凝膠製造裝置和凝膠製造方法

2023-06-12 19:02:26

專利名稱：凝膠製造裝置和凝膠製造方法
技術領域：
本發明涉及凝膠製造裝置和凝膠製造方法。
背景技術：
已知將藻酸鈉水溶液滴下至氯化鈣水溶液來製造凝膠狀物質的方法。此時，通過從噴墨印表機將藻酸鈉水溶液噴射至氯化鈣水溶液，能夠製造出被稱為微球體(microsphere)的較小的凝膠。在專利文獻I中，示出了利用噴墨裝置來製造微珠(microbeads)。專利文獻1:日本特開2007-111591號公報 可是，存在對製造出的凝膠要求預定的硬度的情況。例如，在將凝膠作為模擬紅血球的情況下，需要將該凝膠的硬度調整為實際的紅血球的硬度，此時存在對凝膠要求預定的硬度的情況。另外，通過將凝膠調整為所希望的硬度，能夠調整凝膠的交聯度，從而能夠控制凝膠中的藥劑的緩釋性，在此時也存在對凝膠要求預定的硬度的情況。因此，希望能夠製造出具有預定硬度的凝膠。

發明內容
本發明是鑑於這樣的情況而完成的，其目的在於製造出具有預定硬度的凝膠。用於實現上述目的的主要發明為具備液體噴射裝置的凝膠製造裝置，所述液體噴射裝置將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液噴射至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。對於本發明的其它特徵，根據本說明書和附圖的記述清楚可知。


圖1是示出凝膠製造裝置的概要側視圖。圖2是示出凝膠製造裝置的概要俯視圖。圖3是對噴射頭12的結構進行說明的圖。圖4是示出甘油添加量和凝膠粒子的硬度之間的關係的表格。圖5是示出甘油添加量和凝膠強度之間的關係的曲線圖。圖6是表示甘油添加量和排出噴嘴率之間的關係的曲線圖。圖7是藻酸鈉的說明圖。圖8是示出從藻酸鈉變化為藻酸鈣凝膠的中間情況的說明圖。圖9是藻酸鈣凝膠的說明圖。圖10是凝膠的硬度調整方法的流程圖。圖11是使用分配器的凝膠製造裝置的概要圖。圖12是採用噴霧器方式的凝膠製造裝置的概要圖。
圖13是使用多孔質膜的凝膠製造裝置的概要圖。圖14是基於均化器方式的凝膠製造裝置的概要圖。標號說明1:噴射機構；2 :流動機構；3 :凝膠回收機構；4 :噴射測量機構；5 :凝膠計量機構；6 :觀察機構；10 :凝膠製造裝置；11 第I儲液箱；12 :噴射頭；13 :噴嘴；14 :供給配管；16 補隙板(gap plate)；17 :貫穿孔；18 :槽；19 :加強板；20 :第2儲液箱；21 :流動部；22 :排出部；23 :溶劑循環部；24 :慄；25 :過濾器；31 :回收網；60 :控制器；61 :攝像機；402 :液體供給通道；404 :噴嘴連通通道；406 :彈性板；G :凝膠；L1 :第I溶劑；L2 :第2溶劑；PZT :壓電元件。
具體實施例方式根據本說明書和附圖的記述，至少以下事項得以明確。 一種具備液體噴射裝置的凝膠製造裝置，所述液體噴射裝置將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液噴射至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。由此，能夠製造出具有預定硬度的凝膠。對於所述凝膠製造裝置，優選的是，所述凝膠形成性溶液含有40 50重量％的所述甘油。由此，能夠調整為更硬的凝膠。另外，優選的是，所述液體噴射裝置具備容積室，其為供所述凝膠形成性溶液填充的容積室，且容積可變化；和噴嘴，其從所述容積室噴射所述凝膠形成性溶液。由此，能夠從噴嘴間歇噴射凝膠形成性溶液來製造尺寸較小的凝膠。另外，通過這樣添加適量的甘油，能夠抑制噴嘴內的凝膠形成性溶液乾燥和固化，從而能夠適當地噴射凝膠形成性溶液。另外，優選的是，所述液體噴射裝置具備隔膜，其使所述容積室的容積變化；和壓電元件，其與所述隔膜接觸。由此，通過使壓電元件伸縮，來使容積室的容積變化，從而能夠間歇地噴射凝膠形成性溶液。另外，優選的是，對所述壓電元件施加脈衝狀的電壓。由此，能夠間歇地噴射凝膠形成性溶液來對凝膠進行量產。另外，優選的是，對所述凝膠形成性溶液進行脫氣處理。由此，能夠防止因容積室的容積變化而在凝膠形成性溶液中產生氣泡，從而能夠適當地噴射凝膠形成性溶液。另外，根據本說明書和附圖的記述，至少以下事項也得以明確。