112を介してノズル連通路114に供給される。圧電素子であるピエゾ素子PZTには、制御部HCで生成された複数のパルスを有する電圧信号が駆動信号として印加される。駆動信号が印加されると、該駆動信号に従ってピエゾ素子PZTが伸縮し、弾性板116を振動させる。そして、ノズル連通路114の容積を変化させ、駆動信号の振幅に対応するようにノズル連通路114内に供給された第1の液体を移動させる。   The first liquid stored in the first liquid tank 12 is supplied to the nozzle communication path 114 via the liquid supply path 112. A voltage signal having a plurality of pulses generated by the control unit HC is applied as a drive signal to the piezoelectric element PZT which is a piezoelectric element. When a drive signal is applied, the piezo element PZT expands and contracts in accordance with the drive signal, causing the elastic plate 116 to vibrate. Then, the volume of the nozzle communication path 114 is changed, and the first liquid supplied into the nozzle communication path 114 is moved so as to correspond to the amplitude of the drive signal.

第1の液体の移動について具体的に説明する。本願実施形態のピエゾ素子PZTは、電圧を印加すると図4の上下方向に収縮する特性を有する。駆動信号としてある電圧からより大きい電圧を印加した場合、ピエゾ素子PZTは図4の上下方向に収縮してノズル連通路114の容積を拡大する方向に弾性板116を変形させる。このとき、ノズル111における液体表面はノズル111の内側(図4の上側)方向に移動する。逆に、ある電圧からより小さい電圧を印加した場合、ピエゾ素子PZTは図4の上下方向に伸長し、ノズル連通路114の容積を縮小する方向に弾性板116を変形させる。このとき、ノズル111の液体表面はノズル111の外側(図4の下側)方向に移動する。このように、ノズル連通路114の容積を変化させるとノズル連通路114における圧力が変動し、ノズル連通路114に充填された液体をノズル111から噴射することができる。噴射された第1の液体は、その表面張力により球形(液滴)となる。つまり、ピエゾ素子PZTに印加される駆動信号の振幅(電圧の大きさ)を変更することによって、噴射される液滴の大きさ(液体の量)を調整することができる。これにより、所望のサイズのカプセルコアを正確に形成することができるようになる。   The movement of the first liquid will be specifically described. The piezo element PZT of the present embodiment has a characteristic of contracting in the vertical direction of FIG. 4 when a voltage is applied. When a voltage larger than a certain voltage is applied as a drive signal, the piezo element PZT contracts in the vertical direction in FIG. 4 and deforms the elastic plate 116 in a direction to expand the volume of the nozzle communication path 114. At this time, the liquid surface in the nozzle 111 moves toward the inside of the nozzle 111 (upper side in FIG. 4). Conversely, when a smaller voltage is applied from a certain voltage, the piezo element PZT extends in the vertical direction in FIG. 4 and deforms the elastic plate 116 in a direction to reduce the volume of the nozzle communication path 114. At this time, the liquid surface of the nozzle 111 moves in the direction of the outside of the nozzle 111 (the lower side in FIG. 4). As described above, when the volume of the nozzle communication path 114 is changed, the pressure in the nozzle communication path 114 varies, and the liquid filled in the nozzle communication path 114 can be ejected from the nozzle 111. The ejected first liquid becomes spherical (droplet) due to its surface tension. That is, by changing the amplitude (voltage magnitude) of the drive signal applied to the piezo element PZT, it is possible to adjust the size (liquid amount) of the ejected droplets. Thereby, the capsule core of a desired size can be accurately formed.

なお、第1の液体に酸素分子が溶け込んでいると、この圧力変動の際、ノズル連通路114において気泡が生じてしまう。よって、本実施形態において使用される第1の液体は予め中空糸などを用いて脱気されていることが望ましい。   If oxygen molecules are dissolved in the first liquid, bubbles are generated in the nozzle communication path 114 during the pressure fluctuation. Therefore, it is desirable that the first liquid used in the present embodiment is deaerated beforehand using a hollow fiber or the like.

本実施形態において、ノズル111は、例えば直径20μmであり、噴射周波数10Hz以上で第1の液体を噴射することができる。また、駆動信号の周波数を変更することにより噴射周波数を変更し、カプセル(コア)の生成効率を変化させことができる。なお、ノズルの直径はこれに限らず、実際はノズルの直径はコアの直径に関係し、コアの直径はマイクロカプセルの直径に関係する。そのため、1〜1000μmのマイクロカプセルを生成する際は、それに応じたノズル径、つまり1〜1000μmのノズル径を使用することが望ましい。   In the present embodiment, the nozzle 111 has a diameter of 20 μm, for example, and can eject the first liquid at an ejection frequency of 10 Hz or more. Moreover, the injection frequency can be changed by changing the frequency of the drive signal, and the capsule (core) generation efficiency can be changed. In addition, the diameter of the nozzle is not limited to this, and the diameter of the nozzle is actually related to the diameter of the core, and the diameter of the core is related to the diameter of the microcapsule. Therefore, when producing microcapsules of 1 to 1000 μm, it is desirable to use a nozzle diameter corresponding to that, that is, a nozzle diameter of 1 to 1000 μm.

(第2液体噴射部20)
第2液体噴射部20は、液膜保持部30に保持されたシェル材(第2の液体)の液膜に向けてシェル材(第2の液体)を噴射することによって、液膜にシェル材を補充するシェル材補充部である。第2液体噴射部20の構成は、基本的に第1液体噴射部10と同様である。すなわち、噴射ヘッド21と第2液体タンク22とを有する。噴射ヘッド21は第2の液体を液滴として噴射する。噴射ヘッド21による液体噴射動作は、上述の第1液体噴射部10の噴射ヘッド11とほぼ同様の動作である。第2液体タンク22はシェルの原料としての第2の液体を貯留しておくタンクである。第2液体噴射部20の動作も不図示の制御部HCによって制御される。制御部HCは噴射ヘッド21を駆動させるための駆動信号を生成してピエゾ素子PZTに印加することにより、ノズルから第2の液体を噴射させる(図4参照)。
(Second liquid injection unit 20)
The second liquid ejecting unit 20 ejects the shell material (second liquid) toward the liquid film of the shell material (second liquid) held by the liquid film holding unit 30, so that the shell material is applied to the liquid film. It is a shell material replenishment part which replenishes. The configuration of the second liquid ejecting unit 20 is basically the same as that of the first liquid ejecting unit 10. That is, it has an ejection head 21 and a second liquid tank 22. The ejection head 21 ejects the second liquid as droplets. The liquid ejecting operation by the ejecting head 21 is substantially the same as the operation of the ejecting head 11 of the first liquid ejecting unit 10 described above. The second liquid tank 22 is a tank for storing a second liquid as a raw material of the shell. The operation of the second liquid ejecting unit 20 is also controlled by a control unit HC (not shown). The controller HC generates a drive signal for driving the ejection head 21 and applies it to the piezo element PZT, thereby ejecting the second liquid from the nozzle (see FIG. 4).

(液膜保持部30)
液膜保持部30は、液膜保持部材31を有する。
液膜保持部材31は、シェルを形成する原材料である第2の液体(シェル材)を薄膜状に保持する板状の部材である。液膜保持部材31には図3に示されるような円形の穴が開けられ、この円形の穴に第2の液体が供給される。供給された第2の液体は当該円形の穴を外縁として薄い膜状に広がり、液面(界面)の面積がなるべく小さくなるように液膜を形成する。すなわち、液膜保持部材31に設けられた円形の領域の中で、表面張力によって第2の液体が膜状に保持される。表面張力によって保持されることにより、液膜の厚さ(膜厚)は非常に薄くすることも可能であり、第1液体噴射部10から噴射されたコア材を容易に貫通させやすくなる。これにより、カプセル生成の効率を高くすることが可能となる。
(Liquid film holding unit 30)
The liquid film holding unit 30 includes a liquid film holding member 31.
The liquid film holding member 31 is a plate-like member that holds the second liquid (shell material), which is a raw material for forming the shell, in a thin film shape. A circular hole as shown in FIG. 3 is formed in the liquid film holding member 31, and the second liquid is supplied to the circular hole. The supplied second liquid spreads in a thin film shape with the circular hole as an outer edge, and forms a liquid film so that the area of the liquid surface (interface) becomes as small as possible. That is, the second liquid is held in the form of a film by surface tension in a circular region provided in the liquid film holding member 31. By being held by the surface tension, the thickness (film thickness) of the liquid film can be made very thin, and the core material ejected from the first liquid ejecting unit 10 can be easily penetrated. This makes it possible to increase the efficiency of capsule generation.

なお、液膜保持部材31に設けられる穴の形状は円形には限られず、楕円形や矩形であってもよい。つまり、液膜の外縁部を構成するような閉じられた所定の領域が形成されていればよい。ただし、図3のように穴の形状を円形にすると、液膜を保持するために必要なエネルギーが小さくなることから、液膜を安定して保持しやすくなる。   The shape of the hole provided in the liquid film holding member 31 is not limited to a circle, but may be an ellipse or a rectangle. That is, it is only necessary to form a predetermined closed region that constitutes the outer edge of the liquid film. However, if the shape of the hole is circular as shown in FIG. 3, the energy required to hold the liquid film is reduced, so that the liquid film can be held stably.

液膜保持部材31の材質は、液膜を保持できるものであれば自由であり、本実施形態では金属製(例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、金、銀、真鍮、チタン、炭素鋼、洋白等)や樹脂製(例えば、アクリル、ポリウレタン、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン等)の液膜保持部材を用いることができる。なお、液膜保持部材31の厚さは、保持するべき液膜の厚さを考慮して決定される。本実施形態において、シェル材の液膜はコア材の液滴が貫通可能なように極めて薄く形成されるため、液膜保持部材31もそのような薄膜を保持することが可能なものが用いられる。   The material of the liquid film holding member 31 is not particularly limited as long as it can hold the liquid film. In this embodiment, the liquid film holding member 31 is made of metal (for example, stainless steel, aluminum, copper, gold, silver, brass, titanium, carbon steel, white steel). Etc.) or resin (for example, acrylic, polyurethane, silicon resin, epoxy resin, melamine resin, phenol resin, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, nylon, etc.) can be used. The thickness of the liquid film holding member 31 is determined in consideration of the thickness of the liquid film to be held. In the present embodiment, since the liquid film of the shell material is formed extremely thin so that the droplets of the core material can penetrate, the liquid film holding member 31 is also capable of holding such a thin film. .

