微粒子化条件の決定方法、決定装置、及び微粒子の製造方法、製造装 置 Method and apparatus for determining micronization conditions, and method and apparatus for producing fine particles
技術分野 Technical field
[0001] 本発明は、物質を微粒子化する際の微粒子化条件の決定方法、決定装置、及び それを用いた微粒子の製造方法、製造装置に関するものである。 The present invention relates to a method and a device for determining fine-particle conditions for finely dividing a substance, and a method and a device for producing fine particles using the same.
背景技術 Background art
[0002] 物質の微粒子化は、極端な表面積の増大をもたらす。このため、物質を微粒子化 することにより、物質固有の性質が出現しやすくなるという利点がある。また、難溶性' 不溶性の物質である場合、その微粒子化により微粒子を水などの溶媒中に擬似的に 可溶化した状態 (微粒子が溶媒中に懸濁して 、る状態であるが、光散乱が少な 、た めに擬似的に可溶ィ匕して 、るように見える状態)にすることもできる。 [0002] Particulation of a substance results in an extremely large surface area. For this reason, there is an advantage that by making the substance into fine particles, properties inherent to the substance can easily appear. In the case of a substance that is hardly soluble or insoluble, the fine particles are quasi-solubilized in a solvent such as water due to the formation of fine particles (the fine particles are suspended in the solvent, but the light scattering is low). For the sake of simplicity, it is also possible to make it look like a pseudo-soluble one).
[0003] このような微粒子化方法としては、従来、特許文献 1 (特開 2001— 113159号公報) に開示されている方法がある。ここでは、レーザ光を照射することにより有機顔料や 芳香族縮合多環化合物の微粒子を生成する方法が開示されている。また、レーザ光 照射による有機化合物の微粒子化については、非特許文献 1一 3にも記載がある。 特許文献 1 :特開 2001 - 113159号公報 [0003] As such a method of forming fine particles, there is a method disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-113159). Here, a method of producing fine particles of an organic pigment or a condensed aromatic polycyclic compound by irradiating a laser beam is disclosed. Non-Patent Documents 13 to 13 also describe fine particles of organic compounds by laser light irradiation. Patent Document 1: JP 2001-113159 A
非特許文献 1: Y.Tamaki et al., Tailoring nanoparticles of aromatic and dye molecules by excimer laser irradiation", Applied Surface Science Vol. 168, p.85— 88 (2000) Non-Patent Document 1: Y. Tamaki et al., Tailoring nanoparticles of aromatic and dye molecules by excimer laser irradiation ", Applied Surface Science Vol. 168, p.85-88 (2000)
非特許文献 2 : Y.Tamaki et al., Nanoparticle Formation of Vanadyl Phthalocyanine by Laser Ablation of Its Crystalline Powder in a Poor Solvent , J. Phys. Chem. A 2002, 106, p.2135-2139 (2002) Non-Patent Document 2: Y. Tamaki et al., Nanoparticle Formation of Vanadyl Phthalocyanine by Laser Ablation of Its Crystalline Powder in a Poor Solvent, J. Phys. Chem. A 2002, 106, p.2135-2139 (2002)
非特許文献 3 : B丄 i et al., "Enhancement of organic nanoparticle preparation by laser ablation in aqueous solution using surfactants , Applied Surface Science Vol. 210, p.171-176 (2003) Non-Patent Document 3: B 丄 i et al., "Enhancement of organic nanoparticle preparation by laser ablation in aqueous solution using surfactants, Applied Surface Science Vol. 210, p.171-176 (2003)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 Disclosure of the invention Problems the invention is trying to solve
[0004] 上述した微粒子化の技術を用いれば、原料物質の新 U、調製方法を提供できる可 能性があり、幅広い分野での応用が期待される。例えば、素材分野において微粒子 を基盤とする新規材料を開発したり、また、創薬分野においては、微粒子化により難 溶性または不溶性の創薬候補物質の ADME試験 (吸収 ·分布 ·代謝 ·排泄試験)な どを実施できる可能性がある。 [0004] If the above-described micronization technology is used, there is a possibility that a new raw material and a preparation method can be provided, and application in a wide range of fields is expected. For example, in the field of materials, we develop new materials based on fine particles.In the field of drug discovery, ADME tests (absorption, distribution, metabolism, excretion tests) of drug candidates that are hardly soluble or insoluble due to micronization There is a possibility that it can be implemented.
[0005] しかしながら、微粒子化対象となる物質と溶媒とが混合された被処理液に対して光 破砕による微粒子化処理を行う方法では、レーザ光照射による実際の微粒子化の有 無を判断することが難しい。このため、被処理液に対するレーザ光の照射条件が好 適に設定されて 、るかどうかを簡単に判断することができな 、と 、う問題がある。 [0005] However, in the method of performing atomization treatment by light crushing on a liquid to be treated in which a substance to be atomized and a solvent are mixed, it is necessary to determine whether or not actual atomization by laser light irradiation is performed. Is difficult. For this reason, there is a problem that it is not possible to easily determine whether or not the irradiation condition of the laser beam to the liquid to be treated is appropriately set.
[0006] 例えば、ある照射条件でレーザ光を照射して微粒子化処理を行った場合、その際 に被処理液内で実際に生じている微粒子化の有無は、微粒子化に伴う溶媒の着色 度合、あるいは電子顕微鏡像 (SEM)による粒子サイズの計測結果によって判断が 可能である。しかしながら、これらのいずれの方法でも、微粒子化処理がある程度行 われた後でなければ微粒子化の有無を判断することができない。 [0006] For example, when the atomization treatment is performed by irradiating a laser beam under certain irradiation conditions, the presence or absence of the atomization actually occurring in the liquid to be treated at that time depends on the degree of coloring of the solvent accompanying the atomization. Alternatively, it is possible to make judgments based on the results of particle size measurement using electron microscope images (SEM). However, in any of these methods, it is impossible to determine the presence or absence of micronization only after the micronization treatment has been performed to some extent.
[0007] 本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、レーザ光照射によ る微粒子化の有無を判断して、被処理液に対するレーザ光の照射条件を好適に制 御することが可能な微粒子化条件の決定方法、決定装置、及びそれを用いた微粒 子の製造方法、製造装置を提供することを目的とする。 [0007] The present invention has been made to solve the above problems, and it is determined whether or not fine particles are formed by laser light irradiation, and the laser light irradiation conditions for the liquid to be treated are appropriately controlled. It is an object of the present invention to provide a method and a device for determining micronization conditions that can be controlled, and a method and an apparatus for producing fine particles using the same.
課題を解決するための手段 Means for solving the problem
[0008] 本願発明者は、上記したレーザ光の照射条件、及びレーザ光照射による微粒子化 の有無に関し、多種多様の物質について調査を行った。その結果、微粒子化対象と なる物質毎に最適なレーザ光の照射条件が大きく異なっていることを見出した。この ことは、各物質に対して迅速な微粒子化処理を実現する上で、処理を実行する際に 、何らかの方法でレーザ光の照射条件を最適化する必要性があることを示して 、る。 [0008] The inventors of the present application have investigated a wide variety of substances with respect to the above-described laser light irradiation conditions and the presence or absence of fine particles due to laser light irradiation. As a result, they found that the optimum laser beam irradiation conditions differed greatly for each substance to be atomized. This indicates that it is necessary to optimize the irradiation conditions of the laser beam by some method when executing the processing for realizing the rapid atomization processing for each substance.
[0009] さらに、本願発明者は、上記知見に基づいて、レーザ光の照射条件を最適化する ための方法について検討を行った。その結果、物質の原料粒子にレーザ光を照射し て行われる微粒子化処理にぉ 、て、微粒子化が可能な照射条件では発光を伴うこと
を見出し、本発明に到達した。 [0009] Further, based on the above findings, the inventor of the present application has studied a method for optimizing the irradiation condition of laser light. As a result, in the atomization treatment performed by irradiating the material particles of the substance with laser light, light emission occurs under the irradiation conditions that enable atomization. And arrived at the present invention.
[0010] すなわち、本発明による微粒子化条件の決定方法は、(1)微粒子化対象の物質を 溶媒中に含む被処理液に対して、所定波長のレーザ光を照射して溶媒中にある物 質を微粒子化するとともに、微粒子化に伴う発光を測定する発光測定ステップと、 (2 )発光測定ステップでの発光の測定結果力 求められた発光特性に基づいて、被処 理液に対するレーザ光の照射条件を決定する条件決定ステップとを備えることを特 徴とする。 [0010] That is, the method for determining micronization conditions according to the present invention includes the steps of (1) irradiating a treatment target liquid containing a substance to be micronized in a solvent with a laser beam of a predetermined wavelength to obtain a substance in the solvent. (2) measurement results of luminescence in the luminescence measurement step; and (2) a measurement result of the luminescence in the luminescence measurement step. And a condition determining step of determining irradiation conditions.
[0011] また、本発明による微粒子化条件の決定装置は、(a)微粒子化対象の物質を溶媒 中に含む被処理液を収容する処理チャンバと、(b)処理チャンバ内に収容された被 処理液に対して、溶媒中にある物質を微粒子化するための所定波長のレーザ光を 照射した際に生じる微粒子化に伴う発光を測定する発光測定手段と、(c)発光測定 手段による発光の測定結果から求められた発光特性に基づいて、被処理液に対す るレーザ光の照射条件を決定する条件決定手段とを備えることを特徴とする。 [0011] Further, the apparatus for determining micronization conditions according to the present invention includes: (a) a processing chamber for storing a processing target liquid containing a substance to be micronized in a solvent; and (b) a processing chamber stored in the processing chamber. Luminescence measuring means for measuring the luminescence accompanying the micronization generated when the treatment liquid is irradiated with laser light of a predetermined wavelength for micronizing a substance in the solvent; and (c) luminescence measurement by the luminescence measurement means. And a condition determining means for determining a laser light irradiation condition for the liquid to be treated based on the emission characteristics obtained from the measurement results.
[0012] 上記した微粒子化条件の決定方法及び装置によれば、微粒子化対象となる物質を 含む被処理液に対してレーザ光を照射した際に、被処理液にぉ 、て微粒子化に伴 つて生じる発光を測定し、その発光特性を参照してレーザ光の照射条件を決定して いる。このように、微粒子化処理を実行する際に発光測定を行うことにより、レーザ光 照射による微粒子化の有無や処理速度などの微粒子化状況を処理の実行中に判断 することができる。そして、被処理液での微粒子化状況を反映している発光特性に基 づいてレーザ光の照射条件を決定することにより、処理速度が速くなるように照射条 件を最適化するなど、被処理液に対するレーザ光の照射条件を迅速かつ確実に制 御することが可能となる。特に、発光測定を利用する方法では、微粒子化状況の判 断及びレーザ光の照射条件の決定を容易に実行することができる。 [0012] According to the above-described method and apparatus for determining the atomization conditions, when the liquid to be treated containing the substance to be atomized is irradiated with laser light, the liquid to be treated is accompanied by the atomization. The resulting light emission is measured, and the laser light irradiation conditions are determined with reference to the light emission characteristics. As described above, by performing the emission measurement when performing the atomization processing, it is possible to determine during the execution of the processing the presence or absence of the atomization due to laser beam irradiation and the state of the atomization such as the processing speed. Then, by determining the irradiation conditions of the laser beam based on the emission characteristics that reflect the state of atomization of the liquid to be treated, the irradiation conditions are optimized such that the treatment speed is increased. It becomes possible to control the irradiation condition of the laser beam to the liquid quickly and reliably. In particular, in the method using luminescence measurement, it is possible to easily determine the state of micronization and determine the irradiation conditions of laser light.
