(57)【要約】  本明細書に開示されるのは、２要素又は多要素ナノファイバを形成するシステム、デバイス、及び方法である。
2021505777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のチャネルと前記第１のチャネルの内側にある第２のチャネルとを有する紡糸口金を備えたエレクトロスピニングデバイスを用いて、２要素又は多要素ナノファイバを調製する方法であって、前記方法は、
第１の高分子の溶液を前記第１のチャネルに供給する段階と、
第２の高分子の溶液を前記第２のチャネルに供給する段階と、
前記溶液を前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルのそれぞれを通じて基板の表面にエレクトロスピニングする段階であって、これにより、前記第１の高分子を含む第１の層と、前記第１の層の内側にあり且つ前記第２の高分子を含む第２の層とを有する繊維を含む繊維構造体が調製される、段階と
を含み、
前記第１の高分子及び前記第２の高分子は異なる双極子モーメントを有する、方法。
【請求項２】
前記第１の高分子及び前記第２の高分子のうちの一方は、約２デバイ（Ｄ）より大きい双極子モーメントを有し、もう一方の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
紡糸口金がさらに、前記第２のチャネルの内側に第３のチャネルを有することにより、調製された前記繊維は、第１の層と、前記第１の層の内側にある第２の層と、前記第２の層の内側にある第３の層とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の層は約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、前記第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有し、前記第３の層は約２Ｄより大きい双極子モーメントを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記紡糸口金は、前記第１のチャネルの内側に複数の重複しない第２のチャネルを有することにより、調製された前記繊維は、第１の層と、前記第１の層の内側にある複数の重複しない第２の層とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の重複しない第２の層のうちの少なくとも１つは約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記紡糸口金はさらに、前記複数の重複しない第２のチャネルのそれぞれの内側に第３のチャネルを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
２要素又は多要素ナノファイバを調製する方法であって、前記方法は、
混合液を調製するのに適切な条件下で、第１の高分子溶液を第２の高分子溶液と混合する段階と、
前記第１の高分子溶液及び前記第２の高分子溶液が異なる相を維持する又は異なる相に分離することを可能にする条件下で、前記混合液を基板の表面にエレクトロスピニングする段階であって、これにより、第１の高分子及び第２の高分子を別個の部分に有する繊維を含む繊維構造体が調製される、段階と、
を含み、
前記第１の高分子及び前記第２の高分子は異なる双極子モーメントを有する、方法。
【請求項９】
前記混合液は、ほぼ等量の前記第１の高分子溶液及び前記第２の高分子溶液を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記混合液では、前記第１の高分子溶液と前記第２の高分子溶液との比が、約１：１００から約１００：１、約１：１０から約１０：１、又は約１：１である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の高分子溶液のうちの少なくとも一部が、前記第２の高分子溶液から相分離している、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
複数の紡糸口金を備えるエレクトロスピニングデバイスを用いて繊維構造体を調製する方法であって、前記方法は、
第１の高分子の溶液を前記複数の紡糸口金のうちの少なくとも１つに供給する段階と、
第２の高分子の溶液を前記複数の紡糸口金のうちの少なくとも別の１つに供給する段階と、
前記溶液を前記複数の紡糸口金のそれぞれを通じて基板の表面にエレクトロスピニングする段階であって、これにより、異なる高分子を有する繊維を含む繊維構造体が調製される、段階と
を含み、
前記第１の高分子及び前記第２の高分子は異なる双極子モーメントを有する、方法。
【請求項１３】
前記エレクトロスピニングデバイスは、少なくとも一列の紡糸口金を備え、前記一列の前記紡糸口金のうちの少なくとも１つが前記第１の高分子の前記溶液に接続され、前記一列の前記紡糸口金のうちの少なくとも別の１つが前記第２の高分子の前記溶液に接続される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記エレクトロスピニングデバイスは、複数の列の紡糸口金を備え、少なくとも１つの列にある全ての紡糸口金が前記第１の高分子の前記溶液に接続され、少なくとも別の列にある全ての紡糸口金が前記第２の高分子の前記溶液に接続される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の高分子及び前記第２の高分子のうちの一方は、約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、もう一方の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
２要素又は多要素ナノファイバを調製する方法であって、前記方法は、
第１の高分子溶液及び第２の高分子溶液の混合液に粒子を浸漬する段階と、
前記粒子が前記混合液に覆われることを可能にする条件下で、前記粒子を前記混合液から取り出す段階と、
前記粒子とコレクタとの間に電界をかけて、ナノファイバを前記粒子上の前記混合液から形成し、前記コレクタに収集されるようにさせる段階であって、前記ナノファイバは、第１の高分子及び第２の高分子を両方とも含む、段階と
を含む、方法。
【請求項１７】
前記第１の高分子溶液のうちの少なくとも一部が、前記第２の高分子溶液から相分離している、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の高分子溶液のうちの少なくとも一部が、前記混合液の表面に実質的に位置している、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記粒子は粗い外面を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記粒子は滑らかな外面を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記粒子は、スレッドによって１つ又は複数の粒子と接続される、請求項１６から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
２要素又は多要素ナノファイバウェブを調製する方法であって、前記方法は、
エレクトロスピニングシステムによって、ナノファイバウェブの第１の層を基板に形成する段階と、
第２のエレクトロスピニングシステム、スプレーシステム、又は圧延システムを用いて、機能層を前記第１の層に追加する段階と
を含み、
前記第１の層は、異なる双極子モーメントを有する少なくとも２種の高分子を含む、方法。
【請求項２３】
前記多要素ナノファイバウェブは、光放射、断熱、耐熱、殺菌、耐火、分解、自己洗浄、防食、又はこれらの組み合わせに役立つように構成される、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の定めにより、２０１７年１２月７日出願の米国仮出願第６２／５９６，０５７号に基づく利益を主張し、その内容は全体の参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、高分子繊維を含む繊維材料は、医療用防護服、断熱材、フィルタ、天井タイル、バッテリのセパレータ材料、再生医療の足場材などの多種多様な用途に用いられている。しかしながら、当技術分野には、著しい構造的利点及び／又は機能的利点を提供するカスタマイズ可能で且つ独自に用意された２要素又は多要素繊維を求めるニーズがある。
【発明の概要】
【０００３】
本開示は、独自の２要素又は多要素繊維、その繊維を製造するためのカスタマイズ可能なシステム、デバイス、及び方法を提供する。
【０００４】
これに応じて、１つの実施形態では、２要素又は多要素ナノファイバを、第１のチャネルと第１のチャネルの内側にある第２のチャネルとを有する紡糸口金を備えたエレクトロスピニングデバイスを用いて調製する第１の方法が本明細書に提供される。本方法は、いくつかの実施形態において、第１の高分子の溶液を第１のチャネルに供給する段階と、第２の高分子の溶液を第２のチャネルに供給する段階と、これらの溶液をそれぞれのチャネルを通じて、基板の表面にエレクトロスピニングする段階とを含み、これにより、第１の層と第１の層の内側にある第２の層とを有する繊維を含む繊維構造体が調製され、第１の層は第１の高分子を含み、第２の層は第２の高分子を含む。
【０００５】
第１の方法のいくつかの実施形態において、本明細書に開示される第１の高分子及び第２の高分子は、異なる双極子モーメントを有する。いくつかの実施形態において、第１の高分子は約２Ｄ（デバイ）より大きい双極子モーメントを有し、第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。
【０００６】
第１の方法のいくつかの実施形態において、紡糸口金の第１のチャネル及び第２のチャネルは同軸状である。
【０００７】
第１の方法のいくつかの実施形態において、上記方法はさらに、第３の高分子の溶液を紡糸口金の第３のチャネルに供給する段階を含み、第３のチャネルは第２のチャネルの内側にあり、これにより、第１の層と、第１の層の内側にある第２の層と、第２の層の内側にある第３の層とを含む調製繊維がもたらされる。第１の層、第２の層、及び第３の層はそれぞれ、第１の高分子、第２の高分子、及び第３の高分子を含んでよい。いくつかの実施形態において、第３の高分子の双極子モーメントは、第２の高分子の双極子モーメントより大きい。いくつかの実施形態において、第３の高分子の双極子モーメントは、第２の高分子の双極子モーメントより大きく、且つ第１の高分子の双極子モーメントより小さい。いくつかの実施形態において、第３の高分子の双極子モーメントは、第２の高分子の双極子モーメントより大きく、且つ第１の高分子の双極子モーメントとほぼ等しい又はそれより大きい。いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子は同じ高分子である。いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子は異なる高分子である。いくつかの実施形態において、第１の高分子は約２Ｄより大きい双極子モーメントを有する。いくつかの実施形態において、第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。いくつかの実施形態において、第３の高分子は約１Ｄとほぼ等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有する。いくつかの実施形態において、第１の高分子は約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有し、第３の高分子は約１Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有する。
【０００８】
第１の方法のいくつかの実施形態において、紡糸口金は、第１のチャネルの内側に複数の重複しない第２のチャネルを有するので、調製繊維は、第１の層と、第１の層の内側にある複数の重複しない第２の層とを含む。そのような実施形態において、これらの第２の層のうちの少なくとも１つが、約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。
【０００９】
第１の方法のいくつかの実施形態において、紡糸口金は、第１のチャネルの内側に複数の重複しない第２のチャネルを有し、複数の第２のチャネルのそれぞれの内側に第３のチャネルを有する。
【００１０】
１つの実施形態において、第１の高分子を含む第１の層と、第１の層の内側にあって第２の高分子を含む第２の層とを有するナノファイバも本明細書に提供され、第１の層及び第２の層は異なる双極子モーメントを有する。
【００１１】
いくつかの実施形態において、ナノファイバの第１の層は約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、第２の層は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。
【００１２】
いくつかの実施形態において、ナノファイバはさらに、第２の層の内側に第３の層を有し、第２の層及び第３の層は異なる双極子モーメントを有する。いくつかの実施形態において、ナノファイバの第１の層は約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。いくつかの実施形態において、ナノファイバの第１の層は約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有し、第３の層は約１Ｄとほぼ等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有する。
【００１３】
いくつかの実施形態において、ナノファイバは複数の第２の層を有する。そのような実施形態において、ナノファイバの複数の第２の層のうちの少なくとも１つが、約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。いくつかの実施形態において、ナノファイバはさらに、複数の第２の層のそれぞれの内側に第３の層を有し、それぞれの第３の層は、それぞれの第２の層とは異なる双極子モーメントを有する。
【００１４】
１つの実施形態において、２要素又は多要素ナノファイバを調製する第２の方法も本明細書に提供される。本方法は、適切な条件下で第１の高分子溶液を第２の高分子溶液と混合して混合液を調製する段階と、その混合液を、第１の高分子溶液及び第２の高分子溶液が異なる相を維持する又は異なる相に分離することを可能にする条件下で、基板の表面にエレクトロスピニングする段階とを含み、これにより、第１の高分子及び第２の高分子を別個の部分に有する繊維を含む繊維構造体が調製される。
【００１５】
第２の方法のいくつかの実施形態において、第１の高分子及び第２の高分子は異なる双極子モーメントを有する。いくつかの実施形態において、第１の高分子は約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。
【００１６】
第２の方法のいくつかの実施形態において、混合液は、ほぼ等量の第１の高分子溶液及び第２の高分子溶液を含む。いくつかの実施形態において、混合液内の第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は、約１００：１から約１：１００である。いくつかの実施形態において、混合液内の第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は、約１：１００から約１：１、約１：７５から約１：１、約１：５０から約１：１、約１：２５から約１：１、約１：１０から約１：１、約１：５から約１：１．又は約１：１である。いくつかの実施形態において、混合液内の第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は、約１００：１から約１：１、約７５：１から約１：１、約５０：１から約１：１、約２５：１から約１：１．約１０：１から約１：１．約５：１から約１：１．又は約１：１である。いくつかの実施形態において、混合液内の第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は、約１：１である。
【００１７】
第２の方法のいくつかの実施形態において、第１の高分子溶液のうちの少なくとも一部が、第２の高分子溶液から相分離している。第２の方法のいくつかの実施形態において、混合液のうちの少なくとも一部が不均質であり、第１の高分子溶液のうちの少なくとも一部は、エレクトロスピニングを行う際に、第２の高分子溶液から相分離している。
【００１８】
第２の方法のいくつかの実施形態において、第１の高分子溶液は、第２の高分子溶液に実質的に一様に分散している。
【００１９】
第２の方法のいくつかの実施形態において、第１の高分子溶液は第１の治療に役立つ分子を含む。いくつかの実施形態において、第２の高分子溶液は第２の治療に役立つ分子を含む。いくつかの実施形態において、第１の治療に役立つ分子は、第２の治療に役立つ分子よりも、ヒト患者において短い放出時間を必要とする。いくつかの実施形態において、第２の治療に役立つ分子は、第１の治療に役立つ分子よりも、ヒト患者において短い放出時間を必要とする。
【００２０】
１つの実施形態において、複数の紡糸口金を備えたエレクトロスピニングデバイスを用いて繊維構造体を調製する第３の方法も、本明細書に提供される。本方法は、第１の高分子の溶液をこれらの紡糸口金のうちの少なくとも１つに供給する段階と、第２の高分子の溶液をこれらの紡糸口金のうちの少なくとも別の１つに供給する段階と、これらの溶液をそれぞれの紡糸口金を通じて基板の表面にエレクトロスピニングする段階とを含み、これにより、異なる高分子を有する繊維を含む繊維構造体が調製される。
【００２１】
