(57)【要約】【課題】コレクタ上に積層されるナノ・ファイバの配向性を高めることのできるナノ・ファイバ製造方法および装置を提供する。【解決手段】繊維の素材となるポリマーと揮発性の溶媒との溶液を入れたシリンジ１と、シリンジ１内の原料と溶媒との溶液を押し出すシリンジポンプ２と、溶液供給チューブ３と、紡糸口４ａを有するノズル４と、回転軸５ａの回りに回転駆動される回転体コレクタ５と、ノズル４と回転体コレクタ５との間に高電圧を印加する高圧電源６と、一対の平行な第１電極８および第２電極９と、第１電極８と第２電極９に電位を付与する第２高圧電源１０とを備えたナノ・ファイバ製造装置。電極８，９は紡糸ジェット７の電荷とは相対的に異極に帯電されているため、紡糸ジェット７は電極８，９に引き付けられ、電極８，９間を往復するように、紡糸ジェット７が繰り出され、回転体コレクタ５上に巻き取られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紡糸口とコレクタ間に高電圧を印加し、前記紡糸口から、荷電されたファイバ原料と溶剤の溶液を前記コレクタに向かって噴射、吸引することにより前記コレクタ上にナノ・ファイバを集積させるエレクトロスピニング法を用いたナノ・ファイバ製造方法において、
前記紡糸口とコレクタ間の紡糸空間に電極体を配置し、この電極体に所定の電位を付与することにより前記紡糸口から噴射される紡糸ジェットの軌道を誘導し、前記コレクタ表面に、一方向に並んだナノ・ファイバを紡糸することを特徴とするナノ・ファイバ製造方法。
【請求項２】
前記コレクタは、円筒状の回転体コレクタである請求項１記載のナノ・ファイバ製造方法。
【請求項３】
前記電極体は、前記紡糸口とコレクタの間の紡糸空間の両側に対向して配置された一対の平板状電極板である請求項１または２に記載のナノ・ファイバ製造方法。
【請求項４】
前記電極体は、前記紡糸口から噴射される紡糸ジェットの周囲を囲む状態に配置される口径の異なる複数のリング状電極体である請求項１または２に記載のナノ・ファイバ製造方法。
【請求項５】
前記電極体は、前記紡糸口から噴射される紡糸ジェットの周囲を囲む状態に配置される逆コーン状電極体である請求項１または２に記載のナノ・ファイバ製造方法。
【請求項６】
紡糸口とコレクタ間に高電圧を印加し、前記紡糸口から、荷電されたファイバ原料と溶剤の溶液を前記コレクタに向かって噴射、吸引することにより前記コレクタ上にナノ・ファイバを集積させるエレクトロスピニング法を用いたナノ・ファイバ製造装置において、
前記紡糸口とコレクタ間の紡糸空間に、所定の電位が付与される紡糸ジェット軌道誘導用の電極体を配置したことを特徴とするナノ・ファイバ製造装置。
【請求項７】
前記コレクタは、円筒状の回転体コレクタである請求項６記載のナノ・ファイバ製造装置。
【請求項８】
前記電極体は、前記紡糸口とコレクタの間の紡糸空間の両側に対向して配置された一対の平板状電極板である請求項６または７に記載のナノ・ファイバ製造装置。
【請求項９】
前記電極体は、前記紡糸口から噴射される紡糸ジェットの周囲を囲む状態に配置される口径の異なる複数のリング状電極体である請求項６または７に記載のナノ・ファイバ製造装置。
【請求項１０】
前記電極体は、前記紡糸口から噴射される紡糸ジェットの周囲を囲む状態に配置される逆コーン状電極体である請求項６または７に記載のナノ・ファイバ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロスピニング法を用いたナノ・ファイバ製造方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生医療工学、創傷材料、ドラッグデリバリー等のヘルスケアの分野、生体分子の精製や汚染水質の浄化を目的としたアフィニティ膜、センサー等のバイオテクノロジー・環境工学の分野、ポリマーバッテリー、色素増感太陽電池、高分子膜燃料電池等のエネルギー分野、複合材料の強化材、対バイオテロ攻撃、あるいは、ガス攻撃を想定した防護服等の防護・セキュリティーの分野等の広い分野において、ミクロン（μｍ）未満のナノオーダーの径（例えば数ｎｍ〜数百ｎｍ）を有する繊維（ナノ・ファイバ）が注目されている。
【０００３】
