JP7182242B2 - CENTRIFUGE DEVICE, DROP GENERATION METHOD, AND GEL BEADS - Google Patents

CENTRIFUGE DEVICE, DROP GENERATION METHOD, AND GEL BEADS Download PDF

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本発明は、遠心分離装置、液滴生成方法及びゲルビーズに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a centrifugal separator, a method for generating droplets, and gel beads.

ハイドロゲルからなるマイクロゲルビーズ(微小なゲルビーズ)は水を含む高分子ネットワークで生成されており、温度応答性や光応答性等の高分子自身の多様な特性を活かしたまま、マイクロスケールの構造物を形成することができる。このようなマイクロゲルビーズは、ドラッグデリバリーや細胞培養、アクチュエータとして用いることができ、材料科学・ソフトロボティクス・生命科学・医療等への応用展開が可能となる。
ハイドロゲルマイクロビーズを生成する方法として、例えば、非特許文献1及び非特許文献2に記載された方法が知られている。
非特許文献1には、マイクロ流路内でシリコーンオイル中にモノマーの液滴を流し、マイクロ流路の途中で紫外線を照射して光重合することで、様々な機能を有するマイクロゲルビーズを生成するデバイスが記載されている。
また、非特許文献2には、微細ガラス管とマイクロチューブを用いたデバイスを製作し、マイクロシリンジなどの送液用の機器を用いることなく、遠心分離機によりアルギン酸のゲルビーズをCaClに滴下することでマイクロゲルビーズを生成するシステムが記載されている。
Hydrogel microgel beads (fine gel beads) are generated in a polymer network containing water, and can be used to create microscale structures while taking advantage of the various properties of the polymer itself, such as temperature responsiveness and photoresponsiveness. can be formed. Such microgel beads can be used for drug delivery, cell culture, and actuators, and can be applied to material science, soft robotics, life science, medical care, and the like.
As a method for producing hydrogel microbeads, for example, the methods described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 are known.
In Non-Patent Document 1, microgel beads having various functions are generated by flowing monomer droplets in silicone oil in a microchannel and irradiating ultraviolet rays in the middle of the microchannel for photopolymerization. device is listed.
In addition, in Non-Patent Document 2, a device using a fine glass tube and a microtube is manufactured, and alginic acid gel beads are dropped into CaCl 2 by a centrifuge without using a device for liquid transfer such as a microsyringe. A system is described for producing microgel beads by.

Md. Taifur Tahman, et al., “Monodisperse Polymeric Ionic Liquid Microgel Beads with Multiple Chemically Switchable Functionalities,” Langmuir, 29, 9535-9543 (2013).Md. Taifur Tahman, et al., “Monodisperse Polymeric Ionic Liquid Microgel Beads with Multiple Chemically Switchable Functionalities,” Langmuir, 29, 9535-9543 (2013). K Maeda, et al., “Controlled Synthesis of 3D Multi-Compartmental Particles with Centrifuge-Based Microdroplet Formation from a Multi-Barrelled Capillary,” Adv. Mater., 24, 1340-1346 (2012).K Maeda, et al., “Controlled Synthesis of 3D Multi-Compartmental Particles with Centrifuge-Based Microdroplet Formation from a Multi-Barrelled Capillary,” Adv. Mater., 24, 1340-1346 (2012).

非特許文献1に記載の技術においては、マイクロ流路内でシリコーンオイルを用いてマイクロゲルビーズを生成している。このとき、マイクロゲルビーズを生成するための流路は比較的自由に構成することができるため、光重合等を用いることで様々な機能をマイクロゲルビーズに付加することができる可能性がある。しかしながら、非特許文献1に記載された技術では、マイクロゲルビーズはシリコーンオイル内に生成されるため、水溶液内で使用するにはマイクロゲルビーズを生成後に洗浄する必要があり、生成プロセスが複雑になるという問題がある。
また、非特許文献2に記載の技術においては、遠心分離機に微細ガラス管とマイクロチューブを用いることで、マイクロ流路を用いることなくCaCl溶液内にマイクロゲルビーズを生成することができる。これにより、マイクロゲルビーズを生成後に洗浄するプロセス等を必要とせずに、水溶液中に簡便にマイクロゲルビーズを生成することが可能となる。しかしながら、非特許文献2に記載された技術においては、マイクロゲルビーズを遠心分離機内で生成することから、アルギン酸を主材として用いたマイクロゲルビーズのみしか生成することができず、マイクロゲルビーズに様々な機能を付与することが困難である。
なお、遠心分離機を用いて材料を処理する場合、遠心分離機のロータが高速回転することから、外部からロータ内部に物理的な作用を施すことは容易ではなく、従来の遠心分離機では、ロータ内部の材料に加えることができる物理的な作用が限られている。
このように、従来の技術においては、材料選択の自由度を高めつつ、簡便に微小なゲルビーズを生成することが困難であった。また、従来の技術においては、遠心分離される材料に対して遠心力による作用の他に加えることができる物理的な作用の種類が限られていた。
In the technique described in Non-Patent Document 1, microgel beads are generated using silicone oil in the microchannel. At this time, since the channel for generating the microgel beads can be configured relatively freely, there is a possibility that various functions can be added to the microgel beads by using photopolymerization or the like. However, in the technique described in Non-Patent Document 1, since microgel beads are generated in silicone oil, it is necessary to wash the microgel beads after generation in order to use them in an aqueous solution, which complicates the generation process. There's a problem.
In addition, in the technique described in Non-Patent Document 2, by using a fine glass tube and a microtube in a centrifuge, microgel beads can be generated in a CaCl 2 solution without using a microchannel. This makes it possible to easily generate microgel beads in an aqueous solution without requiring a process of washing the microgel beads after generation. However, in the technique described in Non-Patent Document 2, since microgel beads are generated in a centrifuge, only microgel beads using alginic acid as the main material can be generated, and microgel beads have various functions. It is difficult to give
In addition, when processing materials using a centrifuge, since the rotor of the centrifuge rotates at high speed, it is not easy to apply a physical action to the inside of the rotor from the outside. The physical action that can be applied to the material inside the rotor is limited.
As described above, in the conventional technique, it is difficult to easily generate minute gel beads while increasing the degree of freedom in material selection. Further, in the prior art, the type of physical action that can be applied to the material to be centrifuged, other than the action of centrifugal force, was limited.

本発明は、材料選択の自由度を高めつつ、より簡便に微小なゲルビーズを生成することを1つの目的とする。また、本発明は、遠心分離される材料に対して遠心力による作用の他に加えることができる物理的な作用の種類を拡大することを他の目的とする。 An object of the present invention is to increase the degree of freedom in material selection and to more easily produce microscopic gel beads. Another object of the present invention is to expand the types of physical action that can be applied to the material to be centrifuged in addition to the action of centrifugal force.