第３の方法のいくつかの実施形態において、第１の高分子及び第２の高分子は異なる双極子モーメントを有する。いくつかの実施形態において、第１の高分子は約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。
【００２２】
第３の方法のいくつかの実施形態において、エレクトロスピニングデバイスは、少なくとも一列の紡糸口金を有し、その列にある複数の紡糸口金のうちの少なくとも１つは第１の溶液に接続され、その列にある複数の紡糸口金のうちの少なくとも別の１つは第２の溶液に接続される。いくつかの実施形態において、エレクトロスピニングデバイスは複数の列の紡糸口金を有し、少なくとも１つの列の全ての紡糸口金は第１の溶液に接続され、少なくとも別の列の全ての紡糸口金は第２の溶液に接続される。
【００２３】
１つの実施形態において、２要素又は多要素ナノファイバを調製する第４の方法も本明細書に提供される。本方法は、第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との混合液に粒子を浸漬する段階と、粒子が混合液で覆われることを可能にする条件下で粒子を混合液から取り出す段階と、粒子とコレクタとの間に電界をかけて、ナノファイバを粒子上の混合液から形成させ、コレクタに収集させる段階であって、ナノファイバは第１の高分子及び第２の高分子を両方とも含む、段階とを含む。
【００２４】
第４の方法のいくつかの実施形態において、第１の溶液のうちの少なくとも一部は、第２の溶液から相分離している。いくつかの実施形態において、第１の高分子溶液のうちの少なくとも一部は、混合液の表面に実質的に位置している。
【００２５】
第４の方法のいくつかの実施形態において、粒子は粗い外面を有する。いくつかの実施形態において、粒子は滑らかな外面を有する。いくつかの実施形態において、粒子は、スレッドによって１つ又は複数の粒子に接続される。
【００２６】
上記に開示された第１の方法、第２の方法、第３の方法、及び第４の方法のいくつかの実施形態において、上記方法はさらに、エレクトロスピニング法、エレクトロスプレー法、スプレー法、圧延法などによって１種又は２種以上の添加剤を添加する段階を含んでよい。
【００２７】
１つの実施形態において、２要素又は多機能のナノファイバウェブを調製する第５の方法も本明細書に提供される。本方法は、エレクトロスピニングシステムによってナノファイバウェブの第１の層を基板に形成する段階と、第２のエレクトロスピニングシステム、スプレーシステム、又は圧延システムを用いて機能層を第１の層に追加する段階とを含む。
【００２８】
第５の方法のいくつかの実施形態において、第１の層は、異なる双極子モーメントを有する少なくとも２種の高分子を含む。いくつかの実施形態において、これらの高分子のうちの１種は、約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、これらの高分子のうちの別の１種は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。
【００２９】
第５の方法のいくつかの実施形態において、結果的に得られる多要素ナノファイバウェブは、光放射、断熱、耐熱、殺菌、耐火、分解、自己洗浄、防食、又はこれらの組み合わせに役立つように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
本発明の例示的且つ非限定的な実施形態が、添付図面を参照することによって、より容易に理解されるであろう。
【００３１】
【図１】１つの実施形態による、同軸状（シース、コア）の構造を有する２要素ナノファイバの断面図である。
【００３２】
【図２】１つの実施形態による、「海島」構造を有する２要素ナノファイバの断面図である。
【００３３】
【図３Ａ】１つの実施形態による、２要素による完全コーティング型ナノファイバの側面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す２要素による完全コーティング型ナノファイバの、１つの断面を切り取った断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａに示す２要素による完全コーティング型ナノファイバの、別の断面を切り取った断面図である。
【００３４】
【図４Ａ】１つの実施形態による、２要素による部分コーティング型ナノファイバの側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す２要素による部分コーティング型ナノファイバの、１つの断面を切り取った断面図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示す２要素による部分コーティング型ナノファイバの、別の断面を切り取った断面図である。
【図４Ｄ】図４Ａに示す２要素による部分コーティング型ナノファイバの、さらに別の断面を切り取った断面図である。
【００３５】
【図５】１つの実施形態による、２要素による分散型ナノファイバの側面図である。
【００３６】
【図６Ａ】１つの実施形態による、２要素による凝集型ナノファイバの側面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示す２要素による凝集型ナノファイバの、１つの断面を切り取った断面図である。
【図６Ｃ】図６Ａに示す２要素による凝集型ナノファイバの、別の断面を切り取った断面図である。
【図６Ｄ】図６Ａに示す２要素による凝集型ナノファイバの、さらに別の断面を切り取った断面図である。
【００３７】
【図７】１つの実施形態による、同軸状（シース、コア）構造を有する多要素ナノファイバの断面図である。
【００３８】
【図８】１つの実施形態による、第１のタイプの「海島」構造を有する多要素ナノファイバの断面図である。
【００３９】
【図９】１つの実施形態による、第２のタイプの「海島」構造を有する多要素ナノファイバの断面図である。
【００４０】
【図１０Ａ】１つの実施形態による、多要素による完全コーティング型ナノファイバの側面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す多要素による完全コーティング型ナノファイバの、１つの断面を切り取った断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａに示す多要素による完全コーティング型ナノファイバの、別の断面を切り取った断面図である。
【００４１】
【図１１Ａ】１つの実施形態による、多要素による部分コーティング型ナノファイバの側面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示す多要素による部分コーティング型ナノファイバの、１つの断面を切り取った断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａに示す多要素による部分コーティング型ナノファイバの、別の断面を切り取った断面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ａに示す多要素による部分コーティング型ナノファイバの、さらに別の断面を切り取った断面図である。
【図１１Ｅ】図１１Ａに示す多要素による部分コーティング型ナノファイバの、さらに別の断面を切り取った断面図である。
【００４２】
【図１２】１つの実施形態による、多要素による分散型ナノファイバの側面図である。
【００４３】
【図１３Ａ】１つの実施形態による、多要素による凝集型ナノファイバの側面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示す多要素による凝集型ナノファイバの、１つの断面を切り取った断面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ａに示す多要素による凝集型ナノファイバの、別の断面を切り取った断面図である。
【図１３Ｄ】図１３Ａに示す多要素による凝集型ナノファイバの、さらに別の断面を切り取った断面図である。
【図１３Ｅ】図１３Ａに示す多要素による凝集型ナノファイバの、さらに別の断面を切り取った断面図である。
【００４４】
図１４Ａ〜図１４Ｋは、様々な実施形態による、２要素又は多要素ナノファイバを形成するように構成されたシステムの様々な図を示す。
【図１４Ａ】２要素による同軸状（「シース、コア」）ナノファイバ繊維を形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金をシステムが備える一実施形態の断面図である。
【図１４Ｂ】２要素による同軸状（「シース、コア」）ナノファイバ繊維を形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金をシステムが備える一実施形態の、上から見た図である。
【図１４Ｃ】２要素による海島構造のナノファイバを形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金をシステムが備える別の実施形態の断面図である。
【図１４Ｄ】２要素による海島構造のナノファイバを形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金をシステムが備える別の実施形態の、上から見た図である。
【図１４Ｅ】多要素による同軸状（「シース」）ナノファイバを形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金をシステムが備える一実施形態の断面図である。
【図１４Ｆ】多要素による同軸状（「シース」）ナノファイバを形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金をシステムが備える一実施形態の、上から見た図である。
【図１４Ｇ】第１のタイプの多要素による海島構造のナノファイバを形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金をシステムが備える一実施形態の断面図である。
【図１４Ｈ】第１のタイプの多要素による海島構造のナノファイバを形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金をシステムが備える一実施形態の、上から見た図である。
【図１４Ｉ】第２のタイプの多要素による海島構造のナノファイバを形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金をシステムが備える一実施形態の断面図である。
【図１４Ｊ】第２のタイプの多要素による海島構造のナノファイバを形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金をシステムが備える一実施形態の、上から見た図である。
【図１４Ｋ】２要素又は多要素による完全コーティング型、部分コーティング型、分散型、若しくは凝集型ナノファイバを形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金をシステムが備える一実施形態の断面図である。
【００４５】
【図１５Ａ】１つの実施形態による、トップダウン方式のエレクトロスピニング法の簡略図である。
【図１５Ｂ】１つの実施形態による、ボトムアップ方式のエレクトロスピニング法の簡略図である。
【図１５Ｃ】１つの実施形態による、鉛直方式のエレクトロスピニング法の簡略図である。
【００４６】
【図１６Ａ】１つの実施形態による、２要素又は多要素ナノファイバを形成するシステムであって、単一の紡糸口金を備えるシステムの断面側面図である。
【図１６Ｂ】１つの実施形態による、２要素又は多要素ナノファイバを形成するシステムであって、複数の紡糸口金を備えるシステムの断面側面図である。
【図１６Ｃ】１つの実施形態による、２要素又は多要素ナノファイバを形成するシステムであって、異なる材料又は複数の材料の異なる組み合わせを射出するように構成された少なくとも２セット／グループの紡糸口金を備えるシステムの断面側面図である。
【００４７】
【図１７Ａ】粗い表面を有する溶液浸漬部材を備えるニードルレス（又はニードルフリー）システムの断面側面図である。
【図１７Ｂ】滑らかな表面を有する溶液浸漬部材を備えるニードルレス（又はニードルフリー）システムの断面側面図である。
【図１７Ｃ】粗い外面をそれぞれが有する複数の特徴を接続するスレッドを有するニードルレス式射出要素の断面側面図をさらに示す。
【図１７Ｄ】滑らかな外面をそれぞれが有する複数の特徴を接続するスレッドを有するニードルレス式射出要素の断面側面図をさらに示す。
【００４８】
【図１８】１つの実施形態による、多機能ナノファイバウェブを製造するシステムの簡略図である。
【００４９】
【図１９】１つの実施形態による、２要素又は多要素ナノファイバを調製する方法のフローチャートである。
【００５０】
【図２０】別の実施形態による、２要素又は多要素ナノファイバを調製する方法のフローチャートである。
【００５１】
【図２１】１つの実施形態による、複数の紡糸口金を備えるエレクトロスピニングデバイスを用いて、繊維構造体を調製する方法のフローチャートである。
【００５２】
【図２２】さらに別の実施形態による、２要素又は多要素ナノファイバを調製する方法のフローチャートである。
【００５３】
【図２３】１つの実施形態による、多機能ウェブを調製する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
ここで説明されるのは、２要素又は多要素繊維を製造するシステム、デバイス、及び方法である。
［１．ナノファイバ］
【００５５】
ここで提供されるのは、いくつかの実施形態において、互いに異なる構成及び／又は異なる特徴／特性を有する少なくとも２種の高分子を含むナノファイバである。例えば、いくつかの実施形態において、少なくとも２種の高分子は異なる双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、少なくとも２種の高分子の双極子モーメントの差異は、少なくとも約１．０Ｄであってよい。いくつかの実施形態において、少なくとも２種の高分子の双極子モーメントの差異は、少なくとも約１．０Ｄ、少なくとも約１．５Ｄ、少なくとも約２．０Ｄ、少なくとも約２．５Ｄ、少なくとも約３．０Ｄ、少なくとも約３．５Ｄ、少なくとも約４．０Ｄ、少なくとも約４．５Ｄ、少なくとも約５．０Ｄ、少なくとも約５．５Ｄ、少なくとも約６．０Ｄ、少なくとも約６．５Ｄ、少なくとも約７．０Ｄ、少なくとも約７．５Ｄ、少なくとも約８．０Ｄ、少なくとも約８．５Ｄ、少なくとも約９．０Ｄ、少なくとも約９．５Ｄ、又は少なくとも約１０．０Ｄであってよい。いくつかの実施形態において、少なくともこれらの高分子の双極子モーメントの差異は、約１．０Ｄから約１０．０Ｄの範囲に及んでよい。
【００５６】
いくつかの実施形態において、これらの高分子のうちの少なくとも第１が、約２．０Ｄとほぼ等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、この第１の高分子は、約２．０Ｄ、約２．２Ｄ、約２．４Ｄ、約２．６Ｄ、約２．８Ｄ、約３．０Ｄ、約３．２Ｄ、約３．４Ｄ、約３．６Ｄ、約３．８Ｄ、約４．０Ｄ、約４．２Ｄ、約４．４Ｄ、約４．６Ｄ、約４．８Ｄ、約５．０Ｄ、約５．２Ｄ、約５．４Ｄ、約５．６Ｄ、約５．８Ｄ、約６．０Ｄ、約６．２Ｄ、約６．４Ｄ、約６．６Ｄ、約６．８Ｄ、約７．０Ｄ、約７．２Ｄ、約７．４Ｄ、約７．６Ｄ、約７．８Ｄ、約８．０Ｄ、約８．２Ｄ、約８．４Ｄ、約８．６Ｄ、約８．８Ｄ、約９．０Ｄ、約９．２Ｄ、約９．４Ｄ、約９．６Ｄ、約９．８Ｄ、又は約１０．０Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、この第１の高分子は、約２．０Ｄから約１０．０Ｄの範囲に及ぶ双極子モーメントを有してよい。
【００５７】
第１の高分子の例示的な材料には、限定されるわけではないが、ポリイミド、フッ化ポリビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、及びこれらの組み合わせが含まれてよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子は、約６．１Ｄの双極子モーメントを有するポリイミドを含んでよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子は、約２．３Ｄの双極子モーメントを有するポリビニルピロリドンを含んでよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子は、約２．０Ｄの双極子モーメントを有するフッ化ポリビニリデンを含んでよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子は、約２．０Ｄの双極子モーメントを有するポリアクリロニトリルを含んでよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子は、ポリイミド、フッ化ポリビニリデン、ポリアクリロニトリル、及びポリビニルピロリドンの任意の組み合わせ（例えば、これらのうちの少なくとも２つ、少なくとも３つ、又はそれぞれ）を含んでよい。
【００５８】
いくつかの実施形態において、これらの高分子のうちの少なくとも第２が、約１．０Ｄと等しい又はそれより小さい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第２の高分子は、約１．０Ｄ、約０．９Ｄ、約０．８Ｄ、約０．７Ｄ、約０．６Ｄ、約０．５Ｄ、約０．４Ｄ、約０．３Ｄ、約０．２Ｄ、約０．１Ｄ、約０．５Ｄ、又は約０．０Ｄと等しい又はそれより小さい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第２の高分子は、約１．０Ｄから０．０Ｄの範囲に及ぶ双極子モーメントを有してよい。
【００５９】