このようなナノ・ファイバを製造する技術の一つに、エレクトロスピニング法がある。このエレクトロスピニング法の概要を図４および図５に示す。図４は電気力線を示し、図５は紡糸ジェットを示している。これらの図に示すように、基本構成としては、紡糸口２０ａを有し、繊維の素材となるポリマーと揮発性の溶媒との溶液を噴射するノズル２０と、平板状のコレクタ２１と、ノズル２０とコレクタ２１との間に高電圧を印加する高圧電源２２とを備える。高電圧が印加されていない状態では、ポリマー溶液は、ノズル２０の先端の紡糸口２０ａの先端部において、表面張力で留まっている。紡糸口２０ａとコレクタ２１との間に、数ｋＶ〜３０ｋＶの電圧を印加すると、紡糸口２０ａ先端のポリマー溶液の液滴は＋（または−）に帯電し、異極に帯電（アース）しているコレクタ２１に向かう電気力線（図４参照）に沿って作用する静電力（クーロン力）により吸引される。静電力が表面張力よりも越えると、図５に示すように、ポリマー溶液の紡糸ジェット２３がコレクタ２１に向かって連続的に噴射される。このとき、ポリマー溶液中の溶媒は揮発し、コレクタ２１に到達する際には、ポリマーの繊維のみとなり、ナノレベルの細さのナノ・ファイバとなる。なお、ナノ・ファイバの原料としては、有機物のポリマーのみならず、金属酸化物、セラミック等の無機物をゾル−ゲル法によって、ナノ・ファイバ形状に紡糸することも可能である。
【０００４】
紡糸口２０ａから噴射される紡糸ジェット２３は、紡糸口２０ａからコレクタ２１に到達する間に、紡糸口２０ａとコレクタ２１との間の電気力線の分布の影響により、螺旋軌道を描くことが知られている（例えば、非特許文献１，２参照）。
【０００５】
このように、紡糸口２０ａとコレクタ２１間の紡糸ジェット２３は螺旋軌道を描くため、平板状のコクレター２１に集積したナノ・ファイバは、図６のＡ部拡大図（ＳＥＭ写真）に示すように、ランダムに配向して不織布状となる。しかし、不織布状になったナノ・ファイバの物性を評価することは難しい。そこで、ナノ・ファイバの配向を一方向に揃える技術がいろいろ提案されている。
【０００６】
図７および図８は、鋭端な円周の回転円盤であるディスクコレクタを用いる方法を示している（例えば、非特許文献３参照）。図７は電気力線を示し、図８は紡糸ジェットを示している。この方法では、回転軸２４ａの回りに回転するディスクコレクタ２４を用い、紡糸ジェット２３のターゲットを小さくすることで、図９のＢ部拡大図に示すように、配向性の高いファイバサンプルを作製する技術が提案されている。
【０００７】
しかし、この技術では、面積の大きなサンプルが作製できない。また、ディスクコレクタ２４の周面がファイバに被覆されると、ターゲットの効果が小さくなり、サンプルの配向性が低くなるという問題がある。
【０００８】
また、図１０および図１１（図１０は電気力線、図１１は紡糸ジェットを示す）に示すように、所定の間隔を隔てて同一平面上に配置された２枚の平行な金属板を帯状第１コレクタ２５，帯状第２コレクタ２６として用い、その平行な帯状第１および第２コレクタ２５，２６間に螺旋軌道を描いた紡糸ジェット２３を集積することにより、図１２のＣ部拡大図に示すように、一方向に配向したナノ・ファイバを得る技術が提案されている（例えば、非特許文献４参照）。
【０００９】
しかし、帯状第１および第２コレクタ２５，２６の間隔が広くなると、その効果は低くなり、配向性ファイバが作製できない。つまり、この方法では広い面積の配向性ファイバサンプルは作製できない。
【００１０】
これに対し、図１３および図１４（図１３は電気力線、図１４は紡糸ジェットを示す）に示すように、回転軸２７ａの回りに回転する円筒電極などの回転体コレクタ２７を用いる方法がある（例えば、非特許文献５，６参照）。この方法では、回転体コレクタ２７を低速で回転すると図１５のＤ部拡大図（低速）に示すように配向性が悪いが、紡糸ジェット２３を回転体コレクタ２７に高速で巻き取ることによって、図１５のＤ部拡大図（高速速）に示すように、ある程度、配向性を高めたファイバサンプルを作製することができる。この場合、紡糸ジェット２３は帯電しており、アースに接続された回転体コレクタ２７に向かって紡糸ジェット２３を飛ばすことができる。
【００１１】
