JP4975327B2 - Die and method for producing nanofiber using the same - Google Patents

Die and method for producing nanofiber using the same Download PDF

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Description

本発明は、口金およびこれを用いたナノ繊維の製造方法に関する。 The present invention relates to the base and preparation how nanofibers using the same.

従来のエレクトロスプレーイオン化装置として、特許文献1に記載されたものがある。同文献には、試料溶液が導入されるキャピラリーとガスガイド管とを備える質量分析装置用イオン源が記載されている。   A conventional electrospray ionization apparatus is described in Patent Document 1. This document describes an ion source for a mass spectrometer that includes a capillary into which a sample solution is introduced and a gas guide tube.

同文献には、以下のことが記載されている。すなわち、キャピラリーは、キャピラリー保持管により保持固定されている。また、ガスガイド管は、キャピラリーの外周部に沿ってガスを流し、キャピラリーの先端部で大気中に所定のガス流速をもつガスを噴射させるものである。このガスガイド管は、ガスガイド管先端部と、ガスガイド管先端保持部とから構成されている。さらに、キャピラリーの先端におけるキャピラリーの中心軸と、ガスガイド管先端部に形成され、ガスが噴出する出口を形成するための開口部の中心軸とが一致するように、キャピラリーはキャピラリー保持管を介してガスガイド管先端部保持部に固定されている。質量分析の試料(溶質分子)は、高電圧の印加されたニードル(キャピラリー)の先端で荷電される。この際に、窒素などのシースガスを用いて噴霧することにより微小液滴が生じる。溶質分子を含んだ微小液滴は蒸発しながら質量分析装置へと導入される。   This document describes the following. That is, the capillary is held and fixed by the capillary holding tube. In addition, the gas guide tube is a gas that flows along the outer periphery of the capillary and injects a gas having a predetermined gas flow velocity into the atmosphere at the tip of the capillary. The gas guide tube is composed of a gas guide tube tip portion and a gas guide tube tip holding portion. Furthermore, the capillary passes through the capillary holding tube so that the central axis of the capillary at the tip of the capillary coincides with the central axis of the opening that is formed at the tip of the gas guide tube and forms an outlet from which gas is ejected. And fixed to the gas guide tube tip end holding portion. A sample (solute molecule) for mass spectrometry is charged at the tip of a needle (capillary) to which a high voltage is applied. At this time, fine droplets are generated by spraying using a sheath gas such as nitrogen. Microdroplets containing solute molecules are introduced into the mass spectrometer while evaporating.

一方、近年、エレクトロスピニング法を用いたナノ繊維の開発が進められている(特許文献2)。特許文献2によれば、エレクトロスピニング法は、「ポリマーを電解質溶液に溶解し、このポリマー溶液を口金から吐出する時に高電圧を印加し、その静電反発作用でポリマー溶液を無理矢理ひきちぎって極細化する」技術である。   On the other hand, in recent years, development of nanofibers using an electrospinning method has been promoted (Patent Document 2). According to Patent Document 2, an electrospinning method is described as follows: “When a polymer is dissolved in an electrolyte solution and a high voltage is applied when the polymer solution is discharged from a base, the polymer solution is forcibly broken by its electrostatic repulsion. Technology.

また、特許文献2には、難溶解性ポリマーと易溶解性ポリマーからなるポリマーアロイ繊維を溶融紡糸により作製し、このポリマーアロイ繊維から易溶解性ポリマーを除去することにより、ナノ繊維を作製することが記載されている。また、得られたナノ繊維凝集体または分散体にモノマーを含浸させ、その後、重合あるいは加工する機能加工方法が記載されている。
特開平11−108897号公報 特開2005−36376号公報
In Patent Document 2, a polymer alloy fiber composed of a hardly soluble polymer and an easily soluble polymer is prepared by melt spinning, and nanofibers are prepared by removing the easily soluble polymer from the polymer alloy fiber. Is described. In addition, a functional processing method is described in which the obtained nanofiber aggregate or dispersion is impregnated with a monomer and then polymerized or processed.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-108897 JP 2005-36376 A

ところが、特許文献2に記載の方法は、芯部分となるポリマーアロイの設計が煩雑であり、適用できる材料に制限があった、また、ナノ繊維を作製した後、後処理で機能性物質をナノ繊維に担持させるため、複合材料の構造をナノメートルオーダーで安定的に制御する観点で、改善の余地があった。   However, in the method described in Patent Document 2, the design of the polymer alloy serving as the core portion is complicated, and there are limitations on the applicable materials. In addition, after the nanofibers are produced, the functional substance is nano-processed by post-processing. There is room for improvement from the viewpoint of stably controlling the structure of the composite material on the nanometer order because it is supported on the fiber.

そこで、本発明者は、上述したエレクトロスピニング法により、異相構造を有するナノ繊維を安定的に製造することについて鋭意検討を行った。すると、単一のキャピラリーチューブを用いた従来のエレクトロスピニング法では、異相構造を有するナノ繊維の製造が困難であった。   Then, this inventor earnestly examined about producing the nanofiber which has a heterophase structure stably by the electrospinning method mentioned above. Then, in the conventional electrospinning method using a single capillary tube, it was difficult to produce nanofibers having a heterogeneous structure.

また、特許文献1に記載されているような従来のエレクトロスプレーイオン化装置のイオン源を用いてナノ繊維を製造しようとした場合にも、微細な異相構造を安定的に製造する点で、改善の余地があった。   Moreover, even when trying to manufacture nanofibers using an ion source of a conventional electrospray ionization apparatus as described in Patent Document 1, it is improved in that a fine heterogeneous structure is stably manufactured. There was room.

そこで、本発明者は、この原因について、さらに検討を行った。その結果、従来のイオン源では、複数のキャピラリーチューブを同軸上に保持する際の同軸上の精度が充分でない場合があることが見出された。また、キャピラリーチューブの耐久性およびチューブ交換等の整備の容易性の点においても、改善の余地があった。   Therefore, the present inventor further examined this cause. As a result, it has been found that the conventional ion source may not have sufficient coaxial accuracy when holding a plurality of capillary tubes coaxially. There is also room for improvement in terms of durability of the capillary tube and ease of maintenance such as tube replacement.

本発明によれば、
導電材料により構成されたブロックと、
前記ブロックに設けられた流体の噴出部と、
前記ブロックの内部に設けられるとともに前記噴出部に連通する第一流路と、
前記ブロックの内部に設けられるとともに前記噴出部に連通し、前記第一流路と同軸上に配置されるとともに前記第一流路の側面外周を取り囲むように設けられた環状の第二流路と、
を有し、
前記第一流路の流路壁と前記第二流路の流路壁とが、前記ブロックの壁面の一部により構成されており、前記第一流路と前記第二流路とが、前記ブロックの一部をなす隔壁により隔離されており、前記第一流路の先端が、前記ブロックの表面よりも前記ブロックの外側に突出しており、前記第二流路の先端が、前記ブロックの表面よりも前記ブロックの外側に突出しており、前記第一流路の先端が、前記第二流路の先端よりも前記ブロックの外側に突出しており、エレクトロスピニング法に用いられる口金が提供される。
According to the present invention,
A block made of a conductive material;
A fluid ejection portion provided in the block;
A first flow path provided inside the block and communicating with the ejection portion;
An annular second flow path that is provided inside the block and communicates with the ejection portion, is disposed coaxially with the first flow path and is provided so as to surround a side surface outer periphery of the first flow path;
Have
The flow path wall of the first flow path and the flow path wall of the second flow path are constituted by a part of the wall surface of the block, and the first flow path and the second flow path are formed of the block. The front end of the first flow path protrudes outside the block from the surface of the block, and the front end of the second flow path is more than the surface of the block. Protruding to the outside of the block, the tip of the first channel projects beyond the tip of the second channel to the outside of the block, and a die used for electrospinning is provided.

本発明において、噴出部は、ブロック中に供給された流体が噴出する開口部である。噴出部はブロックに設けられていればよく、たとえばブロックの表面に設けられていてもよいし、ブロックの表面近傍に設けられていてもよい。   In the present invention, the ejection part is an opening part from which the fluid supplied into the block is ejected. The ejection part should just be provided in the block, for example, may be provided in the surface of the block, and may be provided in the surface vicinity of the block.

また、噴出部は、第一流路に供給された第一流体を噴出させる第一噴出部と、第二流路に供給された第二流体を噴出させる第二噴出部とを含んでもよい。第二噴出部は、第一噴出部の外周を取り囲む平面形状を有する。第一噴出部と第二噴出部とは、第一流体と第二流体とが噴出部から同心円状に噴出されるように設けられていればよく、たとえば、第一噴出部と第二噴出部とが同一平面内に配置されていてもよいし、異なる平面内に配置されていてもよい。   Moreover, the ejection part may include a first ejection part that ejects the first fluid supplied to the first flow path and a second ejection part that ejects the second fluid supplied to the second flow path. The second ejection part has a planar shape surrounding the outer periphery of the first ejection part. The first ejection part and the second ejection part may be provided so that the first fluid and the second fluid are ejected concentrically from the ejection part. For example, the first ejection part and the second ejection part May be arranged in the same plane, or may be arranged in different planes.

背景技術の項で前述した従来のイオン源においては、個別に形成されたキャピラリーチューブを後工程で同軸上に配置して固定する構成となっている。このため、前述したように、キャピラリーチューブを同軸上に配置する際の精度に改善の余地があった。   The conventional ion source described above in the section of the background art has a configuration in which individually formed capillary tubes are coaxially arranged and fixed in a subsequent process. For this reason, as described above, there is room for improvement in accuracy when the capillary tubes are arranged coaxially.

これに対し、本発明の口金においては、ブロックの内部に第一流路および第二流路が設けられている。そして、第一流路の流路壁と第二流路の流路壁とが、いずれも、ブロックの壁面の一部により構成されており、第一流路と第二流路とが、ブロックの一部をなす隔壁により隔離されている。このような壁面および隔壁は、ブロックを加工することにより形成される。このため、本発明によれば、後工程において第一流路と第二流路との位置合わせを行い、同軸上に配置して、固定する必要がない。よって、各流路が微細な場合にも、第一流路と第二流路とが所定の位置に確実に形成されており、流路の軸ぶれを抑制することができる。   On the other hand, in the base of the present invention, the first flow path and the second flow path are provided inside the block. The flow path wall of the first flow path and the flow path wall of the second flow path are both constituted by a part of the wall surface of the block, and the first flow path and the second flow path are one part of the block. It is isolated by a partition wall. Such wall surfaces and partition walls are formed by processing a block. For this reason, according to the present invention, it is not necessary to align the first flow path and the second flow path in the subsequent process, arrange them coaxially, and fix them. Therefore, even when each flow path is fine, the first flow path and the second flow path are reliably formed at predetermined positions, and the axial shake of the flow path can be suppressed.