第２の高分子の例示的な材料には、限定されるわけではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、又はこれらの組み合わせが含まれてよい。いくつかの実施形態において、第２の高分子は、約０．７Ｄの双極子モーメントを有するポリスチレンを含んでよい。いくつかの実施形態において、第２の高分子は、約０．６Ｄの双極子モーメントを有するポリプロピレンを含んでよい。いくつかの実施形態において、第２の高分子は、約０．０Ｄの双極子モーメントを有するポリエチレンを含んでよい。いくつかの実施形態において、第２の高分子は、約０．０Ｄの双極子モーメントを有するポリテトラフルオロエチレンを含んでよい。いくつかの実施形態において、第２の高分子は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、及びポリテトラフルオロエチレンの任意の組み合わせ（例えば、これらのうちの少なくとも２つ、少なくとも３つ、又はそれぞれ）を含んでよい。
【００６０】
いくつかの実施形態において、ナノファイバは、大きい双極子モーメントを有する少なくとも第１の高分子と、小さい双極子モーメントを有する少なくとも第２の高分子とを含んでよい。例として、第１の高分子は、約２．０Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよく、第２の高分子は、約１．０Ｄより小さい双極子モーメントを有してよい。大きい双極子モーメントを有する第１の高分子と小さい双極子モーメントを有する第２の高分子との組み合わせによって、独自の構造的な特徴、特性、及び／又は機能を有するナノファイバがもたらされてよい。例えば、大きい双極子モーメントを有する第１の高分子は、親水性であってよく、大きい表面エネルギーを有してよく、且つ／又は粒子状物質を保持することができてよい。小さい双極子モーメントを有する第２の高分子は、親水性であってよく、小さい表面エネルギーを有してよく、且つ／又は粒子状物質を捉えることができてよい。これに応じて、ナノファイバが大きい又は小さい双極子モーメントをそれぞれ有する少なくとも第１の高分子及び第２の高分子を含む実施形態において、ナノファイバは、優れた力学的特性、制御された疎水性及び／若しくは親水性、制御された表面エネルギー、並びに／又は粒子状物質を保持する且つ／又は捉えるための制御された能力を示し得る。いくつかの実施形態において、ナノファイバ内の高分子の構成及び／又は配列は、疎水性又は親水性、表面エネルギー、粒子状物質を保持する且つ／又は捉える能力、及び／又はナノファイバの構造的完全性などの程度に関して、所望の特性又は機能を生み出すように調整／選択されてよい。さらに、大きい又は小さい双極子モーメントをそれぞれ有する少なくとも第１の高分子及び第２の高分子を含むそのようなナノファイバは、限定されるものではないが、印刷業界、空気濾過、油分離、触媒系などの応用を含む様々な用途に比類なく適してよい。
【００６１】
いくつかの実施形態において、ナノファイバは、互いに異なる双極子モーメントを有する２種の高分子を含む２要素ナノファイバであってよい。いくつかの実施形態において、ナノファイバは、３種又は４種以上の高分子を含む多要素ナノファイバであってよく、これらの高分子のうちの少なくとも２種は互いに異なる双極子モーメントを有する。いくつかの実施形態において、２要素又は多要素ナノファイバは、以下でより詳細に説明されるように、同軸状（シース、コア）構造、「海島」型構造、凝集型構造、分散型構造、部分コーティング型構造、又は完全コーティング型構造を有してよい。
【００６２】
いくつかの実施形態において、ナノファイバは、それぞれの双極子モーメント以外に又はそれぞれの双極子モーメントに加えて、特性に関して異なる少なくとも２種の高分子を含んでよいことに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態において、少なくとも２種の高分子は、高分子の接着性の程度に関して異なってもよい。例えば、いくつかの実施形態において、これらの高分子のうちの第１が接着性材料を含んでよく、これらの高分子のうちの第２が、非接着性材料又は第１の高分子よりも接着性が小さい材料を含んでよい。
【００６３】
例示的な接着性材料には、限定されるわけではないが、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、又はこれらの組み合わせが含まれてよい。接着性材料の追加の例には、限定されるわけではないが、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、ポリウレタン（ＰＵ）、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせが含まれる。
【００６４】
例示的な非接着性高分子材料には、限定されるわけではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（酸化エチレン）、テレフタル酸ポリエチレン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、フッ化ポリビニリデン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（酸化エチレン）、テレフタル酸ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、塩化ポリビニル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ乳酸、ポリテトラフルオロエチレン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアラミド、ポリ（硫化フェニレン）、ポリフェニレンテレフタルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、又はこれらの組み合わせが含まれてよい。
［ａ．２要素繊維］
【００６５】
図１〜図６Ｄは、様々な実施形態による、異なる相対構成で配置された第１の層１０２及び第２の層１０４を含む２要素ナノファイバの様々な図を示す。図１〜図６Ｄのナノファイバ又はその特徴は、本明細書に説明される他のナノファイバ又はその特徴（他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど）と組み合わせて又はその代替として実現されてよい。図１〜図６Ｄのナノファイバはさらに、本明細書に説明されるナノファイバを作成する且つ／又は用いる複数の方法のうちのいずれかで利用されてよい。図１〜図６Ｄのナノファイバは、様々な応用例及び／又は変形例にも用いられてよく、これらは、本明細書に説明される例示的実施形態に示されても示されなくてもよい。例えば、図１〜図６Ｄのナノファイバは、いくつかの実施形態において、図１〜図６Ｄに示すよりも多くの又は少ない特徴／構成要素を含んでよい。さらに、図１〜図６Ｄのナノファイバは、図１〜図６Ｄに具体的に示す構成要素／特徴の大きさ、形状、数などにも限定されない。さらに、図１〜図６Ｄのナノファイバは互いの変形例になり得るので、同様の特徴又は構成要素には同じ参照番号が割り当てられる。
【００６６】
いくつかの実施形態において、２要素ナノファイバの第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、２要素ナノファイバの第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第２の高分子は、異なる双極子モーメントを有してよい。例えば、いくつかの実施形態において、本明細書に開示されるように、第１の層１０２は大きい（例えば、約２．０Ｄと等しい又はそれより大きい）双極子モーメントを有する第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、小さい（例えば、約１．０Ｄより小さい）双極子モーメントを有する第２の高分子を含んでよい。
【００６７】
いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第２の高分子は、高分子の接着性の程度に関して異なってもよい。例えば、いくつかの実施形態において、第１の高分子は接着性材料を含んでよく、第２の高分子は、非接着性材料又は第１の高分子よりも接着性が小さい材料を含んでよい。
【００６８】
例示的な接着性材料には、限定されるわけではないが、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、又はこれらの組み合わせが含まれてよい。接着性材料の追加の例には、限定されるわけではないが、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、ポリウレタン（ＰＵ）、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせが含まれる。
【００６９】
例示的な非接着性高分子材料には、限定されるわけではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（酸化エチレン）、テレフタル酸ポリエチレン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、フッ化ポリビニリデン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（酸化エチレン）、テレフタル酸ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、塩化ポリビニル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ乳酸、ポリテトラフルオロエチレン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアラミド、ポリ（硫化フェニレン）、ポリフェニレンテレフタルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、又はこれらの組み合わせが含まれてよい。
【００７０】
第１の高分子及び第２の高分子はそれぞれ、本明細書に開示されるように、第１の層１０２及び第２の層１０４に限定される必要はないことに留意されたい。そのようなものとして、いくつかの実施形態において、第１の層１０２は第２の高分子を含んでよく、第２の層１０４は第１の高分子を含んでよい。
【００７１】
ここで図１を参照すると、同軸状（シース、コア）構造を有する２要素ナノファイバ１００の断面図（断面は、２要素ナノファイバ１００の長手軸に対して垂直に切り取られている）が、１つの実施形態に従って示されている。図１に示すように、２要素による同軸状ナノファイバ１００は、第１の層１０２と、第１の層１０２の内部／内側に配置された第２の層１０４とを含む。言い換えると、２要素による同軸状ナノファイバ１００は、第２の層１０４を実質的に取り囲む／取り巻く第１の層１０２を含む。
【００７２】
いくつかの実施形態において、２要素による同軸状ナノファイバ１００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、２要素による同軸状ナノファイバ１００の第１の層１０２は第２の高分子を含んでよく、第２の層１０４は第１の高分子を含んでよい。
【００７３】
図２を参照すると、「海島」構造を有する２要素ナノファイバ２００の断面図（断面は、ナノファイバ２００の長手軸に対して垂直に切り取られている）が、１つの実施形態に従って示されている。いくつかの実施形態において、２要素による海島構造のナノファイバ２００は、第１の層１０２と、第２の層１０４を含み且つ第１の層１０２という「海」の内部／内側に配置された２つ又はそれより多くの「島」とを含む。図２の例示的実施形態において、２要素による海島構造のナノファイバ２００は、第２の層１０４を含む４つの別個の島を実質的に取り囲む／取り巻く第１の層１０２を含んでよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、第２の層１０４を含む「島」の数は、２と等しい又はそれより大きい任意の整数（例えば、３、４、５、６、７、８など）であってよい。
【００７４】
いくつかの実施形態において、２要素による海島構造のナノファイバ２００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよい。しかしながら、代替実施形態において、２要素による海島構造のナノファイバ２００の第１の層１０２は、第２の高分子を含んでよく、第２の層１０４は第１の高分子を含んでよい。
【００７５】
ここで図３Ａを参照すると、２要素による完全コーティング型ナノファイバ３００の側面図が、１つの実施形態に従って示されている。図３Ａに示すように、２要素による完全コーティング型ナノファイバ３００は、第２の層１０４を実質的にコーティングする第１の層１０２を含む。２要素による完全コーティング型ナノファイバ３００は、図１に示す２要素による同軸状ナノファイバ１００と同様である。ただし、２要素による完全コーティング型ナノファイバ３００は実質的に均一な断面を有していない。例えば、第２の層１０４は２要素による完全コーティング型ナノファイバ３００の長さに沿って第１の層１０２の内部に配置され、上記ナノファイバ３００の複数の断面のうちの１つ又は複数において、第２の層１０４を取り囲む／取り巻く第１の層１０２の形状及び量は異なってもよい。
【００７６】
例として、図３Ｂ〜図３Ｃは、２要素による完全コーティング型ナノファイバ３００の２つの断面図（２つの異なる断面で切り取られている）を提供する。図３Ｂ〜図３Ｃを見て明らかなように、第１の層１０２及び第２の層１０４の組み合わせの断面形状は、ナノファイバ３００のこれらの２つの異なる断面によって異なる。いくつかの実施形態において、第１の層１０２及び第２の層１０４の組み合わせの断面形状は、ナノファイバ３００の各断面によって異なってよい。
【００７７】
いくつかの実施形態において、２要素による完全コーティング型ナノファイバ３００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよい。しかしながら、代替実施形態において、２要素による完全コーティング型ナノファイバ３００の第１の層１０２は、第２の高分子を含んでよく、第２の層１０４は第１の高分子を含んでよい。
【００７８】
上述したように、いくつかの実施形態において、第１の高分子は大きい双極子モーメントを有してよく、第２の高分子は小さい双極子モーメントを有してよい。例として、第１の高分子は、約２．０Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよく、第２の高分子は約１．０Ｄより小さい双極子モーメントを有してよい。そのようなものとして、大きい双極子モーメントを持つ第１の高分子は、大きい表面エネルギーを有し且つ／又は粒子状物質を保持することができてよい。小さい双極子モーメントを持つ第２の高分子は、小さい表面エネルギーを有し且つ／又は粒子状物質を捉えることができてよい。これに応じて、大きい双極子モーメントを持つ第１の高分子が第１の層１０２（外層）に存在し、小さい双極子モーメントを持つ第２の高分子が第２の層１０４（内層）に存在する２要素ナノファイバ１００（同軸状）、２００（海島構造）、３００（完全コーティング型）の場合、結果的に得られるナノファイバは、粒子状物質を同時に捉え且つ保持することができるので、特に濾過の応用に役立ち得る。
【００７９】
ここで図４Ａを参照すると、２要素による部分コーティング型ナノファイバ４００の側面図が、１つの実施形態に従って示されている。図４Ａに示すように、２要素による部分コーティング型ナノファイバ４００は、第２の層１０４の１つ又は複数の部分へのコーティングとして、第１の層１０２を含む。図３Ａ〜図３Ｃの２要素による完全コーティング型ナノファイバ３００とは異なり、２要素による部分コーティング型ナノファイバ４００の第１の層１０２は、第２の層１０４の全部分をコーティングしない（例えば、取り囲まない／取り巻かない）。
【００８０】
しかしながら、図３Ａ〜図３Ｃの２要素による完全コーティング型ナノファイバ３００と同様に、２要素による部分コーティング型ナノファイバ４００は均一な断面を有していない。例えば、２要素による部分コーティング型ナノファイバ４００の１つ又は複数の断面は、例えば、図４Ｂ〜図４Ｃに提供される２つの断面図に示すように、最も内側の第２の層１０４を取り囲む／取り巻く第１の層１０２の形状及び量に関して異なってよい。図４Ｄにも示すように、第１の層１０２のコーティングが全くなく、第２の層１０４だけを含む２要素による部分コーティング型ナノファイバ４００の１つ又は複数の領域があってよい。
【００８１】
いくつかの実施形態において、２要素による部分コーティング型ナノファイバ４００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよい。しかしながら、代替実施形態において、２要素による部分コーティング型ナノファイバ４００の第１の層１０２は、第２の高分子を含んでよく、第２の層１０４は第１の高分子を含んでよい。
【００８２】
ここで図５を参照すると、２要素による分散型ナノファイバ５００の側面図が、１つの実施形態に従って示されている。図５に示すように、２要素による分散型ナノファイバ５００は、第１の層１０２と第２の層１０４とが分散した状態を有する。いくつかの実施形態において、２要素による分散型ナノファイバ５００は、第１の層１０２と第２の層１０４とが均一に分散した状態を有してよい。
【００８３】
図５の実施形態において、第１の層１０２は、第２の層１０４の内部／全体に分散してよい。そのような実施形態において、第２の層１０４と第１の層１０２との比は、約１００：１から約１：１である。いくつかの実施形態において、第２の層１０４と第１の層１０２との比は、約１００：１から約１：１、約７５：１から約１：１、約５０：１から約１：１、約２５：１から約１：１、約１０：１から約１：１、約５：１から約１：１、又は約１：１である。いくつかの実施形態において、第２の層１０４と第１の層１０２との比は、約２０：１から約５：１である。
