WO2002068104A1 - Process for producing emulsion and microcapsules and apparatus therefor - Google Patents

Process for producing emulsion and microcapsules and apparatus therefor Download PDF

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WO2002068104A1
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Toshiro Higuchi
Toru Torii
Takashi Nishisako
Tomohiro Taniguchi
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for producing an emulsion and a micro force cell.
  • the present invention relates to a method and an apparatus for producing microemulsions and micro force cells in water, oil, and chemically inert liquids.
  • JP-A-2000-84384 As a technique for producing monodispersed microdroplets as laboratory equipment, there is JP-A-2000-84384.
  • this method has a problem in that the speed at which the microdroplets are formed is slow, and the microdroplets cannot be wrapped in a surfactant or the outer skin of microcapsules.
  • the microdroplet diameter could be formed only more than three times the microchannel width.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a method and an apparatus for producing an emulsion and a microcapsule capable of easily and rapidly producing an emulsion and a microcapsule.
  • the dispersed phase is discharged from the dispersed phase supply port in a direction crossing the flow of the continuous phase with respect to the continuous phase flowing in the microchannel,
  • the method is characterized in that fine droplets are generated by the shearing force of the continuous phase, and the diameter of the fine droplets is controlled.
  • a shell phase and a phase contained therein are supplied to the continuous phase flowing in the microchannel in a direction intersecting the flow of the continuous phase, thereby forming the shell.
  • the phase is supplied so as to form a thin layer from the upstream side with respect to the phase contained therein, thereby obtaining microcapsules.
  • the first and second continuous phases flowing in the first and second microchannels formed on both sides are included in the first and second continuous phases.
  • the liquid is supplied in a direction crossing the flow of the second continuous phase, forms microdroplets contained therein, and then flows into the third and fourth microchannels.
  • a microcapsule by supplying a mixed phase with the third and fourth continuous phases to a point of intersection with the flow to form a microdroplet serving as a shell. .
  • the first continuous phase and the dispersed phase merge at the first junction to form a two-phase flow, and the two-phase flow of the merged first continuous phase and the dispersed phase is further increased.
  • An emulsion composed of the dispersed phase is formed by merging with a second continuous phase at a second junction.
  • the first continuous phase and the dispersed phase are merged at the first junction to generate microdroplets, and the first continuous phase including the microdroplets is further converted to the second continuous phase.
  • a microcapsule containing the microdroplets in the first continuous phase by merging with the continuous phase at a second junction.
  • a means for generating a continuous phase flowing in the microchannel means for supplying the dispersed phase in a direction crossing the flow of the continuous phase, and discharging the dispersed phase from the dispersed phase supply port And a means for generating microdroplets by the shearing force of the continuous phase and controlling the diameter of the microdroplets.
  • a means for generating a continuous phase flowing in the microchannel and a means for supplying a shell phase and a phase contained therein in a direction intersecting the flow of the continuous phase Means for supplying the phase to be the shell so as to form a thin layer from the upstream side with respect to the phase included in the interior.
  • the first and second continuous phases flowing in the first and second microchannels formed on both sides are separated from the first and second continuous phases by the first and second phases.
  • the liquid is supplied in a direction crossing the flow of the second continuous phase to form microdroplets contained therein, and then to the third and fourth continuous phases flowing in the third and fourth microchannels.
  • a means for obtaining microcapsules by supplying a shell phase to a joining point with the third and fourth continuous phases in a direction crossing the flow and forming a shell coating is provided. It is characterized by doing.
  • the microchannels near the merging of the continuous phase and the dispersed phase and the microchannels on the respective inner wall surfaces of the dispersed phase supply channel are provided. It is characterized by forming such a film as to generate droplets.
  • An emulsion manufacturing apparatus comprising: a substrate having parallel electrodes; and a microchannel formed on the substrate, wherein the dispersed phase on the upstream side of the microchannel is moved by a moving electric field applied to the parallel electrode. It is characterized in that an emulsion is generated by suction and discharge.
  • the generated emulsion can be guided in a predetermined direction by changing the arrangement of the parallel electrodes on the continuous phase side.
  • the generation speed of the emulsion can be changed by changing the moving speed of the moving electric field applied to the parallel electrode.
  • an elastic member sandwiched between a rigid member having a plurality of microchannels formed under a liquid tank of a dispersed phase, and an actuator for applying stress to the elastic member. And a continuous phase in which the plurality of microchannels communicate with each other.
  • FIG. 1 is a plan view of an apparatus for producing microdroplets according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view of a method for producing a microdroplet according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of a microcapsule manufacturing apparatus showing a second embodiment of the present invention. is there.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a micro force cell according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of an apparatus for producing microdroplets according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory view of a method for producing microdroplets according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of a micro force cell manufacturing apparatus showing a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an explanatory view of a method for producing microcapsules according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing the particle diameter when the height of the continuous phase and the dispersed phase is changed in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an explanatory view of a mechanism for sending out a dispersed phase or a phase contained in a shell or inside of a micro force cell manufacturing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an explanatory view of a mechanism for sending out a dispersed phase or a phase contained in a shell or inside of a microcapsule manufacturing apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an explanatory view of a mechanism for sending out a dispersed phase or a phase contained in a shell or inside of a microcapsule manufacturing apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a configuration diagram of an opening / closing mechanism of a dispersed phase supply port of a microcapsule manufacturing apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of an opening / closing mechanism of a dispersed phase supply port of a micro force cell manufacturing apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a configuration diagram of an opening / closing mechanism of a dispersed phase supply port of a microcapsule manufacturing apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a plan view of an emulsion manufacturing apparatus showing the eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a plan view of an emulsion manufacturing apparatus showing a 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram of an emulsion generating apparatus showing a thirteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram of a microcapsule generation device showing a 14th embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a block diagram of a device for producing a large amount of microdroplets utilizing rubber elastic deformation according to the present invention.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram of the operation of the first apparatus for generating large amounts of microdroplets shown in FIG.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram of the operation of the second apparatus for generating a large amount of microdroplets shown in FIG.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram of the operation of the third apparatus for generating a large amount of microdroplets shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a plan view of a device for producing microdroplets according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for producing the microdroplets.
  • FIG. 2 (a) is an explanatory view of a method for manufacturing the microdroplet (part 1)
  • FIG. 2 (b) is an explanatory view of a method for manufacturing the microdroplet (part 2).
  • FIG. 2 (b-1) is a partial sectional view thereof
  • FIG. 2 (b_2) is a sectional view taken along line AA of FIG. 2 (b_l).
  • 1 is the main body of the microdroplet manufacturing apparatus
  • 2 is the microphone opening channel formed in the main body 1 through which the continuous phase flows
  • 3 is the dispersed phase formed in the direction crossing the microchannel 2.
  • a supply channel, 4 is a dispersed phase supply port
  • 5 is a continuous phase (eg, oil)
  • 6 is a dispersed phase (eg, water)
  • 7 is microdroplets
  • 8 is a hydrophobic film.
  • the dispersed phase 6 is supplied to the continuous phase 5 flowing in the microchannel 2 in a direction crossing the flow of the continuous phase 5 as shown in FIG.
  • the fine droplet 7 having a diameter smaller than the width of the dispersed phase supply channel 3 can be produced.
  • the continuous phase oil: oleic acid 705 if the pressure of 4.85 kPa is
  • the size of channels 2 and 3 is 100 // m in width and 100 ⁇ m in height
  • the droplet diameter is about 25 m
  • the pressure of the continuous phase is 5.03 kP
  • a microdroplet with a diameter of about 5 m can be obtained.
  • the microphase flows through the continuous phase 5 near where the continuous phase (eg, oil) 5 and the dispersed phase (eg, water) 6 merge. It is preferable to form a hydrophobic film 8 on the inner wall surfaces of the channel 2 and the dispersed phase supply channel 3 so as to easily generate the microdroplets 7 (repel microdroplets).
