JP2005226210A - 撚糸、撚糸の製造方法および撚糸の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】細胞培養に適した線状繊維構造体を提供すること。
【解決手段】平均繊維径が５μｍ以下のマルチフィラメントから構成され、繊維径１０μｍ以上のフィラメントが実質的に含まれない撚糸。前記フィラメントは例えばポリ乳酸、ポリグリコール酸、の脂肪族ポリエステル等の有機高分子の有機溶媒溶液に高電圧を印加し，該溶液を噴出させてから溶媒を蒸発させて得ることができる。前記繊維構造体を除電し、累積されたこれらの繊維構造体の一端から繊維束を引き出し、撚りを掛け、巻き取ることにより撚糸を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は撚糸、およびその製造方法、およびその製造装置に関する。更に詳しくは本発明は、細胞を培養する基材として有用な繊維構造体としての撚糸、およびその製造方法、およびその製造装置に関する。

再生医療分野においては、細胞を培養する際に基材として繊維構造体が用いられることがあり、この繊維構造体として、例えば手術用縫合糸などに用いられるポリグリコール酸を用いることが検討されている（例えば、非特許文献１参照。）。

しかしながら、これら通常の方法で得られる繊維構造体は繊維径が大きすぎるため、細胞が接着できる有効面積は小さいものであり、表面積を大きくするために、繊維径のより小さい繊維構造体が望まれていた。

一般に、繊維径の小さい繊維構造体を製造する方法として、静電紡糸法は公知である（例えば、特許文献１および２参照。）。静電紡糸法は、液体、例えば繊維形成物質を含有する溶液等を電場内に導入し、これにより液体を電極に向かって曳かせ、繊維構造体を形成させる工程を包含する。通常、繊維形成物質は溶液から曳き出される間に硬化させる。硬化は、例えば冷却（紡糸液体が室温で固体である場合等）、化学的硬化（硬化用蒸気による処理等）、または溶媒の蒸発などにより行われる。また、得られる繊維構造体は、適宜に配置した電極上に捕集され、必要ならばそこから剥離することも出来る。

静電紡糸法によって得られる繊維構造体を、細胞を培養する基材に用いることは公知である。例えばポリ乳酸よりなる繊維構造体を静電紡糸法により形成し、この上で平滑筋細胞を培養することにより血管の再生が検討されている（例えば、非特許文献２参照。）。

しかしながら、静電紡糸法で繊維構造体を作製するためには、捕集用の電極が必要であることから、多くは面状体であり、作製できる形状に限りがあった。しかし、生体内には様々の構造の組織が存在することから、面状体以外の構造体を静電紡糸法で作製することは非常に重要であり、特に生体内で多く存在する線状体に対する要求は大きいものであった。

特開昭６３−１４５４６５号公報 特開２００２−２４９９６６号公報 大野典也、相澤益男監訳代表「再生医学」株式会社エヌ・ティー・エス、２００２年１月３１日、２５８頁 ジョエル ディー スティッチェルら（Ｊｏｅｌ Ｄ．Ｓｔｉｔｚｅｌ， Ｋｒｉｓｔｉｎ Ｊ．Ｐａｗｌｏｗｓｋｉ， Ｇａｒｙ Ｅ．Ｗｎｅｋ， Ｄａｖｉｄ Ｇ．Ｓｉｍｐｓｏｎ， Ｇａｒｙ Ｌ．Ｂｏｗｌｉｎ）著、「ジャーナル オブ バイオマテリアルズ アプリケーションズ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」，（米国），セージ パブリケーションズ（ＳＡＧＥ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ），２００１年，１６，ｐ．２２−３３

本発明は、細胞培養に適し、繊維間の空隙が大きく、繊維径の小さいマルチフィラメントより構成される撚糸およびその製造方法およびその製造装置を提供することにある。

本発明者らは、上記従来技術に鑑み鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明の目的は、
平均繊維径が５μｍ以下のマルチフィラメントから構成され、繊維径１０μｍ以上のフィラメントが実質的に含まれない、撚糸によって達成することができる。

更に、本発明の他の目的は、
繊維形成性の溶質を溶媒に溶解させて溶液を製造する段階と、前記溶液に高電圧を印加させる段階と、前記溶液を噴出させる段階と、前記噴出された溶液から溶媒を蒸発させ繊維構造体を形成させる段階と、前記形成された繊維構造体の電荷を消失させる段階と、前記電荷消失によって繊維構造体を累積させる段階と、前記累積された繊維構造体の一端から繊維束を引き出す段階と、前記引き出された繊維束に撚りを掛ける段階と、前記撚りを掛けた繊維束を巻き取る段階を含む、撚糸の製造方法によって達成される。

最後に、本発明の更に他の目的は、
繊維形成性の溶質を溶解させた溶液をノズル先端まで供給する溶液供給装置と、ノズル先端から前記溶液を噴出させ繊維構造体を製造する繊維構造体製造装置と、前記繊維構造体を堆積盤上に堆積させる繊維構造体堆積装置と、前記堆積盤上に堆積した繊維構造体から繊維束を引き出し、前記繊維束に撚りを与える撚り装置と、前記撚りを与えた繊維束を巻き取る巻き取り装置とを具備する、撚糸製造装置によって達成される。

