JP6601637B2 - 繊維形成方法及びその方法によって生成される繊維 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

［発明の分野］
[0001]本発明は、一般に繊維の調製方法に関する。本発明は、本方法によって調製される繊維にも関する。本方法によって生成される繊維は、不連続なコロイド状ポリマー繊維とすることができる。

［背景］
[0002]ポリマー繊維は、いくつかの異なる技術を使用して調製することができる。使用することができる１つの技術は、制御可能な繊維直径、組成及び繊維配向を有する連続ポリマー繊維を製造することができる電気紡糸である。しかし、この技術は比較的単純であり、広い適用可能性を有する一方、一般に不連続ポリマー繊維の製造に適していない。

[0003]不連続ポリマー繊維の製造は、その代わり、テンプレートレプリカ法及びマイクロフルイディクス（微少流体技術）などのテンプレート技術を使用して達成することができる。このような技術は、高い形態及び寸法の制御を確実にするが、ポリマー繊維を回収するのに必要とされる後処理がしばしば困難であり、非常に低い生産速度につながる。

[0004]非溶媒中におけるポリマー溶液の分散が、産業界においてポリマー精製のため、またナノ及びミクロサイズ粉末の生成のために広く使用されている従来の方法である。溶液分散の概念に基づくポリマーロッドを製造する方法が、米国特許第７，３２３，５４０号において記述されている。この方法は、粘稠な非溶媒中におけるポリマー溶液の液滴の形成、続いてせん断力下の液滴の変形及び引伸ばしによる、不溶性ポリマーロッドの生成を包含する。しかし、この方法では、有機溶媒中のポリマー溶液及び高粘度分散剤を用いて、ポリマーロッドを形成させる。粘稠な分散剤及び有機溶媒の使用は、得られたポリマー繊維を精製し、また分離することを困難にする可能性がある。

[0005]１つ又は複数の上記の欠点に対処する、繊維の調製方法を実現することが望ましいであろう。

[0006]本発明に対する背景の考察は、本発明の理解を促進することを意図している。しかし、この考察は、参照したいずれかの材料が、本出願の優先日において公告された、公知の、又は技術常識の一部であることを容認又は承認するものではない点を理解されたい。

［概要］
[0007]一態様において、本発明は、繊維の調製方法であって、
（ａ）繊維形成液の流れを、約１〜１００センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する分散媒中に導入するステップと、
（ｂ）繊維形成液の流れから、分散媒中でフィラメントを形成するステップと、
（ｃ）フィラメントをフラグメントに切断してかつ繊維の形成を可能とする条件のもとで、フィラメントにせん断力を加えるステップ（ｓｈｅａｒｉｎｇ）と
を含む方法を提供する。

[0008]本方法の実施形態において、分散媒は、約１〜５０センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する。いくつかの実施形態において、分散媒は、約１〜３０センチポアズ（ｃＰ）、又は約１〜１５センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する。

[0009]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、約３〜１００センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、約３〜６０センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する。

[0010]繊維形成液の粘度（μ１）対分散媒の粘度（μ２）の間の関係は、粘度比（ｐ）として表すことができ、ｐ＝μ１／μ２である。本発明の一形態において、粘度比は約２〜１００の範囲にある。いくつかの実施形態において、粘度比は約２〜５０の範囲にある。

[0011]いくつかの実施形態において、フィラメントは、ゲル化フィラメントとすることができる。ゲル化フィラメントを形成する際、繊維形成液は、分散媒中で約１×１０^−６ｍ／秒^１／２〜１×１０^−２ｍ／秒^１／２の範囲にあるゲル化速度を示すことができる。

[0012]フィラメントにせん断力を加えて繊維をもたらすステップは、適切なせん断応力で実行することができる。いくつかの実施形態において、ゲル化フィラメントにせん断力を加えるステップは、約１００〜約１９０，０００ｃＰ／秒の範囲にあるせん断応力を適用するステップを含む。

[0013]いくつかの実施形態において、本方法を制御された温度で実行することが有利であろう。いくつかの実施形態において、本方法は、５０℃を超えない温度で実行することができる。例えば、いくつかの実施形態において、ステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、５０℃を超えない温度で実行される。いくつかの実施形態において、ステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、３０℃を超えない温度で実行される。いくつかの実施形態において、ステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、約−２００℃〜約１０℃の範囲にある温度で実行される。本発明の実施形態において、低温が、制御された寸法を有する繊維を調製するのに有用とすることができる。

