JPH0628570B2 - カプセル体の製造方法及び装置 - Google Patents

カプセル体の製造方法及び装置

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JPH0628570B2
JPH0628570B2 JP61029597A JP2959786A JPH0628570B2 JP H0628570 B2 JPH0628570 B2 JP H0628570B2 JP 61029597 A JP61029597 A JP 61029597A JP 2959786 A JP2959786 A JP 2959786A JP H0628570 B2 JPH0628570 B2 JP H0628570B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液−液反応によりゲル化を行わせることから
成るカプセル体の製造において、生成したカプセルを、
反応混合液から機械的分離を行うことなく、所望の液体
中に分散させて回収するための方法及びその装置に関す
る。
従来技術 近年、種々の液体状物質をカプセル化して固定化する方
法が多くの分野で利用されている。
例えば、ゼリー食品、人工魚卵、カプセル化ドレツシン
グ及びカプセル化果汁等が食品分野でみられる。
また、最近、いわゆるバイオテクノロジーの分野におい
てもカプセル又はゲル粒子を利用して微生物や酵素を固
定化すること、あるいは動物細胞の培養方法としてマイ
クロカプセル法等が特に注目されている。
因に、上記マイクロカプセル法により培養を行うと、細
胞を培養中の機械的剪断力から保護することができ、且
つカプセル膜の透過性を制御することにより、細胞の産
生する生理活性物質をカプセル内に高濃度に蓄積し得、
その後の分離回収が有利に行い得ると共に、細胞と培養
液との分離も容易に行い得る等の優れた利点がある。
しかし、上述したようなカプセル化の利用に際しての問
題点は、上記ゲル化により生成したカプセル体又はゲル
粒子を反応混合液から分離、回収するのに、濾過や遠心
等の機械的分離を適用するためカプセルの破壊等による
損傷が避けられないことである。また、動物細胞等のカ
プセル化に際しては生成したカプセルを滅菌状態で速や
かに培地へ移して分散しなければならないので、上記機
械的分離では滅菌操作が非常に煩雑となる問題点もあ
る。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、上述したカプセル体製造上の問題点に鑑みな
されたものであつて、液−液反応によるゲル化で生成し
たカプセル（又はゲル粒子）の反応混合液からの分離、
回収を、機械的分離手段を採用することなく、該反応混
合液をカプセルを利用するための所望な液体と置換させ
る手法を用いることにより、上記カプセルを損傷するこ
となく、所望の液体中へ分散させて回収することに成功
した。
したがつて、本発明の目的は、液−液反応によるゲル化
で生成したカプセルをそれが分散している反応混合液か
ら、機械的手段を採用することなく、所望の液体中に分
散させて回収するための方法及びその装置を提供するこ
とにある。
以下本発明を詳しく説明する。
発明の構成 本発明の特徴は、カプセル体の芯部を形成する流動体
（芯液）と、該流動体との接触でゲル皮膜を形成する能
力を有する溶液とを接触させてゲル化反応させることに
より生成したカプセルが分散している反応混合液中に、
生成カプセルを利用するための所望な液体を順次導入し
て上記反応混合液を該所望な液体と置換させることによ
り、生成カプセルを該液体中に分散させて回収すること
にある。
また、本発明は上記方法を実施するのに用いる装置につ
いても下記事項を特徴とするものである。
カプセル体の芯部を形成する流動体の滴下槽と、上記流
動体との接触でゲル皮膜を形成し得る溶液を収容する反
応槽から成り、上記滴下槽と下部に共軸二重円筒状ノズ
ルを配設すると共に上部に加圧気体導入管を配設し、上