本発明の撚糸は、これを構成するマルチフィラメントの平均繊維径が小さく、細胞培養用の基材として有効である。
また、得られる撚糸はそのまま使用することも出来るし、編み込むなどの加工を施すことで様々な構造体を形成することも出来るし、また取り扱い性やその他の要求事項に合わせて他の部材と組み合わせて用いることもできる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の撚糸は、まず構成するマルチフィラメントの平均繊維径が５μｍ以下であり、繊維径１０μｍ以上のフィラメントが実質的に存在しない。

ここで、本発明において「撚糸」とは、マルチフィラメントを挽き揃え、撚りが加えられた略円柱形構造体である。撚糸の直径としては、対象とする細胞の培養が行われるものであれば特に限定を受けないが、好ましくは０．１ｍｍ〜１０ｍｍであり、より好ましくは０．５〜５ｍｍである。また、撚糸の撚数としては、対象とする細胞の培養が行われるものであれば特に限定を受けないが、好ましくは１０〜２０００回／ｍであり、より好ましくは１００〜１０００回／ｍである。

次に、撚糸を構成するマルチフィラメントの平均繊維径が５μｍ以下であることについて説明する。本発明の撚糸を構成するマルチフィラメントの平均繊維径が５μｍを越えると、繊維の比表面積が小さくなりすぎ、結果として培養できる細胞の数が少なくなる。また、マルチフィラメントの平均繊維径は０．１μｍ以上あれば、得られる撚糸の強度は十分なものとなる。撚糸を構成するマルチフィラメントの平均繊維径は好ましくは、０．２〜３μｍの範囲にあることである。

次いで、繊維径１０μｍ以上のフィラメントが実質的に含まれないことについて説明する。本発明において「実質的に含まれない。」とは、電子顕微鏡観察において、撚糸の任意の部分を観察したとき、上記の繊維径をもつフィラメントが観察されないことを指す。

また、本発明の撚糸を形成するマルチフィラメントに繊維径１０μｍ以上のフィラメントが含まれると、繊維の比表面積が小さくなり、培養できる細胞の数が少なくなるため好ましくないだけではなく、撚糸の細胞培養に適した柔軟性が損なわれることからも好ましくない。また、細胞培養に適した柔軟性を得るためには、繊維径８μｍ以上のフィラメントが実質的に含まれないことがより好ましい。

本発明の撚糸を構成するマルチフィラメントは、無機化合物、有機高分子のいずれから構成してもよいが、有機高分子からなることが好ましく、更にこの有機高分子としては、有機溶媒に可溶性を有するものであることが好ましく、特に、該有機溶媒がハロゲン元素含有化合物であるのが好ましい。このような有機高分子としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ乳酸−ポリグリコール酸共重合体、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリヘキサメチレンカーボネート、ポリアリレート、ポリビニルイソシアネート、ポリブチルイソシアネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリノルマルプロピルメタクリレート、ポリノルマルブチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリパラフェニレンテレフタラミド、ポリパラフェニレンテレフタラミド−３，４′―オキシジフェニレンテレフタラミド共重合体、ポリメタフェニレンイソフタラミド、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、メチルセルロース、プロピルセルロース、ベンジルセルロース、フィブロイン、天然ゴム、ポリビニルアセテート、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル、ポリビニルノルマルプロピルエーテル、ポリビニルイソプロピルエーテル、ポリビニルノルマルブチルエーテル、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリビニルターシャリーブチルエーテル、ポリビニリデンクロリド、ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾル）、ポリ（４−ビニルピリジン）、ポリビニルメチルケトン、ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリシクロペンテンオキシド、ポリスチレンサルホン、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２、並びにこれらの共重合体などが挙げられる。

これらのうち好ましくはポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ乳酸−ポリグリコール酸共重合体、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、およびポリエチレンサクシネート並びにこれらの共重合体などの脂肪族ポリエステルが挙げられ、さらに好ましくはポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ乳酸−ポリグリコール酸共重合体、ポリカプロラクトンが挙げられる。なかでもポリ乳酸が特に好ましい。

次に、本発明の撚糸を製造するための態様について説明する。
本発明の撚糸を製造するには、前述の要件を同時に満足するような撚糸が得られる手法であればいずれも採用することができるが、繊維形成性の溶質を溶媒に溶解させて溶液を製造する段階と、前記溶液に高電圧を印加させる段階と、前記溶液を噴出させる段階と、前記噴出された溶液から溶媒を蒸発させ繊維構造体を形成させる段階と、前記形成された繊維構造体の電荷を消失させる段階と、前記電荷消失によって繊維構造体を累積させる段階と、前記累積された繊維構造体の一端から繊維束を引き出す段階と、前記引き出された繊維束に撚りを掛ける段階と、前記撚りを掛けた繊維束を巻き取る段階を含む撚糸の製造方法を好ましい一態様として挙げることができる。

まず、繊維形成性の溶質を溶媒に溶解させて溶液を製造する段階と、前記溶液に高電圧を印加させる段階と、前記溶液から溶液を噴出させる段階について説明する。また、以下、繊維形成性の溶質を溶媒に溶解させて溶液を製造する段階と、前記溶液に高電圧を印加させる段階と、前記溶液から溶液を噴出させる段階を合わせて静電紡糸法と呼ぶこととする。

静電紡糸法とは繊維形成性の基質を溶解させた溶液を電極間で形成された静電場中に吐出し、溶液を電極に向けて曳糸し、形成される繊維状物質を捕集基板上に累積することによって繊維構造体を得る方法であって、繊維状物質とは、繊維形成性の基質を溶解させた溶媒が留去して繊維積層体となっている状態のみならず、前記溶媒が繊維状物質に含まれている状態も示している。

