凝胶制造装置和凝胶制造方法

专利名称：凝胶制造装置和凝胶制造方法
技术领域：
本发明涉及凝胶制造装置和凝胶制造方法。
背景技术：
已知将藻酸钠水溶液滴下至氯化钙水溶液来制造凝胶状物质的方法。此时，通过从喷墨打印机将藻酸钠水溶液喷射至氯化钙水溶液，能够制造出被称为微球体(microsphere)的较小的凝胶。在专利文献I中，示出了利用喷墨装置来制造微珠(microbeads)。专利文献1:日本特开2007-111591号公报 可是，存在对制造出的凝胶要求预定的硬度的情况。例如，在将凝胶作为模拟红血球的情况下，需要将该凝胶的硬度调整为实际的红血球的硬度，此时存在对凝胶要求预定的硬度的情况。另外，通过将凝胶调整为所希望的硬度，能够调整凝胶的交联度，从而能够控制凝胶中的药剂的缓释性，在此时也存在对凝胶要求预定的硬度的情况。因此，希望能够制造出具有预定硬度的凝胶。

发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于制造出具有预定硬度的凝胶。用于实现上述目的的主要发明为具备液体喷射装置的凝胶制造装置，所述液体喷射装置将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液喷射至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶。对于本发明的其它特征，根据本说明书和附图的记述清楚可知。


图1是示出凝胶制造装置的概要侧视图。图2是示出凝胶制造装置的概要俯视图。图3是对喷射头12的结构进行说明的图。图4是示出甘油添加量和凝胶粒子的硬度之间的关系的表格。图5是示出甘油添加量和凝胶强度之间的关系的曲线图。图6是表示甘油添加量和排出喷嘴率之间的关系的曲线图。图7是藻酸钠的说明图。图8是示出从藻酸钠变化为藻酸钙凝胶的中间情况的说明图。图9是藻酸钙凝胶的说明图。图10是凝胶的硬度调整方法的流程图。图11是使用分配器的凝胶制造装置的概要图。图12是采用喷雾器方式的凝胶制造装置的概要图。
图13是使用多孔质膜的凝胶制造装置的概要图。图14是基于均化器方式的凝胶制造装置的概要图。标号说明1:喷射机构；2 :流动机构；3 :凝胶回收机构；4 :喷射测量机构；5 :凝胶计量机构；6 :观察机构；10 :凝胶制造装置；11 第I储液箱；12 :喷射头；13 :喷嘴；14 :供给配管；16 补隙板(gap plate)；17 :贯穿孔；18 :槽；19 :加强板；20 :第2储液箱；21 :流动部；22 :排出部；23 :溶剂循环部；24 :栗；25 :过滤器；31 :回收网；60 :控制器；61 :摄像机；402 :液体供给通道；404 :喷嘴连通通道；406 :弹性板；G :凝胶；L1 :第I溶剂；L2 :第2溶剂；PZT :压电元件。
具体实施例方式根据本说明书和附图的记述，至少以下事项得以明确。 一种具备液体喷射装置的凝胶制造装置，所述液体喷射装置将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液喷射至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶。由此，能够制造出具有预定硬度的凝胶。对于所述凝胶制造装置，优选的是，所述凝胶形成性溶液含有40 50重量％的所述甘油。由此，能够调整为更硬的凝胶。另外，优选的是，所述液体喷射装置具备容积室，其为供所述凝胶形成性溶液填充的容积室，且容积可变化；和喷嘴，其从所述容积室喷射所述凝胶形成性溶液。由此，能够从喷嘴间歇喷射凝胶形成性溶液来制造尺寸较小的凝胶。另外，通过这样添加适量的甘油，能够抑制喷嘴内的凝胶形成性溶液干燥和固化，从而能够适当地喷射凝胶形成性溶液。另外，优选的是，所述液体喷射装置具备隔膜，其使所述容积室的容积变化；和压电元件，其与所述隔膜接触。由此，通过使压电元件伸缩，来使容积室的容积变化，从而能够间歇地喷射凝胶形成性溶液。另外，优选的是，对所述压电元件施加脉冲状的电压。由此，能够间歇地喷射凝胶形成性溶液来对凝胶进行量产。另外，优选的是，对所述凝胶形成性溶液进行脱气处理。由此，能够防止因容积室的容积变化而在凝胶形成性溶液中产生气泡，从而能够适当地喷射凝胶形成性溶液。另外，根据本说明书和附图的记述，至少以下事项也得以明确。