(57)【要約】  ファインファイバーシートの製造時に電界紡糸装置で用いられる紡糸ノズルであって、ファインファイバーシートを安定的に製造することができる紡糸ノズルが提供される。前記紡糸ノズルは、中空針を備える。前記中空針は、ファインファイバーの原料となる溶液が噴射される紡糸口を画定する管壁を有する。前記中空針の先端における前記管壁の厚みは、３５μｍ以下である。前記厚みは、３０μｍ以下であることがより好ましく、１５μｍ以下であることより好ましく、１０μｍ以下であることより好ましい。
2018105438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファインファイバーシートの製造時に電界紡糸装置で用いられる紡糸ノズルであって、
ファインファイバーの原料となる溶液が噴射される紡糸口を画定する管壁を有する中空針
を備え、
前記中空針の先端における前記管壁の厚みは、３５μｍ以下である、
紡糸ノズル。
【請求項２】
前記中空針の先端における前記管壁の厚みは、３０μｍ以下である、
請求項１に記載の紡糸ノズル。
【請求項３】
前記中空針の先端における前記管壁の厚みは、１５μｍ以下である、
請求項２に記載の紡糸ノズル。
【請求項４】
前記中空針の先端における前記管壁の厚みは、１０μｍ以下である、
請求項３に記載の紡糸ノズル。
【請求項５】
前記管壁の外表面は、金属面である、
請求項１から４のいずれかに記載の紡糸ノズル。
【請求項６】
前記管壁の中心軸方向に直交する前記管壁の先端面は、非研磨面である、
請求項１から５のいずれかに記載の紡糸ノズル。
【請求項７】
前記管壁の先端部は、前記管壁の中心軸に対して略回転対称な形状のテーパー面を有する、
請求項１から６のいずれかに記載の紡糸ノズル。
【請求項８】
前記電界紡糸装置の本体に対し着脱自在なディスポーザブルノズルである、
紡糸ノズル。
【請求項９】
ファインファイバーシートの製造時に電界紡糸装置で用いられる紡糸ノズルの製造方法であって、
中空針を用意することと、
刃先が斜面を形成する切削工具を用いて、前記中空針の管壁の先端部を、当該先端部が前記管壁の中心軸に対して略回転対称な形状のテーパー面を形成するように切削加工することと
を含み、
前記切削加工することは、
前記刃先が、前記管壁の径方向に沿って前記管壁の内周面の位置、又は前記内周面よりも内側の位置に達するように、前記刃先を前記管壁の先端部に対し相対的に移動させて位置決めすることと、
前記位置決めを行いながら、前記中空針及び前記刃先の少なくとも一方を前記管壁の中心軸周りで回転させることにより、前記刃先で前記管壁の先端部を切削することと
を含む、
製造方法。
【請求項１０】
ファインファイバーシートの製造方法であって、
紡糸口を画定する管壁を有する中空針と、コレクタと、前記中空針と前記コレクタの間に電圧を印加するための電源とを備えた電界紡糸装置であって、前記中空針の先端における前記管壁の厚みが３５μｍ以下である、電界紡糸装置を用意することと、
前記電界紡糸装置を用いて、前記紡糸口から前記コレクタに向けてファインファイバーの原料となる溶液を噴射し、前記コレクタ表面上に前記ファインファイバーシートを形成することと
を含む、
製造方法。
【請求項１１】
前記ファインファイバーシートは、配向性ファインファイバーシートである、
請求項１０に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファインファイバーシートの製造時に電界紡糸装置で用いられる紡糸ノズル及びその製造方法、並びにファインファイバーシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、医療や工学等の様々な分野で、マイクロファイバーやナノファイバー等と呼ばれる微細な繊維（ファインファイバー）が注目されている。一般に、マイクロファイバーとは、マイクロオーダーの直径を有する繊維であり、ナノファイバーとは、ナノオーダーの直径を有する繊維である。このようなファインファイバーを製造する方法の１つとして、エレクトロスピニング法（電界紡糸法）が知られている。これは、紡糸ノズルとコレクタとの間に高電圧を印加し、クーロン力によりファインファイバーの原料となる溶液を紡糸ノズルからコレクタに向かって噴射させ、ファインファイバーをコレクタ表面上にシート状に集積させる方式である。【０００３】