次いで、静電紡糸法で用いる装置について説明する。
前述の電極は、金属、無機物、または有機物のいかなるものでも導電性を示しさえすれば用いることができ、また、絶縁物上に導電性を示す金属、無機物、または有機物の薄膜を持つものであっても良い。

また、静電場は一対又は複数の電極間で形成されており、いずれの電極に高電圧を印加しても良い。これは、例えば電圧値が異なる高電圧の電極が２つ（例えば１５ｋＶと１０ｋＶ）と、アースにつながった電極の合計３つの電極を用いる場合も含み、または３つを越える数の電極を使う場合も含むものとする。

次に静電紡糸法による本発明の撚糸を構成する繊維構造体の製造手法について順を追って説明する。
まず、繊維形成性の基質を溶解させて溶液を製造するが、本発明の製造方法における溶液中の溶媒に対する繊維形成性の基質の濃度は１〜３０重量％であることが好ましい。繊維形成性の基質の濃度が１重量％より小さいと、濃度が低すぎるため繊維構造体を形成することが困難となり好ましくない。また、３０重量％より大きいと得られる繊維構造体の繊維径が大きくなり好ましくない。より好ましい溶液中の溶媒に対する繊維形成性の基質の濃度は２〜２０重量％である。

また、溶媒は一種を単独で用いても良く、複数の溶媒を組み合わせても良い。前記溶媒としては、繊維形成性の基質を溶解可能で、かつ静電紡糸法にて紡糸する段階で蒸発し、繊維を形成可能なものであれば特に限定されず、例えば、アセトン、クロロホルム、エタノール、イソプロパノール、メタノール、トルエン、テトラヒドロフラン、水、ベンゼン、ベンジルアルコール、１，４−ジオキサン、プロパノール、塩化メチレン、四塩化炭素、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、フェノール、ピリジン、トリクロロエタン、酢酸、蟻酸、ヘキサフルオロイソプロパノール、ヘキサフルオロアセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド、１，３−ジオキソラン、メチルエチルケトン、上記溶媒の混合溶媒等が挙げられる。
これらのうち、取り扱い性や物性などから、塩化メチレン、メタノール、エタノールとそれらの混合溶媒を用いることが好ましい。

次に前記溶液を静電紡糸法にて紡糸する段階について説明する。
前記溶液を静電場中に吐出するには、任意の方法を用いることが出来、例えば、溶液をノズルに供給することによって、溶液を静電場中の適切な位置に置き、そのノズルから溶液を電界によって曳糸して繊維化させればよい。

以下、図１を用いてこの静電紡糸法について更に具体的に説明する。
注射器の筒状の溶液保持槽（図１中３）の先端部に適宜の手段、例えば高電圧発生器（図１中５）にて電圧をかけた注射針状の溶液噴出ノズル（図１中１）を設置して、溶液（図１中２）を溶液噴出ノズル先端部まで導く。接地した電極（図１中４）から適切な距離で前記溶液噴出ノズル（図１中１）の先端を配置し、溶液（図１中２）が前記溶液噴出ノズル（図１中１）の先端部から噴出させ、このノズル先端部分と電極（図１中４）との間で繊維構造体を形成させることができる。

前記溶液をノズルから静電場中に供給する場合、数個のノズルを並列的に用いて繊維構造体の生産速度を上げることもできる。また、電極間の距離は、帯電量、ノズル寸法、溶液のノズルからの噴出量、溶液濃度等に依存するが、１０ｋＶ程度のときには５〜２０ｃｍの距離が適当であった。また、印加される静電気電位は、一般に３〜１００ｋＶ、好ましくは５〜５０ｋＶ、一層好ましくは５〜３０ｋＶである。所望の電位は従来公知の任意の適切な方法で作れば良い。

また、得られた繊維構造体に対して熱処理や化学処理を施してもよく、さらに、紡糸以前の任意の段階で、前記繊維形成基質に、エマルジョン、有機物もしくは無機物の粉末を混合してもよい。

次に前記噴出された溶液の電荷を消失させる段階と、前記電荷消失によって累積される繊維構造体を得る段階について説明する。本発明においては、前記溶液を捕集基板に向けて曳糸する間に、溶液の電荷を消失させることで、ノズルと捕集電極との間で繊維構造体が堆積される。通常の室温であれば繊維構造体が堆積されるまでの間に溶媒は完全に蒸発するが、溶媒蒸発が不十分な場合は減圧条件下で曳糸しても良い。この繊維構造体が堆積した時点では少なくとも前記繊維平均径を満足するフィラメントが形成されている。また、曳糸する温度は溶媒の蒸発挙動や紡糸液の粘度に依存するが、通常は０〜５０℃の範囲である。

次に前記溶液の電荷を消失させる段階について説明する。前記溶液の電荷を消失させる方法は、前記溶液の電荷を消失させ繊維構造体が形成されれば特に限定を受けないが、好ましい方法として、イオナイザーにより電荷を消失させる方法が挙げられる。イオナイザーとは内蔵のイオン発生装置によりイオンを発生させ、前記イオンを帯電物に放出させることにより前記帯電物の電荷を消失させうる装置である。本発明で用いられるイオナイザーは前記繊維構造体が形成されれば特に限定を受けないが、好ましいイオン発生装置として内蔵の放電針に高電圧を印加させることによりイオンを発生する装置が挙げられる。