[0013] 本発明による微粒子の製造方法は、被処理液の溶媒中の物質を光破砕して、その 微粒子を製造する製造方法であって、上記した微粒子化条件の決定方法を含み、 物質及び溶媒が混合された被処理液を準備する準備ステップと、条件決定ステップ にお 、て決定された照射条件に基づ 、て、被処理液に対してレーザ光を照射するこ とによって、溶媒中にある物質を微粒子化するレーザ光照射ステップとを備えることを
特徴とする。 [0013] A method for producing fine particles according to the present invention is a method for producing fine particles by subjecting a substance in a solvent of a liquid to be treated to light crushing, and includes the above-described method for determining fine particle formation conditions. By irradiating the liquid to be treated with laser light based on the irradiation conditions determined in the preparation step of preparing the liquid to be treated mixed with the solvent and the condition determining step, the solvent Laser irradiation step of atomizing the substance in Features.
[0014] また、本発明による微粒子の製造装置は、被処理液の溶媒中の物質を光破砕して 、その微粒子を製造する製造装置であって、上記した微粒子化条件の決定装置と、 被処理液に対して、溶媒中にある物質を微粒子化するためのレーザ光を照射するレ 一ザ光源と、条件決定手段によって決定された照射条件に基づいて、レーザ光源に よるレーザ光の照射条件を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。 Further, an apparatus for producing fine particles according to the present invention is an apparatus for producing fine particles by subjecting a substance in a solvent of a liquid to be treated to light crushing, wherein the apparatus for determining the above-mentioned fine particle-forming conditions includes: A laser light source for irradiating the treatment liquid with laser light for atomizing substances in the solvent, and a laser light irradiation condition for the laser light source based on the irradiation conditions determined by the condition determining means. And control means for controlling the
[0015] 上記した微粒子の製造方法及び装置によれば、被処理液での微粒子化状況を反 映して!/ヽる発光特性に基づ!/ヽて決定されたレーザ光の照射条件を参照して微粒子 化処理を実行している。これにより、被処理液に含まれる微粒子化対象の物質に対し て、レーザ光照射による微粒子化処理を好適に実行することが可能となる。 According to the above-described method and apparatus for producing fine particles, the irradiation conditions of laser light determined based on! / ヽ based on the emission characteristics are reflected by reflecting the state of fine particles in the liquid to be treated. And performing atomization processing. This makes it possible to suitably execute the atomization processing by laser light irradiation on the substance to be atomized contained in the liquid to be treated.
発明の効果 The invention's effect
[0016] 本発明によれば、微粒子化処理を実行する際に発光測定を行って、被処理液での 微粒子化状況を反映して ヽる発光特性に基づ ヽてレーザ光の照射条件を決定する ことにより、被処理液に対するレーザ光の照射条件を迅速かつ確実に制御することが 可能となる。 According to the present invention, the emission measurement is performed when the atomization treatment is performed, and the irradiation condition of the laser beam is adjusted based on the emission characteristics reflecting the state of the atomization in the liquid to be treated. By making the determination, it becomes possible to control the irradiation condition of the laser beam to the liquid to be treated quickly and reliably.
図面の簡単な説明 Brief Description of Drawings
[0017] [図 1]図 1は、微粒子化条件の決定装置、及びそれを用いた微粒子の製造装置の一 実施形態を概略的に示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an embodiment of an apparatus for determining micronization conditions and an apparatus for producing microparticles using the apparatus.
[図 2]図 2は、発光強度とレーザ光波長との関係を示すグラフである。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between emission intensity and laser light wavelength.
[図 3]図 3は、発光強度とレーザ光強度との関係を示すグラフである。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between light emission intensity and laser light intensity.
[図 4]図 4は、発光強度とレーザ光照射時間との関係を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between emission intensity and laser light irradiation time.
[図 5]図 5は、レーザ光強度及び発光強度の時間変化を示すグラフである。 FIG. 5 is a graph showing changes over time in laser light intensity and light emission intensity.
[図 6]図 6は、発光強度の波長依存性を示すグラフである。 FIG. 6 is a graph showing wavelength dependence of emission intensity.
[図 7]図 7は、レーザ光及び発光の時間波形を示すグラフである。 FIG. 7 is a graph showing time waveforms of laser light and light emission.
[図 8]図 8は、発光強度とレーザ光強度との関係を示すグラフである。 FIG. 8 is a graph showing a relationship between light emission intensity and laser light intensity.
[図 9]図 9は、 VOPcの粒子径分布を示すグラフである。 FIG. 9 is a graph showing a particle size distribution of VOPc.
[図 10]図 10は、発光強度とレーザ光照射時間との関係を示すグラフである。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between emission intensity and laser light irradiation time.
符号の説明
[0018] 1A…微粒子の製造装置、 2…被処理液、 3…処理チャンバ、 4…溶媒、 5…原料粒 子 (物質)、 10· ··微粒子化条件の決定装置、 11 · ··発光測定装置、 12· ··照射光測定 装置、 13· ··ハーフミラー、 15· ··解析装置、 20· ··レーザ光源、 25· ··制御装置、 26· ·· 表示装置。 Explanation of reference numerals [0018] 1A: an apparatus for producing fine particles; 2, a liquid to be treated; 3, a processing chamber; 4, a solvent; 5, a raw material particle (substance); Measurement device, 12 ··· Irradiation light measurement device, 13 ··· Half mirror, 15 ··· Analysis device, 20 ··· Laser light source, 25 ··· Control device, 26 ··· Display device.
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0019] 以下、図面とともに本発明による微粒子化条件の決定方法、決定装置、及び微粒 子の製造方法、製造装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面 の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、 図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致して 、な 、。 Hereinafter, preferred embodiments of a method for determining micronization conditions, a determination apparatus, a method for producing fine particles, and a production apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Also, the dimensional ratios in the drawings do not always match those in the description.
[0020] 図 1は、本発明による微粒子化条件の決定装置、及びそれを用いた微粒子の製造 装置の一実施形態を概略的に示す構成図である。本微粒子の製造装置 1Aは、被 処理液の溶媒中にある物質を光破砕して、その微粒子を製造する装置である。被処 理液 2は、液相の水などの溶媒 4と、溶媒 4中に含まれる微粒子化対象の物質の原料 粒子 5とから構成されて 、る。 FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an embodiment of an apparatus for determining micronization conditions and an apparatus for producing microparticles using the apparatus according to the present invention. The fine particle producing apparatus 1A is an apparatus for producing fine particles by subjecting a substance in a solvent of a liquid to be treated to light crushing. The liquid to be treated 2 is composed of a solvent 4 such as water in a liquid phase, and raw material particles 5 of a substance to be micronized contained in the solvent 4.
[0021] 微粒子の製造装置 1Aは、溶媒 4中の物質の原料粒子 5に対して光破砕による微 粒子化処理を行うための微粒子化条件を決定する決定装置 10と、所定波長のレー ザ光を供給するレーザ光源 20と、微粒子化処理を制御するための制御装置 25とを 備える。 [0021] The apparatus 1A for producing fine particles comprises: a determining apparatus 10 for determining fine-particle conditions for performing fine-particle processing by photo-crushing on raw material particles 5 of a substance in a solvent 4; And a control device 25 for controlling the atomization processing.
[0022] まず、微粒子化条件の決定装置 10の構成について説明する。図 1に示すように、 決定装置 10は、被処理液 2を収容するための処理チャンバ 3を備えている。処理チ ヤンバ 3は、例えば、微粒子化処理のためのレーザ光や後述する被処理液 2からの 発光などが透過する石英などの材質で形成されている。なお、この処理チャンバ 3及 び被処理液 2に対して、必要に応じて、被処理液 2を攪拌して溶媒 4中で原料粒子 5 を分散させるマグネットスティック及びマグネットスターラ、処理チャンバ 3を所定温度 に保持する恒温装置などを設置しても良い。 First, the configuration of the device 10 for determining the micronization conditions will be described. As shown in FIG. 1, the determination device 10 includes a processing chamber 3 for containing the liquid 2 to be processed. The processing chamber 3 is formed of, for example, a material such as quartz through which laser light for fine particle processing and light emission from the liquid to be processed 2 described later are transmitted. In addition, the processing chamber 3 and the liquid to be processed 2 are stirred, if necessary, with a magnet stick and a magnet stirrer for dispersing the raw material particles 5 in the solvent 4 by stirring the liquid to be processed 2 and the processing chamber 3 as required. A constant temperature device that maintains the temperature may be installed.
[0023] 本決定装置 10による微粒子化条件の決定方法では、まず、微粒子化対象の物質 の原料粒子 5を溶媒 4中に含む被処理液 2に対して、光破砕に用いる所定波長のレ 一ザ光を照射して溶媒 4中にある物質を微粒子化する。同時に、微粒子化に伴って
被処理液 2で生じる発光を測定する。そして、この発光の測定結果から求められた発 光特性に基づいて、被処理液 2に対するレーザ光の照射条件を決定する。このような 微粒子化条件の決定方法は、上記したように、本願発明者が見出したレーザ光照射 による微粒子化処理に伴う発光現象に基づくものである。 In the method for determining the micronization conditions by the present determination device 10, first, a liquid having a predetermined wavelength used for photo-crushing is applied to the liquid 2 to be treated containing the raw material particles 5 of the substance to be micronized in the solvent 4. By irradiating the light, the substance in the solvent 4 is finely divided. At the same time, The luminescence generated in the liquid to be treated 2 is measured. Then, based on the light emission characteristics obtained from the measurement result of the light emission, the irradiation conditions of the laser light to the liquid to be treated 2 are determined. As described above, such a method for determining the atomization conditions is based on the light emission phenomenon found by the inventors of the present invention and accompanying the atomization treatment by laser beam irradiation.
[0024] 図 1に示す構成では、レーザ光照射が行われる被処理液 2が収容される処理チヤ ンバ 3に対して所定位置に、発光測定装置 11が設置されている。この発光測定装置 11は、処理チャンバ 3からの光を測定し、特に、被処理液 2に対して光破砕用のレー ザ光を照射した際に生じる微粒子化に伴う発光を測定するためのものである。 In the configuration shown in FIG. 1, the luminescence measuring device 11 is provided at a predetermined position with respect to the processing chamber 3 in which the liquid 2 to be irradiated with the laser beam is stored. The luminescence measuring device 11 measures the light from the processing chamber 3 and, in particular, measures the luminescence associated with the generation of fine particles generated when the liquid 2 to be treated is irradiated with laser light for crushing light. It is.
[0025] 処理チャンバ 3と発光測定装置 11との間には、光分岐手段としてハーフミラー 13が 配置されている。また、ハーフミラー 13によって分岐された処理チャンバ 3からの光が 入射する位置に、被処理液 2に対して照射された光をモニタするための照射光測定 装置 12が設置されている。この照射光測定装置 12は、被処理液 2に照射された光 破砕用のレーザ光のうちで被処理液 2または処理チャンバ 3で反射、散乱された光成 分を検出することで、被処理液 2に照射されているレーザ光をモニタする。 [0025] A half mirror 13 is disposed between the processing chamber 3 and the luminescence measuring device 11 as a light branching unit. At a position where light from the processing chamber 3 branched by the half mirror 13 is incident, an irradiation light measuring device 12 for monitoring light irradiated to the liquid 2 to be processed is installed. The irradiation light measuring device 12 detects the light component reflected and scattered by the liquid 2 or the processing chamber 3 in the laser light for crushing the light irradiating the liquid 2 to be treated, thereby performing the treatment. Monitor the laser beam irradiating liquid 2.