  • the hydrophobic membrane 8 is suitable.However, when the continuous phase is water and the dispersed phase is oil, It is preferable to provide a hydrophilic film.
  • FIG. 3 is a plan view of an apparatus for manufacturing a micro force capsule showing a second embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an explanatory view of a method for manufacturing the microcapsule.
  • 11 is a main body of the microcapsule manufacturing apparatus
  • 12 is a microchannel formed in the main body 11 through which a continuous phase flows
  • 13 is formed in a direction crossing the microphone opening channel 12.
  • the shell phase supply channel, 14 is formed in the direction crossing the microchannel 12, the phase supply channel contained inside, 15 is the phase supply port to be shell, and 16 is the inclusion channel 17 is a continuous phase (for example, water), 18 is a shell phase, 19 is a phase contained therein, and 20 is a microcapsule.
  • phase 18 serving as a shell and the phase 19 contained therein intersect with the flow of the continuous phase 17 flowing in the microchannel 12 as shown in FIG.
  • the phase 18 serving as a shell is supplied in a thin layer from the upstream side to the phase 19 contained therein.
  • FIG. 5 is a plan view of an apparatus for producing microdroplets according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for producing the microdroplets.
  • 21 is the main body of the microdroplet manufacturing apparatus
  • 22 is the first microphone opening channel
  • 23 is the second microchannel
  • 24 is the first continuous phase
  • 25 is the second continuous phase.
  • 27 is a dispersed phase supply channel, 28 is a dispersed phase, and 29 is a microdroplet.
  • Phase 28 can be sent out to produce microdroplets 29.
  • FIG. 7 is a plan view of an apparatus for manufacturing a microcapsule according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an explanatory view of a method for manufacturing the microcapsule.
  • 31 is the main body of the microcapsule manufacturing apparatus, 32 is formed in the main body 31, the first microchannel through which the continuous phase flows, 33 is formed in the main body 31, The second microchannel through which the phases flow, 34 is the first continuous phase (eg, oil), 35 is the second continuous phase (eg, oil), and 36 is the first continuous phase.
  • 32 is formed in the main body 31
  • 33 is formed in the main body 31
  • 34 is the first continuous phase (eg, oil)
  • 35 is the second continuous phase (eg, oil)
  • 36 is the first continuous phase.
  • phase supply channel contained inside 38 is the phase contained inside (for example, water), and 39 is the microdroplet (for example, water ball)
  • 40 is formed in the body 31, the third microchannel through which the continuous phase flows, 41 is formed in the body 31, the fourth microchannel through which the continuous phase flows, 42 is the third microchannel 4 3 is the 4th continuous phase (eg, water), 4 4 is the junction of the 3rd continuous phase 4 2 and the 4th continuous phase, 4 5 is the shell
  • phase, 46 is a microdroplet serving as a shell
  • 47 is a microcapsule.
  • phase 38 contained inside is supplied in a direction crossing the flow of the first and second continuous phases 34 and 35, and is included A microdroplet 39 is formed.
  • a shell phase 45 composed of the first and second continuous phases 34 and 35 merged into a joint point 4 of the third continuous phase 42 and the fourth continuous phase 43.
  • the microcapsules 47 can be manufactured by supplying in a direction crossing the flow in 4 and forming a shell coating on the outside of the contained microdroplets 39.
  • one microdroplet 39 is included in the microcapsule 47, but a plurality of microdroplets 39 may be included.
  • FIG. 10 is an explanatory view of a mechanism for sending out a dispersed phase or a shell or a phase contained in the inside of a device for producing microdroplets according to a fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 10 (b) is a diagram showing the state before the phase is extended and the phase is extended and the phase is extended and the phase is extended.
  • reference numeral 51 denotes a substrate
  • 52 denotes a driven plate
  • 53 denotes a lanyard
  • 54 denotes a piezoelectric actuator arranged at both ends of the driven plate 52
  • 55a to 55 d is a plurality of supply ports
  • 56 a to 56 d are a plurality of paths formed in one dispersed phase. Knock pressure is applied below this dispersed phase.
  • a plurality of paths 56a to 56d are formed, and as shown in FIG. 10 (b), the piezo actuator 54 is reduced. By doing so, the dispersed phase can be sent out at the same time.
  • FIG. 11 is an explanatory view of a mechanism for sending out a dispersed phase or a shell or a phase contained in the inside of a device for producing microdroplets according to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. Fig. 11 (b) is a diagram showing the situation before Factuyue is sending out the bamboo in the form of a flat plate
  • Fig. 11 (b) is a view showing the state where Bimol Factuyue is bending and sending out the phase.
  • 6 1 is a bimorph facte
  • 6 2 is a fixed plate
  • 6 3 is a mule
  • 64 a to 64 d are multiple supply ports
  • 65 a to 65 d is a single
  • Back pressure is applied to the lower part of the dispersed phase.
  • FIG. 12 is an explanatory view of a mechanism for sending out a dispersed phase or a shell or a phase contained in the inside of the apparatus for producing microdroplets according to the seventh embodiment of the present invention
  • FIG. Fig. 12 (b) is a diagram showing a state in which an electrostrictive polymer is driven (expanded and contracted) and a phase is being sent out before the phase is sent out, where the strainable polymer is not driven. .
  • 71 is a substrate
  • 72 is a driven plate
  • 73 is an electrostrictive polymer
  • 74 a to 74 d are a plurality of supply ports
  • 75 a to 75 d are one.
  • a back pressure is applied to the lower part of the dispersed phase.
  • FIG. 12 (a) a plurality of paths 75a to 75d are formed, and as shown in FIG. 12 (b), driving of the electrostrictive polymer 73 is performed. (Reduction) allows the disperse phase to be sent out at the same time.
  • FIG. 13 is a configuration diagram of an opening / closing mechanism of the dispersed phase supply port of the apparatus for producing microdroplets according to the eighth embodiment of the present invention
  • FIG. 13 (a) shows that the piezoelectric actuator is driven.
  • No (reduced state) a diagram showing a state in which the phase gate is open
  • FIG. 13 (b) is a diagram showing a state in which the piezo actuator is driven (expanded or contracted) and the phase gate is closed.
  • 81 is a substrate
  • 82 is a rubber
  • 83 is a driven plate
  • 84 is a piezoelectric plate arranged on both sides
  • 85 is a fixed plate
  • 85 is a fixed plate
  • 86a to 86d are There are multiple gates.
  • a plurality of gates 86a-86d are formed, and the gates of all the phases are closed by driving two piezoelectric actuators 84 arranged on both sides. be able to.
  • FIG. 1.4 is a diagram showing the configuration of the opening / closing mechanism of the dispersed phase supply port of the apparatus for producing microdroplets according to the ninth embodiment of the present invention
  • FIG. 14 (a) is a diagram of a bimorph factory.
  • Fig. 14 (b) shows a state in which the phase gate is open, the phase is not driven (flat state), and
  • Fig. 14 (b) shows the state in which the bimorph facte is driven (curved downward), It is a figure showing the state where the gate was closed.
  • 91 is a substrate
  • 92 is a rubber
  • 93 is a bimorph.
  • the heaters 94a-94d are multiple gates.
  • a plurality of gates 94a to 94d are formed, and a plurality of gates 94a to 94d are driven at the same time by driving the 9 4d can be closed.
  • FIG. 15 is a configuration diagram of an opening / closing mechanism of a dispersed phase supply port of an apparatus for producing microdroplets according to a tenth embodiment of the present invention
  • FIG. 15 (a) shows an electrostrictive polymer cap
  • FIG. 15 (b) is a diagram showing a state in which the phase gate is opened, not being driven
  • FIG. 15 (b) is a diagram showing a state in which the electrostrictive polymer is driven (reduced) and the phase gate is closed.
  • 101 is a substrate
  • 102 is a driven plate
  • 103 is an electrostrictive polymer
  • 104a to 104d are a plurality of gates.
  • FIG. 15 (a) when the electrostrictive polymer 103 is not driven (extended), a plurality of gates 104a to 104d are opened, As shown in FIG. 15 (b), by driving (reducing) the electrostrictive polymer 103, a plurality of gates 104a to 104d can be closed at the same time.