また、液膜保持部材31は、板状の部材には限られず、液膜の外縁を形成することによって該液膜を保持する枠状の部材であってもよい。例えば、針金のような部材でリング形状の枠を作成し、該リング形状の枠によって第2の液体の液膜が保持されるのであってもよい。枠の形状は、楕円形や矩形等、所謂閉曲線(ここでは直線で構成される矩形も閉曲線に含むものとする)で構成されることによって液膜を保持することが可能な形状であればよい。   The liquid film holding member 31 is not limited to a plate-like member, and may be a frame-like member that holds the liquid film by forming an outer edge of the liquid film. For example, a ring-shaped frame may be created with a member such as a wire, and the liquid film of the second liquid may be held by the ring-shaped frame. The shape of the frame may be any shape that can hold the liquid film by being formed of a so-called closed curve (here, a rectangle formed by a straight line is also included in the closed curve) such as an ellipse or a rectangle.

なお、液膜保持部30は、液膜の原料となる第2の液体(シェル材)を液膜保持部材31に供給し、液膜を形成することができる液膜形成機構(不図示)を備えていてもよい。または、外部装置によって第2の液体の液膜が形成され、液膜保持部材31に保持されるのであってもよい。液膜を自由に形成することができるようにしておけば、カプセル生成動作中(詳細は後述)に液膜が損壊されたり破れたりした場合であってもすぐに液膜を再形成することができるため、時間を節約して効率よくカプセルを生成できる。   The liquid film holding unit 30 supplies a second liquid (shell material) that is a raw material for the liquid film to the liquid film holding member 31 to provide a liquid film forming mechanism (not shown) that can form a liquid film. You may have. Alternatively, the liquid film of the second liquid may be formed by an external device and held by the liquid film holding member 31. If the liquid film can be freely formed, the liquid film can be immediately re-formed even if the liquid film is damaged or broken during the capsule generation operation (details will be described later). As a result, time can be saved and capsules can be generated efficiently.

(液体接触部50)
液体接触部50は、第3の液体(シェル硬化材)を液体の状態で貯留し、該液体接触部50において第3の液体(シェル硬化材)と第2の液体(シェル材)とを接触させることにより化学反応を生じさせ、シェルを硬化させる。
(Liquid contact part 50)
The liquid contact part 50 stores the third liquid (shell hardener) in a liquid state, and contacts the third liquid (shell hardener) and the second liquid (shell material) in the liquid contact part 50. Causing a chemical reaction to harden the shell.

液体接触部50は、液体貯留槽51を有する。液体貯留槽51は液体を貯留しておくことができる容器である。本実施形態においては図3の斜線部で表されるように第3の液体を液体の状態で貯留して液相を形成する。液体貯留槽51の上部は開口部となっていて、液膜保持部30を貫通することにより第2の液体(シェル材)によって被覆されたカプセルが第3の液体中に進入する。そして、第2の液体(シェル材)が第3の液体(シェル硬化材)と接触することによって、液体貯留槽51内において化学反応を生じて硬化する。   The liquid contact part 50 has a liquid storage tank 51. The liquid storage tank 51 is a container that can store a liquid. In the present embodiment, the third liquid is stored in a liquid state to form a liquid phase as represented by the hatched portion in FIG. The upper part of the liquid storage tank 51 is an opening, and the capsule covered with the second liquid (shell material) enters the third liquid by penetrating the liquid film holding unit 30. Then, the second liquid (shell material) comes into contact with the third liquid (shell hardener) to cause a chemical reaction in the liquid storage tank 51 and harden.

液体貯留槽51は、第3の液体と接触した後のカプセルを回収するための回収機構(不図示)を備えていてもよい。回収機構としては、例えば、生成されたカプセルを第3の液体中から濾し取るためのろ過装置等が備えられる。この場合、液体接触部50はカプセル回収部としての機能も有する。   The liquid storage tank 51 may include a recovery mechanism (not shown) for recovering the capsule after coming into contact with the third liquid. As the recovery mechanism, for example, a filtration device or the like for filtering out the generated capsule from the third liquid is provided. In this case, the liquid contact part 50 also has a function as a capsule collection part.

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

図2で説明したように、本実施形態では、シェル材の液膜に対してコア材を貫通させ、コア材をシェル材で被覆させることによりカプセルを生成する。したがって、液膜保持部30に保持されているシェル材の液膜が蒸発等することによって適正な厚さを保てない場合(つまり、薄くなる場合)には、均一な厚さのシェルを形成できなくなるおそれがある。また、シェルそのものが形成できなくなる場合もある。そこで、シェル材の液膜に対して、減少した分のシェル材を適宜補充することによって液膜を適正な厚さに保ちながらカプセルを生成する。   As described with reference to FIG. 2, in this embodiment, the core material is passed through the liquid film of the shell material, and the capsule is generated by covering the core material with the shell material. Therefore, when the appropriate thickness cannot be maintained due to evaporation of the liquid film of the shell material held in the liquid film holding unit 30 (that is, when the thickness is reduced), a shell having a uniform thickness is formed. There is a risk that it will not be possible. In addition, the shell itself may not be formed. Therefore, capsules are generated while keeping the liquid film at an appropriate thickness by appropriately supplementing the reduced amount of the shell material to the liquid film of the shell material.

S101:コア形成工程
まず、第1液体噴射部10から噴射されるコア材(第1の液体)の液滴(ドット)によってカプセルのコアが形成される。コア材としては、有効成分(例えば、ハイドロキノン、セラミド、牛血清アルブミン、γ−グロブリン、リピオドール、ビフィズス菌、ビタミン、ヒアルロン酸、IPS細胞等)を含んだ物質(水溶液)が用いられる。以下の各実施形態についても同様とする。
S101: Core Formation Step First, a capsule core is formed by droplets (dots) of the core material (first liquid) ejected from the first liquid ejecting unit 10. As the core material, a substance (aqueous solution) containing an active ingredient (for example, hydroquinone, ceramide, bovine serum albumin, γ-globulin, lipiodol, bifidobacteria, vitamins, hyaluronic acid, IPS cells, etc.) is used. The same applies to each of the following embodiments.

本実施形態では、第1液体噴射部10が液膜保持部30の鉛直上方に設けられており(図3参照)、第1の液体がZ軸方向に噴射される。すなわち、XY平面に平行に保持されたシェル材の液膜に向けて垂直な方向からコア材が噴射される。ただし、コア材は、必ずしもシェル材の液膜に対して垂直な方向に噴射される必要は無く、シェル材の液膜に対して斜めの方向に噴射されるのであってもよい。   In the present embodiment, the first liquid ejecting unit 10 is provided vertically above the liquid film holding unit 30 (see FIG. 3), and the first liquid is ejected in the Z-axis direction. That is, the core material is jetted from a direction perpendicular to the liquid film of the shell material held parallel to the XY plane. However, the core material does not necessarily have to be injected in a direction perpendicular to the liquid film of the shell material, and may be injected in an oblique direction with respect to the liquid film of the shell material.

コア材を噴射する際の液体噴射量は、生成されるカプセルのコアの大きさ(容量)に応じて決定される。噴射された第1の液体による液滴がそのままコアになるためである。すなわち、コア材を噴射する量を制御することによって、生成されるカプセルのサイズ(コアの大きさ)を自由に設定することができる。第1液体噴射部10から噴射されるコア材(第1の液体)の量は、上述したように、駆動信号の電圧を変更することによって調整することができる。   The liquid ejection amount when ejecting the core material is determined according to the size (capacity) of the core of the capsule to be generated. This is because the droplets of the ejected first liquid directly become the core. In other words, the size of the capsule to be generated (core size) can be freely set by controlling the amount of the core material to be injected. As described above, the amount of the core material (first liquid) ejected from the first liquid ejecting unit 10 can be adjusted by changing the voltage of the drive signal.

また、このことは、コア材(第1の液体)の歩留まりが非常に高いということを意味する。すなわち、噴射されたコア材は全てコアを形成するために用いられるため、コア材はほとんど無駄にならない。したがって、カプセルの原料コストを安く抑えることができる。特に、コア材として非常に高価な物質を使用しなければならない場合(例えば、医療用カプセルを生成する際に、医療用材料をコアとする場合)に非常に効果的である。また、無駄に廃棄される液体の量が最小限に抑えられるため、環境保護という観点でも有効である。   This also means that the yield of the core material (first liquid) is very high. That is, since all the injected core material is used to form the core, the core material is hardly wasted. Therefore, the raw material cost of the capsule can be reduced. In particular, it is very effective when a very expensive substance must be used as the core material (for example, when a medical material is used as a core when producing a medical capsule). In addition, since the amount of wastefully discarded liquid is minimized, it is also effective from the viewpoint of environmental protection.

コア材を噴射する際の液体噴射速度は、次工程のシェル形成工程(S102)においてシェル材(第2の液体)の液膜を貫通できるような速度に設定される。すなわち、噴射されたコア材の液滴が、該液膜を貫通するのに十分な大きさの運動量を有するように設定される。設定される速度は、貫通するべき液膜の厚さ、液膜材料(シェル材)の粘度や液膜の表面張力、コア(第1の液体)の噴射量や密度等によって条件が異なる。また、第1液体噴射部10と液体保持部30との位置関係(距離)によっても条件が異なる。したがって、実際にカプセルが生成される条件にてあらかじめ実験を行なって、シェル材の液膜を貫通することができる最小のコア材噴射速度を調べておき、当該速度を所定の速度として設定しておく。例えば生成されるコアのサイズや使用される液体材料毎に所定の速度が設定される。制御部HCは、設定された所定の速度を参照してピエゾ素子PZTを駆動させ、所定の速度以上となるように第1の液体を噴射させる。   The liquid jet speed when jetting the core material is set to a speed that can penetrate the liquid film of the shell material (second liquid) in the shell forming step (S102) of the next step. That is, the ejected core material droplet is set to have a momentum large enough to penetrate the liquid film. The speed to be set varies depending on the thickness of the liquid film to be penetrated, the viscosity of the liquid film material (shell material), the surface tension of the liquid film, the injection amount and density of the core (first liquid), and the like. The conditions also differ depending on the positional relationship (distance) between the first liquid ejecting unit 10 and the liquid holding unit 30. Therefore, by conducting an experiment in advance under conditions where capsules are actually generated, the minimum core material injection speed that can penetrate the liquid film of the shell material is checked, and the speed is set as a predetermined speed. deep. For example, a predetermined speed is set for each size of the core to be generated and each liquid material to be used. The controller HC drives the piezo element PZT with reference to the set predetermined speed, and ejects the first liquid so as to be equal to or higher than the predetermined speed.

