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マイクロチャネル装置及び同装置を用いたエマルションの製造方法

国内特許コード P04A004901
掲載日 2004年11月29日
出願番号 特願平10-262849
公開番号 特開2000-084384
登録番号 特許第3012608号
出願日 平成10年9月17日(1998.9.17)
公開日 平成12年3月28日(2000.3.28)
登録日 平成11年12月10日(1999.12.10)
発明者
  • 中嶋 光敏
  • 鍋谷 浩志
  • 菊池 佑二
  • クリストフ ラルグエゼ
出願人
  • 生物系特定産業技術研究推進機構
発明の名称 マイクロチャネル装置及び同装置を用いたエマルションの製造方法
発明の概要 微細で均一なマイクロスフィアが混合されたエマルションを製造する。マイクロチャネル1の部分に連続相側に伸びる仕切壁4を形成し、これら仕切壁4,4間に流路5を形成している。したがって、図1に示すように、各マイクロチャネル1の部分を通って連続相側に送り出される分散相は仕切壁4,4間の流路5を通る間に、ほぼ完全な球体になり、連続相側に送り出される。
従来技術、競合技術の概要 水相と有機相のように熱力学的には分離している状態が安定状態である二相系を乳化によって準安定なエマルションとする技術が従来から知られている。一般的な乳化方法としては、エマルションの科学に記載されるように、ミキサー、コロイドミル、ホモジナイザー等を用いる方法や音波で分散させる方法等が知られている。前記した一般的な方法にあっては、連続相中の分散相粒子の粒径分布の幅が大きいという欠点がある。そこで、ポリカーボネイトからなる膜を用いて濾過を行う方法(Biochmica etBiophysica Acta,557(1979) North-Holland Biochemical Press)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)膜を用いて繰り返し濾過を行う方法、更には均一な細孔を持つ多孔質ガラス膜を通して連続相に送り込み均質なエマルションを製造する方法も提案されている。また、ノズルや多孔板を用いるエマルションの製造方法として、層流滴下法も知られている。ポリカーボネイトからなる膜を用いて濾過を行う方法とPTFE膜を用いて繰り返し濾過を行う方法にあっては、原理的に膜の細孔より大きいものは製造できず、膜の細孔より小さいものは分別できないという問題点がある。従って、特にサイズの大きいエマルションを製造する場合には適さない。更に、膜を用いる方法にあっては、エマルションを工業的に量産する場合には適さない。また、均一な細孔を持つ多孔質ガラス膜を用いる方法にあっては、膜の平均細孔径が小さい場合には粒径分布が広がらず、均質なエマルションを得ることができるが、膜の平均細孔径を大きくすると粒径分布が広がり、均質なエマルションを得ることができない。更に、層流滴下法では1000μm以上の粒径となり、分布も広く、均質なエマルションが得られない。そこで、本発明者等は国際公開WO97/30783号公報に連続的に均質なエマルションを製造し得る装置を提案している。図10及び図11に当該装置の構造を示す。図10は同装置の縦断面図、図11は基板とプレートを分解して示した図である。エマルションの製造装置は、本体100の側壁に連続相(W)の供給口101を形成し、また本体100の上部開口を閉塞する蓋体102の中央に分散相(O)の供給口103を形成し、中央から外れた箇所にエマルション(E)の取出し口104を形成し、蓋体102と基板105との間に設けた隔壁部材106にて分散相(O)の供給口101とエマルション(E)の取出し口104とを隔離し、更に、基板105の中央部には分散相(O)の供給口107が形成され、基板105と対向して配置されたプレート108との間に隙間109が形成され、また基板105に設けた境界部110にて分散相(O)と連続相(W)とを分けるとともに、境界部110に形成したマイクロチャネル111にて分散相(O)と連続相(W)とを接触せしめた構成としている。そして、供給口103を介して隔壁部材106の内側に供給された分散相(O)は基板105の供給口107を介してプレート108との隙間に入り、更に、境界部110を通過して連続相(W)に入り込んでエマルションが形成される。更に本発明者等は国際公開WO97/30783号公報に開示された装置の改良として、特願平10-83946号及び特願平10-187345号としてマイクロチャネル装置を提案している。特願平10-83946号に提案した装置は、装置全体を縦方向或いは傾斜せしめることで、分散相と連続相の比重差を利用してエマルションの回収を簡単に行えるようにしたものであり、特願平10-187345号に提案した装置は、連続して流れる連続相に側方から分散相を送り込むようにしたクロスフロータイプのもので、連続的なエマルションの生成に極めて有効である。
産業上の利用分野 食品工業、医薬或いは化粧品製造等に利用されるエマルションの生成を行うマイクロチャネル装置と、このマイクロチャネル装置を用いたエマルションの製造方法
特許請求の範囲 【請求項1】 分散相と連続相との境界部に一定幅の多数のマイクロチャネルを設け、このマイクロチャネルを介して分散相を連続相へ送り込むようにしたマイクロチャネル装置において、前記マイクロチャネルは微小な突部間に形成され、この突部から連続相に向かって仕切壁が設けられていることを特徴とするマイクロチャネル装置。
【請求項2】 請求項1に記載のマイクロチャネル装置において、このマイクロチャネル装置は、ケース内に収納される基板と、この基板の一面側に取付けられて基板との間に流路を形成するプレートを備え、前記ケースには連続相の供給孔、分散相の供給孔及びエマルションの回収孔が形成され、前記基板には前記連続相の供給孔に対応する連続相の供給口、前記エマルションの回収孔に対応するエマルションの回収口及び流路の側面に開口するマイクロチャネル部が形成されていることを特徴とするマイクロチャネル装置。
【請求項3】 請求項1に記載のマイクロチャネル装置において、このマイクロチャネル装置は、連続相の供給口が形成された基板を備え、この基板と対向して配置されるプレートとの間に連続相が供給される隙間が形成され、またこの連続相が供給される隙間と分散相が供給される空間とを画成する境界部が基板の周縁に形成され、この境界部に分散相を連続相へ送り込むマイクロチャネルが形成されていることを特徴とするマイクロチャネル装置。
【請求項4】 請求項1に記載のマイクロチャネル装置において、このマイクロチャネル装置は、垂直方向または傾斜して配置されるとともに連続相の供給口が形成された基板を備え、この基板と対向して配置されるプレートとの間に連続相が供給される隙間が形成され、またこの連続相が供給される隙間と分散相が供給される空間とを画成する境界部が基板の周縁に形成され、この境界部のうち分散相の微小粒子をその比重に応じて、浮上または沈降により回収し得る箇所に一定幅のマイクロチャネルが形成されていることを特徴とするマイクロチャネル装置。
【請求項5】 請求項2乃至請求項4に記載のマイクロチャネル装置において、前記プレートは透明であることを特徴とするマイクロチャネル装置。
【請求項6】 請求項2乃至請求項4に記載のマイクロチャネル装置において、前記マイクロチャネルは基板にフォトリソグラフィを利用した精密加工手法を施すことで形成されることを特徴とするマイクロチャネル装置。
【請求項7】 一定幅の多数のマイクロチャネルを介して、加圧された分散相を連続相中に強制的に送り込むようにしたエマルションの製造方法において、前記各マイクロチャネルを通して連続相中に送り込む分散相を、マイクロチャネル間に設けられる仕切壁間を通過せしめることで、ほぼ完全な球体にした後に連続相中に送り込むことを特徴とするエマルションの製造方法。
産業区分
  • 混合分離
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中


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