  • FIG. 16 is a plan view of an emulsion manufacturing apparatus showing the eleventh embodiment of the present invention
  • FIG. 16 (a) shows a state before a dispersed phase is introduced into the emulsion manufacturing apparatus.
  • FIG. 16 (b) is a plan view showing a state in which the liquid is filled in the emulsion manufacturing apparatus
  • FIG. 16 (c) is a schematic view showing the emulsion manufacturing apparatus.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which droplets are set and micro droplets (emulsions) are generated by a moving electric field due to static electricity.
  • 111 is a substrate
  • 112 is an electrode formed on the substrate 111
  • 113 is a micro-electrode formed on the substrate 111 on which the electrode 112 is formed.
  • the channels, 114 represent the dispersed phase, and 115, the emulsion formed by passing through the microchannels 113.
  • the electrodes 112 are formed so as to be orthogonal to the microchannels 113, and an emulsion 115 is generated by a moving electric field applied to the electrodes 112, and the emulsion 115 is formed. Is guided in the direction perpendicular to the electrodes (here, downward) by the moving electric field due to the static electricity applied to the electrodes 112. Also, by changing the moving speed of the moving electric field, the generation speed of microdroplets is changed. Can be done.
  • FIG. 17 is a plan view of an apparatus for producing an emulsion showing a 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 (a) shows a state before a dispersed phase is introduced into the apparatus for producing an emulsion.
  • FIG. 17 (b) is a view showing a state in which a dispersed phase is introduced into the emulsion manufacturing apparatus and an emulsion is being produced.
  • 1.21 is a substrate
  • 122 is an electrode formed on the substrate 121
  • 123 is a microchannel formed on the substrate 121 on which the electrode is formed.
  • 124 represent a dispersed phase
  • 125 represents an emulsion formed by passing through a microchannel 123.
  • the electrodes 122 are formed in the vertical direction on the exit side of the microchannels 123, and the generated emulsion 125 is guided in the horizontal direction by the electrostatic force applied to the electrodes 122. Will be done.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram of an emulsion generating apparatus showing a thirteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 (a) is a schematic diagram showing the entire configuration of the monodispersed emulsion generating apparatus.
  • FIG. 18 (a-1) is a left side view
  • FIG. 18 (a_2) is a schematic view of the plane
  • FIG. 18 (a-3) is a right side view.
  • FIG. 18 (b) is an explanatory diagram of the first junction
  • FIG. 18 (c) is an explanatory diagram of the second junction.
  • 13 1 is the main body of the microdroplet manufacturing apparatus
  • 13 2 is the microchannel through which the dispersed phase flows
  • 13 3 is the micro channel through which the first continuous phase flows
  • 1 34 is the second channel
  • 135 is the first confluence where the dispersed phase and the first continuous phase merge
  • 1 36 is a merged phase between the dispersed phase and the first continuous phase and the second continuous phase
  • the second confluence 137 is the first continuous phase
  • 138 is the disperse phase
  • 139 is the second continuous phase
  • 140 is the resulting emulsion.
  • the disperse phase 13 8 and the first continuous phase 13 7 merge to form the two phases of the first continuous phase 13 7 and the disperse phase 13 8.
  • make a flow Further, at the second junction point 1336, the two-phase flow of the first continuous phase 1337 and the dispersed phase 1338 and the second continuous phase 1339 merge.
  • Emulsion 140 is generated from 138.
  • an emulsion having a small particle size with respect to the channel width can be easily formed. There is an advantage that it can be generated.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram of a microcapsule generation device showing a 14th embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 (a) is a schematic diagram showing the entire configuration of the microcapsule generation device.
  • Fig. 9 (a-1) is a left side view
  • Fig. 19 (a-2) is a schematic view of the plane
  • Fig. 19 (a-3) is a right side view.
  • FIG. 19 (b) is an explanatory diagram of the first junction
  • FIG. 19 (c) is an explanatory diagram of the second junction.
  • 141 is the main body of the microcapsule manufacturing equipment
  • 142 is the microchannel through which the dispersed phase (for example, water) flows
  • 144 is the first continuous phase (for example, oil) that flows
  • 144 are microchannels through which a second continuous phase (eg, water) flows
  • 144 are the first confluence where the dispersed phase and the first continuous phase merge
  • 144 are the dispersed phase.
  • a second junction where the first continuous phase and the second continuous phase merge 147 is the first continuous phase, 148 is the dispersed phase, 149 is the emulsion (eg, water), 1 50 is the second continuous phase, 151 is the produced microcapsules, and one or more emulsions 149 can be included in the microcapsules 151.
  • 147 is the first continuous phase
  • 148 is the dispersed phase
  • 149 is the emulsion (eg, water)
  • 1 50 is the second continuous phase
  • 151 is the produced microcapsules
  • one or more emulsions 149 can be included in the microcapsules 151.
  • FIG. 20 is a block diagram of an apparatus for producing a large amount of microdroplets (emulsion.microphone capsule) utilizing rubber elastic deformation of the present invention
  • FIG. 21 is an explanatory diagram of the operation of the first generator. .
  • 16 0 is a linear motor
  • 16 1 is a liquid tank
  • 16 2 is a lid
  • 16 3 is a disperse phase
  • 16 4 is an upper stainless steel plate
  • 1 65 is a rubber member
  • 167 is the microphone ⁇ channel
  • 168 is the continuous phase
  • 169 is the emulsion (fine / J, droplet) generated.
  • the linear motor 160 instead of the linear motor 160 as the actuator, a piezoelectric actuator or other actuator may be used. Then, when the linear motor 160 was driven from above into the tank 16 1 (see Fig.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram of the operation of the second apparatus for generating a large amount of microdroplets shown in FIG.
  • a constricted portion 167 B is formed in which a taper 167 A is formed in which the lower part of the diameter of the flow path of the plurality of micro channels 167 is narrowed.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram of the operation of the third apparatus for generating a large amount of microdroplets shown in FIG.
  • the linear motor 160 was driven from above into the liquid tank 16 1 to which the back pressure was applied (see Fig. 23 (a)), and pressure was applied.
  • the rubber member 165 sandwiched between the steel plate and the lower stainless steel plate 166 is pressed from above (see Fig. 23 (b)), and the dispersed phase 163 is torn off from the microchannel 167.
  • the dispersed phase 163 is torn off from the microchannel 167.
  • ejected to form microdroplets 169 ' In that case, the microdroplet 169 'is torn off from the microchannel 167 by a first taper 167C and torn off by a second taper 167D.
  • the dispersed droplets 16 9 ′ have an effect of being guided downward and more efficiently discharged.
  • an emulsion can be generated, guided in a predetermined direction, and the generation speed can be changed.
  • the emulsion and the microcapsule of the present invention can be easily and promptly produced, which is suitable for the field of drug production and the field of biotechnology. is there.