こうして製造されるファインファイバーシートには、ファインファイバーがランダムに絡み合うことで構成される不織布状のものや、ファインファイバーが特定の方向に整列されるタイプのものがある。特許文献１は、後者のシート、すなわち、配向性の高いファインファイバーシートを製造するのに適した電界紡糸装置を開示している。【０００４】
ところで、ファインファイバーの製造中、紡糸ノズルの先端開口（紡糸口）の直下には、ファインファイバーの原料となる溶液によりテイラーコーンが形成される。テイラーコーンは、その名のとおり、図１Ａに示されるような略逆円錐形状を形成する。また、テイラーコーンの先端からは、紡糸ジェットと呼ばれる糸状の溶液が突出し、コレクタに向けて引っ張られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０２１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１Ａは、配向性の高いファインファイバーシートを製造するのに理想的な、テイラーコーン及び紡糸ジェットの形態を示している。すなわち、配向性の高いファインファイバーシートを製造するためには、テイラーコーンは、紡糸ノズルの中心軸に対して略回転対称な形状に形成されることが望ましく、紡糸ジェットも、テイラーコーンの先端からコレクタに向かって真っ直ぐ延びていることが望ましいと言える。一方で、従来の電界紡糸装置では、例えば、図１Ｂに示すように、テイラーコーンの形状が歪んだり、紡糸ジェットの向きがずれたりすることがしばしば起こる。また、図１Ｃに示すように、１つの紡糸ノズルから複数本の紡糸ジェットが形成される場合もある。そして、このようにテイラーコーン及び紡糸ジェットの形態が大きく乱れると、コレクタ表面に配向性の高いファインファイバーシートを形成することができなくなる。従来の電界紡糸装置では、このような乱れがしばしば起こるため、配向性の高いファインファイバーシートを安定的に製造することが困難であった。また、テイラーコーン及び紡糸ジェットの形態が乱れると、配向性の高いファインファイバーシートに限らず、不織布のようなランダムなタイプのファインファイバーシートであっても、安定的に製造することが難しくなる。【０００７】
本発明は、ファインファイバーシートを安定的に製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１観点に係る紡糸ノズルは、ファインファイバーシートの製造時に電界紡糸装置で用いられる紡糸ノズルであって、中空針を備える。前記中空針は、ファインファイバーの原料となる溶液が噴射される紡糸口を画定する管壁を有する。前記中空針の先端における前記管壁の厚みは、３５μｍ以下である。【０００９】
本発明の第２観点に係る紡糸ノズルは、第１観点に係る紡糸ノズルであって、前記中空針の先端における前記管壁の厚みは、３０μｍ以下である。【００１０】
本発明の第３観点に係る紡糸ノズルは、第２観点に係る紡糸ノズルであって、前記中空針の先端における前記管壁の厚みは、１５μｍ以下である。【００１１】
本発明の第４観点に係る紡糸ノズルは、第３観点に係る紡糸ノズルであって、前記中空針の先端における前記管壁の厚みは、１０μｍ以下である。【００１２】
本発明の第５観点に係る紡糸ノズルは、第１観点から第４観点のいずれかに係る紡糸ノズルであって、前記管壁の外表面は、金属面である。【００１３】
本発明の第６観点に係る紡糸ノズルは、第１観点から第５観点のいずれかに係る紡糸ノズルであって、前記管壁の中心軸方向に直交する前記管壁の先端面は、非研磨面である。【００１４】
本発明の第７観点に係る紡糸ノズルは、第１観点から第６観点のいずれかに係る紡糸ノズルであって、前記管壁の先端部は、前記管壁の中心軸に対して略回転対称な形状のテーパー面を有する。【００１５】