即，一种凝胶制造方法，其包括以下步骤将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液喷射至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶；对形成的所述凝胶的硬度进行测量；根据所述凝胶的硬度，来调整所述凝胶形成性溶液中含有的甘油的重量％ ;以及将调整后的所述凝胶形成性溶液喷射至所述氯化钙水溶液或者所述醋酸钙水溶液中来形成凝胶。由此，能够制造出调整为预定硬度的凝胶。另外，根据本说明书和附图的记述，至少以下事项也得以明确。S卩，一种凝胶制造方法，其包括以下步骤将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液喷射至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶；对形成的所述凝胶内的药剂的缓释时间进行测量；根据所述药剂的缓释时间，来调整所述凝胶形成性溶液中含有的甘油的重量％;以及将调整后的所述凝胶形成性溶液喷射至所述氯化钙水溶液或者所述醋酸钙水溶液中来形成凝胶。 由此，能够制造出适当地调整了缓释时间的凝胶。
另外，根据本说明书和附图的记述，至少以下事项也得以明确。即，一种凝胶制造方法，其包括以下步骤将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液喷射至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶。由此，能够防止凝胶形成性溶液的固化，提高间歇性。另外，根据本说明书和附图的记述，至少以下事项也得以明确。S卩，一种具备液体供给装置的凝胶制造装置，所述液体供给装置将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液供给至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶。由此，能够制造出具有预定硬度的凝胶。另外，根据本说明书和附图的记述，至少以下事项也得以明确。即，一种凝胶制造方法，其包括以下步骤将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液供给至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶。由此，能够防止凝胶形成性溶液的固化。===实施方式===图1是示出凝胶制造装置的概要侧视图，图2是示出凝胶制造装置的概要俯视图。凝胶制造装置10具备喷射机构1、流动机构2、凝胶回收机构3、喷射测量机构4、凝胶计量机构5以及观察机构6。在凝胶制造装置10中，从喷射机构I朝向在流动机构2中流动的氯化钙水溶液(以下，也称作“第2溶剂L2”)喷射凝胶形成性溶液(以下，也称作“第I溶剂LI”)，由此在排出部22得到通过第I溶剂LI和第2溶剂L2发生化学反应而生成的凝胶G。在本实施方式中，使用含有藻酸钠和甘油的水溶液作为第I溶剂LI。由此，藻酸钠和氯化钙发生化学反应，生成藻酸钙凝胶。另外，对于它们的浓度，在后面进行叙述。喷射机构I具备用于收纳第I溶剂LI的第I储液箱11 ;喷射头12 ;从第I储液箱11向喷射头12供给第I溶剂LI的供给配管14 ;补隙板16 ;加强板19 ;固定柱15 ;以及固定夹具15a。在喷射头12中具备形成有喷嘴13的喷嘴板13a。对于喷嘴13，例如直径为20 μ m,以IOHz以上的喷射频率从喷嘴13喷射第I溶剂LI。对于喷嘴13，对在喷射头12中形成有一个喷嘴13的情况进行了图示，但并不限于此，也可以形成有多个喷嘴13。另外，对于喷射头12，图示出在喷射机构I中配置有一个喷射头12，但并不限于此，也可以形成为在喷射机构I中配置有多个喷射头12的结构。补隙板16具备贯穿孔17和槽18。补隙板16由例如透明的丙烯酸构成。通过使用透明的补隙板16，可以利用显微镜等，通过目视进行确认，从而容易使喷嘴13和贯穿孔17的位置对准。贯穿孔17和喷嘴13配置成互相连通。由此，形成为从喷嘴13喷射出的第I溶剂LI穿过贯穿孔17的结构。在贯穿孔17涂有氟类或硅类等的防水涂层。同样，在补隙板16涂有氟类或硅类等的防水涂层。使贯穿孔17的面对喷嘴13的一侧的直径与喷嘴13的直径相等或者大于喷嘴13的直径。并且，使贯穿孔17的另一侧的直径与贯穿孔17的面对喷嘴13的一侧的直径相等或者大于贯穿孔17的面对喷嘴13的一侧的直径。即，贯穿孔17为相同的直径，或者为从与喷嘴13相面对的一侧向另一侧变大的锥形状。该锥形状的角度在从90度至180度的范围适当确定。并且，贯穿孔17的流动部21侧被加工成圆弧形状。