Description

明 細 書 エマルシヨンならびにマイクロ力プセルの製造方法およびその装置 技術分野
本発明は、 水、 油、 および化学的に不活性な液体中での、 微小なエマルシヨン ならびにマイクロ力プセルの製造方法およびその装置に関するものである。 背景技術
従来、 微小なエマルシヨン （マイクロスフィァを含む） およびマイクロカプセ ルの製造装置は薬品の製造過程において用いられており、 いくつかの製造法が提 案されている。 例えば、 第 1溶液中に第 2溶液を滴下する方法から、 2重管の内 側より空中に向けて第 1溶液を滴下、 外側より第 2溶液を滴下する方法などさま ざまである （例えば、 特表平 8— 5 0 8 9 3 3号公報参照） 。 また、 空中への液 滴散布方法としては、 インクジヱットプリン夕などで用いられている圧電によつ て液滴を噴出させる方式がある。 発明の開示
一方、 実験室用機器として単分散の微小液滴を作る技術としては、 特開 2 0 0 0 - 8 4 3 8 4号がある。 しかしながら、 この方式では、 微小液滴を作る速さが 遅く、 界面活性剤やマイクロカプセルの外皮に包み込むことが出来ないという問 題があった。 また、 微小液滴径は、 マイクロチャンネル幅の 3倍以上のものしか 形成することができなかった。
本発明は、 上記状況に鑑みて、 簡便に、 しかも迅速にエマルシヨンならびにマ イクロカプセルを生成させることができるエマルシヨンならびにマイクロカプセ ルの製造方法およびその装置を提供することを目的とする。
本発明は、 上記目的を達成するために、
〔1〕 エマルシヨンの製造方法において、 マイクロチャンネル中を流れる連続 相に対し、 分散相を前記連続相の流れに交差する向きで分散相供給口より排出し、 前記連続相の剪断力によって、 微小液滴を生成し、 その径を制御することを特徴 とする。
〔2〕 エマルシヨンの製造方法において、 マイクロチャンネル中を流れる連続 相に対し、 殻となる相および内部に内包される相を、 前記連続相の流れに交差す る向きで供給し、 前記殻となる相は前記内部に内包される相に対して上流側から 薄い層をなすように供給し、 マイクロカプセルを得ることを特徵とする。
〔3〕 エマルシヨンの製造方法において、 両側に形成されるマイクロチャンネ ル中を流れる連続相の合流ボイントで、 前記連続相の流れに交差するように分散 相を送り出して微小液滴を得ることを特徴とする。
〔4〕 マイクロカプセルの製造方法において、 両側に形成される第 1及び第 2 のマイクロチャンネル中を流れる第 1及び第 2の連続相に対し、 内部に内包され る相を、 前記第 1及び第 2の連続相の流れに交差する向きで供給し、 内部に内包 される微小液滴を形成し、 次いで、 第 3及び第 4マイクロチャンネル中を流れる 第 3及び第 4連続相に対し、 殻となる相を、 前記第 3及び第 4の連続相との合流 ボイントに流れに交差する向きで供給し、 殻となる微小液滴を形成することによ り、 マイクロカプセルを得ることを特徴とする。
〔5〕 エマルシヨンの製造方法において、 第 1の連続相と分散相が第 1の合流 点で合流して 2相流となし、 前記合流した第 1の連続相と分散相の 2相流が更に 第 2の連続相と第 2の合流点で合流することにより、 前記分散相からなるエマル シヨンを生成することを特徴とする。
〔6〕 マイクロカプセルの製造方法において、 第 1の連続相と分散相が第 1の 合流点で合流して微小液滴が生成され、 前記微小液滴を含む第 1の連続相が更に 第 2の連続相と第 2の合流点で合流することにより、 前記微小液滴を前記第 1の 連続相中に含むマイクロカプセルを生成することを特徴とする。
〔7〕 エマルシヨンの製造装置において、 マイクロチャンネル中を流れる連続 相を生成する手段と、 分散相を前記連続相の流れに交差する向きで供給する手段 と、 前記分散相を分散相供給口より排出する分散相排出手段と、 前記連続相の剪 断力により、 微小液滴を生成し、 その径を制御する手段とを具備することを特徴 とする。 〔8〕 マイクロカプセルの製造装置において、 マイクロチャンネル中を流れる 連続相を生成する手段と、 殻となる相及び内部に内包される相を、 前記連続相の 流れに交差する向きに供給する手段と、 前記殻となる相は前記内部に内包される 相に対して上流側から薄い層をなすように供給する手段とを具備することを特徴 とする。
〔9〕 エマルシヨンの製造装置において、 両側に形成されるマイクロチャンネ ル中を流れる連続相を生成する手段と、 前記連続相の合流ポイントで、 前記連続 相の流れに交差するように分散相を送り出して微小液滴を得る手段とを具備する ことを特徴とする。
〔1 0〕 マイクロカプセルの製造装置において、 両側に形成される第 1及び第 2のマイクロチャンネル中を流れる第 1及び第 2の連続相に対し、 内部に内包さ れる相を、 前記第 1及び第 2の連続相の流れに交差する向きで供給し、 内部に内 包される微小液滴を形成し、 次いで、 第 3及び第 4のマイクロチャンネル中を流 れる第 3及び第 4連続相に対し、 殻となる相を、 前記第 3及び第 4の連続相との 合流ボイントに流れに交差する向きで供給し、 殻となる被覆を形成することによ り、 マイクロカプセルを得る手段を具備することを特徵とする。
〔1 1〕 上記 〔7〕 又は 〔9〕 記載のエマルシヨンの製造装置において、 複数 の分散相を供給する手段として、 基板と被駆動板とこの基板と被駆動板間に配置 される弾性部材及び前記被駆動板を駆動するァクチユエ一夕とを備え、 前記複数 の分散相を同時に供給することを特徴とする。
〔1 2〕 上言己 〔8〕 又は 〔1 0〕 記載のマイクロカプセルの製造装置において、 複数の殻となる相及び内部に内包される相を供給する手段として、 基板と被駆動 板とこの基板と被駆動板間に配置される弾性部材及び前記被駆動板を駆動するァ クチユエ一夕とを備え、 前記複数の殻となる相及び内部に内包される相を同時に 供給することを特徴とする。
〔1 3〕 上記 〔7〕 又は 〔9〕 記載のエマルシヨンの製造装置において、 連続 相と分散相とが合流する近傍の、 連続相が流れるマイクロチヤンネル及び分散相 供給チャンネルのそれぞれの内壁面に微小液滴を生成しゃすレ、ような膜を形成す ることを特徴とする。 · 〔1 4〕 上記 〔8〕 又は 〔1 0〕 記載のマイクロカプセルの製造装置において、 連続相と分散相とが合流する近傍の、 連続相が流れるマイクロチヤンネル及び分 散相供給チヤンネルのそれぞれの内壁面に微小液滴を生成しゃすレ、ような膜を形 成することを特徴とする。
〔1 5〕 エマルシヨンの製造装置において、 平行電極を持つ基板と、 この基板 上に形成されるマイクロチャンネルとを備え、 前記マイクロチヤンネルの上流側 の分散相を前記平行電極に印加される移動電界により吸引■排出してエマルショ ンを生成させることを特徴とする。
〔1 6〕 上記 〔1 5〕 記載のエマルシヨンの製造装置において、 連続相側の平 行電極の配置を変えることにより、 生成されたエマルシヨンを所定の方向に案内 可能にすることを特徴とする。
〔1 7〕 上記 〔1 5〕 記載のエマルシヨンの製造装置において、 前記平行電極 に印加する移動電界の移動速度を変えることにより、 エマルシヨンの生成速度を 変化可能にすることを特徴とする。
〔1 8〕 エマルシヨンの製造装置において、 分散相の液槽下部に、 複数のマイ クロチャンネルが形成された剛体部材に挟着される弾性部材と、 この弾性部材に 応力を印加するァクチユエ一夕と、 前記複数のマイクロチャンネルが連通する連 続相を具備することを特徴とする。
〔1 9〕 上記 〔1 8〕 記載のエマルシヨンの製造装置において、 前記複数のマ イクロチャンネルの流路の径の下部が絞られるテ一パが形成される狭窄部を備え ることを特徴とする。
