JP2018510273A - ナノ繊維及びその構造体を製造するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ポリマー繊維を製造するための装置及び方法、特に、繊維及びその構造体を製造するためにノズルレス装置及び方法に関し、パルス及び／又はバースト超音波を使用することによりナノ繊維が生成される。

Description

本発明は、繊維及びその構造体（constructs）を製造するための電界紡糸（electrospinning）装置及び方法、特に、パルス及び／又はバースト超音波を用いてナノ繊維が生成されるノズルレス電界紡糸装置に関する。

電界紡糸は電位差を利用して、微細な、典型的にはマイクロ又はナノスケールの繊維を液体から引き出す。この方法は、溶液から固体糸を生成させるために凝固剤も高温も必要としない。これは、このプロセスを、大きく複雑な分子を使用する繊維の製造に特に適したものにしている。電界紡糸は、多くの用途に関連するナノ構造を製造するために使用されてきた。それらには、フィルター媒体、複合材料、防護服、マイクロ及び光電子デバイス、フォトニック結晶、及び柔軟なフォトセルが含まれる。ナノ繊維の生物医学的用途としては、ティッシュエンジニアリング（tissue engineering）及び足場（scaffolds）の製造、創傷被覆材、並びに薬物放出システムにおける使用が挙げられる。

標準的な電界紡糸装置は、高電圧（５ｋＶ〜５０ｋＶ）の直流電源に接続された紡糸口金、典型的には皮下注射針と、シリンジポンプと、接地されたコレクターとを備える。ポリマー溶液、ゾル−ゲル、粒子懸濁液又は溶融物をシリンジに装填し、この液体をシリンジポンプによって一定速度でニードル先端から押し出す。

標準的な電界紡糸は、欠点、特にシリンジニードルの目詰まりといった欠点を有する。また、小さい口径のニードルを通じて高粘度のポリマーを紡糸することは問題となる可能性がある。さらに、高い生産速度を達成するためには、多数のニードルを使用する必要がある。

これらの問題を克服するために、ニードルレス電界紡糸法及び装置が開発されている。Yarin及びZussman（Polymer, 45, 2004, pp. 2977-2980）は、下層が強磁性懸濁液であり、上層がポリマー溶液である二層系を開示した。この系が強磁場に曝された場合に、磁性懸濁液の安定した垂直スパイクが、下層の界面から、及び、ポリマー層の最上面の自由表面から突き出した。この系に電界を印加すると、自由表面の撹乱（perturbations）が、上方に向かう噴射の部位になり、通常の電界紡糸プロセスにおけるように上部の対向電極上に固化したナノ繊維を堆積させることができた。

Yarin及びZussmanのプロセスは、標準的な電界紡糸技術に関連する問題のうちのいくつかを解決するが、当該プロセスは依然としていくつかの欠点を有する。このプロセスを安定化させるために、特殊なタイプの対向電極が必要であった。さらに、繊維のトポロジー又はサイズは、従来の電界紡糸パラメータを変えること、例えば化学変性による紡糸溶液の性質を変えることなどによって、及び電圧を変えることによってのみ変更することができる。これらは、一般的には、遅いプロセスである。

日本国特開２００９−０５２１７１号公報、日本国特開２０１０−２１６０４９号公報、中国実用新案公開第２０３０９６２４３号公報及び中国特許公開第１９８６９１３号公報には、超音波を適用して帯電した媒体の表面に波を発生させることによってポリマー表面から繊維を電界紡糸する方法が記載されている。ポリマーに電圧を印加することにより、表面に生成された波の山から繊維が放出された。

しかし、適切な集束又はビーム指向なしにポリマー表面から電界紡糸することは、放出された繊維に対して時空間制御をもたらさない統計的プロセスである。日本国特開２０１０−２１６０４９号公報は、平行四辺形の格納容器の使用、超音波源の数、主方向、周波数及び振幅の調節、並びに超音波を焦点に向けて反射することといった、超音波の焦点合わせを改善するための様々な方法を提案している。しかし、特に、単繊維の制御された形成又は複数の繊維の制御された形成は、依然として、比較的低い電場を使用する際の課題である。

本発明は、電界紡糸がパルス及び／又はバースト超音波を使用することにより行われる場合に、ポリマー繊維の制御された形成に関連する問題を解決又は少なくとも緩和することができるという観察結果に基づいている。

したがって、本発明の１つの目的は、ポリマー繊維を製造するための装置であって、
− ポリマー媒体のための開放チャンバーと、
− 開放チャンバー内に位置する電極を備える電圧生成手段であって、ポリマー媒体に電圧を印加するように構成された電圧生成手段と、
− 超音波ビームを生成するように構成された手段であって、超音波信号生成手段及び超音波トランスデューサーを備える手段と、
− 開放チャンバーと超音波トランスデューサーとの間にある電気絶縁性であるが音響伝導性の膜と、
を備える装置を提供することを目的とする。

本発明の装置の超音波信号生成手段は、パルス及びバーストのうちの少なくとも１つを含む超音波ビーム駆動信号を生成するように構成されている。

本発明の別の目的は、電界紡糸装置を使用してポリマー繊維を製造する方法であって、
− ポリマー媒体を用意する工程と、
− ポリマー媒体を超音波ビームに曝す工程と、
− ポリマー媒体に電圧を印加する工程と、
を含む方法を提供することである。

本発明の方法によれば、上記の曝す工程は、パルス及びバーストのうちの少なくとも１つを含む超音波ビームを使用して行われる。

本発明のさらに別の目的は、プログラム可能なプロセッサーを制御してテイラーコーン及び／又は噴出した繊維を検査するためのコンピューター実行可能命令を含むコンピュータープログラム製品を提供することであり、このプログラムは、請求項２２に記載の方法により得られるデータを評価するように適合されたものである。

本発明のさらに別の目的は、請求項２３に記載のコンピュータープログラムにより符号化されたコンピューター読取可能な媒体を含むコンピュータープログラム製品を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、コレクタープレートを備える電界紡糸装置を使用してポリマー繊維束を製造する方法であって、
− ポリマー媒体を用意する工程と、
− ポリマー媒体を、パルス及びバーストのうちの少なくとも１つを含む複数の超音波ビームに曝す工程と、
− ポリマー媒体に電圧を印加する工程と、
− 複数のポリマー繊維をコレクタープレート上の実質的に同じ位置に案内する工程と、
− コレクタープレートを回転させる工程と、
を含む方法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、本発明の方法により得られる、基質を含むポリマー繊維を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、本発明の方法により得られる、基質を含むポリマー繊維を含む足場を提供することである。