次に前記累積された繊維構造体の一端から繊維束を引き出す段階と、前記引き出された繊維束に撚りを掛ける段階と、前記撚りを掛けた繊維束を巻き取る段階について説明する。本発明では、上記方法によって累積された繊維構造体の一端を引き出すことで、繊維構造体同士の絡まりにより、連続的に繊維束を得ることができる。更に得られた繊維束は種々の方法で撚りを与えられ巻き取られることで撚糸が得られる。

本発明の撚糸を製造するには、前述の要件を同時に満足するような撚糸が得られる製造装置であればいずれも採用することができるが、繊維形成性の溶質を溶解させた溶液をノズル先端まで供給する溶液供給装置と、ノズル先端から前記溶液を噴出させ繊維構造体を製造する繊維構造体製造装置と、前記繊維構造体を堆積盤上に堆積させる繊維構造体堆積装置と、前記堆積盤上に堆積した繊維構造体から繊維束を引き出し、前記繊維束に撚りを与える撚り装置と、前記撚りを与えた繊維束を巻き取る巻き取り装置から成る撚糸製造装置が好ましい一態様として挙げることができる。

前記撚糸を製造する製造装置について、図１を用いて説明する。
注射器の筒状の溶液保持槽（図１中３）の先端部に適宜の手段、例えば高電圧発生器（図１中５）にて電圧をかけた注射針状の溶液噴出ノズル（図１中１）を設置して、溶液（図１中２）を溶液噴出ノズル先端部まで導く。接地した電極（図１中４）とイオナイザー（図１中６）と前記溶液噴出ノズル（図１中１）の先端とをそれぞれ適切な距離になるように設置し、溶液（図１中２）を前記溶液噴出ノズル（図１中１）の先端部から噴出させ、このノズル先端部分とイオナイザー（図１中６）との間に設置した繊維構造体堆積盤（図１中７）の上に繊維構造体を形成させる。堆積した繊維構造体の一端より引き出した繊維束を巻き取り装置（図１中１１、図２中１１）に引き込み、巻き取りローラー（図２中１２）を回転させる事で繊維束を巻き取らせる。その際に巻き取りローラー（図２中１２）の回転軸に対して垂直な回転軸をもつ回転を巻き取り装置（図２中１１、図２中１１）に与えることで繊維束に撚りを生じさせ、撚糸を製造する装置である。

また、前記撚糸を製造する別の形態について、図３を用いて説明する。
注射器の筒状の溶液保持槽（図３中３）の先端部に適宜の手段、例えば高電圧発生器（図３中５）にて電圧をかけた注射針状の溶液噴出ノズル（図３中１）を設置して、溶液（図３中２）を溶液噴出ノズル先端部まで導く。接地した電極（図３中４）とイオナイザー（図３中６）と前記溶液噴出ノズル（図３中１）の先端とをそれぞれ適切な距離になるように設置し、溶液（図３中２）を前記溶液噴出ノズル（図３中１）の先端部から噴出させ、このノズル先端部分とイオナイザー（図３中６）との間に設置した繊維構造体堆積盤（図３中７）の上に繊維構造体を形成させる。堆積した繊維構造体の一端より繊維束を引き出し、その際に巻き取りローラー（図３中１２）に対して繊維構造体堆積盤（図３中７）を相対的に回転させることで繊維束に撚りを与え、得られた撚糸を巻き取りローラー（図３中１２）で巻き取る装置である。

次いで、前記撚糸を製造する別の形態について、図６を用いて説明する。
注射器の筒状の溶液保持槽（図６中３）の先端部に適宜の手段、例えば高電圧発生器（図６中５）にて電圧をかけた注射針状の溶液噴出ノズル（図６中１）を設置して、溶液（図６中２）を溶液噴出ノズル先端部まで導く。接地した電極（図６中４）とイオナイザー（図６中６）と前記溶液噴出ノズル（図６中１）の先端とをそれぞれ適切な距離になるように設置し、溶液（図６中２）を前記溶液噴出ノズル（図６中１）の先端部から噴出させ、このノズル先端部分とイオナイザー（図６中６）との間に設置した繊維捕捉装置（図６中１７）の上に繊維構造体を形成させる。堆積した繊維構造体の一端より繊維束を引き出し、その際に巻き取りローラー（図６中１２）に対して繊維捕捉装置（図６中１７）を相対的に回転させることで繊維束に撚りを与え、得られた撚糸を巻き取りローラー（図６中１２）で巻き取る装置である。

ここで、繊維捕捉装置１７は、チューブを折り曲げ、円状の支持体とチューブ両端とを接合したもので、本願明細書の図６では、３本のチューブを用いた例を記載しているが、繊維が捕捉できる（絡まる或いは引掛かる）機能を有するものであれば、同様の形状（例えば、板を組み合わせたもの等）を用いることができるのはいうまでも無い。

更に、前記撚糸を製造する別の形態について、図８を用いて説明する。
注射器の筒状の溶液保持槽（図８中３）の先端部に適宜の手段、例えば高電圧発生器（図８中５）にて電圧をかけた注射針状の溶液噴出ノズル（図８中１）を設置して、溶液（図８中２）を溶液噴出ノズル先端部まで導く。接地した電極（図８中４）とイオナイザー（図８中６）に繋がる放電針とを設けた漏斗形状の繊維捕集容器と前記溶液噴出ノズル（図８中１）の先端とをそれぞれ適切な距離になるように設置し、溶液（図８中２）を前記溶液噴出ノズル（図８中１）の先端部から噴出させて、繊維捕集容器にて繊維構造体を形成させる。ここで、繊維捕集容器には、圧縮空気送気ノズル（図８中１３）を通じて、漏斗形状内で、該漏斗形状底部の下側出口につながる穴を略中心とする空気の渦が発生するように圧縮空気を噴出させることにより、漏斗形状の出口部分から引き出される繊維束は、空気流れにより撚りが与えられ、得られた撚糸を巻き取りローラー（図８中１２）で巻き取る装置である。