〔2 0〕 上記 〔1 8〕 記載のエマルシヨンの製造装置において、 前記複数のマ ィクロチャンネルの流路の径の下部が絞られる第 1のテ一パと該流路の径の更な る下部が拡げられる第 2のテ一パを有する突起を形成することを特徴とする。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1実施例を示す微小液滴の製造装置の平面図である。 第 2図は、 本発明の第 1実施例を示す微小液滴の製造方法の説明図である。 第 3図は、 本発明の第 2実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の平面図で ある。
第 4図は、 本発明の第 2実施例を示すマイクロ力プセルの製造方法の説明図で ある。
第 5図は、 本発明の第 3実施例を示す微小液滴の製造装置の平面図である。 第 6図は、 本発明の第 3実施例を示す微小液滴の製造方法の説明図である。 第 7図は、 本発明の第 4実施例を示すマイクロ力プセルの製造装置の平面図で ある。
第 8図は、 本発明の第 4実施例を示すマイクロカプセルの製造方法の説明図で ある。
第 9図は、 本発明の第 4実施例におてい連続相及び分散相高さを変化させたと きの粒子径を示す図である。
第 1 0図は、 本発明の第 5実施例を示すマイクロ力プセルの製造装置の分散相 または殻や内部に内包される相を送り出す機構の説明図である。
第 1 1図は、 本発明の第 6実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の分散相 または殻や内部に内包される相を送り出す機構の説明図である。
第 1 2図は、 本発明の第 7実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の分散相 または殻や内部に内包される相を送り出す機構の説明図である。
第 1 3図は、 本発明の第 8実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の分散相 供給口の開閉機構の構成図である。
第 1 4図は、 本発明の第 9実施例を示すマイクロ力プセルの製造装置の分散相 供給口の開閉機構の構成図である。
第 1 5図は、 本発明の第 1 0実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の分散 相供給口の開閉機構の構成図である。
第 1 6図は、 本発明の第 1 1実施例を示すエマルシヨンの製造装置の平面図で ある。
第 1 7図は、 本発明の第 1 2実施例を示すエマルシヨンの製造装置の平面図で ある。
第 1 8図は、 本発明の第 1 3実施例を示すエマルシヨン生成装置の説明図であ る。 第 1 9図は、 本発明の第 1 4実施例を示すマイクロカプセル生成装置の説明図 である。
第 2 0図は、 本発明のゴム弾性変形を利用した微小液滴の大量生成装置の構成 図である。
第 2 1図は、 第 2 0図に示される第 1の微小液滴の大量生成装置の動作の説明 図である。
第 2 2図は、 第 2 0図に示される第 2の微小液滴の大量生成装置の動作の説明 図である。
第 2 3図は、 第 2 0図に示される第 3の微小液滴の大量生成装置の動作の説明 図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について詳細に説明する。
第 1図は本発明の第 1実施例を示す微小液滴の製造装置の平面図、 第 2図はそ の微小液滴の製造方法の説明図である。 ここで、 第 2図 （a ) はその微小液滴の 製造方法 （その 1 ) の説明図、 第 2図 （b ) はその微小液滴の製造方法 （その 2 ) の説明図であり、 第 2図 （b— 1 ) はその部分断面図、 第 2図 （b _ 2 ) は 第 2図 （b _ l ) の A— A線断面矢視図である。
これらの図において、 1は微小液滴の製造装置の本体、 2はその本体 1に形成 された、 連続相が流れるマイク口チャンネル、 3はそのマイクロチャンネル 2に 交差する向きに形成される分散相供給チャンネル、 4は分散相供給口、 5は連続 相 （例えば、 油） 、 6は分散相 （例えば、 水） 、 7は微小液滴、 8は疎水性の膜 である。
そこで、 マイクロチャンネル 2中を流れる連続相 5に対し、 分散相 6を、 第 2 図に示すような連続相 5の流れに交差する向きで供給し、 連続相 5が分散相供給 口 4に一部入り込むことにより、 分散相供給チヤンネル 3の幅より径の小さレ、微 小液滴 7を製造することができる。
例えば、 分散相 （水） 6の圧力を 2 . 4 5 k P aに固定した場合、 連続相 ( 油：ォレイン酸 7 0 5の圧力を 4 . 8 5 k P aにしたときは、 マイクロチヤ ンネル 2及び 3のサイズを幅 1 0 0 // m、 高さ幅 1 0 0〃mとした場合に、 微小 液滴径が約 2 5 mとなり、 連続相の圧力を 5 . 0 3 k P aにしたときは、 微小 液滴径が約 5 mのものを得ることができる。
また、 第 2図 （b— 1 )、 ( b - 2 ) に示すように、 連続相 （例えば、 油） 5 と分散相 （例えば、 水） 6とが合流する近傍の連続相 5が流れるマイクロチャン ネル 2及び分散相供給チャンネル 3の内壁面に、 微小液滴 7を生成しやすい （微 小液滴をはじき飛ばしやすい） ように、 疎水性の膜 8を形成することが好適であ る。
なお、 上記実施例では、 連続相 5が油であり、 分散相 6が水であるので疎水性 の膜 8が好適であるが、 連続相が水であり、 分散相が油である場合には、 親水性 の膜を設けるようにすることが好適である。
第 3図は本発明の第 2実施例を示すマイクロ力プセルの製造装置の平面図、 第 4図はそのマイクロカプセルの製造方法の説明図である。
これらの図において、 1 1はマイクロカプセルの製造装置の本体、 1 2はその 本体 1 1に形成された、 連続相が流れるマイクロチャンネル、 1 3はそのマイク 口チャンネル 1 2に交差する向きに形成された、 殻となる相供給チャンネル、 1 4はマイクロチャンネル 1 2に交差する向きに形成された、 内部に内包される相 供給チャンネル、 1 5は殻となる相供給口、 1 6は内包される相供給口、 1 7は 連続相 （例えば、 水） 、 1 8は殻となる相、 1 9は内部に内包される相、 2 0は マイクロカプセルである。
そこで、 マイクロチャンネル 1 2中を流れる連続相 1 7に対し、 殻となる相 1 8および内部に内包される相 1 9を、 第 4図に示すような連続相 1 7の流れに交 差する向きで供給し、 殻となる相 1 8は内部に内包される相 1 9に対して上流側 から薄い層をなすように供給する。
第 5図は本発明の第 3実施例を示す微小液滴の製造装置の平面図、 第 6図はそ の微小液滴の製造方法の説明図である。
これらの図において、 2 1は微小液滴の製造装置の本体、 2 2は第 1のマイク 口チャンネル、 2 3は第 2のマイクロチャンネル、 2 4は第 1の連続相、 2 5は 第 2の連続相、 2 6は第 1の連続相 2 4と第 2の連続相 2 5との合流ボイント、 2 7は分散相供給チャンネル、 2 8は分散相、 2 9は微小液滴である。
そこで、 マイクロチャンネル 2 2， 2 3中を流れる連続相 2 4 , 2 5の合流ポ イント 2 6で、 第 6図に示すように連続相 2 4 , 2 5の流れに交差するように分 散相 2 8を送り出して微小液滴 2 9を製造することができる。
第 7図は本発明の第 4実施例を示すマイクロカプセルの製造装置の平面図、 第 8図はそのマイクロカプセルの製造方法の説明図である。
これらの図において、 3 1はマイクロカプセルの製造装置の本体、 3 2はその 本体 3 1に形成され、 連続相が流れる第 1のマイクロチャンネル、 3 3はその本 体 3 1に形成され、 連続相が流れる第 2のマイクロチャンネル、 3 4は第 1の連 続相 （例えば、 油） 、 3 5は第 2の連続相 （例えば、 油） 、 3 6は第 1の連続相