本発明のさらなる目的は、添付の従属請求項に記載されている。

構成及び操作方法の両方に関する本発明の例示的及び非限定的な実施形態は、本発明のさらなる目的及び利点と共に、添付の図面と関連して読まれた場合に具体的な例示的な実施形態の以下の説明から最もよく理解される。

本明細書では、「含む（to comprise）」及び「含む（to include）」という動詞は、引用されていない特徴の存在を除きも必要ともしないオープンな制限として使用される。付随する従属クレームに列挙された特徴は、特に断りのない限り、互いに自由に組み合わせ可能である。さらに、本明細書を通して「ａ」又は「ａｎ」、すなわち単数形の使用は複数を排除するものではないことを理解されたい。

図１Ａは、本発明に係るポリマー繊維を製造するための非限定的な例示的な装置を示す。 図１Ｂは、図１Ａに描かれた装置の一区画を示す。 図２は、本発明に係る例示的な装置を使用して得られた超音波生成されたポリマー突出部からの超音波バースト誘起繊維形成（ultrasound burst-induced fiber formation）の高速カメラ写真（２３８ｋ ＦＰＳで得られた映像）を示す。（Ａ）＝繊維形成前に発生した超音波突出部。（Ｂ）＝超音波バースト（バースト持続時間４６ｓ）が突出部の先端に当たった瞬間の突出先端部。（Ｃ）＝突出先端部からのテイラーコーン（ポリマー帯電−２０ｋＶ）の形成、及び（Ｄ）＝テイラーコーンから形成された繊維。 図３は、様々な設定を使用して本発明に従って製造された例示的なナノ繊維（Ａ−Ｆ）と、従来技術（Ｇ）に従って製造されたナノ繊維を示す（３つの異なる音響場強度で高強度集束超音波を使用して３％ＰＥＯ水溶液から紡糸されたナノ繊維のＳＥＭ画像。繊維は、超音波場の振幅を変更することによって空間的に調節された。低振幅（ＬＯＷ ＡＭＰ）−２６０ｍＶ（パワーアンプによる＋増幅）、中振幅（ＭＩＤ ＡＭＰ）−５００ｍＶ、高振幅（ＨＩＧＨ ＡＭＰ）−６５０ｍＶ。ポリマー表面からコレクターまでの距離１５０ｍｍ、ＤＣ電圧−１１．３ｋＶ。超音波カラムは、２．２ＭＨｚの搬送周波数及び１５０Ｈｚのパルス繰返し周波数で２５０サイクルのサウンドバーストを印加することによって生成された）。 図４は、異なる超音波設定を使用して本発明に従って作製された例示的なナノ繊維の厚さと、従来技術に従って作製されたナノ繊維の厚さを示す（平均ナノ繊維直径（ｎｍ、±ＳＤ）は、３つの異なる音響場強度で３％ＰＥＯ水溶液から、従来のニードルＥＳ（対照標準）及び振幅調節超音波ＥＳ（amplitude modified ultrasound ES）によって作製されたサンプルで測定された。低１＋２（Low 1+2）−２６０ｍＶ（パワーアンプによる＋増幅）、試験１＋試験２；中間１＋２（Mid 1+2）−５００ｍＶ、試験１＋試験２；高１＋２（High 1+2）−６５０ｍＶ、試験１＋試験２。ポリマー表面からコレクターまでの距離１５０ｍｍ、ＤＣ電圧−１１．３ｋＶ。超音波カラムは、２．２ＭＨｚの搬送周波数及び１５０Ｈｚのパルス繰返し周波数で２５０サイクルのサウンドバーストを印加することによって生成された）。 図５は、本発明に従って作製されたポリマー繊維からの薬物放出プロファイルを示す（キトサン／ポリエチレンオキシドナノマットからのピロキシカムの水中への溶解。サンプルは、２つの異なる音響場強度でキトサン／ポリエチレンオキシド／ピロキシカム溶液からの振幅調節超音波ＥＳによって作製した。ＵＳＥＳサンプル１−１６０ｍＶ（パワーアンプによる＋増幅）、ＵＳＥＳサンプル２−２５０ｍＶ。ポリマー表面からコレクターまでの距離３４０ｍｍ、ＤＣ電圧−２１ｋＶ。超音波カラムは、２．２ＭＨｚでサウンドバーストを印加することによって生成された）。 図６は、電場又は音響撹拌なし（Ａ）の、音響撹拌（Ｂ）ありの、及び電場及び音響撹拌（Ｃ）の両方があるときの、ポリマー溶液の画像を示す。 図７は、提示された技術で得られる例示的な繊維及び繊維構造物を示す。 図８は、本発明の方法及び装置を使用して創傷被覆材を作製するための例示的なシステムを示す。

本明細書において、テイラーコーン（Taylor cone）は、例えば超音波及び電場によってポリマー浴から誘起される、円錐状の対称又は非対称の突出部であると定義される。
本明細書、ナノ繊維は、１０００ｎｍ未満の直径を有するテイラーコーンから出現する繊維様構造体であると定義される。
本明細書において、噴霧は、超音波を使用してナノ繊維の短いセグメントを生成することであると定義される。

本明細書において、電気絶縁材料は、超音波トランスデューサーとエレクトロスピナー電極との間の電気的短絡を防止する材料であると定義される。導電性材料は、好ましくは１０^−８Ｓ／ｍ未満の導電率を有する。
本明細書において、音響伝導性材料は、有意な減衰なしに、使用された超音波の通過を可能にする材料であると定義される。音響伝導性材料は、好ましくは１０ｄＢ／ｃｍ未満の減衰を有する。