本発明の第８観点に係る紡糸ノズルは、第１観点から第７観点のいずれかに係る紡糸ノズルであって、前記電界紡糸装置の本体に対し着脱自在なディスポーザブルノズルである。【００１６】
本発明の第９観点に係る紡糸ノズルの製造方法は、ファインファイバーシートの製造時に電界紡糸装置で用いられる紡糸ノズルの製造方法であって、以下の（１）及び（２）を含む。
（１）中空針を用意すること。
（２）刃先が斜面を形成する切削工具を用いて、前記中空針の管壁の先端部を、当該先端部が前記管壁の中心軸に対して略回転対称な形状のテーパー面を形成するように切削加工すること。【００１７】
また、（２）は、以下の（２−１）及び（２−２）を含む。
（２−１）前記刃先が、前記管壁の径方向に沿って前記管壁の内周面の位置、又は前記内周面よりも内側の位置に達するように、前記刃先を前記管壁の先端部に対し相対的に移動させて位置決めすること。
（２−２）前記位置決めを行いながら、前記中空針及び前記刃先の少なくとも一方を前記管壁の中心軸周りで回転させることにより、前記刃先で前記管壁の先端部を切削すること。【００１８】
本発明の第１０観点に係るファインファイバーシートの製造方法は、以下の（１）及び（２）を含む。
（１）紡糸口を画定する管壁を有する中空針と、コレクタと、前記中空針と前記コレクタの間に電圧を印加するための電源とを備えた電界紡糸装置であって、前記中空針の先端における前記管壁の厚みが３５μｍ以下である、電界紡糸装置を用意すること。
（２）前記電界紡糸装置を用いて、前記紡糸口から前記コレクタに向けてファインファイバーの原料となる溶液を噴射し、前記コレクタ表面上に前記ファインファイバーシートを形成すること。【００１９】
本発明の第１１観点に係るファインファイバーシートの製造方法は、第１０観点に係る製造方法であって、前記ファインファイバーシートは、配向性ファインファイバーシートである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の以上の観点によれば、紡糸ノズルの中空針の先端における管壁の厚みが、３５μｍ以下である。本発明者らの検証によると、この構成は、テイラーコーン及び紡糸ジェットの形態を安定させることができる。従って、ファインファイバーシートを安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】理想的なテイラーコーン及び紡糸ジェットの形態を示す図。
【図１Ｂ】テイラーコーンの形状が歪み、紡糸ジェットの向きがずれた様子を示す図。
【図１Ｃ】紡糸ジェットが複数本形成された様子を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る電界紡糸装置の概略正面図。
【図３】図２の電界紡糸装置の機能ブロック図。
【図４】本発明の一実施形態に係る紡糸ノズルの側面図。
【図５】図４の紡糸ノズルの先端部を拡大した側方断面図。
【図６】本発明の一実施形態に係る紡糸ノズルを製造するための切削装置の概略平面図。
【図７】図６の切削装置を用いた切削加工時に、刃先が紡糸ノズルの最深部に達したときの様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る紡糸ノズル及びその製造方法、並びにファインファイバーシートの製造方法について説明する。
【００２３】
＜１．電界紡糸装置＞
まず、図２及び図３を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る紡糸ノズル１０が取り付けられた電界紡糸装置１の全体構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る電界紡糸装置１の概略正面図であり、図３は、その機能ブロック図である。
【００２４】