即，一種凝膠製造方法，其包括以下步驟將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液噴射至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠；對形成的所述凝膠的硬度進行測量；根據所述凝膠的硬度，來調整所述凝膠形成性溶液中含有的甘油的重量％ ;以及將調整後的所述凝膠形成性溶液噴射至所述氯化鈣水溶液或者所述醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。由此，能夠製造出調整為預定硬度的凝膠。另外，根據本說明書和附圖的記述，至少以下事項也得以明確。S卩，一種凝膠製造方法，其包括以下步驟將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液噴射至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠；對形成的所述凝膠內的藥劑的緩釋時間進行測量；根據所述藥劑的緩釋時間，來調整所述凝膠形成性溶液中含有的甘油的重量％;以及將調整後的所述凝膠形成性溶液噴射至所述氯化鈣水溶液或者所述醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。 由此，能夠製造出適當地調整了緩釋時間的凝膠。
另外，根據本說明書和附圖的記述，至少以下事項也得以明確。即，一種凝膠製造方法，其包括以下步驟將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液噴射至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。由此，能夠防止凝膠形成性溶液的固化，提高間歇性。另外，根據本說明書和附圖的記述，至少以下事項也得以明確。S卩，一種具備液體供給裝置的凝膠製造裝置，所述液體供給裝置將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液供給至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。由此，能夠製造出具有預定硬度的凝膠。另外，根據本說明書和附圖的記述，至少以下事項也得以明確。即，一種凝膠製造方法，其包括以下步驟將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液供給至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。由此，能夠防止凝膠形成性溶液的固化。===實施方式===圖1是示出凝膠製造裝置的概要側視圖，圖2是示出凝膠製造裝置的概要俯視圖。凝膠製造裝置10具備噴射機構1、流動機構2、凝膠回收機構3、噴射測量機構4、凝膠計量機構5以及觀察機構6。在凝膠製造裝置10中，從噴射機構I朝向在流動機構2中流動的氯化鈣水溶液(以下，也稱作「第2溶劑L2」)噴射凝膠形成性溶液(以下，也稱作「第I溶劑LI」)，由此在排出部22得到通過第I溶劑LI和第2溶劑L2發生化學反應而生成的凝膠G。在本實施方式中，使用含有藻酸鈉和甘油的水溶液作為第I溶劑LI。由此，藻酸鈉和氯化鈣發生化學反應，生成藻酸鈣凝膠。另外，對於它們的濃度，在後面進行敘述。噴射機構I具備用於收納第I溶劑LI的第I儲液箱11 ;噴射頭12 ;從第I儲液箱11向噴射頭12供給第I溶劑LI的供給配管14 ;補隙板16 ;加強板19 ;固定柱15 ;以及固定夾具15a。在噴射頭12中具備形成有噴嘴13的噴嘴板13a。對於噴嘴13，例如直徑為20 μ m,以IOHz以上的噴射頻率從噴嘴13噴射第I溶劑LI。對於噴嘴13，對在噴射頭12中形成有一個噴嘴13的情況進行了圖示，但並不限於此，也可以形成有多個噴嘴13。另外，對於噴射頭12，圖示出在噴射機構I中配置有一個噴射頭12，但並不限於此，也可以形成為在噴射機構I中配置有多個噴射頭12的結構。補隙板16具備貫穿孔17和槽18。補隙板16由例如透明的丙烯酸構成。通過使用透明的補隙板16，可以利用顯微鏡等，通過目視進行確認，從而容易使噴嘴13和貫穿孔17的位置對準。貫穿孔17和噴嘴13配置成互相連通。由此，形成為從噴嘴13噴射出的第I溶劑LI穿過貫穿孔17的結構。在貫穿孔17塗有氟類或矽類等的防水塗層。同樣，在補隙板16塗有氟類或矽類等的防水塗層。使貫穿孔17的面對噴嘴13的一側的直徑與噴嘴13的直徑相等或者大於噴嘴13的直徑。並且，使貫穿孔17的另一側的直徑與貫穿孔17的面對噴嘴13的一側的直徑相等或者大於貫穿孔17的面對噴嘴13的一側的直徑。即，貫穿孔17為相同的直徑，或者為從與噴嘴13相面對的一側向另一側變大的錐形狀。該錐形狀的角度在從90度至180度的範圍適當確定。並且，貫穿孔17的流動部21側被加工成圓弧形狀。
