ゲル製造方法

【課題】ゲルの大きさのバラツキを抑え制御して、均一な大きさのゲルを生成する。
【解決手段】液滴吐出工程の後に、サイズ制御工程を実施して、ゲル１０を第２溶剤２に浸漬する時間Ｔを管理することにより、第２溶剤２である塩化カルシウム水溶液とゲル１０内に残されているアルギン酸ナトリウムとの反応（架橋凝縮）の進み具合を制御し、ゲル１０の大きさの変化率％を制御させることができる。これにより、液滴吐出工程において生成されたゲル１０の大きさ、または液滴吐出された第１溶剤１の大きさに比べて、小さいゲル１０を得ることができる。または、液滴吐出工程において生成されたゲル１０の大きさのバラツキが場合、第２溶剤２に浸漬する時間Ｔを管理し、ゲル１０の大きさの変化率％を制御することで、ゲル１０の大きさのバラツキを抑え、均一な大きさのゲル１０を得ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲル製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、第１溶剤と第２溶剤とを反応させゲルを生成する方法が知られている。このようにゲルを生成する方法として、流れる連続相（第２溶剤）に、分散相（第１溶剤）を交差させ、連続相のせん断力により、微小液滴またはゲルを生成する方法が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００２／０６８１０４号明細書（６頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、せん断力を一定に保つことは困難であり、せん断力が変化することにより、生成されるゲルの大きさにバラツキが発生し、せん断力によりゲルの大きさを制御して生成することは困難という課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものである。以下の形態または適用例により実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかるゲル製造方法は、第１溶剤を第２溶剤に向けて液滴吐出し、前記第１溶剤と前記第２溶剤とを反応させゲルを生成する液滴吐出工程と、前記ゲルを前記第２溶剤に浸漬し、前記ゲルの大きさを制御するサイズ制御工程とを備えることを要旨とする。
【０００７】
これによれば、液滴吐出工程の後に、サイズ制御工程を実施することで、第２溶剤とゲル内に残されているアルギン酸ナトリウムとの反応が進み、ゲルの大きさを制御することができる。たとえば、液滴吐出工程において生成されたゲルの大きさに比べて、小さいゲルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態のゲルを示す概略側面図。
【図２】本実施形態のゲル製造方法を示すフローチャート。
【図３】本実施形態のゲル製造方法を示す概略工程図。
【図４】ゲルを第２溶剤に浸漬する時間と変化率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施形態）
以下、本実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
【００１０】
まず、本実施形態のゲル製造方法により形成されるゲルについて説明する。
図１（ａ）に示すように、ゲル１０は、弾性を有した球体形状をしている。または、図１（ｂ）に示すように、弾性を有した円盤形状で中央部に破線で示した窪みがある形状、たとえば赤血球のような形状をしている。または、破線で示した窪みを有しない円盤形状であってもよい。
【００１１】
以下、本実施形態のゲル製造方法について、図２および図３を参照して説明する。
図２に示すように、ゲル製造方法は、液滴吐出工程（Ｓ１０１）と、サイズ制御工程（Ｓ１０２）とを備えている。図３は、それぞれの工程の概略を示している。
【００１２】
図３（ａ）に示すように、液滴吐出工程（Ｓ１０１）を実施する。具体的には、第１溶剤１を、容器５０に収納された第２溶剤２に向けて液滴吐出し、第１溶剤１と第２溶剤２とを反応させゲル１０を生成する。
ここで、図３（ａ）および（ｂ）では、液滴吐出される第１溶剤１の速度が、遅い場合Ｓ（図示左側）と、速い場合Ｆ（図示右側）とを図示する。
【００１３】
第１溶剤１は、アルギン酸塩であり、たとえばアルギン酸ナトリウムが一例として挙げられる。または、フィブリノーゲン、ホウ酸水溶液などが挙げられる。
【００１４】
第２溶剤２は、アルカリ土類金属塩であり、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、または塩化バリウムなどの水溶液が一例として挙げられる。または、トロビンと塩化カルシウムなどのカルシウム塩とを含む水溶液、ポリビニルアルコール水溶液などが挙げられる。
【００１５】
たとえば、第１溶剤１としてアルギン酸ナトリウム水溶液を用い、第２溶剤２として塩化カルシウム水溶液を用いる。アルギン酸ナトリウム水溶液を塩化カルシウム水溶液に向けて吐出させることで、アルギン酸ナトリウムと塩化カルシウムとが化学反応し、アルギン酸カルシウムからなるゲル１０が生成される。
【００１６】
図３（ｂ）に示すように、サイズ制御工程（Ｓ１０２）を実施する。具体的には、ゲル１０を、容器５５に収納された第２溶剤２である塩化カルシウム水溶液に浸漬し、ゲル１０の大きさを制御する。これにより、アルギン酸カルシウムからなるゲル１０は、２価の金属イオンにより、さらなるゲル化が誘発される。この場合、２価の金属イオンであるカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）が、ゲル１０内に残されたアルギン酸ナトリウムのナトリウムイオン（Ｎａ⁺）と置換されることで、ゲル化が進行する。このとき、ナトリウムイオン（Ｎａ⁺）は１価であり、カルシウムイオン（Ｃａ²⁺）は２価であるので、２個のナトリウムイオン（Ｎａ⁺）に対して、１個のカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）が置換される。このとき、ゲル１０の中心部分に残るアルギン酸ナトリウムは、２つのアルギン酸ナトリウム間において、２つのナトリウムイオン（Ｎａ⁺）が脱離して、２価の金属イオンである１つのカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）に置換されることで、２つのアルギン酸ナトリウム間を橋架けする架橋凝縮が起こり、ゲル化する。これにより、ゲル１０の大きさを、凝縮させる、つまり小さくさせる。