電界紡糸装置１は、エレクトロスピング法（電界紡糸法）を動作原理として、ファインファイバーを製造する装置である。なお、ここでいうファインファイバーとは、マイクロオーダー又はナノオーダーの直径を有するファイバーである。図２及び図３に示すように、電界紡糸装置１は、筐体２を有し、筐体２内に紡糸ノズル１０とコレクタ２０と電源３０とを有する。電源３０は、紡糸ノズル１０とコレクタ２０との間に高電圧を印加するための電源である。筐体２の正面には、開閉式のドア２ａが設置されており、ドア２ａを開くことで、筐体２内のファインファイバーの製造空間Ｓ１にアクセスすることができる。なお、ドア２ａは、少なくとも部分的に透明に形成されていることが好ましく、この場合、ファインファイバーの製造工程を観察することができる。すなわち、ファインファイバーの製造中にテイラーコーン及び紡糸ジェットの様子を確認することができ、異常があれば直ちに対応することができる。
【００２５】
筐体２内には、ファインファイバーの原料となる溶液Ｌ１を収容するためのシリンジ３が収容されている。ファインファイバーの原料となる溶液Ｌ１とは、典型的には、繊維の素材となるポリマーを揮発性の溶媒に溶解させた溶液である。シリンジ３は、図２に示すとおり、同じく筐体２内に収容されている駆動機構４により駆動され、これにより、シリンジ３内の溶液Ｌ１がチューブ７を介して紡糸ノズル１０に送液される。駆動機構４は、適宜構成することができるが、例えば、シリンジ３のプランジャーをシリンダに対し往復動させるモーター等から構成することができる。
【００２６】
紡糸ノズル１０も、図２に示すとおり、同じく筐体２内に収容されている駆動機構６により駆動される。これにより、紡糸ノズル１０は、左右方向に往復動することができる。なお、ここでいう左右は、図２の状態を基準に定義される。駆動機構６は、適宜構成することができるが、例えば、紡糸ノズル１０を支持するスライダーと、これをスライドさせるスライドレールと、スライドレールに沿ってスライダーを移動させるモーター等から構成することができる。なお、前述したチューブ７は、このような紡糸ノズル１０の移動の影響を吸収できるよう、可撓性のある材質から構成されることが好ましい。
【００２７】
紡糸ノズル１０は、上下方向に起立し、その先端の紡糸口１０ａが下方を向くような姿勢で、駆動機構６に固定される。そして、この紡糸ノズル１０の紡糸口１０ａから下方へ一定の距離を開けた位置に、コレクタ２０が配置されている。コレクタ２０は、その表面上で、クーロン力により紡糸口１０ａから噴射された溶液Ｌ１を受け取る。本実施形態のコレクタ２０は、回転ドラム式であり、図２に示すとおり、同じく筐体２内に収容されている駆動機構５により駆動される。コレクタ２０は、円柱体であり、中心軸が左右方向に延びるような姿勢で支持されており、駆動機構５により駆動されることにより、中心軸周りを回転する。その結果、紡糸口１０ａから噴射された紡糸ジェットに含まれるファインファイバーの素材が、コレクタ２０の表面上で巻き取られ、ファインファイバーがシート状に集積される。駆動機構５は、適宜構成することができるが、例えば、コレクタ２０の中心軸を通るシャフトと、シャフトを回転させるモーター等から構成することができる。
【００２８】
筐体２の正面のドア２ａの横には、操作ボタン及びディスプレイから構成される操作ユニット８が設置されている。ユーザは、操作ユニット８を操作することにより、紡糸動作を開始及び強制停止させることができるとともに、紡糸動作時の紡糸ノズル１０の左右方向の移動速度及び移動幅、コレクタ２０の回転速度、並びに溶液Ｌ１の流量等の各種制御パラメータを設定することができる。
【００２９】
図３に示すように、電界紡糸装置１は、電界紡糸装置１の動作を制御する制御ユニット９を有する。制御ユニット９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び不揮発性の記憶装置等から構成され、ＣＰＵがＲＯＭ又は記憶装置に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、紡糸動作をはじめとする各種動作を実現する。具体的には、制御ユニット９は、駆動機構４〜６、操作ユニット８及び電源３０に接続されており、これらに上述した及び後述する動作を実行させる。
【００３０】
＜１−１．紡糸ノズル＞
次に、図４を参照しつつ、紡糸ノズル１０の形状について詳細に説明する。図４は、紡糸ノズル単体の側面図である。