【００８４】
いくつかの実施形態において、２要素による分散型ナノファイバ５００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよい。しかしながら、代替実施形態において、２要素による分散型ナノファイバ５００の第１の層１０２は、第２の高分子を含んでよく、第２の層１０４は第１の高分子を含んでよい。
【００８５】
ここで図６Ａを参照すると、２要素による凝集型ナノファイバ６００の側面図が、１つの実施形態に従って示されている。図６Ａに示すように、２要素による凝集型ナノファイバ６００は、第２の層１０４の１つ又は複数の部分に分散した第１の層１０２を含む。図５の２要素による分散型ナノファイバ５００とは異なり、２要素による凝集型ナノファイバ６００の第１の層１０２は、第２の層１０４の特定の部分にだけ分散しており、第２の層１０４の実質的に全体にわたって分散しているわけではない。
【００８６】
２要素による凝集型ナノファイバ６００は、均一な断面を有していなくてもよい。例えば、２要素による凝集型ナノファイバ６００の１つ又は複数の断面は、例えば、図６Ｂ〜図６Ｃに提供される２つの断面図に示すように、第２の層１０４に分散した第１の層１０２の形状及び量に関して異なってもよい。図６Ｄにも示すように、第１の層１０２が全く分散せずに、第２の層１０４だけを含む２要素による凝集型ナノファイバ６００の１つ又は複数の領域があってよい。
【００８７】
代替実施形態において、２要素による凝集型ナノファイバ６００の第２の層１０４は、第１の層１０２の全体ではなく、第１の層１０２の１つ又は複数の部分に分散してよい。
【００８８】
いくつかの実施形態において、２要素による凝集型ナノファイバ６００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は第２の高分子を含んでよい。しかしながら、代替実施形態において、２要素による凝集型ナノファイバ６００の第１の層１０２は、第２の高分子を含んでよく、第２の層１０４は第１の高分子を含んでよい。
【００８９】
上述したように、第１の高分子は、大きい（例えば、約２．０Ｄと等しい又はそれより大きい）双極子モーメントを有し且つ親水性であってよく、第２の高分子は小さい（例えば、約１．０Ｄより小さい）双極子モーメントを有し且つ疎水性であってよい。そのような実施形態において、２要素によるナノファイバ４００（部分コーティング型）、５００（分散型）、６００（凝集型）は、ファインケミストリ用の薬物担体又は他の担体として用いられてよく、大きい双極子モーメントを持つ第１の親水性高分子は、水系プロセスで薬物又は化学薬品を素早く放出し、小さい双極子モーメントを持つ第２の疎水性高分子は、水系プロセスで薬物又は化学薬品をゆっくりと放出する。したがって、少なくとも２種の薬物又は化学薬品と結合する上記２要素ナノファイバ４００、５００、６００は、水系プロセスで少なくとも２種の薬物又は化学薬品を連続して放出できる。
【００９０】
いくつかの実施形態において、第１の親水性高分子及び第２の疎水性高分子は、異なる薬物（治療に役立つ分子）又は化学薬品と結合してよい。例えば、１つの例示的実施形態において、第１の親水性高分子は、第１の治療に役立つ分子と結合してよく、第２の疎水性高分子は、第２の治療に役立つ分子と結合してよい。第１の治療に役立つ分子は、第２の治療に役立つ分子と比較すると、ヒト患者において短い放出時間を必要としてよい。いくつかの実施形態において、第１の親水性高分子及び第２の疎水性高分子は、異なる薬物又は化学薬品と結合してよい。例えば、１つの例示的実施形態において、第１の親水性高分子は第１の治療に役立つ分子と結合してよく、第２の疎水性高分子は第２の治療に役立つ分子と結合してよい。第２の治療に役立つ分子は、第１の治療に役立つ分子と比較すると、ヒト患者において短い放出時間を必要としてよい。
［ｂ．多要素ナノファイバ］
【００９１】
図７〜図１３Ｅは、様々な実施形態による、異なる相対構成で配置された少なくとも第１の層１０２と、少なくとも第２の層１０４と、少なくとも第３の層１０６とを含む多要素ナノファイバの様々な図を示す。図７〜図１３Ｅのナノファイバ又はその特徴は、本明細書に説明される他のナノファイバ又はその特徴（他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど）と組み合わせて又はその代替として実現されてよい。図７〜図１３Ｅのナノファイバはさらに、本明細書に説明されるナノファイバを作成する且つ／又は用いる複数の方法のうちのいずれかで利用されてよい。図７〜図１３Ｅのナノファイバは、様々な応用例及び／又は変形例にも用いられてよく、これらは、本明細書に説明される例示的実施形態に示されても示されなくてもよい。例えば、図７〜図１３Ｅのナノファイバは、いくつかの実施形態において、図７〜図１３Ｅに示すよりも多くの又は少ない特徴／構成要素を含んでよい。さらに、図７〜図１３Ｅのナノファイバは、図７〜図１３Ｅに具体的に示す構成要素／特徴の大きさ、形状、数などにも限定されない。さらに、図７〜図１３Ｅのナノファイバは互いの変形例になり得るので、同様の特徴又は構成要素には同じ参照番号が割り当てられる。
【００９２】
いくつかの実施形態において、多要素ナノファイバの第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよい。さらに、多要素ナノファイバは、第３の高分子を含む第３の層を有してよい。
【００９３】
いくつかの実施形態において、第１の高分子、第２の高分子、及び第３の高分子のうちの少なくとも２つは、互いに異なる双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子、第２の高分子、及び第３の高分子はそれぞれ、互いに異なる双極子モーメントを有してよい。
【００９４】
いくつかの実施形態において、第１の高分子の双極子モーメントは、少なくとも第２の高分子の双極子モーメントより大きくてよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子の双極子モーメントは、第２の高分子及び第３の高分子の双極子モーメントより大きくてよい。いくつかの実施形態において、第３の高分子の双極子モーメントは、第２の高分子の双極子モーメントより大きいが、第１の高分子の双極子モーメントより小さくてよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子（μ１）、第２の高分子（μ２）、及び第３の高分子（μ３）の双極子モーメント（μ）同士の相対関係は、以下の関係のうちのいずれかに従って表されてよい。
μ１≧μ２及び／又はμ３
μ１≧μ２≧μ３
μ１≧μ３≧μ２
μ１≒μ３≧μ２
μ３≧μ１≧μ２
【００９５】
いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子はそれぞれ、大きい双極子モーメントを個別に有してよく、第２の高分子は小さい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子はそれぞれ、大きい双極子モーメントを個別に有してよく、第２の高分子は小さい双極子モーメントを有してよい。第１の高分子及び第３の高分子の大きい双極子モーメントは、互いにほぼ等しい。いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子はそれぞれ、大きい双極子モーメントを個別に有してよく（ただし、第１の高分子の双極子モーメントは第３の高分子の双極子モーメントより大きい）、第２の高分子は小さい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子はそれぞれ、大きい双極子モーメントを個別に有してよく（ただし、第３の高分子の双極子モーメントは第１の高分子の双極子モーメントより大きい）、第２の高分子は小さい双極子モーメントを有してよい。
【００９６】
いくつかの実施形態において、第１の高分子は、約２．０Ｄより大きい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第２の高分子は、約１Ｄより小さい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第３の高分子は、約１Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子は約２．０Ｄより大きい双極子モーメントを有してよく、第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有してよく、第３の高分子は約１Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよい。
【００９７】
いくつかの実施形態において、第１の高分子、第２の高分子及び第３の高分子は、高分子の接着性の程度に関して異なってもよい。例えば、いくつかの実施形態において、第１の高分子は接着性材料を含んでよく、第２の高分子及び／又は第３の高分子はそれぞれ、非接着性材料又は第１の高分子よりも接着性が小さい材料を個別に含んでよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子は接着性材料（この材料は互いに同じであっても異なっていてもよい）を含んでよく、第２の高分子は、非接着性材料又は第１の高分子及び第３の高分子よりも接着性が小さい材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子、第２の高分子、及び第３の高分子は、互いに異なる接着性高分子又は異なる接着性高分子合成物を含んでよい。
【００９８】
上述したように、例示的な接着性材料には、限定されるわけではないが、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、又はこれらの組み合わせが含まれてよい。接着性材料の追加の例には、限定されるわけではないが、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、ポリウレタン（ＰＵ）、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせが含まれる。
【００９９】
例示的な非接着性高分子材料には、限定されるわけではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（酸化エチレン）、テレフタル酸ポリエチレン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、フッ化ポリビニリデン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（酸化エチレン）、テレフタル酸ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、塩化ポリビニル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ乳酸、ポリテトラフルオロエチレン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアラミド、ポリ（硫化フェニレン）、ポリフェニレンテレフタルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、又はこれらの組み合わせも含まれてよい。
【０１００】
ここで図７を参照すると、同軸状（シース、コア）構造を有する多要素ナノファイバ７００の断面図（断面は、多要素ナノファイバ７００の長手軸に対して垂直に切り取られている）が、１つの実施形態に従って示されている。図７に示すように、多要素による同軸状ナノファイバ７００は、外側の第１の層１０２、中間にある第２の層１０４、及び最も内側の第３の層１０６を含む。
【０１０１】
いくつかの実施形態において、多要素による同軸状ナノファイバ７００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよく、第３の層１０６は、本明細書に開示されるように、第３の高分子を含んでよい。
【０１０２】
ここで図８を参照すると、第１のタイプの「海島」構造を有する多要素ナノファイバ８００の断面図（断面は、ナノファイバ８００の長手軸に対して垂直に切り取られている）が、１つの実施形態に従って示されている。いくつかの実施形態において、多要素による海島構造のナノファイバ８００は、２つ又はそれより多くの「島」を実質的に取り囲む／取り巻く第１の層１０２を含み、これらの島のうちの少なくとも１つが第２の層１０４を含み、これらの島のうちの少なくとも別の１つが第３の層１０６を含む。図８の例示的な実施形態において、多要素による海島構造のナノファイバ８００は、４つの別個の島を実質的に取り囲む／取り巻く第１の層１０２を含んでよく、これらの島のうちの２つが第２の層１０４を含み、これらの島のうちの２つが第３の層１０６を含む。しかしながら、いくつかの実施形態において、第２の層１０４及び第３の層１０６を含む「島」の数は、個別に２と等しい又はそれより大きい任意の整数（例えば、３、４、５、６、７、８など）であってよい。さらに、いくつかの実施形態において、多要素による海島構造のナノファイバ８００は、追加の高分子材料（例えば、本明細書に開示される第１の高分子、第２の高分子、及び第３の高分子とは異なる高分子材料）をそれぞれ個別に含む１つ又は複数の追加の島を含んでよい。
【０１０３】
いくつかの実施形態において、多要素による海島構造のナノファイバ８００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよく、第３の層１０６は、本明細書に開示されるように、第３の高分子を含んでよい。
【０１０４】
ここで図９を参照すると、第２のタイプの「海島」構造を有する多要素ナノファイバ９００の断面図（この断面は、ナノファイバ９００の長手軸に対して垂直に切り取られている）が、別の実施形態に従って示されている。いくつかの実施形態において、多要素による海島構造のナノファイバ９００は、少なくとも２つの「島」を実質的に取り囲む／取り巻く第１の層１０２を含む。各島は、第３の層１０６を実質的に取り囲む／取り巻く第２の層１０４を含む。図９の例示的な実施形態において、多要素による海島構造のナノファイバ９００は、第２の層１０４及び第３の層１０６を有する４つの別個の島を実質的に取り囲む／取り巻く第１の層１０２を含んでよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、第２の層１０４及び第３の層１０６を含む「島」の数は、２と等しい又はそれより大きい任意の整数（例えば、３、４、５、６、７、８など）であってよい。さらに、いくつかの実施形態において、多要素による海島構造のナノファイバ９００は、第３の層１０６の内部に配置される１つ又は複数の追加の層を含んでよい。それぞれの追加の層は、追加の高分子材料（例えば、本明細書に開示される第１の高分子、第２の高分子、及び第３の高分子とは異なる高分子材料）を個別に含む。
【０１０５】
いくつかの実施形態において、多要素による海島構造のナノファイバ９００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよく、第３の層１０６は、本明細書に開示されるように、第３の高分子を含んでよい。
【０１０６】
ここで図１０Ａを参照すると、多要素による完全コーティング型ナノファイバ９００の側面図が、１つの実施形態に従って示されている。図１０Ａに示すように、多要素による完全コーティング型ナノファイバ１０００は、第１の層１０２、第２の層１０４、及び第３の層１０６を含む。第１の層１０２は、第２の層１０４を実質的にコーティングし、第２の層１０４は第３の層１０６を実質的にコーティングする。多要素による完全コーティング型ナノファイバ１０００は、図７に示す多要素による同軸状ナノファイバ７００と同様である。ただし、多要素による完全コーティング型ナノファイバ１０００は、実質的に均一な断面を有していない。例えば、多要素による完全コーティング型ナノファイバ１０００の１つ又は複数の断面は、例えば、図１０Ｂ〜図１０Ｃに提供される２つの断面図に示すように、第１の層１０２及び第２の層１０４の形状及び量に関して異なってもよい。いくつかの実施形態において、第１の層１０２、第２の層１０４、及び第３の層１０６を組み合わせた断面形状は、ナノファイバ１０００の各断面によって異なってもよい。
【０１０７】
いくつかの実施形態において、多要素による完全コーティング型ナノファイバ１０００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよく、第３の層１０６は、本明細書に開示されるように、第３の高分子を含んでよい。
【０１０８】
上述したように、いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子はそれぞれ、大きい双極子モーメントを個別に有してよく、第２の高分子は小さい双極子モーメントを有してよい。例として、第１の高分子は約２．０Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよく、第２の高分子は約１．０Ｄより小さい双極子モーメントを有してよく、第３の高分子は約１．０Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよい。そのようなものとして、大きい双極子モーメントを持つ第１の高分子は、より大きい表面積を有する傾向があるので、粒子状物質を保持する高い能力がもたらされる。小さい双極子モーメントを持つ第２の高分子は、粒子状物質を捉える能力を有してよい。大きい双極子モーメントを持つ第３の高分子は帯電する傾向があるので、粒子状物質を捉え且つ保持する大きい静電気がもたらされる。これに応じて、大きい双極子モーメントを持つ第１の高分子が第１の層１０２（外層）に存在し、小さい双極子モーメントを持つ第２の高分子が第２の層１０４（内層）に存在し、大きい双極子モーメントを持つ第３の高分子が第３の層１０６に存在する多要素ナノファイバ７００（同軸状）、８００（海島構造）、９００（海島構造）、１０００（完全コーティング型）の場合、結果的に得られるナノファイバは、粒子状物質を同時に捉え且つ保持することができるので、特に濾過の応用に役立ち得る。