[0014]一組の実施形態において、繊維形成液は、適切な溶媒中に少なくとも１種の繊維形成物質を含む繊維形成溶液の形態におけるものである。繊維形成物質は、溶媒中に溶解することができるポリマー又はポリマー前駆体とすることができる。いくつかの実施形態において、繊維形成溶液は、少なくとも１種のポリマーを含む。

[0015]本発明の一態様は、繊維の調製方法であって、
（ａ）繊維形成溶液の流れを、約１〜１００センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する分散媒中に導入するステップと、
（ｂ）繊維形成溶液の流れから、分散媒中でフィラメントを形成するステップと、
（ｃ）フィラメントをフラグメントに切断してかつ繊維の形成を可能とする条件のもとで、フィラメントにせん断力を加えるステップと
を含む方法を提供する。

[0016]一組の実施形態において、その繊維形成溶液は、溶媒中に溶解又は分散した少なくとも１種のポリマーを含むポリマー溶液とすることができる。ポリマー溶液を使用して、ポリマー繊維を形成することができる。

[0017]本発明の一態様は、ポリマー繊維の調製方法であって、
（ａ）ポリマー溶液の流れを、約１〜１００センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する分散媒中に導入するステップと、
（ｂ）ポリマー溶液の流れから、分散媒中でフィラメントを形成するステップと、
（ｃ）フィラメントをフラグメントに切断してかつポリマー繊維の形成を可能とする条件のもとで、フィラメントにせん断力を加えるステップと
を含む方法を提供する。

[0018]本発明の方法を使用して、一連のポリマー材料からポリマー繊維を調製することができる。適切なポリマー材料には、天然ポリマー若しくはその誘導体、例えば、ポリペプチド、多糖、糖タンパク質など及びそれらの組合せ、又は合成ポリマー、並びに合成ポリマーと天然ポリマーとのコポリマーが含まれる。

[0019]いくつかの実施形態において、本発明の方法を使用して、水溶性又は水分散性ポリマーから繊維を調製する。このような実施形態において、繊維形成液は、水溶性又は水分散性ポリマーを含むことができる。繊維形成液は、水性溶媒中に溶解することができる水溶性又は水分散性ポリマーを含む、ポリマー溶液とすることができる。いくつかの実施形態において、水溶性又は水分散性ポリマーは、天然ポリマー、又はその誘導体とすることができる。

[0020]いくつかの実施形態において、本発明の方法を使用して、有機溶媒可溶性ポリマーから繊維を調製する。このような実施形態において、繊維形成液は、有機溶媒可溶性ポリマーを含むことができる。繊維形成液は、有機溶媒中に溶解した有機溶媒可溶性ポリマーを含むポリマー溶液とすることができる。

[0021]本発明の方法の例示的実施形態において、繊維形成液は、ポリペプチド、アルギン酸塩（ａｌｇｉｎａｔｅｓ）、キトサン、デンプン、コラーゲン、絹フィブロイン（ｓｉｌｋ ｆｉｂｒｏｉｎ）、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ボロン酸官能化ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（乳酸）、ポリエーテルスルホン、及び無機ポリマーからなる群から選択される少なくとも１種のポリマーを含むことができる。

[0022]いくつかの実施形態において、繊維形成物質は、ポリマー前駆体とすることができる。このような実施形態において、繊維形成液は、ポリウレタンプレポリマー、及び有機／無機ゾルゲル前駆体からなる群から選択される少なくともポリマー前駆体を含むことができる。

[0023]本発明の方法で使用される分散媒は、少なくとも１種の適切な溶媒を含む。いくつかの実施形態において、分散媒は、アルコール、イオン性液体、ケトン溶媒、水、極低温液体及びジメチルスルホキシドからなる群から選択される少なくとも１種の溶媒を含む。例示的実施形態において、分散媒は、Ｃ_２〜Ｃ_４アルコールからなる群から選択される溶媒を含む。分散媒は、繊維形成液中に存在する繊維形成物質のための非溶媒を含むことができる。

[0024]分散媒は、２種以上の溶媒の混合物、例えば、水と水溶性溶媒との混合物、２種以上の有機溶媒の混合物、又は有機及び水溶性溶媒の混合物などを含むことができる。

