(57)【要約】本発明は、第１流体が注入される注入口が設けられた内部ノズル部本体と、前記内部ノズル部本体に連結され、前記第１流体の吐出口を提供する中空管ニードルを備えた内部ニードル部と、前記内部ノズル部本体と組み立てられ、第２流体が注入される注入口が設けられた外部ノズル部本体と、前記外部ノズル部本体に連結され、前記内部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルを囲むように配置されて前記第２流体の吐出口を提供する中空管ニードルを備えた外部ニードル部と、前記内部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルの中心軸の位置を制御する内部ニードル位置調節部と、前記外部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルの中心軸の位置を制御する外部ニードル位置調節部と、を含む、同軸制御用の二重ノズルを開示する。【選択図】図１
2021505391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が注入される注入口が設けられた内部ノズル部本体と、
前記内部ノズル部本体に連結され、前記第１流体の吐出口を提供する中空管ニードルを備えた内部ニードル部と、
前記内部ノズル部本体と組み立てられ、第２流体が注入される注入口が設けられた外部ノズル部本体と、
前記外部ノズル部本体に連結され、前記内部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルを囲むように配置されて前記第２流体の吐出口を提供する中空管ニードルを備えた外部ニードル部と、
前記内部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルの中心軸の位置を制御する内部ニードル位置調節部と、
前記外部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルの中心軸の位置を制御する外部ニードル位置調節部と、
を含む同軸制御用の二重ノズル。
【請求項２】
前記内部ニードル位置調節部は、前記内部ニードル部が挿入される中心ホールと、前記外部ノズル部に注入された前記第２流体が通過可能な複数個の周辺ホールが形成された金属板と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の同軸制御用の二重ノズル。
【請求項３】
前記金属板が、前記外部ノズル部本体の内部に設けられたホルダーに据え付けられることを特徴とする請求項２に記載の同軸制御用の二重ノズル。
【請求項４】
前記外部ニードル位置調節部は、前記外部ニードル部の周辺に配置された少なくとも一つ以上の中心軸調節用ねじピンを備えることを特徴とする請求項１に記載の同軸制御用の二重ノズル。
【請求項５】
前記中心軸調節用ねじピンは、直径が０．５ｍｍ〜５ｍｍであり、ピンの端部形状は、前記中空管ニードルに接触可能に鋭いか、またはＵ字形であることを特徴とする請求項４に記載の同軸制御用の二重ノズル。
【請求項６】
前記内部ノズル部本体から前記内部ニードル部を脱着する内部ニードル部締結用キャップを備え、
前記内部ニードル部締結用キャップは、前記内部ニードル部に備えられるハブと締結可能な半円の溝構造、または内部に二条ねじのねじ山を有するルアーロック構造を有することを特徴とする、請求項１載の同軸制御用の二重ノズル。
【請求項７】
前記内部ノズル部及び前記外部ノズル部に備えられた前記中空管ニードルが、内径０．００５ｍｍ〜２ｍｍ、外径０．０２ｍｍ〜３ｍｍ、長さ２ｍｍ〜２００ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の二重ノズル。
【請求項８】
前記内部ノズル部本体に０．１ｋＶ〜６０ｋＶの直流高電圧を加える高電圧印加手段が連結されたことを特徴とする請求項１に記載の同軸制御用の二重ノズル。
【請求項９】
前記内部ニードル部の中空管ニードルの外径と前記外部ニードル部の中空管ニードルの内径との間隔が、５μｍ〜１，０００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の同軸制御用の二重ノズル。
【請求項１０】
第１流体が注入される注入口が設けられた内部ノズル部本体と、
前記内部ノズル部本体に連結され、前記第１流体の吐出口を提供する中空管ニードルを備えた内部ニードル部と、
前記内部ノズル部本体の一端と組み立てられ、第２流体が注入される注入口が設けられた外部ノズル部本体と、
前記外部ノズル部本体に連結され、前記内部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルを囲むように配置されて前記第２流体の吐出口を提供する中空管ニードルを備えた外部ニードル部と、