【０１０９】
ここで図１１Ａを参照すると、多要素による部分コーティング型ナノファイバ１１００の側面図が、１つの実施形態に従って示されている。図１１Ａに示すように、多要素による部分コーティング型ナノファイバ１１００は、第１の層１０２又は第２の層１０４又はこれらの組み合わせによって部分的にコーティングされた第３の層１０６を最も内側に含む。図１０Ａ〜図１０Ｃの多要素による完全コーティング型ナノファイバ１０００とは異なり、多要素による部分コーティング型ナノファイバ１１００の第１の層１０２及び第２の層１０４は、最も内側の第３の層１０６の全部分をコーティングしない（例えば、取り囲まない／取り巻かない）。
【０１１０】
しかしながら、図１０Ａ〜図１０Ｃの多要素の完全コーティング型ナノファイバ１０００と同様に、多要素による部分コーティング型ナノファイバ１１００は、均一な断面を有していない。例えば、多要素による部分コーティング型ナノファイバ１１００の１つ又は複数の断面は、例えば、図１１Ｂ〜図１１Ｄに提供される３つの断面図に示すように、最も内側の第３の層１０６を取り囲む／取り巻く第１の層１０２及び／又は第２の層１０６の形状及び量に関して異なってもよい。図１１Ｅにも示すように、第１の層１０２及び／又は第２の層１０４がコーティングされずに第３の層１０６だけを含む、多要素による部分コーティング型ナノファイバ１１００の１つ又は複数の領域があってよい。
【０１１１】
いくつかの実施形態において、多要素による部分コーティング型ナノファイバ１１００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよく、第３の層１０６は、本明細書に開示されるように、第３の高分子を含んでよい。
【０１１２】
ここで図１２を参照すると、多要素による分散型ナノファイバ１２００の側面図が、１つの実施形態に従って示されている。図１２に示すように、２要素による分散型ナノファイバ１２００は、第１の層１０２、第２の層１０４、及び第３の層１０６が分散した状態を有する。いくつかの実施形態において、２要素による分散型ナノファイバ１２００は、第１の層１０２、第２の層１０４、及び第３の層１０６が均一に分散した状態を有してよい。図１２の特定の実施形態において、第１の層１０２及び第２の層１０４は、第３の層１０６に分散している。
【０１１３】
いくつかの実施形態において、多要素による分散型ナノファイバ１２００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよく、第３の層１０６は、本明細書に開示されるように、第３の高分子を含んでよい。
【０１１４】
ここで図１３Ａを参照すると、多要素による凝集型ナノファイバ１３００の側面図が、１つの実施形態に従って示されている。図１３Ａに示すように、多要素による凝集型ナノファイバ１３００は、第３の層１０６の１つ又は複数の部分に分散した、第１の層１０２又は第２の層１０４又はこれらの組み合わせを含む。図１２の多要素による分散型ナノファイバ１２００とは異なり、多要素による凝集型ナノファイバ１３００の第１の層１０２及び／又は第２の層１０４は、第３の層１０６の特定の部分にだけ分散しており、第３の層１０６の実質的に全体にわたって分散しているわけではない。
【０１１５】
多要素による凝集型ナノファイバ１３００は、均一な断面を有していない。例えば、多要素による凝集型ナノファイバ１３００の１つ又は複数の断面は、例えば、図１３Ｂ〜図１３Ｄに提供される３つの断面図に示すように、第３の層１０６に分散した第１の層１０２及び／又は第２の層１０４の形状及び量に関して異なってもよい。図１３Ｅにも示すように、第１の層１０２が全く分散せずに、第３の層１０６だけを含む多要素による凝集型ナノファイバ１３００の１つ又は複数の領域があってもよい。
【０１１６】
いくつかの実施形態において、多要素による凝集型ナノファイバ１３００の第１の層１０２は、本明細書に開示されるように、第１の高分子を含んでよく、第２の層１０４は、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含んでよく、第３の層１０６は、本明細書に開示されるように、第３の高分子を含んでよい。
【０１１７】
上述したように、第１の高分子及び第３の高分子はそれぞれ、大きい双極子モーメントを個別に有し（例えば、第１の高分子は約２．０Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよく、第３の高分子は約１．０Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよい）且つ親水性であってよく、第２の高分子は、小さい双極子モーメント（例えば、約１．０Ｄより小さい）を有し且つ疎水性であってよい。そのような実施形態において、多要素ナノファイバ１１００（部分コーティング型）、１２００（分散型）、１３００（凝集型）は、ファインケミストリ用の薬物担体又は他の担体として用いられてよく、大きい双極子モーメントを持つ第１の親水性高分子及び第３の親水性高分子は、水系プロセスで薬物又は化学薬品を素早く放出し、小さい双極子モーメントを持つ第２の疎水性高分子は、水系プロセスで薬物又は化学薬品をゆっくりと放出する。したがって、少なくとも２種の薬物又は化学薬品と結合した上記の多要素ナノファイバ１１００、１２００、１３００は、水系プロセスで少なくとも２種の薬物又は化学薬品を連続して放出できる。
［２．システム］
【０１１８】
ここで提供されるのは、本明細書に開示されるナノファイバ（例えば、図１〜図１３Ｅに示すナノファイバ）を製造するように構成された、カスタマイズ可能な様々なシステムである。
［ａ．紡糸口金システム］
【０１１９】
例えば、図１４Ａ〜図１４Ｋでは、２要素又は多要素ナノファイバを形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金１４０２を備えるシステム１４００を説明する。いくつかの実施形態において、２要素又は多要素ナノファイバに形成される材料は、基板１４０４に向かって紡糸口金１４０２から出る又は引き出されて、２要素又は多要素ナノファイバの層１４０６を基板１４０４に形成する。いくつかの実施形態において、基板１４０４は導電性であってよい。いくつかの実施形態において、基板１４０４は非導電性であってよい。
【０１２０】
図１４Ａ〜図１４Ｂは、２要素による同軸状（「シース、コア」）ナノファイバ（例えば、図１で説明したものなど）を形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金１４０２ａをシステム１４００が備える一実施形態の、断面図及び上から見た図をそれぞれ提供する。少なくとも１つの紡糸口金１４０２ａは、第１の高分子１４１２（例えば、第１の高分子を含む溶液又は溶解物）の第１の供給源（不図示）と流体連通した第１の面１４１０ａと、第１の高分子１４１２が射出される第２の面１４１４ａとを有する少なくとも第１のチャネル１４０８を含んでよい。少なくとも１つの紡糸口金１４０２ａはさらに、第２の高分子１４１８（例えば、第２の高分子を含む溶液又は溶解物）の第２の供給源（不図示）と流体連通した第１の面１４１０ｂと、第２の高分子１４１８が射出される第２の面１４１４ｂとを有する少なくとも第２のチャネル１４１６を含んでよい。いくつかの実施形態において、第１のチャネル１４０８及び第２のチャネル１４１６は、第１の高分子１４１２及び第２の高分子１４１８を同時に射出して、２要素による同軸状ナノファイバを形成してよく、これらの高分子は基板１４０４に向かって進み又は引き出されて、基板１４０４に層１４０６を形成し得る。
【０１２１】
いくつかの実施形態において、第１のチャネル１４０８は、紡糸口金１４０２ａの外縁の１つ又は複数の部分に沿って配置されてよく、第２のチャネル１４１６は、紡糸口金１４０２ａの内側部分に配置されてよい。いくつかの実施形態において、第１のチャネル１４０８は、内側の第２のチャネル１４１６の周りに同心状に配置されてよい。
【０１２２】
いくつかの実施形態において、第２のチャネル１４１６は、実質的に丸い（例えば、円形、楕円形などの）断面形状を有してよい。いくつかの実施形態において、第１のチャネル１４０８は、実質的に丸い（例えば、円形、楕円形など）、正方形の、長方形の、不規則な、又は本開示を読むと当業者には明らかとなるような他の好適な形状の断面形状をしてよい。いくつかの実施形態において、第１のチャネル１４０８及び第２のチャネル１４１６は両方とも、丸い（例えば、円形、楕円形などの）断面形状を有してよい。
【０１２３】
本明細書に開示されるように、いくつかの実施形態において、第１の高分子１４１２及び第２の高分子１４１８は異なる双極子モーメントを有してよい。例えば、いくつかの実施形態において、本明細書に開示されるように、第１の高分子１４１２は大きい（例えば、約２．０Ｄと等しい又はそれより大きい）双極子モーメントを有してよく、第２の高分子１４１８は小さい（例えば、約１．０Ｄより小さい）双極子モーメントを有してよい。
【０１２４】
いくつかの実施形態において、第１の高分子１４１２及び第２の高分子１４１８は、高分子の接着性の程度に関して異なってもよい。例えば、いくつかの実施形態において、第１の高分子１４１２は接着性材料を含んでよく、第２の高分子１４１８は、非接着性材料又は第１の高分子１４１２よりも接着性が小さい材料を含んでよい。
【０１２５】
例示的な接着性材料には、限定されるわけではないが、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、又はこれらの組み合わせが含まれてよい。接着性材料の追加の例には、限定されるわけではないが、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、ポリウレタン（ＰＵ）、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせが含まれる。
【０１２６】
例示的な非接着性高分子材料には、限定されるわけではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（酸化エチレン）、テレフタル酸ポリエチレン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、フッ化ポリビニリデン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（酸化エチレン）、テレフタル酸ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、塩化ポリビニル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ乳酸、ポリテトラフルオロエチレン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアラミド、ポリ（硫化フェニレン）、ポリフェニレンテレフタルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、又はこれらの組み合わせが含まれてよい。
【０１２７】
図１４Ｃ〜図１４Ｄは、２要素による海島構造のナノファイバ（例えば、図２で説明されたものなど）を形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｂをシステム１４００が有する別の実施形態の、断面図及び上から見た図をそれぞれ提供する。図１４Ｄに提供する上から見た図に示すように、いくつかの実施形態において、少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｂは、互いに離間した関係にある第２のチャネル１４１６を４つ有し、さらに第１のチャネル１４０８の内側部分に配置されてよい。いくつかの実施形態において、第１のチャネル１４０８及び第２のチャネル１４１６はそれぞれ、第１の高分子１４１２及び第２の高分子１４１８を同時に射出して、２要素による海島構造のナノファイバを形成してよく、これらの高分子は基板１４０４に向かって進み又は引き出されて、基板１４０４に単層１４２０を形成し得る。
【０１２８】
図１４Ｃ〜図１４Ｄの少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｂは、第２のチャネル１４１６の数又は構成に限定されないことに留意されたい。むしろ、少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｂは、第１の高分子１４１２の「海」に「島」状に配置される所望の数及び構成の第２の高分子１４１６を実現するために、任意の数又は構成の第２のチャネル１４１６を含んでよい。
【０１２９】
いくつかの実施形態において、紡糸口金１４０２ｂの第２のチャネル１４１６は、実質的に丸い（例えば、円形、楕円形などの）断面形状を有してよい。いくつかの実施形態において、紡糸口金１４０２ｂの第１のチャネル１４０８は、実質的に丸い（例えば、円形、楕円形などの）、正方形の、長方形の、不規則な、又は本開示を読むと当業者には明らかとなるような他の好適な形状の断面形状を有してよい。いくつかの実施形態において、紡糸口金１４０２ｂの第１のチャネル１４０８及び第２のチャネル１４１６は両方とも、丸い（例えば、円形、楕円形などの）断面形状を有してよい。
【０１３０】
図１４Ｅ〜図１４Ｆは、多要素による同軸状（「シース」）ナノファイバ（例えば、図７で説明したものなど）を形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｃをシステム１４００が備える一実施形態の、断面図及び上から見た図をそれぞれ提供する。少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｃは、上述したように、第１の高分子１４１２及び第２の材料１４１８をそれぞれ射出するように構成された少なくとも第１のチャネル１４０８及び少なくとも第２のチャネル１４１６を有してよい。少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｂはさらに、第３の高分子１４２４（例えば、第３の高分子を含む溶液又は溶解物）の第３の供給源（不図示）と流体連通した第１の面１４１０ｃと、第３の高分子１４２４が射出される第２の面１４１４ｃとを有する少なくとも第３のチャネル１４２２を有してよい。いくつかの実施形態において、第１のチャネル１４０８、第２のチャネル１４１６、及び第３のチャネル１４２２は、第１の高分子１４１２、第２の高分子１４１８、及び第３の高分子１４２４をそれぞれ同時に射出して、多要素による同軸状ナノファイバを形成してよく、これらの高分子は基板１４０４に向かって進み又は引き出されて、基板１４０４に単層１４０６を形成し得る。
【０１３１】
本明細書に開示されるように、第１の高分子、第２の高分子、及び第３の高分子のうちの少なくとも２つは、互いに異なる双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子、第２の高分子、及び第３の高分子はそれぞれ、互いに異なる双極子モーメントを有してよい。
【０１３２】
いくつかの実施形態において、第１の高分子の双極子モーメントは、少なくとも第２の高分子の双極子モーメントより大きくてよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子は、第２の高分子及び第３の高分子より大きい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第３の高分子は、第２の高分子より大きいが第１の高分子より小さい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子（μ１）、第２の高分子（μ２）、及び第３の高分子（μ３）の双極子モーメント（μ）同士の相対関係は、以下の関係のうちのいずれかに従って表されてよい。
μ１≧μ２及び／又はμ３
μ１≧μ２≧μ３
μ１≧μ３≧μ２
μ１≒μ３≧μ２
μ３≧μ１≧μ２
【０１３３】
いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子はそれぞれ、大きい双極子モーメントを個別に有してよく、第２の高分子は小さい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子はそれぞれ、大きい双極子モーメントを個別に有してよく、第２の高分子は小さい双極子モーメントを有してよく、第１の高分子及び第３の高分子の大きい双極子モーメントは互いにほぼ等しい。いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子はそれぞれ、大きい双極子モーメントを個別に有してよく（ただし、第１の高分子の双極子モーメントは第３の高分子より大きい）、第２の高分子は小さい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子はそれぞれ、大きい双極子モーメントを個別に有してよく（ただし、第３の高分子の双極子モーメントは第１の高分子より大きい）、第２の高分子は小さい双極子モーメントを有してよい。
【０１３４】