ここで、第２溶剤２は、容器５５に収納されるとして図示および説明したが、これに限るものではなく、液滴吐出工程（Ｓ１０１）において図３（ａ）に示すように、第２溶剤２は容器５０に収納されるとしてもよい。
【００１７】
架橋凝縮が起こりゲル化する際に、ゲル１０は、その表面張力により、第２溶剤２である塩化カルシウム水溶液に浸漬する前の形状を維持しようする。このため、置換されるカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）は、図３（ｂ）において矢印で示すように、ゲル１０の表面から中心部分へ、均一に入り込み、ナトリウムイオン（Ｎａ⁺）と置換される。これにより、ゲル化が進行し、ゲル１０は、均一に凝縮される。つまり、ゲル１０が球状の場合、球状を維持しつつ均一に凝縮される。そして、円盤形状で中央部に破線で示した窪みがある形状、または破線で示した窪みを有しない円盤形状の場合、その形状を維持しつつ均一に凝縮される。
【００１８】
そして、第２溶剤２である塩化カルシウム水溶液に浸漬する時間Ｔを管理することにより、ゲル１０の大きさの凝縮の程度を制御し、ゲル１０の大きさを正確にする。
【００１９】
本実施形態によれば、液滴吐出工程の後に、サイズ制御工程を実施して、ゲル１０を第２溶剤２に浸漬する時間Ｔを管理することにより、第２溶剤２である塩化カルシウム水溶液とゲル１０内に残されているアルギン酸ナトリウムとの反応（架橋凝縮）の進み具合を制御し、ゲル１０の大きさの変化率％を制御させることができる。これにより、液滴吐出工程において生成されたゲル１０の大きさ、または液滴吐出された第１溶剤１の大きさに比べて、小さいゲル１０を得ることができる。または、液滴吐出工程において生成されたゲル１０の大きさのバラツキがある場合、第２溶剤２に浸漬する時間Ｔを管理し、ゲル１０の大きさの変化率％を制御することで、ゲル１０の大きさのバラツキを抑え、均一な大きさのゲル１０を得ることができる。
【００２０】
以下に、第１溶剤１と第２溶剤２とを反応させ生成されたゲル１０を、第２溶剤２に浸漬する時間Ｔと変化率％との関係について、実験を行った。その結果を、図４に示す。
【００２１】
ここで、変化率％は、第２溶剤２に浸漬する前のゲル１０の大きさ（直径）を分母とし、ゲル１０を第２溶剤２に浸漬している間のゲル１０の大きさ（直径）を分子とした値である。ゲル１０の大きさが変化しない場合、変化率％は１００％であり、ゲル１０の大きさが小さくなると、変化率％は低下し、１００％以下の値になる。
【００２２】
第１溶剤１は、３種類のアルギン酸水溶液Ａ，Ｂ，およびＣを用いた。そして、第２溶剤２は、塩化カルシウム水溶液を用いた。
【００２３】
図４に示すように、３種類の第１溶剤１であるアルギン酸水溶液Ａ，Ｂ，およびＣのいずれの場合においても、第１溶剤１と第２溶剤２とを反応させて生成されたゲル１０は、浸漬する時間Ｔが経過するとともに、変化率％が低下し、ゲル１０の大きさ（直径）が収縮していることが確認できる。
【００２４】
このように、実験において、上述の効果を奏することが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
上述のゲル製造方法により形成されるゲルは、医薬品、化粧品、農薬、生体材料解析、さらには再生医療など幅広い分野で、好適に利用することができる。
【００２６】
なお、上記課題の少なくとも一部を解決できる範囲での変形、改良などは前述の実施形態に含まれるものである。
【００２７】
たとえば、サイズ制御工程（Ｓ１０２）において、ゲル１０を凝縮させる条件として、ゲル１０を第２溶剤２に浸漬する時間Ｔを用いたが、これに限定するものではなく、第２溶剤２の温度、第２溶剤２の溶質濃度、または第２溶剤２の水素イオン指数ｐＨを凝縮させる条件として、実施することが可能である。
【００２８】
２価の金属イオンとしてカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）を用いて説明したが、マグネシウムイオン（Ｍｇ²⁺）またはバリウムイオン（Ｂａ²⁺）などのアルカリ土類金属であればよく、その場合、塩化カルシウムの代わりに、塩化マグネシウムまたは塩化バリウムを用いることができる。
【００２９】
なお、第１溶剤１および第２溶剤２の材料を上述のように示したが、どちらを第１溶剤１、どちらを第２溶剤２としてもよく、インクジェットで安定して液滴吐出するために粘度の低い液を第１溶剤１とすることが好ましい。
【００３０】
また、上述の実施形態においては、第２溶剤２を流動させずに静止状態で、容器５０および容器５５に収納しているとして説明したが、これに限るものではなく、容器５０および容器５５へと第２溶剤２を流動させる構成であってもよい。この場合、上述の実施形態と同様に、サイズ制御工程（Ｓ１０２）において、ゲル１０を第２溶剤２に浸漬する時間Ｔ、第２溶剤２の温度、第２溶剤２の溶質濃度、または第２溶剤２の水素イオン指数ｐＨを管理することで、上述の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…第１溶剤、２…第２溶剤、１０…ゲル、５０，５５…容器。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１溶剤を第２溶剤に向けて液滴吐出し、前記第１溶剤と前記第２溶剤とを反応させゲルを生成する液滴吐出工程と、
前記ゲルを前記第２溶剤に浸漬し、前記ゲルの大きさを制御するサイズ制御工程とを備えることを特徴とするゲル製造方法。

【図１】