3 4と第 2の連続相 3 5との合流ポイント、 3 7は内部に内包される相供給チヤ ンネル、 3 8は内部に内包される相 （例えば、 水） 、 3 9は微小液滴 （例えば、 水球） 、 4 0は本体 3 1に形成され、 連続相が流れる第 3のマイクロチャンネル、 4 1は本体 3 1に形成され、 連続相が流れる第 4のマイクロチャンネル、 4 2は 第 3の連続相 （例えば、 水） 、 4 3は第 4の連続相 （例えば、 水）、 4 4は第 3 の連続相 4 2と第 4の連続相との合流ポイント、 4 5は殻となる相、 4 6は殻と なる微小液滴、 4 7はマイクロカプセルである。
そこで、 第 1及び第 2のマイクロチャンネル 3 2 , 3 3中を流れる連続相 3 4，
3 5に対し、 内部に内包される相 3 8を、 第 8図に示すように、 第 1 , 第 2の連 続相 3 4 , 3 5の流れに交差する向きで供給し、 内包される微小液滴 3 9を形成 る。
次いで、 第 3及び第 4のマイクロチャンネル 4 0， 4 1中を流れる連続相 4 2 ,
4 3に対し、 合流した第 1及び第 2の連続相 3 4， 3 5からなる殻となる相 4 5 を、 第 3の連続相 4 2と第 4の連続相 4 3との合流ボイント 4 4で流れに交差す る向きで供給し、 内包される微小液滴 3 9の外側に殻となる被覆を形成すること により、 マイクロカプセル 4 7を製造することができる。
なお、 この実施例では、 マイクロカプセル 4 7に 1個の微小液滴 3 9が含まれ ているが、 複数個の微小液滴 3 9を含ませるようにしてもよい。
因みに、 第 1、 第 2のマイクロチャンネル 3 2， 3 3、 及び分散相供給チャン ネル 3 7のサイズを幅 1 0 0 m、 高さ幅 1 0 0 / mとし、 第 3のマイクロチヤ ンネル （微小液滴 3 9が存在するチャンネル） を幅 5 0 0 z m、 高さ幅 1 0 0〃 mとして、 連鐃相及び分散相高さ （圧力に換算される） を変化させたときの粒子 径を第 9図に示す。 このことから明らかなように、 連続相及び分散相高さ （圧力 に換算される） を変化させることにより、 粒子径を制御できることがわかる。 第 1 0図は本発明の第 5実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相または殻や 内部に内包される相を送り出す機構の説明図であり、 第 1 0図 （a ) はピエゾァ クチユエ一夕が伸長し相を送り出す前を示す図、 第 1 0図 （b ) はピエゾァクチ ユエ一夕が伸縮し相を送り出す状態を示す図である。
これらの図において、 5 1は基板、 5 2は被駆動板、 5 3はラノく一、 5 4はそ の被駆動板 5 2の両端に配置されるピエゾァクチユエ一夕、 5 5 a〜5 5 dは複 数の供給口、 5 6 a〜5 6 dは 1つの分散相に形成される複数の経路である。 こ の分散相の下部にはノくックプレッシャがかかつている。
第 1 0図 （a ) に示すように、 複数の経路 5 6 a〜5 6 dが形成されており、 それらが、 第 1 0図 （b ) に示すように、 ピエゾァクチユエ一タ 5 4が縮小する ことによって同時に分散相を送り出すことができる。
なお、 上記したピエゾァクチユエ一夕に代えて各種のァクチユエ一夕を用いる ようにしてもよい。
第 1 1図は本発明の第 6実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相または殻や 内部に内包される相を送り出す機構の説明図であり、 第 1 1図 （a ) はバイモル ファクチユエ一夕が平板状で栢を送り出す前を示す図、 第 1 1図 （b ) はバイモ ルファクチユエ一夕が曲がって相を送り出している状態を示す図である。
これらの図において、 6 1はバイモルファクチユエ一夕、 6 2は固定板、 6 3 はラバ一、 6 4 a〜 6 4 dは複数の供給口、 6 5 a〜 6 5 dは 1つの分散相に形 成される複数の経路である。 この分散相の下部にはバックプレツシャがかかって いる。
このように、 第 1 1図 （a ) に示すように、 複数の経路 6 5 a〜6 5 dが形成 されており、 第 1 1図 （b ) に示すように、 バイモルファクチユエ一夕 6 1の駆 動 （上部への湾曲） により、 同時に分散相を送り出すことができる。 第 1 2図は本発明の第 7実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相または殻や 内部に内包される相を送り出す機構の説明図であり、 第 1 2図 （a ) は電歪性高 分子体が駆動されていない、 相を送り出す前を示す図、 第 1 2図 （b ) は電歪性 高分子体が駆動 （伸縮） され相を送り出している状態を示す図である。
これらの図において、 7 1は基板、 7 2は被駆動板、 7 3は電歪性高分子体、 7 4 a〜7 4 dは複数の供給口、 7 5 a〜7 5 dは 1つの分散相に形成される複 数の経路である。 この分散相の下部にはバックプレツシャがかかっている。 第 1 2図 （a ) に示すように、 複数の経路 7 5 a〜7 5 dが形成されており、 第 1 2図 （b ) に示すように、 電歪性高分子体 7 3の駆動 （縮小） により、 同時 に分散相を送り出すことができる。
第 1 3図は本発明の第 8実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相供給口の開 閉機構の構成図であり、 第 1 3図 （a ) はピエゾァクチユエ一夕が駆動されてい ない （縮小状態） 、 相のゲートを開いた状態を示す図、 第 1 3図 （b ) はピエゾ ァクチユエ一夕が駆動 （伸縮） され、 相のゲートを閉じている状態を示す図であ o
これらの図において、 8 1は基板、 8 2はラバ一、 8 3は被駆動板、 8 4は両 側に配置されるピエゾァクチユエ一夕、 8 5は固定板、 8 6 a〜8 6 dは複数の ゲ一トである。
この図に示すように、 複数のゲート 8 6 a〜8 6 dが形成されており、 両側に 配置された 2個のピエゾァクチユエ一夕 8 4の駆動により、 それら全ての相のゲ —トを閉じることができる。
なお、 上記したピエゾァクチユエ一夕に代えて各種のァクチユエ一夕を用いる ようにしてもよい。
第 1 .4図は本発明の第 9実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相供給口の開 閉機構の構成図であり、 第 1 4図 （a ) はバイモルファクチユエ一夕が駆動され ていない （平板状態） 、 相のゲートを開いた状態を示す図、 第 1 4図 （b ) はバ ィモルファクチユエ一夕が駆動 （下部へ湾曲した状態） され、 相のゲートを閉じ ている状態を示す図である。
これらの図において、 9 1は基板、 9 2はラバ—、 9 3はバイモルファクチュ ェ一タ、 9 4 a〜 9 4 dは複数のゲートである。
これらの図に示すように、 複数のゲ一ト 9 4 a〜9 4 dが形成されており、 パ ィモルファクチユエ一夕 9 3の駆動により、 同時に複数のゲ一ト 9 4 a〜9 4 d を閉じることができる。
第 1 5図は本発明の第 1 0実施例を示す微小液滴の製造装置の分散相供給口の 開閉機構の構成図であり、 第 1 5図 （a ) は電歪性高分子体カ駆動されていない、 相のゲートを開いた状態を示す図、 第 1 5図 （b ) は電歪性高分子体が駆動 （縮 小） され相のゲートを閉じた状態を示す図である。
これらの図において、 1 0 1は基板、 1 0 2は被駆動板、 1 0 3は電歪性高分 子体、 1 0 4 a〜 1 0 4 dは複数のゲートである。
第 1 5図 （a ) に示すように、 電歪性高分子体 1 0 3が駆動されていない状態 (伸長） により、 複数のゲート 1 0 4 a〜l 0 4 dが開かれており、 第 1 5図 ( b ) に示すように、 電歪性高分子体 1 0 3の駆動 （縮小） により、 同時に複数 のゲート 1 0 4 a〜l 0 4 dを閉じることができる。