上記目的を達成するため、本発明の一態様の遠心分離装置は、
材料を設置した回転体を回転させることにより前記材料に遠心力を加える遠心分離部と、
前記遠心分離部の前記回転体内に電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部によって供給された電力によって、遠心分離される前記材料に遠心力以外の付加的な物理的作用を加える作用付加部と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a centrifugal separation device according to one aspect of the present invention includes
A centrifugal separation unit that applies a centrifugal force to the material by rotating a rotating body on which the material is installed;
a power supply unit that supplies power to the rotating body of the centrifugal separation unit;
an action applying section that applies an additional physical action other than centrifugal force to the material to be centrifuged by the power supplied by the power supply section;
characterized by comprising

本発明によれば、材料選択の自由度を高めつつ、より簡便に微小なゲルビーズを生成することができる。また、本発明によれば、遠心分離される材料に対して遠心力による作用の他に加えることができる物理的な作用の種類を拡大することができる。 According to the present invention, minute gel beads can be produced more easily while increasing the degree of freedom in material selection. In addition, according to the present invention, it is possible to expand the types of physical action that can be applied to the material to be centrifuged in addition to the action of centrifugal force.

本実施形態に係る液滴生成装置の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a droplet generating device according to this embodiment; FIG. 電力供給部の構成例を示す模式図である。3 is a schematic diagram showing a configuration example of a power supply unit; FIG. 試料容器の外観構成例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the external configuration of a sample container; 試料容器の内部構造例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the internal structure of a sample container; 遮蔽部材の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a shielding member. 液滴生成装置によってマイクロゲルビーズを生成する工程を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flow chart showing the steps of generating microgel beads with a droplet generator; FIG. マイクロゲルビーズの生成状態を示す顕微鏡写真である。2 is a micrograph showing the state of microgel beads formation. マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、外殻の断面積の測定結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the size of microgel beads, and showing the measurement results of the cross-sectional area of the outer shell. マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、核の断面積の測定結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the size of microgel beads, and a diagram showing the measurement results of the cross-sectional area of the nucleus. マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、外殻のフェレー径の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the magnitude|size of a microgel bead, and is a figure which shows the measurement result of the Feret diameter of an outer shell. マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、核のフェレー径の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the size of a microgel bead, and is a figure which shows the measurement result of the Feret diameter of a nucleus. マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、マイクロゲルビーズの収縮率を示す図である。It is a figure which shows the size of a microgel bead, and is a figure which shows the shrinkage|contraction rate of a microgel bead. 実験1~3の各過程におけるマイクロゲルビーズに加熱を繰り返した状態を示す顕微鏡写真である。2 is a micrograph showing a state in which microgel beads were repeatedly heated in each process of Experiments 1 to 3. FIG. マイクロゲルビーズの収縮性を示す図であり、マイクロゲルビーズの断面積の測定結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing contractility of microgel beads, and a diagram showing measurement results of the cross-sectional area of microgel beads. マイクロゲルビーズの収縮性を測定した実験結果を示す図であり、マイクロゲルビーズのフェレー径の測定結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing experimental results of measuring the contractility of microgel beads, and showing the measurement results of the Feret diameter of microgel beads. マイクロゲルビーズの収縮性を測定した実験結果を示す図であり、マイクロゲルビーズの外殻の収縮率、核の収縮率及びリアーゼ後の収縮率を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the experimental results of measuring the contractility of microgel beads, showing the contraction rate of the outer shell of microgel beads, the contraction rate of the nucleus, and the contraction rate after lyase.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
[本発明の基本的概念]
本発明に係る液滴生成方法では、遠心分離による送液によって、光応答性ゲルを含む高分子材料で構成された液滴を生成する。例えば、遠心分離による送液によって、光応答性ゲルを核とし、外殻を高分子材料で構成された液滴を生成する。この場合、外殻の高分子材料として、核となる光応答性ゲルよりもネットワークの形成(硬化)が早い材料を用いることが好適である。
そして、生成された液滴に紫外線を照射することにより、光応答性ゲルを光重合(硬化)させる。光応答性ゲルを核とし、外殻を高分子材料で構成された上述の液滴の場合には、紫外線を照射することにより、外殻の高分子材料で形状が維持された状態の内部の光応答性ゲルが光重合(硬化)する。
これにより、材料をアルギン酸等に制約されることなく、微小なゲルビーズ(例えば、直径1~1000[μm]程度のマイクロゲルビーズ)を簡便に生成することができる。
このような液滴生成方法は、光応答性ゲルを含む高分子材料に広く適用することができる。上述のように、光応答性ゲルを核とし、外殻を高分子材料で構成された液滴とする場合には、核となる各種光応答性ゲルと、外殻となる各種高分子材料との種々の組み合わせに適用することが可能であり、外殻の高分子材料よりも核となる光応答性ゲルの分子の大きさが小さい場合に、特に有効である。
以下、本発明の一実施形態について具体的に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Basic concept of the present invention]
In the droplet generation method according to the present invention, droplets made of a polymer material containing a photoresponsive gel are generated by sending liquid by centrifugation. For example, by sending liquid by centrifugation, droplets having a photoresponsive gel as a nucleus and a shell made of a polymer material are generated. In this case, as the polymer material for the outer shell, it is preferable to use a material that forms (hardens) a network faster than the core photoresponsive gel.
Then, the photoresponsive gel is photopolymerized (cured) by irradiating the generated droplets with ultraviolet rays. In the case of the above-described liquid droplets having a photoresponsive gel as a nucleus and an outer shell made of a polymer material, irradiation with ultraviolet rays causes the inside of the droplet to maintain its shape with the outer shell polymer material. The photoresponsive gel is photopolymerized (cured).
As a result, minute gel beads (for example, microgel beads with a diameter of about 1 to 1000 [μm]) can be easily produced without being restricted by materials such as alginic acid.
Such a droplet generation method can be widely applied to polymeric materials including photoresponsive gels. As described above, when the photoresponsive gel is used as the nucleus and the outer shell is a droplet composed of a polymer material, various photoresponsive gels that serve as the nucleus and various polymer materials that serve as the outer shell are used. , and is particularly effective when the molecular size of the core photoresponsive gel is smaller than that of the outer shell polymeric material.
An embodiment of the present invention will be specifically described below.

[液滴生成装置]
図1は、本実施形態に係る液滴生成装置1の構成を示す模式図である。
図1に示す液滴生成装置1は、本発明に係る遠心分離装置を微小なゲルビーズ(マイクロゲルビーズ)を生成するための装置として構成した例を示している。以下、p(NIPAM)を核とし、NaAlgを外殻とするマイクロゲルビーズを生成する場合を例として説明する。
[Droplet generator]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a droplet generating device 1 according to this embodiment.
A droplet generating device 1 shown in FIG. 1 shows an example in which the centrifugal separation device according to the present invention is configured as a device for generating minute gel beads (microgel beads). An example of producing microgel beads having p(NIPAM) as the nucleus and NaAlg as the outer shell will be described below.