【非特許文献１】エー・エル・ヤリン（A. L. Yarin）ら,"ベンディング・インスタビリティ・イン・エレクトロスピニング・オブ・ナノファイバ（Bending instability in electrospinning of nanofibers）"，ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Journal of Applied Physics），第８９巻，第５号，２００１年３月１日，ｐ．３０１８−３０２６
【非特許文献２】エー・エル・ヤリン（A. L. Yarin）ら,"テイラー・コーン・アンド・ジェッティング・フロム・リキッド・ドロップレッツ・イン・エレクトロスピニング・オブ・ナノファイバ（Taylor cone and jetting from liquid droplets in electrospinning of nanofibers）"，ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Journal of Applied Physics），第９０巻，第９号，２００１年１１月１日，ｐ．４８３６−４８４６
【非特許文献３】エー・エル・ヤリン（A. L. Yarin）ら,"エレクトロスピニング・オブ・ナノファイバー・フロム・ポリマーソリューション（Electrospinning of Nanofibers from Polymer Solutions）"，第２１回国際理論応用力学会議（ＩＣＴＡＭ），２００４年８月１５〜２１日，ワルソー，ポーランド
【非特許文献４】ディー・リー（D. Li），ワイ・シアー（Y. Xia），"エレクトロスピニング・オブ・ナノファイバ：リインベンティング・ザ・ホイール？（Electrospinning of Nanofibers: Reinventing the Wheel?）"，アドバンスト・マテリアルズ（Advanced Materials），第１６巻，ｐ．１１５１−１１７０（２００４年）
【非特許文献５】イー・ディー・ボランド（E. D. Boland）ら，"テイラリング・ティッシュ・エンジニアリング・スカッフォルズ・ユージング・エレクトロスタティック・プロセシング・テクニック：ア・スタディー・オブ・ポリ（グリコール・アシッド）エレクトロスピニング（Tailoring tissue engineering scaffolds using electrostatic processing techniques: A study of poly(glycolic acid) electrospinning）"，ジェイ・マクロモル・サイエンス・ピュア・アプリケーション・ケミカル（J. Macromol. Sci. Pure Appl. Chem.）Ａ３８巻，第１２号，ｐ．１２３１−１２４３（２００１年）
【非特許文献６】ジェイ・エー・マシューズ（J. A. Matthews）ら，"エレクトロスピニング・オブ・コラーゲン・ナノファイバ（Electrospinning of collagen nanofibers）"，バイオマクロモレキュールズ（Biomacromolecules），３，ｐ．２３２−２３８（２００２年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、回転体コレクタを用いた紡糸方法においては、巻き取る以前の紡糸ジェットは螺旋軌道を描いているので、高速巻き取りを行っても、図１５のＤ部拡大図（高速）に示すように、配向をきちんと揃えることが難しく、一方向に揃った繊維とならないという問題がある。
そこで本発明は、コレクタ上に積層されるナノ・ファイバの配向性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明の第１の構成は、紡糸口とコレクタ間に高電圧を印加し、前記紡糸口から、荷電されたファイバ原料と溶剤の溶液を前記コレクタに向かって噴射、吸引することにより前記コレクタ上にナノ・ファイバを集積させるエレクトロスピニング法を用いたナノ・ファイバ製造方法において、前記紡糸口とコレクタ間の紡糸空間に電極体を配置し、この電極体に所定の電位を付与することにより前記紡糸口から噴射される紡糸ジェットの軌道を誘導し、前記コレクタ表面に、一方向に並んだナノ・ファイバを紡糸することