JP2013139004A - 物質混合装置、並びに物質混合方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】物質混合や物質混合制御を、人為的に制御しやすい光の種類の照射を制御することで行ない、従来技術ではできなかった物質混合方法及び物質混合装置を提供する。
【解決手段】光の異なる種類の照射によって、くっついたり、離れたりの反応を得られる複数の光種類反応物質に、光の異なる種類を照射する光種類照射手段と、上記照射を制御する光種類反応物質反応制御手段と、上記複数の光種類反応物質を蓄積する光種類反応物質蓄積手段と、混合したい複数の物質を蓄積する物質蓄積手段とからなる装置によって、光の種類の照射によって、物質の混合過程を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】光の異なる種類の照射によって、くっついたり、離れたりの反応を得られる複数の光種類反応物質に、光の異なる種類を照射する光種類照射手段と、上記照射を制御する光種類反応物質反応制御手段と、上記複数の光種類反応物質を蓄積する光種類反応物質蓄積手段と、混合したい複数の物質を蓄積する物質蓄積手段とからなる装置によって、光の種類の照射によって、物質の混合過程を制御する。
【選択図】図１
Description
本発明は、異なる光の種類の照射によって反応が異なる物質（以下光種類反応物質という）を用いて、二つ以上の物質を混合するまたは混合を制御するための物質混合装置並びに物質混合方法に関する。
従来、二つ以上の物質を混ぜ合わせる手法として様々な技術が提案されてきた。
しかし、人為的に制御しやすい光の種類の照射を用いて、二つ以上の物質を混合させるまたは混合を制御する物質混合方法及び物質混合装置はなかった。
しかし、人為的に制御しやすい光の種類の照射を用いて、二つ以上の物質を混合させるまたは混合を制御する物質混合方法及び物質混合装置はなかった。
解決しようとする課題は、物質混合や物質混合制御を、人為的に制御しやすい光の種類の照射を制御することで行ない、従来技術ではできなかった物質混合方法及び物質混合装置を提供する。
本願第１番目の発明による物質混合装置は、光の異なる種類の照射によって、くっついたり、離れたりの反応を得られる複数の物質（以下複数の光種類反応物質という）に、上記光の異なる種類を照射する光種類照射手段と、上記光種類照射手段が上記複数の光種類反応物質に上記光の異なる種類を照射するという、その照射を制御することによって、上記くっついたり離れたりの反応を制御する光種類反応物質反応制御手段と、上記複数の光種類反応物質を、蓄積する光種類反応物質蓄積手段と、上記光種類反応物質蓄積手段に蓄積された上記複数の光種類反応物質の上記反応によって、複数の物質の混合が制御される、その複数の物質を蓄積する物質蓄積手段とを有するようになされている。
本願第２番目の発明による物質混合装置は、本願第１番目の発明による物質混合装置において、上記光種類物質反応制御手段が、上記光種類反応物質の上記反応を、上記複数の光種類反応物質を振動することで促進させるための振動手段を、さらに有するようになされている。
本願第３番目の発明による物質混合方法は、光の異なる種類の照射によって、くっついたり、離れたりの反応を得られる複数の物質（以下複数の光種類反応物質という）に、上記光の異なる種類を照射する光種類照射ステップと、上記光種類照射ステップが上記複数の光種類反応物質に上記光の異なる種類を照射するという、その照射を制御することによって、上記くっついたり離れたりの反応を制御する光種類反応物質反応制御ステップと、上記複数の光種類反応物質を、蓄積する光種類反応物質蓄積ステップと、上記光種類反応物質蓄積ステップで蓄積された上記複数の光種類反応物質の上記反応によって、複数の物質の混合が制御される、その複数の物質を蓄積する物質蓄積ステップとを有するようになされている。
本願第４番目の発明による物質混合方法は、本願大番目の発明による物質混合方法において、上記光種類物質反応制御ステップが、上記光種類反応物質の上記反応を、上記複数の光種類反応物質を振動することで促進させるための振動ステップを、さらに有するようになされている。
この発明によれば、複数の物質を混合する際の物質混合の制御を、上記複数の光種類反応物質の蓄積層を、上記混合したい複数の物質間に配置し、上記複数の光種類反応物質のくっついたり、離れたりする反応を、光の種類の照射を制御することで、可能とする。従って、物質混合の制御を、時間的及び空間的に、人為的コントロール可能な状態で且つ安易な方法で行なうことができる点において特に有効である。さらに、危険物質の混合を行なう際のリスクを、遠隔操作によって安易に行なうことができる点において、特に有効である。
