特許ウォッチ

公開番号2025143175
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2024178698
出願日2024-10-11
発明の名称液滴形成装置及びゲル粒子の製造方法
出願人株式会社リコー
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類C12M 1/00 20060101AFI20250924BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】大きさの揃った液滴を好適に製造可能とする液滴形成装置及びゲル粒子の製造方法の提供。
【解決手段】液体の液滴を吐出する吐出ヘッドを備え、吐出ヘッドは、液体を保持する筒状の液保持部材と、液保持部材の一端側を覆い、液保持部材と共に液体を保持する液室を形成し、印加される電気信号に基づいて液滴を吐出させる加振部と、を有し、液室は、液保持部材の他端側が大気開放されており、加振部は、電気信号に基づいて振動する加振部材と、液滴を吐出する吐出口を有する膜状部材と、加振部材の振動に基づいて振動し、自身が振動することにより加振部材の振動を膜状部材に伝達する共振部材と、を有し、共振部材は、膜状部材と平面的に重なり膜状部材と接する板状部材である液滴形成装置。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
液体の液滴を吐出する吐出ヘッドを備え、
前記吐出ヘッドは、前記液体を保持する筒状の液保持部材と、
前記液保持部材の一端側を覆い、前記液保持部材と共に前記液体を保持する液室を形成し、印加される電気信号に基づいて前記液滴を吐出させる加振部と、を有し、
前記液室は、前記液保持部材の他端側が大気開放されており、
前記加振部は、前記電気信号に基づいて振動する加振部材と、
前記液滴を吐出する吐出口を有する膜状部材と、
前記加振部材の振動に基づいて振動し、自身が振動することにより前記加振部材の振動を前記膜状部材に伝達する共振部材と、を有し、
前記共振部材は、前記膜状部材と平面的に重なり前記膜状部材と接する板状部材である液滴形成装置。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記電気信号を供給し前記吐出ヘッドの動作を制御する第１制御装置を備え、
前記第１制御装置は、前記加振部材に下記式（１）の駆動周波数を有する前記電気信号を供給する請求項１に記載の液滴形成装置。
［駆動周波数］＝（［前記共振部材の構造振動の共振周波数］／ｎ）×ａ…（１）
（ただし、ｎは１から１００の整数、ａは０．９～１．１を表す。）
【請求項３】
前記加振部は、前記共振部材と前記加振部材との間に設けられた着脱部材を有し、
前記着脱部材は、前記液保持部材と前記膜状部材と前記共振部材とを含む吐出部材と、前記加振部材とを着脱自在とする請求項１又は２に記載の液滴形成装置。
【請求項４】
複数の前記吐出部材を有する請求項３に記載の液滴形成装置。
【請求項５】
前記複数の吐出部材は、第１の吐出部材と第２の吐出部材と、を有し、
前記第２の吐出部材は、前記第１の吐出部材が有する共振部材とは共振周波数が異なる第２の共振部材を有する請求項４に記載の液滴形成装置。
【請求項６】
前記液室における前記液体の液量を検出する検出部と、
前記液室へ前記液体を供給する供給部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記供給部を制御し、前記液室における前記液体の液量を予め定めた規定量以上に維持する第２制御装置と、を有する請求項１又は２に記載の液滴形成装置。
【請求項７】
前記液滴の吐出方向に配置された貯留部をさらに備え、
前記液体は、第１基質を含む第１溶液であり、
前記貯留部は、第２基質を含む第２溶液を貯留し、
前記第１基質は、前記第２基質と反応してハイドロゲルを形成する請求項１又は２に記載の液滴形成装置。
【請求項８】
前記第１溶液は、細胞及びスフェロイドのいずれか一方又は両方である分散質を含む請求項７に記載の液滴形成装置。
【請求項９】
請求項７に記載の液滴形成装置を用い、前記吐出ヘッドから吐出した前記液滴を、前記液滴の吐出方向に貯留された前記第２溶液に滴下し、少なくとも表面がハイドロゲルで覆われたゲル粒子を形成する工程を有するゲル粒子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴形成装置及びゲル粒子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ゲル粒子は、ゲルを材料とする粒子である。ゲルは、三次元網目構造を有する高分子又はその高分子の膨潤体であり、高分子の網目構造内に多量の水を保持可能である。このようなゲル粒子は、薬剤やタンパク質、染料など様々な機能分子を内包させることが可能であり、近年、医療、食品、化粧品、光学、印刷等の広い分野で機能性材料として着目されている。
【０００３】
このようなゲル粒子の製造方法としては、乳化重合やエマルション重合を用いる方法、ポリイオンコンプレックス形成を用いる方法が知られている。
【０００４】
特許文献１には、エマルション重合を用いる方法として、ｗ／ｗエマルションを調製後、油相と乳化してｗ／ｗ／oエマルションを調製し、外水相をゲル化させることで、粒径分布が狭く、均一な大きさのゲル粒子を作製する方法が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ポリイオンコンプレックス形成を用いる方法として、第１高分子電解質を含む第１高分子電解質溶液をニードル先端から噴出させ、形成された微小液滴を第２高分子電解質を含む第２高分子電解質溶液に接触させることで、ゲル粒子を製造するを得る方法が記載されている。特許文献２に記載の発明では、ニードル先端から第１高分子電解質溶液を噴出させる際にニードルに電圧を印加することで、形成する液滴を強く帯電させ、飛翔中の液滴の合一を抑制し、大きさの揃ったゲル粒子を製造することとしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなゲル粒子は、製品の物理的安定性及び品質の安定性の観点から、粒径のばらつきが少ないことが求められている。しかし、上記特許文献１、２の方法は、以下のように改善の余地がある。
【０００７】
特許文献１に記載のエマルション重合を利用した製造方法でゲル粒子を作製する場合、ゲル粒子の形成時の油相溶媒や界面活性剤を、形成したゲル粒子から除去するための洗浄処理が必要となる。洗浄では、エタノールやヘキサン、アセトンなどの有機溶媒を用いての洗浄を繰り返す作業が必要となり、多くの時間や、大量の水を要するといった欠点がある。また、形成したゲル粒子が複数回の洗浄工程を経ることで、洗浄時の機械的ストレスによりゲル粒子が損傷することが考えられる。ゲル粒子が損傷すると、ゲル粒子の断片が形成され、粒径分布がばらついてしまうおそれがある。
【０００８】
また、特許文献２の製造方法では、液滴の合一抑制のため、製造装置から吐出する液体を強く帯電させている。この場合、帯電させた電荷の静電反発力が液滴の表面張力を超えると、飛翔中の液滴がさらに複数の小さな液滴に分裂し、粒径分布がばらついたゲル粒子が形成されることが考えられる。そのため、特許文献２の製造方法では、液体に対する過度な荷電を防ぐために、液滴が置かれる帯電環境を適切に制御する、液滴の溶媒や溶質を適切に選択して表面張力を上げる、などの検討が必要となる。
【０００９】
特許文献１に記載の発明においては、ニードル先端から第１高分子電解質溶液を噴出させる際にニードルに電圧を印加することで、形成する液滴を強く帯電させている。これにより、帯電した液滴を飛翔させ、飛翔中の液滴の合一を抑制し、大きさの揃ったマイクロカプセルを製造することとしている。
【００１０】
特許文献１に記載の方法により細胞を内包するマイクロカプセルを製造する場合、細胞は、ニードルからの液滴の噴霧中、及び飛翔している液滴内において、帯電した環境下に曝されることとなる。そのため、特許文献１に記載の方法では、マイクロカプセルの製造時に細胞に対して電気的な刺激が加わることとなり、細胞に対する悪影響が懸念される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許