[0026] 発光測定装置 11からの測定信号、及び照射光測定装置 12からの測定信号は、解 析装置 15へと入力されている。この解析装置 15は、発光測定装置 11による発光の 測定結果から求められた発光特性に基づ 、て、被処理液 2に対するレーザ光の照射 条件を決定する条件決定手段である。 The measurement signal from the luminescence measuring device 11 and the measurement signal from the irradiation light measuring device 12 are input to the analyzer 15. The analyzer 15 is a condition determining means for determining the conditions for irradiating the liquid 2 to be treated with laser light based on the luminescence characteristics obtained from the luminescence measurement results of the luminescence measuring device 11.
[0027] 具体的には、解析装置 15は、発光測定装置 11からの測定信号により、被処理液 2 力もの発光についての情報を取得する。また、解析装置 15は、照射光測定装置 12 力 の測定信号により、被処理液 2に照射されているレーザ光についての情報を取 得する。そして、これらの情報が示す測定結果から、微粒子化に伴って被処理液 2で 生じている発光の発光特性を求める。ここで求められる発光特性は、レーザ光照射に よる微粒子化の有無や処理速度などの被処理液 2における微粒子化状況を反映し ている。解析装置 15は、この発光特性を参照し、所望の処理速度などの処理条件を 考慮して、被処理液 2に対するレーザ光の照射条件を決定する。 Specifically, the analysis device 15 obtains information on the luminescence of two liquids to be treated, based on the measurement signal from the luminescence measurement device 11. In addition, the analyzer 15 obtains information on the laser beam irradiating the liquid 2 to be treated, based on the measurement signal of the irradiation light measuring device 12. Then, from the measurement results indicated by these pieces of information, the luminescence characteristics of the luminescence generated in the liquid to be treated 2 due to the atomization are obtained. The emission characteristics required here reflect the state of fine particles in the liquid 2 to be treated, such as the presence / absence of fine particles due to laser beam irradiation and the processing speed. The analyzer 15 determines the irradiation condition of the laser light to the liquid 2 to be treated by referring to the emission characteristics and taking into account processing conditions such as a desired processing speed.
[0028] 次に、上記構成の微粒子化条件の決定装置 10を有する微粒子の製造装置 1Aの 構成について説明する。
[0029] 本製造装置 1Aは、決定装置 10に加えて、処理チャンバ 3内に収容された被処理 液 2に対して所定波長の光破砕用のレーザ光を照射する高出力レーザ光源 20を備 えている。このレーザ光源 20は、被処理液 2の溶媒 4中にある物質の原料粒子 5を微 粒子化するために好適な波長のレーザ光を供給する。 Next, the configuration of a fine particle manufacturing apparatus 1A having the fine particle generation condition determining apparatus 10 having the above configuration will be described. The manufacturing apparatus 1 A includes, in addition to the determining apparatus 10, a high-power laser light source 20 that irradiates the liquid 2 to be treated contained in the processing chamber 3 with laser light for photocrushing having a predetermined wavelength. I have. The laser light source 20 supplies a laser beam having a wavelength suitable for atomizing the raw material particles 5 of the substance in the solvent 4 of the liquid 2 to be treated.
[0030] レーザ光源 20としては、レーザ光に設定すべき波長があら力じめ分力つている場 合には、波長固定レーザ光源を用いることができる。あるいは、レーザ光源 20として、 波長可変レーザ光源を用いても良い。この場合、物質の吸光特性などに基づいて、 適切な波長のレーザ光を適宜に設定して照射することができる。また、必要に応じて 、レーザ光源 20に対して減衰フィルタや光減衰器などの光強度調整手段を設けても 良い。 As the laser light source 20, a fixed-wavelength laser light source can be used when the wavelength to be set in the laser light is already a component. Alternatively, a tunable laser light source may be used as the laser light source 20. In this case, it is possible to appropriately set and irradiate laser light having an appropriate wavelength based on the light absorption characteristics of the substance. If necessary, the laser light source 20 may be provided with light intensity adjusting means such as an attenuation filter or an optical attenuator.
[0031] 特に、図 1に示したように決定装置 10において光破砕用のレーザ光の照射条件を 決定する構成では、レーザ光強度の調整が容易なレーザ光源を用いることが好まし ぐまた、レーザ光波長の調整が必要な場合には、波長可変レーザ光源を用いること が好ましい。あるいは、互いにレーザ光波長が異なる複数の波長固定レーザ光源か らなるレーザ光源群を用いても良い。このような構成は、決定装置 10においてレーザ 光の好適な照射条件を求める上でも、微粒子化のレーザ光強度依存性やレーザ光 波長依存性を求めることができる点で有用である。 In particular, as shown in FIG. 1, in the configuration in which the determining device 10 determines the irradiation condition of the laser beam for light crushing, it is preferable to use a laser light source whose laser beam intensity can be easily adjusted. When it is necessary to adjust the wavelength of the laser beam, it is preferable to use a wavelength variable laser light source. Alternatively, a laser light source group including a plurality of fixed wavelength laser light sources having different laser light wavelengths may be used. Such a configuration is useful in that the determination device 10 can also determine the laser beam intensity dependence and laser beam wavelength dependence of micronization even when finding suitable laser beam irradiation conditions.
[0032] レーザ光源 20、及び決定装置 10の解析装置 15は、コンピュータなど力 なる制御 装置 25に接続されている。この制御装置 25は、上記した決定装置 10を含む製造装 置 1Aの各部の動作を制御することにより、微粒子の製造を制御する。特に、本実施 形態においては、制御装置 25は、条件決定手段である解析装置 15によって決定さ れた好適なレーザ光の照射条件に基づいて、レーザ光源 20によって実際に被処理 液 2に照射されるレーザ光の照射条件を制御する。制御装置 25によって制御される 具体的なレーザ光の照射条件については、レーザ光源 20の構成による力 例えば 照射するレーザ光強度、レーザ光波長などの条件が制御される。 The laser light source 20 and the analyzing device 15 of the determining device 10 are connected to a powerful control device 25 such as a computer. The control device 25 controls the production of the fine particles by controlling the operation of each unit of the production device 1A including the above-described determination device 10. In particular, in the present embodiment, the control device 25 actually irradiates the liquid 2 to be processed by the laser light source 20 based on the suitable laser light irradiation conditions determined by the analyzer 15 which is the condition determining means. Laser beam irradiation conditions are controlled. With respect to specific laser light irradiation conditions controlled by the control device 25, conditions such as the power of the configuration of the laser light source 20, for example, the intensity of the irradiated laser light and the wavelength of the laser light, are controlled.
[0033] また、制御装置 25には、表示装置 26が接続されている。制御装置 25は、決定装 置 10による微粒子化条件の決定に必要な画面、あるいは製造装置 1Aにおける微粒 子化処理に関する画面等を表示装置 26に表示する。
[0034] 次に、図 1に示した微粒子の製造装置 1 Aを用いた本発明による微粒子化条件の 決定方法、及び微粒子の製造方法について説明する。 A display device 26 is connected to the control device 25. The control device 25 displays on the display device 26 a screen necessary for determining the atomization conditions by the determination device 10 or a screen related to the atomization process in the manufacturing apparatus 1A. Next, a method for determining the micronization conditions and a method for producing fine particles according to the present invention using the fine particle production apparatus 1A shown in FIG. 1 will be described.
[0035] まず、溶媒である水 4と、微粒子化対象となる物質の原料粒子 5とを混合して、被処 理液 2を調整し、処理チャンバ 3内に被処理液 2を導入する(準備ステップ)。このとき 、原料粒子 5は、溶解物質、または非溶解物質の状態で溶媒 4中に含まれた状態と なる。次に、制御装置 25によってレーザ光源 20が制御され、所定波長を有する光破 碎用のレーザ光がレーザ光源 20から被処理液 2へと照射される。このレーザ光照射 により、処理チャンバ 3内の被処理液 2において溶媒 4中にある原料粒子 5が微粒子 化される(レーザ光照射ステップ)。 First, water 4 as a solvent and raw material particles 5 of a substance to be atomized are mixed to prepare a liquid 2 to be treated, and the liquid 2 to be treated is introduced into the processing chamber 3 ( Preparation steps). At this time, the raw material particles 5 are contained in the solvent 4 in a state of a dissolved substance or a non-dissolved substance. Next, the laser light source 20 is controlled by the control device 25, and the laser light for light breaking having a predetermined wavelength is irradiated from the laser light source 20 onto the liquid 2 to be treated. By this laser light irradiation, the raw material particles 5 in the solvent 4 are turned into fine particles in the liquid 2 to be processed in the processing chamber 3 (laser light irradiation step).
[0036] 一方、発光測定装置 11により、レーザ光照射による微粒子化に伴う被処理液 2から の発光が測定される (発光測定ステップ)。また、照射光測定装置 12により、被処理 液 2に照射されているレーザ光がモニタされる。解析装置 15は、発光測定装置 11に よる発光の測定結果力 発光特性を求め、その発光特性に基づいてレーザ光の好 適な照射条件を決定する(条件決定ステップ)。そして、制御装置 25は、解析装置 1 5によって決定された照射条件に基づいて、レーザ光源 20による被処理液 2へのレ 一ザ光の照射条件を制御する。これにより、被処理液 2において、溶媒 4中にある物 質の原料粒子 5に対して、所望の条件で微粒子化処理が実行される (レーザ光照射 ステップ)。 On the other hand, the luminescence measurement device 11 measures the luminescence from the liquid 2 to be treated due to the generation of fine particles by laser beam irradiation (luminescence measurement step). Further, the irradiation light measuring device 12 monitors the laser light irradiated on the liquid 2 to be treated. The analysis device 15 obtains the light emission characteristics as a result of the light emission measurement by the light emission measurement device 11, and determines suitable irradiation conditions of the laser light based on the light emission characteristics (condition determination step). Then, the control device 25 controls the irradiation condition of the laser light to the liquid 2 to be treated by the laser light source 20, based on the irradiation condition determined by the analysis device 15. As a result, in the liquid 2 to be treated, the material particles 5 of the substance in the solvent 4 are subjected to the atomization treatment under desired conditions (laser beam irradiation step).
[0037] 本実施形態による微粒子化条件の決定方法及び決定装置、微粒子の製造方法及 び製造装置の効果にっ 、て説明する。 A description will be given of the method and apparatus for determining micronization conditions, the method for producing fine particles, and the effects of the apparatus according to the present embodiment.
[0038] 図 1に示した微粒子化条件の決定装置及び決定方法によれば、微粒子化対象とな る物質の原料粒子 5を含む被処理液 2に対してレーザ光を照射した際に、被処理液 2にお 、て微粒子化に伴って生じる発光を測定し、その発光特性を参照してレーザ 光の照射条件を決定している。このように、微粒子化処理を実行する際に発光測定 装置 11を用いて発光測定を行うことにより、レーザ光照射による微粒子化の有無や 処理速度などの微粒子化状況を処理の実行中に判断することができる。 According to the apparatus and method for determining micronization conditions shown in FIG. 1, when the processing target liquid 2 containing the raw material particles 5 of the substance to be micronized is irradiated with laser light, In the treatment liquid 2, the light emission caused by the generation of fine particles is measured, and the irradiation condition of the laser light is determined with reference to the light emission characteristics. As described above, by performing luminescence measurement using the luminescence measuring device 11 when performing the atomization process, it is possible to determine during the execution of the process the presence / absence of the atomization by the laser beam and the state of the atomization such as the processing speed. be able to.