补隙板16通过粘结剂等固定于加强板19，该加强板19形成为框状。利用加强板19来加强补隙板16的机械强度。补隙板16和加强板19的外径以从加强板19至补隙板16逐渐变细的方式形成。流动机构2具备用于收纳第2溶剂L2的第2储液箱20 ;供第2溶剂L2流动的流动部21和排出部22 ;以及溶剂循环部23。第2储液箱20与过滤器25和流动部21连通。排出部22与流动部21连通。收纳于第2储液箱20的第2溶剂L2被过滤器25过滤，并向流动部21和排出部22流动。并且，在流动部21中流动的第2溶剂L2和生成的凝胶G通过排出部22。溶剂循环部23具备例如泵24。通过了排出部22的第2溶剂L2被溶剂循环部23回收，并通过泵24循环至第2储液箱20。第2储液箱20由例如透明或半透明的聚乙烯等构成。流动部21和排出部22由例如透明的丙烯酸等构成，且形成为管状。排出部22形成为L字形，以免从流动部21流动来的第2溶剂L2从排出部22飞散。通过使第2溶剂L2在流动部21和补隙板16之间流动，补隙板16的贯穿孔17的内部成为负压，因此，利用该负压，从槽18向贯穿孔17产生空气(气体)的流动。由此，能够防止第2溶剂L2从流动机构2流入补隙板16的贯穿孔17。此外，能够维持或辅助从喷射头12的喷嘴13喷射的第I溶剂LI的喷射速度。另外，在喷射机构I中，由于贯穿孔17的流动部21侧被加工成圆弧形状，因此能够抑制第2溶剂L2从补隙板16的贯穿孔17进入喷射头12的喷嘴13，从而防止第2溶剂L2堵塞喷嘴13。溶剂循环部23对在流动部21、排出部22以及后述的凝胶回收机构3流动了的第2溶剂L2进行回收，使该第2溶剂L2循环至第2储液箱20。凝胶回收机构3回收通过将第I溶剂LI喷射至流动的第2溶剂L2而生成的凝胶G0喷射测量机构4测量喷射机构I的第I储液箱11的重量。通过测量收纳第I溶剂LI的第I储液箱11的重量，来根据喷射前后的重量差测量从喷嘴13喷射出的第I溶剂LI的重量。
凝胶计量机构5具备激光光源51和光电检测器52。将从激光光源51投射出的投射光照射至供第2溶剂L2和凝胶G流动的流动部21。并且，在流动部21，利用光电检测器52接受投射光反射而成的反射光，由此计量所生成的凝胶G的数量、形状以及大小。观察机构6用于观察或者测量在凝胶回收机构3中回收的凝胶G的状态、例如形状和大小等。观察机构6具备摄像机61。使用摄像机61对由回收网31捕捉到的凝胶G进行摄像，由此，对生成的凝胶G的状态、例如形状和大小等进行观察或者测量。图3是对喷射头12的结构进行说明的图。在图中，示出了喷嘴13、压电元件PZT、液体供给通道402、喷嘴连通通道404 (相当于容积室)以及弹性板406 (相当于隔膜)。从第I储液箱将第I溶剂LI供给至液体供给通道402。然后，将这些液体等供给至喷嘴连通通道404。将多个脉冲作为驱动信号施加至压电元件PZT。当施加驱动信号时，压电元件PZT随着驱动信号伸缩，使弹性板406振动。从而，使喷嘴连通通道404的容积变化，以与驱动信号的振幅相对应的方式使液体移动。
对上述的液体的移动具体进行说明。本申请发明的实施方式的压电元件PZT具有下述特性当施加电压时，该压电元件PZT沿图3的上下方向收缩。在从某一电压起施加了更大的电压作为驱动信号的情况下，压电元件PZT沿图3的上下方向收缩，从而使弹性板406向扩大喷嘴连通通道404的容积的方向变形。此时，喷嘴13中的液体表面向喷嘴13的内侧(图3的上侧)方向移动。相反，在从某一电压起施加了更小的电压的情况下，压电元件PZT沿图3的上下方向伸长，从而使弹性板406向缩小喷嘴连通通道404的容积的方向变形。此时，喷嘴13的液体表面向喷嘴13的外侧(图3的下侧)方向移动。由此，能够将填充于喷嘴连通通道404的液体从喷嘴13喷射出去。喷射出的液体由于其表面张力而成为球形，并射向第2溶剂L2。这样，当使喷嘴连通通道404的容积变化时，喷嘴连通通道404中的压力发生变动。如果氧分子溶入第I溶剂LI，则在该压力变动时，在喷嘴连通通道404中产生气泡。