ここで、エレクトロスピニング法を用いて異相構造を有するナノ繊維を製造しようとする場合、流路の軸あわせを高精度で行い、軸ぶれを抑制することが求められる。こうした場合にも、本発明の口金を用いることにより、軸ぶれを抑制して、第一流体から形成される相と第二流体から形成される相とが同心円状に配置されたナノ繊維を安定的に得ることができる。   Here, when it is going to manufacture the nanofiber which has a heterogeneous structure using an electrospinning method, it is calculated | required that the axial alignment of a flow path should be performed with high precision and an axial shake should be suppressed. Even in such a case, by using the base of the present invention, it is possible to stabilize the nanofiber in which the phase formed from the first fluid and the phase formed from the second fluid are concentrically arranged by suppressing the shaft shake. Can be obtained.

また、本発明によれば、
導電材料により構成されたブロックと、
前記ブロックに設けられた流体の噴出部と、
前記ブロックの内部に設けられるとともに前記噴出部に連通する第一流路と、
前記ブロックの内部に設けられるとともに前記噴出部に連通し、前記第一流路と同軸上に配置されるとともに前記第一流路の側面外周を取り囲むように設けられた環状の第二流路と、
を有し、
前記ブロックの表面から前記ブロックを穴あけ加工することにより前記第一流路および前記第二流路が形成されており、前記第一流路の先端が、前記ブロックの表面よりも前記ブロックの外側に突出しており、前記第二流路の先端が、前記ブロックの表面よりも前記ブロックの外側に突出しており、前記第一流路の先端が、前記第二流路の先端よりも前記ブロックの外側に突出しており、エレクトロスピニング法に用いられる口金が提供される。

Moreover, according to the present invention,
A block made of a conductive material;
A fluid ejection portion provided in the block;
A first flow path provided inside the block and communicating with the ejection portion;
An annular second flow path that is provided inside the block and communicates with the ejection portion, is disposed coaxially with the first flow path and is provided so as to surround a side surface outer periphery of the first flow path;
Have
The first flow path and the second flow path are formed by drilling the block from the surface of the block, and the tip of the first flow path protrudes outside the block from the surface of the block. The tip of the second channel protrudes outside the block from the surface of the block, and the tip of the first channel protrudes outside the block from the tip of the second channel. And a base used in the electrospinning method is provided.

本発明においては、第一流路および第二流路が、ブロックの穴あけ加工により形成されている。このため、流路が微細な場合にも、予め定められた位置に第一流路および第二流路を確実に形成し、第一流路と第二流路の軸ぶれを抑制することができる。また、複数の流路が別個の管状部材により構成されている場合と異なり、第一流路と第二流路とを位置あわせして同軸上に配置し、固定する必要がない。   In the present invention, the first channel and the second channel are formed by drilling a block. For this reason, even when the flow path is fine, it is possible to reliably form the first flow path and the second flow path at predetermined positions, and to suppress the axial shake of the first flow path and the second flow path. Further, unlike the case where the plurality of flow paths are constituted by separate tubular members, the first flow path and the second flow path are aligned, arranged coaxially, and do not need to be fixed.

また、本発明においては、ブロックが導電材料により構成されているので、放電加工による微細加工が可能である。放電加工は非接触加工であるため、これを用いることにより、第一流路および第二流路の加工精度をさらに向上させることができる。本発明において、前記ブロックの材料は、たとえば金属とすることができる。   In the present invention, since the block is made of a conductive material, fine machining by electric discharge machining is possible. Since electric discharge machining is non-contact machining, the machining accuracy of the first channel and the second channel can be further improved by using this. In the present invention, the material of the block may be a metal, for example.

また、本発明においては、ブロックが導電材料により構成されているので、ブロックに電圧を印加して用いることができる。   In the present invention, since the block is made of a conductive material, a voltage can be applied to the block.

たとえば、本発明の口金において、前記第一流路に第一流体を供給するとともに前記第二流路に第二流体を供給しつつ、前記ブロックに所定の電圧を印加して、前記第一流体および前記第二流体を前記噴出部から噴出させて用いられてもよい。   For example, in the base of the present invention, while supplying the first fluid to the first flow path and supplying the second fluid to the second flow path, a predetermined voltage is applied to the block, and the first fluid and The second fluid may be used by being ejected from the ejection part.

また、本発明によれば、本発明の口金を用いたナノ繊維の製造方法であって、前記第一流路に第一流体を供給するとともに、前記第二流路に第二流体を供給し、前記口金に所定の電圧を印加して、前記第一流体および前記第二流体を前記噴出部から噴出させる工程を含むナノ繊維の製造方法が提供される。   Further, according to the present invention, there is provided a method for producing nanofibers using the die of the present invention, wherein the first fluid is supplied to the first channel and the second fluid is supplied to the second channel, There is provided a method for producing nanofibers, including a step of applying a predetermined voltage to the base and ejecting the first fluid and the second fluid from the ejection part.

本発明においては、第一流路と第二流路が、ブロックに形成されている。また、ブロックに所定の電圧を印加して、第一流体および第二流体を噴出部から噴出させて用いられる。このため、エレクトロスピニング法におけるキャピラリーヘッドとしてさらに好適に用いられる。   In the present invention, the first channel and the second channel are formed in the block. Further, a predetermined voltage is applied to the block, and the first fluid and the second fluid are ejected from the ejection part. For this reason, it is more suitably used as a capillary head in the electrospinning method.

本発明において、前記第一流路および前記第二流路には、それぞれ異なる供給口から前記第一流体と前記第二流体が供給されてもよい。このようにすれば、口金をさらに製造安定性に優れた構成とすることができる。   In the present invention, the first fluid and the second fluid may be supplied from different supply ports to the first channel and the second channel, respectively. If it does in this way, a nozzle can be made the composition which was further excellent in manufacture stability.

本発明において、前記第一流路の先端が、前記ブロックの表面よりも前記ブロックの外側に突出していてもよい。こうすることにより、噴出部に第一流体の液滴が溜まってしまわないようにすることができる。このため、噴出部から第一流体をさらに安定的に噴出させることができる。   In this invention, the front-end | tip of said 1st flow path may protrude outside the said block rather than the surface of the said block. By doing so, it is possible to prevent the first fluid droplets from accumulating in the ejection part. For this reason, the first fluid can be more stably ejected from the ejection portion.

なお、本発明において、流路の先端は、流路の端部のうち、噴出口側に位置する端部のことを指す。   In the present invention, the tip of the flow path refers to the end located on the jet outlet side among the ends of the flow path.

本発明において、前記第二流路の先端が、前記ブロックの表面よりも前記ブロックの外側に突出していてもよい。こうすれば、噴出部に第二流体の液滴が溜まってしまわないようにすることができる。このため、噴出部から第二流体をさらに安定的に噴出させることができる。   In this invention, the front-end | tip of said 2nd flow path may protrude outside the said block rather than the surface of the said block. By doing so, it is possible to prevent the second fluid droplets from accumulating in the ejection part. For this reason, the second fluid can be more stably ejected from the ejection portion.

本発明において、前記第一流路の先端が、前記第二流路の先端よりも前記ブロックの外側に突出していてもよい。こうようにすれば、エレクトロスピニングに適用した際に、さらに確実にスピニングを生じさせることができる。このため、ナノ繊維の製造に用いた際に、ナノ繊維の製造安定性をさらに向上させることができる。   In this invention, the front-end | tip of said 1st flow path may protrude outside the said block rather than the front-end | tip of said 2nd flow path. By so doing, spinning can be more reliably generated when applied to electrospinning. For this reason, when it uses for manufacture of nanofiber, the manufacture stability of nanofiber can further be improved.

本発明において、前記噴出部の近傍において、前記第二流路の側方に、液溜が設けられ、前記液溜が、前記ブロックに設けられるとともに前記ブロックの所定の領域を除去することにより形成された凹部であってもよい。こうすることにより、噴出部から噴出された余剰の流体をさらに効果的に除去し、噴出部付近に溜まらないようにすることができる。   In the present invention, in the vicinity of the ejection portion, a liquid reservoir is provided on the side of the second flow path, and the liquid reservoir is provided in the block and is formed by removing a predetermined region of the block. The recessed part made may be sufficient. By carrying out like this, the excess fluid ejected from the ejection part can be removed more effectively, and it can prevent it from accumulating near the ejection part.

なお、これらの各構成の任意の組み合わせや、本発明の表現を方法、装置などの間で変換したものもまた本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of these components, or a conversion of the expression of the present invention between a method, an apparatus, and the like is also effective as an aspect of the present invention.

たとえば、上述した本発明のナノ繊維の製造方法により、ナノ繊維を得ることができるFor example, by the method for producing nanofibers of the present invention described above above, it is possible to obtain a nano-fibers.

本発明において、ナノ繊維とは、ナノメートルオーダーの直径を有する繊維をいう。ここで、直径は、たとえば数平均繊維径とする。本発明においてナノ繊維の数平均繊維径は、たとえば5nm以上950nm以下とすることができる。 In the present invention, the nanofiber refers to a fiber having a diameter of nanometer order. Here, the diameter is, for example, the number average fiber diameter. In the present invention , the number average fiber diameter of the nanofibers can be, for example, 5 nm or more and 950 nm or less.

本発明によれば、上述した口金を用いたエレクトロスピニング法により、明瞭な境界を有する微細な異相構造を安定的に製造可能である。このため、本発明によれば、界面が明瞭な異相構造を有するナノ繊維を安定的に得ることができる。   According to the present invention, a fine heterogeneous structure having a clear boundary can be stably produced by the electrospinning method using the above-described die. For this reason, according to the present invention, nanofibers having a heterogeneous structure with a clear interface can be stably obtained.

本発明において、異相構造とは、隣接する二つの相を有し、これらの相の境界が明瞭な構造をいう。異相構造中に含まれる相は、たとえば中実の領域とする。具体的には、本発明において、当該ナノ繊維の中心軸方向に延在するコアと、前記コアの外側に設けられた被覆層と、を含んでもよい。 In the present invention, the heterophasic structure refers to a structure having two adjacent phases and a clear boundary between these phases. The phase contained in the heterophase structure is, for example, a solid region. Specifically, Oite this onset bright, a core extending in the direction of the central axis of the nanofibers, and a coating layer formed on the outside of the core may contain.