[0039] そして、被処理液 2での微粒子化状況を反映して ヽる発光特性に基づ!/ヽて解析装 置 15においてレーザ光の照射条件を決定することにより、処理速度が速くなるように
照射条件を最適化するなど、レーザ光源 20による被処理液 2に対するレーザ光の照 射条件を迅速かつ確実に制御することが可能となる。特に、発光測定装置 11による 発光測定を利用する上記方法では、微粒子化状況の判断及びレーザ光の照射条件 の決定を容易かつリアルタイムに実行することができる。 The processing speed is increased by determining the laser beam irradiation conditions in the analysis device 15 based on the light emission characteristics reflecting the state of micronization in the liquid 2 to be processed. like For example, it is possible to control the irradiation condition of the laser light to the liquid 2 to be treated by the laser light source 20 quickly and surely, for example, by optimizing the irradiation condition. In particular, in the above-described method using the luminescence measurement by the luminescence measuring device 11, it is possible to easily and in real time determine the state of atomization and determine the irradiation condition of the laser beam.
[0040] また、このような微粒子化条件の決定装置 10及び決定方法を利用した微粒子の製 造装置 1A及び製造方法によれば、被処理液 2での微粒子化状況を反映して ヽる発 光特性に基づいて決定されたレーザ光の照射条件を参照して微粒子化処理を実行 することにより、被処理液 2に含まれる微粒子化対象の物質の原料粒子 5に対して、 レーザ光照射による微粒子化処理を好適に実行することが可能となる。なお、微粒子 化に伴って生じる発光現象については、具体的には後述する。 [0040] Further, according to the fine particle production apparatus 1A and the production method using the apparatus 10 and the method for determining the micronization condition, the state of micronization in the liquid to be treated 2 is reflected. By performing the atomization process with reference to the laser light irradiation conditions determined based on the optical characteristics, the material particles 5 of the substance to be atomized contained in the liquid 2 to be treated are irradiated with the laser beam. It is possible to suitably execute the micronization process. The light emission phenomenon caused by the formation of fine particles will be specifically described later.
[0041] ここで、解析装置 15において求められてレーザ光の照射条件の決定に用いられる 発光特性については、具体的には、発光強度についての特性を求めることが好まし い。あるいは、発光タイミングについての特性を求めることが好ましい。また、発光強 度の時間変化による発光の時間波形を求めても良い。これらの発光特性を参照する ことにより、被処理液 2における微粒子化状況を好適に評価することができる。 Here, as for the emission characteristics obtained by the analysis device 15 and used for determining the irradiation condition of the laser beam, specifically, it is preferable to obtain the characteristics of the emission intensity. Alternatively, it is preferable to obtain the characteristics of the light emission timing. Further, a time waveform of light emission according to a time change of the light emission intensity may be obtained. By referring to these emission characteristics, it is possible to suitably evaluate the state of fine particles in the liquid 2 to be treated.
[0042] この場合、発光測定装置 11については、解析装置 15で微粒子化状況の評価に用 いられる発光特性に応じて、必要な発光パラメータを測定可能なものを選択して用い ることが好ましい。発光測定装置 11で測定される発光パラメータとしては、例えば、発 光強度、発光タイミング、発光の時間変化による時間波形などが挙げられる。 [0042] In this case, it is preferable to select and use the luminescence measuring device 11 that can measure necessary luminescence parameters in accordance with the luminescence characteristics used for evaluating the state of micronization by the analyzer 15. . The luminescence parameters measured by the luminescence measuring device 11 include, for example, luminescence intensity, luminescence timing, time waveform due to luminescence time change, and the like.
[0043] また、発光特性として、発光波長についての特性を求める場合には、発光測定装 置 11として発光波長の測定が可能なものを用いることが好ま 、。このような構成とし ては、波長フィルタを設置して特定波長帯域の発光成分のみを測定する構成がある 。あるいは、発光測定装置 11として、発光スペクトルを測定可能なものを用いることと しても良い。これにより、微粒子化に伴う発光について様々な特性評価が可能となる In addition, in the case where the characteristic of the emission wavelength is obtained as the emission characteristic, it is preferable to use an emission measurement device 11 that can measure the emission wavelength. As such a configuration, there is a configuration in which a wavelength filter is provided to measure only the emission component in a specific wavelength band. Alternatively, a device capable of measuring an emission spectrum may be used as the emission measurement device 11. As a result, it is possible to evaluate various characteristics of light emission accompanying fine particle formation.
[0044] また、発光測定装置 11において発光スペクトルを測定する構成では、解析装置 15 において、測定された発光スペクトルを参照して、微粒子化に伴う発光と、微粒子自 身の発光とを分離することが可能である。これにより、微粒子化に伴う発光現象を選
択的に測定して、微粒子化状況をより正確に評価することができる。例えば、微粒子 化対象となる原料粒子 5の物質が元来発光するものであれば、あらかじめ微粒子化 に伴う発光が生じて 、な 、状態で発光スペクトルを求めておき、この発光スペクトルを 用いて微粒子化に伴う発光を選択的に分離することが好ましい。 In the configuration in which the emission spectrum is measured by the emission measurement device 11, the analysis device 15 refers to the measured emission spectrum to separate the emission associated with the atomization from the emission of the particles themselves. Is possible. As a result, the luminous phenomenon associated with micronization can be selected. Alternatively, measurement can be performed to more accurately evaluate the state of micronization. For example, if the material of the raw material particles 5 to be micronized originally emits light, light emission occurs in advance with the micronization, and an emission spectrum is obtained in a state beforehand, and the emission spectrum is obtained using this emission spectrum. It is preferable to selectively separate the light emission accompanying the chemical conversion.
[0045] このような場合の発光測定装置 11の具体的な構成としては、例えば、発光強度や 発光タイミング等の測定に用いられる光検出器と、発光スペクトルの測定に用いられ るマルチ検出器を利用したスペクトルアナライザとを組合せた構成を用いることができ る。また、これ以外の構成を用いても良い。 [0045] As a specific configuration of the luminescence measuring device 11 in such a case, for example, a photodetector used for measuring luminescence intensity, luminescence timing, and the like, and a multi-detector used for measuring a luminescence spectrum are provided. A configuration in which the spectrum analyzer used is combined can be used. Further, other configurations may be used.
[0046] また、レーザ光源 20から被処理液 2へと照射されるレーザ光をモニタするための照 射光測定装置 12につ 、ては、照射されるレーザ光の波長に対して一定の感度があ り、レーザ光の照射タイミング、及びレーザ光の時間変化による時間波形を測定可能 な光検出器を用いることが好まし 、。 Further, the irradiating light measuring device 12 for monitoring the laser light emitted from the laser light source 20 to the liquid 2 to be treated has a certain sensitivity to the wavelength of the emitted laser light. Therefore, it is preferable to use a photodetector capable of measuring a laser beam irradiation timing and a time waveform due to a time change of the laser beam.
[0047] また、条件決定手段である解析装置 15において決定されるレーザ光の照射条件と しては、レーザ光照射時間、レーザ光波長、レーザ光強度、及びレーザ光波形の少 なくとも 1つを決定することが好ましい。また、これ以外のパラメータによって照射条件 を制御することも可能である。 [0047] The laser beam irradiation conditions determined by the analyzer 15 as the condition determining means include at least one of a laser beam irradiation time, a laser beam wavelength, a laser beam intensity, and a laser beam waveform. Is preferably determined. The irradiation conditions can be controlled by other parameters.
[0048] なお、レーザ光照射による微粒子化対象となる原料粒子 5の物質については、様々 な物質を対象として良い。そのような物質として、有機化合物が挙げられる。有機化 合物としては、例えば、有機顔料、芳香族縮合多環化合物、薬物 (薬剤、医薬品関 連物質)などが挙げられる。薬物の場合、レーザ光の照射条件を好適に設定して微 粒子化を効率良く行うことにより、レーザ光照射による薬物での光化学反応が充分に 防止される。このため、薬物の薬効を失うことなくその微粒子を製造することができる。 また、光化学反応については、被処理液 2に照射されるレーザ光の波長を好適に選 択 (例えば、光化学反応による光劣化を避けることが可能な赤外域の波長、あるいは 900nm以上の波長に選択)することにより、光化学反応の発生をさらに抑制すること が可能である。 [0048] The material of the raw material particles 5 to be finely divided by laser light irradiation may be various substances. Such substances include organic compounds. Examples of the organic compound include an organic pigment, a condensed aromatic polycyclic compound, a drug (drug, drug-related substance), and the like. In the case of a drug, the photochemical reaction of the drug by the laser beam irradiation is sufficiently prevented by appropriately setting the irradiation conditions of the laser beam and efficiently forming the fine particles. Therefore, the fine particles can be produced without losing the medicinal effect of the drug. For the photochemical reaction, preferably select the wavelength of the laser beam applied to the liquid 2 to be treated (for example, select a wavelength in the infrared region that can avoid photodegradation due to the photochemical reaction, or a wavelength of 900 nm or more. ) Can further suppress the occurrence of photochemical reactions.
[0049] 詳述すると、薬物として用いられる有機化合物では、分子構造の中に比較的弱い 化学結合を含むことが多いが、このような有機化合物に紫外光などの光を照射すると
、微粒子を部分的に生成することはできるものの、同時に、一部で電子励起状態を経 由して有機化合物の光化学反応が生じて不純物が生成されてしまう場合がある。特 に、有機化合物が体内に投与される薬物(医薬品)の場合、そのような不純物は副作 用の原因となり、生体に悪影響を与えるおそれもあるため、このような事態は極力避 けなければならない。これに対して、微粒子化処理を効率良く行って、光化学反応の 発生を抑制することが可能な上記した製造方法で有機化合物の微粒子を製造するこ とにより、不純物の生成を充分に抑制することが可能となる。 [0049] More specifically, an organic compound used as a drug often has a relatively weak chemical bond in its molecular structure. When such an organic compound is irradiated with light such as ultraviolet light, Although fine particles can be partially generated, at the same time, impurities may be generated due to a photochemical reaction of an organic compound in some parts via an electronically excited state. In particular, in the case of drugs (pharmaceuticals) to which organic compounds are administered into the body, such impurities must be avoided as much as possible because such impurities may cause side effects and adversely affect the living body. No. On the other hand, by producing fine particles of an organic compound by the above-described production method capable of efficiently performing the fine particle treatment and suppressing the occurrence of photochemical reaction, the generation of impurities can be sufficiently suppressed. Becomes possible.
[0050] また、上記のように、薬効を失うことなく保持しつつ薬物の微粒子化を実現すること により、微粒子化前の形態では評価できな力つた物理ィ匕学的研究、スクリーニングな どの候補化合物の探索、決定や、 ADME試験、動物での前臨床試験における一般 毒性、一般薬理、薬効薬理、生化学的研究、及び臨床試験などができるようになる。 また、上記した製造方法により、極めて多種類の生体に投与可能な薬物を得ることが できる。このため、薬物の選択の幅を飛躍的に拡大することができる。また、薬物の微 粒子化により薬物の表面積が増大し、生体組織への吸収性が向上するため、少量で 有効な薬物微粒子を得ることができる。このような微粒子化処理は、薬物以外の有機 化合物に対しても有効である。 [0050] In addition, as described above, by realizing micronization of a drug while maintaining its efficacy without losing its medicinal properties, it is possible to evaluate powerful physic studies, screening, etc. that cannot be evaluated in the form before micronization. It will enable the search and determination of compounds, ADME tests, general toxicity in animal preclinical studies, general pharmacology, pharmacology, biochemical studies, and clinical studies. Further, by the above-mentioned production method, it is possible to obtain an extremely wide variety of drugs that can be administered to living bodies. For this reason, the range of drug selection can be dramatically expanded. Further, since the surface area of the drug is increased by the microparticulation of the drug and the absorbability of the drug in living tissue is improved, effective drug fine particles can be obtained in a small amount. Such a micronization treatment is also effective for organic compounds other than drugs.