図1に示すように、本実施形態に係る液滴生成装置1は、制御ユニット10と、遠心分離ユニット20とを備えている。
制御ユニット10は、PC(Personal Computer)またはPLC(Programamable Logic Controller)等の情報処理装置によって構成される。制御ユニット10は、遠心分離ユニット20における遠心分離動作の制御や、後述するLEDによる紫外光の照射の制御を実行する。
As shown in FIG. 1 , the droplet generator 1 according to this embodiment includes a control unit 10 and a centrifugal separation unit 20 .
The control unit 10 is configured by an information processing device such as a PC (Personal Computer) or a PLC (Programmable Logic Controller). The control unit 10 controls the centrifugal separation operation in the centrifugal separation unit 20 and controls the irradiation of ultraviolet light by an LED, which will be described later.

遠心分離ユニット20は、筐体21と、ロータ22と、駆動用モータ23とを備えている。
筐体21は、ロータ22及び駆動用モータ23を収容するケース部材を構成している。本実施形態において、遠心分離ユニット20の主要な構成は筐体21内に設置され、遠心分離ユニット20と制御ユニット10とは、別体のユニットとして構成される。なお、制御ユニット10を遠心分離ユニット20と一体に構成することとしてもよい。
ロータ22は、遠心分離を行う試料を収容した遠沈管等の試料容器100が設置される回転体であり、遠心分離を行う場合に、駆動用モータ23によって回転される。
本実施形態において、ロータ22は、回転中にロータ22内に電力を供給可能な電力供給部22aを備えている。
The centrifugal separation unit 20 includes a housing 21 , a rotor 22 and a drive motor 23 .
The housing 21 constitutes a case member that houses the rotor 22 and the driving motor 23 . In this embodiment, the main components of the centrifugal separation unit 20 are installed in the housing 21, and the centrifugal separation unit 20 and the control unit 10 are configured as separate units. Note that the control unit 10 may be configured integrally with the centrifugal separation unit 20 .
The rotor 22 is a rotating body on which a sample container 100 such as a centrifuge tube containing a sample to be centrifuged is installed, and is rotated by a drive motor 23 when centrifuging is performed.
In this embodiment, the rotor 22 includes a power supply 22a capable of supplying power to the rotor 22 during rotation.

図2は、電力供給部22aの構成例を示す模式図である。
図2に示すように、ロータ22は、電力供給部22aとして、筐体21に対して回転可能に支持される回転軸の部分に、スリップリングからなる電力供給ラインを備えている。このような構成の場合、例えば、導電性材料からなる回転軸を筐体21側に設置し、導電性材料からなり、回転軸に接触しながら回転する接触子をロータ22側に設置することで、ロータ22内に電力を供給することが可能となる。なお、導電性材料からなる回転軸をロータ22側に設置し、導電性材料からなる接触子を筐体21側に備えることとしてもよい。
駆動用モータ23は、制御ユニット10の制御信号に従って、ロータ22を回転駆動する。本実施形態において、駆動用モータ23は、例えば、ロータ22内の遠沈管等の試料容器100に1500G程度の遠心力を付与するようにロータ22を回転駆動する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of the power supply unit 22a.
As shown in FIG. 2, the rotor 22 has a power supply line made up of a slip ring on the portion of the rotating shaft that is rotatably supported with respect to the housing 21 as a power supply section 22a. In the case of such a configuration, for example, a rotating shaft made of a conductive material is installed on the housing 21 side, and a contact that is made of a conductive material and rotates in contact with the rotating shaft is installed on the rotor 22 side. , power can be supplied into the rotor 22 . Alternatively, the rotating shaft made of a conductive material may be installed on the rotor 22 side, and the contactor made of a conductive material may be provided on the housing 21 side.
The driving motor 23 rotationally drives the rotor 22 according to the control signal from the control unit 10 . In this embodiment, the drive motor 23 rotates the rotor 22 so as to apply a centrifugal force of about 1500 G to the sample container 100 such as a centrifuge tube in the rotor 22 .

[試料容器の構成]
次に、本実施形態に係る液滴生成装置1で用いられる試料容器100について説明する。
図3は、試料容器100の外観構成例を示す模式図である。また、図4は、試料容器100の内部構造例を示す模式図である。なお、図4は、試料容器100の断面構造として内部構造を示している。
図3及び図4に示すように、本実施形態における試料容器100は、遠沈管を用いて構成され、マイクロチューブ101と、LED102a,102bと、キャップ103とを備えている。
[Configuration of sample container]
Next, the sample container 100 used in the droplet generating device 1 according to this embodiment will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the external configuration of the sample container 100. As shown in FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the internal structure of the sample container 100. As shown in FIG. Note that FIG. 4 shows the internal structure as a cross-sectional structure of the sample container 100 .
As shown in FIGS. 3 and 4, the sample container 100 in this embodiment is configured using a centrifuge tube, and includes a microtube 101, LEDs 102a and 102b, and a cap 103. FIG.

マイクロチューブ101は、試料容器100内に、試料容器100と同軸に固定された管状の容器である。
具体的には、図4に示すように、マイクロチューブ101は、内部にガラス管101aと、遮蔽部材101bとを備えている。
The microtube 101 is a tubular container fixed coaxially with the sample container 100 inside the sample container 100 .
Specifically, as shown in FIG. 4, the microtube 101 includes a glass tube 101a and a shielding member 101b inside.

ガラス管101aは、マイクロチューブ101内にマイクロチューブ101と同軸に固定されている。即ち、遠心力が加えられた場合に、マイクロチューブ101及びガラス管101aは、試料容器100に対して相対的に移動しない構成となっている。
また、ガラス管101a内には、2.5%(w/w)NaAlg水溶液(2.5%アルギン酸ナトリウム溶液)と10%(w/w)p(NIPAM)水溶液(10%ポリN-イソプロピルアミド溶液)の混合溶液が充填され、遠心分離が行われた場合、ガラス管101aの射出口(遠心分離時に外周側となる開口部)から、2.5%(w/w)NaAlg水溶液(2.5%アルギン酸ナトリウム溶液)と10%(w/w)p(NIPAM)水溶液(10%ポリN-イソプロピルアミド溶液)によって構成される液滴が射出される。この液滴は、ガラス管101aからの射出直後に、NaAlg水溶液がp(NIPAM)水溶液の周囲を覆う構造となる。即ち、ガラス管101aから射出された液滴は、p(NIPAM)水溶液の核をNaAlg水溶液の外殻が保護する構造となっている。
なお、マイクロチューブ101の管底には、CaCl水溶液が貯留されている。このCaCl水溶液の貯留槽は、ガラス管101aの射出口から射出された液滴を貯留する貯留部Pとなる。
遮蔽部材101bは、LED102a,102bの照射光からガラス管101aの射出口を遮蔽する。
The glass tube 101 a is fixed coaxially with the microtube 101 inside the microtube 101 . That is, the microtube 101 and the glass tube 101a are configured not to move relative to the sample container 100 when centrifugal force is applied.
Further, in the glass tube 101a, 2.5% (w/w) NaAlg aqueous solution (2.5% sodium alginate solution) and 10% (w/w) p(NIPAM) aqueous solution (10% poly-N-isopropylamide solution) and centrifuged, a 2.5% (w/w) NaAlg aqueous solution (2. 5% sodium alginate solution) and 10% (w/w) p(NIPAM) aqueous solution (10% poly-N-isopropylamide solution) are ejected. This droplet has a structure in which the NaAlg aqueous solution surrounds the p(NIPAM) aqueous solution immediately after being ejected from the glass tube 101a. That is, the liquid droplet ejected from the glass tube 101a has a structure in which the core of the p(NIPAM) aqueous solution is protected by the outer shell of the NaAlg aqueous solution.
A CaCl 2 aqueous solution is stored in the bottom of the microtube 101 . This CaCl 2 aqueous solution storage tank serves as a storage portion P for storing droplets ejected from the ejection port of the glass tube 101a.
The shielding member 101b shields the exit of the glass tube 101a from the light emitted from the LEDs 102a and 102b.