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

本実施形態において、シェル材(第2の液体)としては多糖類、もしくは蛋白質類(例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、エチルセルロース、メチルセルロース、ペクチン、ジェランガム、キトサン、コラーゲン、フィブリノーゲン等)を含んだ物質(水溶液)が用いられる。アルギン酸塩類は人体に対してほぼ無害であり、カプセルのシェル材として使用することによりカプセルの応用性の範囲が広くなる。以下の各実施形態についても同様とする。   In this embodiment, as the shell material (second liquid), polysaccharides or proteins (for example, sodium alginate, calcium alginate, potassium alginate, ammonium alginate, ethyl cellulose, methyl cellulose, pectin, gellan gum, chitosan, collagen, fibrinogen, etc. ) -Containing substance (aqueous solution) is used. Alginates are almost harmless to the human body, and the range of applicability of capsules is widened by using them as capsule shell materials. The same applies to each of the following embodiments.

上述したように、シェル材(第2の液体)とコア材(第1の液体)とは、互いに混合しにくい液体が選択される。言い換えると、第1の液体と第2の液体とが、一定時間の間分離した状態を保つことができるような液体材料を選択すればよい。例えば、コア材が油性の液体であれば、シェル材は水性の液体であればよい。本実施形態のカプセル製造装置では、このように材料選択性が広いので、多くの種類の液体をシェル材(第2の液体)として用いることが可能である。   As described above, the shell material (second liquid) and the core material (first liquid) are selected as liquids that are difficult to mix with each other. In other words, a liquid material that can maintain a state in which the first liquid and the second liquid are separated for a certain period of time may be selected. For example, if the core material is an oily liquid, the shell material may be an aqueous liquid. In the capsule manufacturing apparatus of the present embodiment, since material selectivity is wide as described above, many types of liquids can be used as the shell material (second liquid).

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

また、シェル材(第2の液体)の液膜が保持される位置と第1液体噴射部10との間の距離(図3のZ軸方向の距離)は小さい方が望ましい。コア材(第1の液体)が噴射されてから空気中を長距離移動すると、移動する間にコア材が蒸発して形成されるコアの大きさが予定よりも小さくなってしまうおそれがあるからである。特に、上述のような微小サイズのカプセル(例えば、マイクロカプセル)を生成する場合には、移動中にコア材が蒸発しやすいため注意が必要となる。また、マイクロカプセルの直径が100μm未満である場合には、液膜を貫通させるための速度が空気抵抗によって減少してしまうことを防止するためにも、両者の距離は短い方が有利である。したがって、本実施形態では、コア材が噴射されてからシェル材の液膜に着弾するまでの距離が10〜10000μm程度となるように、液膜保持部30が配置される。特に、10〜5000μm付近の距離が速度減衰と液滴蒸発の観点から有利であるため、より望ましい。さらに、マイクロカプセルの直径が100μm以上1000μm以下である場合には、コア材が噴射されてからシェル材の液膜に着弾するまでの距離が1〜1000mm程度となるように、液膜保持部30が配置される。特に、1〜300mm付近の距離が速度減衰、液滴蒸発に大きく関係するため、望ましい。なお、液滴の蒸発は着弾精度の低下を防ぐために、無風環境下が望ましい。さらに蒸発を抑制するために、液滴飛行環境は多湿が望ましい。   Further, it is desirable that the distance between the position where the liquid film of the shell material (second liquid) is held and the first liquid ejecting unit 10 (distance in the Z-axis direction in FIG. 3) is small. If the core material (first liquid) is ejected and then moved a long distance in the air, the core material formed by evaporation of the core material during the movement may be smaller than expected. It is. In particular, when producing a capsule having a small size as described above (for example, a microcapsule), care must be taken because the core material easily evaporates during movement. In addition, when the diameter of the microcapsule is less than 100 μm, it is advantageous that the distance between the two is short in order to prevent the speed for penetrating the liquid film from being reduced by air resistance. Therefore, in this embodiment, the liquid film holding | maintenance part 30 is arrange | positioned so that the distance from a core material being jetted to landing to the liquid film of a shell material may be about 10-10000 micrometers. In particular, a distance in the vicinity of 10 to 5000 μm is more desirable because it is advantageous from the viewpoint of velocity attenuation and droplet evaporation. Furthermore, when the diameter of the microcapsule is 100 μm or more and 1000 μm or less, the liquid film holding unit 30 is set so that the distance from when the core material is ejected to landing on the liquid film of the shell material is about 1 to 1000 mm. Is placed. In particular, a distance in the vicinity of 1 to 300 mm is desirable because it is greatly related to velocity attenuation and droplet evaporation. It should be noted that the evaporation of the droplets is preferably performed in a windless environment in order to prevent the landing accuracy from being lowered. Further, in order to suppress evaporation, the droplet flight environment is preferably humid.

本実施形態においては、シェル材(第2の液体)を原料としてカプセルのシェルが形成される。したがって、カプセル生成動作を繰り返すうちにシェル材が消費され、液膜の厚さが薄くなることが考えられる。また、保持されている液膜の表面積が大きいと、該液膜を形成するシェル材が時間の経過と共に徐々に蒸発することから、液膜の厚さが薄くなるおそれがある。このような場合、形成されるシェルの厚さを均一に保つことができなくなったり、液膜自体が破れやすくなったりするおそれがある。   In the present embodiment, the shell of the capsule is formed using the shell material (second liquid) as a raw material. Therefore, it is considered that the shell material is consumed while the capsule generating operation is repeated, and the thickness of the liquid film is reduced. Further, if the surface area of the liquid film being held is large, the shell material forming the liquid film gradually evaporates over time, so that the thickness of the liquid film may be reduced. In such a case, the thickness of the formed shell may not be kept uniform, or the liquid film itself may be easily broken.

そこで、カプセル生成動作中の所定のタイミングで、減少した分のシェル材を液膜に補充することで液膜の厚さが変動することを抑制する。具体的には、第2液体噴射部20から当該液膜に向けてシェル材(第2の液体)を噴射する。噴射されたシェル材は液滴を形成し、液膜保持部30に保持されたシェル材(第2の液体)液膜に着弾する。シェル材液滴の噴射速度は、液膜を貫通しない程度に調整されているため、着弾した液滴はそのまま液膜中に拡散して液膜を形成する。なお、液膜が水平に(XY平面上に)保持されていれば、液膜に着弾したシェル材液滴は液膜中を均等に拡散する。   In view of this, the liquid film is prevented from changing in thickness by replenishing the liquid film with the reduced amount of shell material at a predetermined timing during the capsule generating operation. Specifically, the shell material (second liquid) is ejected from the second liquid ejecting unit 20 toward the liquid film. The jetted shell material forms droplets and land on the shell material (second liquid) liquid film held by the liquid film holding unit 30. Since the jetting speed of the shell material droplets is adjusted so as not to penetrate the liquid film, the landed droplets are diffused into the liquid film as they are to form a liquid film. If the liquid film is held horizontally (on the XY plane), the shell material droplets that have landed on the liquid film diffuse evenly in the liquid film.

液膜の補充を行なう際に第2液体噴射部20から噴射されるシェル材の噴射量は、種々の条件を考慮して決定される。例えば、液体噴射部10によるコア材の合計噴射量や、カプセル生成動作の継続時間等を基準として決定することができる。カプセルが連続的に生成される場合、カプセルの大きさや駆動周波数に応じてシェル材の消費量も増えていくため、コア材の消費量(コア材の大きさや、それを駆動する周波数等に依存)とシェル材の消費量との間には相関関係があるはずである。そこで、その相関関係をあらかじめ求めておき、カプセルの大きさや生成量に応じてシェル材の補充量を決定することで、液膜を形成するシェル材の量を一定に保つことができる。ここで言うシェル材の消費量は、単位時間当たりに減少する量を示す。さらに実際には、単位時間に液膜から蒸発する分もあるため、単位時間当たりのシェル材の蒸発量についても考慮することで、より正確な量のシェル材を補充することが可能となる。   The amount of shell material injected from the second liquid injection unit 20 when the liquid film is replenished is determined in consideration of various conditions. For example, it can be determined based on the total injection amount of the core material by the liquid injection unit 10 and the duration of the capsule generation operation. When capsules are generated continuously, the amount of shell material consumed increases with the size of the capsule and the drive frequency, so the amount of core material consumed (depends on the size of the core material, the frequency at which it is driven, etc. ) And shell material consumption should be correlated. Therefore, the amount of the shell material forming the liquid film can be kept constant by obtaining the correlation in advance and determining the replenishment amount of the shell material according to the size and the amount of the capsule. The consumption amount of the shell material mentioned here indicates an amount that decreases per unit time. Furthermore, in practice, since there is a portion that evaporates from the liquid film per unit time, it is possible to replenish a more accurate amount of shell material by considering the amount of evaporation of the shell material per unit time.

なお、シェル材の噴射量が多い場合には、第2液体噴射部20から小さな液滴を複数回に分けて噴射することにより、シェル材液滴が液膜に着弾する際の衝撃をなるべく小さくして、液膜表面が波紋等によって変動することを抑制する。   When the shell material is ejected in a large amount, small droplets are ejected from the second liquid ejecting unit 20 in a plurality of times, so that the impact when the shell material droplets land on the liquid film is minimized. Thus, the liquid film surface is prevented from fluctuating due to ripples or the like.

本実施形態では、インクジェット方式でシェル材を噴射することによって、シェル材を微小量ずつ補充することが可能である。すなわち、シェル形成に伴うシェル材の消費や蒸発によるわずかな膜厚の変化にも正確に対応し、膜厚を均一に保つことができる。   In this embodiment, it is possible to replenish the shell material by a minute amount by ejecting the shell material by an ink jet method. That is, it is possible to accurately cope with a slight change in the film thickness due to the consumption of the shell material or evaporation accompanying the shell formation, and to keep the film thickness uniform.