[0025]繊維形成液は、適切な技術を使用して、分散媒に導入することができる。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、分散媒に注入される。繊維形成液は、約０．０００１Ｌ／時間〜約１０Ｌ／時間、又は約０．１Ｌ／時間〜１０Ｌ／時間の範囲にある速度で分散媒に注入することができる。

[0026]本発明の方法で用いられる繊維形成液は、約０．１〜５０％（重量／体積）の範囲にある、ある量の繊維形成物質を含有することができる。一組の実施形態において、繊維形成液は、約０．１〜５０％（重量／体積）の範囲にある量のポリマーを含有するポリマー溶液である。繊維形成液がポリマーを含む実施形態において（ポリマー溶液においてなど）、ポリマーは、約１×１０^４〜１×１０^７の範囲にある分子量を有することができる。ポリマー濃度及び分子量を調整して、所望の粘度の繊維形成液をもたらすことができる。

[0027]いくつかの実施形態において、繊維形成液及び／又は分散媒は、少なくとも１種の添加剤をさらに含むことができる。添加剤は、粒子、架橋剤、可塑剤、多官能性リンカー及び凝固剤からなる群から選択される少なくとも１種とすることができる。

[0028]本発明は、本明細書において記述される実施形態の任意の１つの方法によって調製される繊維をさらに提供する。一組の実施形態において、これらの繊維はポリマー繊維である。これらの繊維は、制御された寸法特性を有することができる。

[0029]いくつかの実施形態において、本方法によって調製される繊維は、約１５ｎｍ〜約５μｍの範囲にある直径を有する。一組の実施形態において、それらの繊維は、約４０ｎｍ〜約５μｍの範囲にある直径を有することができる。

[0030]いくつかの実施形態において、本方法によって調製される繊維は、少なくとも約１μｍの長さを有する。例えば、本方法によって調製される繊維は、少なくとも約１００μｍの長さ、又は少なくとも３ｍｍの長さを有することができる。一組の実施形態において、これらの繊維は、約１μｍ〜約３ｍｍの範囲にある長さを有する。

[0031]本発明は、本明細書において記述される実施形態の任意の１つの方法によって調製される繊維を含む物品をさらに提供する。繊維を、この物品の表面に含むことができる。この物品は、医療用デバイス若しくは生体材料と、又は濾過若しくは印刷用途のための物品とすることができる。

[0032]本発明は、添付図面の図を参照してここに記述されるであろう。

[0033]本発明の実施形態に従って繊維形成の機構を示す図である。 [0034]本発明の一実施形態に従って、せん断力下で調製した繊維の（ａ）光学顕微鏡像及び（ｂ）〜（ｇ）走査電子顕微鏡像を示す。縮尺バーは、（ａ）２０μｍ、（ｂ）５μｍ及び（ｃ）１μｍである。 [0035]本発明の実施形態に従って、異なった濃度のポリマーを含有する繊維形成溶液から生成した繊維について繊維直径の分布を示すグラフである。 [0036]本発明の実施形態に従って、種々の処理パラメータによる繊維長さの分布を比較するグラフであり、（ａ）は、測定した繊維長さへのポリマー濃度の効果を示し、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ低濃度ポリマー溶液（３重量／体積％）及び高濃度ポリマー溶液（１２．６重量／体積％）についての、繊維長さへの撹拌速度の効果を示している。 [0037]平均繊維直径を例示するグラフであり、（ａ）ＰＥＡＡ６％（重量／体積）、（ｂ）ＰＥＡＡ約１２％（重量／体積）及び（ｃ）ＰＥＡＡ２０％（重量／体積）を含有するポリマー溶液が、種々のせん断速度で、−２０〜０℃の間の低温（白丸）、又は約２２℃の室温（黒四角）のいずれかで処理された場合に得られているグラフである。 [0038]サマリウムコバルト系磁石により整列した、磁性ナノ粒子を含有するＰＥＡＡ繊維の光学顕微鏡像を示す。

［詳細な説明］
[0039]本発明は、繊維の調製方法に関する。本発明の方法は、連続繊維ではなく不連続繊維をもたらす。さらに、本発明の方法によって調製される繊維は、コロイド状（短）繊維である。