ここで、本願明細書の図８において圧縮空気送気ノズルは図のように２本設置したが、前記漏斗形状底部の下側出口につながる穴を略中心とする空気の渦が発生するようにする限り、どのような方向に設置してもよい。

また、本願明細書の図８において溶液噴出ノズルと前記漏斗形状底部の下側出口部分とは、重なるように記載しているが、ずれがあっても何等問題は無い。
また、本願明細書の図８において注射針状の溶液噴出ノズル（図８中１）を１本設置したが、生産量に応じて複数本設置してもよい。

また、本願明細書の図８において圧縮空気送気ノズルにより前記漏斗形状底部の下側出口につながる穴を略中心とする空気の渦が発生させているが、前記漏斗形状底部の下側出口から吸気することにより前記漏斗形状底部の下側出口につながる穴を略中心とする空気の渦を発生させてもよい。

また、本願明細書の図８において圧縮空気送気ノズルからの送気が注射針状の溶液噴出ノズルに直接当たることにより、溶液が前記溶液噴出ノズルの先端で固化することを防止するために、前記溶液噴出ノズルに囲いを設けてもよい。

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により何等限定を受けるものではない。また以下の各実施例、比較例における評価項目は以下のとおりの手法にて実施した。

撚糸の撚数：
巻き取り装置１１の回転速度または繊維構造体堆積盤７または繊維捕捉装置１７の回転速度をＡ（ｒｐｍ）、巻き取りローラー１２の巻き取り速度をＢ（ｍ／ｍｉｎ）である場合、以下の式により撚数Ｃ（回／ｍ）を算出した。
［数１］
Ｃ＝Ａ／Ｂ

撚糸の平均繊維径：
得られた撚糸から無作為に１０箇所を選んで、その箇所の撚糸断面が円の場合は直径を繊維径とし、楕円の場合は長径と短径の平均を繊維径とし、全ての繊維径（ｎ＝１０）の平均値を求めて、撚糸の平均繊維径とした。

マルチフィラメントの平均繊維径：
得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製Ｓ−２４００）により撮影（倍率２０００倍）して得た写真から無作為に２０箇所を選んでフィラメントの径を測定し、すべての繊維径（ｎ＝２０）の平均値を求めて、マルチフィラメントの平均繊維径とした。

［実施例１］
ポリ乳酸（株式会社島津製作所製：商品名「Ｌａｃｔｙ９０３１」）１重量部、エタノール（和光純薬工業株式会社製、特級）３重量部、塩化メチレン（和光純薬工業株式会社製、特級）６重量部を室温（２５℃）で混合し溶液を作製した。図１、図２に示す装置を用いて撚糸を得た。噴出ノズル１の内径は０．８ｍｍ、電圧は１５ｋＶ、噴出ノズル１から繊維構造体堆積盤７までの距離は高さ１３ｃｍ、水平距離は２５ｃｍであり、繊維構造体堆積盤７からイオナイザーまでの距離は１０ｃｍであり、イオナイザーから電極４までの距離は５ｃｍであり、繊維構造体堆積盤７から巻き取り装置１１までの距離は２２ｃｍであり、巻き取り装置１１の回転速度は３７ｒｐｍであり、巻き取りローラー１２の巻き取り速度は毎分０．１９ｍであり、撚数は１９５であった。得られた撚糸の平均繊維径は４ｍｍであり、繊度は４７０ｄｔｅｘであった。撚糸表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−２４００」）で測定したところ、マルチフィラメントの平均繊維径は２．３μｍであった。

［実施例２］
ポリ乳酸（株式会社島津製作所製：商品名「Ｌａｃｔｙ９０３１」）１重量部、エタノール（和光純薬工業株式会社製、特級）３重量部、塩化メチレン（和光純薬工業株式会社製、特級）６重量部を室温（２５℃）で混合し溶液を作製した。図３に示す装置を用いて、撚糸を得た。噴出ノズル１の内径は０．８ｍｍ、電圧は１５ｋＶ、噴出ノズル１から繊維構造体堆積盤７までの距離は高さ１３ｃｍ、水平距離は１ｃｍであり、繊維構造体堆積盤７から電極４までの距離は７ｃｍであり、繊維構造体堆積盤７から巻き取りローラー１２までの距離は３５ｃｍであり、繊維構造体堆積盤７の直径は１４ｃｍ、回転速度は２００ｒｐｍであり、巻き取りローラー１２の巻き取り速度は毎分０．２３ｍであり、撚数は８７０であった。得られた撚糸の平均繊維径は０．４ｍｍであり、繊度は４２０ｄｔｅｘであった。撚糸表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−２４００」）で測定したところ、マルチフィラメントの平均繊維径は２．２μｍであった。