記反応槽の周壁を二重円筒形状に構成し、該二重円筒の
円筒上部の周壁部分を網状に形成し、且つ該反応槽の下
部に二重円筒の周壁を貫通して槽内に連通する液体導入
管を配設すると共に、上記周壁の外壁を貫通して二重円
筒形状の周壁内に連通する液体排出口を配設して成る装
置。
なお、ここでいう“カプセル体”とはカプセルのほかに
ゲル粒子も意味するものである。
問題点を解決するための手段 本発明に係るカプセル体の製造においてゲル化に用いる
反応液としては、カルシウムイオンを含有る液（芯液）
とアルギン酸ナトリウムもしくは低メトキシルペクチン
の溶液との接触、カルボキシメチルセルロースのような
ポリアニオン多糖類またはその塩の水溶液（芯液）とキ
トサン溶液との接触等を例示し得る。特に、後者の反応
液の接触は生物学的に温和な条件下で行い得るので動物
細胞のマイクロカプセル化による培養に適している。
上記反応液の接触は通常芯液としての反応液（例えば、
カルシウムイオン含有溶液、カルボキシメチルセルロー
スの溶液等）を一方の反応液中へ滴下することにより行
う。
本発明においては、上記滴下接触により両反応液間にゲ
ル化反応を行わせてカプセル（又はゲル粒子）を反応混
合液中に生成させて分散し、このカプセルが分散してい
る反応混合液を、生成カプセルを利用するための所望な
液体と置換させることにより、該液体中に分散させて回
収するものである。
次に、本発明によつて、生成カプセルを上記所望な液体
中に分散させて回収するための手段を、それに使用する
装置に基づいて説明する。
ここに添付の第１図は、本発明に係る装置の概略を表わ
した側断面図を示し、第２図はＡ−Ａ線における横断図
を示したものである。
第１図において、１は芯液滴下槽、２は芯液と接触して
ゲル化反応する液体を収容する反応槽を示し、上記滴下
槽１はその下部に共軸二重円筒状ノズル３を配設してい
ると共に、上部に加圧気体導入管４を備えている。
なお、図中５は芯液注入口、６は導入する加圧気体を除
菌するための空気フイルター、７は加圧気体の漏出管及
び８はそのバルブをそれぞれ示す。また、９は上記二重
円筒状ノズルの外周壁に設けられたノズル３からの滴下
芯液の粒径を制御するための加圧気体導入管であつて、
ノズルを形成する二重円筒間隙に通じていて、導入され
た気体は上記間隙からノズル３の外側に流れて上記粒径
を制御する。１０は加圧気体を除菌するための空気フイ
ルターを示す。
次に、上記反応槽２はその周壁が二重円筒状に形成ささ
ており、その内周壁の上方部は網状１１に形成されてい
る。また、反応槽２の下部には二重円筒状の周壁を貫通
して槽内に連通する液体導入管１２及びカプセル取出口
１３がそれぞれ配設されていると共に、上記周壁の外壁
を貫通して二重円筒の間の間隙に連通する液体排出口１
４を備えている。
なお、図中１５、１６はバルブを示し、１７は反応槽２
の底部に配置した撹拌子、１８は電磁撹拌器（マグネチ
ツクスターラ）をそれぞれ示す。
本発明では、まず、カプセル体の芯部を形成する芯液を
調製して注入口５から滴下槽１へ収容し、一方該芯液と
ゲル化反応する溶液を反応槽２へ収容する。ここで、動
物細胞等をカプセル化して培養を行う場合には、装置内
を滅菌状態に保持する必要があり、そのためには上記滴
下槽と反応槽を連設した装置を用いるので、上記ゲル化
反応のための溶液は反応槽２の下部に設けた液体導入管
１２より導入するようにする。
次いで、滴下槽１の上部に設けた加圧気体導入管４より
加圧空気等を圧入して芯液を加圧してノズル３から反応
室２の反応液中へ滴下させる。この際、ノズルの外周壁
に設けた加圧気体導入管９から加圧空気等を圧入し、ノ
ズル３の外側に流すことにより芯液の滴下粒径を制御し
て所望のカプセル径にすることができる。
このようにして滴下した芯液は反応槽２の反応液と接触
して直ちにゲル化反応を起してカプセル化もしくはゲル
粒子化する。このゲル化反応に当つては反応槽底部に設
けたマグネチツクスターラを用いて種々のカプセル化手