[0051] 微粒子化の対象となる有機化合物の具体例としては、例えば、薬物である酪酸クロ ベタゾンゃカルバマゼピン等の難溶性、あるいは不溶性薬物がある。また、上記した 微粒子化条件の決定方法及び装置、微粒子の製造方法及び装置は、上記医薬品 物質以外にも、医薬品候補物質 (天然物、化合物ライブラリ一等)、あるいは医薬部 外品、化粧品等にも適用可能である。 [0051] Specific examples of the organic compound to be micronized include, for example, a hardly soluble or insoluble drug such as a drug, clobetasone butyrate / carbamazepine. In addition, the above-described method and apparatus for determining micronization conditions and the method and apparatus for producing microparticles can be applied to drug candidate substances (natural products, compound libraries, etc.), quasi-drugs, cosmetics, etc., in addition to the above-mentioned drug substances. Is also applicable.
[0052] また、薬物などの有機化合物の溶媒としては、上記したように水を用いることが好ま しぐ若干のアルコール類、糖類、塩類が入っていても良い。あるいは、水以外の溶 媒を用いても良い。そのような溶媒としては、 1価アルコールであるエチルアルコール 、 2価アルコールであるグリコール類(プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等 ) , 3価アルコールであるグリセロールなどがある。また、植物油であるダイズ油、トウモ ロコシ油、ゴマ油、ラッカセィ油なども溶媒として用いることができる。これらの溶媒は 、注射剤として使用する場合に、非水性注射剤の有機溶媒として好適に用いることが
できる。 [0052] As a solvent for an organic compound such as a drug, a small amount of alcohols, sugars, and salts which preferably use water as described above may be contained. Alternatively, a solvent other than water may be used. Examples of such a solvent include ethyl alcohol which is a monohydric alcohol, glycols which are dihydric alcohols (such as propylene glycol and polyethylene glycol), and glycerol which is a trihydric alcohol. Vegetable oils such as soybean oil, corn oil, sesame oil and laccase oil can also be used as solvents. When these solvents are used as injections, they are preferably used as organic solvents for non-aqueous injections. it can.
[0053] 被処理液 2における微粒子化状況の評価に用いられる発光特性、及びレーザ光の 照射条件の決定について、さらに具体的に説明する。なお、以下においては、発光 特性の測定、及びそれによるレーザ光の照射条件の決定に着目して説明するが、一 般には、このような測定'決定動作は、微粒子化処理の前段階として行っても良ぐあ るいは、微粒子化処理とともに行っても良い。 [0053] The emission characteristics used for evaluating the state of atomization of the liquid to be treated 2 and the determination of the laser light irradiation conditions will be described more specifically. Note that the following description focuses on the measurement of the emission characteristics and the determination of the laser beam irradiation conditions, but generally such a measurement-determination operation is performed as a pre-stage of the atomization process. It may be performed, or may be performed together with the atomization treatment.
[0054] まず、発光特性として発光強度とレーザ光波長との関係を用いる方法を説明する。 First, a method of using the relationship between the light emission intensity and the laser light wavelength as the light emission characteristics will be described.
図 2は、発光強度とレーザ光波長との関係を示すグラフである。この場合、測定した いレーザ光の波長範囲を限定し、その波長範囲において微粒子化に伴う発光が得ら れるレーザ光強度を設定する。次に、制御装置 25により光強度を固定したまま、レー ザ光波長のみを変化させてレーザ光源 20から被処理液 2へのレーザ光照射を行う。 そして、波長に対する発光強度の変化を発光測定装置 11及び解析装置 15によって 測定し、図 2のグラフに例示したような測定結果を発光特性として取得する。このよう な発光特性を参照することにより、被処理液 2に対するレーザ光の照射条件としての レーザ光波長を好適に決定することができる。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between emission intensity and laser light wavelength. In this case, the wavelength range of the laser beam to be measured is limited, and the laser beam intensity at which light emission accompanying fine particles is obtained is set in the wavelength range. Next, while the light intensity is fixed by the control device 25, only the laser light wavelength is changed, and the laser light is irradiated from the laser light source 20 to the liquid 2 to be treated. Then, the change in the luminescence intensity with respect to the wavelength is measured by the luminescence measurement device 11 and the analysis device 15, and the measurement result as illustrated in the graph of FIG. 2 is obtained as the luminescence characteristics. By referring to such emission characteristics, it is possible to suitably determine a laser light wavelength as a laser light irradiation condition for the liquid 2 to be treated.
[0055] 次に、発光特性として発光強度とレーザ光強度との関係を用いる方法を説明する。 Next, a method using the relationship between the light emission intensity and the laser light intensity as the light emission characteristics will be described.
図 3は、発光強度とレーザ光強度との関係を示すグラフである。この場合、測定した いレーザ光波長を設定する。次に、制御装置 25により波長を固定したまま、レーザ光 強度のみを変化させてレーザ光源 20から被処理液 2へのレーザ光照射を行う。そし て、光強度に対する発光強度の変化を発光測定装置 11及び解析装置 15によって 測定し、図 3のグラフに例示したような測定結果を発光特性として取得する。このよう な発光特性を参照することにより、被処理液 2に対するレーザ光の照射条件としての レーザ光強度を好適に決定することができる。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the light emission intensity and the laser light intensity. In this case, set the wavelength of the laser beam to be measured. Next, while the wavelength is fixed by the control device 25, only the laser light intensity is changed, and the laser light is irradiated from the laser light source 20 to the liquid 2 to be treated. Then, a change in the light emission intensity with respect to the light intensity is measured by the light emission measurement device 11 and the analysis device 15, and the measurement result as illustrated in the graph of FIG. 3 is obtained as the light emission characteristics. By referring to such emission characteristics, it is possible to suitably determine the laser light intensity as a laser light irradiation condition for the liquid 2 to be treated.
[0056] 次に、発光特性として発光強度とレーザ光波形との関係を用いる方法を説明する。 Next, a method using the relationship between the light emission intensity and the laser light waveform as the light emission characteristics will be described.
この場合、測定したいレーザ光波長及び光強度を設定する。次に、制御装置 25によ り波長及び光強度を固定したまま、パルスレーザ光のパルス波形のみを変化させて レーザ光源 20から被処理液 2へのレーザ光照射を行う。そして、光波形に対する発 光強度の変化を発光測定装置 11及び解析装置 15によって測定し、測定結果を発
光特性として取得する。このような発光特性を参照することにより、被処理液 2に対す るレーザ光の照射条件としてのレーザ光波形を好適に決定することができる。 In this case, the laser light wavelength and light intensity to be measured are set. Next, while the wavelength and the light intensity are fixed by the control device 25, only the pulse waveform of the pulse laser light is changed, and the laser light is irradiated from the laser light source 20 to the liquid 2 to be treated. Then, a change in the light emission intensity with respect to the light waveform is measured by the light emission measurement device 11 and the analysis device 15, and the measurement result is emitted. Obtained as optical characteristics. By referring to such emission characteristics, it is possible to suitably determine a laser light waveform as a laser light irradiation condition for the liquid 2 to be treated.
[0057] このような場合、レーザ光波形についての条件としては、具体的には例えば、レー ザ光のパルス波形の立上り時間、立下り時間、パルス幅などの波形条件がある。また 、このような波形条件に関して発光特性の測定、レーザ光の照射条件の制御等を行 う場合には、レーザ光源 20として、レーザ光波形が可変なレーザ光源を用いる必要 がある。なお、上記した各方法では、発光測定装置 11による発光測定については、 レーザ光の波長、強度、パルス波形を変えて、複数回の発光の測定を行う必要があ る。 In such a case, specific conditions for the laser light waveform include, for example, waveform conditions such as rise time, fall time, and pulse width of the pulse light of the laser light. In addition, when measuring the light emission characteristics and controlling the irradiation conditions of the laser light with respect to such waveform conditions, it is necessary to use a laser light source having a variable laser light waveform as the laser light source 20. In each of the above-described methods, the emission measurement by the emission measurement device 11 needs to be performed a plurality of times by changing the wavelength, intensity, and pulse waveform of the laser light.
[0058] 次に、発光特性として発光強度とレーザ光照射時間との関係を用いる方法を説明 する。図 4は、発光強度とレーザ光照射時間との関係を示すグラフである。この場合、 測定したいレーザ光波長及び光強度を設定する。次に、制御装置 25により波長及 び光強度を固定したまま、レーザ光源 20から被処理液 2へのレーザ光照射を行う。 そして、発光強度のレーザ光照射時間による時間変化を発光測定装置 11及び解析 装置 15によって測定し、図 4のグラフに例示したような測定結果を発光特性として取 得する。 Next, a method using the relationship between the light emission intensity and the laser light irradiation time as the light emission characteristics will be described. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the emission intensity and the laser light irradiation time. In this case, set the laser light wavelength and light intensity to be measured. Next, while the wavelength and the light intensity are fixed by the control device 25, the laser light is irradiated from the laser light source 20 to the liquid 2 to be treated. Then, the time change of the light emission intensity due to the laser light irradiation time is measured by the light emission measurement device 11 and the analysis device 15, and the measurement result as illustrated in the graph of FIG. 4 is obtained as the light emission characteristics.
[0059] 本願発明者による検討結果によれば、上記したように、微粒子化が可能な照射条 件では光破砕による微粒子化に伴って発光が生じる。また、微粒子化処理が進行す るにしたがって発光強度が減少し、微粒子化がほとんど進行しない程度に微粒子化 が完了したサンプルでは発光が生じないことがわ力つた。したがって、図 4に示したよ うな発光強度の時間変化を発光特性として参照することにより、その発光がなくなるま での時間 Tによって、被処理液 2に対するレーザ光の照射条件としてのレーザ光照 射時間を好適に決定することができる。 [0059] According to the results of the study by the present inventors, as described above, under irradiation conditions that allow finer particles, light emission occurs with the finer particles due to light crushing. In addition, it was evident that the emission intensity decreased as the micronization process progressed, and no emission occurred in the sample that had been micronized to such an extent that the micronization hardly progressed. Therefore, by referring to the time change of the light emission intensity as shown in FIG. 4 as the light emission characteristic, the laser light irradiation time as the laser light irradiation condition for the liquid to be treated 2 is determined by the time T until the light emission stops. It can be suitably determined.
[0060] ここで、レーザ光照射時間 Tの具体的な決定方法としては、例えば、発光強度に対 して閾値を設定しておき、発光強度が変化して閾値以下となるまでの時間によってレ 一ザ光照射時間 Tを決定する方法がある。あるいは、発光強度の時間による変化率 に対して閾値を設定しておき、発光強度の変化率が閾値以下となるまでの時間によ つてレーザ光照射時間 Tを決定する方法がある。また、これら以外の方法を用いても
良い。 Here, as a specific method of determining the laser light irradiation time T, for example, a threshold is set for the light emission intensity, and the laser light irradiation time T is determined by the time until the light emission intensity changes to become equal to or less than the threshold. There is a method of determining the light irradiation time T. Alternatively, there is a method in which a threshold value is set for the change rate of the light emission intensity with time, and the laser light irradiation time T is determined based on the time until the change rate of the light emission intensity becomes equal to or less than the threshold value. Also, if other methods are used, good.
[0061] 次に、発光特性として発光タイミングを用いる方法を説明する。 Next, a method of using light emission timing as light emission characteristics will be described.
[0062] 発光タイミングを参照してレーザ光の照射条件を決定する方法としては、発光特性 としてレーザ光の照射タイミングに対する発光の開始タイミングを参照する方法がある 。この開始タイミングは、レーザ光照射に対する発光の遅延時間に対応する。この場 合、求められた開始タイミング力 微粒子化に必要なレーザ光のパルス幅の下限値 を算出し、その下限値を参照して照射条件としてのレーザ光パルス幅を決定すること が好ましい。 As a method of determining the laser light irradiation condition with reference to the light emission timing, there is a method of referring to the light emission start timing with respect to the laser light irradiation timing as the light emission characteristic. This start timing corresponds to a delay time of light emission with respect to laser light irradiation. In this case, it is preferable to calculate the lower limit of the pulse width of the laser beam necessary for atomization of the obtained start timing force and determine the laser beam pulse width as the irradiation condition with reference to the lower limit.