図１に基づき、実施の形態を説明する。
まず、異なる光の種類の照射によって、くっついたり、離れたりの反応を得られる複数の物質（以下複数の光種類反応物質という）について、説明する。
まず、異なる光の種類の照射によって、くっついたり、離れたりの反応を得られる複数の物質（以下複数の光種類反応物質という）について、説明する。
光を照射することによって、反応（触媒作用）する物質例として、酸化チタンによる光触媒作用がある。また、自然界には、光合成がある。
ここでは、異なる光の種類を照射することによって、その反応を可逆的な反応として管理できる物質を利用するものである。
ここでは、異なる光の種類を照射することによって、その反応を可逆的な反応として管理できる物質を利用するものである。
本発明では、例えば、大阪大学の原田明教授らが開発したゼリー状物質（ゲル）を、上記光種類反応物質として活用することができる。原田明教授らが開発した上記ゼリー状物質の研究発表は、以下の雑誌でおこなわれた。
Nature
Communications
Photoswitchable gel assembly based on molecular
recognition
Hiroyasu
Yamaguchi,1 Yuichiro Kobayashi,1 Ryosuke
Kobayashi,1 Yoshinori Takashima,1 Akihito Hashidzume1 & Akira Harada1, 2
AffiliationsContributionsCorresponding author Journal name:Nature Communications
Volume:3,Article
number:603 Published03 January 2012
尚、上記複数の光種類反応物質は、上記記載の原田明教授開発のゲルに限らず、同様の光照射反応を示す上記光種類反応物質であればよい。
また、原田明教授らが開発したゲル、即ち本発明でいうところの複数の光種類反応物質は、２種類のゲルを利用している。但し、本発明においては、複数の光種類反応物質は、２種類の光種類反応物質に限らず、３種類以上の複数の光種類反応物質でもよい。
Nature
Communications
Photoswitchable gel assembly based on molecular
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Hiroyasu
Yamaguchi,1 Yuichiro Kobayashi,1 Ryosuke
Kobayashi,1 Yoshinori Takashima,1 Akihito Hashidzume1 & Akira Harada1, 2
AffiliationsContributionsCorresponding author Journal name:Nature Communications
Volume:3,Article
number:603 Published03 January 2012
尚、上記複数の光種類反応物質は、上記記載の原田明教授開発のゲルに限らず、同様の光照射反応を示す上記光種類反応物質であればよい。
また、原田明教授らが開発したゲル、即ち本発明でいうところの複数の光種類反応物質は、２種類のゲルを利用している。但し、本発明においては、複数の光種類反応物質は、２種類の光種類反応物質に限らず、３種類以上の複数の光種類反応物質でもよい。
複数の光種類反応物質が、くっついたり、離れたりの反応をするとは、例えば、それら複数の光種類反応物質がゲル状であれば、それらを細かいさいの目状に切り、それらを水中または何らかの水溶液中で反応させ、または、更にその状態に振動を加えることで、それら複数の光種類反応物質をくっつけて、例えば、水や空気などを通さない形状物を形成するようになり、さらに、上記のように複数の光種類反応物質をくっつけて、水や空気などを通さない形状物を形成した後に、光の種類の一である例えば紫外線を照射することで、上記ゲル状の光種類反応物質が、ばらばらに離れ、上記ゲル状間に隙間ができようになり、またさらに、上記ゲル状の光種類反応物質が、上記ばらばらに離れた状態に、光の種類の一である例えば可視光線を照射することで、再度、可逆的に、上記ゲル状の複数の光種類反応物質を、くっつけることが可能となる、反応をいう。
ここで、複数の光種類反応物質は、必ずしもゼリー状でなくてもよい。ここでいう光種類反応物質のように、異なる光の種類に反応し、くっついたり、離れたりする性質の物質であれば、その形状は、ゼリー状に限るものではない。その他の形状としては、例えば、粉末状であったり、固形物状であったり、液体であったりしてもよい。