S103:シェル硬化工程
S102でコアを被覆するシェルが形成された後、液体接触部50において当該シェルが硬化される。本実施形態では、液体接触部50の液体貯留槽51が第1液体噴射部10及び液膜保持部30の下側に設置されおり(図3参照)、Z軸方向(鉛直下方向)に噴射されたコア材(第1の液体)はシェル材(第2の液体)の液膜を貫通した後、そのまま液体貯留槽51内に進入する。そして、液体貯留槽51内に貯留されたシェル硬化材(第3の液体)とシェル材(第2の液体)とが接触することで化学反応を生じ、シェルが硬化する。硬化したカプセルはそのまま第3の液体の液相中に沈殿するため、完成後のカプセルを回収することが容易である。
S103: Shell curing step After the shell covering the core is formed in S102, the shell is cured at the liquid contact portion 50. In the present embodiment, the liquid storage tank 51 of the liquid contact unit 50 is installed below the first liquid ejecting unit 10 and the liquid film holding unit 30 (see FIG. 3), and ejected in the Z-axis direction (vertically downward). The core material (first liquid) thus made penetrates the liquid film of the shell material (second liquid) and then enters the liquid storage tank 51 as it is. Then, the shell hardening material (third liquid) and the shell material (second liquid) stored in the liquid storage tank 51 come into contact with each other to cause a chemical reaction, thereby hardening the shell. Since the hardened capsule is precipitated in the liquid phase of the third liquid as it is, it is easy to collect the completed capsule.

なお、液膜保持部30と液体貯留槽51との間の距離(Z軸方向距離)は、1〜15cm程度に保たれる。液体保持部30を貫通してから液体貯留槽51までのカプセルの移動距離が長すぎると、移動中にシェル材(第2の液体)が蒸発してしまうからである。   In addition, the distance (Z-axis direction distance) between the liquid film holding | maintenance part 30 and the liquid storage tank 51 is maintained at about 1-15 cm. This is because if the moving distance of the capsule from penetrating the liquid holding unit 30 to the liquid storage tank 51 is too long, the shell material (second liquid) evaporates during the movement.

本実施形態において、シェル硬化材(第3の液体)として、カルシウムイオンを含む塩化カルシウム水溶液や酢酸カルシウム水溶液が用いられる。以下の各実施形態についても同様とする。   In the present embodiment, a calcium chloride aqueous solution or a calcium acetate aqueous solution containing calcium ions is used as the shell hardener (third liquid). The same applies to each of the following embodiments.

そして、アルギン酸ナトリウム水溶液(第2の液体)が塩化カルシウム水溶液(第3の液体)と接触して化学反応を生じることにより、アルギン酸ナトリウム水溶液(シェル)がゲル化して硬化する。なお、ここで言う「硬化」とは粘度が高くなる状態も含む。   Then, the sodium alginate aqueous solution (second liquid) comes into contact with the calcium chloride aqueous solution (third liquid) to cause a chemical reaction, whereby the sodium alginate aqueous solution (shell) is gelled and hardened. Here, “curing” includes a state in which the viscosity is increased.

<化学反応について>
ここで、第2の液体(シェル材)としてアルギン酸ナトリウム水溶液を用い、第3の液体(シェル硬化材)として塩化カルシウム水溶液を用いた場合に生じる化学反応(ゲル化)について説明する。図6は、アルギン酸ナトリウムの説明図である。図7は、アルギン酸ナトリウムからアルギン酸カルシウムゲルへ変化する中間の様子を示す説明図である。図8は、アルギン酸カルシウムゲルの説明図である。
<About chemical reaction>
Here, a chemical reaction (gelation) that occurs when a sodium alginate aqueous solution is used as the second liquid (shell material) and a calcium chloride aqueous solution is used as the third liquid (shell hardener) will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram of sodium alginate. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an intermediate state of changing from sodium alginate to calcium alginate gel. FIG. 8 is an explanatory diagram of a calcium alginate gel.

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

ところで、図8には、破線で囲われた領域が示されている。アルギン酸カルシウムゲルでは、この破線で囲われた領域を通じてゲルの内部から外部へ水分子が移動したり、外部から内部へと水分子が移動したりする。このように破線で囲われた領域に水分子が存在することにより、弾力性のあるゲルが実現されている。そして、ゲルにおける水分子の流入量と流出量は均衡している。本実施形態において、親水性を有するゲル状のシェルが形成されることによって、人体に摂取する場合に生体親和性が高いカプセルを生成することができる。また、親水性のシェルであることから、コアと外部環境との間で該シェルを介した浸透圧の調整が容易になるという利点もある。   Incidentally, FIG. 8 shows a region surrounded by a broken line. In the calcium alginate gel, water molecules move from the inside of the gel to the outside through the region surrounded by the broken line, or the water molecules move from the outside to the inside. Thus, the elastic gel is realized by the presence of water molecules in the region surrounded by the broken line. The inflow and outflow of water molecules in the gel are balanced. In the present embodiment, by forming a gel-like shell having hydrophilicity, a capsule having high biocompatibility can be produced when ingested by the human body. Moreover, since it is a hydrophilic shell, there also exists an advantage that adjustment of the osmotic pressure through this shell becomes easy between a core and an external environment.

また、アルギン酸ナトリウムに対してグリセリンが添加されている場合には、水分子の流入量と流出量との均衡が崩れ、より水分子が外部に流出しやすくなる。図8の破線で囲われた領域にグリセリンも存在するのであるが、このグリセリンが外部に流出する際、この破線で囲われた領域の網目が収縮する。そうすると、アルギン酸カルシウムの密度が高まることから、ゲルが硬くなる。また、グリセリンはゲル化の反応速度を速くすることに貢献していると考えられ、このためゲルが硬くなるとも考えられる。   In addition, when glycerin is added to sodium alginate, the balance between the inflow and outflow of water molecules is lost, and water molecules are more likely to flow out. Although glycerin is also present in the region surrounded by the broken line in FIG. 8, when the glycerin flows out to the outside, the mesh in the region surrounded by the broken line contracts. Then, since the density of calcium alginate increases, the gel becomes hard. In addition, glycerin is considered to contribute to increasing the reaction rate of gelation, and it is also considered that the gel is hardened.

尚、グリセリンは人体に与える影響が少ないため薬剤を含むゲルを製造する際の添加剤として有利である。また、グリセリンは密度が高く水の中では沈みやすいという性質をもつ。そのため、グリセリンを含むゲルを製造した場合には、沈降するのに要する時間が短くなり、生成後のカプセルを回収しやすくなる。また、短時間でゲルが沈降するので、連続してカプセルを生成しやすくなるため、生産性が向上する。   Glycerin is advantageous as an additive in producing a gel containing a drug because it has little influence on the human body. In addition, glycerin has a high density and tends to sink in water. Therefore, when a gel containing glycerin is produced, the time required for sedimentation is shortened, and the capsules after production are easily collected. Further, since the gel settles in a short time, it becomes easy to continuously generate capsules, so that productivity is improved.

本実施形態では、このような化学反応(上述の例では架橋反応)の性質を利用して、シェルの硬さを調整することが可能である。例えば、第2の液体(シェル材)と第3の液体(シェル硬化材)との接触時間を変更することによって硬さを調整する。まず、第2の液体の液膜を貫通することによりシェルが形成されたカプセルが、液体貯留槽51内に貯留された第3の液体に進入した後、すぐにカプセルを回収したとする。この場合、第2の液体と第3の液体との接触時間が短いため、化学反応はシェル(第2の液体)の表面では進行するが、シェルの内側では十分に進行しない。これにより、シェルが薄く、硬度の低いカプセルを生成することができる。逆に、第2の液体の液膜を貫通したカプセルが液体貯留槽51に進入した後、十分な時間が経過した後にカプセルを回収した場合、化学反応はシェル(第2の液体)の内側まで十分に進行し、シェルが厚く、硬度の高いカプセルを生成することができる。また、化学反応の進行速度は液体の濃度などによっても影響されるため、第2の液体及び第3の液体の濃度を調整することによっても、シェルの硬化速度を変えることができる。つまり、所望の時間で硬さを調整できることになる。   In the present embodiment, it is possible to adjust the hardness of the shell by utilizing the property of such a chemical reaction (crosslinking reaction in the above example). For example, the hardness is adjusted by changing the contact time between the second liquid (shell material) and the third liquid (shell hardener). First, it is assumed that the capsule in which the shell is formed by penetrating the liquid film of the second liquid enters the third liquid stored in the liquid storage tank 51 and then immediately collects the capsule. In this case, since the contact time between the second liquid and the third liquid is short, the chemical reaction proceeds on the surface of the shell (second liquid), but does not sufficiently proceed inside the shell. Thereby, a capsule with a thin shell and low hardness can be produced. On the contrary, when the capsule that has penetrated the liquid film of the second liquid enters the liquid storage tank 51 and is recovered after a sufficient time has elapsed, the chemical reaction reaches the inside of the shell (second liquid). Capsules that are fully advanced, thick shells and high hardness can be produced. Further, since the progress rate of the chemical reaction is also affected by the concentration of the liquid and the like, the curing rate of the shell can also be changed by adjusting the concentrations of the second liquid and the third liquid. That is, the hardness can be adjusted in a desired time.

このようにして、形成されるシェルの厚さや硬さを自由に調整することによって、様々な用途に対応したカプセルを生成することができる。例えば、カプセルを医療分野に応用する場合、シェルの強さ(硬さ)を調整することによって、人体に摂取されてからシェルが壊れて内部物質(コア)が露出するまでの時間を選択することができるようになる。具体的には、薬剤等によるコアとそれを被覆するシェル等によって構成されるカプセルを生成する。このようなカプセルによれば、人体に摂取された後、途中で吸収・分解されることなく患部まで薬剤(コア)を到達させ、患部に到達した段階で薬剤を放出させる等、DDS(ドラックデリバリーシステム)への応用が可能となる。   Thus, the capsule corresponding to various uses can be produced | generated by adjusting the thickness and hardness of the shell formed freely. For example, when applying capsules to the medical field, by adjusting the strength (hardness) of the shell, the time from when it is taken by the human body until the shell breaks and the internal substance (core) is exposed is selected. Will be able to. Specifically, a capsule composed of a core made of a drug and the like and a shell covering the core is generated. According to such a capsule, after being ingested by the human body, the drug (core) reaches the affected part without being absorbed or decomposed in the middle, and the drug is released when it reaches the affected part. System).

シェルが硬化されたカプセルは、液体接触部50に備えられた回収機構によって回収される。   The capsule with the hardened shell is recovered by a recovery mechanism provided in the liquid contact part 50.