補隙板16通過粘結劑等固定於加強板19，該加強板19形成為框狀。利用加強板19來加強補隙板16的機械強度。補隙板16和加強板19的外徑以從加強板19至補隙板16逐漸變細的方式形成。流動機構2具備用於收納第2溶劑L2的第2儲液箱20 ;供第2溶劑L2流動的流動部21和排出部22 ;以及溶劑循環部23。第2儲液箱20與過濾器25和流動部21連通。排出部22與流動部21連通。收納於第2儲液箱20的第2溶劑L2被過濾器25過濾，並向流動部21和排出部22流動。並且，在流動部21中流動的第2溶劑L2和生成的凝膠G通過排出部22。溶劑循環部23具備例如泵24。通過了排出部22的第2溶劑L2被溶劑循環部23回收，並通過泵24循環至第2儲液箱20。第2儲液箱20由例如透明或半透明的聚乙烯等構成。流動部21和排出部22由例如透明的丙烯酸等構成，且形成為管狀。排出部22形成為L字形，以免從流動部21流動來的第2溶劑L2從排出部22飛散。通過使第2溶劑L2在流動部21和補隙板16之間流動，補隙板16的貫穿孔17的內部成為負壓，因此，利用該負壓，從槽18向貫穿孔17產生空氣(氣體)的流動。由此，能夠防止第2溶劑L2從流動機構2流入補隙板16的貫穿孔17。此外，能夠維持或輔助從噴射頭12的噴嘴13噴射的第I溶劑LI的噴射速度。另外，在噴射機構I中，由於貫穿孔17的流動部21側被加工成圓弧形狀，因此能夠抑制第2溶劑L2從補隙板16的貫穿孔17進入噴射頭12的噴嘴13，從而防止第2溶劑L2堵塞噴嘴13。溶劑循環部23對在流動部21、排出部22以及後述的凝膠回收機構3流動了的第2溶劑L2進行回收，使該第2溶劑L2循環至第2儲液箱20。凝膠回收機構3回收通過將第I溶劑LI噴射至流動的第2溶劑L2而生成的凝膠G0噴射測量機構4測量噴射機構I的第I儲液箱11的重量。通過測量收納第I溶劑LI的第I儲液箱11的重量，來根據噴射前後的重量差測量從噴嘴13噴射出的第I溶劑LI的重量。
凝膠計量機構5具備雷射光源51和光電檢測器52。將從雷射光源51投射出的投射光照射至供第2溶劑L2和凝膠G流動的流動部21。並且，在流動部21，利用光電檢測器52接受投射光反射而成的反射光，由此計量所生成的凝膠G的數量、形狀以及大小。觀察機構6用於觀察或者測量在凝膠回收機構3中回收的凝膠G的狀態、例如形狀和大小等。觀察機構6具備攝像機61。使用攝像機61對由回收網31捕捉到的凝膠G進行攝像，由此，對生成的凝膠G的狀態、例如形狀和大小等進行觀察或者測量。圖3是對噴射頭12的結構進行說明的圖。在圖中，示出了噴嘴13、壓電元件PZT、液體供給通道402、噴嘴連通通道404 (相當於容積室)以及彈性板406 (相當於隔膜)。從第I儲液箱將第I溶劑LI供給至液體供給通道402。然後，將這些液體等供給至噴嘴連通通道404。將多個脈衝作為驅動信號施加至壓電元件PZT。當施加驅動信號時，壓電元件PZT隨著驅動信號伸縮，使彈性板406振動。從而，使噴嘴連通通道404的容積變化，以與驅動信號的振幅相對應的方式使液體移動。
對上述的液體的移動具體進行說明。本申請發明的實施方式的壓電元件PZT具有下述特性當施加電壓時，該壓電元件PZT沿圖3的上下方向收縮。在從某一電壓起施加了更大的電壓作為驅動信號的情況下，壓電元件PZT沿圖3的上下方向收縮，從而使彈性板406向擴大噴嘴連通通道404的容積的方向變形。此時，噴嘴13中的液體表面向噴嘴13的內側(圖3的上側)方向移動。相反，在從某一電壓起施加了更小的電壓的情況下，壓電元件PZT沿圖3的上下方向伸長，從而使彈性板406向縮小噴嘴連通通道404的容積的方向變形。此時，噴嘴13的液體表面向噴嘴13的外側(圖3的下側)方向移動。由此，能夠將填充於噴嘴連通通道404的液體從噴嘴13噴射出去。噴射出的液體由於其表面張力而成為球形，並射向第2溶劑L2。