因此，优选的是，预先使用中空丝等对在本实施方式中使用的第I溶剂LI进行脱气。图4是示出甘油添加量和凝胶粒子的硬度之间的关系的表格。在表格中，示出了在第I溶剂中添加的甘油的重量％、凝胶的状态以及凝胶的强度。在此，按照硬度的意思来使用“强度”。另外，示出了在后面说明的间歇性。图5是示出甘油添加量和凝胶强度之间的关系的曲线图。在此，参照这些附图，对与甘油的添加量相对应的凝胶的强度进行说明。如前所述，在本实施方式中使用的第I溶剂为将甘油添加于藻酸钠水溶液而成的溶剂。在此，使改变了甘油的添加量的藻酸钠水溶液在氯化钙水溶液中凝胶化。生成的凝胶为球形，单个凝胶的直径为1. 5mm。使用凝胶制造装置10制造出的凝胶的大小为比1. 5mm小的尺寸，但由于考虑到如果至少以1. 5_作为直径能够确认凝胶的强度，则关于比这小的凝胶，也能够确保其强度，因此，制造1. 5mm的直径的凝胶来进行评价。另外，对于第I溶剂LI中的藻酸钠的浓度，在藻酸钠为O. 3重量％ 10重量％的任意一种水溶液中都能得到图4的结果。并且，其中优选的是，藻酸钠的浓度为O. 5重量％ 1. 5重量％。凝胶的硬度按下述顺序进行了测量将生成的凝胶载置于电子天平上，以手指等对天平上的凝胶从与天平相反的一侧向天平的方向进行按压，并记录在凝胶被破坏时的载荷。图4中的“强度”表示此时的载荷。
另外，在图4中，“软”是表示无法维持球形的程度的硬度。即，表示因自重而变形的程度的硬度。“硬”是表示能够维持球形的程度的硬度。即，表示具有球形不会因自重而变形的硬度。“非常硬”表示为球形且牢固的凝胶的状态。如图4所示，可知，通过添加甘油，会使得生成的凝胶的硬度增加。S卩，通过调整甘油的添加量，能够将凝胶调整为所希望的硬度。参照表格，用于生成硬度为能够维持球形的程度的凝胶的甘油浓度为4重量％以上且为60重量％以下。另外，用于制造非常硬的凝胶的甘油浓度为40重量％以上且为50 重量％以下。即，可知，为了制造稳定的凝胶，优选使甘油浓度在4重量％以上且在60重量％以下，为了制造特别稳定的凝胶，优选使甘油浓度在40重量％以上且在50重量％以下。对于通过这样添加甘油来使凝胶的强度增加的理由，在后面叙述。并且，对于作为在上述的凝胶形成中使用的第2溶剂的氯化钙水溶液的浓度，在含有1. O重量％ 10重量％的氯化钙的任意一种氯化钙水溶液中都能得到图4的结果。在后述那样的凝胶生成过程中，发生交联缩合，即通过氯化钙的钙离子使两个藻酸之间交联。因此，氯化钙的浓度越高，越容易生成凝胶。另一方面，如果氯化钙浓度过高，则存在使凝胶制造装置生锈等的影响，因此，优选使氯化钙浓度较低。因此，为了验证能够适当形成凝胶的氯化钙浓度，进行了将所述第I溶剂排出至不同浓度的氯化钙水溶液中以形成凝胶的试验。如前所述，越是提高氯化钙的浓度，越容易引起凝胶化，因此，在此通过下述这样的试验验证了氯化钙浓度的下限值。在试验中，包含粒度分布的测量，对以下方面进行了验证将上述第I溶剂排出至氯化I丐为1. O重量％、3. O重量％、5. O重量％以及7. O重量％的氯化I丐水溶液中后是否形成凝胶；以及形成的凝胶形状是否变化。其结果是，确认到，在所有这些氯化钙的浓度中都发生了凝胶化。另外，7. O重量％的氯化钙水溶液中的粒度分布的标准偏差为O. 064。与此相对，氯化钙为5. O重量％时的标准偏差为O. 058，氯化钙为3. O重量％时的标准偏差为O. 062，氯化钙为1. O重量％时的标准偏差为O. 068。即，即使在使氯化钙浓度变化的情况下，在粒度分布中也几乎未观察到变化。即，确认到，即使在氯化钙为1. O重量％时，也与浓度较高的7. O重量％时相同，适当地形成了凝胶，而粒度等也没有问题。基于上述的验证，在本实施方式中，使用含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液。并且，由于前述的生锈等各种问题，优选使氯化钙浓度为1. O重量％ 10重量％。图6是表示甘油添加量和排出喷嘴率之间的关系的曲线图。以下，在图6的基础上还参照前述的图4，对甘油添加量与排出喷嘴率之间的关系进行说明。首先，参照图4，示出了使间歇为30秒时的间歇性。在此，“使间歇为30秒钟的间歇性”表示，在从喷嘴喷射第I溶剂LI后经过30秒时，能够适当地再次喷射第I溶剂LI的喷嘴的比例。例如，使第I溶剂LI从100个喷嘴喷射。喷射结束后，在经过30秒时，使第I溶剂LI再次喷射。