一実施形態によれば、本発明は、電界紡糸装置に関する。非限定的な例示的な実施形態による装置が、図１Ａ及び図１Ｂに示されている。例示的な電界紡糸装置は、
− ポリマー媒体（１１０）のための開放チャンバー（１０１）であって、側壁（１０１ａ）を備え、好ましくは、ポリマー媒体をインレットチャネル（１０５）及びアウトレットチャネル（１０７）を介して開放チャンバーに供給及び／又は循環させる手段（１０４）と、
− 超音波ビーム（１２９）を生成するように構成された手段であって、超音波信号生成手段（１１３）と、超音波変換手段、例えば超音波トランスデューサーなど（１１４）とを備える手段と、
− 開放チャンバー内に位置する電極（１０８）を備える電圧生成手段であって、前記ポリマー媒体に電圧を印加するように構成された電圧生成手段と、
− 開放チャンバーと超音波トランスデューサーとの間にある電気絶縁性であるが音響伝導性の膜と、
を備える。

超音波トランスデューサーは、超音波ビームが電気絶縁性の膜を通ってポリマー媒体に当たるように配置される。

本発明によれば、上記装置の超音波信号生成手段は、少なくともパルス又はバーストを含む超音波ビームを生成するように構成されている。連続波の存在は除外されない。上記装置が作動しているとき、ポリマー媒体に当たる超音波ビームは、１つ又は２つ以上のバースト、１つ又は２つ以上のパルス、及び連続超音波を含む時間窓を含むことができる。

超音波ビームは、ポリマー表面（１０６）からポリマーの突出部（１２５）を生成するように構成される。

突出部からテイラーコーン（１１８）が形成され、ポリマー繊維（１１９）がテイラーコーンの先端から噴出されるように、突出部（１２５）に電圧を印加するように構成された電圧生成手段。

図２は、本発明に従う例示的な装置により生成されたポリマー媒体の超音波生成ポリマー突出部からの超音波バースト誘起繊維形成を示す（超高速カメラ写真；２３８ｋ ＦＰＳで得られた映像）。この図において、図の凡例（Ａ）は、特定の繊維形成に先立って生成した超音波突出部（すなわち、ここに示されている突出部は先行する集束超音波照射の結果である）を示し、図の凡例（Ｂ）は超音波バースト（バースト持続時間４６μｓ）が突出部の先端に当たった瞬間における突出部先端を示し、図の凡例（Ｃ）は突出部先端からのテイラーコーンの形成（ポリマー帯電−２０ｋＶ）を示し、図の凡例（Ｄ）はテイラーコーンから形成された繊維を示す。対照的に、連続的な超音波だけを使用することによっては、図２に示した実験で使用した帯電は、比較的低い電圧−２０ｋＶ及びコレクターから超音波誘起突出部までの類似の距離で繊維形成を開始することができない。より高い帯電を使用は、生成した繊維マトリックスを劣化させる激しいポリマー飛沫を発生させるために、繊維形成の制御を制限する。

膜（１０３）の主な機能は、ポリマー媒体と超音波トランスデューサーとを分離することである。膜は、電気的破壊、例えば短絡を防止するために実質的に電気絶縁性のものであるべきである。例示的な膜はマイラー（Mylar）膜、すなわちポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムである。

好ましい実施形態によれば、当該装置は、膜と超音波トランスデューサーとの間に配置された電気絶縁性であるが音響導電性の材料（１０９）で満たされた密閉チャンバ（１０２）を備える。密閉チャンバー（１０２）内の材料は、電気的破壊、例えば短絡を防止するために実質的に電気絶縁性のものであるべきである。さらに、この材料は音響伝導性（低い超音波吸収性及び散乱性）のものであるべきである。密閉チャンバーとポリマーとを分離する膜が平坦で厚い場合、超音波ビームの焦点ずれを回避するために、電気絶縁性かつ音響伝導性の材料中の音速はポリマー媒体中の音速に近くなければならない。あるいは、この膜は、集束超音波トランスデューサーと同心円状に湾曲されていてもよい。後者の場合、ポリマーとトランスデューサーとの間の材料中の音速は、ポリマー中の音速と同程度である必要はない。多くの水性ポリマーに近い音速を有する好適な電気絶縁性かつ音響伝導性の材料の一例は鉱物油である。好適な材料の別の例は、固体エポキシポリマーである。シーリングは、材料が移動するのを防止し、材料内側に気泡が形成されるのを防止する。

密閉チャンバーが存在する場合、超音波ビームは、密閉チャンバー内の材料及び膜を介してポリマー媒体に当たるように構成される。

一実施形態によれば、当該装置は、密閉チャンバー（１０２）内の材料（１０９）を循環及び／又は変更するように構成された手段（１２７）を備える。例示的な手段としては、２つ又は３つ以上のチューブ、ポンプが挙げられる。この実施形態の利点は、材料が液体である場合に、必要に応じて、例えばポリマー媒体の特性が変化した場合に、容易に変更できることである。手段（１２７）は、材料を加熱及び／又は冷却するための手段も備えることができる。

単繊維の特性を制御する場合（直径、トポロジー、長さ、ポロシティ及び形態の制御）、緊密な幾何学的集束性の時空間制御された（安定又は動的）超音波ビーム（例えば単一周波数、周波数混合、高調波／低調波生成、衝撃波生成、バースト波又は連続波）を適用することができる。ビームは、ポリマー媒体に到達して、好ましくは、音響放射力、音響ストリーミング、キャビテーション又はポリマーの物理化学的変更（例えば、表面張力、ポリマー媒体中のポリマー状態、粘度、レオロジー状態、温度、密度、及び圧力）のうちの少なくとも１つによって、突出部を生成する必要がある。かなり低い電場、すなわちδ１ｋＶ／ｃｍでテイラーコーン及び繊維の噴出を生じさせるのに不可欠である狭い（先端直径＜１ｍｍ）及び高い（高さ＞２ｍｍ）の突出部を生成するには、ビームの緊密な集束が好ましい。電場δ１ｋＶ／ｃｍで繊維を噴出させるには、１００〜３００Ｈｚの低繰返し周波数でのバースト超音波ビームが好ましい。

好ましくは、当該装置は、電気的に接地された又は帯電されたコレクタープレート（１１１）を備え、さらに好ましくは、コレクタープレートを直交するｘ、ｙ及びｚ方向に移動させるように構成されたコレクタープレート操作手段（１１５）も備える。例示的な運動は平行移動及び回転である。