また、本発明において、当該ナノ繊維の中心軸方向に延在するコアと、前記コアの外側に付着した複数のナノ粒子と、を含んでもよい。
本発明において、ナノ粒子とは、ナノメートルオーダーの粒子径を有する粒子をいう。ここで、粒子径は、たとえば数平均粒子径とする。本発明において、ナノ粒子の数平均粒子径は、たとえば5nm以上950nm以下とすることができる。
Further, Oite this onset bright, a core extending in the direction of the central axis of the nanofibers, and a plurality of nanoparticles attached to the outside of the core may contain.
In the present invention, the nanoparticle refers to a particle having a particle diameter of nanometer order. Here, the particle diameter is, for example, the number average particle diameter. In the present invention, the number average particle diameter of the nanoparticles can be, for example, 5 nm or more and 950 nm or less.

また、本発明において、当該ナノ繊維の中心軸方向に延在する中空領域と、前記中空領域の周囲を取り囲む環状の領域と、を含んでもよい。中空領域は、ナノ繊維の内部に形成されていてもよいし、一部がナノ繊維の外部に露出していてもよい。たとえば、ナノ繊維の両端部において、中空領域がナノ繊維の外部に連通していてもよい。本発明のナノ繊維は、エレクトロスピニング法により得られるため、ナノ繊維が中空領域を有する場合にも、製造安定性に優れ、繊維径および中空領域の径のばらつきが抑制される構成となっている。
Further, in the present invention, a hollow region extending in the direction of the central axis of those said nanofiber, an annular region surrounding a periphery of the hollow region may contain. The hollow region may be formed inside the nanofiber, or a part thereof may be exposed to the outside of the nanofiber. For example, the hollow region may communicate with the outside of the nanofiber at both ends of the nanofiber. Since the nanofiber of the present invention is obtained by an electrospinning method, even when the nanofiber has a hollow region, the production stability is excellent, and the fiber diameter and the variation in the diameter of the hollow region are suppressed. .

以上説明したように本発明によれば、複数の流路が同軸上に高い精度で安定的に形成された口金が実現される。   As described above, according to the present invention, a die in which a plurality of flow paths are coaxially and stably formed with high accuracy is realized.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

(第一の実施形態)
本実施形態では、口金の構成について説明する。
図2は、本実施形態の口金の構成を示す斜視図である。図3は、図2のA−A’断面図である。図4(a)および図4(b)は、図3の噴出口113近傍を模式的に拡大して示す図である。図4(b)および図5は、図4(a)のB−B’断面図である。
(First embodiment)
In the present embodiment, the configuration of the base will be described.
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the base of this embodiment. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 4 (a) and 4 (b) are diagrams schematically showing the vicinity of the ejection port 113 of FIG. 3 in an enlarged manner. 4B and FIG. 5 are cross-sectional views taken along the line BB ′ of FIG.

図2〜図5に示した口金100は、導電材料により構成されたブロック102と、ブロック102に設けられた流体の噴出部(噴出口113)と、ブロック102の内部に設けられるとともに噴出口113に連通する第一流路105(図2)と、ブロック102の内部に設けられるとともに噴出口113に連通し、第一流路105と同軸上に配置されるとともに第一流路105の側面外周を取り囲むように設けられた環状の第二流路111と、を有する。口金100は、第一流路105と第二流路111とが同軸上に設けられた一体成型同軸キャピラリーヘッドである。   The base 100 shown in FIGS. 2 to 5 is provided with a block 102 made of a conductive material, a fluid ejection portion (ejection port 113) provided in the block 102, an inside of the block 102, and an ejection port 113. The first flow path 105 (FIG. 2) that communicates with the first flow path is provided inside the block 102 and communicates with the ejection port 113, is disposed coaxially with the first flow path 105, and surrounds the outer periphery of the side surface of the first flow path 105. And an annular second flow path 111 provided in the. The base 100 is an integrally formed coaxial capillary head in which a first channel 105 and a second channel 111 are provided coaxially.

ブロック102は、所定の形状のブロックであり、本実施形態では直方体のブロックである。ブロック102の材料は、導電材料であればよいが、たとえば、鉄、ステンレス等の鉄合金、その他の金属とする。ブロック102の前端面119、後端面123および側面125は、たとえば一辺の長さが5mm以上50mm以下の矩形とする。   The block 102 is a block having a predetermined shape, and is a rectangular parallelepiped block in the present embodiment. The material of the block 102 may be a conductive material, but is, for example, an iron alloy such as iron or stainless steel, or another metal. The front end surface 119, the rear end surface 123, and the side surface 125 of the block 102 are, for example, rectangular with a side length of 5 mm to 50 mm.

口金100は、連続一体なブロック102により構成されている。本明細書において、連続一体とは、連続体として一体に成形されていることをいう。また、ブロック102が単一部材からなり、接合部を有しない構造であることが好ましい。ブロック102が連続一体な部材であれば、たとえばブロック102の壁面に所定のコーティング等が施されていてもよい。   The base 100 is constituted by a continuously integrated block 102. In this specification, continuous integration means that it is integrally formed as a continuous body. Moreover, it is preferable that the block 102 is made of a single member and does not have a joint portion. If the block 102 is a continuously integrated member, for example, a predetermined coating or the like may be applied to the wall surface of the block 102.

また、ブロック102は、その一部をなす部材として、バルク状の支持部と、第一流路105と第二流路111とを隔てる隔壁部とを含む。また、支持部は、第一流路105の側壁を構成する第一壁部と第二流路111の側壁を構成する第二壁部とを含む。つまり、ブロック102においては、第一壁部、第二壁部および隔壁部が連続一体に形成されている。   Further, the block 102 includes a bulky support part and a partition part that separates the first flow path 105 and the second flow path 111 as a part of the block 102. Further, the support portion includes a first wall portion constituting the side wall of the first flow path 105 and a second wall portion constituting the side wall of the second flow path 111. That is, in the block 102, the first wall portion, the second wall portion, and the partition wall portion are formed continuously and integrally.

口金100においては、第一流路105の流路壁と第二流路111の流路壁とが、ブロック102の壁面の一部により構成されている。そして、第一流路105と第二流路111とが、ブロック102の一部をなす隔壁(第一キャピラリー106)により隔離されている。こうすれば、複数の微細流路が同軸上に配置された口金100の流路壁を頑強にすることができる。   In the base 100, the flow path wall of the first flow path 105 and the flow path wall of the second flow path 111 are constituted by a part of the wall surface of the block 102. The first flow path 105 and the second flow path 111 are isolated by a partition wall (first capillary 106) that forms part of the block 102. If it carries out like this, the flow-path wall of the nozzle | cap | die 100 by which the several fine flow path was coaxially arrange | positioned can be made strong.

第一流路105および第二流路111は、流路の延在方向に沿って略一定の内径を有する形状であり、同心円状に配置されている。第一流路105および第二流路111には、それぞれ異なる供給口から第一流体(流体A)と第二流体(流体B)が供給される。流体Aおよび流体Bは、それぞれ、異なる材料とすることができる。また、流体Aおよび流体Bは、それぞれ、固体、液体、気体のいずれであってもよい。   The first flow path 105 and the second flow path 111 have a shape having a substantially constant inner diameter along the extending direction of the flow path, and are arranged concentrically. The first fluid 105 and the second fluid 111 are supplied with the first fluid (fluid A) and the second fluid (fluid B) from different supply ports, respectively. Fluid A and fluid B can each be a different material. Moreover, the fluid A and the fluid B may be any of solid, liquid, and gas, respectively.

ブロック102には、第一流路105に連通し、第一流路105中に流体Aを供給する第一供給口(第一供給部101の端部)と、第二流路111に連通し、第二流路111中に流体Bを供給する第二供給口(第二供給部107の端部)と、が設けられ、第二供給部107と第一供給部101とが互いに離隔して形成されている。   The block 102 communicates with the first flow path 105, communicates with the first supply port (the end of the first supply unit 101) that supplies the fluid A into the first flow path 105, and the second flow path 111. A second supply port for supplying the fluid B into the two flow paths 111 (an end portion of the second supply unit 107) is provided, and the second supply unit 107 and the first supply unit 101 are spaced apart from each other. ing.

口金100では、第一供給部101から第一流路105への流体Aの供給方向が、第一流路105の中心軸の延在方向であって、第二供給部107から第二流路111への流体Bの供給方向が、第二流路111の中心軸の延在方向と異なる方向である。   In the base 100, the supply direction of the fluid A from the first supply part 101 to the first flow path 105 is the direction in which the central axis of the first flow path 105 extends, and the second supply part 107 to the second flow path 111. The direction in which the fluid B is supplied is different from the direction in which the central axis of the second flow path 111 extends.

第二供給部107と第一供給部101とは、ブロック102の異なる面に設けられている。こうすれば、ブロック102に各流路を形成する際の加工容易性を向上させることができる。このとき、流体Aと流体Bとは、それぞれ異なる面からブロック102中に導入される。第一供給部101には流体Aが導入される。第一供給部101に供給された流体Aは、第一接続部103を経由して第一流路105に至る。また、第二供給部107には、流体Bが導入される。第二供給部107に供給された流体Bは、第二接続部109を経由して第二流路111に至る。   The second supply unit 107 and the first supply unit 101 are provided on different surfaces of the block 102. By so doing, it is possible to improve the ease of processing when forming each flow path in the block 102. At this time, the fluid A and the fluid B are introduced into the block 102 from different surfaces. The fluid A is introduced into the first supply unit 101. The fluid A supplied to the first supply unit 101 reaches the first flow path 105 via the first connection unit 103. Further, the fluid B is introduced into the second supply unit 107. The fluid B supplied to the second supply unit 107 reaches the second flow path 111 via the second connection unit 109.

第一流路105は、ブロック102の一部をなす第一キャピラリー106の内部の領域である。第一キャピラリー106は、ブロック102の前端面119から突出する突出部115を有する。第一流路105の断面形状は円形であって、第一キャピラリー106の内径は、たとえば0.05mm以上3mm以下とする。また、第一流路105は、前端面119からブロック102の内側に向かって延在している。第一流路105は、第一接続部103および第一供給部101に連通している。   The first flow path 105 is an area inside the first capillary 106 that forms a part of the block 102. The first capillary 106 has a protrusion 115 that protrudes from the front end surface 119 of the block 102. The cross-sectional shape of the first channel 105 is circular, and the inner diameter of the first capillary 106 is, for example, not less than 0.05 mm and not more than 3 mm. Further, the first flow path 105 extends from the front end surface 119 toward the inside of the block 102. The first flow path 105 communicates with the first connection unit 103 and the first supply unit 101.