這樣，當使噴嘴連通通道404的容積變化時，噴嘴連通通道404中的壓力發生變動。如果氧分子溶入第I溶劑LI，則在該壓力變動時，在噴嘴連通通道404中產生氣泡。因此，優選的是，預先使用中空絲等對在本實施方式中使用的第I溶劑LI進行脫氣。圖4是示出甘油添加量和凝膠粒子的硬度之間的關係的表格。在表格中，示出了在第I溶劑中添加的甘油的重量％、凝膠的狀態以及凝膠的強度。在此，按照硬度的意思來使用「強度」。另外，示出了在後面說明的間歇性。圖5是示出甘油添加量和凝膠強度之間的關係的曲線圖。在此，參照這些附圖，對與甘油的添加量相對應的凝膠的強度進行說明。如前所述，在本實施方式中使用的第I溶劑為將甘油添加於藻酸鈉水溶液而成的溶劑。在此，使改變了甘油的添加量的藻酸鈉水溶液在氯化鈣水溶液中凝膠化。生成的凝膠為球形，單個凝膠的直徑為1. 5mm。使用凝膠製造裝置10製造出的凝膠的大小為比1. 5mm小的尺寸，但由於考慮到如果至少以1. 5_作為直徑能夠確認凝膠的強度，則關於比這小的凝膠，也能夠確保其強度，因此，製造1. 5mm的直徑的凝膠來進行評價。另外，對於第I溶劑LI中的藻酸鈉的濃度，在藻酸鈉為O. 3重量％ 10重量％的任意一種水溶液中都能得到圖4的結果。並且，其中優選的是，藻酸鈉的濃度為O. 5重量％ 1. 5重量％。凝膠的硬度按下述順序進行了測量將生成的凝膠載置於電子天平上，以手指等對天平上的凝膠從與天平相反的一側向天平的方向進行按壓，並記錄在凝膠被破壞時的載荷。圖4中的「強度」表示此時的載荷。
另外，在圖4中，「軟」是表示無法維持球形的程度的硬度。即，表示因自重而變形的程度的硬度。「硬」是表示能夠維持球形的程度的硬度。即，表示具有球形不會因自重而變形的硬度。「非常硬」表示為球形且牢固的凝膠的狀態。如圖4所示，可知，通過添加甘油，會使得生成的凝膠的硬度增加。S卩，通過調整甘油的添加量，能夠將凝膠調整為所希望的硬度。參照表格，用於生成硬度為能夠維持球形的程度的凝膠的甘油濃度為4重量％以上且為60重量％以下。另外，用於製造非常硬的凝膠的甘油濃度為40重量％以上且為50 重量％以下。即，可知，為了製造穩定的凝膠，優選使甘油濃度在4重量％以上且在60重量％以下，為了製造特別穩定的凝膠，優選使甘油濃度在40重量％以上且在50重量％以下。對於通過這樣添加甘油來使凝膠的強度增加的理由，在後面敘述。並且，對於作為在上述的凝膠形成中使用的第2溶劑的氯化鈣水溶液的濃度，在含有1. O重量％ 10重量％的氯化鈣的任意一種氯化鈣水溶液中都能得到圖4的結果。在後述那樣的凝膠生成過程中，發生交聯縮合，即通過氯化鈣的鈣離子使兩個藻酸之間交聯。因此，氯化鈣的濃度越高，越容易生成凝膠。另一方面，如果氯化鈣濃度過高，則存在使凝膠製造裝置生鏽等的影響，因此，優選使氯化鈣濃度較低。因此，為了驗證能夠適當形成凝膠的氯化鈣濃度，進行了將所述第I溶劑排出至不同濃度的氯化鈣水溶液中以形成凝膠的試驗。如前所述，越是提高氯化鈣的濃度，越容易引起凝膠化，因此，在此通過下述這樣的試驗驗證了氯化鈣濃度的下限值。在試驗中，包含粒度分布的測量，對以下方面進行了驗證將上述第I溶劑排出至氯化I丐為1. O重量％、3. O重量％、5. O重量％以及7. O重量％的氯化I丐水溶液中後是否形成凝膠；以及形成的凝膠形狀是否變化。其結果是，確認到，在所有這些氯化鈣的濃度中都發生了凝膠化。另外，7. O重量％的氯化鈣水溶液中的粒度分布的標準偏差為O. 064。與此相對，氯化鈣為5. O重量％時的標準偏差為O. 058，氯化鈣為3. O重量％時的標準偏差為O. 062，氯化鈣為1. O重量％時的標準偏差為O. 068。即，即使在使氯化鈣濃度變化的情況下，在粒度分布中也幾乎未觀察到變化。即，確認到，即使在氯化鈣為1. O重量％時，也與濃度較高的7. O重量％時相同，適當地形成了凝膠，而粒度等也沒有問題。基於上述的驗證，在本實施方式中，使用含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液。並且，由於前述的生鏽等各種問題，優選使氯化鈣濃度為1. O重量％ 10重量％。圖6是表示甘油添加量和排出噴嘴率之間的關係的曲線圖。以下，在圖6的基礎上還參照前述的圖4，對甘油添加量與排出噴嘴率之間的關係進行說明。首先，參照圖4，示出了使間歇為30秒時的間歇性。在此，「使間歇為30秒鐘的間歇性」表示，在從噴嘴噴射第I溶劑LI後經過30秒時，能夠適當地再次噴射第I溶劑LI的噴嘴的比例。