【００３１】
紡糸ノズル１０は、図４に示すとおり、中空針１２と、中空針１２の上端に強固に固定されたベース部１１とを有する。中空針１２は、金属製であり、紡糸ノズル１０とコレクタ２０との間に電界を形成するための電極となる。なお、他方の電極は、コレクタ２０である。
【００３２】
紡糸ノズル１０は、電界紡糸装置１の本体に対し着脱自在なディスポーザブルノズルである。ベース部１１は、中空針１２を電界紡糸装置１の本体に連結するためのコネクタの役割を果たす。紡糸ノズル１０が電界紡糸装置１の本体にセットされたとき、言い換えると、電界紡糸装置１の本体側に配置されるコネクタに、これに対応する構造のコネクタであるベース部１１が連結されたとき、中空針１２の内部空間はチューブ７と連通する。従って、このとき、シリンジ３から送り出された溶液Ｌ１は、中空針１２の内部空間に達し、ここを通過して先端の紡糸口１０ａに達する。また、このとき、溶液Ｌ１の表面張力により、紡糸口１０ａの下方にはテイラーコーンが形成される。
【００３３】
図４に示すとおり、中空針１２は、管壁１２１を有する。溶液Ｌ１が噴射される紡糸口１０ａは、この管壁１２１により画定される。管壁１２１は、直線状に延びる中心軸Ａ１を有する略円筒体である。
【００３４】
図５は、図４の中空針１２の先端部を拡大した側方断面図である。同図に示されるように、管壁１２１の先端部は、テーパー面１２２を形成しており、このテーパー面１２２は、管壁１２１の中心軸Ａ１に対して略回転対称な形状を有する。管壁１２１の先端部は、略逆楕円錐形状に形成されており、下方に向かう程管壁１２１の厚みが薄くなる先細りの形状である。管壁１２１の先端面１２３は、管壁１２１の中心軸Ａ１に直交する平面内に含まれる。先端面１２３は、円環状である。以下では、管壁１２１の先端面１２３を含む平面を符号Ｐ１で表す。
【００３５】
中空針１２の先端における管壁１２１の厚みをｗ１としたとき、ｗ１≦３５μｍである。なお、ｗ１≦３０μｍであることが好ましく、ｗ１≦１５μｍであることがより好ましく、ｗ１≦１０μｍであることがさらに好ましい。
【００３６】
ｗ１は、以下の測定方法により測定される。すなわち、平面Ｐ１内における管壁１２１の外径ｒ１及び内径ｒ２を測定し、これらの測定値ｒ１，ｒ２からｗ１＝（ｒ１−ｒ２）／２の式に従って、ｗ１が算出される。また、ｒ１，ｒ２は、キーエンス社製のデジタルマイクロスコープＶＨＸ−５０００を用いて測定される。より具体的には、管壁１２１の底面（先端面１２３を含む面）を当該底面に直交する方向から撮影した画像上で、先端面１２３の外周上の３点を指定することにより、この３点を通る円を特定し、この円の直径をｒ１とする。同様に、同画像上で、先端面１２３の内周上の３点を指定することにより、この３点を通る円を特定し、この円の直径をｒ２とする。
【００３７】
以上のとおり、本実施形態の中空針１２は、紡糸口１０ａを形成する先端面１２３の厚みｗ１が薄い。そのため、管壁１２１内に形成される流路を通過した溶液Ｌ１の、先端面１２３からの液離れが改善される。その結果、テイラーコーンの形状が安定し、さらには紡糸ジェットも複数本に割れることなく、コレクタ２０に向かって真っ直ぐ直線的に方向付けられる。よって、ファインファイバーシートを安定的に製造することができ、特に配向性ファインファイバーシートであっても安定的に製造することができる。
【００３８】
管壁１２１の内径ｒ２に対する厚みｗ１の比率ｒは、ｒ≦１５％であることが好ましく、ｒ≦１０％であることがより好ましく、ｒ≦５％であることがより好ましく、ｒ≦３％であることがさらに好ましい。
【００３９】
また、テーパー面１２２の中心軸Ａ１に対する角度θは、０°＜θ＜９０°の範囲内で適宜設定することができる。しかしながら、１０°＜θ＜８０°であることが好ましく、１５°＜θ＜７０°であることがより好ましく、２０°＜θ＜６０°であることがさらに好ましく、２５°＜θ＜５０°であることがより好ましい。
【００４０】