第一接続部103および第一供給部101は、ブロック102の所定の領域が除去されてなる管状の領域である。第一供給部101、第一接続部103および第一流路105は同軸上に配置される。また、前端面119から見たときに、第一流路105、第一接続部103および第一供給部101の断面積がこの順に大きくなっている。第一供給部101は、ブロック102の後端面123に設けられた開口部に連通している。   The first connection part 103 and the first supply part 101 are tubular areas formed by removing predetermined areas of the block 102. The 1st supply part 101, the 1st connection part 103, and the 1st flow path 105 are arrange | positioned coaxially. Further, when viewed from the front end surface 119, the cross-sectional areas of the first flow path 105, the first connection portion 103, and the first supply portion 101 are increased in this order. The first supply unit 101 communicates with an opening provided in the rear end surface 123 of the block 102.

また、第二流路111は、第一キャピラリー106と第二キャピラリー121との間の円環状の領域である。第二キャピラリー121は、ブロック102の一部をなし、第一流路105の外側に、第一流路105と同軸上に設けられている。第二キャピラリー121の内径は、たとえば第一キャピラリー106の内径よりも大きく、またたとえば3mm以下とする。第二流路111は、第二接続部109に連通し、第二接続部109は第二供給部107に連通している。   The second flow path 111 is an annular region between the first capillary 106 and the second capillary 121. The second capillary 121 forms a part of the block 102 and is provided on the outer side of the first channel 105 and coaxially with the first channel 105. The inner diameter of the second capillary 121 is, for example, larger than the inner diameter of the first capillary 106, and is, for example, 3 mm or less. The second flow path 111 communicates with the second connection portion 109, and the second connection portion 109 communicates with the second supply portion 107.

第二接続部109および第二供給部107は、ブロック102の所定の領域が除去されてなる管状の領域である。第二接続部109および第二供給部107は、第二流路111の延在方向に対して垂直に延在形成されている。第二供給部107はブロック102の側面125に設けられた開口部に連通している。   The second connection part 109 and the second supply part 107 are tubular areas formed by removing predetermined areas of the block 102. The second connection portion 109 and the second supply portion 107 are formed to extend perpendicularly to the extending direction of the second flow path 111. The second supply unit 107 communicates with an opening provided on the side surface 125 of the block 102.

噴出口113は、ブロック102の表面近傍に設けられている。噴出口113は、ブロック102中に供給された流体が噴出する開口部であって、第一噴出口112および第二噴出口114からなる(図4(a))。第一流路105は第一噴出口112に連通し、第二流路111は第二噴出口114に連通する。第二噴出口114の位置は、ブロック102の表面(前端面119)に一致しており、第一噴出口112は、第二噴出口114よりもブロック102の外側に配置されている。なお、本実施形態では、噴出口113が複数の平面内に設けられているが、噴出口113全体が同一面内に設けられていてもよい。   The spout 113 is provided near the surface of the block 102. The ejection port 113 is an opening through which the fluid supplied into the block 102 is ejected, and includes a first ejection port 112 and a second ejection port 114 (FIG. 4A). The first channel 105 communicates with the first jet port 112, and the second channel 111 communicates with the second jet port 114. The position of the second jet port 114 coincides with the surface (front end surface 119) of the block 102, and the first jet port 112 is disposed outside the block 102 with respect to the second jet port 114. In the present embodiment, the spout 113 is provided in a plurality of planes, but the whole spout 113 may be provided in the same plane.

口金100においては、第一キャピラリー106の先端が、ブロック102の表面(前端面119)から突出している。このため、第一流路105の先端が、前端面119よりもブロック102の外側に突出している。そして、第一流路105の先端が、第二流路111の先端よりもブロック102の外側に突出している。つまり、第二キャピラリー121の端部よりも第一キャピラリー106の端部がブロック102の外側に向かって突出して突出部115となっている。このようにすることにより、エレクトロスピニング法に用いた際に、流体Aおよび流体Bのスピニングを確実に生じさせることができる。   In the base 100, the tip of the first capillary 106 protrudes from the surface (front end surface 119) of the block 102. For this reason, the front-end | tip of the 1st flow path 105 protrudes on the outer side of the block 102 rather than the front-end surface 119. The tip of the first channel 105 protrudes outside the block 102 from the tip of the second channel 111. That is, the end portion of the first capillary 106 protrudes toward the outside of the block 102 from the end portion of the second capillary 121 to form a protruding portion 115. By doing in this way, when using for an electrospinning method, the spinning of the fluid A and the fluid B can be produced reliably.

また、第二流路111の先端近傍において、第二流路111の側方に、液溜117が設けられている。液溜117は、ブロック102に設けられるとともに、ブロック102の所定の領域を除去することにより形成された環状の凹部である。凹部の平面形状は、たとえば、第一流路105の周囲を取り囲む円環状とする。   In addition, a liquid reservoir 117 is provided on the side of the second flow path 111 in the vicinity of the tip of the second flow path 111. The liquid reservoir 117 is an annular recess that is provided in the block 102 and formed by removing a predetermined region of the block 102. The planar shape of the recess is, for example, an annular shape surrounding the first flow path 105.

液溜117を設けることにより、第一流路105および第二流路111からあふれた余剰の流体を液溜117内に効率よく導くことができる。このため、噴出口113近傍において、流体Aまたは流体Bの液滴が、ブロック102端面にたまらないようにすることができる。よって、エレクトロスピニング法におけるキャピラリーヘッドに適用した際に、噴出口113において確実に流体のスピニングを生じさせることができる。   By providing the liquid reservoir 117, excess fluid overflowing from the first flow path 105 and the second flow path 111 can be efficiently guided into the liquid reservoir 117. For this reason, in the vicinity of the spout 113, the droplet of the fluid A or the fluid B can be prevented from accumulating on the end face of the block 102. Therefore, when applied to a capillary head in the electrospinning method, the fluid can be reliably spun at the ejection port 113.

なお、液溜117は、噴出口113近傍において第一流路105および第二流路111からあふれた余剰の流体を排出可能な構成となっていればよく、第二流路111に連通していてもよいし、第二流路111から離隔して設けられていてもよい。   The liquid reservoir 117 may be configured to be able to discharge excess fluid overflowing from the first flow path 105 and the second flow path 111 in the vicinity of the ejection port 113, and communicates with the second flow path 111. Alternatively, it may be provided separately from the second flow path 111.

図2〜図5に示した口金100は、ブロック102を加工することにより得られる。ブロック102を加工することにより、ブロック102中の壁面や隔壁が形成される。また、第一流路105および第二流路111は、ブロック102の表面からブロック102を穴あけ加工することにより形成されている。さらに具体的には、第一流路105および第二流路111は、たとえば、ブロック102の所定の面から非接触加工によりブロック102を彫り込むことにより得られる。   The base 100 shown in FIGS. 2 to 5 is obtained by processing the block 102. By processing the block 102, the wall surface and the partition in the block 102 are formed. The first flow path 105 and the second flow path 111 are formed by drilling the block 102 from the surface of the block 102. More specifically, the first flow path 105 and the second flow path 111 are obtained, for example, by engraving the block 102 from a predetermined surface of the block 102 by non-contact processing.

放電加工やレーザ加工等の非接触加工を用いてブロック102を彫り込むことにより、流路の加工精度をさらに向上させることができる。また、口金100においては、ブロック102の所定の面から彫り込むことにより第一流路105および第二流路111が形成されているため、後工程において第一流路105と第二流路111との位置決めする必要がない。また、流路の軸ぶれが抑制された構成となっている。   By engraving the block 102 using non-contact machining such as electric discharge machining or laser machining, the machining accuracy of the flow path can be further improved. Further, in the base 100, the first flow path 105 and the second flow path 111 are formed by carving from a predetermined surface of the block 102. There is no need for positioning. Moreover, it is the structure by which the axial shake of the flow path was suppressed.

ブロック102は、導電材料により構成されているので、たとえば放電加工を用いることにより、ブロック102に第一流路105および第二流路111を高い精度で安定的に形成できる。   Since the block 102 is made of a conductive material, the first flow path 105 and the second flow path 111 can be stably formed with high accuracy in the block 102 by using, for example, electric discharge machining.

次に、本実施形態の作用効果を説明する。
口金100においては、同軸上に複数の流路が設けられている。これらの複数の流路の流路壁は、ブロック102の壁面の一部により構成されている。また、これらの流路が、ブロック102の一部をなす隔壁により隔離されている。このため、使用時等の後工程で、キャピラリー同士を同軸上に軸あわせする必要がない。また、流路が微細である場合にも流路壁の強度に優れている。このため、液体を加圧した状態で各流路に供給する際にも、各キャピラリーの軸ぶれを抑制することができる。よって、口金100によれば、加圧された多種類の流体を所定の領域から制御性よく噴出させることができる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
In the base 100, a plurality of flow paths are provided on the same axis. The flow path walls of the plurality of flow paths are constituted by a part of the wall surface of the block 102. Further, these flow paths are isolated by a partition wall forming a part of the block 102. For this reason, it is not necessary to align the capillaries on the same axis in a later process such as use. Further, the strength of the channel wall is excellent even when the channel is fine. For this reason, even when the liquid is supplied to each flow path in a pressurized state, it is possible to suppress the shake of each capillary. Therefore, according to the base 100, various types of pressurized fluid can be ejected from a predetermined region with good controllability.

ここで、従来のエレクトロスプレー法によるイオン化装置においては、内径の異なる細いキャピラリーチューブを同軸上に配した構造を有している。そこで、この構成と本実施形態の構成とを比較して説明する。   Here, the conventional ionization apparatus by the electrospray method has a structure in which thin capillary tubes having different inner diameters are arranged on the same axis. Therefore, this configuration and the configuration of the present embodiment will be compared and described.

図12は、エレクトロスプレーイオン化法の概要を示す図である。図12においては、径の異なる二本のキャピラリーチューブとして、第一キャピラリー201および第二キャピラリー203が同軸上に配置されている。これらのキャピラリーに所定の電圧を印加することにより、第一キャピラリー201中の流体205が、MS部に設けられたターゲット207に向かって噴出する。なお、第二キャピラリー203中には、シースガスが供給される。   FIG. 12 is a diagram showing an outline of the electrospray ionization method. In FIG. 12, a first capillary 201 and a second capillary 203 are coaxially arranged as two capillary tubes having different diameters. By applying a predetermined voltage to these capillaries, the fluid 205 in the first capillary 201 is ejected toward the target 207 provided in the MS section. A sheath gas is supplied into the second capillary 203.