[0040]第１の態様において、本発明は、繊維の調製方法であって、
（ａ）繊維形成液の流れを、約１〜１００センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する分散媒中に導入するステップと、
（ｂ）繊維形成液の流れから、分散媒中でフィラメントを形成するステップと、
（ｃ）フィラメントをフラグメントに切断してかつ繊維の形成を可能とする条件のもとで、フィラメントにせん断力を加えるステップと
を含む方法を提供する。

[0041]本発明の第１の態様に従って、繊維形成液が分散媒中に導入される。繊維形成液は、一般に流動可能な粘性液体であり、少なくとも１種の繊維形成物質を含む。繊維形成物質は、ポリマー、ポリマー前駆体及びこれらの組合せからなる群から選択することができる。

[0042]本明細書において使用される用語「ポリマー」は、共有結合されたモノマー単位から構成される天然産又は合成の化合物を指す。ポリマーは一般に１０個以上のモノマー単位を含有するであろう。

[0043]本明細書において使用される用語「ポリマー前駆体」は、さらなる反応を経てポリマーを形成することが可能な天然産又は合成の化合物を指す。ポリマー前駆体は、選択した条件下で反応してポリマーを形成することができるプレポリマー、マクロポリマー及びモノマーを含むことができる。

[0044]一組の実施形態において、繊維形成液は溶融した液体である。溶融した液体は、溶融状態における、ポリマー又はポリマー前駆体などの、少なくとも１種の繊維形成物質を含む。当業者は、繊維形成物質がその溶融温度を超えて加熱されると、溶融した液体が形成され得る点を理解するであろう。いくつかの実施形態において、溶融した液体は、溶融状態における少なくとも１種のポリマーを含む。他の実施形態において、溶融した液体は、溶融状態における少なくとも１種のポリマー前駆体を含む。いくつかの実施形態において、溶融した液体は、溶融状態における、２種以上のポリマーのブレンド、２種以上のポリマー前駆体のブレンド、又はポリマーとポリマー前駆体とのブレンドなどの、２種以上の繊維形成物質のブレンドを含むことができる。

[0045]一組の実施形態において、繊維形成液は、繊維形成溶液である。繊維形成溶液は、溶媒中に溶解又は分散した、ポリマー、又はポリマー前駆体などの少なくとも１種の繊維形成物質を含む。いくつかの実施形態において、繊維形成溶液は、溶媒中に溶解又は分散した、２種以上のポリマーのブレンド、２種以上のポリマー前駆体のブレンド、又はポリマーとポリマー前駆体とのブレンドなどの、２種以上の繊維形成物質のブレンドを含むことができる。

[0046]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、溶媒中に溶解又は分散した少なくとも１種のポリマー前駆体を含む繊維形成溶液である。このような溶液は、本明細書においてポリマー前駆体溶液と呼ぶことができる。

[0047]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、溶媒中に溶解又は分散した少なくとも１種のポリマーを含む繊維形成溶液である。このような溶液は、本明細書においてポリマー溶液と呼ぶことができる。ポリマー溶液は、ポリマーのほかにポリマー前駆体を含むこともできる。

[0048]以下においてさらに考察されるように、いくつかの実施形態において、繊維形成液は、繊維形成物質のほかに、添加剤などの他の成分を場合により含むことができる。

[0049]本明細書において記述される方法を実行するため、繊維形成液の粘度が、分散媒の粘度よりも高いことが望ましい。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、約３〜１００センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、約３〜６０センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する。繊維形成液が繊維形成溶液である場合、繊維形成溶液は、約３〜１００センチポアズ（ｃＰ）、又は約３〜６０センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有することができる。いくつかの実施形態において、繊維形成液はポリマー溶液である。このような実施形態において、ポリマー溶液は、約３〜１００センチポアズ（ｃＰ）、又は約３〜６０センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する。

[0050]繊維形成液は、流れとして、分散媒中に導入される。本明細書において使用される用語「流れ（ｓｔｒｅａｍ）」は、繊維形成液が、流体の連続流として、分散媒中に導入されることを示す。

[0051]本発明の方法において使用される分散媒は、繊維形成液よりも一般に低い粘度の液体である。本発明の１つ又は複数の態様に従って、分散媒は、約１〜１００センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する。いくつかの実施形態において、分散媒は、約１〜５０ｃＰ、約１〜３０ｃＰ、又は約１〜１５ｃＰからなる群から選択される範囲にある粘度を有する。