内径ｒ２のサイズは、製造しようとするファインファイバーの直径及びファインファイバーの材料に応じて適宜選択されるが、下限については、好ましくは０．１０ｍｍ≦ｒ２であり、より好ましくは０．２０ｍｍ≦ｒ２であり、より好ましくは０．３０ｍｍ≦ｒ２である。上限については、好ましくはｒ２≦５.０ｍｍであり、より好ましくはｒ２≦３．０ｍｍであり、より好ましくはｒ２≦２．０ｍｍであり、より好ましくはｒ２≦１．０ｍｍであり、より好ましくはｒ２≦０．６０ｍｍであり、より好ましくはｒ２≦０．５０ｍｍである。
【００４１】
以上の紡糸ノズル１０により製造されるファインファイバーの直径は、典型的には、１００ｎｍ〜５００μｍであり、好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。
【００４２】
また、本実施形態では、テーパー面１２２及び先端面１２３を含む管壁１２１の外表面は、金属面を露出させている。また、管壁１２１の先端面１２３は、非研磨面である。
【００４３】
＜２．ファインファイバーシートの製造方法＞
次に、上述した電界紡糸装置１を用いたファインファイバーシートの製造方法について説明する。ここでは、配向性ファインファイバーシートが製造される場合が例示される。
【００４４】
まず、以上のとおりの電界紡糸装置１を用意する。続いて、ドア２ａを開けてシリンジ３にアクセスし、シリンジ３内にファインファイバーの原料となる溶液Ｌ１を充填した後、ドア２ａを閉じる。その後、操作ユニット８を操作して、駆動機構４〜６を適当な順番で駆動させる。これにより、コレクタ２０が所定の回転速度で回転するとともに、シリンジ３内の溶液Ｌ１が所定の流量で紡糸ノズル１０に供給される。さらに、紡糸ノズル１０が、左右方向の所定の移動幅内を所定の移動速度で往復動する。
【００４５】
続いて、電源３０をＯＮにすることにより、紡糸動作が開始する。なお、電源３０をＯＮにする前の状態においては、紡糸ノズル１０内に供給された溶液Ｌ１は、紡糸口１０ａ近傍に表面張力で留まり、滴下しない。一方、電源３０がＯＮになると、中空針１２とコレクタ２０との間に高電圧（例えば、数ｋＶ〜３０ｋＶ）が印加され、中空針１２及びコレクタ２０を電極として電界が発生する。これにより、紡糸ノズル１０内の溶液Ｌ１の液滴がプラスに帯電し、マイナスに帯電しているコレクタ２０に向かってクーロン力の作用により吸引される。その結果、溶液Ｌ１が紡糸口１０ａからコレクタ２０に向かって噴射され、紡糸ジェットが形成される。紡糸ジェットは、コレクタ２０に連続的に巻き取られる。このとき、紡糸ノズル１０が左右方向に往復動しているため、コレクタ２０の表面上に所定の幅を有する配向性ファインファイバーシートが形成される。
【００４６】
その後、操作ユニット８を操作して、電源３０をＯＦＦにするとともに、駆動機構４〜６を停止させる。さらにその後、ドア２ａを開いて、コレクタ２０から配向性ファインファイバーシートを取り外す。以上により、配向性ファインファイバーシートが製造される。
【００４７】
＜３．紡糸ノズルの製造方法＞
次に、図６及び図７を参照しつつ、上述した紡糸ノズル１０の製造方法について説明する。まず、紡糸ノズル２１０を用意する。紡糸ノズル２１０は、管壁２２１の厚みが中心軸方向に沿って一定の中空針２１２、すなわち、図１Ａ〜図１Ｃに示すような中空針を有する。本実施形態では、このとき用意される紡糸ノズル２１０は、中空針の管壁の厚みが中心軸方向に沿って一定である点を除いて、最終的に製造される紡糸ノズル１０と同様の構造を有する。従って、紡糸ノズル２１０は、中空針２１２に加え、ベース部１１を有する。
【００４８】
続いて、図６に示すような切削装置５０を用意する。切削装置５０は、旋盤チャック５１と、切削工具５２とを有する。また、切削装置５０は、旋盤チャック５１を回転駆動するための駆動機構５３と、切削工具５２の位置決めを行うための駆動機構５４と、制御ユニット５５とを有する。制御ユニット５５は、駆動機構５３，５４を制御することにより、それぞれ旋盤チャック５１を回転させ、切削工具５２の位置決めを行うことができる。駆動機構５３，５４の構成は特に限定されず、モーターや適当な機械要素から構成することができる。
【００４９】