いくつかの実施形態において、第１の高分子は、約２．０Ｄより大きい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第２の高分子は、約１Ｄより小さい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第３の高分子は、約１Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子は約２．０Ｄより大きい双極子モーメントを有してよく、第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有してよく、第３の高分子は約１Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよい。
【０１３５】
いくつかの実施形態において、第１の高分子、第２の高分子、及び第３の高分子は、高分子の接着性の程度に関して異なってもよい。例えば、いくつかの実施形態において、第１の高分子は接着性材料を含んでよく、第２の高分子及び／又は第３の高分子はそれぞれ、非接着性材料又は第１の高分子よりも接着性が小さい材料を個別に含んでよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第３の高分子は接着性材料（この材料は、同じであっても互いに異なっていてもよい）を含んでよく、第２の高分子は、非接着性材料又は第１の高分子及び第３の高分子よりも接着性が小さい材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子、第２の高分子、及び第３の高分子は、互いに異なる接着性高分子又は異なる接着性高分子合成物を含んでよい。
【０１３６】
上述したように、例示的な接着性材料には、限定されるわけではないが、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、又はこれらの組み合わせが含まれてよい。接着性材料の追加の例には、限定されるわけではないが、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、ポリウレタン（ＰＵ）、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせが含まれる。
【０１３７】
例示的な非接着性高分子材料には、限定されるわけではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（酸化エチレン）、テレフタル酸ポリエチレン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、フッ化ポリビニリデン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（酸化エチレン）、テレフタル酸ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、塩化ポリビニル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ乳酸、ポリテトラフルオロエチレン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアラミド、ポリ（硫化フェニレン）、ポリフェニレンテレフタルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、又はこれらの組み合わせも含まれてよい。
【０１３８】
図１４Ｅ〜図１４Ｆを引き続き参照すると、いくつかの実施形態において、第３のチャネル１４２２は紡糸口金１４０２ｃの最も内側の領域に配置されてよく、第２のチャネル１４１６は、第３のチャネル１４２２の１つ又は複数の部分を取り囲んでよく、第１のチャネル１４０８は、第２のチャネル１４１６の１つ又は複数の部分を取り囲んでよい。いくつかの実施形態において、第２のチャネル１４１６は、最も内側の第３のチャネル１４２２の周りに同心状に配置されてよく、第１のチャネル１４０８は、中間の第２のチャネル１４１６の周りに同心状に配置されてよい。
【０１３９】
いくつかの実施形態において、第２のチャネル１４１６及び／又は第３のチャネル１４２２はそれぞれ、実質的に丸い（例えば、円形、楕円形などの）断面形状を個別に有してよい。さらに、上述したように、いくつかの実施形態において、第１のチャネル１４０８は、実質的に丸い（例えば、円形、楕円形などの）、正方形の、長方形の、不規則な、又は他のそのような好適な形状の断面形状を有してよい。いくつかの実施形態において、第１のチャネル１４０８、第２のチャネル１４１６、及び第３のチャネル１４２２のそれぞれは、丸い（例えば、円形、楕円形などの）断面形状を有してよい。
【０１４０】
いくつかの実施形態において、第２のチャネル１４１６及び第３のチャネル１４２２は、同心状に配置されなくてもよい。例えば、図１４Ｇ〜図１４Ｈは、第２の高分子１４１８を射出するように構成された少なくとも２つの重複しない第２のチャネル１４１６と、第３の高分子１４２４を射出するように構成された少なくとも２つの重複しない第３のチャネル１４２２とを有する少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｄをシステム１４００が備える別の実施形態の、断面図及び上から見た図をそれぞれ提供する。そのような構成によって、第１のタイプの、多要素による海島構造のナノファイバ（例えば、図８で説明したものなど）が製造され得る。
【０１４１】
図１４Ｉ〜図１４Ｊは、第２のタイプの、多要素による海島構造のナノファイバ（例えば、図９で説明したものなど）を形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｅをシステム１４００が備える一実施形態の、断面図と上から見た図を提供する。図１４Ｊに提供する上から見た図に示すように、少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｅは、互いに離間した関係にあって、さらに第１のチャネル１４０８の内側部分に配置される第２のチャネル１４１６を４つ有してよく、それぞれの第２のチャネル１４１６は、内側の第３のチャネル１４２２の周りに同心状に配置される。いくつかの実施形態において、第１のチャネル１４０８、第２のチャネル１４１６、及び第３のチャネル１４２２は、第１の高分子１４１２、第２の高分子１４１８、及び第３の高分子１４２４をそれぞれ同時に射出して、多要素による海島構造のナノファイバを形成してよく、これらの高分子は基板１４０４に向かって進み又は引き出されて、基板１４０４に単層１４０６を形成し得る。
【０１４２】
図１４Ｉ〜図１４Ｊの少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｅは、第２のチャネル１４１６又は第３のチャネル１４２２の数又は構成に限定されないことに留意されたい。むしろ、紡糸口金１４０２ｅは、第２の高分子１４１８及び／又は第３の高分子１４２４を含み且つ第１の材料１４１２の「海」に配置される所望の数及び構成の「島」を実現するために、任意の数又は構成の第２のチャネル１４１６及び／又は第３のチャネル１４２２を含んでよい。
【０１４３】
いくつかの実施形態において、紡糸口金１４０２ｅの第２のチャネル１４１６及び／又は第３のチャネル１４２２はそれぞれ、実質的に丸い（例えば、円形、楕円形などの）断面形状を個別に有してよい。さらに、いくつかの実施形態において、紡糸口金１４０２ｅの第１のチャネル１４０８は、実質的に丸い（例えば、円形、楕円形などの）、正方形の、長方形の、不規則な、又は他のそのような好適な形状の断面形状を有してよい。いくつかの実施形態において、紡糸口金１４０２ｅの第１のチャネル１４０８、第２のチャネル１４１６、及び第３のチャネル１４２２のそれぞれは、丸い（例えば、円形、楕円形などの）断面形状を有してよい。
【０１４４】
図１４Ｋは、２要素又は多要素による完全コーティング型、部分コーティング型、分散型、又は凝集型ナノファイバ（例えば、図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｅ、図１２、図１３Ａ〜図１３Ｅで説明したものなど）を形成するように構成された少なくとも１つの紡糸口金１４０２ｆをシステム１４００が備える一実施形態の、断面図を提供する。図１４Ｋに示すように、紡糸口金１４０２ｆは、少なくとも２種の高分子の混合液を含む溶液と流体連通した第１の面１４１０ｃと、複数の高分子１４２６の組み合わせが射出される第２の面１４１４ｃとを有する単一チャネル１４０８を有する。例えば、いくつかの実施形態において、この溶液、したがって結果的に得られる高分子１４２６は、第１の高分子１４１２及び第２の高分子１４１８の混合液を含んでよい。いくつかの実施形態において、この溶液、したがって結果的に得られる高分子１４２６は、第１の高分子１４１２、第２の高分子１４１８、及び第３の高分子１４２４の混合液を含んでよい。いくつかの実施形態において、この溶液は、それぞれの高分子の均質な混合液であってよい。いくつかの実施形態において、この溶液は、それぞれの高分子の不均質な混合液であってよい。射出工程の際に、高分子の相分離が発生するので、不規則な配列の上記高分子を含むナノファイバ（例えば、図３Ａ〜図３Ｃ及び図１０Ａ〜図１０Ｃにそれぞれ示すような２要素又は多要素による完全コーティング型ナノファイバ、図４Ａ〜図４Ｄ及び図１１Ａ〜図１１Ｅにそれぞれ示すような２要素又は多要素による部分コーティング型ナノファイバ、図５及び図１２にそれぞれ示すような２要素又は多要素による分散型ナノファイバ、又は図６Ａ〜図６Ｄ及び図１３Ａ〜図１３Ｅにそれぞれ示すような２要素又は多要素による凝集型ナノファイバ）がもたらされることになる。
【０１４５】
いくつかの実施形態において、紡糸口金１４０２ｆの単一チャネル１４０８は、実質的に丸い（例えば、円形、楕円形などの）、正方形の、長方形の、不規則な、又は他のそのような好適な形状の断面形状を有してよい。いくつかの実施形態において、紡糸口金１４０２ｆの単一チャネル１４０８は、実質的に丸い断面形状を有してよい。
【０１４６】
いくつかの実施形態において、図１４Ａ〜図１４Ｋのうちのいずれかで説明されたシステム１４００は、エレクトロスプレー法のエレクトロスピニングによって所望の高分子を射出してよい。そのようなエレクトロスピニング又はエレクトロスプレー法の簡略図の断面側面図が、図１５Ａ〜図１５Ｃに提供されている。
【０１４７】
図１５Ａ〜図１５Ｃに示すように、電源１５０２が、少なくとも１つの紡糸口金１４０２（例えば紡糸口金１４０２ａ、１４０２ｂ、１４０２ｃ、１４０２ｄ、１４０２ｅ、又は１４０２ｆ）に動作可能に結合され、且つそこに高電圧を供給するように構成されてよい。紡糸口金１４０２の表面１５０４の近くに形成される液滴に、十分に高い電圧が印加されると、液体本体が帯電するようになり、液滴が引き伸ばされるように静電反発力が表面張力に反作用し、臨界点で液体のストリームが表面１５０４から噴出する。液体の分子凝集力が十分に高い場合には、ストリームの分解は発生せず（ストリームの分解が発生した場合、液滴はエレクトロスプレーされる）、帯電した液体ジェットが形成される。ジェットが飛散中に乾燥すると、電流フローのモードは、電荷が繊維の表面に移動するにつれて、オーミックから対流に変わる。その後、ジェットは、最終的に接地集電部（基板１５０６）に堆積するまで、繊維の微小湾曲部で発生する静電反発力により引き起こされるホイッピングプロセスによって引き延ばされる。いくつかの実施形態において、この湾曲部の不安定性に起因する繊維の伸長及び薄化により、ナノメートル規模の直径を有する均一な繊維の形成がもたらされる。
【０１４８】
図１５Ａ〜図１５Ｃにも示すように、そのようなエレクトロスピニング（又はエレクトロスプレー）法は、少なくとも１つの紡糸口金１４０２（例えば、紡糸口金１４０２ａ、１４０２ｂ、１４０２ｃ、１４０２ｄ、１４０２ｅ、又は１４０２ｆ）が基板１５０６の上方に鉛直に配置され（図１５Ａ）、ナノファイバが下方に生成されるトップダウン方式でも、基板１５０６が紡糸口金１４０２の上方に鉛直に配置され（図１５Ｂ）、ナノファイバが上向きに生成されるボトムアップ方式でも、基板１５０６が紡糸口金１４０２に対して横方向に配置され（図１５Ｃ）、繊維が横方向／横向きに生成される鉛直方式でもよい。
【０１４９】
図１４Ａ〜図１４Ｋを引き続き参照すると、いくつかの実施形態において、システム１４００は、単一の紡糸口金１４０２、例えば、２要素による同軸状ナノファイバを射出するように構成された単一の紡糸口金１４０２ａ、２要素による海島構造のナノファイバを射出するように構成された単一の紡糸口金１４０２ｂ、多要素による同軸状ナノファイバを射出するように構成された単一の紡糸口金１４０２ｃ、第１のタイプの多要素による海島構造のナノファイバを射出するように構成された単一の紡糸口金１４０２ｄ、第２のタイプの多要素による海島構造のナノファイバを射出するように構成された単一の紡糸口金１４０３ｅ、又は完全コーティング型、部分コーティング型、分散型、若しくは凝集型ナノファイバを射出するように構成された単一の紡糸口金１４０２ｆを備えてよい。単一型の紡糸口金を備えたシステムの例示図については、例えば図１６Ａを参照されたい。
【０１５０】
いくつかの実施形態において、システム１４００は複数の紡糸口金１４０２を備えてよく、それぞれの紡糸口金１４０２は個別に、２要素による同軸状ナノファイバを射出するように構成された紡糸口金１４０２ａ、２要素による海島構造のナノファイバを射出するように構成された紡糸口金１４０２ｂ、多要素による同軸状ナノファイバを射出するように構成された紡糸口金１４０２ｃ、第１のタイプの多要素による海島構造のナノファイバを射出するように構成された紡糸口金１４０２ｄ、第２のタイプの多要素による海島構造のナノファイバを射出するように構成された紡糸口金１４０３ｅ、又は完全コーティング型、部分コーティング型、分散型、若しくは凝集型ナノファイバを射出するように構成された紡糸口金１４０２ｆである。いくつかの実施形態において、システム１４００は複数の紡糸口金を備えてよく、それぞれの紡糸口金は同じタイプ（例えば、紡糸口金１４０２ａ、紡糸口金１４０２ｂ、紡糸口金１４０２ｃ、紡糸口金１４０２ｄ、紡糸口金１４０２ｅ、又は紡糸口金１４０２ｆ）である。いくつかの実施形態において、システム１４００は複数の紡糸口金１４０２を備えてよく、少なくとも２つの紡糸口金１４０２は互いに異なるタイプ（例えば、紡糸口金１４０２ａ、紡糸口金１４０２ｂ、紡糸口金１４０２ｃ、紡糸口金１４０２ｄ、紡糸口金１４０２ｅ、又は紡糸口金１４０２ｆ）である。複数の紡糸口金を備えたシステムの例示図については、例えば、図１６Ｂを参照されたい。
【０１５１】
例えば、図１６Ｂで説明されるように、システム１４００が複数の紡糸口金１４０２を備え得る他の実施形態において、少なくとも１つの紡糸口金は、第１の高分子を射出するように構成されてよく、例えば、少なくとも別の紡糸口金が第２の高分子材料を射出するように構成されてよい。第１の高分子及び第２の高分子は、互いに異なる構成、双極子モーメント、及び／又は接着性の程度を有する。
【０１５２】
いくつかの実施形態において、システム１４００は、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つなどの、紡糸口金１４０２のセット／グループ１６０２（ａ、ｂ、ｃなど）を備えてよく、それぞれのセット／グループは、少なくとも２つの紡糸口金１４０２を個別に含んでよい。いくつかの実施形態において、上記セット／グループのうちの少なくとも１つは、上記セット／グループのうちの少なくとも別の１つの紡糸口金のタイプと比較すると、異なるタイプの紡糸口金（例えば、紡糸口金１４０２ａ、紡糸口金１４０２ｂ、紡糸口金１４０２ｃ、紡糸口金１４０２ｄ、紡糸口金１４０２ｅ、又は紡糸口金１４０２ｆ）を含んでよい。いくつかの実施形態において、上記セット／グループのうちの少なくとも２つは、同じタイプの紡糸口金（例えば、紡糸口金１４０２ａ、紡糸口金１４０２ｂ、紡糸口金１４０２ｃ、紡糸口金１４０２ｄ、紡糸口金１４０２ｅ、又は紡糸口金１４０２ｆ）を含んでよい。少なくとも４つのセット／グループの紡糸口金を備えたシステムの例示図については、例えば、図１６Ｃを参照されたい。
【０１５３】
例えば、図１６Ｃで説明されるように、システム１４００が複数の紡糸口金１４０２を備え得る他の実施形態において、紡糸口金の複数のセットのうちの少なくとも１つ（例えば、１６０２ａ）は、第１の高分子を射出するように構成されてよく、例えば、紡糸口金の複数のセットのうちの少なくとも別の１つ（例えば、１６０２ｂ）は、第２の高分子材料を射出するように構成されてよい。第１の高分子及び第２の高分子は、互いに異なる構成、双極子モーメント、及び／又は接着性の程度を有する。
【０１５４】
システム１４００が（例えば、図１６Ａに示すように）単一の紡糸口金１４０２、又は（例えば、図１６Ｂ〜図１６Ｃに示すように）複数の紡糸口金１４０２を備える実施形態において、システム１４００は、紡糸口金１４０２と結合し且つ紡糸口金１４０２を支える足場材１６０４を備えてよい。いくつかの実施形態において、足場材１６０４、及び特にその外縁は、長方形、三角形、平行四辺形、階段形状、六角形、八角形、円形、正方形、又は不規則な形状から選択される形状を有してよい。
【０１５５】