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第２の構成は、紡糸口とコレクタ間に高電圧を印加し、前記紡糸口から、荷電されたファイバ原料と溶剤の溶液を前記コレクタに向かって噴射、吸引することにより前記コレクタ上にナノ・ファイバを集積させるエレクトロスピニング法を用いたナノ・ファイバ製造装置において、前記紡糸口とコレクタ間の紡糸空間に、所定の電位が付与される紡糸ジェット軌道誘導用の電極体を配置したことを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、紡糸口とコレクタ間の紡糸空間に電極体を配置し、この電極体に所定の電位を付与することにより前記紡糸口から噴射される紡糸ジェットの軌道を誘導する。このように、紡糸ジェットの軌道を誘導することにより、コレクタ表面に、一方向に並んだナノ・ファイバを紡糸することができる。
【００１６】
コレクタとして、円筒状の回転体コレクタを用いることにより、配向性の高い一方向ナノ・ファイバ集積体を得ることができる。
電極体として、紡糸口とコレクタの間の紡糸空間の両側に対向して配置された一対の平板状電極板を用いることにより、紡糸ジェットが描く螺旋軌道を平板電極に向かう往復平行軌道に変え、これにより、コレクタ上に積層されるナノ・ファイバの配向性を高めることができる。
また、電極体として、紡糸口から噴射される紡糸ジェットの周囲を囲む状態に配置される口径の異なる複数のリング状電極体を用いることにより、紡糸ジェットはリング状電極により収束されながら最終的にコレクタに到達するので、配向性の高いナノ・ファイバが得られる。
電極体は、また、紡糸口から噴射される紡糸ジェットの周囲を囲む状態に配置される逆コーン状電極体を用いることにより、紡糸ジェットは逆コーン状電極体により収束されながらコレクタに到達するので、配向性の高いナノ・ファイバが得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、紡糸口とコレクタ間の紡糸空間に電極体を配置し、この電極体に所定の電位を付与することにより前記紡糸口から噴射される紡糸ジェットの軌道を誘導することにより、コレクタ上に積層されるナノ・ファイバの配向性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るナノ・ファイバ製造装置の基本的構成を示す説明図、図２は本発明の第２の実施の形態に係るナノ・ファイバ製造装置の基本的構成を示す説明図、図３は本発明の第３の実施の形態に係るナノ・ファイバ製造装置の基本的構成を示す説明図である。
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態に係るナノ・ファイバ製造装置の基本構成としては、図１に示すように、繊維の素材となるポリマーと揮発性の溶媒との溶液を入れたシリンジ１と、シリンジ１内の原料と溶媒との溶液を押し出すシリンジポンプ２と、溶液供給チューブ３と、紡糸口４ａを有するノズル４と、回転軸５ａの回りに回転駆動される回転体コレクタ５と、ノズル４と回転体コレクタ５との間に高電圧を印加する高圧電源６と、一対の平行な第１電極８および第２電極９と、第１電極８と第２電極９に電位を付与する第２高圧電源１０とを備えた構成である。なお、溶液供給チューブ３は、シリンジポンプ２とノズル４とを直接つなぐこともあり、必須ではない。
【００２０】
第１電極８と第２電極９は、回転体コレクタ５の上部であって、紡糸口４ａと回転体コレクタ５間の紡糸空間の両側に、かつ、回転体コレクタ５の回転軸５ａと平行でほぼ等距離に配置される。第１電極８と第２電極９には、紡糸口４ａに印加される高電圧に対して低い電圧が印加される。あるいは、アースに接続しても良い。そのときは、第２高圧電源１０は不要となる。印加する電圧の極性は、図示の例ではノズル４が正、回転体コレクタ５が負（または接地）としているが、逆極性でもよい。
【００２１】
次に、このナノ・ファイバ製造装置の動作について説明する。