[0063] また、発光特性としてレーザ光の照射タイミングに対する発光の終了タイミングを参 照する方法がある。この終了タイミングは、レーザ光照射に対する発光の継続時間に 対応する。この場合、求められた終了タイミングカゝら微粒子化に必要なレーザ光のパ ルス幅の上限値を算出し、その上限値を参照して照射条件としてのレーザ光パルス 幅を決定することが好まし 、。 As a light emission characteristic, there is a method of referring to a light emission end timing with respect to a laser light irradiation timing. This end timing corresponds to the duration of light emission with respect to laser beam irradiation. In this case, it is preferable to calculate the upper limit value of the pulse width of the laser beam necessary for atomization from the obtained end timing and determine the laser beam pulse width as the irradiation condition with reference to the upper limit value. Better ,.
[0064] 発光タイミングを用いたレーザ光の照射条件の決定方法にっ 、て、その具体例を 説明する。図 5は、レーザ光強度及び発光強度の時間変化を示すグラフである。ここ では、パルス幅が広いパルスレーザ光を照射して微粒子化処理を行い、このときの 照射されたレーザ光と発光とのタイミングを発光測定装置 11、照射光測定装置 12、 及び解析装置 15によって測定、解析する。 A specific example of a method for determining the irradiation condition of the laser beam using the light emission timing will be described. FIG. 5 is a graph showing a time change of the laser light intensity and the light emission intensity. Here, the laser beam is irradiated with a pulse laser beam having a wide pulse width to perform atomization processing, and the timing of the emitted laser beam and light emission at this time is measured by the light emission measurement device 11, the irradiation light measurement device 12, and the analysis device 15. Measure and analyze.
[0065] 図 5に示した例では、レーザ光の照射タイミングに対して、時間 tだけ遅延した開始 タイミングで発光が始まり、時間 tの終了タイミングで発光が終っている。これは、レー In the example shown in FIG. 5, light emission starts at a start timing delayed by time t with respect to the laser light irradiation timing, and ends at the end timing of time t. This is
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ザ光照射に対して、時間 t一 tの間で微粒子が生成されていることを示している。こ This indicates that fine particles are generated during the time t1 to the light irradiation. This
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のとき、発光の開始タイミング tを下限値、終了タイミング tを上限値とし、レーザ光の In the case of, the start timing t of emission is the lower limit and the end timing t is the upper limit,
1 2 1 2
パルス幅 Wを t <w≤tの範囲内で設定することが好ましい。これにより、レーザ光照 It is preferable to set the pulse width W within the range of t <w≤t. This allows laser light illumination
1 2 1 2
射による微粒子化処理を効率的に実行することができる。なお、このレーザ光のパル ス幅については、上限値 tよりもある程度広いパルス幅に設定しても良い。 It is possible to efficiently perform the atomization processing by the irradiation. Note that the pulse width of the laser beam may be set to a pulse width that is somewhat wider than the upper limit value t.
2 2
[0066] 次に、具体的なデータにより本発明の内容をより具体的に説明する。 Next, the contents of the present invention will be described more specifically with specific data.
[0067] まず、様々な物質を微粒子化対象としたときの発光スペクトル及び発光の時間波形 について説明する。ここでは、微粒子化対象となる物質として、グラフアイト、カーボン
ナノチューブ、 Si、 VOPc (バナジルフタロシアニン:顔料)、酪酸クロべタゾン(医薬 品)、カルバマゼピン(医薬品)、イブプロフェン(医薬品)、硝酸ェコナゾール(医薬品 )をサンプルに選んだ。そして、溶媒 4である水中に lmgZmlの濃度で各サンプルの 懸濁液 (被処理液)を作製し、処理チャンバ 3である石英角セル(10mm X 10mm X 40mm)に 3mlの被処理液 2を入れて、光破砕のためのレーザ光照射を行った。 First, an emission spectrum and a time waveform of light emission when various substances are targeted for atomization will be described. Here, graphite, carbon Nanotubes, Si, VOPc (vanadyl phthalocyanine: pigment), clobetasone butyrate (pharmaceutical), carbamazepine (pharmaceutical), ibuprofen (pharmaceutical), and econazole nitrate (pharmaceutical) were selected as samples. Then, a suspension (liquid to be treated) of each sample was prepared at a concentration of lmgZml in water as a solvent 4, and 3 ml of the liquid to be treated 2 was placed in a quartz chamber cell (10 mm X 10 mm X 40 mm) as a processing chamber 3. Then, laser light irradiation for light crushing was performed.
[0068] レーザ光源 20としては、 YAGパルスレーザを使用した。光照射条件は波長 1064η m、繰り返し周波数 10Hz、 FWHM4. 85ns, 1パルスあたりのエネルギーは 300mJ Zpulseである。また、各サンプルで発光現象を生じさせるための照射レーザ光強度 の調整は、レンズを用いてスポット径を可変することによって行った。また、発光の観 測には、高速応答型の光検出器 (THORLABS社製の DET210:応答速度 Ins以 下)、高速応答型のオシロスコープ (Agilent infiniium: 2. 25GHz, 8GSa/s), 及びマルチチャンネル型の分光器 (浜松ホトニタス社製、 PMA11)を使用した。 As the laser light source 20, a YAG pulse laser was used. Light irradiation conditions are wavelength 1064ηm, repetition frequency 10Hz, FWHM 4.85ns, and energy per pulse is 300mJ Zpulse. Adjustment of the irradiation laser light intensity for causing a light emission phenomenon in each sample was performed by changing the spot diameter using a lens. In order to observe the light emission, a fast response type photodetector (DET210 manufactured by THORLABS: response speed Ins or less), a fast response type oscilloscope (Agilent infiniium: 2.25GHz, 8GSa / s), A channel type spectrometer (PMA11, manufactured by Hamamatsu Photonics KK) was used.
[0069] まず、上記サンプルについて、微粒子化に伴って生じる発光スペクトルを調査した 。図 6 (a)—(d)は、得られた発光強度の波長依存性を示すグラフである。各グラフに おいて、横軸は発光波長 (nm)を示し、縦軸は発光強度 (A.U.)を示している。また、 図 6 (&)のグラフ八1は¥0 A2は Si、(b)のグラフ B1はグラフアイト、 B2はカーボ ンナノチューブ、(c)のグラフ C1はカルバマゼピン、(d)のグラフ D1は酪酸クロべタゾ ン、 D2はイブプロフェン、 D3は硝酸ェコナゾールの発光スペクトルをそれぞれ示し ている。 [0069] First, the emission spectrum of the above-described sample, which was generated with the formation of fine particles, was examined. FIGS. 6 (a)-(d) are graphs showing the wavelength dependence of the obtained emission intensity. In each graph, the horizontal axis indicates the emission wavelength (nm), and the vertical axis indicates the emission intensity (A.U.). Graph (1) in Fig. 6 (&) is ¥ 0, A2 is Si, graph (b) B1 is graphite, B2 is carbon nanotube, graph (c) is C1 carbamazepine, and graph (d) is D1 Clobetasone butyrate, D2 shows the emission spectrum of ibuprofen, and D3 shows the emission spectrum of econazole nitrate.
[0070] また、発光現象が観測できる照射レーザ光強度はサンプルによって異なる。このた め、この例では、図 6 (a)の VOPc及び Si粒子は光照射強度 450mjZcm2'pulse、 ( b)のグラフアイト及びカーボンナノチューブは光照射強度 200miZcm2'pulse、 (c) のカルバマゼピン及び(d)の酪酸クロべタゾン 'イブプロフェン'硝酸ェコナゾールは 3000nj/cm2 · pulseの条件でスペクトル解析を行った。 [0070] The irradiation laser light intensity at which the light emission phenomenon can be observed differs depending on the sample. For this reason, in this example, the VOPc and Si particles in Fig. 6 (a) have a light irradiation intensity of 450mjZcm 2 'pulse, the graphite of (b) and the carbon nanotube have a light irradiation intensity of 200miZcm 2 ' pulse, and carbamazepine (c) in Fig. 6 (a). The clobetasone butyrate 'ibuprofen' and econazole nitrate in (d) were analyzed under the condition of 3000nj / cm 2 · pulse.
[0071] これらの図 6のグラフからわかるように、いずれのサンプルからも、ほぼ同様の傾向 を持つ発光スペクトルが得られた。この結果から、発光現象はサンプルの物性に由来 したものではなぐ溶媒 (この場合は水)に起因したものと考えられる。このような発光 現象が何に起因しているのかについては、レーザ光が照射された際に原料粒子の表
面から高速の微粒子が水中に放出されるため、溶媒のキヤビテーシヨンによって発光 しているということが考えられる。すなわち、原料粒子から高速で溶媒の液中に微粒 子が放出される際に発光が観測され、その発光特性は微粒子生成のモニタリングに 有用であると考えられる。この場合、例えば、微粒子化対象の物質に対して必要なレ 一ザ光の照射条件の最適化を行うことを考えると、発光強度が強くなる照射条件を求 めれば、効率の良 ヽ微粒子化処理を実現することができる。 As can be seen from these graphs in FIG. 6, emission spectra having almost the same tendency were obtained from all the samples. From this result, it is considered that the luminescence phenomenon was caused not by the physical properties of the sample but by the solvent (in this case, water). As to what caused such a light emission phenomenon, the surface of the raw material particles was exposed when the laser light was irradiated. It is conceivable that high-speed fine particles are emitted from the surface into the water, and light is emitted by the cavitation of the solvent. That is, light emission is observed when the fine particles are released from the raw material particles into the solvent solution at high speed, and the light emission characteristics are considered to be useful for monitoring the generation of fine particles. In this case, for example, when optimizing the laser light irradiation conditions necessary for the substance to be micronized, if the irradiation conditions that increase the emission intensity are determined, it is possible to obtain highly efficient fine particles. Conversion processing can be realized.
[0072] 図 7 (a)— (f)は、照射されるレーザ光及び微粒子化に伴う発光の時間的なタイミン グ、及び時間波形を示すグラフである。各グラフにおいて、点線がレーザ光、実線が 微粒子化に伴う発光を示している。また、横軸は時間(5nsZdiv)を示し、縦軸は発 光強度に対応する検出信号強度を示している。また、図 7 (a)はグラフアイト、(b)は力 一ボンナノチューブ、(c)は VOPc、(d)はカルバマゼピン、(e)はイブプロフェン、(f) は酪酸クロベタゾンの発光の時間波形をそれぞれ示している。 FIGS. 7 (a) to 7 (f) are graphs showing the temporal timing and time waveforms of laser light to be irradiated and light emission accompanying finer particles. In each graph, the dotted line indicates laser light, and the solid line indicates light emission accompanying finer particles. The horizontal axis indicates time (5 ns Zdiv), and the vertical axis indicates the detected signal intensity corresponding to the emission intensity. Fig. 7 (a) is a graphite, (b) is a carbon nanotube, (c) is VOPc, (d) is carbamazepine, (e) is ibuprofen, (f) is the time waveform of clobetasone butyrate. Each is shown.