前記内部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルの中心軸の位置を制御する内部ニードル位置調節部と、
前記外部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルの中心軸の位置を制御する外部ニードル位置調節部と、
前記内部ノズル部本体の他端と組み立てられ、空気が注入される注入口を備えた空圧制御部本体と、
前記空圧制御部本体の内部に設けられ、前記空気によって作動して前記内部ニードル部へ移送される溶液の流れを制御または遮断するニードルシャフトと、
を含む同軸制御用の二重ノズル。
【請求項１１】
前記ニードルシャフトが、前記内部ニードル部の注入口を塞ぐことの可能なテーパ遮断部と、前記内部ニードル部の前記中空管ニードルに挿入可能な先端ニードル部と、を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の同軸制御用の二重ノズル。
【請求項１２】
前記ニードルシャフトがスプリングによって上方へ弾性バイアスされることで前記内部ニードル部が常時開放状態を維持することを特徴とする請求項１０に記載の同軸制御用の二重ノズル。
【請求項１３】
前記空圧制御部本体に空気を注入すれば、前記ニードルシャフトの前記テーパ遮断部が前記内部ニードル部の注入口を塞ぎ、前記先端ニードル部は、前記内部ニードル部の前記中空管ニードルに挿入されて端部がチップの外部へ突出することを特徴とする請求項１２に記載の同軸制御用の二重ノズル。
【請求項１４】
前記内部ノズル部本体の内部で前記ニードルシャフトと結合して前記内部ニードル部の上部へ前記第１流体が漏れることを防止するニードルシャフト封止部をさらに含む請求項１０に記載の同軸制御用の二重ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同軸制御用の二重ノズルに関し、より詳しくは、エレクトロスピニング装置の吐出口へキャピラリー中空管ニードルが二重管として構成された同軸制御用の二重ノズルに関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年１２月１２日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１７０１５４号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
通常、内部ノズル及び外部ノズルから構成された同軸の二重ノズルは、内部ノズルの吐出口から溶液を吐出し、外部の吐出口から空気または気体を排出して溶液を粒子化するか、または粒子化した噴霧液を特定の基材にコーティングする噴射ノズルとして使用される。
【０００４】
また、中空管から構成された二重ノズルは、エレクトロスピニング工程によって中空ナノ繊維またはコア−シェル構造体の微細繊維を製造するか、または電気噴射工程によって二重層構造の粒子を製造するのに使用される。
【０００５】
米国特許第９７７２３０１号及び米国特許第９７９６１８３号においては、流体吐出量を１分当たり１００マイクロリットル（μｌ）以下にしてナノメートル（ｎｍ）〜マイクロメートル（μｍ）の大きさの粒子または繊維状の構造体を製造するか、またはコーティングする微細工程が開示されている。前記微細工程において使用される中空管ニードルの直径は０．０１ｍｍ〜１ｍｍと小さく、同心で構成された二重管ニードルにおける内部ニードルと外部ニードルとの間の空間が０．１ｍｍ以内と狭いため、二重管を同軸として構成することに精密な作業が求められる。
【０００６】
しかし、中空管ニードル同士の間隙が０．１ｍｍ以下である場合、内部ニードルが外部ニードルに接触するなど、同軸で構成できず、ほとんどが非同軸になってずれるという問題点がある。
【０００７】
また、内部ニードルが塞がれて内部ニードルユニットを交替すれば、中空管ニードルの中心軸が元通り維持されにくい。前記同軸二重ノズルとは異なり、韓国特許登録第１０−０９１９７７２号のように、コア−シェル構造体を製造するか、または粒子を製造する場合、内部ノズルユニット及び外部ノズルユニットに備えられた中空管ニードルの中心軸を溶液の特性によって非同軸で制御する必要がある。しかし、従来の二重ノズルは、内部ニードル及び外部ニードルを非同軸で精密に制御しにくいという不具合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、詳しくは、中空管ニードルの中心軸を制御することができる構造を有する同軸制御用の二重ノズルを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、内部ニードル及び外部ニードルの中心軸を同軸または非同軸で精密に調節可能な同軸制御用の二重ノズルを提供することを他の目的とする。
【００１０】