此时，如果能够从50个喷嘴适当地喷射，则作为间歇性，具有50%的排出喷嘴率。参照附图可知，在没有添加甘油的情况下，间歇性为0%。即，在喷射结束后经过30秒时，变得无法喷射第I溶剂LI。这是因为，由于干燥等原因而导致第I溶剂LI固化。与此相对，如果提高甘油的浓度，则间歇性得到改善。例如在使甘油添加量为4重量％以上的情况下，间歇30秒时的间歇性为100% (即，能够从所有的喷嘴再次适当地喷射第I溶剂LI)。在图6中，示出了在使甘油浓度为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％时的排出喷嘴率。参照附图,在甘油浓度为O重量％的情况下，在间歇时间为30秒时排出喷嘴率为0%。在甘油浓度为I重量％的情况下，在间歇时间为30秒时，排出喷嘴率降低至50%，在间歇时间为60秒时，排出喷嘴率为0%。在甘油浓度为3重量％的情况下，在间歇时间为30秒时，排出喷嘴率降低至80%，在间歇时间为90秒时，排出喷嘴率为0%。另一方面，在甘油浓度为4重量％以上的情况下，即使间歇时间超过30秒，排出喷嘴率也维持为100%。根据该曲线图还可知，如果 即使间歇时间超过30秒排出喷嘴率也能够维持100%，则可以认为即使间歇时间变得比这更长，也能够维持排出喷嘴率为100%。即，作为从图4和图6导出的结果，可知，如果将甘油添加至4重量％以上，则不仅能够改善凝胶的硬度，还能够改善排出喷嘴率。接下来，对在添加有甘油的情况下藻酸钙凝胶的硬度增加的理由进行说明。图7是藻酸钠的说明图。图8是示出从藻酸钠变化为藻酸钙凝胶的中间情况的说明图。图9是藻酸钙凝胶的说明图。如图7所示，在藻酸钠(C6H7O6Na)中，I价的钠离子与藻酸结合。该藻酸钠被喷射至氯化钙(CaCl2)水溶液，2价的钙离子(Ca2+)与藻酸钠中的钠离子(Na+)置换，由此进行凝胶化(图8)。此时，钠离子(Na+)为I价，钙离子(Ca2+)为2价，因此，一个钙离子(Ca2+)与两个钠离子(Na +)进行置换。此时，对于藻酸钠，在两个藻酸钠之间，两个钠离子(Na +)脱离，并被置换为作为2价的金属离子的一个钙离子(Ca2+)(图9)。从而，发生使两个藻酸间交联的交联缩合，发生凝胶化。可以认为，此时的反应式如下。2C6H706Na + CaCl2 = (C6H7O6 — Ca — C6H7O6) + 2NaCl另外，在图9中，示出了虚线所围的区域。在没有添加甘油的情况下，水分子通过该虚线所围的区域从凝胶的内部向外部移动，或者水分子从外部向内部移动。这样，由于在虚线所围的区域存在水分子，因此，具有弹性的凝胶得以实现。并且，凝胶中的水分子的流入量和流出量保持均衡。另一方面，在添加有甘油的情况下，水分子的流入量和流出量之间的均衡被打破，水分子变得更易于向外部流出。在虚线所围的区域还存在甘油，在该甘油向外部流出时，该虚线所围的区域的网眼收缩。这样，藻酸钙的密度升高，因此凝胶变硬。另外，甘油被认为有助于加快凝胶化的反应速度，也可以认为凝胶由此而变硬。并且，由于甘油对人体造成的影响较小，因此，甘油作为在制造包含药剂的凝胶时的添加剂是有利的，并且，甘油具有密度高且在水中容易下沉这样的性质。因此，在制造包含甘油的凝胶的情况下，凝胶在短时间内沉降，凝胶彼此在第2溶剂L2的液面上连结的情况变少，从而能够制造出形状稳定的凝胶，并且，能够连续地将第I溶剂LI喷射至第2溶剂L2，因此也能够提高生产率。另外，由于沉降所需要的时间缩短，因此还存在下述这样的优点 第2溶剂L2和凝胶的分离变得容易，从而使回收变得容易。图10是凝胶的硬度调整方法的流程图。以下，参照该图，对调整了硬度后的凝胶的制造方法进行说明。
首先，将第I溶剂LI和第2溶剂L2导入到前述的凝胶制造装置10。然后，将第I溶剂LI喷射至第2溶剂L2来制造凝胶(S102)。使最初制造时的甘油相对于第I溶剂LI