ところが、これらのキャピラリーチューブは、金属製の細管により構成される。このため、キャピラリーチューブの耐久性が充分に得られない場合があった。また、キャピラリーチューブの交換の際、作業が繁雑で手間がかかる懸念があった。このため、キャピラリーチューブの耐久性および整備性の点で改善の余地があった。   However, these capillary tubes are composed of metal thin tubes. For this reason, the durability of the capillary tube may not be sufficiently obtained. Moreover, there was a concern that the work was complicated and time-consuming when replacing the capillary tube. For this reason, there was room for improvement in terms of durability and maintainability of the capillary tube.

また、複数のキャピラリーチューブを同軸上に精密に維持した状態を保つことが困難な場合があった。このため、二本の独立した部材からなるキャピラリーチューブを同軸上に固定した場合、精密な軸あわせが必要な際のキャピラリーチューブの同軸上の精度の点で改善の余地があった。   In addition, it may be difficult to maintain a state in which a plurality of capillary tubes are precisely maintained coaxially. For this reason, when a capillary tube made of two independent members is fixed on the same axis, there is room for improvement in terms of the accuracy of the capillary tube on the same axis when precise axial alignment is required.

本発明者の検討によれば、異相構造を有するナノ繊維の製造にエレクトロスピニング法を適用しようとすると、特に高い流路の軸合わせ精度が必要であった。このため、図12に示したようなキャピラリーチューブを用いた場合、ナノメートルオーダーの異相構造を再現性よく得ることが困難であった。   According to the study of the present inventors, when the electrospinning method is applied to the production of nanofibers having a heterogeneous structure, particularly high alignment accuracy of the flow path is necessary. For this reason, when a capillary tube as shown in FIG. 12 is used, it is difficult to obtain a nanometer-order heterophase structure with good reproducibility.

これに対し、本実施形態においては、複数のキャピラリーチューブを独立した部材とせずに、ブロック102を加工することにより、第一流路105および第二流路111が形成される。第一流路105の流路壁と第二流路111の流路壁とが、ブロック102の壁面の一部により構成されており、第一流路105と第二流路111とが、ブロック102の一部をなす第一キャピラリー106により隔離されているため、これらのキャピラリーを所定の位置に安定的に形成することができる。このため、二つのキャピラリーを別個の部材として形成し、同軸上に配置して固定する場合とは異なり、第一流路105と第二流路111とを所定の位置に確実に形成し、軸ぶれを抑制することができる。また、第一キャピラリー106および第二キャピラリー121がブロック102の一部をなすため、これらの強度を向上させることができる。よって、これらのキャピラリーの耐久性および整備性を向上させることができる。   In contrast, in the present embodiment, the first flow path 105 and the second flow path 111 are formed by processing the block 102 without using a plurality of capillary tubes as independent members. The flow path wall of the first flow path 105 and the flow path wall of the second flow path 111 are configured by a part of the wall surface of the block 102, and the first flow path 105 and the second flow path 111 are formed of the block 102. Since the capillaries are separated by the first capillaries 106 constituting a part, these capillaries can be stably formed at predetermined positions. For this reason, unlike the case where the two capillaries are formed as separate members and are arranged coaxially and fixed, the first flow path 105 and the second flow path 111 are reliably formed at predetermined positions, and the shaft shakes. Can be suppressed. Further, since the first capillary 106 and the second capillary 121 form a part of the block 102, their strength can be improved. Therefore, durability and maintainability of these capillaries can be improved.

また、本実施形態においては、ブロック102が導電材料により構成されているので、口金100は、放電加工を用いて製造可能である。放電加工等の非接触加工による製造可能であるため、微細加工における加工精度に優れた構成となっている。   Moreover, in this embodiment, since the block 102 is comprised with the electrically-conductive material, the nozzle | cap | die 100 can be manufactured using electrical discharge machining. Since it can be manufactured by non-contact machining such as electric discharge machining, it has a configuration excellent in machining accuracy in micromachining.

よって、本実施形態の口金100は、エレクトロスピニング法を用いて異相構造を有するナノ繊維を作製する場合のように、流路の軸合わせを特に高精度で行うことが求められる場合にも、充分に適用可能である。また、ブロック102が導電材料である点においても、口金100は、エレクトロスピニング法により得られる微細な異相構造を有するナノ繊維の製造に好適に利用できる。   Therefore, the base 100 of the present embodiment is sufficient even when it is required to perform channel alignment with particularly high precision, as in the case of producing nanofibers having a heterogeneous structure using an electrospinning method. It is applicable to. Also, in terms of the block 102 being a conductive material, the die 100 can be suitably used for manufacturing nanofibers having a fine heterogeneous structure obtained by electrospinning.

エレクトロスピニング法は、エレクトロスプレーイオン化法と同様の原理を用いたナノサイズの極微細ファイバの製造法である。口金100をエレクトロスピニング法におけるキャピラリーヘッドとして用いることにより、多種類の流体を同軸上に高い精度で安定的に供給し、噴出口113から噴出させることができる。このため、口金100をエレクトロスピング法に適用することにより、異相構造を有するナノ繊維を高い歩留まりで安定的に製造することができる。このとき、口金100は、第一流路105に流体Aを供給するとともに第二流路111に流体Bを供給しつつ、ブロック102に所定の電圧を印加して、流体Aおよび流体Bを噴出口113から噴出させて用いられる。   The electrospinning method is a method for producing nano-sized ultrafine fibers using the same principle as the electrospray ionization method. By using the die 100 as a capillary head in the electrospinning method, various types of fluid can be stably supplied on the same axis with high accuracy and ejected from the ejection port 113. For this reason, by applying the die 100 to the electrosping method, nanofibers having a heterogeneous structure can be stably produced with a high yield. At this time, the base 100 supplies the fluid A to the first flow path 105 and supplies the fluid B to the second flow path 111 while applying a predetermined voltage to the block 102 to eject the fluid A and the fluid B from the jet outlet. 113 is used by being ejected.

異相構造を有するナノ繊維として、たとえば、中空構造を有するナノ繊維、光触媒ナノ繊維および高強度ナノ繊維等の各種高機能多層ナノ繊維が挙げられる。口金100を用いれば、こうした高機能ナノ繊維を伸延し、高い歩留まりで安定的に製造することができる。なお、高機能多層ナノ繊維として、たとえば、物理的または化学的特性の異なる素材を同軸上に配した多層ナノ繊維が挙げられる。   Examples of nanofibers having a heterophase structure include various high-functional multilayer nanofibers such as nanofibers having a hollow structure, photocatalyst nanofibers, and high-strength nanofibers. If the base 100 is used, such highly functional nanofibers can be extended and stably manufactured with a high yield. In addition, as a highly functional multilayer nanofiber, the multilayer nanofiber which has arrange | positioned the raw material from which a physical or chemical property differs on the same axis | shaft is mentioned, for example.

(第二の実施形態)
第一の実施形態において、口金の構成は、以下の構成とすることもできる。
図11(a)および図11(b)は、口金の別の構成を示す図である。図11(a)は、口金を側面から見た図である。図11(b)は、図11(a)の突出部115の近傍を拡大して示す図である。
(Second embodiment)
In 1st embodiment, the structure of a nozzle | cap | die can also be set as the following structures.
Fig.11 (a) and FIG.11 (b) are figures which show another structure of a nozzle | cap | die. Fig.11 (a) is the figure which looked at the nozzle | cap | die from the side surface. FIG. 11B is an enlarged view showing the vicinity of the protruding portion 115 in FIG.

図11(a)および図11(b)に示した口金の基本構成は、図2〜図5に示した口金100と同様である。ただし、本実施形態では、液溜117を設ける代わりに、ブロック102の前端面119をブロック102内部側に後退させている。そして、第二キャピラリー121および第一キャピラリー106が、いずれも前端面119から突出している。また、本実施形態では、第一接続部103が設けられておらず、第一流路105が直接第一供給部101に接続されている。   The basic configuration of the base shown in FIGS. 11A and 11B is the same as that of the base 100 shown in FIGS. However, in this embodiment, instead of providing the liquid reservoir 117, the front end surface 119 of the block 102 is retracted toward the inside of the block 102. The second capillary 121 and the first capillary 106 both protrude from the front end surface 119. In the present embodiment, the first connection portion 103 is not provided, and the first flow path 105 is directly connected to the first supply portion 101.

図11(a)および図11(b)に示した口金においては、第二流路111の先端が、ブロック102の端面よりもブロック102の外側に向かって突出しており、第一噴出口112および第二噴出口114が、いずれも、前端面119よりもブロック102の外側に位置している。これにより、エレクトロスピニング法に適用した際に、噴出口113から噴出される液滴が大きくなりすぎてスピニングされなくなることを抑制できる。   In the base shown in FIG. 11A and FIG. 11B, the tip of the second flow path 111 protrudes toward the outside of the block 102 from the end face of the block 102, and the first jet nozzle 112 and The second jet ports 114 are all located outside the block 102 with respect to the front end surface 119. As a result, when applied to the electrospinning method, it is possible to prevent the droplets ejected from the ejection port 113 from becoming too large to be spun.

本実施形態においても、第一の実施形態と同様の効果が得られる。このため、たとえば後述する実施形態に記載のナノ繊維の製造に好適に用いることができる。また、本実施形態によれば、第二キャピラリー121についても前端面119から突出させるため、突出部115から噴出された流体のスピニングをより一層確実に生じさせることが可能な構成となっている。   Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained. For this reason, it can use suitably for manufacture of the nanofiber as described in embodiment mentioned later, for example. In addition, according to the present embodiment, the second capillary 121 is also projected from the front end surface 119, so that the spinning of the fluid ejected from the projecting portion 115 can be generated more reliably.

以下の実施形態では、以上の実施形態に記載の口金をエレクトロスピニング法に適用した際に得られる異相構造を有するナノ繊維の例を説明する。こうしたナノ繊維として、たとえば多機能多相ナノ繊維が挙げられる。なお、以下においては、第一の実施形態に記載の口金100を用いる場合を例に説明するが、第二の実施形態に記載の口金を用いてもよい。   In the following embodiments, examples of nanofibers having a heterogeneous structure obtained when the die described in the above embodiments is applied to an electrospinning method will be described. Examples of such nanofibers include multifunctional multiphase nanofibers. In the following, the case where the base 100 described in the first embodiment is used will be described as an example, but the base described in the second embodiment may be used.