コレクターは、いかなる接地された又は帯電コレクターであってもよい。コレクター形状は、ディスク又はプレートの形状とは異なっていてもよく、例えば、円錐形又はくさび形であることができる。また、コレクターは、コレクター操作手段（１１５）、例えばアクチュエーターなど、例えばスピンドル又はボビンによって、１つ又は複数の軸に沿って／１つ又は複数の軸周りに、静止／平行移動／上下運動／ウォブリング／回転させてもよい。コレクター運動は、超音波励起と同期されてもよい。コレクター表面は、音波、例えば表面波、膜波、共鳴などによって変調されてもよい。

超音波生成手段は、ポリマー媒体の上面に突出部（１２５）を生じさせ、それによってＤＣ磁場と共にテイラーコーン（１１８）を形成するように構成される。超音波生成手段は、１つ又は２つ以上の能動トランスデューサー素子（１１４）と、１つ又は２つ以上の信号生成器（１１３）と、必要に応じて位相コントローラーとを備える。好ましい一実施形態によれば、超音波生成手段は、トランスデューサー（１１４）に送られる、好ましくは独立な符号化信号、すなわち瞬間的な振幅、位相及び周波数が所定の方法で時間的に変更される信号を生成するように構成された信号生成器（１１３）を備える。同じ技術的効果は、マルチプレクサを使用して得ることができるため、たった１つの信号生成器が必要とされる。別の一実施形態によれば、超音波生成手段は、トランスデューサーに送られる電気信号を増幅するように構成されたパワーアンプ（１１６）を備え、好ましくはトランスデューサーへのパワー伝達を最大限に高めるとともに駆動信号の歪みを防止するインピーダンス整合回路（１１７）を介して電気信号を増幅するように構成されたパワーアンプ（１１６）を備える。パワーアンプ（１１６）及びインピーダンス整合回路（１１７）は、図面には示されていない。

特定の実施形態によれば、本発明に係る装置は、ポリマー媒体を突出させて、ポリマー媒体の上面に複数の突出部を形成するように構成された複数の超音波生成手段と、開放チャンバー内に位置する電極を備える電圧生成手段とを備え、電圧生成手段は、ポリマー媒体の突出部の先端に電圧を印加するように構成されており、電圧生成手段の助けにより複数のテイラーコーンが形成され、複数のポリマー繊維がテイラーコーンの先端から噴出される。この実施形態によれば、当該装置は、さらに、複数のポリマー繊維を回転可能なコレクタープレート上の実質的に同じ位置に案内するように構成された手段を備える。

一実施形態によれば、信号生成手段は、トランスデューサー電圧を変更し、トランスデューサーパルス／バースト持続時間を変更し、トランスデューサーパルス繰返し周波数を変更し、トランスデューサー周波数内容を変更し、トランスデューサー信号音響線形性／非線形性を変更し、トランスデューサー信号特性を変更するように構成された手段を備える。例示的な信号特性は、正弦波、のこぎり波、方形波、ウィプラッシュ（whiplash）、符号化信号、ノイズである。

一実施形態によれば、紡糸は、ｋＨｚからＴＨｚまでの周波数、好ましくは約ＭＨｚの周波数、最も好ましくは約２ＭＨｚの周波数を有するトーンバーストもしくは連続信号又は符号化信号を使用して行われる。振幅は、数ＰａからＧＰａまでの範囲、より好ましくは数１００ｋＰａから数ＭＰａまでの範囲に及ぶことができる。パルス繰返し周波数（ＰＲＦ）が０．０１〜１０００００Ｈｚ、最も好ましくは１００〜３００Ｈｚで、振幅変調は１０〜５００サイクルの正弦波トーンバーストであることが好ましい。ＰＲＦは紡糸事象がどれほど容易に始まるかに影響を及ぼす。紡糸を開始させるには、１００〜３００ＨｚのＰＲＦ及び１〜５ｍｍのファウンテン高さ（fountain height）が好ましい。紡糸が開始された後、連続波を適用してもよい。

一実施形態によれば、当該装置は、内部からテイラーコーンチップに近いスポットの低周波変調を可能にする方法として、音響パラメトリック励起、すなわち音響周波数混合のための手段、又は振幅変調による手段をさらに備える。

一実施形態によれば、当該装置は、さらに、ポリマー繊維をコレクタープレート（１１１）に向けて案内するように構成されたＡＣ／ＤＣ生成手段（１２０ｂ）を備える。例示的なＤＣ生成手段は、例えば直線状導体などのＡＣ／ＤＣ電極である。

別の一実施形態によれば、本発明に係る装置は、さらに、好ましくは、テイラーコーンの先端を、好ましくは焦点に形成されたファウンテン（１２６）の頂部で外部変調するように構成された磁場、電場、音響及び／光学手段を備える。テイラーコーンは、対称又は非対称であることができる。

好ましい一実施形態によれば、密閉チャンバー（１０２）、開放チャンバー（１０１）、膜（１０３）、コレクター（１１１）、及び任意のコレクタープレート操作手段（１１５）、並びにＡＣ／ＤＣ生成手段（１２０ｂ）といった当該装置の全ての機能的特徴は、人工気候室（１１２）内に配置されている。これは、当該装置を使用して作製されたポリマー繊維の物理化学的性質の制御及び調節を単純化する。

一実施形態によれば、本発明に係る装置は、ポリマー媒体の所望の特性、密閉チャンバーの材料、及び開放チャンバーの上方の雰囲気を調節するために、温度、相対湿度（ＲＨ）、ｐＨ、及び雰囲気を制御するように構成された手段（１２３）を備える。別の一実施形態によれば、当該装置は、さらに、ポリマー媒体及び／又は密閉チャンバー内の材料から気泡を除去するように構成された手段を備える。

別の一実施形態によれば、本発明に係る装置は、テイラーコーン（１１８）及び／又はポリマー繊維（１１９）を想像するように構成された、想像すべきサンプルへの光学／音響経路（１２４）を有する撮像手段（１２０）を備える。

好ましい一実施形態によれば、撮像手段は、テイラーコーン及び噴出した繊維の少なくとも一部の単一又は一連の画像を撮影するように構成される。別の一実施形態によれば、装置は、テイラーコーン及び射出された繊維の三次元（３Ｄ）画像を生成することを可能にするために、例えばミラー又はプリズムと１つのイメージングセンサーを使用することによって、視点の異なる複数の撮像手段を備える。これにより、テイラーコーン内の非対称振動モード及びマイクロボルテックスの制御を向上することが可能となる。一実施形態によれば、反射面及びビームスプリッターを含む撮像手段を使用することにより、マルチアングル視野が得られる。別の一実施形態によれば、撮像手段は、画像をシャープにし、ポリマー繊維中の内部応力場を決定するように構成された偏光子を備える。