次に、旋盤チャック５１にワーク、ここでは紡糸ノズル２１０を固定する。続いて、手動で、或いは制御ユニット５５により駆動機構５４を駆動させて、旋盤チャック５１に固定された紡糸ノズル２１０の中空針２１２の先端部の側方に、切削工具５２を位置決めする（図６参照）。切削工具５２の刃先５２ａは、中空針２１２の中心軸方向に対して傾斜した斜面を形成している。より具体的には、刃先５２ａは、左側から右側に向かうにつれて中空針２１２に近づくように傾斜している。なお、ここでいう左右は、図６の状態を基準にしており、右側とは中空針２１２の先端側であり、左側とは中空針２１２の根本側である。また、このとき、刃先５２ａの右端は、左右方向に中空針２１２の先端の位置又はそれよりも右側に位置決めされる。
【００５０】
以上の状態で、制御ユニット５５により駆動機構５３を駆動させて、旋盤チャック５１及びこれに固定されている中空針２１２を旋回させる。このときの回転軸は、管壁２２１の中心軸に等しい。同時に、制御ユニット５５により駆動機構５４を駆動させて、切削工具５２の刃先５２ａを管壁２２１の先端部に対し移動させる。具体的には、切削工具５２は、管壁２２１の径方向に沿って管壁２２１に向かうように移動させられる。言い換えると、切削工具５２は、管壁２２１の中心軸に略直交する方向に進む。その結果、刃先５２ａが高速回転している管壁２２１の外表面に達し、管壁２２１の先端部が切削加工される。
【００５１】
刃先５２ａが管壁２２１の外表面に達した後も、切削工具５２は管壁２２１の径方向に沿ってさらに奥まで移動させられる。その結果、管壁２２１の先端部が刃先５２ａの斜面に沿って切削され、当該先端部に上述したテーパー面１２２が形成される。このとき、制御ユニット５５により刃先５２ａの移動量を制御することにより、最終的に製造される紡糸ノズル１０の厚みｗ１が制御される。勿論、このとき制御される制御パラメータは、刃先５２ａの移動量そのものでなくてもよく、最終的に刃先５２ａが達する管壁２２１に対する相対位置を決定することができる限りどのようなものであってもよい。
【００５２】
最終的に図７に示すような位置まで切削工具５２を移動させる場合には、ｗ１≦１０μｍの紡糸ノズル１０を製造することができる。なお、ｗ１≦１０μｍとは、ｗ１が限りになくゼロに近いことを意味しており、実質的には、管壁１２１に先端面１２３が形成されない場合に相当する。従って、ｗ１≦１０μｍとする場合には、図７中の左右方向の位置Ｃ１において、管壁２２１の径方向に沿って管壁２２１の内周面の位置、又はこれよりも少し内側の位置に刃先５２ａが達するまで、切削工具５２を移動させる。位置Ｃ１は、切削前の中空針２１２の先端面２２３の位置である。
【００５３】
以上のとおり、刃先５２ａを管壁２２１の先端部に対して位置決めしながら、管壁２２１が高速回転させられる。これにより、管壁２２１の先端部にテーパー面１２２が形成される。
【００５４】
＜４．用途＞
以上の通り製造されるファインファイバーシートは、様々な用途に使用することができる。例えば、当該ファインファイバーシートを各種細胞のスキャホールドとして使用することができる。具体的には、当該ファインファイバーシートに心筋細胞を担持させた心筋細胞シートは、優れた成熟性と安定した機能性を備えることができ、移植や薬物スクリーニング等において好適に利用することができる。
【００５５】
＜５．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。
【００５６】
＜５−１＞
上記実施形態では、切削工具５２により紡糸ノズル２１０の先端部を切削するために、紡糸ノズル２１０を回転させた。しかしながら、紡糸ノズル２１０を回転させることに代えて又は加えて、切削工具５２を紡糸ノズル２１０の中心軸周りに回転させてもよい。なお、紡糸ノズルは、上述した切削加工に限らず、塑性加工、研削加工等、任意の加工の方法で製造することができる。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されない。
＜比較例１＞