的添加量为4重量％。·接下来，对制造出的凝胶的硬度进行测量(S104)。对于凝胶的硬度的测量，可以使用与前述的说明相同的方法。接下来，根据凝胶的硬度调整甘油的添加量(S106)。具体来说，一点点地增加甘油的添加量。然后，将增加了甘油的添加量后的第I溶剂LI再次喷射至第2溶剂L2来生成凝胶(S108)。在此，在生成的凝胶没有获得所希望的硬度的情况下，可以返回步骤S106，再次调整甘油的添加量。由于藻酸为高分子，因此难以正确地调整分子量，如果没有实际地试着制造凝胶，则无法预料能够以什么程度的硬度制造出凝胶。因此，如上述那样制造一次凝胶，对制造出的凝胶的硬度进行测量，然后调整甘油的添加量以调整硬度。这样，即使在无法正确地调整藻酸的分子量的情况下，在本实施方式中也能够通过甘油的添加量来调整凝胶的硬度。如果能够像这样调整凝胶的硬度，则能够将例如作为模拟红血球的凝胶的硬度调整成接近实际的红血球的硬度。另外，调整硬度，也是调整藻酸钙所形成的高分子的网眼的密度。这样，通过调整甘油的浓度，也能够调整药剂的缓释性。在调整药剂的缓释性的情况下，在前述的步骤S104中测量凝胶中含有的药剂的缓释性，以代替测量凝胶的硬度。并且，在步骤S106中，根据药剂的缓释性调整甘油的添加量。由此，能够调整药剂的缓释性。并且，上述的第2溶剂使用了氯化钙水溶液，但也可以使用醋酸钙水溶液作为第2溶剂。在醋酸钙水溶液的情况下，通过与上述氯化钙水溶液的浓度的验证相同的方法也可以确认只要是醋酸钙浓度为1. O重量％以上的醋酸钙水溶液，就能够适当地制造出凝胶。因此，作为第2溶剂，可以采用含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液。上述实施方式是为了使本发明容易理解，并不用于限定并解释本发明。本发明能够在不脱离其主旨的情况下进行变更、改良，并且，在本发明中当然也包含其等价物。特别是，以下所述的实施方式也包含于本发明中。<其它的凝胶制造装置之一(分配器)>根据前述的实施方式，通过从使用压电元件的喷射头喷射第I溶剂LI，形成了凝胶。但是，也可以采用使用注射器的分配器，来代替使用压电元件的喷射头。图11是其它的凝胶制造装置的一部分的概要图。该凝胶制造装置具备使用注射器的分配器作为排出第I溶剂LI的装置。图中的分配控制器对供给至注射器的压力进行控制。作为压力源的空气源经由调节器与分配控制器连接。分配控制器通过对供给至注射器的压力或其时间进行控制，来控制从注射器排出的排出量。由此，能够控制凝胶的粒子直径。并且，在分配器方式中，存在下述现象当由于水位差所引起的注射器内部的空间容积的增大而送入压缩空气时，时间延迟(time lag)会使排出量波动。为了抑制该现象来确保固定的排出量，在控制器内具备排出时间修正方式和压力修正方式中的任意一种方式。排出时间修正方式是对每次排出调整排出时间来使材料的排出量固定的方式。作为修正方法，提前测量排出次数和排出量的数据，将该数据反映于排出时间。
另外，压力修正方式是在注射器内的材料变少时通过提高排出压力来使排出量固定的方式。作为修正方法，与排出时间修正方式相同，提前测量排出次数和排出量的数据，将该数据反映于排出压力。并且，在分配器中具备防止液体材料从喷嘴泄漏的构件。根据从分配器排出的材料的不同，可能从喷嘴发生漏液(液^ Λ)从而引起排出量的波动。为了防止这种情况，在喷嘴部设置防止漏液阀，并且具有下述结构通过感知在排出时产生的压力来使阀打开或关闭，以防止非排出时的漏液。
并且，虽然在图11中未图示，但从注射器排出的第I溶剂LI与前述实施方式相同地被供给至第2溶剂L2。另外，通过将第I溶剂LI供给至第2溶剂L2而生成的凝胶与前述实施方式相同地被凝胶回收机构回收。这样，即使采用使用注射器的分配器，而不采用使用压电元件的喷射头，也能够制造凝胶。在使用注射器的凝胶制造装置的情况下，也与前述实施方式的凝胶的硬度调整方法相同，通过根据制造出的凝胶的硬度的测量结果来调整甘油的添加量，能够调整凝胶的硬度。另外，与前述实施方式相同，通过添加甘油，注射器中的溶液不容易变干，注射器不容易发生堵塞，从而具有使间歇性提高这样的优点。<其它的凝胶制造装置之二 (喷雾器方式)>图12是示出采用喷雾器方式的凝胶制造装置的概要图。该凝胶制造装置具备喷雾器和腔室。喷雾器设于腔室内，用于喷洒前述的第I溶剂LI。在腔室内贮存有前述的第2溶剂L2，从喷雾器进行喷雾的第I溶剂LI被供给至腔室内的第2溶剂L2。然后，含有凝胶的第2溶剂从腔室的底部排出，并与前述实施方式相同地利用凝胶回收机构回收凝胶。作为喷雾器方式，主要设有离心分离式和喷嘴喷雾方式。在离心分离式中，在图12的喷雾器内部设有高速旋转圆盘，通过离心力从设在喷雾器上方的容器将材料导入高速旋转圆盘内，并且，还同时引入空气，利用高速旋转圆盘内部的高速旋翼将材料作为雾化后的液滴喷出。液滴大小通过改变高速旋转圆盘的种类或者调整离心力来进行控制。