図5は、遮蔽部材101bの構成を示す模式図である。
図5に示すように、遮蔽部材101bは、ガラス管101aの射出口にLED102a,102bの照射光が照射されないよう遮蔽する構成となっている。
遮蔽部材101bにより、ガラス管101aの射出口において、LED102a,102bからの光でp(NIPAM)が硬化することを抑制できるため、ガラス管101aの詰まりが生じることを防止できる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the shielding member 101b.
As shown in FIG. 5, the shielding member 101b is configured to shield the exit port of the glass tube 101a from the irradiation light of the LEDs 102a and 102b.
The shielding member 101b can suppress the curing of p(NIPAM) by the light from the LEDs 102a and 102b at the exit port of the glass tube 101a, thereby preventing clogging of the glass tube 101a.

LED102a,102bは、制御ユニット10の制御信号に従って、ガラス管101aの射出口から射出された液滴に紫外光(ここでは、波長325[nm]の深紫外光とする。)を照射する。
具体的には、LED102aは、ガラス管101aの射出口から射出され、空気中を移動している液滴に紫外光を照射する。また、LED102bは、貯留部P内に到達した液滴に紫外光を照射する。なお、ここでは、空気中を移動する液滴及び貯留部P内に到達した液滴の両方に紫外光を照射することとしたが、液滴を光硬化させることができれば、照射する紫外光の強さや照射方向(空気中で、対向する2方向から照射する等)を調整することにより、他の形態で紫外光を照射することとしてもよい。
LED102a,102bによって紫外光を照射された液滴は、p(NIPAM)の核をNaAlgの外殻が保護するマイクロゲルビーズの形態を安定して構成するものとなる。
The LEDs 102a and 102b irradiate droplets ejected from the ejection opening of the glass tube 101a with ultraviolet light (here, deep ultraviolet light with a wavelength of 325 [nm]) according to the control signal of the control unit 10. FIG.
Specifically, the LED 102a irradiates droplets ejected from the ejection port of the glass tube 101a and moving in the air with ultraviolet light. Moreover, the LED 102b irradiates the liquid droplet that has reached the reservoir P with ultraviolet light. In this case, both the droplets moving in the air and the droplets reaching the reservoir P are irradiated with ultraviolet light. It is also possible to irradiate ultraviolet light in other forms by adjusting the intensity and direction of irradiation (such as irradiating from two opposite directions in the air).
The droplets irradiated with ultraviolet light by the LEDs 102a and 102b stably form microgel beads in which the core of p(NIPAM) is protected by the outer shell of NaAlg.

キャップ103は、試料容器100の開口部を塞ぐカバー部材である。また、キャップ103には、電力供給部22aから供給された電力をLED102a,102bに伝達するための導線を通す貫通穴が形成されている。 The cap 103 is a cover member that closes the opening of the sample container 100 . Further, the cap 103 is formed with a through hole through which a conductor for transmitting the power supplied from the power supply portion 22a to the LEDs 102a and 102b is passed.

[動作]
次に、液滴生成装置1の動作を説明する。
図6は、液滴生成装置1によってマイクロゲルビーズを生成する工程(マイクロゲルビーズ生成工程)を示すフローチャートである。
初めに、ガラス管101aに2.5%(w/w)NaAlg水溶液(2.5%アルギン酸ナトリウム溶液)と10%(w/w)p(NIPAM)水溶液(10%ポリN-イソプロピルアミド溶液)の混合溶液を充填する(工程S1)。
[motion]
Next, the operation of the droplet generating device 1 will be described.
FIG. 6 is a flow chart showing a process of generating microgel beads (microgel bead generating process) by the droplet generating device 1 .
First, a 2.5% (w/w) NaAlg aqueous solution (2.5% sodium alginate solution) and a 10% (w/w) p(NIPAM) aqueous solution (10% poly-N-isopropylamide solution) were placed in the glass tube 101a. (step S1).

そして、このガラス管101aをマイクロチューブ101内にセットし、さらにマイクロチューブ101を試料容器100内にセットする。このとき、マイクロチューブ101の管底には、CaCl水溶液が貯留される(工程S2)。
次に、試料容器100を遠心分離ユニット20のロータ22にセットする(工程S3)。
Then, the glass tube 101 a is set inside the microtube 101 , and the microtube 101 is further set inside the sample container 100 . At this time, the CaCl 2 aqueous solution is stored in the bottom of the microtube 101 (step S2).
Next, the sample container 100 is set on the rotor 22 of the centrifugal separation unit 20 (step S3).

続いて、制御ユニット10において、遠心分離ユニット20の遠心力や処理時間、及び、紫外線の照射に関する設定等を行う(工程S4)。なお、本実施形態においては、LED102a,102bそれぞれを間欠的に駆動制御(例えば、PWM制御)することにより、目的とする光量の紫外線を液滴に照射するものとする。
そして、制御ユニット10において、遠心分離ユニット10の回転及びLED102a,102bの駆動制御の実行を指示する(工程S5)。
Subsequently, in the control unit 10, the centrifugal force of the centrifugal separation unit 20, the processing time, and the settings related to the irradiation of ultraviolet rays are performed (step S4). In this embodiment, the LEDs 102a and 102b are intermittently driven and controlled (for example, PWM controlled) to irradiate droplets with a desired amount of UV light.
Then, the control unit 10 is instructed to rotate the centrifugal separation unit 10 and drive and control the LEDs 102a and 102b (step S5).

すると、遠心分離ユニット20のロータ22が回転し、試料容器100内において、ガラス管101aからp(NIPAM)水溶液を核とし、NaAlg水溶液が外殻となった液滴が射出される(工程S6)。
このとき、ロータ22の電力供給部22aを介して、ロータ22の外部からロータ22の内部にあるLED102a,102bに電力が供給される(工程S7)。
Then, the rotor 22 of the centrifugal separation unit 20 rotates, and droplets having the p(NIPAM) aqueous solution as the core and the NaAlg aqueous solution as the outer shell are ejected from the glass tube 101a in the sample container 100 (step S6). .
At this time, power is supplied from the outside of the rotor 22 to the LEDs 102a and 102b inside the rotor 22 via the power supply portion 22a of the rotor 22 (step S7).