ノズル４と回転体コレクタ５間に高電圧が印加されていない状態では、ポリマー溶液は、ノズル４の先端の紡糸口４ａの先端部において、表面張力で留まっている。紡糸口４ａと回転体コレクタ５との間に、例えば数ｋＶ〜３０ｋＶの高電圧を印加すると、紡糸口４ａ先端のポリマー溶液の液滴は＋に帯電し、異極（またはアース電位）に帯電している回転体コレクタ５に向かう静電力により吸引される。静電力が表面張力よりも越えると、ポリマー溶液の紡糸ジェット７が回転体コレクタ５に向かって連続的に噴射される。
【００２２】
このとき、上述したように、紡糸ジェット７は、第１電極８および第２電極９がない状態では螺旋軌道を描こうとする。本実施の形態では、回転体コレクタ５に到達する以前の紡糸空間に第１電極８および第２電極９が設置され、その電極８，９は紡糸ジェット７の電荷とは相対的に異極に帯電されているため、紡糸ジェット７は第１電極８および第２電極９に交互に引き付けられる。
【００２３】
例えば、紡糸ジェット７が第１電極８に吸引されているとき、紡糸口４ａからは連続的に紡糸ジェット７が噴出しているため、後続の紡糸ジェットは他方の第２電極９に吸引される。このようにして、平板な第１電極８と第２電極９間を往復するように、紡糸ジェット７が繰り出される。紡糸ジェット７の先端は、回転体コレクタ５により連続的に巻き取られる。このとき、回転体コレクタ５を回転軸５ａの長手方向に往復動させることにより、所定の長さの範囲で、ナノ・ファイバを巻き取ることができる。
回転体コレクタ５を回転軸５ａの長手方向に往復動させる代わりに、ノズル４を回転体コレクタ５の回転軸５ａの長手方向に往復動させてもよい。
【００２４】
なお、回転体コレクタ５に印加する電圧と第１電極８および第２電極９に印加する電圧とを異ならせて、あるいは、第１電極８と第２電極９との間隔を調整して、紡糸ジェット７が第１電極８および第２電極９に吸着せず、確実に回転体コレクタ５に吸着するように調節する。
【００２５】
円筒状の回転体コレクタ５に代えて、ベルトコンベア状のコレクタとすることにより、面積の大きな一方向ナノ・ファイバ集積体を製造することができる。
【００２６】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態に係るナノ・ファイバ製造装置は、図２に示すように、第１の実施の形態と同様なシリンジ１と、シリンジポンプ２と、溶液供給チューブ３と、紡糸口４ａを有するノズル４と、回転軸５ａの回りに回転駆動される回転体コレクタ５と、ノズル４と回転体コレクタ５との間に高電圧を印加する高圧電源６と、紡糸口４ａから噴射される紡糸ジェット７の周囲を囲む状態に配置される口径の異なる複数の（本例では３つの）リング状電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、リング状電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃに電位を付与する第２高圧電源１０とを備えた構成である。なお、溶液供給チューブ３は、シリンジポンプ２とノズル４とを直接つなぐこともあり、必須ではない。
【００２７】
上位のリング状電極１１ａは、例えば紡糸ジェット７の最大径となる紡糸空間のほぼ中間位置よりも少し回転体コレクタ５寄りの位置に配置され、紡糸ジェット７を取り囲む径とする。その下位のリング状電極１１ｂは、少し絞り込まれた紡糸ジェット７を取り囲むようにやや小径とする。さらに、その下位のリング状電極１１ｃは、さらに小径とする。リング状電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃには、紡糸口４ａに印加される高電圧に対して低い電圧が印加される。あるいは、アースに接続しても良い。そのときは、第２高圧電源１０は不要となる。さらに、リング状電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃに、それぞれ異なる値の電圧を印加することもできる。印加する電圧の極性は、図示の例ではノズル４が正、回転体コレクタ５が負（または接地）としているが、逆極性でもよい。
【００２８】
次に、このナノ・ファイバ製造装置の動作について説明する。
ノズル４と回転体コレクタ５間に高電圧が印加されていない状態では、ポリマー溶液は、ノズル４の先端の紡糸口４ａの先端部において、表面張力で留まっている。紡糸口４ａと回転体コレクタ５との間に、例えば数ｋＶ〜３０ｋＶの高電圧を印加すると、紡糸口４ａ先端のポリマー溶液の液滴は＋に帯電し、異極（またはアース電位）に帯電している回転体コレクタ５に向かう静電力により吸引される。静電力が表面張力よりも越えると、ポリマー溶液の紡糸ジェット７が回転体コレクタ５に向かって連続的に噴射される。