另一方面，对于喷嘴方式，在图12的喷雾器内部设有喷嘴口，从设置在喷雾器上方的容器将材料导入，利用设在喷嘴口附近的加压器压缩气体(空气、氮气)，将材料作为雾化后的液滴喷出。液滴的大小通过喷嘴口的尺寸、气体的压力、流量调整来进行控制。在采用喷雾器方式的凝胶制造装置的情况下，也与前述实施方式的凝胶的硬度调整方法相同，通过根据制造出的凝胶的硬度的测量结果来调整甘油的添加量，能够调整凝胶的硬度。另外，与前述实施方式相同，通过添加甘油，喷雾器中的溶液不容易变干，从而具有喷雾器不容易发生堵塞这样的优点。另外，在图12中，将第2溶剂L2贮存在腔室内，在第2溶剂L2的液面的上方从喷雾器喷洒第I溶剂LI。可是，也可以为，将第2溶剂L2喷洒于腔室内，使腔室内成为第2溶剂L2的气氛，在该气氛中从喷雾器喷洒第I溶剂LI。这样，也能够在腔室内制造凝胶。<其它的凝胶制造装置之三(多孔质膜方式)>图13是示出使用多孔质膜的凝胶制造装置的概要图。在图中，用白圈表示进行凝胶化之前的粒子，用黑圈表示进行了凝胶化的粒子。在第I腔室，贮存有粘度比前述的第I溶剂LI低的液体(例如水)。另外，在第I腔室内的液体中配置有多孔质膜。作为多孔质膜，存在例如由SPG (Shirasu Porous Glass 以火山灰白砂堆积层为主原料的多孔质玻璃)构成的膜。不过，也可以使用其它材质的多孔质膜。以预定的压力经由多孔质膜将前述的第I溶剂LI挤出，由此，使第I溶剂LI的粒子分散到第I腔室内的液体中。使第I腔室内的液体为这样的组成第I溶剂LI的粒子作为液体粒子能够保持分散状态。例如，利用水和油分离的性质，如果第I溶剂LI的粒子为水系粒子，则使第I腔室内的液体满足油系的液体，相反，如果第I溶剂LI的粒子为油系粒子，则使第I腔室内的液体满足水系的液体。此外，即使如相同的水系和水系那样为相同的组成，通过使材料的物理性质存在差异，也能够保持分散状态。例如，存在使第I腔室内的 溶液和第I溶剂LI的粒子具有密度差的方法。通过以使第I腔室内的溶液为低密度的液体、使第I溶剂LI的粒子为高密度的液体的方式产生密度差，利用密度较高的液体在混合前沉降这一性质，则即使是相同的水系材料，如果为较短的时间，也能够保持分散状态。接下来，将第I腔室内的液体供给至第2腔室。在第2腔室中贮存有前述的第2溶剂L2，从而在第I腔室内的液体中分散的第I溶剂LI的粒子发生凝胶化。然后，从第2腔室的底部将含有凝胶的第2溶剂排出，并与前述实施方式相同，利用凝胶回收机构回收凝胶。在使用多孔质膜的凝胶制造装置的情况下，也与前述实施方式的凝胶的硬度调整方法相同，通过根据制造出的凝胶的硬度的测量结果来调整甘油的添加量，能够调整凝胶的硬度。另外，与前述实施方式相同，通过添加甘油，多孔质膜中的溶液不容易变干，从而具有多孔质膜不容易发生堵塞这样的优点。<其它的凝胶制造装置之四(均化器)>根据前述实施方式，通过将第I溶剂LI喷射至第2溶剂，形成了凝胶。可是，凝胶制造装置并不限于具备液体喷射装置的凝胶制造装置。不喷射液体也能够制造凝胶。图14是示出其它的凝胶制造装置的概要图。该凝胶制造装置具备作为圆筒状的容器的腔室；和在腔室内旋转的搅拌叶片，成为与均化器相同的结构。在第I储液箱11内收纳有前述的第I溶剂LI。在第2储液箱20内收纳有前述的第2溶剂L2。在将第2溶剂L2供给至腔室内、并将第I溶剂LI供给至该第2溶剂L2中之后，在腔室内使搅拌叶片高速旋转。使第2储液箱内的液体成为这样的组成第I溶剂LI的粒子作为液体粒子能够保持分散状态。例如，利用水和油分离的性质，如果第I溶剂LI的粒子为水系粒子，则使第2储液箱内的液体满足油系的液体，相反，如果第I溶剂LI的粒子为油系粒子，则使第2储液箱内的液体满足水系的液体。此外，即使如相同的水系和水系那样为相同的组成，通过使材料的物理性质存在差异，也能够保持分散状态。例如，存在使第2储液箱内的溶液和第I溶剂LI的粒子具有密度差的方法。通过以使第2储液箱内的溶液为低密度的液体、使第I溶剂LI的粒子为高密度的液体的方式产生密度差，利用密度较高的液体在混合前沉降这一性质，则即使是相同的水系材料，如果为较短的时间，也能够保持分散状态。或者，也可以在加入了第2溶剂L2的腔室内一边使搅拌叶片高速旋转，一边供给第I溶剂LI。在该凝胶制造装置中，也能够制造出预定的粒子直径的球形凝胶。搅拌后分散于腔室内的凝胶被与前述实施方式相同的凝胶回收机构(在图14中未图示)回收。在图14的凝胶制造装置的情况下，也与前述实施方式的凝胶的硬度调整方法相同，通过根据制造出的凝胶的硬度的测量结果来调整甘油的添加量，能够调整凝胶的硬度。