また、本発明は、中空管ニードルの交替が容易であり、交替後にも中空管ニードルの中心軸が元通り維持される同軸制御用の二重ノズルを提供することをさらに他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を達成するため、本発明は、第１流体が注入される注入口が設けられた内部ノズル部本体と、前記内部ノズル部本体に連結され、前記第１流体の吐出口を提供する中空管ニードルを備えた内部ニードル部と、前記内部ノズル部本体と組み立てられ、第２流体が注入される注入口が設けられた外部ノズル部本体と、前記外部ノズル部本体に連結され、前記内部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルを囲むように配置されて前記第２流体の吐出口を提供する中空管ニードルを備えた外部ニードル部と、前記内部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルの中心軸の位置を制御する内部ニードル位置調節部と、前記外部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルの中心軸の位置を制御する外部ニードル位置調節部と、を含む、同軸制御用の二重ノズルを提供する。
【００１２】
前記内部ニードル位置調節部は、前記内部ニードル部が挿入される中心ホールと、前記外部ノズル部に注入された前記第２流体が通過可能な複数個の周辺ホールが形成された金属板と、を備え得る。
【００１３】
前記金属板は、前記外部ノズル部本体の内部に設けられたホルダーに据え付けられ得る。
【００１４】
前記外部ニードル位置調節部は、前記外部ニードルの周辺に配置された少なくとも一つ以上の中心軸調節用ねじピンを備え得る。
【００１５】
前記ねじピンは、直径が０．５ｍｍ〜５ｍｍであり、ピンの端部形状は、前記中空管ニードルに接触可能に鋭いか、またはＵ字形であり得る。
【００１６】
前記内部ノズル部本体から前記内部ニードル部を脱着する内部ニードル部締結用キャップを備え、前記内部ニードル部締結用キャップは、前記内部ニードル部に備えられるハブと締結可能な溝構造、または内部に二条ねじのねじ山を有するルアーロック（ｌｕｅｒ  ｌｏｃｋ）構造を有することが望ましい。
【００１７】
前記内部ノズル部及び前記外部ノズル部に備えられた前記中空管ニードルは、内径０．００５ｍｍ〜２ｍｍ、外径０．０２ｍｍ〜３ｍｍ、長さ２ｍｍ〜２００ｍｍであることが望ましい。
【００１８】
前記内部ノズル部本体に０．１ｋＶ〜６０ｋＶの直流高電圧を加える高電圧印加手段が連結され得る。
【００１９】
前記内部ニードルの中空管ニードルの外径と前記外部ニードルの中空管ニードルの内径との間隔は、５μｍ〜１，０００μｍであることが望ましい。
【００２０】
本発明の他面によれば、第１流体が注入される注入口が設けられた内部ノズル部本体と、前記内部ノズル部本体に連結され、前記第１流体の吐出口を提供する中空管ニードルを備えた内部ニードル部と、前記内部ノズル部本体の一端と組み立てられ、第２流体が注入される注入口が設けられた外部ノズル部本体と、前記外部ノズル部本体に連結され、前記内部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルを囲むように配置されて前記第２流体の吐出口を提供する中空管ニードルを備えた外部ニードル部と、前記内部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルの中心軸の位置を制御する内部ニードル位置調節部と、前記外部ニードル部に備えられた前記中空管ニードルの中心軸の位置を制御する外部ニードル位置調節部と、前記内部ノズル部本体の他端と組み立てられ、空気が注入される注入口を備えた空圧制御部本体と、前記空圧制御部本体の内部に設けられ、前記空気によって作動して前記内部ニードル部へ移送される溶液の流れを制御または遮断するニードルシャフトと、を含む、同軸制御用の二重ノズルが提供される。
【００２１】
前記ニードルシャフトは、前記内部ニードル部の注入口を塞ぐことの可能なテーパ遮断部と、前記内部ニードル部の前記中空管ニードルに挿入可能な先端ニードル部と、を備え得る。
【００２２】
前記ニードルシャフトは、スプリングによって上方へ弾性バイアスされることで前記内部ニードル部が常時開放状態を維持することが望ましい。
【００２３】
前記空圧制御部本体に空気を注入すれば、前記ニードルシャフトの前記テーパ遮断部が前記内部ニードル部の注入口を塞ぎ、前記先端ニードル部は、前記内部ニードル部の前記中空管ニードルに挿入されて端部がチップの外部へ突出することが望ましい。
【００２４】
前記内部ノズル部本体の内部で前記ニードルシャフトと結合して前記内部ニードル部の上部へ前記第１流体が漏れることを防止するニードルシャフト封止部をさらに含み得る。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による同軸制御用の二重ノズルは、次のような効果を奏する。