例如，使第I溶劑LI從100個噴嘴噴射。噴射結束後，在經過30秒時，使第I溶劑LI再次噴射。此時，如果能夠從50個噴嘴適當地噴射，則作為間歇性，具有50%的排出噴嘴率。參照附圖可知，在沒有添加甘油的情況下，間歇性為0%。即，在噴射結束後經過30秒時，變得無法噴射第I溶劑LI。這是因為，由於乾燥等原因而導致第I溶劑LI固化。與此相對，如果提高甘油的濃度，則間歇性得到改善。例如在使甘油添加量為4重量％以上的情況下，間歇30秒時的間歇性為100% (即，能夠從所有的噴嘴再次適當地噴射第I溶劑LI)。在圖6中，示出了在使甘油濃度為O重量％、I重量％、3重量％、4重量％、5重量％、10重量％、20重量％以及30重量％時的排出噴嘴率。參照附圖,在甘油濃度為O重量％的情況下，在間歇時間為30秒時排出噴嘴率為0%。在甘油濃度為I重量％的情況下，在間歇時間為30秒時，排出噴嘴率降低至50%，在間歇時間為60秒時，排出噴嘴率為0%。在甘油濃度為3重量％的情況下，在間歇時間為30秒時，排出噴嘴率降低至80%，在間歇時間為90秒時，排出噴嘴率為0%。另一方面，在甘油濃度為4重量％以上的情況下，即使間歇時間超過30秒，排出噴嘴率也維持為100%。根據該曲線圖還可知，如果 即使間歇時間超過30秒排出噴嘴率也能夠維持100%，則可以認為即使間歇時間變得比這更長，也能夠維持排出噴嘴率為100%。即，作為從圖4和圖6導出的結果，可知，如果將甘油添加至4重量％以上，則不僅能夠改善凝膠的硬度，還能夠改善排出噴嘴率。接下來，對在添加有甘油的情況下藻酸鈣凝膠的硬度增加的理由進行說明。圖7是藻酸鈉的說明圖。圖8是示出從藻酸鈉變化為藻酸鈣凝膠的中間情況的說明圖。圖9是藻酸鈣凝膠的說明圖。如圖7所示，在藻酸鈉(C6H7O6Na)中，I價的鈉離子與藻酸結合。該藻酸鈉被噴射至氯化鈣(CaCl2)水溶液，2價的鈣離子(Ca2+)與藻酸鈉中的鈉離子(Na+)置換，由此進行凝膠化(圖8)。此時，鈉離子(Na+)為I價，鈣離子(Ca2+)為2價，因此，一個鈣離子(Ca2+)與兩個鈉離子(Na +)進行置換。此時，對於藻酸鈉，在兩個藻酸鈉之間，兩個鈉離子(Na +)脫離，並被置換為作為2價的金屬離子的一個鈣離子(Ca2+)(圖9)。從而，發生使兩個藻酸間交聯的交聯縮合，發生凝膠化。可以認為，此時的反應式如下。2C6H706Na + CaCl2 = (C6H7O6 — Ca — C6H7O6) + 2NaCl另外，在圖9中，示出了虛線所圍的區域。在沒有添加甘油的情況下，水分子通過該虛線所圍的區域從凝膠的內部向外部移動，或者水分子從外部向內部移動。這樣，由於在虛線所圍的區域存在水分子，因此，具有彈性的凝膠得以實現。並且，凝膠中的水分子的流入量和流出量保持均衡。另一方面，在添加有甘油的情況下，水分子的流入量和流出量之間的均衡被打破，水分子變得更易於向外部流出。在虛線所圍的區域還存在甘油，在該甘油向外部流出時，該虛線所圍的區域的網眼收縮。這樣，藻酸鈣的密度升高，因此凝膠變硬。另外，甘油被認為有助於加快凝膠化的反應速度，也可以認為凝膠由此而變硬。並且，由於甘油對人體造成的影響較小，因此，甘油作為在製造包含藥劑的凝膠時的添加劑是有利的，並且，甘油具有密度高且在水中容易下沉這樣的性質。因此，在製造包含甘油的凝膠的情況下，凝膠在短時間內沉降，凝膠彼此在第2溶劑L2的液面上連結的情況變少，從而能夠製造出形狀穩定的凝膠，並且，能夠連續地將第I溶劑LI噴射至第2溶劑L2，因此也能夠提高生產率。另外，由於沉降所需要的時間縮短，因此還存在下述這樣的優點 第2溶劑L2和凝膠的分離變得容易，從而使回收變得容易。圖10是凝膠的硬度調整方法的流程圖。以下，參照該圖，對調整了硬度後的凝膠的製造方法進行說明。
首先，將第I溶劑LI和第2溶劑L2導入到前述的凝膠製造裝置10。然後，將第I溶劑LI噴射至第2溶劑L2來製造凝膠(S102)。使最初製造時的甘油相對於第I溶劑LI