第 1 6図は本発明の第 1 1実施例を示すエマルションの製造装置の平面図であ り、 第 1 6図 （a ) はそのエマルシヨンの製造装置に分散相が導入される前の状 態を示す平面図、 第 1 6図 （b ) はそのエマルシヨンの製造装置に液体が充塡さ れている状態を示す平面図、 第 1 6図 （c ) はそのエマルシヨンの製造装置に大 きな液滴をセットし、 静電気による移動電界によって微小液滴 （エマルシヨン） を生成させている状態を示す図である。
これらの図において、 1 1 1は基板、 1 1 2はその基板 1 1 1上に形成された 電極、 1 1 3はその電極 1 1 2が形成された基板 1 1 1上に形成されるマイクロ チャンネル、 1 1 4は分散相、 1 1 5はマイクロチャンネル 1 1 3を通過するこ とにより生成されるエマルションを示している。
この実施例では、 マイクロチャンネル 1 1 3に対して直交するように電極 1 1 2が形成されており、 電極 1 1 2に印加される移動電界によりエマルシヨン 1 1 5が生成され、 エマルシヨン 1 1 5は電極 1 1 2に印加される静電気による移動 電界により電極に直交する方向 （ここでは下方） へと案内されることになる。 また、 その移動電界の移動速度を変えることにより微小液滴の生成速度を変化 させることができる。
第 1 7図は本発明の第 1 2実施例を示すエマルシヨンの製造装置の平面図であ り、 第 1 7図 （a ) はそのエマルシヨンの製造装置に分散相が導入される前の状 態を示す平面図、 第 1 7図 （b ) はそのエマルシヨンの製造装置に分散相が導入 されエマルシヨンが生成されていく状態を示す図である。
これらの図において、 1 . 2 1は基板、 1 2 2はその基板 1 2 1上に形成された 電極、 1 2 3はその電極が形成された基板 1 2 1上に形成されるマイクロチャン ネル、 1 2 4は分散相、 1 2 5はマイクロチャンネル 1 2 3を通過することによ り生成されるエマルションを示している。
この実施例では、 マイクロチャンネル 1 2 3の出口側では電極 1 2 2が縦方向 に形成されており、 生成されたエマルシヨン 1 2 5は電極 1 2 2に印加される静 電気により水平方向に案内されることになる。
第 1 8図は本発明の第 1 3実施例を示すエマルシヨン生成装置の説明図であり、 第 1 8図 （a ) はその単分散エマルシヨン生成装置の全体構成を示す模式図であ り、 第 1 8図 （a— 1 ) はその左側面図、 第 1 8図 （a _ 2 ) はその平面の模式 図、 第 1 8図 （a— 3 ) はその右側面図である。 第 1 8図 （b ) はその第 1の合 流点の説明図、 第 1 8図 （c ) はその第 2の合流点の説明図である。
これらの図において、 1 3 1は微小液滴の製造装置の本体、 1 3 2は分散相が 流れるマイクロチャンネル、 1 3 3は第 1の連続相が流れるマイクロチャンネル、 1 3 4は第 2の連続相が流れるマイクロチャンネル、 1 3 5は分散相と第 1の連 続相が合流する第 1の合流点、 1 3 6は分散相と第 1の連続相および第 2の連続 相が合流する第 2の合流点、 1 3 7は第 1の連続相、 1 3 8は分散相、 1 3 9は 第 2の連続相、 1 4 0は生成されたエマルションである。
この実施例では、 第 1の合流点 1 3 5で分散相 1 3 8と第 1の連続相 1 3 7が 合流して第 1の連続相 1 3 7と分散相 1 3 8との 2相流を作る。 さらに、 第 2の 合流点 1 3 6において第 1の連続相 1 3 7と分散相 1 3 8との 2相流と第 2の連 続相 1 3 9が合流するが、 このときに分散相 1 3 8よりエマルシヨン 1 4 0が生 成される。
この実施例によれば、 チャンネル幅に対して粒径の小さいエマルションを容易 に生成することができるという利点がある。
第 1 9図は本発明の第 1 4実施例を示すマイクロカプセル生成装置の説明図で あり、 第 1 9図 （a ) はそのマイクロカプセル生成装置の全体構成を示す模式図 であり、 第 1 9図 （a— 1 ) はその左側面図、 第 1 9図 （a— 2 ) はその平面の 模式図、 第 1 9図 （a— 3 ) はその右側面図である。 第 1 9図 （b ) はその第 1 の合流点の説明図、 第 1 9図 （c ) はその第 2の合流点の説明図である。
これらの図において、 1 4 1はマイクロカプセルの製造装置の本体、 1 4 2は 分散相 （例えば、 水） が流れるマイクロチャンネル、 1 4 3は第 1の連続相 （例 えば、 油） が流れるマイクロチャンネル、 1 4 4は第 2の連続相 （例えば、 水） が流れるマイクロチャンネル、 1 4 5は分散相と第 1の連続相が合流する第 1の 合流点、 1 4 6は分散相と第 1の連続相および第 2の連続相が合流する第 2の合 流点、 1 4 7は第 1の連続相、 1 4 8は分散相、 1 4 9はエマルション （例えば、 水） 、 1 5 0は第 2の連続相、 1 5 1は生成されたマイクロカプセルであり、 1 つ又は 2つ以上のエマルシヨン 1 4 9をマイクロカプセル 1 5 1内に包含させる ことができる。
第 2 0図は本発明のゴム弾性変形を利用した微小液滴（エマルシヨン .マイク 口カプセル） の大量生成装置の構成図、 第 2 1図はその第 1の生成装置の動作の 説明図である。
これらの図において、 1 6 0はリニアモー夕、 1 6 1は液槽、 1 6 2は蓋、 1 6 3は分散相、 1 6 4は上部ステンレス板、 1 6 5はゴム部材、 1 6 6は下部ス テンレス板、 1 6 7はマイク πチャンネル、 1 6 8は連続相、 1 6 9は生成され たエマルシヨン （微 /J、液滴） である。 なお、 ァクチユエ一夕としてのリニアモ一 夕 1 6 0に代えて、 ピエゾゃその他のァクチユエ一夕を用いるようにしてもよい。 そこで、 ノ ックプレッシャがかけられた液槽 1 6 1 〔第 2 1図 （a ) 参照〕 に 上方からリニアモ一夕 1 6 0を駆動して、 圧力を加えると、 上部ステンレス板 1 6 4と下部ステンレス板 1 6 6間に挟着されたゴム部材 1 6 5が押さえ付けられ て 〔第 2 1図 （b ) 参照〕 、 分散相 1 6 3がマイクロチャンネル 1 6 7からちぎ られて排出され、 微小液滴 1 6 9力生成される。 その場合に、 上部ステンレス板 1 6 4とゴ厶咅材 1 6 5と下部ステンレス板 1 6 6に、 多くのマイクロチャンネ ル 1 6 7を形成しておくことにより、 リニアモータ 1 6 0の一度の駆動により大 量の微小液滴 1 6 9を容易に生成させることができる。
第 2 2図は、 第 2 0図に示される第 2の微小液滴の大量生成装置の動作の説明 図である。
この実施例では、 複数のマイクロチヤンネル 1 6 7の流路の径の下部が絞られ るテ一パ 1 6 7 Aが形成される狭窄部 1 6 7 Bを設けるようしている。
そこで、 ノくックプレッシャがかけられた液槽 1 6 1 〔第 2 2図 （a ) 参照〕 に 上方からリニアモータ 1 6 0を駆動して、 圧力を加えると、 上部ステンレス板 1 6 4と下部ステンレス板 1 6 6間に挟着されたゴム部材 1 6 5が上方から押さえ 付けられて 〔第 2 2図 （b ) 参照〕 、 分散相 1 6 3がマイクロチャンネル 1 6 7 . からちぎられて排出され、 微小液滴 1 6 9カ生成される。 その場合に、 テーパ 1 6 7 Aにより、 マイクロチャンネル 1 6 7の流路の径の下部が絞られているため に、 微小液滴 1 6 9は下方に効率的に排出される効果がある。
第 2 3図は、 第 2 0図に示される第 3の微小液滴の大量生成装置の動作の説明 図である。
この実施例では、 複数のマイクロチャンネル 1 6 7の流路の径の下部が絞られ る第 1のテ一パ 1 6 7 Cとこの流路の径の更なる下部が拡げられる第 2のテ一パ 1 6 7 Dが形成される狭窄部 1 6 7 Eを備えるようにしている。