【００２９】
このとき、上述したように、紡糸ジェット７は、リング状電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃがない状態では螺旋軌道を描こうとする。本実施の形態では、回転体コレクタ５に到達する以前の紡糸空間にリング状電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設置され、そのリング状電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃは紡糸ジェット７の電荷と同極性に帯電されているため、紡糸ジェット７はリング状電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃと反発する。この点が、第１の実施の形態で、電極８，９は紡糸ジェット７の電荷とは相対的に異極に帯電されているため、紡糸ジェット７は第１電極８および第２電極９に交互に引き付けられるのとは異なる。なお、リング状電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃに向かう電気力線よりも、回転体コレクタ５に向かう電気力線の大きさを大きくすることで、紡糸ジェット７は、リング状電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより収束されながら、最終的には回転体コレクタ５に到達し、巻き付けられる。
【００３０】
紡糸ジェット７の先端は、回転体コレクタ５により連続的に巻き取られる。このとき、回転体コレクタ５を回転軸５ａの長手方向に往復動させることにより、所定の長さの範囲で、ナノ・ファイバを巻き取ることができる。回転体コレクタ５を回転軸５ａの長手方向に往復動させる代わりに、ノズルと電極を回転体コレクタ５の回転軸５ａの長手方向に往復動させてもよい。
【００３１】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態に係るナノ・ファイバ製造装置は、図３に示すように、第１の実施の形態と同様なシリンジ１と、シリンジポンプ２と、溶液供給チューブ３と、紡糸口４ａを有するノズル４と、回転軸５ａの回りに回転駆動される回転体コレクタ５と、ノズル４と回転体コレクタ５との間に高電圧を印加する高圧電源６と、紡糸口４ａから噴射される紡糸ジェット７の周囲を囲む状態に配置される逆コーン状電極１２と、その逆コーン状電極１２に電位を付与する第２高圧電源１０とを備えた構成である。なお、溶液供給チューブ３は、シリンジポンプ２とノズル４とを直接つなぐこともあり、必須ではない。
【００３２】
この第３の実施の形態は、第２の実施の形態のリング状電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃをつなげて逆コーン状電極１２としたものである。この逆コーン状電極１２には、紡糸口４ａに印加される高電圧に対して低い電圧が印加される。あるいは、アースに接続しても良い。そのときは、第２高圧電源１０は不要となる。印加する電圧の極性は、図示の例ではノズル４が正、回転体コレクタ５が負（または接地）としているが、逆極性でもよい。
【００３３】
次に、このナノ・ファイバ製造装置の動作について説明する。
ノズル４と回転体コレクタ５間に高電圧が印加されていない状態では、ポリマー溶液は、ノズル４の先端の紡糸口４ａの先端部において、表面張力で留まっている。紡糸口４ａと回転体コレクタ５との間に、例えば数ｋＶ〜３０ｋＶの高電圧を印加すると、紡糸口４ａ先端のポリマー溶液の液滴は＋に帯電し、異極（またはアース電位）に帯電している回転体コレクタ５に向かう静電力により吸引される。静電力が表面張力よりも越えると、ポリマー溶液の紡糸ジェット７が回転体コレクタ５に向かって連続的に噴射される。
【００３４】