［実施例３］
ポリ乳酸（株式会社島津製作所製：商品名「Ｌａｃｔｙ９０３１」）１重量部、エタノール（和光純薬工業株式会社製、特級）３重量部、塩化メチレン（和光純薬工業株式会社製、特級）６重量部を室温（２５℃）で混合し溶液を作製した。図６に示す装置を用いて、撚糸を得た。噴出ノズル１の内径は０．８ｍｍ、電圧は１５ｋＶ、噴出ノズル１から繊維捕捉装置１７の頂点部までの距離は高さ５ｃｍ、水平距離は１０ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の中心から電極４までの距離は１０ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の頂点部から巻き取りローラー１２までの距離は２５ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の直径は１０ｃｍ、高さは２２ｃｍ、回転速度は３２０ｒｐｍであり、巻き取りローラー１２の巻き取り速度は毎分０．４３ｍであり、撚数は７４９であった。得られた撚糸の平均繊維径は０．４ｍｍであり、繊度は１４０ｄｔｅｘであった。撚糸表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−２４００」）で測定したところ、マルチフィラメントの平均繊維径は１．２μｍであった。

［実施例４］
ポリ乳酸（株式会社島津製作所製：商品名「Ｌａｃｔｙ９０３１」）１重量部、エタノール（和光純薬工業株式会社製、特級）３重量部、塩化メチレン（和光純薬工業株式会社製、特級）６重量部を室温（２５℃）で混合し溶液を作製した。図８に示す装置を用いて、噴出ノズル１と放電針１４との間に繊維構造体を形成させ、該形成された繊維構造体に圧縮空気を当てることにより撚りを与え、該撚りを与えられた繊維構造体が圧縮空気により連続して噴出され、該噴出された繊維構造体を巻き取りローラーで巻き取ることにより撚糸を得た。噴出ノズル１の内径は０．８ｍｍ、電圧は１５ｋＶ、巻き取りローラー１２の巻き取り速度は毎分０．８０ｍであった。得られた撚糸の平均繊維径は０．３ｍｍであり、繊度は７０ｄｔｅｘであった。撚糸表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−２４００」）で測定したところ、マルチフィラメントの平均繊維径は１．１μｍであった。また、本実施例の方法では実施例１〜３で用いた巻き取り装置１１、繊維構造体堆積盤７、繊維捕捉装置１７を用いないため、撚数は算出できなかった。

［実施例５］
ポリカプロラクトン（ダイセル化学工業株式会社製：商品名「ＰＬＡＣＣＥＬ Ｈ７」）１重量部、エタノール（和光純薬工業株式会社製、特級）３．６重量部、塩化メチレン（和光純薬工業株式会社製、特級）５．４重量部を室温（２５℃）で混合し溶液を作製した。図６、図７に示す装置を用いて、撚糸を得た。噴出ノズル１の内径は０．８ｍｍ、電圧は１５ｋＶ、噴出ノズル１から繊維捕捉装置１７の頂点部までの距離は高さ５ｃｍ、水平距離は１０ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の中心から電極４までの距離は１０ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の頂点部から巻き取りローラー１２までの距離は２５ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の直径は１０ｃｍ、高さは２２ｃｍ、回転速度は３３０ｒｐｍであり、巻き取りローラー１２の巻き取り速度は毎分０．２５ｍであり、撚数は１３１０であった。得られた撚糸の平均繊維径は０．５ｍｍであり、繊度は４３０ｄｔｅｘであった。撚糸表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−２４００」）で測定したところ、マルチフィラメントの平均繊維径は１．０μｍであった。

［実施例６］
ポリ乳酸−ポリグリコール酸共重合体（共重合比５０／５０、Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ， Ｉｎｃ．製：商品名「ｌａｃｔｅｌ」）１重量部、エタノール（和光純薬工業株式会社製、特級）２重量部、塩化メチレン（和光純薬工業株式会社製、特級）７重量部を室温（２５℃）で混合し溶液を作製した。図６に示す装置を用いて、撚糸を得た。噴出ノズル１の内径は０．８ｍｍ、電圧は１５ｋＶ、噴出ノズル１から繊維捕捉装置１７の頂点部までの距離は高さ５ｃｍ、水平距離は１０ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の中心から電極４までの距離は１０ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の頂点部から巻き取りローラー１２までの距離は２５ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の直径は１０ｃｍ、高さは２２ｃｍ、回転速度は３３０ｒｐｍであり、巻き取りローラー１２の巻き取り速度は毎分０．３８ｍであり、撚数は８７８であった。得られた撚糸の平均繊維径は０．５ｍｍであり、繊度は４５０ｄｔｅｘであった。撚糸表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−２４００」）で測定したところ、マルチフィラメントの平均繊維径は０．９μｍであった。

［実施例７］
ポリ乳酸−ポリカプロラクトン共重合体（共重合比７４／２６、Ｍｎ＝１４６０００、Ｍｗ＝２１５０００）１重量部、エタノール（和光純薬工業株式会社製、特級）３．６重量部、塩化メチレン（和光純薬工業株式会社製、特級）５．４重量部を室温（２５℃）で混合し溶液を作製した。図６に示す装置を用いて、撚糸を得た。噴出ノズル１の内径は０．８ｍｍ、電圧は１５ｋＶ、噴出ノズル１から繊維捕捉装置１７の頂点部までの距離は高さ５ｃｍ、水平距離は１０ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の中心から電極４までの距離は１０ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の頂点部から巻き取りローラー１２までの距離は２５ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の直径は１０ｃｍ、高さは２２ｃｍ、回転速度は３００ｒｐｍであり、巻き取りローラー１２の巻き取り速度は毎分０．２５ｍであり、撚数は１２００であった。得られた撚糸の平均繊維径は０．３ｍｍであり、繊度は４００ｄｔｅｘであった。撚糸表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−２４００」）で測定したところ、マルチフィラメントの平均繊維径は１．８μｍであった。