次に、光種類照射手段について説明する。
光種類照射手段が、異なる光の種類を、上記複数の光種類反応物質に照射し、上記複数の光種類反応物質が、くっつけたり、離れたりするようにする。光種類照射手段が照射する異なる光の種類とは、例えば、可視光線とか紫外線とかである。但し、光種類照射手段が照射する異なる光の種類は、可視光線と紫外線に限るものではない。その他の光の種類の組合せでも良い。
光種類照射手段が、異なる光の種類を、上記複数の光種類反応物質に照射し、上記複数の光種類反応物質が、くっつけたり、離れたりするようにする。光種類照射手段が照射する異なる光の種類とは、例えば、可視光線とか紫外線とかである。但し、光種類照射手段が照射する異なる光の種類は、可視光線と紫外線に限るものではない。その他の光の種類の組合せでも良い。
次に、光種類反応物質反応制御手段について、説明する。
光種類反応物質反応制御手段が、第一義的には、上記光種類照射手段を制御する。即ち、上記光種類照射手段が照射する異なった光である、例えば、紫外線や可視光線の照射を制御する。
光種類反応物質反応制御手段が、第一義的には、上記光種類照射手段を制御する。即ち、上記光種類照射手段が照射する異なった光である、例えば、紫外線や可視光線の照射を制御する。
光種類反応物質反応制御手段が、上記光種類照射手段を制御することで、上記光種類反応物質がくっついたり、離れたりする反応を制御するようになされている。
本発明においては、上記光種類反応物質反応制御手段と当該光種類反応物質反応制御手段が制御する上記光種類照射手段との距離を、自由に設定することができるので、遠隔操作による物質混合作業を可能とする。
上記光種類反応物質反応制御手段は、上記光種類照射手段を制御する他に、後記振動手段を制御する。
上記光種類反応物質反応制御手段は、また、自然現象や人工物の機械的・電磁気的・熱的・音響的・化学的性質あるいはそれらで示される空間情報・時間情報などを信号として表す各種センサー部を有し、複数の物質を混合するのを制御するようになされている。
次に、振動手段について説明する。
振動手段が、上記複数の光種類反応物質が、ある条件でくっつく反応または離れる反応を、上記複数の光種類反応物質を振動することで、補助し、そのくっつく反応または離れる反応を促すようになされている。
但し、上記光種類照射手段によって、上記複数の光種類反応物質が、ある条件でくっつく反応または離れる反応を充分に行なえるようであれば、当該振動手段は、必ずしも必要な手段ではない。
振動手段が、上記複数の光種類反応物質が、ある条件でくっつく反応または離れる反応を、上記複数の光種類反応物質を振動することで、補助し、そのくっつく反応または離れる反応を促すようになされている。
但し、上記光種類照射手段によって、上記複数の光種類反応物質が、ある条件でくっつく反応または離れる反応を充分に行なえるようであれば、当該振動手段は、必ずしも必要な手段ではない。
次に、光種類反応物質蓄積手段について説明する。
光種類反応物質蓄積手段が、上記複数の光種類反応物質を、複数の光種類反応物質からなる層として、蓄積する。
複数の光種類反応物質からなる層とは、例えば、水と複数の光種類反応物質によって形成された層であったり、化学物質からなる水溶液と複数の光種類反応物質によって形成される層であったり、単に複数の光種類反応物質からなる層であったりする。
光種類反応物質蓄積手段が、上記複数の光種類反応物質を、複数の光種類反応物質からなる層として、蓄積する。
複数の光種類反応物質からなる層とは、例えば、水と複数の光種類反応物質によって形成された層であったり、化学物質からなる水溶液と複数の光種類反応物質によって形成される層であったり、単に複数の光種類反応物質からなる層であったりする。
光種類反応物質蓄積手段は、通常は、混合したい物質と物質の間に挟まれるように配置される。但し、混合する物質の性質によっては、このような配置方法に限るものではない。
物質蓄積手段が、混合する複数の物質をそれぞれに蓄積する。
実施例１を、図１を参照し説明する。
まず、光種類反応物質蓄積手段に、複数の光種類反応物質からなる層を形成し蓄積する。
上記複数の光種類反応物質からなる層とは、例えば、水と複数の光種類反応物質からなる。
まず、光種類反応物質蓄積手段に、複数の光種類反応物質からなる層を形成し蓄積する。
上記複数の光種類反応物質からなる層とは、例えば、水と複数の光種類反応物質からなる。
光種類反応物質蓄積手段に蓄積した複数の光種類反応物質からなる層の複数の光種類反応物質がくっつく反応を起すために、あるいはその反応を補助し促す為に、上記蓄積した複数の光種類反応物質からなる層に、振動手段によって、振動を与え、上記複数の光種類反応物質をくっつけるようになされる。