撮像（単一画像及び一連の画像）は、テイラーコーンに関する情報を得ることが可能な任意の好適な技術により実施することができる。例としては、光学顕微鏡法、蛍光顕微鏡法、ＵＶ撮像法、ラマン分光法、干渉分析法、回折及び動的光散乱法が挙げられるが、これらに限定されない。撮像技術は公知であり、適切な撮像装置は市販されているか、又は存在する必要性に合わせて比較的単純な方法でカスタマイズすることができる。同様に、存在する必要性に合わせてカスタマイズできる画像キャプチャ及び分析ソフトウェアが存在する。撮像は、直接照明、バックライト照明又は自己照明に基づくことができる。撮像装置から得られた画像は、分析ユニット、例えばコンピューターに記憶され、コンピューターにおいて、テイラーコーンの形状及び噴出している繊維の特性を決定するために、適切なソフトウェア及びアルゴリズムを用いて解析される。記録された放射線の起源が異なるおそれがあるため、分析は撮像技術に依存する。光学顕微鏡法の場合、画像の各々は、製造プロセスの種々の段階でのテイラーコーン又は噴出している繊維の顕微鏡写真又は顕微鏡写真のセットを含む。一実施形態では、画像処理は、テイラーコーンとナノ繊維、ナノ繊維編組の投影のサイズを決定することを含む。この処理は、例えば、連続画像からの断面の表面積に依存する。この処理は、連続画像からの投影に基づいて飛沫の存在を判定し、連続画像に基づいてテイラーコーン上の表面波の存在を判定することを可能にする。

一実施形態によれば、テイラーコーン及び射出された繊維の所望の特性の演算は、それまでに得られたデータに基づいて撮像が進行するにつれてリアルタイムで実行される。結果は、最初はおおよその値であるが、より多くのデータが利用可能になるにつれてより正確になる（例えばベイジアンフィルタリング）。データ分析は反復的であってもよく、トポロジカル及び形態学的情報による３Ｄ再構成を画像データから行うことができる。別の一実施形態によれば、テイラーコーン及び繊維特性の演算は、製造プロセスが所定の段階に達した後に始めて実施され、その後、プロセスは終了又は継続される。別の一実施形態によれば、所望のテイラーコーン又は繊維特性の演算は、コーン及び繊維の将来の状態を予測して、プロセスの予測制御を可能にする予測方式で実施される（例えば、繊維又は繊維編組をより均一な品質のものにし、又は、繊維構造体をより均一な品質のものにする確率的制御）。また、このアプローチを使用して、繊維構造体をより厳しい仕様に合わせて製造することもできる。

製造されるポリマー繊維のフィードバック制御のために、装置は、さらに、例えばストロボカメラ又は高フレームレートカメラなどの光学手段を備える。別の一実施形態によれば、装置は、さらに、以下：自由ポリマー表面のレベル、テイラーコーンの形状、射出ベクトル、射出ベクトルのポインティング安定性、ポリマー飛沫の存在、繊維の厚さ、及び繊維又は繊維編組の材料勾配、並びに回転の欠如、のうちの１つ又は２つい状を制御するように構成されたソフトウェア及びファームウェアを備える。フィードバック制御は、コンテンツに基づく画像検索及び類似性比較のための画像データベースを使用してもしなくてもよい。

一実施形態によれば、撮像手段は、テイラーコーンの画像及び選択された繊維の少なくとも一部の単一の画像又は一連の画像を撮影するように構成される。別の一実施形態によれば、装置は、テイラーコーン及び選択された繊維又は繊維編組の３Ｄ画像を生成することを可能にするために、視点の異なる複数の撮像手段を備える。これにより、テイラーコーン内の非対称振動モード及びマイクロボルテックスの制御を向上することができる。一実施形態によれば、反射面及びビームスプリッターを備える撮像手段を使用することにより、マルチアングル視野が得られる。別の一実施形態によれば、撮像手段は、画像を鮮鋭にし、ポリマー繊維の内部応力場を決定するように構成された偏光子を備える。

別の一実施形態によれば、本発明は、電界紡糸装置を使用してポリマー繊維を製造する方法に関する。この方法に好適な例示的な装置は、
− 側壁（１０１ａ）を備える開放チャンバー（１０１）と、
− 超音波ビーム生成手段と、
− 開放チャンバー内に位置する電極を備える電圧生成手段と、
− 開放チャンバーと密閉チャンバーとの間にある電気絶縁性であるが音響伝導性の膜（１０３）と、
を備え、当該方法は、
− 開放チャンバー（１０１）にポリマー媒体を供給する工程と、
− ポリマー媒体を電気絶縁性の膜を介して超音波ビームに曝す工程と、
− ポリマー媒体に電圧を印加する工程と、
を含む。

好ましい一実施形態によれば、この方法は、ポリマー繊維を収集する工程も含む。
この方法によれば、超音波ビームは、ピーク、バーストのうちの少なくとも１つを含む。

本発明の方法によれば、超音波バースト又はパルスは、開放チャンバー内に位置するポリマー媒体の上面に突出部を生成する。超音波バースト又はパルスは、突出部の先端が開放チャンバーの壁の上端の上にあるように、非常に強いことが好ましい。これによって、ＤＣ電場に及ぼす壁の影響を減少させることで、突出部の先端とターゲットとの間に安定した電場が確保される。

本発明の方法によれば、開放チャンバー内及びポリマー媒体内に位置する電極を使用することによって、ポリマー媒体に電圧が印加される。電圧は、好ましくは５ｋＶ〜５０ｋＶである。これによって、テイラーコーンが形成され、その結果、テイラーコーンの先端からのポリマー繊維の噴出が起こる。この方法によれば、噴出しているポリマー繊維は、平らな、円錐形の又は他の幾何学的形状の、接地又は帯電されたコレクター上に収集される。コレクターは当該技術分野において知られている。