［実施例８］
三酢酸セルロース（ダイセル化学工業株式会社製：商品名「ＬＴ−３５」）０．５５重量部、エタノール（和光純薬工業株式会社製、特級）１．８９重量部、塩化メチレン（和光純薬工業株式会社製、特級）７．５６重量部を室温（２５℃）で混合し溶液を作製した。図６に示す装置を用いて、撚糸を得た。噴出ノズル１の内径は０．８ｍｍ、電圧は１５ｋＶ、噴出ノズル１から繊維捕捉装置１７の頂点部までの距離は高さ５ｃｍ、水平距離は１０ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の中心から電極４までの距離は１０ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の頂点部から巻き取りローラー１２までの距離は２５ｃｍであり、繊維捕捉装置１７の直径は１０ｃｍ、高さは２２ｃｍ、回転速度は２２０ｒｐｍであり、巻き取りローラー１２の巻き取り速度は毎分０．２５ｍであり、撚数は８７６であった。得られた撚糸の平均繊維径は０．３ｍｍであり、繊度は１００ｄｔｅｘであった。撚糸表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−２４００」）で測定したところ、マルチフィラメントの平均繊維径は２．０μｍであった。

［比較例１］
ポリ乳酸（株式会社島津製作所製：商品名「Ｌａｃｔｙ９０３１」）１重量部、エタノール（和光純薬工業株式会社製、特級）３重量部、塩化メチレン（和光純薬工業株式会社製、特級）６重量部を室温（２５℃）で混合し溶液を作製した。イオナイザー６の電源をＯＦＦにした状態で、図１，２に示す装置を用いて紡糸を行ったところ、繊維構造体は繊維構造体堆積盤７上に堆積せず電極４上に堆積してしまい撚糸を得ることが出来なかった。

本発明の撚糸を製造するための製造装置を模式的に示した図である。 図１の製造装置内の巻き取り装置１１の内部を模式的に示した図である。 本発明の撚糸を製造するための製造装置を模式的に示した図である。 実施例１の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（２０００倍）して得られた写真図である。 実施例２の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（２０００倍）して得られた写真図である。 本発明の撚糸を製造するための製造装置を模式的に示した図である。 図６の繊維捕捉装置１７を上部から見た様子を模式的に示した図である。 本発明の撚糸を製造するための製造装置を模式的に示した図である。 図８の繊維捕集容器を上部から見た様子を模式的に示した図である。 実施例３の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（１００倍）して得られた写真図である。 実施例３の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（２０００倍）して得られた写真図である。 実施例４の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（１００倍）して得られた写真図である。 実施例４の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（２０００倍）して得られた写真図である。 実施例５の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（１００倍）して得られた写真図である。 実施例５の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（２０００倍）して得られた写真図である。 実施例６の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（１００倍）して得られた写真図である。 実施例６の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（２０００倍）して得られた写真図である。 実施例７の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（１００倍）して得られた写真図である。 実施例７の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（２０００倍）して得られた写真図である。 実施例８の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（１００倍）して得られた写真図である。 実施例８の操作で得られた撚糸の表面を走査型電子顕微鏡で撮影（２０００倍）して得られた写真図である。

符号の説明

１ 溶液噴出ノズル
２ 溶液
３ 溶液保持槽
４ 電極
５ 高電圧発生器
６ イオナイザー
７ 繊維構造体堆積盤
８ モーター
９ 回転軸
１０ 変速機
１１ 巻き取り装置
１２ 巻き取りローラー
１３ 圧縮空気送気ノズル
１４ 放電針
１５ 繊維捕集容器側板
１６ 繊維捕集容器天板
１７ 繊維捕捉装置

Claims (36)