第一に、内部ニードル及び外部ニードルの中心軸を同軸で精密に制御することで、均一なコア−シェルの二重構造を有する粒子及び繊維状のフィラメント構造体などを製造することができる。
【００２６】
第二に、中空管ニードルの中心軸を自由に調節して同軸または非同軸の二重ノズルを提供することで、内部ニードル部より吐出した流体がシェルをなす多様なコア−シェル構造体を製作することができる。
【００２７】
第三に、直径が極めて小さい中空管ニードルを容易に交替することができ、交替後にも二重ノズルの同軸を精密に維持することができる。
【００２８】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の望ましい実施例による同軸制御用の二重ノズルの構成を示した断面図である。
【図２】図２は、図１において内部ニードル位置調節部を示した断面図である。
【図３】図３は、図１の切開斜視図である。
【図４】図４は、図１の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施例による同軸制御用の二重ノズルの構成を示した断面図である。
【図６】図６は、図５においてニードルシャフトの開放状態（ａ）と閉鎖状態（ｂ）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明の望ましい実施例による同軸制御用の二重ノズルの構成を示した断面図である。
【００３１】
図１を参照すれば、本発明の望ましい実施例による同軸制御用の二重ノズルは、第１流体が注入される内部ノズル部本体１０１と、第２流体が注入される外部ノズル部本体１０２と、前記第１流体の吐出口になる中空管ニードルを備えた内部ニードル部１０３と、内部ノズル部本体１０１から内部ニードル部１０３を容易に脱着するように備えられた内部ニードル部締結用キャップ１０５と、前記第２流体の吐出口になる中空管ニードルを備えた外部ニードル部１０４と、内部ニードル部１０３に備えられた中空管ニードルの中心軸の位置を制御する内部ニードル位置調節部１０６と、外部ニードル部に備えられた中空管ニードルの中心軸の位置を制御する外部ニードル位置調節部１０７と、を含む。
【００３２】
内部ノズル部本体１０１は、溶液または気体状態の第１流体が注入される注入口１０１ａと、溶液貯蔵空間と、テーパ形状の出口と、を備える。内部ノズル部本体１０１の注入口１０１ａは、二条ねじが形成された部品から構成され、ルアーロック構造の出口を有するシリンジ（ｓｙｒｉｎｇｅ）またはメールフィッティング（ｍａｌｅ  ｆｉｔｔｉｎｇ）結合するか、チュービング締結用フィッティングが結合する。内部ノズル部本体１０１の出口は、ニードル部のソケット部分と接触して密着結合するようにルアーテーパ形状で構成される。また、内部ノズル部本体１０１の溶液貯蔵空間は、溶液が移送される流路として構成されるか、または溶液が貯蔵される空間として構成される。また、内部ノズル部本体１０１の外部面には、対応する所定の固定部（図示せず）に結合できるねじ山が形成されている。
【００３３】
前記ルアーテーパ連結規格は、ＩＳＯ  ５９４  ｓｔａｎｄａｒｄｓ｛ＩＳＯ  ５９４−１：１９８６「Ｃｏｎｉｃａｌ  ｆｉｔｔｉｎｇｓ  ｗｉｔｈ  ａ  ６％（Ｌｕｅｒ）  ｔａｐｅｒ  ｆｏｒ  ｓｙｒｉｎｇｅｓ，ｎｅｅｄｌｅｓ  ａｎｄ  ｃｅｒｔａｉｎ  ｏｔｈｅｒ  ｍｅｄｉｃａｌ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ」。［１］（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｓｏ．ｏｒｇ／ｓｔａｎｄａｒｄ／４６９３．ｈｔｍｌ）｝による。内部ノズル部本体１０１の材質は、ステンレススチール（ＳＵＳ）、アルミニウム、ニッケルまたはクロムでめっきした銅系、ニッケルまたはクロムでめっきした真ちゅうなどの通電可能な金属であることが望ましい。細胞を含むバイオ高分子溶液の場合、溶液の種類によってテフロン（登録商標）のようなフッ素系高分子またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）または超硬、または石英素材の非金属性の素材が使われ得る。
【００３４】
内部ノズル部本体１０１には、高電圧印加手段（図示せず）によって、例えば、０．１ｋＶ〜６０ｋＶの直流高電圧が加えられ得る。高電圧を印加すれば、ノズルチップに吐出される溶液は荷電を有するようになる。
【００３５】
外部ノズル部本体１０２は、溶液または気体状態の第２流体が注入される注入口１０２ａと、内部ニードル部１０３の据付け空間と、外部ニードル部１０４の据付け空間と、を備える。
【００３６】