超音波の使用によって、紡糸なしモード、紡糸モード、及びスプレーイングモードの間で迅速な断続的方式での切替えが可能となる。一実施形態において、これは、位相制御され集束された超音波を可能にするために、多数のセクタ、好ましくは１６のセクタが刻まれたピエゾセラミックトランスデューサーを使用することにより特徴付けられる。環状フェーズドアレイ構造を使用することによって、テイラーコーンの先端角及び対称性を動的に調節することができ、コーンに渦を導入して押出されている繊維をらせん状にすることができる。

好ましい一実施形態によれば、テイラーコーン、特にテイラーコーンの先端及び／又はポリマー媒体の上面の層状部分は、外部変調器によって変調され、その結果、噴出するポリマー繊維の形状及び／又は形態が必要に応じて制御され、調整される。典型的な変調は、磁気的、電場、音響的、熱的及び光学的変調である。

別の一実施形態によれば、本発明に係る方法は、さらに、外部ＤＣ電場によりテイラーコーンの先端から噴出したポリマー繊維を案内する工程、及び、接地又は帯電されたコレクター上に繊維を収集する工程を含む。

別の一実施形態によれば、本開示は、電界紡糸装置を使用してポリマー繊維を製造する方法に関する。当該方法に好適な例示的な装置は、
− 開放チャンバー（１０１）と、
− 超音波ビーム生成手段と、
− 開放チャンバー内に位置する電極を備える電圧生成手段と、
− 開放チャンバーと密封チャンバーとの間にある電気絶縁性であるが音響伝導性の膜（１０３）と、
− コレクタープレート（１１１）と、
を備え、当該方法は、
− 開放チャンバーにポリマー媒体を供給する工程と、
− パルス及びバーストのうちの少なくとも１つを含む複数の超音波ビームにポリマー媒体を曝してポリマー媒体の表面上の複数の突出部を形成する工程と、
− ポリマー媒体に電圧を印加して複数のテイラーコーンを突出部上に形成し、テイラーコーンの先端からポリマー繊維を噴出させる工程と、
− 複数のポリマー繊維をコレクタープレート上の実質的に同じ位置に案内する工程と、
− コレクタープレートを回転させて複数のポリマー繊維を含む編組を形成する工程と、
を含む。

好ましい一実施形態によれば、ポリマー媒体は液体である。別の好ましい一実施形態によれば、ポリマー媒体は、２種もしくは３種以上のポリマー、１種もしくは２種以上の溶媒、及び／又は化学的又は生物学的な実在物（entities）などの１種又は２種以上の基質を含む。溶媒は、ポリマー媒体の粘性を低くし、１種又は２種以上の基質をポリマー集積構造体（polymer collected construct）中に組み込むことを助ける。例示的基質は、薬物分子、プロドラッグ分子、薬物候補分子、ナノ粒子、金粒子、例えば金ナノ粒子、細胞、ウイルス、ビスホスホネート、ステロイド、プロテオグリカン、コラーゲン、及び成長因子などの金粒子である。別の一実施形態によれば、基質は、薬物分子、金粒子、ウイルス及び細胞から選択される。

当該技術に対して関心を呼ぶであろう生物学的活性物質としては、鎮痛薬、拮抗薬、抗炎症薬、駆虫薬、抗狭心症薬、抗不整脈薬、抗生物質（ペニシリン類を含む）、抗コレステロール薬、抗凝固薬、抗痙攣薬、抗鬱病薬、抗糖尿病薬、抗てんかん薬、反性腺刺激ホルモン薬、抗ヒスタミン薬、抗高血圧症薬、抗ムスカリン薬、抗マイコバクテリア薬、抗腫瘍薬、抗精神病薬、免疫抑制薬、抗甲状腺薬、抗ウイルス薬、抗真菌薬、不安緩解鎮静薬（催眠薬及び神経弛緩薬）、収斂薬、ベータアドレナリン受容体遮断薬、血液製剤及び代用薬、抗癌薬、心臓変力薬、造影剤、副腎皮質ステロイド薬、鎮咳薬（去痰薬及び粘液溶解薬）、利尿薬、ドーパミン作動薬（抗パーキンソン病薬）、止血薬、免疫抑制薬及び免疫活性薬、脂質調節薬、筋弛緩薬、副交感神経興奮薬、副甲状腺カルシトニン及びビホスホネート製剤、プロスタグランジン類、放射性医薬品、性ホルモン（ステロイド類を含む）、抗アレルギー薬、興奮薬及び食欲低下薬、交感神経興奮薬、甲状腺薬、血管拡張薬、神経遮断薬、抗コリン作動薬及びコリン作用薬、抗ムスカリン薬及びムスカリン薬、ビタミン及びキサンチン類が挙げられるが、これらに限定されない。

本技術に適した例示的な薬物は、エンタカポン、エソメプラゾール、アトルバスタチン、ラベプラゾール、ピロキシカム及びオランザピンである。例示的な薬物は、ピロキシカム（４−ヒドロキシ−２−メチル−Ｎ−（２−ピリジニル）−２Ｈ−１，２−ベンゾチアジン−３−カルボキサミド１，１−ジオキシド）である。

本発明の方法に従って製造された繊維は、典型的には直径が５〜１０００ｎｍ、好ましくは約１００ｎｍである。ナノ繊維編組はより大きい。本発明の方法により得られる典型的な繊維を図７に示す。製造された繊維は、基質と同じか又は異なるナノ粒子を含むことができる。

本開示の方法に従って製造されるポリマー繊維は、固体であっても、又は含有物を含有していてもよい。繊維は均質であってもよく、あるいは、勾配及び／又はフラクタル構造を含んでいてもよい。例えば生存細胞などの生体物質がポリマー繊維中に組み込まれる場合、ポリマー繊維中で細胞が生存できるようにポリマーは選択される。別の一実施形態によれば、ポリマー繊維は、当該繊維が必要に応じて細胞の特性を変化させるように選択される。ポリマーは、生物学的に再吸着可能であるように選択することもできる。

別の一実施形態によれば、この方法は、テイラーコーン及び／又は噴出した繊維もしくは繊維編組の１つ又は２つ以上の画像を撮影する工程、並びに画像を記憶及び／又は分析する工程をさらに含む。画像を記憶する工程は、特に品質管理と製造後検証可能性が要求される医薬品用途に有用である。さらに、この分析によって、集積構造体における潜在的な構造的欠陥の検出、及びポリマー繊維形成中の製造パラメータのオンラインチューニングが可能になる。