1. 平均繊維径が５μｍ以下のマルチフィラメントから構成され、繊維径１０μｍ以上のフィラメントが実質的に含まれない、撚糸。
2. フィラメントが有機高分子からなる、請求項１記載の撚糸。
3. 有機高分子が有機溶媒に可溶性なものである、請求項２記載の撚糸。
4. 有機溶媒がハロゲン元素含有化合物である、請求項３記載の撚糸。
5. 有機高分子が脂肪族ポリエステルである、請求項２〜４のいずれか記載の撚糸。
6. 脂肪族ポリエステルが、ポリ乳酸、ポリグリコール酸およびポリ乳酸−ポリグリコール酸共重合体から選ばれた少なくとも一種の有機高分子である、請求項５記載の撚糸。
7. 繊維形成性の溶質を溶媒に溶解させて溶液を製造する段階と、前記溶液に高電圧を印加させる段階と、前記溶液を噴出させる段階と、前記噴出された溶液から溶媒を蒸発させ繊維構造体を形成させる段階と、前記形成された繊維構造体の電荷を消失させる段階と、前記電荷消失によって繊維構造体を累積させる段階と、前記累積された繊維構造体の一端から繊維束を引き出す段階と、前記引き出された繊維束に撚りを掛ける段階と、前記撚りを掛けた繊維束を巻き取る段階を含む、撚糸の製造方法。
8. 形成された繊維構造体の電荷の消失を帯電風によって行う、請求項７記載の製造方法。
9. 繊維形成性の溶質が有機高分子である、請求項７記載の製造方法。
10. 繊維形成性の溶質を溶解する溶媒が揮発性有機溶媒である、請求項７記載の製造方法。
11. 揮発性有機溶媒がハロゲン元素含有化合物を含む有機溶媒である、請求項１０記載の製造方法。
12. ハロゲン元素含有化合物がハロゲン化炭化水素を含む、請求項１１記載の製造方法。
13. ハロゲン化炭化水素がジクロロメタンである、請求項１２記載の製造方法。
14. ハロゲン元素含有化合物を含む有機溶媒が、極性化合物を含む混合溶媒である、請求項１１記載の製造方法。
15. 極性化合物がアルコールである、請求項１４記載の製造方法。
16. アルコールがメタノールおよび／またはエタノールである、請求項１５記載の製造方法。
17. 有機高分子が脂肪族ポリエステルである、請求項９記載の製造方法。
18. 脂肪族ポリエステルがポリ乳酸、ポリグリコール酸およびポリ乳酸−ポリグリコール酸共重合体からなる群から選ばれた少なくとも１種の有機化合物である、請求項１７記載の製造方法。
19. 繊維形成性の溶質を溶解させた溶液をノズル先端まで供給する溶液供給装置と、ノズル先端から前記溶液を噴出させ繊維構造体を製造する繊維構造体製造装置と、前記繊維構造体を堆積盤上に堆積させる繊維構造体堆積装置と、前記堆積盤上に堆積した繊維構造体から繊維束を引き出し、前記繊維束に撚りを与える撚り装置と、前記撚りを与えた繊維束を巻き取る巻き取り装置とを具備する、撚糸製造装置。
20. 繊維構造体製造装置が、繊維形成性の溶質を溶解させた溶液に高電圧を印加させ、接地させた電極に対して前記溶液を噴出させて、繊維構造体を形成させる装置である、請求項１９記載の撚糸製造装置。
21. 繊維構造体堆積装置が、除電装置により繊維構造体の帯電を失わせることで繊維構造体を堆積盤上に堆積させる装置である、請求項１９記載の撚糸製造装置。
22. 巻き取り装置が、該巻き取り装置内に設置した巻き取りローラーの回転軸と直交する軸方向をもつ回転を、前記巻き取りローラー自身に与えることで該繊維束に撚りを与えつつ、巻き取る装置である、請求項１９記載の撚糸製造装置。
23. 繊維構造体堆積装置が、巻き取り装置内に設置した巻き取りローラーの回転軸と直交する軸方向をもつ回転を、該堆積盤自身に与えることで該繊維束に撚りを与えつつ、巻き取る装置である、請求項１９記載の撚糸製造装置。
24. 除電装置がイオナイザーである、請求項２１記載の撚糸製造装置。
25. 繊維形成性の溶質を溶解させた溶液をノズル先端まで供給する溶液供給装置と、ノズル先端から前記溶液を噴出させ繊維構造体を製造する繊維構造体製造装置と、前記繊維構造体を捕捉させる繊維捕捉装置と、前記繊維捕捉装置に捕捉した繊維構造体から繊維束を引き出し、前記繊維束に撚りを与える撚り装置と、前記撚りを与えた繊維束を巻き取る巻き取り装置とを具備する、撚糸製造装置。
26. 繊維構造体製造装置が、繊維形成性の溶質を溶解させた溶液に高電圧を印加させ、接地させた電極に対して前記溶液を噴出させて、繊維構造体を形成させる装置である、請求項２５記載の撚糸製造装置。
27. 繊維捕捉装置が、除電装置により繊維構造体の帯電を失わせた繊維を捕捉する装置である、請求項２５記載の撚糸製造装置。
28. 巻き取り装置が、該巻き取り装置内に設置した巻き取りローラーの回転軸と直交する軸方向をもつ回転を、前記巻き取りローラー自身に与えることで該繊維束に撚りを与えつつ、巻き取る装置である、請求項２５記載の撚糸製造装置。
29. 繊維捕捉装置が、巻き取り装置内に設置した巻き取りローラーの回転軸と直交する軸方向をもつ回転を、該繊維捕捉装置自身に与えることで該繊維束に撚りを与えつつ、巻き取る装置である、請求項２５記載の撚糸製造装置。
30. 除電装置がイオナイザーである、請求項２７記載の撚糸製造装置。
31. 繊維形成性の溶質を溶解させた溶液をノズル先端まで供給する溶液供給装置と、ノズル先端から前記溶液を噴出させ繊維構造体を製造する繊維構造体製造装置と、電極を設けた漏斗形状の繊維捕集容器と、前記捕集容器中に流体の渦流れを生じさせて、捕集した繊維に撚りを与えて繊維束を得る装置と、繊維捕集容器下側出口から前記撚りを与えた繊維束を巻き取る巻き取り装置とを具備する、撚糸製造装置。
32. 繊維構造体製造装置が、繊維形成性の溶質を溶解させた溶液に高電圧を印加させ、接地させた電極に対して前記溶液を噴出させて、繊維構造体を形成させる装置である、請求項３１記載の撚糸製造装置。
33. 繊維捕集容器が、除電装置により繊維構造体の帯電を失わせた繊維を捕集する装置である、請求項３１記載の撚糸製造装置。
34. 繊維捕集容器に、徐電装置に繋がる放電針を設けた、請求項３３記載の撚糸製造装置。
35. 除電装置がイオナイザーである、請求項３１記載の撚糸製造装置。
36. 圧縮空気ノズルを通じて噴出された空気が捕集容器内に噴出させて流体の渦流れを生じさせる、請求項３１記載の撚糸製造装置。

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