权利要求
1.一种凝胶制造装置，所述凝胶制造装置具备液体喷射装置，所述液体喷射装置将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液喷射至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶。
2.根据权利要求1所述的凝胶制造装置，其中，所述凝胶形成性溶液含有40 50重量％的所述甘油。
3.根据权利要求1或2所述的凝胶制造装置，其中，所述液体喷射装置具备容积室，其为供所述凝胶形成性溶液填充的容积室，且容积可变化；和喷嘴，其从所述容积室喷射所述凝胶形成性溶液。
4.根据权利要求3所述的凝胶制造装置，其中，所述液体喷射装置具备隔膜，其使所述容积室的容积变化；和压电元件，其与所述隔膜接触。
5.根据权利要求4所述的凝胶制造装置，其中，对所述压电元件施加脉冲状的电压。
6.根据权利要求1 5中的任意一项所述的凝胶制造装置，其中，对所述凝胶形成性溶液进行了脱气处理。
7.一种凝胶制造方法，所述凝胶制造方法包括以下步骤将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液喷射至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶；对形成的所述凝胶的硬度进行测量；根据所述凝胶的硬度，来调整所述凝胶形成性溶液中含有的甘油的重量％ ;以及将调整后的所述凝胶形成性溶液喷射至所述氯化钙水溶液或者所述醋酸钙水溶液中来形成凝胶。
8.一种凝胶制造方法，所述凝胶制造方法包括以下步骤将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液喷射至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶；对形成的所述凝胶内的药剂的缓释时间进行测量；根据所述药剂的缓释时间，来调整所述凝胶形成性溶液中含有的甘油的重量％ ;以及将调整后的所述凝胶形成性溶液喷射至所述氯化钙水溶液或者所述醋酸钙水溶液中来形成凝胶。
9.一种凝胶制造方法，所述凝胶制造方法包括以下步骤将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液喷射至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有.1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶。
10.一种凝胶制造装置，所述凝胶制造装置具备液体供给装置，所述液体供给装置将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液供给至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1. O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶。
11.一种凝胶制造方法，所述凝胶制造方法包括以下步骤将含有O. 3 10重量％的藻酸钠和4 60重量％的甘油的凝胶形成性溶液供给至含有1. O重量％以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1.O重量％以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶。
全文摘要
本发明提供一种凝胶制造装置和凝胶制造方法，以制造具有预定硬度的凝胶。凝胶制造装置具备液体喷射装置，所述液体喷射装置将含有0.3～10重量%的藻酸钠和4～60重量%的甘油的凝胶形成性溶液喷射至含有1.0重量%以上的氯化钙的氯化钙水溶液、或者含有1.0重量%以上的醋酸钙的醋酸钙水溶液中来形成凝胶。
文档编号C08J3/075GK102993445SQ20121028077
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月8日 优先权日2011年9月14日
发明者蛭间敬 申请人:精工爱普生株式会社