<変形例>
液膜保持部30に保持されるシェル材の液膜が図3に示されるような大きな円形である場合、液膜の表面積が広いため、液膜からシェル材(第2の液体)が蒸発しやすい。つまり、液膜保持部30に保持される液膜の膜厚は時間の経過と共に薄くなっていく。この場合、蒸発する分のシェル材(第2の液体)を余計に補充する必要が生じるため、シェル材のコストが多くかかるようになり、問題がある。
<Modification>
When the liquid film of the shell material held in the liquid film holding unit 30 is a large circle as shown in FIG. 3, the shell material (second liquid) evaporates from the liquid film because the surface area of the liquid film is large. Cheap. That is, the film thickness of the liquid film held in the liquid film holding unit 30 becomes thinner as time passes. In this case, it is necessary to replenish the shell material (second liquid) for the amount that evaporates, which increases the cost of the shell material, which is problematic.

そこで、変形例として、液膜保持部材31の形状をシェル材が蒸発しにくい形状に変更した場合の例について説明する。図9に、変形例におけるカプセル製造装置1の基本的な構成を説明する概略図を示す。図10に、変形例において形成されるシェル材の液膜の一例について説明する図を示す。   Therefore, as a modification, an example in which the shape of the liquid film holding member 31 is changed to a shape in which the shell material does not easily evaporate will be described. In FIG. 9, the schematic explaining the basic structure of the capsule manufacturing apparatus 1 in a modification is shown. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a liquid film of a shell material formed in the modification.

本変形例の液膜保持部材31は、図10に示されるように両端の円形部(穴)が連結流路によって接続された形状をしており、この閉じられた領域中に表面張力によって第2の液体(シェル材)が膜状に保持される。両端の円形部は液膜の中心について対称な形状である。一方の円形部は、第1液体噴射部10から噴射されたコア材を突入・貫通させることによって該コア材をシェル材で被覆させるための部分である(図10のA点)。他方の円形部は、第2液体噴射部20から噴射されたシェル材(第2の液体)によって液膜にシェル材を補充するための部分である(図10のB点)。そして、2つの円形部の間が連結流路によって接続されているため、液膜保持部材31が水平に(XY平面上に)設置されていれば、補充されたシェル材は液膜中を均等に拡散する。したがって、両円形部に保持される液膜はほぼ同じ状態(同じ厚さ)となる。   As shown in FIG. 10, the liquid film holding member 31 of this modification has a shape in which circular portions (holes) at both ends are connected by a connecting flow path. Two liquids (shell material) are hold | maintained at a film form. The circular portions at both ends are symmetrical with respect to the center of the liquid film. One circular part is a part for covering the core material with the shell material by entering and penetrating the core material ejected from the first liquid ejecting unit 10 (point A in FIG. 10). The other circular portion is a portion for replenishing the shell material to the liquid film with the shell material (second liquid) ejected from the second liquid ejecting portion 20 (point B in FIG. 10). Since the two circular portions are connected by the connecting flow path, if the liquid film holding member 31 is installed horizontally (on the XY plane), the replenished shell material is evenly distributed in the liquid film. To spread. Therefore, the liquid films held in both circular portions are in substantially the same state (the same thickness).

液膜の形状を図10のようにしているのは、シェル材の蒸発防止や破壊防止のために液膜全体の表面積がなるべく小さくなるようにするためである。液膜両端の円形部の直径は、第1液体噴射部10から噴射されるコア材、または、第2液体噴射部20から噴射されるシェル材の着弾位置に多少のズレが生じた場合でも該円形部内(液膜の範囲内)に着弾できるように決定される。また、コア材が液膜を貫通する際にシェル材によってしっかりと被覆されるような大きさとなるように決定される。望ましくは、液滴径をd、液膜径をDとしたとき、D/dで定義される比αで、1<α<1000となるような液滴径、液膜径を設定することで、ほぼ確実に液膜に着弾し、シェル材によってしっかりと被覆されるようになるが、特にこのαの値に限定されることはない。   The reason why the shape of the liquid film is as shown in FIG. 10 is to make the surface area of the entire liquid film as small as possible in order to prevent evaporation and destruction of the shell material. The diameters of the circular portions at both ends of the liquid film are such that even if a slight deviation occurs in the landing positions of the core material ejected from the first liquid ejecting unit 10 or the shell material ejected from the second liquid ejecting unit 20. It is determined so that it can land within the circular part (within the range of the liquid film). Further, the size is determined so that the core material is firmly covered by the shell material when penetrating the liquid film. Desirably, when the droplet diameter is d and the liquid film diameter is D, the droplet diameter and the liquid film diameter are set such that 1 <α <1000 with the ratio α defined by D / d. The liquid film is almost surely landed and is firmly covered with the shell material, but is not particularly limited to this value of α.

一方、連結流路の幅はなるべく細くしつつ、補充されたシェル材の拡散(移動)を妨げないように決定される。望ましくは、液膜径をD、連結流路の幅をΔtとしたとき、D/Δtで定義される比βで、1<β<10となるような液膜径、連結流路幅を設定することで、シェル材の移動を妨げないようになるが、特にこのβの値に限定されることはない。   On the other hand, the width of the connecting flow path is determined to be as small as possible so as not to prevent diffusion (movement) of the replenished shell material. Desirably, the liquid film diameter and connection channel width are set such that 1 <β <10 with a ratio β defined by D / Δt, where D is the liquid film diameter and Δt is the width of the connection channel. By doing so, the movement of the shell material is not hindered, but the value of β is not particularly limited.

このように、液膜の連結流路の幅を、液膜にシェル材を補充する部分及びコアが貫通する部分の幅よりも狭くする、または同じにすることで、液膜に対してシェル材(第2の液体)を適切に補充しつつ、シェル材の蒸発や破壊を抑制することができるようになる。これにより、シェル材のコストを小さくし、シェルの厚さが均一なカプセルを効率よく生成することができる。   In this way, the width of the connection flow path of the liquid film is made narrower or the same as the width of the portion where the shell material is replenished to the liquid film and the portion where the core penetrates, thereby making the shell material relative to the liquid film. It becomes possible to suppress evaporation and destruction of the shell material while appropriately replenishing (second liquid). Thereby, the cost of shell material can be made small and the capsule with uniform thickness of a shell can be produced | generated efficiently.

<第1実施形態のまとめ>
本実施形態のカプセル製造装置では、液膜保持部30によって保持された第2の液体(シェル材)の液膜に対して、適宜シェル材を補充することで膜厚を均一な状態に保ちながらカプセルを生成する。
<Summary of First Embodiment>
In the capsule manufacturing apparatus of the present embodiment, the liquid film of the second liquid (shell material) held by the liquid film holding unit 30 is appropriately supplemented with the shell material while keeping the film thickness uniform. Create a capsule.

シェル材液膜の膜厚が均一に保たれた状態で、該液膜に向けて第1液体噴射部10から第1の液体(コア材)を噴射することによりコアを形成する。そして、コアが液膜を貫通する際に、第2の液体(シェル材)によってコアを被覆させることにより、コアを内包するシェルを形成させる。そして、液体接触部50に貯留された第3の液体(シェル硬化材)と接触させて化学反応を生じさせることによりシェルを硬化させて、カプセルを生成する。   In a state where the film thickness of the shell material liquid film is kept uniform, the core is formed by ejecting the first liquid (core material) from the first liquid ejecting unit 10 toward the liquid film. And when a core penetrates a liquid film, the core which encloses a core is formed by coat | covering a core with a 2nd liquid (shell material). And a shell is hardened by making it contact with the 3rd liquid (shell hardening material) stored in the liquid contact part 50, and producing a chemical reaction, and produces | generates a capsule.

本実施形態のカプセル製造装置では、シェル材液膜に対してシェル材を適切に補充することができることから、該液膜の厚さを一定の状態に保ちやすい。これにより、形成されるカプセルのシェルの厚さが均一になるため、生成されるカプセル(シェル)の品質を確保しやすくなる。その際、第1の液体(コア材)の噴射量や第2の液体(シェル材)の液膜厚さを調整することにより、所望のサイズのカプセルを高精度に生成することができる。そして第1液体噴射部10(噴射ヘッド11)を駆動させる駆動信号の周波数を変化させることで第1の液体を噴射する際の噴射タイミングを変更することにより、カプセルの生成効率を自由に調整することができる。   In the capsule manufacturing apparatus of the present embodiment, the shell material can be appropriately replenished with respect to the shell material liquid film, so that the thickness of the liquid film can be easily kept constant. Thereby, since the thickness of the shell of the capsule formed becomes uniform, it becomes easy to ensure the quality of the capsule (shell) to be generated. At that time, by adjusting the injection amount of the first liquid (core material) and the liquid film thickness of the second liquid (shell material), a capsule having a desired size can be generated with high accuracy. The capsule generation efficiency is freely adjusted by changing the ejection timing when ejecting the first liquid by changing the frequency of the drive signal for driving the first liquid ejecting section 10 (ejection head 11). be able to.

また、噴射された第1の液体がそのままコアを形成するため、コア材の歩留まりが非常に高い。そして、液膜保持部材31に保持される液膜を、コア材が突入する部分とシェル材を補充する部分と両部分を繋ぐ接続部とで構成し、液膜全体の表面積がなるべく小さくなるようにすることで、シェル材の蒸発や破壊を抑制することができる。これにより、カプセルを生成する際のコア材及びシェル材のコストを低く抑えることができる。   Moreover, since the injected 1st liquid forms a core as it is, the yield of a core material is very high. And the liquid film hold | maintained at the liquid film holding member 31 is comprised by the part which core material plunges, the part which replenishes a shell material, and the connection part which connects both parts, and the surface area of the whole liquid film is made as small as possible. By doing so, evaporation and destruction of the shell material can be suppressed. Thereby, the cost of the core material and shell material at the time of producing a capsule can be suppressed low.

また、第2の液体(シェル材)と第3の液体(シェル硬化材)との接触時間を調節することにより、カプセルの使用用途や要求される機能に応じてシェルの厚さや硬度を適切に調整しながらカプセルを生成することができる。そして、液相中でカプセルのシェルが硬化されるため、完成後のカプセルを液相中に沈降させて容易に回収することができる。   Also, by adjusting the contact time between the second liquid (shell material) and the third liquid (shell hardener), the thickness and hardness of the shell are appropriately adjusted according to the intended use and required function of the capsule. Capsules can be produced while adjusting. And since the shell of the capsule is hardened in the liquid phase, the completed capsule can be easily recovered by settling in the liquid phase.