上記複数の光種類反応物質からなる層の上記複数の光種類反応物質がくっつくようになされ、上記複数の光種類反応物質からなる層を、例えば、液体及び／又は気体が通過しない状態の層（以下複数の光種類反応物質の不通過層という）に変化させる。
次に、混合したい物質Ａと物質Ｂを、上記複数の光種類反応物質の不通過層を挟むように配置する。
上記複数の光種類反応物質の不通過層と上記混合したい物質Ａと物質Ｂは、それらを収納できる容器に入れられている。
上記複数の光種類反応物質の不通過層と上記混合したい物質Ａと物質Ｂは、それらを収納できる容器に入れられている。
ここで、上記複数の光種類反応物質の不通過層に、上記複数の光種類反応物質の不通過層になる前の上記複数の光種類反応物質からなる層にするため、即ち、くっついた反応を起こした上記複数の光種類反応物質が、離れる反応を起すように、特定の光の種類を、光種類反応物質反応制御手段の制御に基づき、照射する。特定の光種類とは、例えば、紫外線である。
上記複数の光種類反応物質の不通過層に、上記特定の光の種類の一である紫外線を照射することで、上記複数の光種類反応物質からなる層、即ち、水と複数の光種類反応物質からなる層に戻るように変化させ、上記複数の光種類反応物質からなる層に隙間を生じるようになされ、物質Ａと物質Ｂとの混合が起こることが可能な状態を作り出す。
上記物質Ａと物質Ｂとの混合が起こることが可能な状態を作り出すことによって、物質Ａと物質Ｂとの混合を、行なうことができる。
さらに、上記物質Ａと物質Ｂの混合を起す状態における上記複数の光種類反応物質からなる層に、光種類反応物質反応制御手段の制御の下、上記光種類照射手段によって、複数の光種類反応物質がくっつくための特定の光の種類の一である可視光線を、照射することで、上記複数の光種類反応物質からなる層を、上記複数の光種類反応物質の不通過層へと可逆的に変化させていくことが可能となる。
これによって、物質Ａと物質Ｂの混合過程を、混合を実施する者が希望する状況下にコントロールすることが可能となる。
これによって、物質Ａと物質Ｂの混合過程を、混合を実施する者が希望する状況下にコントロールすることが可能となる。
ここで、混合したい物質Ａ及び物質Ｂは、例えば、液体でもよいし、粉末でもよいし、ゼリー状のものでもよいし、固体であってもよいし、または、それらの組合せであってもよい。
さらに、本発明によれば、混合したい物質は、上記物質Ａと物質Ｂのように２種の物質の混合に限らず、複数の物質の混合を制御することが可能である。
複数の物質の混合を制御するには、例えば、図２や図３に示すような配置方法がある。但し、図２、図３で示す配置方法に限るものではなく、本発明を活用できる配置方法であれば、どのような配置方法あってもよい。
図２によれば、物質Ａに対し、混合したい物質Ｂと物質Ｃとの混合を、複数のパターンで制御し、その混合を同時的に行なうことができる。例えば、物質Ａに対し、混合したい物質Ｂ上の複数の光種類反応物質からなる層への光の照射条件と、混合したい物質Ｃ上の複数の光種類反応物質からなる層への光の照射条件を同一にすることで、同一条件による二つの物質の混合を行なうことができる。
一方、物質Ａに対し、混合したい物質Ｂ上の複数の光種類反応物質からなる層への光の照射条件と、混合したい物質Ｃ上の複数の光種類反応物質からなる層への光の照射条件を、異なる光の種類の照射条件として制御することで、それぞれ、異なった混合条件で混合することを可能とする。上記異なる光の種類の照射条件とは、例えば、一方は、紫外線の照射であり、一方は可視光線の照射であるというように、制御することが出来る。
一方、物質Ａに対し、混合したい物質Ｂ上の複数の光種類反応物質からなる層への光の照射条件と、混合したい物質Ｃ上の複数の光種類反応物質からなる層への光の照射条件を、異なる光の種類の照射条件として制御することで、それぞれ、異なった混合条件で混合することを可能とする。上記異なる光の種類の照射条件とは、例えば、一方は、紫外線の照射であり、一方は可視光線の照射であるというように、制御することが出来る。
また、上記複数の光種類反応物質からなる層への光の照射方法は、縦方向からの照射及び／または横方向からの照射を組み合わせて、制御することもできる。さらに、上記縦方向からの照射及び／または横方向からの照射による制御において、光の照射の強度や、照射する時間を、異なる上記強度または上記時間として制御することで、上記物質Ａ、Ｂ、Ｃの混合を、物質混合を行なう側が、その意図するように制御することができる。また、上記強度と時間による制御に関しては、それぞれにセンサーやタイマーを利用することで、自動的に、物質混合を制御することも可能となる。