いくつかの実施形態において、足場材１６０２は、約１個の紡糸口金から約５０００個の紡糸口金、約５個から約２５００個の紡糸口金、約１０個から約１０００個の紡糸口金、又は約２０個から約５００個の紡糸口金に及ぶ総数の紡糸口金１４０２を有してよい。いくつかの実施形態において、足場材１６０２は、約１個、約２個、約４個、約６個、約８個、約１０個、約１２個、約１４個、約１６個、約１８個、約２０個、約４０個、約６０個、約８０個、約１００個、約１２０個、約１４０個、約１６０個、約１８０個、約２００個、約２２０個、約２４０個、約２６０個、約２８０個、約３００個、約３２０個、約３４０個、約３６０個、約３８０個、約４００個、約４２０個、約４４０個、約４６０個、約４８０個、約５００個、約５２０個、約５４０個、約５６０個、約５８０個、約６００個、約６２０個、約６４０個、約６６０個、約６８０個、約７００個、約７２０個、約７４０個、約７６０個、約７８０個、約８００個、約８２０個、約８４０個、約８６０個、約８８０個、約９００個、約９２０個、約９４０個、約９６０個、約９８０個、約１０００個、約１０５０個、約１１００個、約１１５０個、約１２００個、約１２５０個、約１３００個、約１３５０個、約１４００個、約１４５０個、約１５００個、約１５５０個、約１６００個、約１６５０個、約１７００個、約１７５０個、約１８００個、約１８５０個、約１９００個、約１９５０個、約２０００個、約２０５０個、約２１００個、約２１５０個、約２２００個、約２２５０個、約２３００個、約２３５０個、約２４００個、約２４５０個、約２５００個、約２５５０個、約２６００個、約２６５０個、約２７００個、約２７５０個、約２８００個、約２８５０個、約２９００個、約２９５０個、約３０００個、約３０５０個、約３１００個、約３１５０個、約３２００個、約３２５０個、約３３００個、約３３５０個、約３４００個、約３４５０個、約３５００個、約３５５０個、約３６００個、約３６５０個、約３７００個、約３７５０個、約３８００個、約３８５０個、約３９００個、約３９５０個、約４０００個、約４０５０個、約４１００個、約４１５０個、約４２００個、約４２５０個、約４３００個、約４３５０個、約４４００個、約４４５０個、約４５００個、約４５５０個、約４６００個、約４６５０個、約４７００個、約４７５０個、約４８００個、約４８５０個、約４９００個、約４９５０個、及び約５０００個のうちのいずれか２つの値の間及びその２つの値を含む範囲に及ぶ総数の紡糸口金１４０２を有してよい。
［ｂ．ニードルレス（又はニードルフリー）システム］
【０１５６】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示されるナノファイバは、１つ又は複数のニードルフリー（又はニードルレス）紡糸口金を備えたシステムによって形成されてよい。図１７Ａ〜図１７Ｄは、様々な実施形態による、少なくとも１つのニードルフリー紡糸口金１７０２を備えたシステムの例示図を提供する。
【０１５７】
図１７Ａ〜図１７Ｂに示すように、ニードルフリー紡糸口金１７０２は、混合液１７０６（すなわち、繊維に形成される材料の供給源）と接触した溶液浸漬部材（粒子）１７０４を有してよい。いくつかの実施形態において、混合液１７０６は、本明細書に開示されるように、少なくとも第１の高分子を含む第１の溶液と、本明細書に開示されるように、少なくとも第２の高分子を含む第２の溶液とを含んでよい。混合液１７０６が少なくとも第１の高分子溶液と少なくとも第２の高分子溶液とを含むいくつかの実施形態において、第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は、約１００：１から約１：１００である。混合液１７０６が少なくとも第１の高分子溶液と少なくとも第２の高分子溶液とを含むいくつかの実施形態において、第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は、約１００：１から約１：１、約７５：１から約１：１、約５０：１から約１：１、約２５：１から約１：１、約１０：１から約１：１、約５：１から約１：１、又は約１：１である。混合液１７０６が少なくとも第１の高分子溶液と少なくとも第２の高分子溶液とを含むいくつかの実施形態において、第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は、約１：１００から約１：１、約１：７５から約１：１、約１：５０から約１：１、約１：２５から約１：１、約１：１０から約１：１、約１：５から約１：１、又は約１：１である。混合液１７０６が少なくとも第１の高分子溶液と少なくとも第２の高分子溶液とを含むいくつかの実施形態において、第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は約１：１である。
【０１５８】
いくつかの実施形態において、混合液１７０６は、本明細書に開示されるように、少なくとも第１の高分子を含む溶液と、本明細書に開示されるように、第２の高分子を含む第２の溶液と、本明細書に開示されるように、第３の高分子を含む第３の溶液とを含んでよい。
【０１５９】
いくつかの実施形態において、混合液１７０６は、それぞれの高分子の均質な混合液であってよい。いくつかの実施形態において、混合液１７０６は、それぞれの高分子の不均質な混合液であってよい。いくつかの実施形態において、ニードルフリー紡糸口金１７０２からの射出工程の際に、混合液１７０６内の高分子の相分離が発生することがあるので、２要素又は多要素ナノファイバが形成される。それぞれのナノファイバは、本明細書に開示されるそれぞれの高分子の不規則配列又はその任意の組み合わせのうちの１つを個別に有する（例えば、図３Ａ〜図３Ｃ、及び図１０Ａ〜図１０Ｃにそれぞれ示す２要素又は多要素による完全コーティング型ナノファイバ、図４Ａ〜図４Ｄ及び図１１Ａ〜図１１Ｅにそれぞれ示す２要素又は多要素による部分コーティング型ナノファイバ、図５及び図１２にそれぞれ示す２要素又は多要素による分散型ナノファイバ、又は図６Ａ〜図６Ｄ及び図１３Ａ〜図１３Ｅにそれぞれ示す２要素又は多要素による凝集型ナノファイバ）。
【０１６０】
例えば、いくつかの実施形態において、混合液１７０６は、本明細書に開示されるように、第１の高分子及び第２の高分子を含む溶液を含んでよく、射出工程の際のこれらの高分子の相分離によって、複数の２要素ナノファイバがもたらされ、これらのナノファイバのそれぞれは個別に、完全コーティング型構造（例えば、図３Ａ〜図３Ｃを参照）、部分コーティング型構造（例えば、図４Ａ〜図４Ｄを参照）、分散型構造（例えば、図５を参照）、凝集型構造（例えば、図６Ａ〜図６Ｄを参照）、又はこれらの組み合わせを有する。いくつかの実施形態において、結果的に得られる２要素ナノファイバのうちの１つ又は複数は、前述の構造のうちの２つ又はそれより多くの組み合わせを有してよい。そのような組み合わせの１つの例は、２要素ナノファイバのうちの少なくとも１つが分散型構造を有する場合（例えば、第１の層が第２の層に／その全体に分散した状態）、上記の２要素による分散型ナノファイバの１つ又は複数の部分が部分コーティング型構造も有する場合（例えば、第１の層でも部分的にコーティングされる）であってよい。
【０１６１】
いくつかの実施形態において、混合液１７０６は、本明細書に開示されるように、第１の高分子、第２の高分子、及び第３の高分子を含む溶液を含んでよく、射出工程の際のこれらの高分子の相分離によって、複数の多要素ナノファイバがもたらされ、これらのナノファイバのそれぞれは個別に、完全コーティング型構造（例えば、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照）、部分コーティング型構造（例えば、図１１Ａ〜図１１Ｅを参照）、分散型構造（例えば、図１２を参照）、凝集型構造（例えば、図１３Ａ〜図１３Ｅを参照）、又はこれらの組み合わせを有する。いくつかの実施形態において、結果的に得られる多要素ナノファイバのうちの１つ又は複数は、前述の構造のうちの２つ又はそれより多くの組み合わせを有してよい。そのような組み合わせの１つの例は、多要素ナノファイバのうちの少なくとも１つが分散型構造を有する場合（例えば、第１の層及び第２の層が第３の層に／その全体に分散した状態）、上記の多要素による分散型ナノファイバの１つ又は複数の部分が部分コーティング型構造も有する場合（例えば、第１の層及び／又は第２の層でも部分的にコーティングされる）であってよい。
【０１６２】
図１７Ａ〜図１７Ｂにも示すように、ニードルフリー紡糸口金１７０２は、高電圧を供給するように構成された電源１７０８に動作可能に結合されてよい。例えば、図１７Ａ〜図１７Ｂに示すなどのいくつかの実施形態において、電源１７０８は溶液浸漬部材１７０４に結合されてよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、電源１７０８は、浸漬溶液１７０６に、具体的には、上記浸漬溶液１７０６が配置される容器に結合されてよい。
【０１６３】
溶液浸漬部材１７０４は回転するように構成されてよく、その結果、混合液が浸漬部材１７０４の表面１７１０に付着して表面１７１０を覆うようになる。混合液１７０６は、浸漬部材１７０４の回転によって、浸漬部材１７０４の表面１７１０に円錐状の突出物を形成してよい。十分に高い電圧を印加すると、円錐状の突出物には電荷が集中し、静電反発力が表面張力に反作用すると、円錐状の突出物はさらに伸び得る（例えば、テイラーコーンを形成し得る）。臨界点に達すると、液体のストリーム（例えば、溶液ジェット）が、浸漬部材１７０４の表面１７１０から噴出して、２要素又は多要素ナノファイバ１７１２を形成してよい。ナノファイバ１７１２は、ニードルフリー紡糸口金１７０２の上方に鉛直に配置された接地集電部（例えば、基板１７１４）に集められる。
【０１６４】
いくつかの実施形態において、浸漬部材１７０４は、球形、楕円形、又はそれ以外の丸い形状を有してよい。いくつかの実施形態において、浸漬部材１７０４は、回転自在のローラ又はボールであってよい。
【０１６５】
いくつかの実施形態において、浸漬部材１７０４の表面１７１０は、粗くても滑らかであってもよい。図１７Ａは、浸漬部材１７０４の表面１７１０が粗い１つの実施形態を示しており、具体的には複数の加工突出物を有している。反対に、図１７Ｂは、浸漬部材１７０４の表面１７１０が実質的に滑らかな１つの実施形態を示している。
【０１６６】
図１７Ｃ〜図１７Ｄは、ニードルフリー紡糸口金１７０２の追加の実施形態を提供する。この実施形態では、溶液浸漬部材１７０４が、複数の浸漬要素（粒子）１７１６を接続したスレッド（又はチェーン）１７１４を有する。スレッド１７１４は、回転して、浸漬要素１７１６が溶液１７０６でコーティングされることを可能にするように構成されてよい。これらの浸漬要素４１６は、図１７Ｃの実施形態に示すように、実質的に粗い外面１７１０を有してもよく、図１７Ｄの実施形態に示すように、実質的に滑らかな外面１７１０を有してもよい。
［ｃ．多機能ナノファイバウェブを製造するシステム］
【０１６７】
図１８を参照すると、多機能ナノファイバウェブを製造するシステム１８００が、１つの実施形態に従って示されている。図１８に示すシステム１８００又はその構成要素／特徴は、本明細書に説明される他のシステム又はその構成要素／特徴（他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど）と組み合わせて又はそれらの代替として実装されてよい。システム１８００はさらに、本明細書に説明されるナノファイバを作成する且つ／又は用いる複数の方法のうちのいずれかで利用されてよい。システム１８００は、様々な応用例及び／又は変形例にも用いられてよく、これらは、本明細書に説明される例示的実施形態に示されても示されなくてもよい。例えば、システム１８００は、いくつかの実施形態において、図１８に示すよりも多くの又は少ない特徴／構成要素を含んでよい。さらに、システム１８００は、図１８に具体的に示す構成要素／特徴の大きさ、形状、数などにも限定されない。
【０１６８】
図１８に示すように、システム１８００は、１つ又は複数の高分子形成（例えば、エレクトロスピニング法又はエレクトロスプレー法）ステーション１８０２（ａ、ｂ、ｃなど）を含んでよい。いくつかの実施形態において、複数のステーション１８０２のうちの少なくとも１つが、本明細書に開示される２要素又は多要素ナノファイバを含むナノファイバウェブを製造するように構成されてよい。例えば、複数のステーション１８０２のうちの少なくとも１つが、図１４Ａ〜図１４Ｊのうちのいずれか１つに説明されるシステム１４００を含んでよい。
【０１６９】
本明細書に開示されるように、２要素又は多要素ナノファイバを含むナノファイバウェブを製造するように構成された１つ又は複数のステーション１８０２に加えて、システム１８００は任意選択で、例えば、エレクトロスプレー法又はエレクトロスピニング法によって、所望の機能的性能を提供するために個別に選択された１種又は２種以上の追加の材料（例えば、高分子材料）を射出するように構成された少なくとも１つのステーション１８０２を備えてもよい。そのような機能的性能には、限定されるものではないが、光放射、断熱性、耐熱性、殺菌性、耐火性、分解性、自己洗浄性、防食性、接着性、これらの組み合わせなどが含まれてよい。例えば、１つの実施形態において、本システムは、本明細書に開示されるように、２要素又は多要素ナノファイバを製造するように構成された少なくとも１つのステーション（例えば、１８０２ａ）と、所望の機能的性能を提供するために個別に選択された１種又は２種以上の追加の材料を射出するように構成された少なくとも１つのステーション（例えば、１８０２ｂ）とを備えてよい。
【０１７０】
いくつかの実施形態において、システム１８００は任意選択で、所望の機能性最終製品を提供するために、１つ又は複数のスプレー式添加剤ステーション１８０４（ａ、ｂなど）及び／又は１つ又は複数の圧延式添加剤ステーション１８０６（ａ、ｂなど）を含んでよい。
【０１７１】
いくつかの実施形態において、基板は、図１８に説明するプロセスより前に若しくは後に、又は本明細書に説明される複数のステップのうちのいずれかの間に導入されてよい。
［３．方法］
【０１７２】
ここで図１９を参照すると、エレクトロスピニングデバイスを用いて２要素又は多要素ナノファイバを調製する方法１９００のフローチャートが、１つの実施形態に従って示されている。方法１９００は、本明細書に説明される複数の特徴／構成要素（他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど）のうちのいずれかと共に実装されてよい。方法１９００は、様々な応用例及び／又は様々な変形例にも用いられてよく、これらは、本明細書に説明される例示的実施形態／態様に示されても示されなくてもよい。例えば、方法１９００は、いくつかの実施形態において、図１９に示すよりも多くの又は少ないオペレーション／ステップを含んでよい。さらに、方法１９００は、本明細書に示すオペレーション／ステップの順序に限定されない。
【０１７３】
図１９に示すように、方法１９００は、第１の高分子の溶液をエレクトロスピニングデバイスの紡糸口金の第１のチャネルに供給する段階と、第２の高分子の溶液を紡糸口金の第２のチャネルに供給する段階とを含む。ステップ１９０２及び１９０４をそれぞれ参照されたい。方法１９００はさらに、それぞれのチャネルを通じて、これらの溶液を基板の表面にエレクトロスピニングする段階を含み、これにより、第１の高分子を含む第１の層と、第１の層の内側にあって第２の高分子を含む第２の層とを有する繊維を含む繊維構造体が調製される。ステップ１９０６を参照されたい。
【０１７４】
図１９のいくつかの実施形態において、これらの高分子のうちの１つが、約２デバイ（Ｄ）より大きい双極子モーメントを有してよく、別の高分子が約１Ｄより小さい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第１の高分子は約２Ｄより大きい双極子モーメントを有してよく、第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有してよい。
【０１７５】
いくつかの実施形態において、エレクトロスピニングデバイスの第１のチャネル及び第２のチャネルは、同軸状であってよい（例えば、２要素による同軸状ナノファイバを調製するように構成された、図１４Ａ〜図１４Ｂのシステム１４００を参照）。
【０１７６】
図１９のいくつかの実施形態において、紡糸口金はさらに、第２のチャネルの内側に第３のチャネルを備えてよく、したがって、調製繊維は、第１の層と、第１の層の内側にある第２の層と、第２の層の内側にある第３の層とを含んでよい（例えば、多要素による同軸状ナノファイバを調製するように構成された、図１４Ｅ〜図１４Ｆのシステム１４００を参照）。そのような実施形態において、第１の層は、約２Ｄより大きい双極子モーメントを有してよく、第２の高分子は、約１Ｄより小さい双極子モーメントを有してよく、第３の層は、約１Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、第１の層及び第３の層は同じ高分子を含む。いくつかの実施形態において、第１の層及び第３の層は異なる高分子を含む。
【０１７７】
図１９のいくつかの実施形態において、紡糸口金は、第１のチャネルの内側に複数の重複しない第２のチャネルを有してよく、したがって、調製繊維は、第１の層と、第１の層の内側にある複数の重複しない第２の層とを含む（例えば、２要素による海島構造のナノファイバを調製するように構成された、図１４Ｃ〜図１４Ｄのシステム１４００を参照）。そのような実施形態において、第１の層は、約２Ｄより大きい双極子モーメントを有してよく、複数の第２の層のうちの少なくとも１つは、約１Ｄより小さい双極子モーメントを有してよい。いくつかの実施形態において、複数の第２の層はそれぞれ、約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する同じ高分子を含んでよい。いくつかの実施形態において、複数の第２の層のうちの少なくとも２つは、互いに異なる高分子を含んでよい。ただし、上記高分子の双極子モーメントは約１Ｄより小さい。
【０１７８】
図１９のいくつかの実施形態において、紡糸口金は、第１のチャネルの内側に複数の重複しない第２のチャネルと複数の重複しない第３のチャネルとを有してよく、したがって、調製繊維は、第１の層と、第１の層の内側にある複数の重複しない第２の層及び複数の重複しない第３の層とを含む（例えば、第１のタイプの多要素による海島構造のナノファイバを調製するように構成された、図１４Ｇ〜図１４Ｈのシステム１４００を参照）。そのような実施形態において、第１の層は、約２Ｄより大きい双極子モーメントを有してよく、第２の層は、約１Ｄより小さい双極子モーメントを有してよく、第３の層は、約１Ｄと等しい又はそれより大きい双極子モーメントを有してよい。
【０１７９】