外部ノズル部本体１０２に備えられた注入口１０２ａは、フィメールフィッティング（ｆｅｍａｌｅ  ｆｉｔｔｉｎｇ）またはチュービング締結用フィッティングが側面部に結合構成される。フィメールフィッティング材は、高電圧が印加される場合、電場の影響を受けない絶縁材質から構成することが望ましい。外部ノズル部本体１０２の材質は、内部ノズル部本体１０１の材質と同一の素材が使われる。即ち、ステンレススチール（ＳＵＳ）、アルミニウム、ニッケルまたはクロムでめっきした銅系、ニッケルまたはクロムにでめっきした真ちゅうなどの通電可能な金属と、テフロン（登録商標）のようなフッ素系高分子またはＰＥＥＫ、超硬、または石英素材の非金属性の素材が使われ得る。外部ノズル部本体に供給される気体の圧力は、１〜７ｋｇ／ｃｍ２（ｂａｒ）であることが望ましい。
【００３７】
内部ノズル部本体１０１に結合する内部ニードル部１０３は、中空管ニードル１０３ａ、及び前記中空管ニードル１０３ａの一方の末端（上端）に連結されたハブ（ソケット）またはスリーブ（ｓｌｅｅｖｅ）構造の連結部材１０３ｂから構成される。
【００３８】
外部ノズル部本体１０２に結合する外部ニードル部１０４は、中空管ニードル１０４ａと前記中空管ニードル１０４ａの一方の末端（上端）に連結されたハブ（ソケット）またはスリーブ構造の連結部材１０４ｂから構成される。
【００３９】
連結部材１０３ｂ、１０４ｂとして採用可能な前記スリーブは、中空チューブの形態であるか、外部にねじ線を有する中空ねじから構成される。軟性と弾性を有する高分子系のスリーブから構成される場合、それと連結される中空管ニードルの交替が容易となる。前記スリーブの素材は、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ；ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の耐化学性を有する軟性材質の中空チューブである。また、中空ニードルとノズル本体との間の導電性を付与するためにカーボン及び金属性の成分が含有された導電性高分子素材の中空チューブが提供され得る。前記中空チューブの内径は、中空管(中空管ニードル)の密着性が優秀になるよう中空管(中空管ニードル)の外径と同一にするか、または中空管(中空管ニードル)の外径よりも小さい内径を有する中空チューブを使用することが望ましい。中空チューブの内径は、０．０５〜４ｍｍ、外径は１〜５ｍｍであることが望ましい。また、前記中空チューブの素材は、銅系または銅を含む非金属系のものを使用し得る。望ましくは、真ちゅう、またはニッケルめっきされた真ちゅうまたは銅などを含む非金属系またはアルミニウム系、またはＳＵＳ金属系、ＰＥＥＫなどの金型可能な高分子系が提供され得る。
【００４０】
内部ニードル部１０３は、中空管ニードル１０３ａの内径が相対的に小さいため溶液吐出中によく塞がれるので、連結部材１０３ｂとしては脱着が容易なハブを採用することが望ましい。
【００４１】
外部ニードル部１０４は、中空管ニードル１０４ａの直径が相対的に大きいため、金属スリーブが連結部材１０４ｂとして採用されるか、またはスリーブなく中空管ニードル１０４ａが押入固定式で組み立てられることが望ましい。内部ニードル部１０３及び外部ニードル部１０４に使われる中空管ニードル１０３ａ、１０４ａは、内径０．００５ｍｍ〜２ｍｍ、外径０．０２ｍｍ〜３ｍｍ、長さ２ｍｍ〜２００ｍｍであることが望ましい。中空管ニードルの材質は、ステンレススチール（ＳＵＳ）を含めて、シリカ、石英系、超硬系、フッ素系またはＰＥＥＫがコーティングされたＳＵＳ系であることが望ましい。
【００４２】
中空管ニードル１０３ａ、１０４ａの末端（ｔｉｐ）の形態は、鈍い平滑末端（ｂｌｕｎｔ  ｅｎｄ）または鋭い末端の形態を有する。この際、鈍い平滑末端のエッジ角度は、９０°へ折られたチップ、またはエッジが面取りされた面取りチップ（ｃｈａｍｆｅｒｅｄ  ｔｉｐ）、または先端が次第に細くなるテーパチップ（ｔａｐｅｒｅｄ  ｔｉｐ）からなり得る。望ましいチップの末端形態は、エッジが面取りされた鈍い平滑末端や、テーパ形態であるか、尖っている形態である。
【００４３】
内部ニードル部１０３は、内部ニードル部締結用キャップ１０５によって内部ノズル部本体１０１に結合する。内部ニードル部締結用キャップ１０５は、内部ニードル部１０３のハブが収容される半円の溝構造から構成されるか、またはルアーロック構造から構成される。ハブが収容される半円の溝構造から構成されたキャップの場合、内部ニードル部１０３をキャップの溝に入れて据え付けた後、キャップを回すと、ハブのソケット部分がテーパの上端へ押し上げられて接触することで結合する。これに対し、内部に二条ねじのねじ山を有するルアーロック構造を有するキャップが設けられた場合、ニードル部のハブを回すと、テーパ部位の上端へ押し上げられて結合する。内部ニードル部１０３の脱着が容易な締結用キャップ１０５は、ハブが据え付けられる溝構造を有するキャップである。