そして、電力を供給されたLED102aは、ガラス管101aの射出直後の空気中にある液滴に対して、紫外光を照射する(工程S8)。
これにより、空気中を移動する液滴において、p(NIPAM)の光重合が進行し、空気中において液滴が硬化する。
Then, the LED 102a to which power is supplied irradiates the droplets in the air immediately after being ejected from the glass tube 101a with ultraviolet light (step S8).
As a result, photopolymerization of p(NIPAM) proceeds in droplets moving in the air, and the droplets are cured in the air.

また、空気中で硬化が進行した液滴は、貯留部PにおいてCaCl水溶液中に貯留される(工程S9)。
このとき、電力供給部22aを介して電力を供給されたLED102bは、貯留部P内に貯留された液滴に対して、紫外光を照射する(工程S10)。
これにより、貯留部Pに貯留された液滴において、p(NIPAM)の光重合が進行し、貯留部P内において液滴が硬化する。
Further, the droplets cured in the air are stored in the CaCl 2 aqueous solution in the storage part P (step S9).
At this time, the LED 102b to which power is supplied via the power supply section 22a irradiates the droplets stored in the storage section P with ultraviolet light (step S10).
As a result, the photopolymerization of p(NIPAM) progresses in the droplets stored in the storage portion P, and the droplets in the storage portion P are cured.

このような処理の結果、貯留部Pに貯留された液滴は、硬化したp(NIPAM)を核とし、外殻をNaAlgで構成されたマイクロゲルビーズとなる。 As a result of such treatment, the droplets stored in the storage part P become microgel beads having hardened p(NIPAM) as cores and NaAlg as outer shells.

[効果]
2.5%(w/w)NaAlg水溶液と10%(w/w)p(NIPAM)水溶液の混合溶液をガラス管101a内に充填した上、マイクロチューブ101内に設置し、遠心分離(1500G)を行った。その際、紫外線の照射には狭域型LED(照射範囲の角度が約6度)と広域型LED(照射範囲の角度が約数十度)の2種類をLED102a,102bとして用いた。
また、NaAlg水溶液とp(NIPAM)水溶液の混合比を3:1、1:1、1:3として実験を行った。
[effect]
A mixed solution of 2.5% (w/w) NaAlg aqueous solution and 10% (w/w) p(NIPAM) aqueous solution was filled in the glass tube 101a, placed in the microtube 101, and centrifuged (1500 G). did At that time, two types of LEDs 102a and 102b were used for the irradiation of ultraviolet rays: a narrow-range LED (irradiation range angle is about 6 degrees) and a wide-range type LED (irradiation range angle is about several tens of degrees).
Experiments were also conducted with the mixing ratios of the NaAlg aqueous solution and the p(NIPAM) aqueous solution set to 3:1, 1:1, and 1:3.

図7は、マイクロゲルビーズの生成状態を示す顕微鏡写真である。
また、図8A~図8Eは、マイクロゲルビーズの大きさを示す図であり、図8Aは外殻の断面積の測定結果を示す図、図8Bは核の断面積の測定結果を示す図、図8Cは外殻のフェレー径の測定結果を示す図、図8Dは核のフェレー径の測定結果を示す図、図8Eはマイクロゲルビーズの収縮率を示す図である。なお、図8A~図8Eのサンプル数は50個である。
なお、図7の実験では、回転数1000[rpm]、遠心時間120[s]、UV照射時間120[s]として、ガラス管101aから射出された液滴に紫外線を照射した例を示している。また、紫外線の照射パターンは、Duty比を100[%]、50[%]、0[%]とした。Duty比100[%]とは、継続的な紫外線の照射であり、Duty比50[%]とは、紫外線を10[ms]中、5[ms]点灯し、5[ms]消灯することで、擬似的に半分の光量の紫外線を照射するものである。また、Duty比0[%]とは、ガラス管101aから液滴を射出する際には紫外線を照射せず、CaCl水溶液中に貯留された後に紫外線を照射するものである。
図7及び図8A~図8Eを参照すると、Duty比が100[%]の場合に比べ、Duty比が50[%]の場合には、マイクロゲルビーズが生成されるものの、核が小さくなると共に、熱応答により収縮する度合いが低下していることがわかる。また、Duty比が0[%]の場合には、核が形成されていないことがわかる。
また、図7及び図8A~図8Eを参照すると、加熱後(ここでは50[℃]で10分間加熱した)のマイクロゲルビーズはDuty比100[%]の場合も50[%]の場合も、核が熱応答により収縮していることがわかる。
FIG. 7 is a micrograph showing the state of microgel beads formation.
8A to 8E are diagrams showing the size of microgel beads, FIG. 8A is a diagram showing the measurement result of the cross-sectional area of the outer shell, and FIG. 8B is a diagram showing the measurement result of the cross-sectional area of the nucleus. 8C is a diagram showing the results of measurement of the Feret diameter of the outer shell, FIG. 8D is a diagram showing the measurement results of the Feret diameter of the nucleus, and FIG. 8E is a diagram showing the contraction rate of the microgel beads. Note that the number of samples in FIGS. 8A to 8E is 50. FIG.
Note that the experiment in FIG. 7 shows an example in which droplets ejected from the glass tube 101a are irradiated with ultraviolet rays at a rotation speed of 1000 [rpm], a centrifugation time of 120 [s], and a UV irradiation time of 120 [s]. . Also, the irradiation pattern of the ultraviolet rays has a duty ratio of 100[%], 50[%], and 0[%]. The duty ratio of 100 [%] is continuous irradiation of ultraviolet rays, and the duty ratio of 50 [%] is that the ultraviolet rays are turned on for 5 [ms] in 10 [ms] and turned off for 5 [ms]. , and irradiates ultraviolet rays of half the amount of light in a pseudo manner. A duty ratio of 0 [%] means that the droplets are not irradiated with ultraviolet rays when ejected from the glass tube 101a, but are irradiated with ultraviolet rays after being stored in the CaCl 2 aqueous solution.
7 and 8A to 8E, when the duty ratio is 50 [%] compared to the case where the duty ratio is 100 [%], although microgel beads are generated, the nuclei become smaller and It can be seen that the degree of shrinkage due to thermal response is reduced. Further, it can be seen that no nucleus is formed when the duty ratio is 0 [%].
Also, referring to FIGS. 7 and 8A to 8E, the microgel beads after heating (here, heated at 50 [° C.] for 10 minutes) have a duty ratio of 100 [%] and 50 [%]. It can be seen that the nucleus contracts due to the thermal response.