===第2実施形態===
第2実施形態では、液膜保持部30に保持された第2の液体(シェル材)の液膜の厚さ(膜厚)を測定して膜厚の減少量を正確に検出する。そして、補充すべき分だけシェル材を液膜に補充することにより、カプセル生成動作中に該液膜の厚さをほぼ一定の状態に保つようにする。シェル材液膜の厚さをより正確に管理することができるため、シェルの厚さが均一なカプセルを生成しやすくなる。
=== Second Embodiment ===
In the second embodiment, the thickness (film thickness) of the liquid film of the second liquid (shell material) held in the liquid film holding unit 30 is measured to accurately detect the reduction amount of the film thickness. Then, the shell material is replenished to the liquid film as much as it is to be replenished, so that the thickness of the liquid film is kept substantially constant during the capsule generating operation. Since the thickness of the shell material liquid film can be managed more accurately, capsules having a uniform shell thickness can be easily generated.

<カプセル製造装置2の構成>
第2実施形態ではカプセル製造装置2を用いてカプセルを生成する。図11に、第2実施形態におけるカプセル製造装置2の基本的な構成を説明する概略図を示す。カプセル製造装置2では、第1液体噴射部10と、第2液体噴射部20と、液膜保持部30と、液膜厚さ測定部40と、液体接触部50と、を備える。カプセル製造装置2では、液膜保持部30によって保持される液膜の形状、及び、液膜厚さ測定部40を備えることが第1実施形態のカプセル製造装置1とは異なる。それ以外の各構成は第1実施形態とほぼ同様である。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
<Configuration of capsule manufacturing apparatus 2>
In the second embodiment, capsules are generated using the capsule manufacturing apparatus 2. In FIG. 11, the schematic explaining the basic structure of the capsule manufacturing apparatus 2 in 2nd Embodiment is shown. The capsule manufacturing apparatus 2 includes a first liquid ejecting unit 10, a second liquid ejecting unit 20, a liquid film holding unit 30, a liquid film thickness measuring unit 40, and a liquid contact unit 50. The capsule manufacturing apparatus 2 is different from the capsule manufacturing apparatus 1 of the first embodiment in that the shape of the liquid film held by the liquid film holding unit 30 and the liquid film thickness measuring unit 40 are provided. Other components are almost the same as those in the first embodiment. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.

(液膜保持部30)
第2実施形態における液膜保持部30の液膜保持部材31は、コア材の液滴が突入する部分と、シェル材を液膜に補充するための部分と、液膜の厚さを測定するための部分と、を有する。
(Liquid film holding unit 30)
The liquid film holding member 31 of the liquid film holding unit 30 in the second embodiment measures a portion where a droplet of the core material enters, a portion for replenishing the liquid material with the shell material, and a thickness of the liquid film. And a portion for.

図12に、第2実施形態で形成されるシェル材の液膜の一例について説明する図を示す。図12において、液膜保持部材31は、液膜の中心から3方向に分かれて配置される円形部分(穴)が連結流路によって中央で繋がれる形状をしており、この閉じられた領域中に表面張力によって第2の液体(シェル材)が膜状に保持される。3方向に分かれて配置される円形部分はそれぞれ対称な形状であり、液膜保持部材31が水平に(XY平面上に)設置されていれば、それぞれの円形部にて保持される液膜の条件はほぼ同等となる。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a liquid film of the shell material formed in the second embodiment. In FIG. 12, the liquid film holding member 31 has a shape in which circular portions (holes) arranged in three directions from the center of the liquid film are connected at the center by a connection flow path, and in this closed region Due to the surface tension, the second liquid (shell material) is held in the form of a film. The circular portions divided and arranged in the three directions have symmetrical shapes. If the liquid film holding member 31 is installed horizontally (on the XY plane), the liquid film held in the respective circular portions is arranged. The conditions are almost equivalent.

本実施形態では、図12のAで表される部分に第1液体噴射部10から噴射されたコア材が突入し、貫通することによって該コア材がシェル材で被覆される。また、図12のBで表される部分に第2液体噴射部20から噴射されたシェル材の液滴を着弾させることにより、シェル材の液膜にシェル材を補充(供給)する。また、図12のDで表される部分に後述する液膜厚さ測定部40から照射されるレーザー光線を入射させることにより、当該部分におけるシェル材の液膜の厚さ(膜厚)を測定する。本実施形態において、A,B,Dはそれぞれ液膜の中心点Cからの距離が等しくなるように設定される。図12の例に示されるように中心(C点)に関して対称(回転対称)な形状の液膜である場合、A点、B点、D点のそれぞれの部分で形成される液膜は均一な厚さとなる。そのため、D点において液膜の厚さを測定することで、A点(コア材着弾ポイント)における膜厚のデータと同等のデータを得ることができる。   In the present embodiment, the core material ejected from the first liquid ejecting unit 10 enters the portion represented by A in FIG. 12 and penetrates, thereby covering the core material with the shell material. In addition, the shell material is replenished (supplied) to the liquid film of the shell material by landing the droplet of the shell material ejected from the second liquid ejecting unit 20 on the portion represented by B in FIG. Moreover, the thickness (film thickness) of the liquid film of the shell material in the said part is measured by making the laser beam irradiated from the liquid film thickness measurement part 40 mentioned later inject into the part represented by D of FIG. . In the present embodiment, A, B, and D are set so that the distances from the center point C of the liquid film are equal. As shown in the example of FIG. 12, when the liquid film is symmetrical (rotationally symmetric) with respect to the center (point C), the liquid film formed at each of the points A, B, and D is uniform. It becomes thickness. Therefore, by measuring the thickness of the liquid film at point D, data equivalent to the film thickness data at point A (core material landing point) can be obtained.

なお、液膜は必ずしも対称な形状でなくてもよい。ただし、液膜を非対称な形状とする場合は、位置によって液膜の厚さ(膜厚)が不均一になる可能性があるため、膜厚測定を行なう際に補正が必要となる場合がある。   The liquid film does not necessarily have a symmetrical shape. However, when the liquid film has an asymmetric shape, the thickness (film thickness) of the liquid film may become non-uniform depending on the position, so correction may be required when measuring the film thickness. .

また、図12で示される液膜の形状は、シェル材の蒸発を抑制するために液膜の表面積をなるべく小さくしたものであるが、液膜形状を前述の図3に示されるような大きな円形としたり、他の形状としたりすることも可能である。   Further, the shape of the liquid film shown in FIG. 12 is such that the surface area of the liquid film is made as small as possible in order to suppress the evaporation of the shell material, but the liquid film shape is a large circular shape as shown in FIG. Or other shapes are possible.

(液膜厚さ測定部40)
液膜厚さ測定部は、レーザー変位計41を有し、液膜保持部30に保持された第2の液体(シェル材)の液膜の厚さ(膜厚)を測定する。
(Liquid film thickness measuring unit 40)
The liquid film thickness measurement unit has a laser displacement meter 41 and measures the thickness (film thickness) of the liquid film of the second liquid (shell material) held by the liquid film holding unit 30.

レーザー変位計41は、測定対象物(本実施形態においては液膜)の厚さを測定することができる膜厚測定器であり、発光素子、受光素子、及びコントローラー(不図示)が備えられる。発光素子から照射されたレーザー光線は、測定対象物の表面(液膜の界面)で一部が反射して受光素子で検出される。また、照射された光線のうちの一部は測定対象物(液膜)に入射して、測定対象物の裏面(レーザー光線が入射する面とは反対側の界面)で反射して受光素子で検出される。検出された各反射光はコントローラーで解析され、それぞれ反射が生じた位置(液膜の表面と裏面の位置)が検出される。これにより、測定対象物(液膜)の厚さを正確に測定することができる。   The laser displacement meter 41 is a film thickness measuring device that can measure the thickness of a measurement object (a liquid film in the present embodiment), and includes a light emitting element, a light receiving element, and a controller (not shown). A part of the laser beam emitted from the light emitting element is reflected by the surface of the measurement object (interface of the liquid film) and detected by the light receiving element. Part of the irradiated light is incident on the measurement object (liquid film), reflected on the back surface of the measurement object (the interface opposite to the surface on which the laser beam is incident), and detected by the light receiving element. Is done. Each detected reflected light is analyzed by the controller, and the positions where the reflection occurs (the positions of the front and back surfaces of the liquid film) are detected. Thereby, the thickness of the measurement object (liquid film) can be accurately measured.

本実施形態では、図11に示されるようにXY平面上で水平に保持されているシェル材液膜の鉛直上方にレーザー変位計41が設置され、Z軸方向にレーザー光線を照射する。そして、シェル材液膜からの反射光を解析することにより、液膜の厚さを測定する。   In this embodiment, as shown in FIG. 11, a laser displacement meter 41 is installed vertically above the shell material liquid film held horizontally on the XY plane, and irradiates a laser beam in the Z-axis direction. And the thickness of a liquid film is measured by analyzing the reflected light from a shell material liquid film.

なお、シェル材液膜の厚さを測定するための膜厚測定器は、上述のようなレーザー変位計41には限られない。例えば、X線を用いた膜厚測定器等、シェル材液膜に外的な影響を与えることなく膜厚を測定することが可能な非接触方式の測定器が望ましいが、電流や電磁場を用いた接触方式の測定器でも構わない。   In addition, the film thickness measuring device for measuring the thickness of the shell material liquid film is not limited to the laser displacement meter 41 as described above. For example, a non-contact type measuring instrument that can measure the film thickness without affecting the liquid film of the shell material, such as a film thickness measuring instrument using X-rays, is desirable. The contact type measuring device may be used.

<カプセル生成動作について>
図13に、第2実施形態においてカプセル製造装置2を用いてカプセルを生成する工程のフローを表す図を示す。第2実施形態におけるカプセル生成動作の基本的な流れは、第1実施形態と同様である。すなわち、コア形成工程(S201)とシェル形成工程(S202)とシェル硬化工程(S203)とによってカプセルが生成される。
<About capsule generation operation>
FIG. 13 is a diagram illustrating a flow of a process of generating a capsule using the capsule manufacturing apparatus 2 in the second embodiment. The basic flow of the capsule generating operation in the second embodiment is the same as that in the first embodiment. That is, a capsule is produced | generated by a core formation process (S201), a shell formation process (S202), and a shell hardening process (S203).

本実施形態では、コア形成工程(S201)において、シェル材液膜の厚さ(膜厚)を測定することで得られるデータを参照して、コア材の噴射可否を判断する。そして、測定された膜厚が不適当な場合(膜厚が薄い場合)にはコア材を噴射せずにシェル材を補充することにより、カプセル生成動作を通して膜厚を均一に保つ。図14に、コア形成工程(S201)においてコア材噴射可否を判断するためのフローを示す。   In the present embodiment, in the core formation step (S201), it is determined whether or not the core material can be injected with reference to data obtained by measuring the thickness (film thickness) of the shell material liquid film. When the measured film thickness is inappropriate (when the film thickness is thin), the shell material is replenished without spraying the core material, thereby keeping the film thickness uniform throughout the capsule generating operation. FIG. 14 shows a flow for determining whether or not the core material can be injected in the core formation step (S201).