【００４４】
内部ニードル位置調節部１０６は、中空管ニードル１０３ａが挿入される中心ホールと、外部ノズル部本体１０２に注入される流体が通過可能な複数個の周辺ホールとが形成された金属板（図２の２０１）を備える。金属板２０１の中心ホールの直径は、中空管ニードル１０３ａの直径よりも０．００１ｍｍ〜０．５ｍｍほど大きく形成され、中空管ニードル１０３ａを通過させる。望ましい直径は、中空管ニードル１０３ａの直径よりも０．００１ｍｍ〜０．１ｍｍ程度大きく形成され、ほぼ間隙がないようにする。前記中心ホールの入口は、ニードルの通過が容易になるよう面取り加工することが望ましい。金属板２０１の厚さは０．１ｍｍ〜５ｍｍであることが望ましい。より望ましい厚さは０．５ｍｍ〜２ｍｍである。流体が通過する周辺ホールの大きさは１ｍｍ〜５ｍｍであることが望ましい。周辺ホールの数は、３個〜６個であることが望ましい。周辺ホールの形状は円形または長方形になり得る。
【００４５】
内部ニードル位置調節部１０６を構成する金属板２０１は、外部ニードル部１０４のホルダー２０２に設けられるか、または外部ノズル部本体１０２に設けられる。内部ニードル部１０３及び外部ニードル部１０４の中心軸を同心で整列するために、金属板２０１は、外部ノズル部本体１０２の内部で外部ニードル部１０４のホルダー２０２に設けられることが望ましい。
【００４６】
または、内部ニードル位置調節部１０６は、二重ノズルを構成する内部ニードル部１０３及び外部ニードル部１０４の長さに応じて、金属板の代わりに、周りに６０°〜１２０°の間隔でねじピンホールを有し、１個〜３個のねじピンでニードルの中心軸を調節する構成を彩用することができる。
【００４７】
外部ニードル部１０４は、連結部材１０４ｂがスリーブからなる場合、前記スリーブがホルダー２０２に押し入れられて結合する。ホルダー２０２の上端には内部ニードル位置調節部１０６をなす金属板２０１が配置される。この際、金属板２０１と中空管ニードル１０４ａとの間には、流体の流れを円滑にするために流体が移動可能な空間を設けることが望ましい。ホルダー２０２の周面には、外部ノズル部本体１０２に注入される溶液または気体の漏洩を防止するために、Ｏリング２０３が設けられる。Ｏリング２０３の材質は、フッ素系、またはバイトン、またはエチレン−プロピレンのオレフィン系、またはシリコーン系が使われる。
【００４８】
外部ニードルのホルダー２０２には、中空管ニードル１０４ａと連結されたスリーブ１０４ｂが結合可能なホールまたは雌ねじ山が形成されている。この際、ホールの直径は、中空管ニードル１０４ａの押入れによる涙液が発生しないようにスリーブ１０４ｂの外径よりも多少小さく加工することが望ましい。ホールの入口は、スリーブ１０４ｂの挿入が容易になるように若干の溝加工（Ｒ加工）をすることが望ましい。
【００４９】
スリーブ１０４ｂの外周面にねじ山を形成する場合には、ねじ山から涙液が発生しないようにユニファイ細目（ＵＮＦ：ｕｎｉｆｉｅｄ  ｎａｔｉｏｎａｌ  ｆｉｎｅ）Ｍ２〜Ｍ５、望ましくはＭ３のねじ規格で加工することが望ましい。
【００５０】
外部ニードル位置調節部１０７は、周りに沿って一定の間隔（例えば、６０°間隔）で形成された少なくとも一つ以上のねじピン締結部１０７ａと、ねじピン締結部１０７ａに締結され、外部ニードル部１０４の中心軸の位置を調節する中心軸調節用ねじピン１０７ｂを備える。中心軸調節用ねじピン１０７ｂが複数個が備えられる場合には、外部ニードル位置調節部１０７の下端に位置した位置調節部キャップの周りに一列に配置されるか、または上下に間隔を置いて配置され得る。望ましくは、中心軸調節用ねじピン１０７ｂは、１個〜３個が配置されて外部ニードル部１０４の中心軸を調節する。外部ニードル部１０４の中心軸の位置は、内部ニードル部１０３の中心軸の位置に合わせて調節される。外部ニードル部１０４の中心軸を調節することで内部ニードル部１０３及び外部ニードル部１０４を同軸または非同軸で整列できる。中心軸調節用ねじピン１０７ｂの直径は、０．５ｍｍ〜５ｍｍであることが望ましく、ピンの先端の形状は、外部ニードル部１０４と接触して中心軸の位置を調節できるように尖っているか、またはＵ字形状を有することが望ましい。内部ニードル部１０３及び外部ニードル部１０４が同軸で配置されるとき、中心軸同士の距離は０．１ｍｍ以内に調節することが望ましい。
【００５１】
外部ニードル位置調節部１０７の外径は、５ｍｍ〜５０ｍｍが望ましく、内径は２ｍｍ〜４６ｍｍであり、下端の位置は、外部ニードルチップの下端よりも１ｍｍ〜５ｍｍ高く位置することが望ましい。内部ニードル位置調節部１０６及び外部ニードル位置調節部１０７は、ＳＵＳ金属、アルミニウム、黄銅、ＰＥＥＫ、アセタール、ナイロンのいずれか一つの材質から構成され得る。外部ニードル位置調節部１０７が通電性の金属材質である場合、高電圧印加で吐出口から吐き出される溶液は、外部ニードル位置調節部１０７の電場の影響でノズルチップにて放射安定性を持つ。