次に、10%(w/w)p(NIPAM)水溶液からマイクロゲルビーズを生成し(実験1)、生成されたマイクロゲルビーズをセルストレーナ(メッシュサイズ100[μm])で収集した後(実験2)、NaAlgリアーゼに浸漬してアルギン酸の外殻を除去した(実験3)。
図9は、実験1~3の各過程におけるマイクロゲルビーズに加熱を繰り返した状態を示す顕微鏡写真である。
また、図10A~図10Cは、マイクロゲルビーズの収縮性を示す図であり、図10Aはマイクロゲルビーズの断面積の測定結果を示す図、図10Bはマイクロゲルビーズのフェレー径の測定結果を示す図、図10Cはマイクロゲルビーズの外殻の収縮率、核の収縮率及びリアーゼ後の収縮率を示す図である。なお、図10A及び図10Bのサンプル数は50個、図10Cのサンプル数は3個である。
図9及び図10A~図10Cを参照すると、実験1で生成されたマイクロゲルビーズ、実験2で収集されたマイクロゲルビーズ、及び、実験3で外殻を除去されたマイクロゲルビーズ(リアーゼ後のマイクロゲルビーズ)のいずれも、加熱・冷却を繰り返しても、熱応答により収縮性を有するものとなっている。
また、実験1で生成されたマイクロゲルビーズと、実験3でアルギン酸の外殻を除去したマイクロゲルビーズ(リアーゼ後のマイクロゲルビーズ)とを比較すると、アルギン酸をリアーゼで除去したマイクロゲルビーズの方が、熱応答により収縮する度合いが高まっていることがわかる。
Next, microgel beads were produced from a 10% (w/w) p(NIPAM) aqueous solution (Experiment 1), and the produced microgel beads were collected with a cell strainer (mesh size 100 [μm]) (Experiment 2). , NaAlg lyase to remove the alginic acid shell (Experiment 3).
FIG. 9 is a micrograph showing a state in which the microgel beads were repeatedly heated in each process of Experiments 1-3.
10A to 10C are diagrams showing the contractility of microgel beads, FIG. 10A is a diagram showing the measurement results of the cross-sectional area of the microgel beads, FIG. 10B is a diagram showing the measurement results of the Feret diameter of the microgel beads, FIG. 10C is a diagram showing the contraction rate of the outer shell, the contraction rate of the nucleus, and the contraction rate after lyase of the microgel beads. The number of samples in FIGS. 10A and 10B is 50, and the number of samples in FIG. 10C is three.
9 and 10A-10C, microgel beads produced in Experiment 1, microgel beads collected in Experiment 2, and deshelled microgel beads in Experiment 3 (microgel beads after lyase). Both have contractility due to thermal response even after repeated heating and cooling.
In addition, when comparing the microgel beads produced in Experiment 1 with the microgel beads from which the outer shell of alginic acid was removed in Experiment 3 (microgel beads after lyase), the microgel beads from which alginic acid was removed by lyase exhibited a higher thermal response. It can be seen that the degree of shrinkage is increased by

[変形例1]
上述の実施形態において、電力供給部22aは、筐体21に対して回転可能に支持される回転軸の部分にスリップリングを備えるものとして説明したが、これに限られない。
例えば、電力供給部22aは、電磁力を用いてロータ22内部に電力を供給する構成とすることができる。この場合、筐体21とロータ22とにコイルを対向させて配置することにより、これらのコイル間で電磁誘導を生じさせることにより、ロータ22内部に電力を供給することができる。
また、例えば、電力供給部22aは、光発電を用いてロータ22内部に電力を供給する構成とすることができる。この場合、ロータ22の外部からロータ22内部に設置された光発電素子に光を照射し、光発電素子によって発電された電力をロータ22内部に供給することができる。
また、例えば、電力供給部22aは、ロータ22内に小型バッテリ(ボタン電池あるいは小型のキャパシタ等)を設置し、この小型バッテリからロータ22内部に電力を供給することができる。
なお、上記の各変形例において、ロータ22内部に素子等の物体を設置する場合、回転中心に対して対称に配置することで、遠心分離時の回転を安定させることができる。
[Modification 1]
In the above-described embodiment, the power supply unit 22a has been described as having a slip ring on the portion of the rotating shaft that is rotatably supported with respect to the housing 21, but the present invention is not limited to this.
For example, the power supply unit 22a may be configured to supply power to the inside of the rotor 22 using electromagnetic force. In this case, electric power can be supplied to the inside of the rotor 22 by arranging the coils in the housing 21 and the rotor 22 so as to face each other and by generating electromagnetic induction between these coils.
Further, for example, the power supply unit 22a may be configured to supply power to the inside of the rotor 22 using photovoltaic power generation. In this case, the photovoltaic elements installed inside the rotor 22 are irradiated with light from the outside of the rotor 22 , and the electric power generated by the photovoltaic elements can be supplied to the inside of the rotor 22 .
Further, for example, the power supply unit 22a can install a small battery (a button battery, a small capacitor, or the like) in the rotor 22 and supply power to the inside of the rotor 22 from this small battery.
In each of the modifications described above, when an object such as an element is installed inside the rotor 22, by arranging it symmetrically with respect to the center of rotation, rotation during centrifugation can be stabilized.

以上のように、本実施形態に係る液滴生成装置1は、遠心分離ユニット20と、電力供給部22aと、LED102a,102bとを備える。
遠心分離ユニット20は、材料(2.5%(w/w)NaAlg水溶液と10%(w/w)p(NIPAM)水溶液の混合溶液)を設置した回転体(ロータ22)を回転させることにより材料に遠心力を加える。
電力供給部22aは、遠心分離ユニット20の回転体内に電力を供給する。
LED102a,102bは、電力供給部22aによって供給された電力によって、遠心分離される材料に遠心力以外の付加的な物理的作用を加える。
これにより、遠心分離によって遠心力を加えられている材料に、回転体内に供給された電力によって、遠心分離される材料に遠心力以外の付加的な物理的作用を加えることができる。
したがって、遠心分離される材料に対して遠心力による作用の他に加えることができる物理的な作用の種類を拡大することができる。また、液滴生成装置1を用いて、ゲルビーズを生成することにより、材料選択の自由度を高めつつ、より簡便に微小なゲルビーズ(マイクロゲルビーズ)を生成することができる。
As described above, the droplet generating device 1 according to this embodiment includes the centrifugal separation unit 20, the power supply section 22a, and the LEDs 102a and 102b.
The centrifugal separation unit 20 rotates a rotating body (rotor 22) in which a material (mixed solution of 2.5% (w/w) NaAlg aqueous solution and 10% (w/w) p(NIPAM) aqueous solution) is installed. Apply centrifugal force to the material.
The power supply section 22 a supplies power to the rotating body of the centrifugal separation unit 20 .
The LEDs 102a, 102b exert additional physical effects other than centrifugal force on the material being centrifuged by power supplied by power supply 22a.
Thereby, the material being subjected to centrifugal force by centrifugation can be subjected to additional physical action other than the centrifugal force by the power supplied into the rotating body.
Therefore, the types of physical action that can be applied to the material to be centrifuged, in addition to the action of centrifugal force, can be expanded. In addition, by generating gel beads using the droplet generation device 1, minute gel beads (micro gel beads) can be generated more easily while increasing the degree of freedom in material selection.