段に対応した最適な撹拌条件を選択して反応槽を撹拌す
ることができる。
次に、上記カプセル化が終了した時点で液体導入管１２
のバルブ１５を開いて上記により生成したカプセルを利
用するための所望な液体（例えば希釈水、果汁、糖液も
しくは液体培地等）を導入管１２より圧入して反応槽２
内に順次導入する。その液体の導入により反応槽２内の
水位は上昇するが、反応槽の内周壁の上部が網状体１１
で構成されているため、反応槽内で一定量以上の水位に
達した液体はオーバーフローして反応槽を構成している
二重円筒の間を流下しその外周壁に設けられた排出口よ
り順次槽外へ排出されるようになる。この場合、反応混
合液中に分散しているカプセルは上記網状体のためにオ
ーバーフローしない。したがつて、上記導入管１２より
圧入される液体の量に応じて反応槽内の反応混合液の濃
度は指数関数的に低下し、一定時間経過後反応混合液
は、上記導入液体と置換されるに至る。
因に、ここでいう指数関数を示す、反応槽内の反応混合
液の濃度と時間の関係は下記式で表わされる。
式中：Ｃｔ……ｔ時間後の反応混合液の濃度 Ｃｏ……反応混合液の初期濃度 Ｑ……導入液体の流量 Ｖ……反応槽の容積 ｔ……液体の導入時間 上述のようにして反応槽内の反応混合液が導入液体と実
質的に置換された段階で（この段階でカプセルは導入液
体中に分散もしくは懸濁する）、液体導入管１２のバル
ブ１５を閉め、カプセル取出管１３のバルブ１６を開い
て反応槽内のカプセルを液体と一緒に取出して回収す
る。
なお、本発明において動物細胞等のカプセル化による培
養を行う場合には、上述した反応槽内へ最初生理食塩水
又はリン酸緩衝液（PBS）を導入して槽内の反応混合液
を置換し、次いで PBS等に分散させたカプセル（芯物質
として動物細胞を包含している）を回収し、予め２倍濃
度になるように調製しておいた培地と等量混合して培養
を行うようにする。
発明の効果 以上述べたように、本発明によると、液−液反応により
ゲル化を行つてカプセル体を製造するに際し、上記ゲル
化反応により生成したカプセルを、濾過や遠心等の機械
的分離手段を採用することなく、生成カプセルを利用す
るための所望の液体中に分散させて回収し得るので、カ
プセルを損傷することなく、しかもその利用目的に応じ
た状態で収得することが可能となる。
また、本発明に係る装置を用いることにより、上記カプ
セルの回収を効率的に行い得ると共に、カプセルの粒径
を任意に制御することができ、更に、動物細胞等のカプ
セル化培養を行う場合には、滅菌状態に保持して操作し
得る等多くの利点がみられる。
以下に実施例を示して本発明を更に具体的に説明する。
実施例１ 本例は動物細胞のカプセル化を示したものである。０．
５％カルボキシメチルセルロース(CMC) を含む液体培地
中に、IgＧ抗体産生ハイブリドーマ２×10５個細胞/ml
を分散させたものを芯液とし、この芯液を、添付の第１
図に例示した製造装置における滴下槽１内に注入口５よ
り注入し、該滴下槽の下部に配設した共軸二重円筒状に
形成した内径０．５mmのノズル３から、反応槽２に収容
してある０．７％キトサン溶液中に加圧滴下し（加圧は
滴下槽の上部に設けた加圧気体導入管４より空気フイル
ターを通して滴下槽内に圧入することにより行う）、同
時に上記二重円筒状から成るノズルの外筒に設けた加圧
気体導入管９より空気を空気フイルター１０を介して二
重円筒の間隙から圧入してノズル３の外側に流すことに
より芯液の滴下粒径を２mmになるように制御した。
反応槽２内に滴下された上記芯液はキトサン溶液と接触
してゲル化反応を起し、２〜３分後にカプセルを生成し
て上記反応混合液中に分散した。
次いで、反応槽２の下部に配設された導体導入管１２か
ら希釈液として PBSをバルブ１５を開いて槽内に順次導
入してキトサン溶液を PBSで置換した。
この置換後 PBS中に分散したカプセルを、反応槽の下部
に設けたカプセル取出口より回収して培養槽へ導入し、
これに予め２倍濃度に調製しておいた培地（DMEMとハム