図１９のいくつかの実施形態において、紡糸口金は、第１のチャネルの内側にある複数の重複しない第２のチャネルと、複数の第２のチャネルのそれぞれの内側にある第３のチャネルとを有してよい（例えば、第２のタイプの多要素による海島構造のナノファイバを調製するように構成された、図１４Ｇ〜図１４Ｈのシステム１４００を参照）。
【０１８０】
ここで図２０を参照すると、２要素又は多要素ナノファイバを調製する方法２０００のフローチャートが、別の実施形態に従って示されている。方法２０００は、本明細書に説明される複数の特徴／構成要素（他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど）のうちのいずれかと共に実装されてよい。方法２０００は、様々な応用例及び／又は様々な変形例にも用いられてよく、これらは、本明細書に説明される例示的実施形態／態様に示されても示されなくてもよい。例えば、方法２０００は、いくつかの実施形態において、図２０に示すよりも多くの又は少ないオペレーション／ステップを含んでよい。さらに、方法２０００は、本明細書に示すオペレーション／ステップの順序に限定されない。
【０１８１】
図２０に示すように、方法２０００は、混合液を調製するのに適切な条件下で、第１の高分子溶液を第２の高分子溶液と混合する段階を含む。ステップ２００２を参照されたい。いくつかの実施形態において、混合液は、ほぼ等量の第１の高分子溶液及び第２の高分子溶液を含んでよい。いくつかの実施形態において、混合液内の第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は、約１：１００から約１００：１である。いくつかの実施形態において、混合液内の第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は、約１００：１から約１：１、約７５：１から約１：１、約５０：１から約１：１、約２５：１から約１：１．約１０：１から約１：１．約５：１から約１：１．又は約１：１である。いくつかの実施形態において、混合液内の第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は、約１：１００から約１：１、約１：７５から約１：１、約１：５０から約１：１、約１：２５から約１：１、約１：１０から約１：１、約１：５から約１：１．又は約１：１である。いくつかの実施形態において、混合液内の第１の高分子溶液と第２の高分子溶液との比は、約１：１である。
【０１８２】
図２０のいくつかの実施形態において、この混合液のうちの少なくとも一部は均質である。いくつかの実施形態において、この混合液の実質的に全ては均質である。例えば、いくつかの実施形態において、第１の高分子溶液は、第２の高分子溶液に実質的に一様に分散してよい。いくつかの実施形態において、第２の高分子溶液は、第１の高分子溶液に実質的に一様に分散してよい。後述するように、次のエレクトロスピニング工程の際に、混合液の相分離が発生することがある。
【０１８３】
図２０のいくつかの実施形態において、この混合液のうちの少なくとも一部は不均質である。いくつかの実施形態において、この混合液の実質的に全ては不均質である。後述するように、次のエレクトロスピニング工程の際に、混合液の相分離が維持される且つ／又はさらに進行することがある。
【０１８４】
図２０にも示すように、方法２０００はさらに、第１の高分子溶液及び第２の高分子溶液が異なる相を維持する又は異なる相に分離することを可能にする条件下で、混合液を基板の表面にエレクトロスピニングする段階を含み、これにより、第１の高分子及び第２の高分子を別個の部分に有する繊維を含む繊維構造体が調製される。ステップ２００４を参照されたい。
【０１８５】
いくつかの実施形態において、第１の高分子及び第２の高分子は異なる双極子モーメントを有する。図２０のいくつかの実施形態において、第１の高分子は約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、第２の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。
【０１８６】
図２０のいくつかの実施形態において、第１の高分子溶液は第１の治療に役立つ分子を含む。いくつかの実施形態において、第２の高分子溶液は第２の治療に役立つ分子を含む。いくつかの実施形態において、第１の治療に役立つ分子は、第２の治療に役立つ分子よりも、ヒト患者において短い放出時間を必要とする。いくつかの実施形態において、第２の治療に役立つ分子は、第１の治療に役立つ分子よりも、ヒト患者において短い放出時間を必要とする。
【０１８７】
ここで図２１を参照すると、複数の紡糸口金を備えるエレクトロスピニングデバイスを用いて繊維構造体を調製する方法２１００のフローチャートが、１つの実施形態に従って示されている。方法２１００は、本明細書に説明される複数の特徴／構成要素（他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど）のうちのいずれかと共に実装されてよい。方法２１００は、様々な応用例及び／又は様々な変形例にも用いられてよく、これらは、本明細書に説明される例示的実施形態／態様に示されても示されなくてもよい。例えば、方法２１００は、いくつかの実施形態において、図２１に示すよりも多くの又は少ないオペレーション／ステップを含んでよい。さらに、方法２１００は、本明細書に示すオペレーション／ステップの順序に限定されない。
【０１８８】
図２１に示すように、方法２１００は、第１の高分子の溶液を複数の紡糸口金のうちの少なくとも１つに供給する段階と、第２の高分子の溶液を複数の紡糸口金のうちの少なくとも別の１つに供給する段階とを含む。ステップ２１０２及び２１０４をそれぞれ参照されたい。方法２１００はさらに、それぞれの紡糸口金を通じて、これらの溶液を基板の表面にエレクトロスピニングする段階を含み、これにより、異なる高分子を有する繊維を含む繊維構造体が調製される。ステップ２１０６を参照されたい。
【０１８９】
いくつかの実施形態において、エレクトロスピニングデバイスは、少なくとも一列の紡糸口金を有してよく、その列にある複数の紡糸口金のうちの少なくとも１つは第１の溶液に接続され、その列にある複数の紡糸口金のうちの少なくとも別の１つは第２の溶液に接続される（例えば、図１６Ｂ〜図１６Ｃに示す紡糸口金の構成を参照）。いくつかの実施形態において、エレクトロスピニングデバイスは、複数の列の紡糸口金を備え、少なくとも１つの列の全ての紡糸口金は第１の溶液に接続され、少なくとも別の１つの列の全ての紡糸口金は第２の溶液に接続される。
【０１９０】
図２１のいくつかの実施形態において、第１の高分子及び第２の高分子は異なる双極子モーメントを有する。いくつかの実施形態において、これらの高分子のうちの一方は、約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、別の高分子は約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。
【０１９１】
ここで図２２を参照すると、２要素又は多要素ナノファイバを調製する方法２２００のフローチャートが、１つの実施形態に従って示されている。方法２２００は、本明細書に説明される複数の特徴／構成要素（他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど）のうちのいずれかと共に実装されてよい。方法２２００は、様々な応用例及び／又は様々な変形例にも用いられてよく、これらは、本明細書に説明される例示的実施形態／態様に示されても示されなくてもよい。例えば、方法２２００は、いくつかの実施形態において、図２２に示すよりも多くの又は少ないオペレーション／ステップを含んでよい。さらに、方法２２００は、本明細書に示すオペレーション／ステップの順序に限定されない。
【０１９２】
図２２に示すように、本方法は、第１の高分子溶液及び第２の高分子溶液の混合液に粒子を浸漬する段階と、粒子が混合液で覆われることを可能にする条件下で、粒子を混合液から取り出す段階とを含む。ステップ２２０２及び２２０４をそれぞれ参照されたい。方法２２００はさらに、粒子とコレクタとの間に電界をかけて、ナノファイバを粒子上の混合液から形成させて、コレクタに収集させる段階を含み、ナノファイバは、第１の高分子及び第２の高分子を両方とも含む。ステップ２２０６を参照されたい。
【０１９３】
図２２のいくつかの実施形態において、第１の溶液のうちの少なくとも一部は、第２の溶液から相分離している。いくつかの実施形態において、第１の高分子溶液のうちの少なくとも一部は、混合液の表面に実質的に位置している。
【０１９４】
図２２のいくつかの実施形態において、粒子は粗い外面を有してよい（例えば、図１７Ａに説明するニードルレスシステムを参照）。いくつかの実施形態において、粒子は滑らかな外面を有してよい（例えば、図１７Ｂに説明するニードルレスシステムを参照）。
【０１９５】
図２２のいくつかの実施形態において、粒子は、スレッドによって１つ又は複数の粒子に接続されてよい（例えば、図１７Ｃ〜図１７Ｄに説明するニードルレスシステムを参照）。
【０１９６】
ここで図２３を参照すると、多機能ウェブを調製する方法２３００のフローチャートが、１つの実施形態に従って示されている。方法２３００は、本明細書に説明される複数の特徴／構成要素（他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど）のうちのいずれかと共に実装されてよい。方法２３００は、様々な応用例及び／又は様々な変形例にも用いられてよく、これらは、本明細書に説明される例示的実施形態／態様に示されても示されなくてもよい。例えば、方法２３００は、いくつかの実施形態において、図２３に示すよりも多くの又は少ないオペレーション／ステップを含んでよい。さらに、方法２３００は、本明細書に示すオペレーション／ステップの順序に限定されない。
【０１９７】
図２３に示すように、方法２３００は、第１のエレクトロスピニングシステムによってナノファイバウェブの第１の層を基板に形成する段階と、第２のエレクトロスピニングシステム、スプレーシステム、又は圧延システムを用いて、ナノファイバの機能層を第１の層に追加する段階とを含む。ステップ２３０２及び２３０４をそれぞれ参照されたい。いくつかの実施形態において、第１の層及び第２の層は、異なる高分子を含む、又は異なる双極子モーメントを有する。
【０１９８】
図２３のいくつかの実施形態において、これらの高分子のうちの一方は、約２Ｄより大きい双極子モーメントを有し、これらの高分子のうちのもう一方は、約１Ｄより小さい双極子モーメントを有する。
【０１９９】
図２３のいくつかの実施形態において、方法２３００はさらに、エレクトロスピニング法、エレクトロスプレー法、又は圧延式エレクトロスピニング法によって、１種又は２種以上の添加剤を添加する段階を含む。
【０２００】
いくつかの実施形態において、結果的に得られる多要素ナノファイバウェブは、光放射、断熱、耐熱、殺菌、耐火、分解、自己洗浄、防食、又はこれらの組み合わせに役立つように構成される。
【０２０１】
別の定めがない限り、本明細書に用いられる全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者が普通に理解するのと同じ意味を有する。
【０２０２】
本明細書及び特許請求の範囲の全体を通して、文脈上別段の解釈が必要でない限り、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」及びその派生形（例えば「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）は、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ（限定されるわけではないが〜を含む）」と同じように、非限定的で包括的な意味に解釈される。さらに、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上そうでないとする明確な指示がない限り、複数形も含む。
【０２０３】
本明細書全体を通して、値の数値範囲の記述は、範囲を画定する値を含む範囲に含まれるそれぞれの個々の値を個別に参照するための簡略表記として役立つことが意図されている。それぞれの個々の値は、本明細書に個別に記述されているかのように本明細書に組み込まれる。
【０２０４】
本明細書における値又はパラメータの「ａｂｏｕｔ（約）」への言及は、その値又はパラメータそのものを対象とする実施形態を含む（また説明する）。いくつかの実施形態において、用語「ａｂｏｕｔ（約）」は、指示した量の±１０％を含む。
【０２０５】
本明細書全体を通した「１つの実施形態」又は「一実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な箇所に「１つの実施形態」又は「一実施形態」という語句が現れても、全てが必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではないが、場合によっては同じ実施形態に言及していることがある。さらに、特定の特徴、構造、特性は、１つ又は複数の実施形態において、任意の好適な方式で組み合わされてもよい。
【０２０６】
さらに、本発明の特徴又は態様がマーカッシュグループに関して説明される場合、当業者であれば、これにより本発明は、マーカッシュグループの任意の個々の要素又は要素のサブグループに関しても説明されることを理解するであろう。
【０２０７】
本明細書に言及される全ての公報、特許出願、特許、及び他の参考文献は、それぞれが参照により個別に組み込まれるのと同じ程度に、その全体が参照により明白に組み込まれる。矛盾が生じた場合には、定義を含めて本明細書が優先される。
【０２０８】
本明細書において説明され且つ特許請求される本発明は、本明細書に開示される特定の実施形態によって範囲が限定されるべきではなく、これらの実施形態は、本発明のいくつかの態様の例示を目的としているだけである。さらに言えば、本発明の様々な変更例が、本明細書に示し且つ説明したものに加えて、前述の説明から当業者には明らかになるであろう。そのような変更例は、実質的に同じ方法で同じ結果を実現するために、本発明の任意の態様に対する既知の均等物の置換を含む。そのような変更例も、添付した特許請求の範囲に記載の範囲に含まれることが意図されている。
【図１】
2021505777.tif 000003
【図２】
2021505777.tif 000004
【図３Ａ】
2021505777.tif 000005
【図３Ｂ】
2021505777.tif 000006
【図３Ｃ】
2021505777.tif 000007
【図４Ａ】
2021505777.tif 000008
【図４Ｂ】
2021505777.tif 000009
【図４Ｃ】
2021505777.tif 000010
【図４Ｄ】
2021505777.tif 000011
【図５】
2021505777.tif 000012
【図６Ａ】
2021505777.tif 000013
【図６Ｂ】
2021505777.tif 000014
【図６Ｃ】
2021505777.tif 000015
【図６Ｄ】
2021505777.tif 000016
【図７】
2021505777.tif 000017
【図８】
2021505777.tif 000018
【図９】
2021505777.tif 000019
【図１０Ａ】
2021505777.tif 000020
【図１０Ｂ】
2021505777.tif 000021
【図１０Ｃ】
2021505777.tif 000022
【図１１Ａ】
2021505777.tif 000023
【図１１Ｂ】
2021505777.tif 000024
【図１１Ｃ】
2021505777.tif 000025
【図１１Ｄ】
2021505777.tif 000026
【図１１Ｅ】
2021505777.tif 000027
【図１２】
2021505777.tif 000028
【図１３Ａ】
2021505777.tif 000029
【図１３Ｂ】
2021505777.tif 000030
【図１３Ｃ】
2021505777.tif 000031
【図１３Ｄ】
2021505777.tif 000032
【図１３Ｅ】
2021505777.tif 000033
【図１４Ａ】
2021505777.tif 000034
【図１４Ｂ】
2021505777.tif 000035
【図１４Ｃ】
2021505777.tif 000036
【図１４Ｄ】
2021505777.tif 000037
【図１４Ｅ】
2021505777.tif 000038
【図１４Ｆ】
2021505777.tif 000039
【図１４Ｇ】
2021505777.tif 000040
【図１４Ｈ】
2021505777.tif 000041
【図１４Ｉ】
2021505777.tif 000042
【図１４Ｊ】
2021505777.tif 000043
【図１４Ｋ】
2021505777.tif 000044
【図１５Ａ−１５Ｃ】
2021505777.tif 000045
【図１６Ａ−１６Ｃ】
2021505777.tif 000046
【図１７Ａ】
2021505777.tif 000047
【図１７Ｂ】
2021505777.tif 000048
【図１７Ｃ】
2021505777.tif 000049
【図１７Ｄ】
2021505777.tif 000050
【図１８】
2021505777.tif 000051
【図１９】
2021505777.tif 000052
【図２０】
2021505777.tif 000053
【図２１】
2021505777.tif 000054
【図２２】
2021505777.tif 000055
【図２３】
2021505777.tif 000056
【国際調査報告】
2021505777.tif 000057
2021505777.tif 000058
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