株式会社ビーエスエーサクライ製の紡糸ノズル（ジェットニードル  ストレートタイプ  Ｂｌａｃｋ  ２２Ｇ）を用意し、比較例１とした。比較例１の中空針の公称サイズは、内径が０．４８ｍｍであり、外径が０．７ｍｍであった。なお、この公称サイズから計算される、中空針の先端における管壁の厚みｗ１は、１１０μｍである。また、比較例１の紡糸ノズルは、１本用意された。【００５８】
＜比較例２＞
比較例１の紡糸ノズルをさらに１本用意し、各々の管壁の先端部をテーパー状に切削加工し、比較例２とした。比較例２の紡糸ノズルは、中空針の先端における管壁の厚みｗ１が約４０μｍ（３８．３５μｍ）とされた。なお、ここでいうｗ１は、上述した測定方法により測定された。【００５９】
＜実施例１＞
比較例１の紡糸ノズルをさらに１本用意し、各々の管壁の先端部をテーパー状に切削加工し、実施例１とした。実施例１の紡糸ノズルは、中空針の先端における管壁の厚みｗ１が約３０μｍ（２９．４５μｍ）とされた。なお、ここでいうｗ１は、上述した測定方法により測定された。【００６０】
＜実施例２＞
比較例１の紡糸ノズルをさらに１本個用意し、各々の管壁の先端部をテーパー状に切削加工し、実施例２とした。実施例２の紡糸ノズルは、中空針の先端における管壁の厚みｗ１が約１０μｍ（１０．９５μｍ）とされた。なお、ここでいうｗ１は、上述した測定方法により測定された。【００６１】
＜検証実験＞
比較例１，２及び実施例１，２の紡糸ノズルを株式会社メック製のナノファイバー電界紡糸装置（型番ＮＡＮＯＮ−０３）に順番に取り付けて、各々の紡糸ノズルを用いて配向性ファインファイバーシートを製造した。製造条件（温度及び湿度）は、ナノファイバー電界紡糸装置（型番ＮＡＮＯＮ−０３）の製造業者の推奨値の中から適当な値を選択した。また、紡糸ノズルとコレクタ間の電圧は２０ｋＶとし、シリンジから紡糸ノズルへの溶液の流量は１．０ｍＬ／ｈとした。さらに、ファインファイバーの原料として、ＰＬＧＡ（乳酸・グリコール酸共重合体）を含む溶液が用いられた。【００６２】
そして、比較例１，２及び実施例１，２の紡糸ノズルからそれぞれ製造されたファインファイバーシートをそれぞれ観察した。より具体的には、それぞれのシートから２０〜３０本ずつランダムにファインファイバーを選択し、それらのファインファイバーの直径の平均値、最小値、最大値、最大値−最小値、標準偏差を算出した。結果を、以下の表１に示す。また、比較例１，２及び実施例１，２の紡糸ノズルによる紡糸時のテイラーコーン及び紡糸ジェットの形態を目視により確認したところ、表１に示す結果が得られた。なお、「ＮＧ」とは、以下の３つの評価基準が１つでも満たされなかった場合であり、「ＧＯＯＤ」とは、全ての基準をクリアした場合である。
（１）テイラーコーンが、紡糸ノズルの中心軸に対して略回転対称な形状を有していた。
（２）紡糸ジェットが１本のみ形成された。
（３）紡糸ジェットがコレクタに向かって直線状に真っ直ぐ延びていた。
【表１】
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【００６３】
以上の結果からは、ｗ１が約３０μｍ程度まで小さくなると、ファインファイバーの径のばらつきが少なくなる（標準偏差が小さくなる）とともに、テイラーコーン及び紡糸ジェットの形態が良好になった。また、ｗ１が約１０μｍ程度まで小さくなると、ファインファイバーの径の最大値と最小値の差異が小さくなった。このことから、ｗ１≦３５μｍであることが好ましく、ｗ１≦３０μｍであることがより好ましく、ｗ１≦１５μｍであることがさらに好ましく、ｗ１≦１０μｍであることがさらに好ましいことが分かった。
【符号の説明】
【００６４】
１  電界紡糸装置
１０  紡糸ノズル
１０ａ  紡糸口
１２  中空針
１２１  管壁
１２２  テーパー面
１２３  先端面
２０  コレクタ
３０  電源
５２  切削工具
５２ａ  刃先
ｗ１  中空針の先端における管壁の厚み
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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