遠心分離ユニット20は、刺激応答性材料を含む材料が充填された管状部材(ガラス管101a)から材料の液滴を射出させる。
LED102a,102bは、射出された材料の液滴に、遠心力以外の付加的な物理的作用を加えて、液滴の状態を変化させる。
これにより、管状部材から射出された空気中の液滴に対して、遠心力以外の付加的な物理的作用を加え、液滴の状態を変化させることができる。
したがって、管状部材から射出された直後の液滴の形状を保持させ易くすることができる。
The centrifugal separation unit 20 ejects material droplets from a tubular member (glass tube 101a) filled with a material containing a stimuli-responsive material.
The LEDs 102a, 102b apply additional physical effects other than centrifugal force to the ejected droplets of material to change the state of the droplets.
As a result, additional physical action other than centrifugal force can be applied to the droplets in the air ejected from the tubular member to change the state of the droplets.
Therefore, it is possible to easily retain the shape of the droplet immediately after being ejected from the tubular member.

LED102a,102bは、射出された材料の液滴に、遠心力以外の付加的な物理的作用を加えることにより、刺激応答性材料を硬化させ、刺激応答性材料を含むゲルビーズを生成する。
これにより、材料選択の自由度を高めつつ、より簡便に微小なゲルビーズ(マイクロゲルビーズ)を生成することができる。
The LEDs 102a, 102b apply additional physical action other than centrifugal force to the ejected droplets of material to harden the stimuli-responsive material and produce gel beads containing the stimuli-responsive material.
As a result, minute gel beads (microgel beads) can be produced more easily while increasing the degree of freedom in material selection.

LED102a,102bは、電力供給部22aによって供給された電力によって、材料に光を照射する。
これにより、遠心分離による遠心力の作用に加えて、光応答性材料を含む液滴に光による作用を加えることができる。
The LEDs 102a and 102b irradiate the material with power supplied by the power supply 22a.
Thereby, in addition to the action of centrifugal force due to centrifugal separation, the action of light can be applied to the droplet containing the photoresponsive material.

電力供給部22aによって供給された電力によって、材料の温度を変化させることとしてもよい。
これにより、遠心分離による遠心力の作用に加えて、温度応答性材料を含む液滴に温度による作用を加えることができる。
The temperature of the material may be changed by the power supplied by the power supply section 22a.
Thereby, in addition to the action of centrifugal force due to centrifugal separation, it is possible to apply the action of temperature to the droplets containing the temperature-responsive material.

電力供給部22aによって供給された電力によって、材料に電磁力を加えることとしてもよい。
これにより、遠心分離による遠心力の作用に加えて、材料に電磁力による作用を加えることができる。
Electromagnetic force may be applied to the material by power supplied by the power supply 22a.
Thereby, in addition to the action of centrifugal force due to centrifugal separation, the action of electromagnetic force can be applied to the material.

電力供給部22aは、回転体の回転軸の部分にスリップリングを備える。
電力供給部22aは、回転体の外部から供給される電力を、スリップリングを介して回転体内に電力を供給する。
これにより、回転体の外部から容易に制御可能な形態で、回転体の内部に電力を供給することが可能となる。
The power supply unit 22a has a slip ring on the rotating shaft portion of the rotating body.
The power supply unit 22a supplies electric power supplied from the outside of the rotating body to the inside of the rotating body via the slip ring.
This makes it possible to supply power to the inside of the rotating body in a form that can be easily controlled from the outside of the rotating body.

電力供給部22aは、回転体内にバッテリを備える。
そして、バッテリから供給される電力を、回転体内に供給する。
これにより、外部からの電力供給機構を備えることなく、回転体内において電力を供給することが可能となる。
The power supply unit 22a includes a battery inside the rotating body.
Then, power supplied from the battery is supplied to the rotating body.
As a result, power can be supplied within the rotating body without providing an external power supply mechanism.

電力供給部22aは、回転体側に電磁誘導のためのコイルを備える。
そして、回転体の外部からコイルに印加された電磁力によって発生した電力によって、回転体内に電力を供給する。
これにより、簡単な構成で、回転体の外部から回転体内に電力を供給することが可能となる。
The power supply unit 22a has a coil for electromagnetic induction on the rotating body side.
Electric power is supplied to the inside of the rotating body by the electric power generated by the electromagnetic force applied to the coil from the outside of the rotating body.
This makes it possible to supply electric power from the outside of the rotating body to the inside of the rotating body with a simple configuration.

なお、本発明は、本発明の効果を奏する範囲で変形、改良等を適宜行うことができ、上述の実施形態に限定されない。
例えば、上述の実施形態において、ガラス管101aから射出された液滴は、p(NIPAM)水溶液の核をNaAlg水溶液の外殻が保護する構造であるものとして説明したが、これに限られない。即ち、遠心分離によって生成される液滴が核と外殻とに分離するものに限らず、遠心分離によって生成される液滴が光応答性材料を含み、光の照射により光重合(硬化)するものであれば、本発明を適用することが可能である。
また、例えば、上述の実施形態において、光応答性材料として、p(NIPAM)を用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、ポリエチレングリコール等、光応答性を有する各種の材料に対して、本発明を適用することができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and improved within the scope of the effects of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the liquid droplet ejected from the glass tube 101a has a structure in which the nucleus of the p(NIPAM) aqueous solution is protected by the outer shell of the NaAlg aqueous solution, but the present invention is not limited to this. That is, not only droplets generated by centrifugation are separated into core and outer shell, but droplets generated by centrifugation contain a photoresponsive material and are photopolymerized (hardened) by light irradiation. The present invention can be applied to any
Further, for example, in the above embodiments, the case where p(NIPAM) is used as the photoresponsive material has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to various photoresponsive materials such as polyethylene glycol.

また、上述の実施形態において、光応答性材料からなるマイクロゲルビーズを生成する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、光応答性材料以外にも、温度(熱)、力、電磁波等の各種刺激に応答する刺激応答性材料を用いることができる。この場合、遠心分離ユニット20のロータ22内において、電力供給部22aを介して給電された電力を用いて、材料に応じた刺激を物理的な作用として加えることができる。これにより、各種刺激応答性材料を用いたマイクロビーズを簡便に生成することができる。 Further, in the above-described embodiments, the case of generating microgel beads made of a photoresponsive material has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, stimuli-responsive materials that respond to various stimuli such as temperature (heat), force, and electromagnetic waves can be used in addition to photo-responsive materials. In this case, in the rotor 22 of the centrifugal separation unit 20, electric power supplied via the electric power supply section 22a can be used to apply stimulation corresponding to the material as a physical action. As a result, microbeads using various stimuli-responsive materials can be easily produced.

また、上述の実施形態に記載された例を適宜組み合わせて、本発明を実施することが可能である。
上述の実施形態における制御のための処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
即ち、上述の処理を実行できる機能が液滴生成装置1に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
Moreover, it is possible to implement the present invention by appropriately combining the examples described in the above embodiments.
The processing for control in the above-described embodiments can be executed by either hardware or software.
That is, the droplet generating device 1 only needs to have a function capable of executing the above-described processing, and the functional configuration and hardware configuration for realizing this function are not limited to the above example.