(第三の実施形態)
図1は、本実施形態のナノ繊維の構成を示す斜視図である。このナノ繊維110は、エレクトロスピニング法により得られる、異相構造(コア131およびシェル層133)を有する繊維である。異相構造は、繊維の中心軸に沿って延在する第一の相(コア131)と、コア131の延在方向に対する垂直断面において、コア131の外側に配置された第二の相(シェル層133)と、を含む。シェル層133は、コア131に接して設けられ、コア131の側面外周を被覆する被覆層である。
(Third embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the nanofiber of this embodiment. The nanofiber 110 is a fiber having a heterogeneous structure (core 131 and shell layer 133) obtained by an electrospinning method. The heterophasic structure includes a first phase (core 131) extending along the center axis of the fiber and a second phase (shell layer) arranged outside the core 131 in a cross section perpendicular to the extending direction of the core 131. 133). The shell layer 133 is a coating layer that is provided in contact with the core 131 and covers the outer periphery of the side surface of the core 131.

コア131は、第一材料により構成された領域である。
また、シェル層133は、コア131に接して設けられ、コア131の側面外周を被覆する領域である。コア131とシェル層133とは、同軸上に配置されている。また、コア131とシェル層133とは、同一工程により同時に形成される。シェル層133は、コア131と異なる第二材料により構成される。
The core 131 is a region made of the first material.
The shell layer 133 is an area that is provided in contact with the core 131 and covers the outer periphery of the side surface of the core 131. The core 131 and the shell layer 133 are arranged coaxially. Further, the core 131 and the shell layer 133 are simultaneously formed by the same process. The shell layer 133 is made of a second material different from the core 131.

コア131およびシェル層133の材料は、エレクトロスピニング可能な材料であれば特に制限はないが、たとえば、ポリアニリン等の有機高分子材料や、シリカ、タイタニア、ジルコニア等の無機材料とする。
また、コア131とシェル層133との材料の組み合わせとしては、たとえば、コア131またはシェル層133の一方をシリカ等の無機材料とし、他方が有機高分子材料とする組み合わせが挙げられる。また、コア131とシェル層133とが、異なる有機高分子材料からなる構成としてもよい。
The material of the core 131 and the shell layer 133 is not particularly limited as long as it is a material that can be electrospun. For example, an organic polymer material such as polyaniline, or an inorganic material such as silica, titania, or zirconia is used.
Examples of the combination of materials for the core 131 and the shell layer 133 include a combination in which one of the core 131 and the shell layer 133 is an inorganic material such as silica and the other is an organic polymer material. The core 131 and the shell layer 133 may be made of different organic polymer materials.

ナノ繊維110の直径は、製造安定性をさらに向上させる観点では、たとえば5nm以上、好ましくは10nm以上、さらに好ましくは50nm以上である。また、ナノ繊維110の直径は、ナノ繊維110の比表面積を増加させる観点では、たとえば950nm以下、好ましくは500nm以下、さらに好ましくは200nm以下である。   From the viewpoint of further improving the production stability, the diameter of the nanofiber 110 is, for example, 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and more preferably 50 nm or more. The diameter of the nanofiber 110 is, for example, 950 nm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 200 nm or less, from the viewpoint of increasing the specific surface area of the nanofiber 110.

さらに、コア131の直径は、コア131の製造安定性をさらに向上させる観点では、たとえば2nm以上、好ましくは5nm以上、さらに好ましくは10nm以上である。また、コア131の直径は、ナノ繊維の相構造をさらに微細化する観点では、たとえば200nm以下、好ましくは100nm以下、さらに好ましくは50nm以下である。   Furthermore, the diameter of the core 131 is, for example, 2 nm or more, preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, from the viewpoint of further improving the manufacturing stability of the core 131. The diameter of the core 131 is, for example, 200 nm or less, preferably 100 nm or less, and more preferably 50 nm or less, from the viewpoint of further miniaturizing the nanofiber phase structure.

シェル層133の厚さは、シェル層133の厚さのばらつきを抑制する観点では、たとえば2nm以上、好ましくは5nm以上、さらに好ましくは10nm以上である。また、シェル層133の厚さは、ナノ繊維の直径を小さくする観点では、たとえば500nm以下、好ましくは300nm以下、さらに好ましくは100nm以下である。   From the viewpoint of suppressing variation in the thickness of the shell layer 133, the thickness of the shell layer 133 is, for example, 2 nm or more, preferably 5 nm or more, and more preferably 10 nm or more. Further, the thickness of the shell layer 133 is, for example, 500 nm or less, preferably 300 nm or less, and more preferably 100 nm or less, from the viewpoint of reducing the diameter of the nanofiber.

ナノ繊維110は、エレクトロスピニング法により作製される。ただし、このような多層の断面構造を有するナノ繊維110の作製を、従来のエレクトロスピニング法で得ることは困難である。   The nanofiber 110 is produced by an electrospinning method. However, it is difficult to obtain the nanofiber 110 having such a multilayer cross-sectional structure by a conventional electrospinning method.

そこで、本実施形態においては、同軸構造を有するキャピラリーを用い、二種類の原料を用いる。これにより、単一の原料よりなるナノ繊維より高機能なナノ繊維の製造が実現される。また、相反する属性を有する二つの材料が同心円状に形成されたナノ繊維の安定的な製造が可能となる。   Therefore, in this embodiment, a capillary having a coaxial structure is used and two kinds of raw materials are used. Thereby, the manufacture of nanofibers with higher functionality than the nanofibers made of a single raw material is realized. In addition, it is possible to stably manufacture nanofibers in which two materials having conflicting attributes are formed concentrically.

具体的には、第一または第二の実施形態で前述した口金を用いてナノ繊維110を製造する。以下、第一の実施形態の口金100を用いる場合を例に、ナノ繊維110の製造方法の一例を説明する。   Specifically, the nanofiber 110 is manufactured using the die described above in the first or second embodiment. Hereinafter, an example of a method for manufacturing the nanofiber 110 will be described using the case where the base 100 of the first embodiment is used as an example.

本実施形態のナノ繊維110は、口金100の第一流路105に流体Aを供給するとともに、第二流路111に流体Bを供給し、口金100に所定の電圧を印加して、流体Aおよび流体Bを噴出口113から噴出させて得られる。   The nanofiber 110 of the present embodiment supplies the fluid A to the first flow path 105 of the base 100, supplies the fluid B to the second flow path 111, and applies a predetermined voltage to the base 100 so that the fluid A and It is obtained by ejecting the fluid B from the ejection port 113.

図7(a)および図7(b)は、口金100を用いたナノ繊維110の製造方法を説明する図である。図7(a)は、口金100の噴出口113から流体Aおよび流体Bを噴出させる様子を示している。また、図7(b)は、図7(a)のC−C’断面を示す図である。   FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams for explaining a method of manufacturing the nanofiber 110 using the base 100. FIG. 7A shows a state in which the fluid A and the fluid B are ejected from the ejection port 113 of the base 100. FIG. 7B is a view showing a cross section taken along the line C-C ′ of FIG.

図7(a)および図7(b)に示したように、ナノ繊維110は、口金100に二種類の異なる流体(流体Aおよび流体B)を供給して、口金100とターゲット(アース)との間に直流電圧を印加し、エレクトロスピニングすることにより得られる。流体Aは、コア131の材料またはその前駆体を含む。また、流体Bは、シェル層133の材料またはその前駆体を含む。コア131またはシェル層133の材料が、たとえば有機高分子材料である場合、口金100に供給する流体を、当該高分子の溶液または融液とする。また、コア131またはシェル層133の材料が無機材料である場合、口金100に供給する流体を、当該無機材料のゾルゲル液とする。   As shown in FIGS. 7A and 7B, the nanofiber 110 supplies two different fluids (fluid A and fluid B) to the base 100, and the base 100, the target (earth), It is obtained by applying a direct current voltage during electrospinning. The fluid A includes the material of the core 131 or a precursor thereof. The fluid B includes the material of the shell layer 133 or a precursor thereof. When the material of the core 131 or the shell layer 133 is, for example, an organic polymer material, the fluid supplied to the base 100 is a solution or melt of the polymer. When the material of the core 131 or the shell layer 133 is an inorganic material, the fluid supplied to the base 100 is a sol-gel solution of the inorganic material.

図6は、口金100の使用方法を説明する図である。図6には、具体的には、流体Aおよび流体Bの供給系への口金100の接続例が模式的に示されている。図6に示したように、ブロック102の側面125に、ニードルアダプタ127が固定される。ニードルアダプタ127は、第二供給部107(図6では不図示)に連通する中空部を有する接続部材である。ニードルアダプタ127に嵌合して連通するルアーアダプタ129に、第二チューブ151が接続される。第二チューブ151は第二シリンジポンプ153に接続し、流体Bは、第二シリンジポンプ153により圧送されて、所定の速度で第二供給部107に供給される。   FIG. 6 is a view for explaining how to use the base 100. Specifically, FIG. 6 schematically shows a connection example of the base 100 to the fluid A and fluid B supply systems. As shown in FIG. 6, the needle adapter 127 is fixed to the side surface 125 of the block 102. The needle adapter 127 is a connection member having a hollow portion communicating with the second supply portion 107 (not shown in FIG. 6). The second tube 151 is connected to a luer adapter 129 that is engaged with and communicates with the needle adapter 127. The second tube 151 is connected to the second syringe pump 153, and the fluid B is pumped by the second syringe pump 153 and supplied to the second supply unit 107 at a predetermined speed.

また、図6には示していないが、後端面123にもニードルアダプタ(不図示)が固定される。このニードルアダプタに嵌合するルアーアダプタ(不図示)に第一チューブ155が接続される。第一チューブ155は、第一シリンジポンプ157に接続される。流体Aは、第一シリンジポンプ157により圧送されて、所定の速度で第一供給部101内に供給される。   Although not shown in FIG. 6, a needle adapter (not shown) is also fixed to the rear end surface 123. The first tube 155 is connected to a luer adapter (not shown) fitted to the needle adapter. The first tube 155 is connected to the first syringe pump 157. The fluid A is pumped by the first syringe pump 157 and supplied into the first supply unit 101 at a predetermined speed.