まず、液膜厚さ測定部40を用いて、液膜保持部30に保持されたシェル材(第2の液体)液膜の厚さ(膜厚)が測定される(S211)。   First, using the liquid film thickness measuring unit 40, the thickness (film thickness) of the shell material (second liquid) liquid film held in the liquid film holding unit 30 is measured (S211).

測定された膜厚のデータは制御部HCに送信され、膜厚の判定が行なわれる(S212)。制御部HCにはあらかじめ膜厚の所定の値が設定されている。当該所定の値は、コア材噴射条件(コア材噴射速度や噴射量)毎に設定される膜厚の値であり、この値よりも膜厚が薄くなると液膜を維持できなくなったり、コアを被覆するシェルの厚さが薄くなったりする。したがって、膜厚の測定値が所定の値よりも小さい場合(S212がNo)にはコア材噴射が不可能と判断される。この場合、シェル材液膜の厚さを所定の値にするために、不足分のシェル材を液膜に補充する(S213)。シェル材補充時には、上述のように、第2液体噴射部20から当該液膜に向けてシェル材(第2の液体)が噴射される。そして、液膜に着弾したシェル材が液膜中に拡散することによって液膜が厚みを増す。図12の例に示されるような形状の液膜では、D点に着弾したシェル材はA点及びB点に均等に拡散するため、A点、B点、D点における膜厚は均一になる。   The measured film thickness data is transmitted to the control unit HC, and the film thickness is determined (S212). A predetermined value for the film thickness is set in advance in the controller HC. The predetermined value is a film thickness value set for each core material injection condition (core material injection speed and injection amount). If the film thickness becomes thinner than this value, the liquid film cannot be maintained, The thickness of the shell to cover becomes thin. Therefore, when the measured value of the film thickness is smaller than the predetermined value (No in S212), it is determined that the core material injection is impossible. In this case, in order to set the thickness of the shell material liquid film to a predetermined value, an insufficient amount of shell material is replenished to the liquid film (S213). When the shell material is replenished, the shell material (second liquid) is ejected from the second liquid ejecting unit 20 toward the liquid film as described above. Then, the shell material that has landed on the liquid film diffuses into the liquid film, thereby increasing the thickness of the liquid film. In the liquid film having the shape as shown in the example of FIG. 12, the shell material that has landed at the point D is evenly diffused at the points A and B, so the film thicknesses at the points A, B, and D are uniform. .

シェル材の噴射量は膜厚の所定の値と膜厚の測定値との差に応じて調整される。すなわち、所定の値と測定値の差が小さければ、液膜に補充されるシェル材は少量ですむため、シェル材の噴射量を少なくする。逆に、所定の値と測定値の差が大きければ、シェル材の噴射量を多くする。上述のように、インクジェット方式でシェル材を噴射することによって、シェル材の蒸発や消費によるわずかな膜厚の変化にも正確に対応し、膜厚を均一に保つことができる。   The injection amount of the shell material is adjusted according to the difference between the predetermined value of the film thickness and the measured value of the film thickness. That is, if the difference between the predetermined value and the measured value is small, a small amount of shell material is replenished to the liquid film, and therefore the amount of shell material sprayed is reduced. On the contrary, if the difference between the predetermined value and the measured value is large, the injection amount of the shell material is increased. As described above, by ejecting the shell material by the ink jet method, it is possible to accurately cope with a slight change in film thickness due to evaporation or consumption of the shell material, and to keep the film thickness uniform.

シェル材の補充により液膜の厚さを増加させた後(S213)、液膜の厚さが再度測定される(S211)。そして、液膜の厚さが所定の値となった場合(S212がYes)にはコア材噴射が可能と判断される。コア材が噴射可能な場合、第1液体噴射部10からコア材が噴射され、コアが形成される(S214)。   After increasing the thickness of the liquid film by replenishing the shell material (S213), the thickness of the liquid film is measured again (S211). When the thickness of the liquid film reaches a predetermined value (Yes in S212), it is determined that the core material can be injected. When the core material can be ejected, the core material is ejected from the first liquid ejecting unit 10 to form the core (S214).

コア形成後の動作(シェル形成工程(S202)、シェル硬化工程(S203))については第1実施形態とほぼ同様である。   Operations after the core formation (shell formation step (S202), shell curing step (S203)) are substantially the same as those in the first embodiment.

<第2実施形態のまとめ>
第2実施形態では、液膜保持部30に保持されたシェル材液膜の膜厚を測定したデータに基づいてコア材の噴射可否を判断し、膜厚が所定の値よりも薄い場合には適宜シェル材の補充を行なう。膜厚を測定したデータに基づいて、不足する分量のシェル材をインクジェット方式で微小量ずつ補充することによって、膜厚を正確に制御することができる。これにより、シェル材液膜の膜厚を均一に保ち、コアを被覆するシェルの厚さが均一なカプセルを生成することができる。
<Summary of Second Embodiment>
In the second embodiment, whether or not the core material is jetted is determined based on data obtained by measuring the film thickness of the shell material liquid film held in the liquid film holding unit 30, and when the film thickness is thinner than a predetermined value, Add shell material as appropriate. Based on the data obtained by measuring the film thickness, the film thickness can be accurately controlled by replenishing an insufficient amount of shell material by a minute amount by the ink jet method. As a result, it is possible to generate a capsule in which the shell material liquid film has a uniform film thickness and the shell covering the core has a uniform thickness.

===第3実施形態===
第3実施形態では、第1液体噴射部10の噴射ヘッド11が複数のノズル111を有するカプセル製造装置3を用いてカプセルの製造を行なう。複数ノズルによって複数のコア材を1度に噴射することで、より効率的にカプセルを生成することができるようになる。
=== Third Embodiment ===
In the third embodiment, capsules are manufactured using the capsule manufacturing apparatus 3 in which the ejection head 11 of the first liquid ejection unit 10 includes a plurality of nozzles 111. By ejecting a plurality of core materials at once by a plurality of nozzles, capsules can be generated more efficiently.

図15に、第3実施形態におけるカプセル製造装置3の基本的な構成を説明する概略図を示す。カプセル製造装置3は、第1液体噴射部10と、第2液体噴射部20と、液膜保持部30と、液体接触部50と、を備える。カプセル製造装置3の第2液体噴射部20及び液体接触部50はカプセル製造装置1と同様の構成であるが、第1液体噴射部10及び液膜保持部30の構成がカプセル製造装置1とは異なる。   In FIG. 15, the schematic explaining the basic composition of the capsule manufacturing apparatus 3 in 3rd Embodiment is shown. The capsule manufacturing apparatus 3 includes a first liquid ejecting unit 10, a second liquid ejecting unit 20, a liquid film holding unit 30, and a liquid contact unit 50. The second liquid ejecting unit 20 and the liquid contact unit 50 of the capsule manufacturing apparatus 3 have the same configuration as the capsule manufacturing apparatus 1, but the configurations of the first liquid ejecting unit 10 and the liquid film holding unit 30 are the same as those of the capsule manufacturing apparatus 1. Different.

<第1液体噴射部10>
カプセル製造装置3では、第1液体噴射部10の噴射ヘッド11に4つのノズル111が設けられる。この4つのノズル111はX軸方向に直列に並ぶことによりノズル列を構成し、X軸方向に沿って同時に4つのコア材液滴を噴射することが可能である。なお、1つのノズル列に設けられるノズルの数は4つには限られず、5つ以上のノズルが設けられていてもよい。また、1つの噴射ヘッド11に複数のノズル列が設けられるようにすることもできる。1つの噴射ヘッド11に対してノズル111が複数設けられる場合には、ピエゾ素子PZTも各ノズルに対応して設けられるようにする。そして、ピエゾ素子PZTを駆動するための駆動信号も各ノズルについて生成されるようにする。これにより、ノズル毎に液滴噴射量や噴射速度を制御しやすくなる。各ノズルの構成及び液滴噴射時の動作については第1実施形態で説明したものと同様である(図4参照)。
<First liquid ejecting unit 10>
In the capsule manufacturing apparatus 3, four nozzles 111 are provided in the ejection head 11 of the first liquid ejection unit 10. The four nozzles 111 are arranged in series in the X-axis direction to form a nozzle row, and can simultaneously eject four core material droplets along the X-axis direction. Note that the number of nozzles provided in one nozzle row is not limited to four, and five or more nozzles may be provided. Also, a plurality of nozzle rows can be provided in one ejection head 11. When a plurality of nozzles 111 are provided for one ejection head 11, the piezo element PZT is also provided corresponding to each nozzle. A drive signal for driving the piezo element PZT is also generated for each nozzle. This makes it easy to control the droplet ejection amount and ejection speed for each nozzle. The configuration of each nozzle and the operation during droplet ejection are the same as those described in the first embodiment (see FIG. 4).

噴射ヘッド11のノズル列から噴射された複数のコア材液滴は液膜保持部30に保持されたシェル材(第2の液体)の液膜にそれぞれ突入し、シェル材によって被覆される。したがって、第1液体噴射部10から噴射される液滴(コア)を増やすことにより、複数のカプセルを同時に生成することができ、カプセル生成効率をより高くすることができる。   The plurality of core material droplets ejected from the nozzle row of the ejection head 11 respectively enter the liquid film of the shell material (second liquid) held by the liquid film holding unit 30 and are covered with the shell material. Therefore, by increasing the number of droplets (cores) ejected from the first liquid ejecting unit 10, a plurality of capsules can be generated at the same time, and the capsule generation efficiency can be further increased.