なお、上記実施形態は、本発明を適用した一例を示しており、本発明の技術的範囲を限定するものではない。即ち、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができ、上記実施形態以外の各種実施形態を取ることが可能である。本発明が取ることができる各種実施形態及びその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 It should be noted that the above embodiment shows an example to which the present invention is applied, and does not limit the technical scope of the present invention. That is, the present invention can make various modifications such as omissions and substitutions without departing from the gist of the present invention, and can take various embodiments other than the above-described embodiments. Various embodiments and modifications thereof that can be taken by the present invention are included in the scope of the invention described in the claims and their equivalents.

1 液滴生成装置、10 制御ユニット、20 遠心分離ユニット、21 筐体、22 ロータ、22a 電力供給部、23 駆動用モータ、100 試料容器、101 マイクロチューブ、101a ガラス管、101b 遮蔽部材、102a,102b LED、103 キャップ 1 droplet generator, 10 control unit, 20 centrifugal separation unit, 21 housing, 22 rotor, 22a power supply unit, 23 drive motor, 100 sample container, 101 microtube, 101a glass tube, 101b shielding member, 102a, 102b LED, 103 cap

Claims (10)

マイクロゲルビーズの生成に使用可能な遠心分離装置であって、
マイクロゲルビーズの核となる刺激応答性材料及びマイクロゲルビーズの外殻となる、核となる前記刺激応答性材料よりもネットワークの形成が早い高分子材料を含む材料が充填された管状部材を設置した回転体を回転させることにより前記材料に遠心力を加えて、前記管状部材から前記材料の液滴を空気中に射出させる遠心分離部と、
前記遠心分離部の前記回転体内に電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部によって供給された電力によって、遠心分離されて空気中に射出された前記材料に遠心力以外の付加的な物理的作用を加える作用付加部と、
を備えることを特徴とする遠心分離装置。
A centrifugation device that can be used to produce microgel beads, comprising:
A rotating tubular member filled with a stimulus-responsive material that serves as the nucleus of the microgel beads and a polymeric material that forms a network faster than the stimulus-responsive material that serves as the outer shell of the microgel beads. a centrifugal separation unit that applies centrifugal force to the material by rotating the body to eject droplets of the material from the tubular member into the air;
a power supply unit that supplies power to the rotating body of the centrifugal separation unit;
an action applying unit that applies an additional physical action other than centrifugal force to the material that has been centrifuged and ejected into the air by the power supplied by the power supply unit;
A centrifugal separator comprising:
前記作用付加部は、射出された前記材料の液滴に、前記遠心力以外の付加的な物理的作用を加えて、空気中における前記液滴の状態を変化させることを特徴とする請求項1に記載の遠心分離装置。 2. The action applying section applies an additional physical action other than the centrifugal force to the ejected droplets of the material to change the state of the droplets in the air. Centrifuge device according to. 前記作用付加部は、射出された前記材料の液滴に、前記遠心力以外の付加的な物理的作用を加えることにより、前記刺激応答性材料を硬化させ、前記刺激応答性材料を含むゲルビーズを生成することを特徴とする請求項2に記載の遠心分離装置。 The action applying section applies an additional physical action other than the centrifugal force to the ejected droplets of the material to harden the stimulus-responsive material and produce gel beads containing the stimulus-responsive material. 3. The centrifugal separation device according to claim 2, characterized in that it generates 前記作用付加部は、前記電力供給部によって供給された電力によって、前記材料に光を照射することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の遠心分離装置。 4. The centrifugal separator according to any one of claims 1 to 3, wherein the action applying section irradiates the material with light using power supplied by the power supply section. 前記作用付加部は、前記電力供給部によって供給された電力によって、前記材料の温度を変化させることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の遠心分離装置。 The centrifugal separator according to any one of claims 1 to 4, wherein the action applying section changes the temperature of the material by means of power supplied by the power supply section. 前記作用付加部は、前記電力供給部によって供給された電力によって、前記材料に電磁力を加えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の遠心分離装置。 The centrifugal separator according to any one of claims 1 to 5, wherein the action applying section applies an electromagnetic force to the material by means of power supplied by the power supply section. 前記電力供給部は、前記回転体の回転軸の部分にスリップリングを備え、
前記回転体の外部から供給される電力を、前記スリップリングを介して前記回転体内に供給することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の遠心分離装置。
The power supply unit includes a slip ring on the rotating shaft portion of the rotating body,
7. The centrifugal separator according to any one of claims 1 to 6, wherein electric power supplied from the outside of said rotating body is supplied into said rotating body via said slip ring.
前記電力供給部は、前記回転体内にバッテリを備え、
前記バッテリから供給される電力を、前記回転体内に供給することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の遠心分離装置。
The power supply unit includes a battery in the rotating body,
7. The centrifugal separator according to any one of claims 1 to 6, wherein the electric power supplied from the battery is supplied to the rotor.
前記電力供給部は、前記回転体側に電磁誘導のためのコイルを備え、
前記回転体の外部から前記コイルに印加された電磁力によって発生した電力によって、前記回転体内に電力を供給することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の遠心分離装置。
The power supply unit includes a coil for electromagnetic induction on the rotating body side,
7. The centrifugal separator according to any one of claims 1 to 6, wherein electric power generated by electromagnetic force applied to said coil from the outside of said rotating body is used to supply electric power to said rotating body.
マイクロゲルビーズを生成可能な液滴生成方法であって、
マイクロゲルビーズの核となる刺激応答性材料及びマイクロゲルビーズの外殻となる、核となる前記刺激応答性材料よりもネットワークの形成が早い高分子材料を含む材料が充填された管状部材を、回転体に設置して回転させることにより、遠心力によって前記管状部材から前記材料の液滴を空気中に射出させる遠心分離ステップと、
前記遠心分離ステップにおいて、前記回転体内に電力を供給する電力供給ステップと、
前記電力供給ステップにおいて供給された電力によって、遠心分離されて空気中に射出された前記材料の液滴に、遠心力以外の付加的な物理的作用を加えて、前記液滴の状態を変化させる作用付加ステップと、
を含むことを特徴とする液滴生成方法。
A droplet generation method capable of generating microgel beads,
A tubular member filled with a stimulus-responsive material serving as the nucleus of the microgel beads and a polymeric material serving as the outer shell of the microgel beads, which forms a network faster than the stimulus-responsive material serving as the nucleus, is provided on a rotating body. a centrifugal separation step of ejecting droplets of said material from said tubular member into the air by centrifugal force by placing and rotating in a
a power supply step of supplying power to the rotating body in the centrifugal separation step;
The electric power supplied in the power supply step applies an additional physical action other than centrifugal force to the droplets of the material that have been centrifuged and ejected into the air to change the state of the droplets. an action addition step;
A droplet generating method, comprising:
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