たとえば、ナノ繊維110のコア131を熱分解性高分子のポリカーボネイトとし、シェル層133をシリカとする場合、ナノ繊維110は以下の条件で作製される。
第一キャピラリー106の内径:100μm
第二キャピラリー121の内径:500μm
突出部115の第一キャピラリー106の延在方向の突出長さ:100μm
流体A:ポリカーボネイトの10質量%ダイクロロメチレン溶液または融液
流体B:シリカゾルゲル液
印加電圧:5.0kV
For example, when the core 131 of the nanofiber 110 is a polycarbonate of a thermally decomposable polymer and the shell layer 133 is silica, the nanofiber 110 is manufactured under the following conditions.
Inner diameter of the first capillary 106: 100 μm
Inner diameter of second capillary 121: 500 μm
Protruding length of the protruding portion 115 in the extending direction of the first capillary 106: 100 μm
Fluid A: 10 mass% dichloromethylene solution or melt of polycarbonate Fluid B: Silica sol-gel solution Applied voltage: 5.0 kV

これにより、たとえば、コア131の径が50nm、シェル層133の厚さが50nmの二層構造のナノ繊維110が得られる。二つの流路が同軸上に一体成型された口金100を用いることにより、ナノ繊維110のコア131の太さのばらつきやシェル層133の厚さのばらつきを抑制することができる。このため、ナノオーダーの微細なコアシェル構造を有するナノ繊維110を高い歩留まりで安定的に製造することができる。なお、コア131の径およびシェル層133の厚さは、流体Aおよび流体Bの粘度を調節することにより、より一層精密にコントロールすることができる。   Thereby, for example, a nanofiber 110 having a two-layer structure in which the core 131 has a diameter of 50 nm and the shell layer 133 has a thickness of 50 nm is obtained. By using the die 100 in which the two flow paths are integrally formed on the same axis, variation in the thickness of the core 131 of the nanofiber 110 and variation in the thickness of the shell layer 133 can be suppressed. For this reason, the nanofiber 110 having a nano-order fine core-shell structure can be stably manufactured with a high yield. The diameter of the core 131 and the thickness of the shell layer 133 can be controlled more precisely by adjusting the viscosity of the fluid A and the fluid B.

ここで、従来のエレクトロスピニング法では、単相のナノ繊維が得られるため、性質の異なる機能、たとえば耐熱性と耐久性等、を単一のナノ繊維中で実現することは困難であった。また、従来のエレクトロスプレーイオン化におけるイオン源を用いて本実施形態のナノ繊維を作製することは困難であった。   Here, in the conventional electrospinning method, since single-phase nanofibers are obtained, it has been difficult to realize functions having different properties such as heat resistance and durability in a single nanofiber. Moreover, it was difficult to produce the nanofibers of this embodiment using an ion source in conventional electrospray ionization.

これに対し、本実施形態では、口金100を用いることにより、特性の異なる機能を単一のナノ繊維で実現することが可能となる。このため、ナノ繊維製品の応用範囲を格段に広げることができる。また、従来の単相ナノ繊維の代わりに高機能多相ナノ繊維を用いることにより、より高感度、高強度等の高性能な製品の製造が可能となる。   On the other hand, in this embodiment, it becomes possible by using the nozzle | cap | die 100 to implement | achieve the function from which a characteristic differs with a single nanofiber. For this reason, the application range of nanofiber products can be greatly expanded. In addition, by using high-functional multi-phase nanofibers instead of conventional single-phase nanofibers, it is possible to produce high-performance products with higher sensitivity and higher strength.

(第四の実施形態)
第三の実施形態においては、多層構造を有するナノ繊維について説明したが、コア131部分は中空領域であってもよい。
(Fourth embodiment)
In 3rd Embodiment, although the nanofiber which has a multilayer structure was demonstrated, the core 131 part may be a hollow area | region.

図8は、本実施形態のナノ繊維の構成を示す斜視図である。図8に示したナノ繊維120は、断面円環状のシェル層133の内部に、ナノ繊維120の中心軸方向に延在する中空領域(中空部135)が設けられた構成である。シェル層133は、中空部135の周囲を取り囲む環状の領域である。シェル層133の材料は、たとえばエレクトロスピニング可能な無機材料とする。また、エレクトロスピニング可能な各種有機高分子材料としてもよい。シェル層133の材料としては、たとえば第三の実施形態において前述したものが挙げられる。   FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the nanofiber of this embodiment. The nanofiber 120 illustrated in FIG. 8 has a configuration in which a hollow region (hollow portion 135) extending in the central axis direction of the nanofiber 120 is provided in the shell layer 133 having an annular cross section. The shell layer 133 is an annular region that surrounds the periphery of the hollow portion 135. The material of the shell layer 133 is, for example, an inorganic material that can be electrospun. Further, various organic polymer materials that can be electrospun may be used. Examples of the material of the shell layer 133 include those described above in the third embodiment.

ナノ繊維120は、たとえば、第三の実施形態のナノ繊維110の製造方法を用いて製造される。このとき、内層に用いる流体Aに熱分解性高分子、外層に用いる流体Bにシリカゾルゲルを用いる。そして、上述したエレクトロスピニング法でナノ繊維110を作製する。その後、ナノ繊維110を所定の条件で加熱して、コア131の熱分解性高分子を蒸発させて、中空部135とする。これにより、中空チューブ状のナノ繊維120が得られる。   The nanofiber 120 is manufactured using the manufacturing method of the nanofiber 110 of 3rd embodiment, for example. At this time, a thermally decomposable polymer is used for the fluid A used for the inner layer, and a silica sol gel is used for the fluid B used for the outer layer. And the nanofiber 110 is produced with the electrospinning method mentioned above. Thereafter, the nanofiber 110 is heated under a predetermined condition to evaporate the thermally decomposable polymer of the core 131 to form the hollow portion 135. Thereby, the hollow tube-shaped nanofiber 120 is obtained.

本実施形態によれば、繊維直径および中空部135の径の制御性に優れた中空状のナノ繊維120が得られる。
得られたナノ繊維120は、たとえば、生体高分子の単一分子検出用流路等に応用することができる。
According to this embodiment, the hollow nanofiber 120 excellent in controllability of the fiber diameter and the diameter of the hollow portion 135 is obtained.
The obtained nanofiber 120 can be applied to, for example, a biomolecule single molecule detection channel.

(第五の実施形態)
第三の実施形態では、コア131の外側にシェル層133が設けられたナノ繊維110を例示したが、コア131に配置された領域は、シェル層状の領域には限られず、たとえば、複数のナノ粒子に構成される領域とすることもできる。本実施形態では、こうした構成のナノ繊維について説明する。
(Fifth embodiment)
In the third embodiment, the nanofiber 110 in which the shell layer 133 is provided on the outer side of the core 131 is illustrated. However, the region disposed in the core 131 is not limited to the shell layer-like region. It can also be a region composed of particles. In the present embodiment, a nanofiber having such a configuration will be described.

図9は、本実施形態のナノ繊維の構成を示す斜視図である。図9に示したナノ繊維130は、繊維の中心軸方向に延在するコア141と、コア141の側面に付着した複数のナノ粒子145とから構成される。
第一の相であるコア141は、第一材料により構成された領域である。また、第二の相は、コア141に付着した微粒子(ナノ粒子145)から構成された領域である。
FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the nanofiber of this embodiment. The nanofiber 130 illustrated in FIG. 9 includes a core 141 extending in the center axis direction of the fiber and a plurality of nanoparticles 145 attached to the side surface of the core 141.
The core 141 which is the first phase is a region constituted by the first material. The second phase is a region constituted by fine particles (nanoparticles 145) attached to the core 141.

コア141およびナノ粒子145の材料としては、たとえば、第一の実施形態において前述したものが挙げられる。また、ナノ粒子145の材料は、ナノ繊維130に付与する機能に応じて選択することができる。たとえば、ナノ繊維130として、光触媒等の触媒機能を有する材料を用いることができる。こうした材料がコア141の表面に固定化されたナノ繊維は、光触媒機能を有する繊維材料として好適に用いることができる。   Examples of the material of the core 141 and the nanoparticles 145 include those described above in the first embodiment. The material of the nanoparticle 145 can be selected according to the function to be imparted to the nanofiber 130. For example, as the nanofiber 130, a material having a catalytic function such as a photocatalyst can be used. Nanofibers in which such a material is immobilized on the surface of the core 141 can be suitably used as a fiber material having a photocatalytic function.

また、ナノ粒子145の直径は、光活性の観点では、たとえば1nm以上、好ましくは5nm以上とする。また、ナノ粒子145の直径は、ナノ粒子145の比表面積を大きくする観点では、たとえば20nm以下、好ましくは10nm以下とする。   The diameter of the nanoparticle 145 is, for example, 1 nm or more, preferably 5 nm or more, from the viewpoint of photoactivity. In addition, the diameter of the nanoparticles 145 is, for example, 20 nm or less, preferably 10 nm or less, from the viewpoint of increasing the specific surface area of the nanoparticles 145.

ナノ繊維130の製造は、たとえば第三の実施形態に記載の方法を用いて行うことができる。たとえば、シリカからなるコア141の表面に酸化チタンのナノ粒子145が付着したナノ繊維130を製造する場合、以下のようにする。すなわち、内層に用いる流体Aにシリカゾルゲル、外層に用いる流体Bに、酸化チタンを混入したポリビニルピロリドン(PVP)の水溶液を用いる。そして、前述したエレクトロスピニング法でナノ繊維を作製する。図10は、得られたナノ繊維140の構成を示す斜視図である。ナノ繊維140は、コア141と、コア141の側面外周を被覆する被覆層143からなる。   The nanofiber 130 can be manufactured using, for example, the method described in the third embodiment. For example, when the nanofiber 130 in which the titanium oxide nanoparticles 145 are attached to the surface of the core 141 made of silica is manufactured as follows. That is, silica sol-gel is used for the fluid A used for the inner layer, and an aqueous solution of polyvinyl pyrrolidone (PVP) mixed with titanium oxide is used for the fluid B used for the outer layer. And nanofiber is produced with the electrospinning method mentioned above. FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of the obtained nanofiber 140. The nanofiber 140 includes a core 141 and a coating layer 143 that covers the outer periphery of the side surface of the core 141.