図３は、本開示の方法及び装置に従って、ポリマー媒体として３％ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）水溶液と、高超音波振幅（６５０ｍＶ、信号生成器（１１３）により生成し、次にパワーアンプ（１１６）により増幅）、中超音波振幅（５００ｍＶ）、及び低超音波振幅（２６０ｍＶ）を使用して製造された例示のナノ繊維（Ａ−Ｆ）を示す。繊維（Ｇ）は、従来技術に従ってニードル紡糸装置を使用することにより製造された。

図３Ａ〜Ｆに明らかなように、繊維形状は超音波振幅の関数として調整することができる。縦の列は、この方法の再現性を実証する２つの平行した実験を表す。これは、特に医学及び医薬用途用の繊維を作製する場合の１つの利点である。繊維の平均厚さは図３に示されている。これらの結果は、超音波場の振幅を変化させることにより繊維トポロジーが変更されたことを示している。

図３の結果により示されるように、駆動電圧により超音波カラム（１２５）の高さを変更することによって、特性、例えば製造された繊維の平均厚さ又は厚さの変動を変更することができる。トランスデューサー（１１４）にかかる電圧は、時間の関数として非常に高い精度（μｓ乃至ｍｓ）で制御することができる（１２２）。したがって、繊維特性は、高分解能で繊維に沿って変更することができる。これを外部操作（１１５，１２０ｂ）と組み合わせることで、３Ｄ印刷と同等であるがマイクロスケールで、時間及び空間において、製造される繊維構造体（１２８）を制御することができる。さらに、質量ゼロの「ノズル」サイズを時間的に制御することができ、これは、ノズルに基づく３Ｄ印刷手法では不可能である。

図４は、異なる超音波設定を使用して本発明に従って作製された例示的なナノ繊維の厚さと、従来技術に従って作製されたナノ繊維の厚さを示す。平均値は図３に示した繊維サンプルの平均厚さを表し、標準偏差（ＳＤ）はそれぞれの分布を表す。この結果は、平均厚さの値が、種々の音響場強度で変更できることを示しており、これは繊維トポロジーの非化学的変更を実証している。厚さ分布は、図３に見られる繊維のトポロジカル不均質性を反映している。

ポリマー媒体の上面の例示的な画像を図６Ａ〜Ｃに示す。図６Ａは、ポリマー媒体が超音波にも電場にも曝さらされていない状況を示す。図６Ｂは、ポリマー媒体が超音波に曝され、その結果、突出部が形成された状況を示す。図６Ｃにおいて、ポリマー媒体は、超音波及び電場に曝されている。図から判るように、テイラーコーンが形成され、ポリマー繊維がテイラーコーン（音響ファウンテン）の先端から噴出される。

好ましい一実施形態によれば、薬物分子などの基質がポリマー繊維に組み込まれる。これは、本開示の方法において、例えば薬物分子などの基質を含むポリマー媒体を使用することによって行われる。

一実施形態に従って、本開示に係る方法及び装置を使用して、ピロキシカムを含むキトサン／ＰＥＯ繊維を作製した。様々な直径のキトサン／ＰＥＯ繊維からの水媒体中でのピロキシカム溶解を図５に示す。

繊維からの物質の放出プロフィールは、例えば、ナノ気泡又は光吸収性ナノ粒子（例えば、金、又は光で制御される有機分子）を繊維に埋め込み、外部撹拌を適用することによって、例えば音や光を当てることによって、変更することができる。この放出は、所望の部位での制御された放出のために、環境、例えばｐＨ、酵素及び温度によって、誘発させることができる。

本発明の装置及び方法は、創傷被覆材及び絆創膏を製造するのに適している。好ましい一実施形態によれば、創傷被覆材（又は絆創膏）は、好ましくは創傷治癒を促進する薬物を含む。例示的なシステムを図８に示す。したがって、所望の薬物分子を含むポリマー媒体（７０１）が、本発明に係る装置の開放チャンバー内に用意される。超音波ビーム（７０５）は、ポリマー媒体の表面に突出部を生成させ、そして、ポリマー媒体に電圧を印加することによって、突出部からテイラーコーン（７０６）が形成され、ポリマー繊維構造体（７０２）がテイラーコーンの先端から噴出される。構造体は創傷部（７０３）に案内されて創傷被覆材（７０４）を形成する。

この装置は携帯（ハンドヘルド）型であることができ、病院内でベッドサイドで、もしくは、在宅の患者により、又は、例えば、薬物を含む又は含まない手作りの創傷包帯、絆創膏もしくはプラスターの分野で使用されることができる。

別の一実施形態によれば、本発明は、テイラーコーン及び／又は噴出した繊維を検査するプログラム可能なプロセッサーを制御するためのコンピューター実行可能命令を含むコンピュータープログラム製品であって、プログラムが本発明に係る方法により得られるデータを評価するように適合されたコンピュータープログラム製品に関する。当該コンピュータープログラム製品は、１つ又は２つ以上の回路で実施することができ、これらの回路のそれぞれは、適切なソフトウェアを備えたプログラム可能なプロセッサー回路、専用のハードウェアプロセッサ、例えば特定用途向け集積回路「ＡＳＩＣ」、又は、構成可能なハードウェアプロセッサ、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array）「ＦＰＧＡ」であることができる。

別の一実施形態によれば、本発明は、本発明の電界紡糸装置を使用して得られる、基質を含むポリマー繊維に関し、当該方法は、
− 基質を含むポリマー媒体を用意する工程と、
− 少なくともパルス又はバーストを含む超音波ビームをポリマー媒体に当てる工程と、
− ポリマー媒体に電圧を印加する工程と、
を含む。

基質は、好ましくは、薬物分子、無機粒子、ウイルス、細胞、及び生物学的に活性な分子からなる群から選択される。例示的な無機粒子は、金粒子である。

別の一実施形態によれば、基質は、薬物分子、プロドラッグ分子、薬物候補分子、ナノ粒子、金粒子、例えば金ナノ粒子、細胞、ウイルス、ビスホスホネート、ステロイド、プロテオグリカン、コラーゲン、及び成長因子から選択される。