的添加量為4重量％。·接下來，對製造出的凝膠的硬度進行測量(S104)。對於凝膠的硬度的測量，可以使用與前述的說明相同的方法。接下來，根據凝膠的硬度調整甘油的添加量(S106)。具體來說，一點點地增加甘油的添加量。然後，將增加了甘油的添加量後的第I溶劑LI再次噴射至第2溶劑L2來生成凝膠(S108)。在此，在生成的凝膠沒有獲得所希望的硬度的情況下，可以返回步驟S106，再次調整甘油的添加量。由於藻酸為高分子，因此難以正確地調整分子量，如果沒有實際地試著製造凝膠，則無法預料能夠以什麼程度的硬度製造出凝膠。因此，如上述那樣製造一次凝膠，對製造出的凝膠的硬度進行測量，然後調整甘油的添加量以調整硬度。這樣，即使在無法正確地調整藻酸的分子量的情況下，在本實施方式中也能夠通過甘油的添加量來調整凝膠的硬度。如果能夠像這樣調整凝膠的硬度，則能夠將例如作為模擬紅血球的凝膠的硬度調整成接近實際的紅血球的硬度。另外，調整硬度，也是調整藻酸鈣所形成的高分子的網眼的密度。這樣，通過調整甘油的濃度，也能夠調整藥劑的緩釋性。在調整藥劑的緩釋性的情況下，在前述的步驟S104中測量凝膠中含有的藥劑的緩釋性，以代替測量凝膠的硬度。並且，在步驟S106中，根據藥劑的緩釋性調整甘油的添加量。由此，能夠調整藥劑的緩釋性。並且，上述的第2溶劑使用了氯化鈣水溶液，但也可以使用醋酸鈣水溶液作為第2溶劑。在醋酸鈣水溶液的情況下，通過與上述氯化鈣水溶液的濃度的驗證相同的方法也可以確認只要是醋酸鈣濃度為1. O重量％以上的醋酸鈣水溶液，就能夠適當地製造出凝膠。因此，作為第2溶劑，可以採用含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液。上述實施方式是為了使本發明容易理解，並不用於限定並解釋本發明。本發明能夠在不脫離其主旨的情況下進行變更、改良，並且，在本發明中當然也包含其等價物。特別是，以下所述的實施方式也包含於本發明中。根據前述的實施方式，通過從使用壓電元件的噴射頭噴射第I溶劑LI，形成了凝膠。但是，也可以採用使用注射器的分配器，來代替使用壓電元件的噴射頭。圖11是其它的凝膠製造裝置的一部分的概要圖。該凝膠製造裝置具備使用注射器的分配器作為排出第I溶劑LI的裝置。圖中的分配控制器對供給至注射器的壓力進行控制。作為壓力源的空氣源經由調節器與分配控制器連接。分配控制器通過對供給至注射器的壓力或其時間進行控制，來控制從注射器排出的排出量。由此，能夠控制凝膠的粒子直徑。並且，在分配器方式中，存在下述現象當由於水位差所引起的注射器內部的空間容積的增大而送入壓縮空氣時，時間延遲(time lag)會使排出量波動。為了抑制該現象來確保固定的排出量，在控制器內具備排出時間修正方式和壓力修正方式中的任意一種方式。排出時間修正方式是對每次排出調整排出時間來使材料的排出量固定的方式。作為修正方法，提前測量排出次數和排出量的數據，將該數據反映於排出時間。
另外，壓力修正方式是在注射器內的材料變少時通過提高排出壓力來使排出量固定的方式。作為修正方法，與排出時間修正方式相同，提前測量排出次數和排出量的數據，將該數據反映於排出壓力。並且，在分配器中具備防止液體材料從噴嘴洩漏的構件。根據從分配器排出的材料的不同，可能從噴嘴發生漏液(液^ Λ)從而引起排出量的波動。為了防止這種情況，在噴嘴部設置防止漏液閥，並且具有下述結構通過感知在排出時產生的壓力來使閥打開或關閉，以防止非排出時的漏液。
並且，雖然在圖11中未圖示，但從注射器排出的第I溶劑LI與前述實施方式相同地被供給至第2溶劑L2。另外，通過將第I溶劑LI供給至第2溶劑L2而生成的凝膠與前述實施方式相同地被凝膠回收機構回收。這樣，即使採用使用注射器的分配器，而不採用使用壓電元件的噴射頭，也能夠製造凝膠。在使用注射器的凝膠製造裝置的情況下，也與前述實施方式的凝膠的硬度調整方法相同，通過根據製造出的凝膠的硬度的測量結果來調整甘油的添加量，能夠調整凝膠的硬度。另外，與前述實施方式相同，通過添加甘油，注射器中的溶液不容易變幹，注射器不容易發生堵塞，從而具有使間歇性提高這樣的優點。圖12是示出採用噴霧器方式的凝膠製造裝置的概要圖。該凝膠製造裝置具備噴霧器和腔室。噴霧器設於腔室內，用於噴灑前述的第I溶劑LI。在腔室內貯存有前述的第2溶劑L2，從噴霧器進行噴霧的第I溶劑LI被供給至腔室內的第2溶劑L2。然後，含有凝膠的第2溶劑從腔室的底部排出，並與前述實施方式相同地利用凝膠回收機構回收凝膠。作為噴霧器方式，主要設有離心分離式和噴嘴噴霧方式。在離心分離式中，在圖12的噴霧器內部設有高速旋轉圓盤，通過離心力從設在噴霧器上方的容器將材料導入高速旋轉圓盤內，並且，還同時引入空氣，利用高速旋轉圓盤內部的高速旋翼將材料作為霧化後的液滴噴出。液滴大小通過改變高速旋轉圓盤的種類或者調整離心力來進行控制。