【００５２】
前記のような構成を有する同軸制御用の二重ノズルの組立過程は、次のようである。
【００５３】
先ず、内部ニードル締結用キャップ１０５に内部ニードル部１０３の連結部材１０３ｂであるハブを連結して第１結合体を準備し、第１結合体の内部ニードル締結用キャップ１０５を内部ノズル部本体１０１に締結して内部ニードル部１０３が内部ノズル部本体１０１に結合した第２結合体を構成する。
【００５４】
続いて、前記第２結合体を外部ノズル部本体１０２に結合して第３結合体を構成する。また、ホルダー２０２に外部ニードル部１０４及び金属板２０１を結合して第４結合体を準備した後、前記第３結合体の外部ノズル部本体１０２に結合して内部ニードル部１０３及び外部ニードル部１０４が同心で配置された二重ノズルが内蔵された第５結合体を構成する。前記第５結合体において、内部ニードル部１０３及び外部ニードル部１０４の中心軸の位置は、外部ニードル位置調節部１０７に備えられた、例えば、３個の中心軸調節用ねじピン１０７ｂで調節する。
【００５５】
図５は、本発明の他の実施例による同軸制御用の二重ノズルの構成を示した断面図である。
【００５６】
図５に示したように、本発明の他の実施例による同軸制御用の二重ノズルは、第１流体が注入される注入口３０１ａを有する内部ノズル部本体３０１と、第２流体が注入される注入口３０２ａを有する外部ノズル部本体３０２と、空気が注入される注入口３１０ａを有する空圧制御部本体３１０と、二重ノズルの内部に設けられ、工程中に内部ニードル部３０３へ移送される溶液の流れを制御または遮断するニードルシャフト３１１と、下端にＯリングが締結され、内部ニードル部３０３の上部へ溶液が漏れることを防止するためのニードルシャフト封止部３１２と、流体の吐出口として中空管ニードル３０３ａを備えた内部ニードル部３０３と、ルアーロック構造からなる内部ニードル部締結用キャップ３０５と、流体または気体の吐出口として中空管ニードル３０４ａを備えた外部ニードル部３０４と、内部ニードル部３０３の中空管ニードル３０３ａの中心軸の位置を制御するねじピン３０６ａを有する内部ニードル位置調節部３０６と、外部ニードル部３０４の中空管ニードル３０４ａの中心軸の位置を制御するねじピン３０７ａを含む外部ニードル位置調節部３０７と、を含む。ここで、前述の実施例と対応する構成要素は、実質的に同じ構成及び作用をするので、詳細な説明は省略する。
【００５７】
ニードルシャフト３１１は、シャフト本体３１１ｃに締結されたスプリング３１３によって上方へ弾性バイアスされて上げられた状態を維持する。これによって、内部ニードル部３０３は常時開放（Ｎｏｒｍａｌ  Ｏｐｅｎ）状態になる。ニードルシャフト３１１は、溶液の流れを遮断するために内部ニードル部３０３の入口を完全に塞ぐテーパ遮断部３１１ａと、前記テーパ遮断部３１１ａから前方へ延びて内部ニードル部３０３の中空管ニードル３０３ａ側へ突出する端部が尖っている先端ニードル部３１１ｂと、で構成される。先端ニードル部３１１ｂは、内部ニードル部３０３の中空管ニードル３０３ａに挿入可能な直径で構成される。
【００５８】
前記ような構成を有するニードルシャフト３１１を含む同軸制御用の二重ノズルは、次のように作動する。
【００５９】
第１注入口３０１ａに第１流体として溶液が注入され、第２注入口３０２ａに第２流体として空気が注入され、二重管で構成された同軸ノズルチップへ溶液と空気が各々吐出される。注入された溶液は内部ニードル部３０３へ移送され、内部ニードル部３０３側ではなく上部へ移動する溶液は、内部ノズル部本体３０１の内部でニードルシャフト３１１と結合するように配置されている封止部３１２によって遮断される。第２注入口３０２ａに注入された空気は、内部ニードル部３０３から吐出される溶液を微細に粒子化する。前記噴射工程中に溶液の流れを一時に中断するとき、第２注入口３０２ａの空気注入を中止すると共に、外部空気を注入口３１０ａに注入してニードルシャフト３１１を下部へ作動させると、ニードルシャフト３１１のテーパ遮断部３１１ａが内部ニードル部３０３の注入口を塞ぐ。これと同時に、ニードルシャフト３１１の先端ニードル部３１１ｂは、吐出口である中空管ニードル３０３ａに挿入されて先端がニードルチップの外へ突出する。これによって、内部ニードル部３０３は、閉鎖状態（図５の（ｂ）参照）になり、溶液の流れは遮断される。
【００６０】
ニードルシャフト３１１を制御するために、外部から注入される空気はスプリング３１３の弾性を克服可能な圧力で注入される。噴射工程を再度行うには、空圧制御部本体３１０への空気注入を遮断し、第２注入口３０２ａに空気を注入する。この際、ニードルシャフト３１１は、スプリング３１３の作動で元の位置へ戻りながら内部ニードル部３０３は開放状態（図５の（ａ）参照）になり、溶液が注入されながら外部へ噴射される。