そこで、 バックプレツシャがかけられた液槽 1 6 1 〔第 2 3図 （a ) 参照〕 に 上方からリニアモ一夕 1 6 0を駆動して、 圧力を加えると、 上部ステンレス板 1 6 4と下部ステンレス板 1 6 6間に挟着されたゴム部材 1 6 5が上方から押さえ 付けられて 〔第 2 3図 （b ) 参照〕 、 分散相 1 6 3がマイクロチャンネル 1 6 7 からちぎられて排出され、 微小液滴 1 6 9 ' が生成される。 その場合に、 その微 小液滴 1 6 9 ' は、 第 1のテ一パ 1 6 7 Cによりマイクロチャンネル 1 6 7から ちぎられ、 第 2のテ一パ 1 6 7 Dにより、 そのちぎられた分散相の微小液滴 1 6 9 ' は下方にガイドされてより効率的に排出される効果がある。
なお、 本発明は上記実施例に限定されるものではなく、 本発明の趣旨に基づい て種々の変形が可能であり、 これらを本発明の範囲から排除するものではない。 以上、 詳細に説明したように、 本発明によれば、 簡便に、 しかも迅速にェマル ションならびにマイク口カプセルを生成させることができる。
更に、 エマルシヨンを生成させ、 所定の方向に案内し、 また、 その生成速度を 変ィ匕させることができる。
更に、 エマルシヨンの大量生成を容易に行うことができる。 産業上の利用可能性
本発明のエマルションならびにマイクロカプセルの製造方法およびその装置に よれば、 簡便に、 しかも迅速にエマルシヨンならびにマイクロカプセルを生成さ せることができ、 薬品の製造分野やバイオテクノ口ジ一の分野に好適である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . マイクロチャンネル中を流れる連続相に対し、 分散相を前記連続相の流れに 交差する向きで分散相供給口より排出し、 前記連続相の剪断力によって、 微小液 滴を生成し、 該微小液滴の径を制御することを特徴とするエマルションの製造方 法。
2 . マイクロチャンネル中を流れる連続相に対し、 殻となる相および内部に内包 される相を、 前記連続相の流れに交差する向きで供給し、 前記殻となる相は前記 内部に内包される相に対して上流側から薄い層をなすように供給し、 マイクロ力 プセルを得ることを特徴とするマイクロカプセルの製造方法。
3 . 両側に形成されるマイクロチャンネル中を流れる連続相の合流ボイントで、 前記連続相の流れに交差するように分散相を送り出して微小液滴を得ることを特 徵とするエマルシヨンの製造方法。
4 . 両側に形成される第 1及び第 2のマイクロチヤンネル中を流れる第 1及び第 2の連続相に対し、 内部に内包される相を、 前記第 1及び第 2の連続相の流れに 交差する向きで供給し、 内部に内包される微小液滴を形成し、 次いで、 第 3及び 第 4マイクロチャンネル中を流れる第 3及び第 4の連続相に対し、 殻となる相を、 前記第 3及び第 4の連続相との合流ボイントに流れに交差する向きで供給し、 殻 となる微小液滴を形成することにより、 マイクロカプセルを得ることを特徴とす るマイクロカプセルの製造方法。
5 . 第 1の連続相と分散相が第 1の合流点で合流して 2相流となし、 前記合流し た第 1の連続相と分散相の 2相流が更に第 2の連続相と第 2の合流点で合流する ことにより、 前記分散相からなるエマルシヨンを生成することを特徴とするエマ ルシヨンの製造方法。
6 . 第 1の連続相と分散相が第 1の合流点で合流して微小液滴が生成され、 該微 小液滴を含む第 1の連続相が更に第 2の連続相と第 2の合流点で合流することに より、 前記微小液滴を前記第 1の連続相中に含むマイクロカプセルを生成するこ とを特徴とするマイクロカプセルの製造方法。
7 . マイクロチャンネル中を流れる連続相を生成する手段と、 分散相を前記連続 相の流れに交差する向きで供給する手段と、 前記分散相を分散相供給口より排出 する分散相排出手段と、 前記連続相の剪断力により、 微小液滴を生成し、 該微小 液滴の径を制御する手段とを具備することを特徴とするエマルシヨンの製造装置。
8 . マイクロチャンネル中を流れる連続相を生成する手段と、 殻となる相及び内 部に内包される相を、 前記連続相の流れに交差する向きに供給する手段と、 前記 殻となる相は前記内部に内包される相に対して上流側から薄い層をなすように供 給する手段とを具備することを特徴とするマイクロカプセルの製造装置。
9 . 両側に形成されるマイクロチャンネル中を流れる連続相を生成する手段と、 前記連続相の合流ポイントで、 前記連続相の流れに交差するように分散相を送り 出して微小液滴を得る手段とを具備することを特徴とするエマルシヨンの製造装
1 0 . 両側に形成される第 1及び第 2のマイクロチャンネル中を流れる第 1及び 第 2の連続相に対し、 内部に内包される相を、 前記第 1及び第 2の連続相の流れ に交差する向きで供給し、 内部に内包される微小液滴を形成し、 次いで、 第 3及 び第 4のマイクロチャンネル中を流れる第 3及び第 4連続相に対し、 殻となる相 を、 前記第 3及び第 4の連続相との合流ポイントに流れに交差する向きで供給し、 殻となる被覆を形成することにより、 マイクロカプセルを得る手段を具備するこ とを特徴とするマイクロカプセルの製造装置。
1 1 . 請求項 7又は 9記載のエマルシヨンの製造装置において、 複数の分散相を 供給する手段として、 基板と被駆動板と該基板と被駆動板間に配置される弾性部 材及び前記被駆動扳を駆動するァクチユエ一夕とを備え、 前記複数の分散相を同 時に供給することを特徴とするエマルシヨンの製造装置。
1 2 . 請求項 8又は 1 0記載のマイクロカプセルの製造装置において、 複数の殻 となる相及び内部に内包される相を供給する手段として、 基板と被駆動板と該基 板と被駆動板間に配置される弾性部材及び前記被駆動板を駆動するァクチユエ一 夕とを備え、 前記複数の殻となる相及び内部に内包される相を同時に供給するこ とを特徴とするマイクロカプセルの製造装置。
1 3 . 請求項 7又は 9記載のエマルシヨンの製造装置において、 連続相と分散相 とが合流する近傍の、 連続相が流れるマイクロチャンネル及び分散相供給チヤン ネルのそれぞれの内壁面に微小液滴を生成しやすいような膜を形成することを特 徵とするエマルシヨンの製造装置。
1 4 . 請求項 8又は 1 0記載のマイクロカプセルの製造装置において、 連続相と 分散相とが合流する近傍の、 連続相が流れるマイクロチヤンネル及び分散相供耠 チャンネルのそれぞれの内壁面に微小液滴を生成しやすいような膜を形成するこ とを特徴とするマイクロカプセルの製造装置。
1 5 .
( a ) 平行電極を持つ基板と、
( b ) 該基板上に形成されるマイクロチャンネルとを備え、
( c ) 前記マイクロチャンネルの上流側の分散相を前記平行電極に印加される移 動電界により吸引 ·排出してエマルシヨンを生成させることを特徴とするエマル シヨンの製造装置。
1 6 . 請求項 1 5記載のエマルシヨンの製造装置において、 連続相側の平行電極 の配置を変えることにより、 生成されたエマルシヨンを所定の方向に案内可能に することを特徴とするエマルションの製造装置。
1 7 . 請求項 1 5記載のエマルシヨンの製造装置において、 前記平行電極に印加 する移動電界の移動速度を変えることにより、 エマルシヨンの生成速度を変化可 能にすることを特徴とするエマルシヨンの製造装置。
1 8 .
( a ) 分散相の液槽下部に、 複数のマイクロチャンネルが形成された剛体部材に 挟着される弾性部材と、
( b ) 該弾性部材に応力を印加するァクチユエ一夕と、
( c ) 前記複数のマイクロチヤンネルが連通する連続相を具備することを特徴と するエマルションの製造装置。
1 9 . 請求項 1 8記載のエマルシヨンの製造装置において、 前記複数のマイクロ チャンネルの流路の径の下部が絞られるテ一パを形成することを特徴とするエマ ルシヨンの製造装置。
2 0 . 請求項 1 8記載のエマルシヨンの製造装置において、 前記複数のマイクロ チャンネルの流路の径の下部が絞られる第 1のテ一パと流路の径の更なる下部が 拡げられる第 2のテーパを有する突起を形成することを特徵とするエマルション
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