[0073] これらの図 7のグラフによれば、(a)のグラフアイト、(b)のカーボンナノチューブ、(c )の VOPcでは、照射レーザ光の立上りで、遅れることなく発光が生じている。すなわ ち、これらのサンプルでは、この照射条件において、ほぼ照射と同期して原料粒子表 面力 微粒子が水中に飛び出していると推測される。一方、医薬品である(d)—(f) のサンプルでは、上記サンプルとは異なり、照射レーザ光に対して Ins程度の遅れを 持って発光が生じている。すなわち、この照射条件では、医薬品の微粒子化には最 低でも Ins以上のパルス幅が必要と考えられる。 According to these graphs in FIG. 7, in the graphite (a), the carbon nanotube in (b), and the VOPc in (c), light emission occurs without delay at the rise of the irradiation laser light. In other words, in these samples, it is assumed that under these irradiation conditions, the fine particles of the raw material particles are projected into the water almost synchronously with the irradiation. On the other hand, in the samples (d)-(f), which are pharmaceuticals, unlike the above samples, light emission occurs with a delay of about Ins with respect to the irradiation laser light. In other words, under these irradiation conditions, it is considered that a pulse width of at least Ins or more is required for the micronization of pharmaceuticals.
[0074] 以上のように、レーザ光と発光とのタイミングを比較することにより、微粒子化に必要 な下限値のレーザ光パルス幅を求めることができる。また、逆に、レーザ光パルス幅 が長ぐ微粒子化にともなう発光の方がレーザ光より時間幅が短くなるケースでは、発 光が伴わな 、部分のパルスレーザ光は微粒子化に寄与して 、な 、と推測される。こ の場合、微粒子化に必要なパルス幅の上限値も求めることができる。 As described above, by comparing the timing between laser light and light emission, it is possible to obtain the lower limit laser light pulse width required for atomization. Conversely, in the case where the time width of light emission due to atomization with a longer laser light pulse width is shorter than that of laser light, the part of the pulse laser light without light emission contributes to atomization, It is presumed that. In this case, the upper limit of the pulse width required for atomization can also be obtained.
[0075] 次に、発光強度とレーザ光強度との関係について説明する。ここでは、 VOPcをサ ンプルとして、照射されるレーザ光強度と、レーザ光照射により微粒子化に伴って生 じる発光強度との関係を求めた。光照射条件は波長 1064nm、繰り返し周波数 10H z、 FWHM4. 85ns, 1パルスあたりのエネルギーは 300mjZpulseである。また、照
射レーザ光強度の調整は、レンズを用いてスポット径を可変することによって行った。 被処理液は、 VOPcの原料粒子を lmgZmlの濃度で水中に懸濁し、 3mlを石英角 セルに入れて微粒子化処理を行った。 Next, the relationship between the light emission intensity and the laser light intensity will be described. Here, using VOPc as a sample, the relationship between the intensity of the irradiated laser beam and the intensity of the luminescence generated due to the atomization by the laser beam was obtained. Light irradiation conditions are wavelength of 1064 nm, repetition frequency of 10 Hz, FWHM of 4.85 ns, and energy per pulse is 300 mjZpulse. Also, The intensity of the emitted laser light was adjusted by varying the spot diameter using a lens. For the liquid to be treated, VOPc raw material particles were suspended in water at a concentration of lmgZml, and 3ml was placed in a quartz square cell to perform fine particle treatment.
[0076] 図 8は、得られた発光強度とレーザ光強度との関係を示すグラフである。このグラフ において、横軸はレーザ光強度 (mjZcm2' pulse)を示し、縦軸は発光強度 (発光の 最大値に対応する信号強度、 mV)を示している。この VOPcの場合、発光現象は 30 0mjZcm2 'pulse程度の照射レーザ光強度から観測され、光強度を高めるほど発光 強度が大きくなる傾向が得られた。すなわち、 VOPcの微粒子化においては、 300m jZcm2 · pulse以上のレーザ光照射強度で照射条件を設定することにより、微粒子化 処理を好適に実行することができることがわかる。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the obtained light emission intensity and the laser light intensity. In this graph, the horizontal axis indicates the laser light intensity (mjZcm 2 'pulse), and the vertical axis indicates the light emission intensity (signal intensity corresponding to the maximum value of light emission, mV). In this case the VOPc, luminous phenomenon is observed from the irradiation laser beam intensity of about 30 0mjZcm 2 'pul se, it tends to more emission intensity increases increase the light intensity was obtained. In other words, it can be seen that in the atomization of VOPc, by setting the irradiation conditions with a laser beam irradiation intensity of 300 mJZcm 2 · pulse or more, the atomization treatment can be suitably performed.
[0077] なお、レーザ光波長についても、同様に発光強度とレーザ光波長との関係により、 好適な照射条件を設定することが可能である。例えば、発光強度とレーザ光波長との 関係において、発光強度が最大となる波長を求めることにより、微粒子化処理に最適 なレーザ光波長を決定することができる。また、発光が得られる波長範囲を求めること により、微粒子化で選択できる波長幅が得られる。 [0077] It is to be noted that suitable irradiation conditions can be set for the laser light wavelength in the same manner according to the relationship between the emission intensity and the laser light wavelength. For example, in the relationship between the light emission intensity and the laser light wavelength, by determining the wavelength at which the light emission intensity becomes maximum, it is possible to determine the optimum laser light wavelength for the atomization treatment. In addition, by determining the wavelength range in which light emission can be obtained, a wavelength width that can be selected by fine particle formation can be obtained.
[0078] 次に、発光特性とレーザ光照射時間との関係について説明する。ここでは、 VOPc をサンプルとして、レーザ光照射時間と、発光強度 (発光の最大値)との関係を求め た。光照射条件は、波長 1064nm、繰り返し周波数 10Hz、 FWHM4. 85ns,スポッ トサイズ 3. 5mm φ、照射レーザ光強度は 600mjZcm2'pulseである。被処理液は 、 VOPcの原料粒子を lmgZmlの濃度で水中に懸濁し、 3mlを石英角セルに入れ て微粒子化処理を行った。 Next, the relationship between the light emission characteristics and the laser light irradiation time will be described. Here, using VOPc as a sample, the relationship between the laser light irradiation time and the emission intensity (the maximum value of the emission) was determined. The light irradiation conditions were a wavelength of 1064 nm, a repetition frequency of 10 Hz, a FWHM of 4.85 ns, a spot size of 3.5 mm φ, and an irradiation laser light intensity of 600 mjZcm 2 'pulse. The liquid to be treated was prepared by suspending VOPc raw material particles in water at a concentration of lmgZml, and placing 3 ml of the suspension in a quartz square cell to perform fine particle treatment.
[0079] この実験では、生成微粒子の凝集を防止する目的で界面活性剤 (Igapal CA-630: 分子量 602)を 0. 29m molZlの濃度で添加した。レーザ光照射時間は、処理前 (0 分)、 0. 5分、 3分、 6分、 9分とし、各照射時間での発光強度、及び DMS (粒度分布 測定装置:島津製作所製 SALD7000)によるサンプルの粒子径分布を併せて求め た。 [0079] In this experiment, a surfactant (Igapal CA-630: molecular weight 602) was added at a concentration of 0.29 mMolZl in order to prevent aggregation of the generated fine particles. The laser light irradiation time is before processing (0 minutes), 0.5 minutes, 3 minutes, 6 minutes, and 9 minutes. The emission intensity at each irradiation time and DMS (particle size distribution measurement device: Shimadzu SALD7000) The particle size distribution of the sample was also determined.
[0080] 図 9は、各照射時間における被処理液での VOPcの粒子径分布を示すグラフであ る。このグラフにおいて、横軸は粒子径( m)を示し、縦軸は相対粒子量を示してい
る。このグラフより、処理前の VOPcの原料粒子は、およそ 15— 70 mの粒子径範 囲に分布している。これに対して、レーザ光照射による微粒子化の処理時間を延ば していくと、 6分と 9分後には差がほとんどなぐ粒子径 200nm付近で微粒子化され た VOPcが得られることがわ力る。 FIG. 9 is a graph showing the particle size distribution of VOPc in the liquid to be treated at each irradiation time. In this graph, the horizontal axis indicates the particle diameter (m), and the vertical axis indicates the relative particle amount. The According to this graph, the raw material particles of VOPc before treatment are distributed in the particle size range of about 15 to 70 m. On the other hand, if the processing time for atomization by laser beam irradiation is extended, it can be seen that after 6 minutes and 9 minutes, VOPc that is atomized near 200 nm in particle diameter, where the difference almost disappears, is obtained. You.
[0081] 図 10は、発光強度とレーザ光照射時間との関係を示すグラフである。このグラフに ぉ 、て、横軸はレーザ光照射時間(分)を示し、縦軸は発光強度 (mV)を示して 、る 。このグラフでは、発光強度はレーザ光の照射直後が最も大きぐ微粒子化が進行す るにしたがって徐々に減少している。そして、照射 6分後には発光強度が初期の 10 分の 1程度に小さくなり、照射 9分後には発光が観測できなくなった。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between the light emission intensity and the laser light irradiation time. In this graph, the horizontal axis indicates the laser light irradiation time (minute), and the vertical axis indicates the emission intensity (mV). In this graph, the emission intensity is largest immediately after the irradiation of the laser beam, and gradually decreases as the atomization proceeds. After 6 minutes of irradiation, the luminescence intensity was reduced to about one-tenth of the initial value, and no luminescence could be observed after 9 minutes of irradiation.
[0082] この結果は、図 9のグラフに示した微粒子化状況と対応している。すなわち、 9分後 には溶媒中でキヤビテーシヨンを生じさせるような高速微粒子の生成がなくなつたと推 測される。以上のように、微粒子化に伴う発光現象をモニタリングすることにより、微粒 子化の進行状況や微粒子化の完了状況を見極めるための情報を得ることができる。 また、このような発光特性の情報に基づいてレーザ光の照射条件を決定することによ り、微粒子化処理を好適に制御することができる。 This result corresponds to the state of micronization shown in the graph of FIG. In other words, it is estimated that after 9 minutes, the generation of high-speed fine particles that would cause cavitation in the solvent was eliminated. As described above, by monitoring the light emission phenomenon accompanying the atomization, it is possible to obtain information for determining the progress of the atomization and the completion state of the atomization. In addition, by determining the irradiation condition of the laser beam based on the information of the light emission characteristics, it is possible to suitably control the atomization treatment.
[0083] 本発明による微粒子化条件の決定方法、決定装置、及び微粒子の製造方法、製 造装置は、上記した実施形態及び実施例に限られるものではなぐ様々な変形が可 能である。例えば、光破砕用のレーザ光のモニタについては、レーザ光源 20からの 信号、あるいは制御装置 25からレーザ光源 20へと送出される制御信号等を参照し て、レーザ光強度やレーザ光の照射タイミングなどの照射条件をモニタする構成とす ることも可能である。この場合、図 1に示した照射光測定装置 12は不要である。 [0083] The method and apparatus for determining microparticulation conditions, the method for producing fine particles, and the apparatus for producing microparticles according to the present invention can be variously modified without being limited to the above-described embodiments and examples. For example, regarding the monitoring of laser light for light fracturing, referring to a signal from the laser light source 20 or a control signal sent from the control device 25 to the laser light source 20, the laser light intensity and the laser light irradiation timing are referred to. It is also possible to adopt a configuration for monitoring irradiation conditions such as. In this case, the irradiation light measuring device 12 shown in FIG. 1 is unnecessary.
[0084] また、解析装置 15及び制御装置 25については、別々のコンピュータによって構成 しても良ぐあるいは、解析機能及び制御機能を併せ持つ単一のコンピュータによつ て構成しても良い。また、発光特性の表示等に用いられる表示装置 26については、 不要であれば設けなくても良い。また、照射するレーザ光波長が発光スペクトル帯と 重なる場合、微粒子化状況のモニタを優先する必要があれば、発光スペクトル帯外 でレーザ光波長を設定することとしても良 、。 [0084] The analysis device 15 and the control device 25 may be configured by separate computers, or may be configured by a single computer having both the analysis function and the control function. Further, the display device 26 used for displaying the light emission characteristics or the like may be omitted if unnecessary. Further, when the wavelength of the laser beam to be irradiated overlaps with the emission spectrum band, if it is necessary to give priority to the monitoring of the state of atomization, the laser beam wavelength may be set outside the emission spectrum band.