このとき、上述したように、紡糸ジェット７は、逆コーン状電極１２がない状態では螺旋軌道を描こうとする。本実施の形態では、回転体コレクタ５に到達する以前の紡糸空間に逆コーン状電極１２が設置され、その逆コーン状電極１２は紡糸ジェット７の電荷と同極性に帯電されているため、紡糸ジェット７は逆コーン状電極１２と反発する。この点が、第１の実施の形態で、電極８，９は紡糸ジェット７の電荷とは相対的に異極に帯電されているため、紡糸ジェット７は第１電極８および第２電極９に交互に引き付けられるのとは異なる。なお、逆コーン状電極１２に向かう電気力線よりも、回転体コレクタ５に向かう電気力線の大きさを大きくすることで、紡糸ジェット７は、逆コーン状電極１２により収束されながら、最終的には回転体コレクタ５に到達する。
【００３５】
このようにして、紡糸ジェット７の先端は、回転体コレクタ５により連続的に巻き取られる。このとき、回転体コレクタ５を回転軸５ａの長手方向に往復動させることにより、所定の長さの範囲で、ナノ・ファイバを巻き取ることができる。回転体コレクタ５を回転軸５ａの長手方向に往復動させる代わりに、ノズルと電極を回転体コレクタ５の回転軸５ａの長手方向に往復動させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、配向性の高いナノ・ファイバを製造する方法及び装置として、ヘルスケアの分野、バイオテクノロジー・環境工学の分野、エネルギー分野、あるいは、防護・セキュリティーの分野等の広い分野において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るナノ・ファイバ製造装置の基本的構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るナノ・ファイバ製造装置の基本的構成を示す説明図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るナノ・ファイバ製造装置の基本的構成を示す説明図である。
【図４】平板状コレクタを用いたエレクトロスピニング法の概要を電気力線と共に示す説明図である。
【図５】平板状コレクタを用いたエレクトロスピニング法の概要を紡糸ジェットと共に示す説明図である。
【図６】図４および図５に示したエレクトロスピニング法により形成されたナノ・ファイバを示す説明図である。
【図７】ディスクコレクタを用いたエレクトロスピニング法の概要を電気力線と共に示す説明図である。
【図８】ディスクコレクタを用いたエレクトロスピニング法の概要を紡糸ジェットと共に示す説明図である。
【図９】図７および図８に示したエレクトロスピニング法により形成されたナノ・ファイバを示す説明図である。
【図１０】２枚の帯状コレクタを用いたエレクトロスピニング法の概要を電気力線と共に示す説明図である。
【図１１】２枚の帯状コレクタを用いたエレクトロスピニング法の概要を紡糸ジェットと共に示す説明図である。
【図１２】図１０および図１１に示したエレクトロスピニング法により形成されたナノ・ファイバを示す説明図である。
【図１３】回転体コレクタを用いたエレクトロスピニング法の概要を電気力線と共に示す説明図である。
【図１４】回転体コレクタを用いたエレクトロスピニング法の概要を紡糸ジェットと共に示す説明図である。
【図１５】図１３および図１４に示したエレクトロスピニング法により形成されたナノ・ファイバを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  シリンジ
２  シリンジポンプ
３  溶液供給チューブ
４  ノズル
４ａ  紡糸口
５  回転体コレクタ
５ａ  回転軸
６  高圧電源
７  紡糸ジェット
８  第１電極
９  第２電極
１０  第２高圧電源
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  リング状電極
１２  逆コーン状電極
２０  ノズル
２０ａ  紡糸口
２１  平板状コレクタ
２２  高圧電源
２３  紡糸ジェット
２４  ディスクコレクタ
２５  帯状第１コレクタ
２６  帯状第２コレクタ
２７  回転体コレクタ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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