特定の一実施形態によれば、生物学的に活性な分子は、タンパク質、ペプチド、核酸、オリゴ糖、多糖類、脂質、ホルモン、成長因子、抗体からなる群から選択される。

特定の一実施形態によれば、ペプチドは２〜３００個のアミノ酸を含み、ここで、アミノ酸は天然産出アミノ酸及び／又は非天然産出アミノ酸である。

特定の一実施形態によれば、抗体は、キメラ、ヒト化又は完全ヒト抗体及び／又はその抗原結合断片である。

さらに別の一実施形態によれば、本発明は、本発明の方法によって得ることができる基質を含むポリマー繊維を含む足場（scaffold）に関する。
上記の説明で提供される非限定的な特定の例は、添付の請求項の範囲及び／又は適用性を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (27)

1. ポリマー繊維を製造するための装置であって、
   − ポリマー媒体（１１０）のための開放チャンバー（１０１）と、
   − 前記開放チャンバー内に位置する電極（１０８）を備える電圧生成手段であって、前記ポリマー媒体に電圧を印加するように構成された電圧生成手段と、
   − 信号生成手段（１１３）及び超音波トランスデューサー（１１４）を備える超音波ビーム生成手段と、
   − 前記開放チャンバーと前記超音波トランスデューサーとの間にある電気絶縁性であるが音響伝導性の膜（１０３）と、
   を備え、前記信号生成手段がパルス及びバーストのうちの少なくとも１つを含む超音波ビーム駆動信号を生成するように構成されていることを特徴とする、装置。
2. 前記信号生成手段（１１３）は、さらに、トランスデューサー電圧、トランスデューサーパルス／バースト持続時間、トランスデューサーパルス繰返し周波数、トランスデューサー周波数内容、トランスデューサー信号音響線形性／非線形性、及びトランスデューサー信号特性のうちの１つ又は２つ以上を変更するように構成された手段（１１６，１１７）を備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記装置が、前記膜（１０３）と前記超音波トランスデューサー（１１４）との間に密閉チャンバー（１０２）を備え、当該チャンバーは、電気絶縁性であるが音響導電性の材料（１０９）を備える、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記装置は、前記密閉チャンバー（１０２）内の前記材料（１０９）を循環及び／又は変更するように構成された手段（１２７）を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記材料（１０９）が、油、特に鉱油、及び固体エポキシポリマーから選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記膜（１０３）がポリエチレンテレフタレートを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
7. 前記装置は、さらに、
   − ポリマー繊維を収集するように構成された、電気的に接地又は帯電されたコレクタープレート（１１１）と、
   − 好ましくは、前記コレクタープレートを直交するｘ、ｙ及びｚ方向に移動させるように構成されたコレクタープレート操作手段（１１５）と、
   を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記装置は、さらに、
   − ＡＣ／ＤＣ電場を生成して前記ポリマー繊維を前記コレクタープレートに向けて案内するように構成された手段（１２０ｂ）、
   を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記装置は、さらに、
   − テイラーコーン（１２５）の先端及び／又は前記テイラーコーンを離れる前記ポリマー繊維の層状部分を変調するように構成された手段（１２１）、
   を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記装置は、さらに、前記テイラーコーン及び／又は噴出したポリマー繊維（１１９）から１つ又は２つ以上の画像を撮影するように構成された手段（１２０）を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 電界紡糸装置を使用してポリマー繊維を製造する方法であって、
    − ポリマー媒体を用意する工程と、
    − 前記ポリマー媒体を超音波ビームに曝す工程と、
    − 前記ポリマー媒体に電圧を印加する工程と、
    を含み、前記超音波ビームが、パルス及びバーストのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、方法。
12. 前記電圧はδ１ｋＶ／ｃｍであり、前記超音波ビームは複数のバーストを含み、バースト繰返し周波数は１００〜３００Ｈｚである、請求項１１に記載の方法。
13. 前記方法が、さらに、前記ポリマー繊維を、電気的に接地又は帯電されたコレクタープレート上に収集する工程を含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記方法が、さらに、ポリマー繊維を、皮膚上に、好ましくは創傷皮膚に収集させる工程を含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
15. 前記方法が、さらに、超音波ビームをテイラーコーンに集束させる工程、並びに、前記超音波ビームの振幅、周波数及び／又はパルス繰返し周波数を変化させる工程を含む、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記方法が、さらに、外部ＡＣ／ＤＣ電場により前記ポリマー繊維を案内する工程を含む、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記方法が、さらに、テイラーコーンの先端及び／又は前記テイラーコーンを離れる前記ポリマー繊維の層状部分を変調する工程を含む、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記変調が、磁気的変調、電場変調、音響的変調、熱的変調及び光学的変調から選択される、請求項１７に記載の方法。
19. コレクタープレートを備える電界紡糸装置を使用してポリマー繊維束を製造する方法であって、
    − ポリマー媒体を用意する工程と、
    − 前記ポリマー媒体を複数の超音波ビームに曝す工程と、
    − 前記ポリマー媒体に電圧を印加する工程と、
    − 複数のポリマー繊維をコレクタープレート上の実質的に同じ位置に案内する工程と、
    − 前記コレクタープレートを回転させる工程と、
    を含み、前記超音波ビームがパルス及びバーストのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、方法。
20. 前記ポリマー媒体が、さらに、溶媒及び／又は基質を含む、請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記基質が、薬物分子、プロドラッグ分子、薬物候補分子、ナノ粒子、金粒子、ウイルス及び細胞から選択される、請求項２０に記載の方法。
22. 前記方法が、さらに、テイラーコーン及び／もしくは噴出した繊維を撮像する工程と、撮像結果を記憶媒体に記憶する工程及び／又は撮像結果に基づいて前記方法を制御する工程を含む、請求項１１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
23. テイラーコーン及び／又は噴出した繊維を検査するプログラム可能なプロセッサーを制御するためのコンピューター実行可能命令を含むコンピュータープログラム製品であって、前記プログラムが請求項２２に記載の方法により得られるデータを評価するように適合された、コンピュータープログラム製品。
24. 請求項２３に記載のコンピュータープログラムにより符号化されたコンピューター読取可能な媒体を含むコンピュータープログラム製品。
25. 請求項２０又は２１に記載の方法により得られるポリマー繊維。
26. 前記基質が、薬物分子、無機粒子、ウイルス、細胞、及び生物学的に活性な分子からなる群から選択される、請求項２５に記載のポリマー繊維。
27. 請求項２５又は２６に記載のポリマー繊維を含む足場。