つづいて、ナノ繊維140を所定の条件で加熱して、PVPを蒸発させる。これにより、水溶液中の酸化チタンの粒子が析出し、シリカからなるナノ繊維すなわちコア141上に吸着する。こうして、図9に示したナノ繊維130が得られる。   Subsequently, the nanofibers 140 are heated under predetermined conditions to evaporate PVP. As a result, titanium oxide particles in the aqueous solution are deposited and adsorbed onto the nanofiber made of silica, that is, the core 141. In this way, the nanofiber 130 shown in FIG. 9 is obtained.

得られたナノ繊維130は、酸化チタンによる光触媒反応性を有している。このため、ナノ繊維130に紫外線を照射することで、有機物を分解する機能を有する。こうした光触媒ナノ繊維は、たとえば非常に高い反応性を持った有害物質分解フィルター等に応用することができる。   The obtained nanofiber 130 has photocatalytic reactivity with titanium oxide. For this reason, it has a function which decomposes | disassembles organic substance by irradiating the nanofiber 130 with an ultraviolet-ray. Such photocatalyst nanofibers can be applied to, for example, harmful substance decomposition filters having very high reactivity.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

たとえば、以上の実施形態においては、第一流路105と第二流路111の二つの流路が同軸上に配置された口金を例に説明したが、第二流路111の外側に、さらに一以上の流路が設けられ、この流路が他の流路と同軸上に配置された構成としてもよい。このとき、第三流路は、第二流路111の側面外周を取り囲むように設けられた環状の流路とする。三つまたはそれ以上の流路がブロック102中の同軸上に連続一体に形成された口金を用いれば、たとえば、繊維径方向に三つ以上の層が同心円状に積層された構造を有するナノ繊維を製造することができる。そして、三つまたはそれ以上の各層の材料を適宜選択することにより、ナノ繊維をより一層高機能化することができる。   For example, in the above embodiment, the base in which the two channels of the first channel 105 and the second channel 111 are coaxially described has been described as an example. It is good also as a structure by which the above flow path is provided and this flow path is arrange | positioned coaxially with another flow path. At this time, the third channel is an annular channel provided so as to surround the outer periphery of the side surface of the second channel 111. If a die in which three or more flow paths are continuously formed on the same axis in the block 102 is used, for example, a nanofiber having a structure in which three or more layers are laminated concentrically in the fiber radial direction Can be manufactured. The nanofibers can be further enhanced in function by appropriately selecting three or more layers of materials.

また、以上においては、口金をエレクトロスピニング法に適用する例を示したが、以上の実施形態における口金は、たとえば、質量分析器のエレクトロスプレーイオン化装置用のキャピラリーヘッドに適用することもできる。   Moreover, in the above, the example which applies a nozzle | cap | die to an electrospinning method was shown, However, The nozzle | cap | die in the above embodiment can also be applied to the capillary head for the electrospray ionization apparatus of a mass spectrometer, for example.

また、以上において、繊維径は、たとえば電子顕微鏡の観察により測定することができる。   In the above, the fiber diameter can be measured, for example, by observation with an electron microscope.

実施の形態におけるナノ繊維の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the nanofiber in embodiment. 実施の形態におけるナノ繊維の製造に用いる口金の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the nozzle | cap | die used for manufacture of the nanofiber in embodiment. 図2の口金のA−A’断面図である。It is A-A 'sectional drawing of the nozzle | cap | die of FIG. 図3の口金の噴出口近傍の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the jet nozzle vicinity of a nozzle | cap | die of FIG. 図4のB−B’断面図である。FIG. 5 is a B-B ′ cross-sectional view of FIG. 4. 図2の口金の使用方法を説明する図である。It is a figure explaining the usage method of a nozzle | cap | die of FIG. 実施の形態におけるナノ繊維の製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the nanofiber in embodiment. 実施の形態におけるナノ繊維の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the nanofiber in embodiment. 実施の形態におけるナノ繊維の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the nanofiber in embodiment. 実施の形態におけるナノ繊維の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the nanofiber in embodiment. 実施の形態におけるナノ繊維の製造に用いる口金の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the nozzle | cap | die used for manufacture of the nanofiber in embodiment. 従来のエレクトロスプレーイオン化装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the conventional electrospray ionization apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

100 口金
101 第一供給部
102 ブロック
103 第一接続部
105 第一流路
106 第一キャピラリー
107 第二供給部
109 第二接続部
110 ナノ繊維
111 第二流路
112 第一噴出口
113 噴出口
114 第二噴出口
115 突出部
117 液溜
119 前端面
120 ナノ繊維
121 第二キャピラリー
123 後端面
125 側面
127 ニードルアダプタ
129 ルアーアダプタ
130 ナノ繊維
131 コア
133 シェル層
135 中空部
140 ナノ繊維
141 コア
143 被覆層
145 ナノ粒子
151 第二チューブ
153 第二シリンジポンプ
155 第一チューブ
157 第一シリンジポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Base 101 1st supply part 102 Block 103 1st connection part 105 1st flow path 106 1st capillary 107 2nd supply part 109 2nd connection part 110 Nanofiber 111 2nd flow path 112 1st jet nozzle 113 Jet nozzle 114 1st Two spouts 115 Protruding part 117 Liquid reservoir 119 Front end face 120 Nanofiber 121 Second capillary 123 Rear end face 125 Side face 127 Needle adapter 129 Luer adapter 130 Nanofiber 131 Core 133 Shell layer 135 Hollow part 140 Nanofiber 141 Core 143 Cover layer 145 Nanoparticle 151 Second tube 153 Second syringe pump 155 First tube 157 First syringe pump

Claims (7)

導電材料により構成されたブロックと、
前記ブロックに設けられた流体の噴出部と、
前記ブロックの内部に設けられるとともに前記噴出部に連通する第一流路と、
前記ブロックの内部に設けられるとともに前記噴出部に連通し、前記第一流路と同軸上に配置されるとともに前記第一流路の側面外周を取り囲むように設けられた環状の第二流路と、
を有し、
前記第一流路の流路壁と前記第二流路の流路壁とが、前記ブロックの壁面の一部により構成されており、前記第一流路と前記第二流路とが、前記ブロックの一部をなす隔壁により隔離されており、前記第一流路の先端が、前記ブロックの表面よりも前記ブロックの外側に突出しており、前記第二流路の先端が、前記ブロックの表面よりも前記ブロックの外側に突出しており、前記第一流路の先端が、前記第二流路の先端よりも前記ブロックの外側に突出しており、エレクトロスピニング法に用いられる口金。
A block made of a conductive material;
A fluid ejection portion provided in the block;
A first flow path provided inside the block and communicating with the ejection portion;
An annular second flow path that is provided inside the block and communicates with the ejection portion, is disposed coaxially with the first flow path and is provided so as to surround a side surface outer periphery of the first flow path;
Have
The flow path wall of the first flow path and the flow path wall of the second flow path are constituted by a part of the wall surface of the block, and the first flow path and the second flow path are formed of the block. The front end of the first flow path protrudes outside the block from the surface of the block, and the front end of the second flow path is more than the surface of the block. A base that protrudes to the outside of the block, the tip of the first flow path protrudes to the outside of the block from the tip of the second flow path, and is used for the electrospinning method .
導電材料により構成されたブロックと、
前記ブロックに設けられた流体の噴出部と、
前記ブロックの内部に設けられるとともに前記噴出部に連通する第一流路と、
前記ブロックの内部に設けられるとともに前記噴出部に連通し、前記第一流路と同軸上に配置されるとともに前記第一流路の側面外周を取り囲むように設けられた環状の第二流路と、
を有し、
前記ブロックの表面から前記ブロックを穴あけ加工することにより前記第一流路および前記第二流路が形成されており、前記第一流路の先端が、前記ブロックの表面よりも前記ブロックの外側に突出しており、前記第二流路の先端が、前記ブロックの表面よりも前記ブロックの外側に突出しており、前記第一流路の先端が、前記第二流路の先端よりも前記ブロックの外側に突出しており、エレクトロスピニング法に用いられる口金。
A block made of a conductive material;
A fluid ejection portion provided in the block;
A first flow path provided inside the block and communicating with the ejection portion;
An annular second flow path that is provided inside the block and communicates with the ejection portion, is disposed coaxially with the first flow path and is provided so as to surround a side surface outer periphery of the first flow path;
Have
The first flow path and the second flow path are formed by drilling the block from the surface of the block, and the tip of the first flow path protrudes outside the block from the surface of the block. The tip of the second channel protrudes outside the block from the surface of the block, and the tip of the first channel protrudes outside the block from the tip of the second channel. A base used for electrospinning .
請求項1または2に記載の口金において、
前記第一流路に第一流体を供給するとともに前記第二流路に第二流体を供給しつつ、前記ブロックに所定の電圧を印加して、前記第一流体および前記第二流体を前記噴出部から噴出させて用いられる口金。
In the base according to claim 1 or 2,
While supplying the first fluid to the first flow path and supplying the second fluid to the second flow path, a predetermined voltage is applied to the block to cause the first fluid and the second fluid to flow through the ejection part. A base used by ejecting from the base.
請求項3に記載の口金において、
前記第一流路および前記第二流路に、それぞれ異なる供給口から前記第一流体および前記第二流体が供給される口金。
The base according to claim 3,
A base in which the first fluid and the second fluid are supplied to the first channel and the second channel from different supply ports, respectively.
請求項1乃至4いずれかに記載の口金において、
前記噴出部の近傍において、前記第二流路の側方に、液溜が設けられ、
前記液溜が、前記ブロックに設けられるとともに前記ブロックの所定の領域を除去することにより形成された凹部である口金。
The base according to any one of claims 1 to 4,
In the vicinity of the ejection part, a liquid reservoir is provided on the side of the second flow path,
A base that is a recess formed by removing a predetermined region of the block while the liquid reservoir is provided in the block.
請求項1乃至5いずれかに記載の口金において、
前記第二流路から供給される第二流体は固体または液体のいずれかである口金。
The base according to any one of claims 1 to 5,
A base in which the second fluid supplied from the second flow path is either solid or liquid.
請求項1乃至いずれかに記載の口金を用いたナノ繊維の製造方法であって、
前記第一流路に第一流体を供給するとともに、前記第二流路に第二流体を供給し、前記口金に所定の電圧を印加して、前記第一流体および前記第二流体を前記噴出部から噴出させる工程を含むナノ繊維の製造方法。
A method for producing nanofibers using the die according to any one of claims 1 to 6 ,
The first fluid is supplied to the first channel, the second fluid is supplied to the second channel, a predetermined voltage is applied to the base, and the first fluid and the second fluid are supplied to the ejection part. The manufacturing method of nanofiber including the process made to eject from.
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