【００６１】
ニードルシャフト３１１を含む二重ノズルは、高電圧印加手段と連結される。二重ノズルに０．５ｋＶ〜５０ｋＶの直流高電圧を印加することで溶液に電荷を付与して、より均一かつ微細な粒子を製作することができる。
【００６２】
前記のようにニードルシャフト３１１が含まれた二重ノズルは、内部ニードル部３０３に第１溶液またはクリーニング溶媒を注入し、外部ニードル部３０４に第２溶液またはクリーニング溶媒を注入してナノ繊維を製作するエレクトロスピニングの用途で活用することができる。
【００６３】
前記同軸制御用の二重ノズルにおいて、内部ニードル部３０３の中空管ニードル３０３ａの外径は、外部ニードル部３０４の中空管ニードル３０４ａの内径よりも５μｍ〜１,０００μｍほどの小さい範囲のニードルで構成される。内部ニードル部３０３の中空管ニードル３０３ａ及び外部ニードル部３０４の中空管ニードル３０４ａの二重管から構成された同軸二重ノズルは、超微粒化用二重ノズルの場合、２１Ｇ−２７Ｇ［２１Ｇ（ＯＤ：０．８０ｍｍ，ＩＤ：０．５０ｍｍ）、２７Ｇ（ＯＤ：０．４０ｍｍ，ＩＤ：０．２０ｍｍ）］または２２Ｇ−３０Ｇ［２２Ｇ（ＯＤ：０．７０ｍｍ，ＩＤ：０．４０ｍｍ），３０Ｇ（ＯＤ：０．３０ｍｍ，ＩＤ：０．１５ｍｍ）］、または２３Ｇ−３２Ｇ［２３Ｇ（ＯＤ：０．６３ｍｍ，ＩＤ：０．３３ｍｍ），３２Ｇ（ＯＤ：０．２５ｍｍ，ＩＤ：０．１０ｍｍ）］で構成することが望ましい。この際、内部ニードル部３０３の中空管ニードル３０３ａの外径と外部ニードル部３０４の中空管ニードル３０４ａの内径との間隔は、５μｍ〜１００μｍに維持することが望ましい。コア−シェル構造体製造用二重ノズルの場合、１７Ｇ−２３Ｇ［１７Ｇ（ＯＤ：１．４７ｍｍ，ＩＤ：１．０７ｍｍ）］、２３Ｇ（ＯＤ：０．６３ｍｍ，ＩＤ：０．３３ｍｍ）］、または１７Ｇ−２５Ｇ［１７Ｇ（ＯＤ：１．４７ｍｍ，ＩＤ：１．０７ｍｍ）、２５Ｇ（ＯＤ：０．５０ｍｍ，ＩＤ：０．２５ｍｍ）］、または１８Ｇ−２５Ｇ［１８Ｇ（ＯＤ：１．２７ｍｍ，ＩＤ：０．８５ｍｍ）、２５Ｇ（ＯＤ：０．５０ｍｍ，ＩＤ：０．２５ｍｍ）］から構成されることが望ましい。この際、内部ニードルの中空管ニードルの外径と外部ニードルの中空管ニードルの内径との間隔は、５０μｍ〜１，０００μｍに維持することが望ましい。
本発明による同軸制御用の二重ノズルは、ノズル部本体に数十〜数万Ｖの直流高電圧が印加されてエレクトロスピニングまたはエレクトロスプレー工程によって繊維状または粒子状のコア−シェル構造体を製造するのに使用される。また、コア−シェル構造の二重層構造体を製造する場合、シェル部の溶液として前記の高分子溶液が採用され、コア部の溶液は、オイルのような機能性物質を採用し得る。この際、機能性物質は、薬物、銀（Ａｇ）またはカーボン系粒子を含む伝導性物質、抗菌消臭物質、香りマイクロカプセル、電磁波遮蔽物質、紫外線硬化物質、オイルなどを適用し得る。
【００６４】
また、本発明による同軸制御用の二重ノズルは、内部ノズル部に溶液を注入し、外部ノズル部に空気または気体を注入して超微粒子を製造することができる噴射用ノズルとして使用可能である。特に、中空管ニードルを同軸で構成することで均一な噴射を達成することができる。
【００６５】
また、本発明による二重ノズルは、微細線幅の回路製作に活用可能である。
【００６６】
本発明による同軸制御用の二重ノズルの内部ニードル及び外部ニードルの中心軸の間の距離及び同心状態は、次のような方法で測定することができる。例えば、二重ノズル１７Ｇ−２３Ｇ［１７Ｇ（ＯＤ：１．４７ｍｍ，ＩＤ：１．０７ｍｍ）−２３Ｇ（ＯＤ：０．６３ｍｍ，ＩＤ：０．３３ｍｍ）］の場合、内部ニードルの同心度は、二重ノズルを回転テーブルに載置し、回しながらコア部（ｃｏｒｅ  ｐｏｒｔｉｏｎ）の中心点を各々記録して中心点の位置のうち最大距離を測定する。また、内部ニードル及び外部ニードルの同心状態は、内部ニードルの外径と外部ニードルの内径との間における左側部距離Ｄ１と、内部ニードルの外径と外部ニードルの内径との間における右側部距離Ｄ２と、を測定することで同心状態を決定する。測定顕微鏡としては、ビデオ顕微鏡（Ｓｏｍｅｔｅｃｈ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｃｏ．Ｌｔｄ，ｍｏｄｅｌ  ＳＶ３２，ｌｅｎｓ  ×１００）を用い得る。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明を適用する場合、内部ニードル及び外部ニードルの中心軸を同軸で精密に制御することで均一なコア−シェルの二重構造を有する粒子及び繊維状のフィラメント構造体などを製造することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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