另一方面，對於噴嘴方式，在圖12的噴霧器內部設有噴嘴口，從設置在噴霧器上方的容器將材料導入，利用設在噴嘴口附近的加壓器壓縮氣體(空氣、氮氣)，將材料作為霧化後的液滴噴出。液滴的大小通過噴嘴口的尺寸、氣體的壓力、流量調整來進行控制。在採用噴霧器方式的凝膠製造裝置的情況下，也與前述實施方式的凝膠的硬度調整方法相同，通過根據製造出的凝膠的硬度的測量結果來調整甘油的添加量，能夠調整凝膠的硬度。另外，與前述實施方式相同，通過添加甘油，噴霧器中的溶液不容易變幹，從而具有噴霧器不容易發生堵塞這樣的優點。另外，在圖12中，將第2溶劑L2貯存在腔室內，在第2溶劑L2的液面的上方從噴霧器噴灑第I溶劑LI。可是，也可以為，將第2溶劑L2噴灑於腔室內，使腔室內成為第2溶劑L2的氣氛，在該氣氛中從噴霧器噴灑第I溶劑LI。這樣，也能夠在腔室內製造凝膠。圖13是示出使用多孔質膜的凝膠製造裝置的概要圖。在圖中，用白圈表示進行凝膠化之前的粒子，用黑圈表示進行了凝膠化的粒子。在第I腔室，貯存有粘度比前述的第I溶劑LI低的液體(例如水)。另外，在第I腔室內的液體中配置有多孔質膜。作為多孔質膜，存在例如由SPG (Shirasu Porous Glass 以火山灰白砂堆積層為主原料的多孔質玻璃)構成的膜。不過，也可以使用其它材質的多孔質膜。以預定的壓力經由多孔質膜將前述的第I溶劑LI擠出，由此，使第I溶劑LI的粒子分散到第I腔室內的液體中。使第I腔室內的液體為這樣的組成第I溶劑LI的粒子作為液體粒子能夠保持分散狀態。例如，利用水和油分離的性質，如果第I溶劑LI的粒子為水系粒子，則使第I腔室內的液體滿足油系的液體，相反，如果第I溶劑LI的粒子為油系粒子，則使第I腔室內的液體滿足水系的液體。此外，即使如相同的水系和水系那樣為相同的組成，通過使材料的物理性質存在差異，也能夠保持分散狀態。例如，存在使第I腔室內的 溶液和第I溶劑LI的粒子具有密度差的方法。通過以使第I腔室內的溶液為低密度的液體、使第I溶劑LI的粒子為高密度的液體的方式產生密度差，利用密度較高的液體在混合前沉降這一性質，則即使是相同的水系材料，如果為較短的時間，也能夠保持分散狀態。接下來，將第I腔室內的液體供給至第2腔室。在第2腔室中貯存有前述的第2溶劑L2，從而在第I腔室內的液體中分散的第I溶劑LI的粒子發生凝膠化。然後，從第2腔室的底部將含有凝膠的第2溶劑排出，並與前述實施方式相同，利用凝膠回收機構回收凝膠。在使用多孔質膜的凝膠製造裝置的情況下，也與前述實施方式的凝膠的硬度調整方法相同，通過根據製造出的凝膠的硬度的測量結果來調整甘油的添加量，能夠調整凝膠的硬度。另外，與前述實施方式相同，通過添加甘油，多孔質膜中的溶液不容易變幹，從而具有多孔質膜不容易發生堵塞這樣的優點。根據前述實施方式，通過將第I溶劑LI噴射至第2溶劑，形成了凝膠。可是，凝膠製造裝置並不限於具備液體噴射裝置的凝膠製造裝置。不噴射液體也能夠製造凝膠。圖14是示出其它的凝膠製造裝置的概要圖。該凝膠製造裝置具備作為圓筒狀的容器的腔室；和在腔室內旋轉的攪拌葉片，成為與均化器相同的結構。在第I儲液箱11內收納有前述的第I溶劑LI。在第2儲液箱20內收納有前述的第2溶劑L2。在將第2溶劑L2供給至腔室內、並將第I溶劑LI供給至該第2溶劑L2中之後，在腔室內使攪拌葉片高速旋轉。使第2儲液箱內的液體成為這樣的組成第I溶劑LI的粒子作為液體粒子能夠保持分散狀態。例如，利用水和油分離的性質，如果第I溶劑LI的粒子為水系粒子，則使第2儲液箱內的液體滿足油系的液體，相反，如果第I溶劑LI的粒子為油系粒子，則使第2儲液箱內的液體滿足水系的液體。此外，即使如相同的水系和水系那樣為相同的組成，通過使材料的物理性質存在差異，也能夠保持分散狀態。例如，存在使第2儲液箱內的溶液和第I溶劑LI的粒子具有密度差的方法。通過以使第2儲液箱內的溶液為低密度的液體、使第I溶劑LI的粒子為高密度的液體的方式產生密度差，利用密度較高的液體在混合前沉降這一性質，則即使是相同的水系材料，如果為較短的時間，也能夠保持分散狀態。或者，也可以在加入了第2溶劑L2的腔室內一邊使攪拌葉片高速旋轉，一邊供給第I溶劑LI。在該凝膠製造裝置中，也能夠製造出預定的粒子直徑的球形凝膠。攪拌後分散於腔室內的凝膠被與前述實施方式相同的凝膠回收機構(在圖14中未圖示)回收。在圖14的凝膠製造裝置的情況下，也與前述實施方式的凝膠的硬度調整方法相同，通過根據製造出的凝膠的硬度的測量結果來調整甘油的添加量，能夠調整凝膠的硬度。