[0085] 本発明による微粒子化条件の決定方法は、一般には、(1)微粒子化対象の物質を
溶媒中に含む被処理液に対して、所定波長のレーザ光を照射して溶媒中にある物 質を微粒子化するとともに、微粒子化に伴う発光を測定する発光測定ステップと、 (2 )発光測定ステップでの発光の測定結果力 求められた発光特性に基づいて、被処 理液に対するレーザ光の照射条件を決定する条件決定ステップとを備えることが好 ましい。 [0085] The method for determining micronization conditions according to the present invention generally includes (1) a method of determining a substance to be micronized. An emission measurement step of irradiating a liquid to be treated contained in the solvent with a laser beam of a predetermined wavelength to atomize the substance in the solvent and measuring the emission accompanying the atomization; (2) emission measurement It is preferable that the method further comprises a condition determining step of determining a laser light irradiation condition for the liquid to be treated based on the obtained light emission characteristics.
[0086] また、本発明による微粒子化条件の決定装置は、一般には、(a)微粒子化対象の 物質を溶媒中に含む被処理液を収容する処理チャンバと、 (b)処理チャンバ内に収 容された被処理液に対して、溶媒中にある物質を微粒子化するための所定波長のレ 一ザ光を照射した際に生じる微粒子化に伴う発光を測定する発光測定手段と、 (c) 発光測定手段による発光の測定結果から求められた発光特性に基づいて、被処理 液に対するレーザ光の照射条件を決定する条件決定手段とを備えることが好ましい [0086] Further, the apparatus for determining micronization conditions according to the present invention generally includes (a) a processing chamber for accommodating a liquid to be processed containing a substance to be micronized in a solvent, and (b) a processing chamber. Luminescence measuring means for measuring luminescence associated with micronization generated when the liquid to be treated is irradiated with laser light of a predetermined wavelength for micronizing a substance in a solvent in the solvent, (c) It is preferable that the apparatus further includes condition determining means for determining the irradiation condition of the laser light to the liquid to be processed based on the emission characteristics obtained from the emission measurement result by the emission measurement means.
[0087] また、微粒子化条件の決定方法は、条件決定ステップにお!、て、発光特性として発 光強度についての特性を求めることが好ましい。同様に、決定装置は、条件決定手 段力 発光特性として発光強度についての特性を求めることが好ましい。 [0087] Further, in the method for determining the micronization condition, it is preferable to obtain a characteristic of the emission intensity as the emission characteristic in the condition determination step. Similarly, it is preferable that the determining device obtains a characteristic regarding the luminous intensity as the luminous characteristic.
[0088] この場合の具体的な照射条件の決定方法としては、条件決定ステップにおいて、 発光特性として発光強度とレーザ光照射時間との関係を求め、求められた関係から 照射条件としてのレーザ光照射時間を決定する方法を用いることができる。 In this case, as a specific method of determining irradiation conditions, in a condition determining step, a relationship between light emission intensity and laser light irradiation time is obtained as a light emission characteristic, and laser light irradiation as an irradiation condition is determined from the obtained relationship. A method for determining time can be used.
[0089] また、発光測定ステップにお!/、て、レーザ光の波長を変えて複数回の発光の測定 を行うとともに、条件決定ステップにおいて、発光特性として発光強度とレーザ光波 長との関係を求め、求められた関係力 照射条件としてのレーザ光波長を決定する 方法を用いることができる。 In the emission measurement step, the emission is measured a plurality of times while changing the wavelength of the laser light. In the condition determination step, the relationship between the emission intensity and the laser light wavelength is determined as the emission characteristic. It is possible to use a method of determining a laser beam wavelength as an irradiation condition.
[0090] また、発光測定ステップにお!/、て、レーザ光の強度を変えて複数回の発光の測定 を行うとともに、条件決定ステップにおいて、発光特性として発光強度とレーザ光強 度との関係を求め、求められた関係力 照射条件としてのレーザ光強度を決定する 方法を用いることができる。 In the emission measurement step, the emission is measured a plurality of times while changing the intensity of the laser light. In the condition determination step, the relationship between the emission intensity and the intensity of the laser light is determined as the emission characteristic. And a method of determining the laser light intensity as the irradiation condition.
[0091] あるいは、発光測定ステップにおいて、レーザ光のパルス波形を変えて複数回の発 光の測定を行うとともに、条件決定ステップにおいて、発光特性として発光強度とレ
一ザ光波形との関係を求め、求められた関係力 照射条件としてのレーザ光波形を 決定する方法を用いても良 、。この場合のレーザ光波形にっ 、ての条件としては、 例えば、レーザ光のパルス波形の立上り時間、立下り時間、パルス幅などの波形条 件がある。 [0091] Alternatively, in the emission measurement step, the emission is measured a plurality of times by changing the pulse waveform of the laser light, and in the condition determination step, the emission intensity and the emission intensity are obtained as the emission characteristics. It is also possible to use a method of determining the relationship with the light waveform and determining the laser light waveform as the irradiation condition. The laser light waveform in this case includes, for example, waveform conditions such as a rise time, a fall time, and a pulse width of the pulse waveform of the laser light.
[0092] また、微粒子化条件の決定方法は、条件決定ステップにお 、て、発光特性として発 光タイミングについての特性を求めることが好ましい。同様に、決定装置は、条件決 定手段が、発光特性として発光タイミングにつ 、ての特性を求めることが好ま 、。 [0092] Further, in the method for determining the micronization condition, it is preferable that in the condition determination step, a characteristic regarding emission timing is obtained as emission characteristics. Similarly, in the determination device, it is preferable that the condition determination means obtains all the characteristics of the light emission timing as the light emission characteristics.
[0093] この場合の具体的な照射条件の決定方法としては、条件決定ステップにおいて、 発光特性としてレーザ光の照射タイミングに対する発光の開始タイミングを求め、求 められた開始タイミング力 微粒子化に必要なレーザ光のパルス幅の下限値を算出 し、その下限値を参照して照射条件としてのレーザ光パルス幅を決定する方法を用 いることがでさる。 [0093] As a specific method of determining irradiation conditions in this case, in the condition determining step, the emission start timing with respect to the laser light irradiation timing is obtained as the emission characteristic, and the obtained start timing force necessary for atomization is required. A method of calculating the lower limit of the pulse width of the laser light and determining the pulse width of the laser light as the irradiation condition with reference to the lower limit can be used.
[0094] また、条件決定ステップにお 、て、発光特性としてレーザ光の照射タイミングに対す る発光の終了タイミングを求め、求められた終了タイミング力 微粒子化に必要なレ 一ザ光のパルス幅の上限値を算出し、その上限値を参照して照射条件としてのレー ザ光パルス幅を決定する方法を用いることができる。 In the condition determining step, the emission end timing with respect to the laser beam irradiation timing is determined as the emission characteristic, and the determined end timing force is determined by the pulse width of the laser light required for atomization. A method of calculating the upper limit and determining the laser light pulse width as the irradiation condition with reference to the upper limit can be used.
[0095] なお、一般には、測定された発光特性に基づ 、て決定されるレーザ光の照射条件 としては、レーザ光照射時間、レーザ光波長、レーザ光強度、及びレーザ光波形の 少なくとも 1つを決定することが好ましい。あるいは、これら以外の照射条件を決定し ても良い。 [0095] Generally, the laser light irradiation conditions determined based on the measured light emission characteristics include at least one of a laser light irradiation time, a laser light wavelength, a laser light intensity, and a laser light waveform. Is preferably determined. Alternatively, irradiation conditions other than these may be determined.
[0096] また、微粒子化条件の決定方法は、発光測定ステップにお 、て、発光スペクトルの 測定を行うとともに、条件決定ステップにおいて、発光スペクトルを参照して微粒子化 に伴う発光と、微粒子自身の発光とを分離することが好ましい。同様に、決定装置は 、発光測定手段が、発光スペクトルの測定を行うとともに、条件決定手段が、発光ス ベクトルを参照して微粒子化に伴う発光と、微粒子自身の発光とを分離することが好 ましい。このような構成によれば、発光特性に基づくレーザ光の照射条件の決定を好 適に行うことができる。 [0096] Further, in the method for determining the micronization conditions, the emission spectrum is measured in the emission measurement step, and in the condition determination step, the emission accompanying the micronization and the emission of the microparticles themselves are referred to with reference to the emission spectrum. It is preferable to separate light emission. Similarly, in the determination device, it is preferable that the emission measurement unit measures the emission spectrum, and the condition determination unit separates the emission accompanying the atomization from the emission of the particles themselves with reference to the emission vector. Good. According to such a configuration, it is possible to suitably determine the irradiation condition of the laser beam based on the emission characteristics.
[0097] また、決定装置は、被処理液に対して照射されるレーザ光についての測定を行う照
射光測定手段を備えることとしても良い。これにより、レーザ光の測定結果と、発光の 測定結果とを参照して、発光特性を好適に求めることができる。 [0097] In addition, the determination device performs the measurement for the laser beam irradiated to the liquid to be treated. It may be provided with an emission measuring means. This makes it possible to suitably determine the emission characteristics with reference to the measurement results of the laser beam and the emission.
[0098] 本発明による微粒子の製造方法は、一般には、被処理液の溶媒中の物質を光破 砕して、その微粒子を製造する製造方法であって、上記した微粒子化条件の決定方 法を含み、物質及び溶媒が混合された被処理液を準備する準備ステップと、条件決 定ステップにお 、て決定された照射条件に基づ!、て、被処理液に対してレーザ光を 照射することによって、溶媒中にある物質を微粒子化するレーザ光照射ステップとを 備えることが好ましい。 [0098] The method for producing fine particles according to the present invention is generally a production method for producing fine particles by subjecting a substance in a solvent of a liquid to be treated to light crushing. And irradiating the liquid to be treated with laser light based on the irradiation conditions determined in the preparation step of preparing the liquid to be treated in which the substance and the solvent are mixed, and the condition determining step! It is preferable to include a laser light irradiation step of making the substance in the solvent into fine particles.
[0099] また、本発明による微粒子の製造装置は、一般には、被処理液の溶媒中の物質を 光破砕して、その微粒子を製造する製造装置であって、上記した微粒子化条件の決 定装置と、被処理液に対して、溶媒中にある物質を微粒子化するためのレーザ光を 照射するレーザ光源と、条件決定手段によって決定された照射条件に基づいて、レ 一ザ光源によるレーザ光の照射条件を制御する制御手段とを備えることが好ましい。 産業上の利用可能性 [0099] In addition, the apparatus for producing fine particles according to the present invention is generally an apparatus for producing fine particles by subjecting a substance in a solvent of a liquid to be treated to light crushing. A laser light source for irradiating the apparatus, a liquid to be treated with laser light for atomizing a substance in a solvent into fine particles, and a laser light from a laser light source based on the irradiation conditions determined by the condition determining means. And control means for controlling the irradiation conditions. Industrial applicability
[0100] 本発明は、レーザ光照射による微粒子化の有無を判断して、被処理液に対するレ 一ザ光の照射条件を好適に制御することが可能な微粒子化条件の決定方法、決定 装置、及びそれを用いた微粒子の製造方法、製造装置として利用可能である。
The present invention provides a method and apparatus for determining fine particle conditions, which can determine the presence or absence of fine particles by laser light irradiation and can appropriately control the laser light irradiation conditions for the liquid to be treated. And a method and apparatus for producing fine particles using the same.