図３によれば、混合したい物質Ａと物質Ｂと物質Ｃにおける、それらの混合において、物質Ａと物質Ｂとの間の複数の光種類反応物質からなる層と、物質Ｂと物質Ｃとの間の複数の光種類反応物質からなる層への、光の種類の照射条件を制御することで、複数の物質混合条件を生み出し、管理することができる。
上記物質Ａと物質Ｂとの間の複数の光種類反応物質からなる層と、上記物質Ｂと物質Ｃとの間の複数の光種類反応物質からなる層への、光の照射条件を制御するとは、前述したように、縦方向からの照射及び／または横方向からの照射を組み合わせて、制御することもできる。さらに、上記縦方向からの照射及び／または横方向からの照射による制御において、光の照射の強度や、照射する時間を制御することで、上記物質Ａ、Ｂ、Ｃの混合を、制御することができる。また、図４においても、タイマーや各種センサーの活用により、自動的に、物質混合を制御することを可能せしめる。
また、図１、図２、図３の組合せによる、複数の物質の混合を行なうまたは混合を制御することができる。
複数の物質の混合において、光の種類の照射を制御することで、複数の物質を混合するまたは複数の物質の混合を制御することを可能とし、各種研究、実験、事業に貢献することができる。
Claims (4)
- 光の異なる種類の照射によって、くっついたり、離れたりの反応を得られる複数の物質（以下複数の光種類反応物質という）に、上記光の異なる種類を照射する光種類照射手段と、上記光種類照射手段が上記複数の光種類反応物質に上記光の異なる種類を照射するという、その照射を制御することによって、上記くっついたり離れたりの反応を制御する光種類反応物質反応制御手段と、上記複数の光種類反応物質を、蓄積する光種類反応物質蓄積手段と、上記光種類反応物質蓄積手段に蓄積された上記複数の光種類反応物質の上記反応によって、複数の物質の混合が制御される、その複数の物質を蓄積する物質蓄積手段とを有することを、特長とする物質混合装置。
- 上記請求項１に記載の物質混合装置において、上記光種類物質反応制御手段が、上記光種類反応物質の上記反応を、上記複数の光種類反応物質を振動することで促進させるための振動手段を、さらに有することを特長とする物質混合装置。
- 光の異なる種類の照射によって、くっついたり、離れたりの反応を得られる複数の物質（以下複数の光種類反応物質という）に、上記光の異なる種類を照射する光種類照射ステップと、上記光種類照射ステップが上記複数の光種類反応物質に上記光の異なる種類を照射するという、その照射を制御することによって、上記くっついたり離れたりの反応を制御する光種類反応物質反応制御ステップと、上記複数の光種類反応物質を、蓄積する光種類反応物質蓄積ステップと、上記光種類反応物質蓄積ステップで蓄積された上記複数の光種類反応物質の上記反応によって、複数の物質の混合が制御される、その複数の物質を蓄積する物質蓄積ステップとを有することを、特長とする物質混合方法。
- 上記請求項３に記載の物質混合方法において、上記光種類物質反応制御ステップが、上記光種類反応物質の上記反応を、上記複数の光種類反応物質を振動することで促進させるための振動ステップを、さらに有することを特長とする物質混合方法。
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| Cho et al. | Bioinspired control of calcium phosphate Liesegang patterns using anionic polyelectrolytes | |
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| Shan et al. | In situ controlled surface microstructure of 3D printed Ti alloy to promote its osteointegration | |
| Ryzhkov et al. | Coupling pH-regulated multilayers with inorganic surfaces for bionic devices and infochemistry | |
| Kim et al. | Tuning the hydrophobicity of a hydrogel using self-assembled domains of polymer cross-linkers | |
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