F12 を使用）の等量を加えて混合し、カプセル化細胞の
培養を行つた。
実施例２ 本例は果汁のカプセル化を示したものである。
３％乳酸カルシウムを含むソリビトール溶液100 重量部
に対して５培濃縮ストロベリー果汁４重量部を加えたも
のを芯液とし、この芯液を実施例１に記載したと同様の
手順で、2.5％低メトキシペクチン溶液中に内径６mmの
粒径で滴下してカプセル化を行つた。
カプセル化反応の３分後、実施例１に記載したと同様の
手順で Brix45 のソルビトール溶液を反応槽内へ順次導
入して、槽内の反応混合液を該ソルビトール溶液で置換
し、カプセル化果汁をソルビトール溶液に分散させて回
収した。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る製造装置の概略を表わした側断面
図を示し、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線の横断面図
を示したものである。 図において、 １……芯液滴下槽 ２……反応槽 ３……ノズル ４……加圧気体導入管 １１……反応槽内壁上部の網状体 １２……液体導入口 １３……カプセル取出口 １４……液体排出口 １７……撹拌子 １８……電磁撹拌器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｎ 11/04 // Ａ２３Ｌ 1/06 1/24 Ａ 2121−4Ｂ Ｂ０１Ｊ 13/14 Ｃ１２Ｎ 5/06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】カプセル体の芯部を形成する流動体と、該
    流動体との接触でゲル皮膜を形成する能力を有する溶液
    とを接触させてゲル化反応させることから成るカプセル
    体の製造方法において、上記ゲル化反応により生成した
    カプセルが分散している反応混合液中に、生成カプセル
    を利用するための所望な液体を順次導入して上記反応混
    合液を該所望な液体と置換させることにより、生成カプ
    セルを該液体中に分散させて回収することを特徴とする
    カプセル体の製造方法。
  2. 【請求項２】上記所望な液体の順次導入を、反応混合液
    中に最初水を導入して希釈し、次いで糖液又は果汁を導
    入することにより行い、生成カプセルを糖液又は果汁中
    に分散させて回収する特許請求の範囲第(1)項記載の製
    造方法。
  3. 【請求項３】カプセル体の芯部が培養のための細胞を含
    有するものであり、且つ上記所望な液体の順次導入を、
    反応混合液中に最初生理食塩水もしくはリン酸緩衝液を
    導入して希釈してカプセルをこれら希釈液に分散させて
    回収し、次いでこれに培地と混合して培養に用いるよう
    にする特許請求の範囲第(1)項記載の製造方法。
  4. 【請求項４】カプセル体の芯部を形成する流動体の滴下
    槽と、上記流動体との接触でゲル皮膜を形成し得る溶液
    を収容する反応槽から成るカプセル体製造装置におい
    て、上記滴下槽の下部に共軸二重円筒状ノズルを配設す
    ると共に上部に加圧気体導入管を配設し、上記の反応槽
    の周壁を二重円筒形状に構成し、該二重円筒の円筒上部
    の周壁部分を網状に形成し、且つ該反応槽の下部に二重
    円筒の周壁を貫通して槽内に連通する液体導入管とカプ
    セル取出口を配設すると共に上記周壁の外壁に、二重円
    筒の間隙内に連通する液体排出口を配設したことを特徴
    とするカプセル体製造装置。
  5. 【請求項５】上記反応槽内の底部に撹拌手段を設置した
    特許請求の範囲第(4)項記載の製造装置。
  6. 【請求項６】上記二重円筒状ノズルの外周壁に加圧気体
    導入管を配設した特許請求の範囲第(4)項記載の製造装
    置。
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