權利要求
1.一種凝膠製造裝置，所述凝膠製造裝置具備液體噴射裝置，所述液體噴射裝置將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液噴射至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。
2.根據權利要求1所述的凝膠製造裝置，其中，所述凝膠形成性溶液含有40 50重量％的所述甘油。
3.根據權利要求1或2所述的凝膠製造裝置，其中，所述液體噴射裝置具備容積室，其為供所述凝膠形成性溶液填充的容積室，且容積可變化；和噴嘴，其從所述容積室噴射所述凝膠形成性溶液。
4.根據權利要求3所述的凝膠製造裝置，其中，所述液體噴射裝置具備隔膜，其使所述容積室的容積變化；和壓電元件，其與所述隔膜接觸。
5.根據權利要求4所述的凝膠製造裝置，其中，對所述壓電元件施加脈衝狀的電壓。
6.根據權利要求1 5中的任意一項所述的凝膠製造裝置，其中，對所述凝膠形成性溶液進行了脫氣處理。
7.一種凝膠製造方法，所述凝膠製造方法包括以下步驟將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液噴射至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠；對形成的所述凝膠的硬度進行測量；根據所述凝膠的硬度，來調整所述凝膠形成性溶液中含有的甘油的重量％ ;以及將調整後的所述凝膠形成性溶液噴射至所述氯化鈣水溶液或者所述醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。
8.一種凝膠製造方法，所述凝膠製造方法包括以下步驟將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液噴射至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠；對形成的所述凝膠內的藥劑的緩釋時間進行測量；根據所述藥劑的緩釋時間，來調整所述凝膠形成性溶液中含有的甘油的重量％ ;以及將調整後的所述凝膠形成性溶液噴射至所述氯化鈣水溶液或者所述醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。
9.一種凝膠製造方法，所述凝膠製造方法包括以下步驟將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液噴射至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有.1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。
10.一種凝膠製造裝置，所述凝膠製造裝置具備液體供給裝置，所述液體供給裝置將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液供給至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。
11.一種凝膠製造方法，所述凝膠製造方法包括以下步驟將含有O. 3 10重量％的藻酸鈉和4 60重量％的甘油的凝膠形成性溶液供給至含有1. O重量％以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1.O重量％以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。
全文摘要
本發明提供一種凝膠製造裝置和凝膠製造方法，以製造具有預定硬度的凝膠。凝膠製造裝置具備液體噴射裝置，所述液體噴射裝置將含有0.3～10重量%的藻酸鈉和4～60重量%的甘油的凝膠形成性溶液噴射至含有1.0重量%以上的氯化鈣的氯化鈣水溶液、或者含有1.0重量%以上的醋酸鈣的醋酸鈣水溶液中來形成凝膠。
文檔編號C08J3/075GK102993445SQ20121028077
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月8日 優先權日2011年9月14日
發明者蛭間敬 申請人:精工愛普生株式會社