<液膜保持部30>
液膜保持部30は、液膜保持部材31を備える。図16に第3実施形態で形成されるシェル材の液膜の一例について説明する図を示す。本実施形態において、液膜保持部材31は、噴射ヘッド11のノズル列に沿って形成される細長い液膜を、閉じられた所定の領域中に保持する。図16に示される液膜では、複数のコア材が着弾するポイントにそれぞれ円形部(穴)が形成され、その円形部が直線状の連結流路によって接続された形状をしている。そして、液膜の端部には(図16の例では右側端部)コア材着弾ポイントと同じ形状の円形部(穴)が形成され、当該円形部において第2液体噴射部20からシェル材が補充される。上述の図10の場合と同様に、液膜保持部材31が水平に(XY平面上に)設置されていれば、それぞれの円形部に保持される液膜の厚さ(膜厚)はほぼ同じ条件となる。したがって、液膜端部に設けられたシェル材補充ポイントにおいてシェル材を補充することにより、それぞれの円形部の膜厚を均一な状態(厚さ)にすることができる。
<Liquid film holding part 30>
The liquid film holding unit 30 includes a liquid film holding member 31. FIG. 16 is a view for explaining an example of the liquid film of the shell material formed in the third embodiment. In the present embodiment, the liquid film holding member 31 holds an elongated liquid film formed along the nozzle row of the ejection head 11 in a predetermined closed region. In the liquid film shown in FIG. 16, circular portions (holes) are formed at points where a plurality of core materials land, and the circular portions are connected by a linear connection channel. Then, a circular portion (hole) having the same shape as the core material landing point is formed at the end portion of the liquid film (right end portion in the example of FIG. 16). To be replenished. As in the case of FIG. 10 described above, if the liquid film holding member 31 is installed horizontally (on the XY plane), the thickness (film thickness) of the liquid film held in each circular portion is substantially the same. It becomes a condition. Therefore, by replenishing the shell material at the shell material replenishment point provided at the end of the liquid film, the film thickness of each circular portion can be made uniform (thickness).

また、本実施形態でもシェル材の蒸発防止や破壊防止のため、液膜全体の表面積がなるべく小さくなるようにする。すなわち、液膜の円形部の直径は、噴射されたコア材やシェル材の着弾位置に多少のズレが生じた場合でも該円形部内に着弾できるように、かつ、コア材が液膜を貫通する際にシェル材によってしっかりと被覆されるような大きさとなるように決定される。また、連結流路の幅はなるべく細くしつつ、シェル材の移動を妨げないように決定される。これにより、シェル材のコストを小さくし、シェルの厚さが均一なカプセルを効率よく生成することができる。   Also in this embodiment, the surface area of the entire liquid film is made as small as possible in order to prevent evaporation and destruction of the shell material. That is, the diameter of the circular portion of the liquid film is such that the core material can penetrate the liquid film so that it can land in the circular portion even if there is a slight deviation in the landing position of the injected core material or shell material. In this case, the size is determined so as to be firmly covered with the shell material. Further, the width of the connecting flow path is determined to be as small as possible while preventing the movement of the shell material. Thereby, the cost of shell material can be made small and the capsule with uniform thickness of a shell can be produced | generated efficiently.

ただし、液膜保持部材31に保持される液膜の形状は図16の例には限られず、例えばノズル列に沿った長円形等にしてもよい。いずれの形状であっても、閉じられた領域内で表面張力によって液膜が保持される必要があり、ノズル列に沿った形状でなるべく表面積を小さくすることが望ましい。   However, the shape of the liquid film held by the liquid film holding member 31 is not limited to the example of FIG. 16, and may be, for example, an oval shape along the nozzle row. Regardless of the shape, the liquid film needs to be held by the surface tension in the closed region, and it is desirable to reduce the surface area as much as possible in the shape along the nozzle row.

また、第2実施形態において説明したように、液膜の厚さを測定する手段(例えば第2実施形態の液膜厚さ測定部40)を備えていてもよい。   Further, as described in the second embodiment, a means for measuring the thickness of the liquid film (for example, the liquid film thickness measuring unit 40 of the second embodiment) may be provided.

<カプセル生成動作>
カプセル生成動作については第1実施形態と略同様である。すなわち、シェル材液膜の膜厚を測定し、膜厚が適正な厚さであれば、第1液体噴射部10からコア材(第1の液体)の液滴を噴射してコアを形成する。コア材はシェル材(第2の液体)の液膜を貫通する際にシェル材に被覆される。その後、液体接触部50にてシェル硬化材(第3の液体)と接触して化学反応によってシェルが硬化されることで、シェルがコアを内包する構造のカプセルが生成される。
<Capsule generation operation>
The capsule generating operation is substantially the same as in the first embodiment. That is, the thickness of the shell material liquid film is measured, and if the film thickness is appropriate, the core is formed by ejecting droplets of the core material (first liquid) from the first liquid ejecting unit 10. . The core material is covered with the shell material when penetrating the liquid film of the shell material (second liquid). Thereafter, the shell is cured by a chemical reaction by contacting the shell curing material (third liquid) at the liquid contact portion 50, thereby generating a capsule having a structure in which the shell encloses the core.

<第3実施形態のまとめ>
第3実施形態では、複数のノズルが直列に並ぶノズル列を備えた液体噴射部を用いて、シェル材の液膜に対して複数のコア材を噴射させる。シェル材の液膜はコア材の着弾位置に沿った形状に保持され、さらにシェル材を補充するためのシェル材補充ポイントを有し、カプセル生成動作中でも減少分のシェル材を液膜に対して補充できるようになっている。これにより、シェルの厚さが均一なカプセルを同時に複数生成することができるようになり、高効率なカプセル製造を実現することができる。
<Summary of Third Embodiment>
In the third embodiment, a plurality of core materials are ejected onto the liquid film of the shell material using a liquid ejecting unit including a nozzle row in which a plurality of nozzles are arranged in series. The liquid film of the shell material is held in a shape along the landing position of the core material, and further has a shell material replenishment point for replenishing the shell material. It can be refilled. As a result, a plurality of capsules having a uniform shell thickness can be produced at the same time, and highly efficient capsule production can be realized.

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

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

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

1,2,3 カプセル製造装置、
10 第1液体噴射部、11 噴射ヘッド、12 第1液体タンク、
20 第2液体噴射部、21 噴射ヘッド、22 第2液体タンク、
30 液膜保持部、31 液膜保持部材、
40 液膜厚さ測定部、41 レーザー変位計、
50 液体接触部、51 液体貯留槽、
111 ノズル、112 液体供給路、114 ノズル連通路、116 弾性板、
PZT ピエゾ素子
1,2,3 capsule manufacturing equipment,
10 first liquid ejecting section, 11 ejecting head, 12 first liquid tank,
20 second liquid ejecting section, 21 ejecting head, 22 second liquid tank,
30 liquid film holding part, 31 liquid film holding member,
40 Liquid film thickness measurement part, 41 Laser displacement meter,
50 liquid contact part, 51 liquid storage tank,
111 nozzles, 112 liquid supply passages, 114 nozzle communication passages, 116 elastic plates,
PZT Piezo element

Claims (2)

第1の液体の液滴を噴射する第1液体噴射部と、
第2の液体を膜状に保持する液膜保持部と、
前記第2の液体の液膜に前記第2の液体を補充する液体補充部であって、
前記第2の液体をインクジェット方式で噴射することによって前記第2の液体を補充する第2液体噴射部を有する液体補充部と、
前記第2液体噴射部を制御する制御部と、
を備え、
前記液膜保持部に保持された前記第2の液体の液膜を前記第1の液体の液滴が貫通する際に、前記第2の液体によって前記第1の液体の液滴を被覆させることにより、前記第1の液体の液滴をコア材とし、前記第2の液体をシェル材とするカプセルを形成させるとともに、
前記制御部の制御により噴射量を調整して、前記第2液体噴射部から前記第2の液体を噴射させるカプセル製造装置であって、
前記液膜保持部は、前記第1の液体の液滴が噴射される第1領域と、前記第2の液体が補充される第2領域とを有し、
前記液膜保持部は、さらに前記第1領域と前記第2領域とを接続して前記第2領域から前記第1領域への前記第2の液体の流路を形成する接続領域を有し、前記接続領域の流路の幅が、前記第1領域及び前記第2領域に保持された前記第2の液体の液膜の幅よりも幅狭であることを特徴とするカプセル製造装置
A first liquid ejecting unit that ejects liquid droplets of the first liquid;
A liquid film holding unit for holding the second liquid in a film shape;
A liquid replenishing unit for replenishing the liquid film of the second liquid with the second liquid,
A liquid replenishing unit having a second liquid ejecting unit for replenishing the second liquid by ejecting the second liquid by an inkjet method;
A control unit for controlling the second liquid ejection unit;
With
When the liquid droplet of the first liquid passes through the liquid film of the second liquid held in the liquid film holding unit, the liquid droplet of the first liquid is covered with the second liquid. To form a capsule using the first liquid droplet as a core material and the second liquid as a shell material,
A capsule manufacturing apparatus that adjusts an ejection amount under the control of the control unit and ejects the second liquid from the second liquid ejection unit ,
The liquid film holding unit has a first region in which droplets of the first liquid are ejected and a second region in which the second liquid is replenished,
The liquid film holding unit further includes a connection region that connects the first region and the second region to form a flow path of the second liquid from the second region to the first region, The capsule manufacturing apparatus, wherein the width of the flow path in the connection region is narrower than the width of the liquid film of the second liquid held in the first region and the second region .
膜状に保持された第2の液体の液膜に向けて第1の液体の液滴を噴射することにより、前記第1の液体の液滴をコア材とし、前記第2の液体をシェル材とするカプセルを形成することと、
前記第2の液体をインクジェット方式で噴射することにより、液膜保持部によって保持された前記第2の液体の液膜に前記第2の液体を補充することと、
前記第2の液体の噴射量を調整すること、
を有するカプセル製造方法であって、
前記液膜保持部は、前記第1の液体の液滴が噴射される第1領域と、前記第2の液体が補充される第2領域とを有し、
前記液膜保持部は、さらに前記第1領域と前記第2領域とを接続して前記第2領域から前記第1領域への前記第2の液体の流路を形成する接続領域を有し、前記接続領域の流路の幅が、前記第1領域及び前記第2領域に保持された前記第2の液体の液膜の幅よりも幅狭であることを特徴とするカプセル製造方法。
By ejecting the first liquid droplet toward the liquid film of the second liquid held in a film shape, the first liquid droplet is used as a core material, and the second liquid is used as a shell material. Forming a capsule with
Replenishing the liquid film of the second liquid held by the liquid film holding unit by ejecting the second liquid by an inkjet method;
Adjusting the ejection amount of the second liquid;
A capsule manufacturing method comprising :
The liquid film holding unit has a first region in which droplets of the first liquid are ejected and a second region in which the second liquid is replenished,
The liquid film holding unit further includes a connection region that connects the first region and the second region to form a flow path of the second liquid from the second region to the first region, The capsule manufacturing method, wherein the width of the flow path in the connection region is narrower than the width of the liquid film of the second liquid held in the first region and the second region.
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