[0052]繊維形成液の粘度及び分散媒の粘度は、従来の技術を使用して測定することができる。例えば、動粘度測定は、Ｂｏｈｌｉｎ Ｖｉｓｃｏ又はＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄシステムにより得ることができる。分散媒の粘度は、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓによって出版されたＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第９１版、２０１０〜２０１１において報告されたものなどの文献データから外挿することもできる。

[0053]分散媒よりも高い粘度の繊維形成液の使用が有利であることが見出されている。その理由は、それにより、繊維形成液が、分散媒の存在において流体の連続的な糸又は流れが維持され得るような、望ましい粘性力及び界面張力を呈することが可能になるからである。分散媒に曝されると繊維形成液の連続的な糸又は流れがもたらされる点は、先行技術の方法と異なっており、先行技術の方法は、低粘度のポリマー溶液を用い、そのポリマー溶液は、分散剤に曝されると乳化又は切断して不連続な液滴になる。

[0054]分散媒中において繊維形成液の連続流を形成することができる点は、粘稠な繊維形成液と、より低い粘性の分散媒との間の、粘性（動的）力及び表面張力のバランスからの結果である。当業者は、液体流が毛管不安定性（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓ）に曝され得ること、並びに、このような不安定性の範囲及び特性が、有効な連続流の形成を達成することができるかどうかに、又は、局部的な摂動（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）が流れを切断して液滴とすることを誘発するようなものであり得るかどうかに、影響を及ぼすことができることを、理解するであろう。本発明の方法と異なって、より粘稠な分散剤にポリマー溶液を導入するステップを包含する先行技術の方法は、ポリマー溶液と分散剤との間の界面張力が液滴形成を促進するため、分散剤中におけるポリマー溶液の不連続な液滴の生成を招く。

[0055]繊維形成液の粘度（μ_１）と分散媒の粘度（μ_２）との間の関係は、粘度比ｐとして表すことができ、ｐ＝μ_１／μ_２である。本発明の方法に従って、分散媒の粘度に対する繊維形成液の粘度の比（ｐ）が１を超えることが望ましく、より低い粘度の分散媒という要求条件を反映している。１を超える粘度比は、分散媒の存在において繊維形成液が安定流を形成するための必要条件を可能にする。いくつかの実施形態において、粘度比（ｐ）は２〜１００の範囲にある。他の実施形態において、粘度比（ｐ）は３〜５０の範囲にある。他の実施形態において、粘度比（ｐ）は１０〜５０の範囲にある。他の実施形態において、粘度比（ｐ）は２０〜５０の範囲にある。

[0056]繊維形成液がポリマー溶液である場合、分散媒の粘度に対するポリマー溶液の粘度の比（ｐ）が１を超えることが望ましい。いくつかの実施形態において、粘度比（ｐ）は、約２〜１００、約３〜５０、約１０〜５０及び約２０〜５０からなる群から選択される範囲にあるものとすることができる。

[0057]繊維形成液の流れは、任意の適切な技術を使って分散媒に導入することができる。一実施形態において、繊維形成液は、分散媒に注入される。一組の実施形態において、繊維形成液は、適切な開口を有する器具によって、分散媒に注入され、その開口を通って繊維形成液を射出することができる。いくつかの実施形態において、この器具はノズル又は針、例えば注射針とすることができる。一組の実施形態において、器具の開口は、この開口から繊維形成液の流れを射出する際に、流れが直ちに分散媒に入るような、分散媒に接触することができるものである。

[0058]繊維形成液は、適切な速度で分散媒に注入することができる。例えば、繊維形成液は、約０．０００１Ｌ／時間〜１０Ｌ／時間の範囲にある速度で分散媒に注入することができる。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、約０．００１Ｌ／時間〜１０Ｌ／時間の範囲にある速度で分散媒に注入することができる。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、約０．１Ｌ／時間〜１０Ｌ／時間の範囲にある速度で分散媒に注入することができる。

[0059]繊維形成液がポリマー溶液などの繊維形成溶液である場合、繊維形成溶液は、約０．０００１Ｌ／時間〜１０Ｌ／時間、約０．００１Ｌ／時間〜１０Ｌ／時間、又は約０．１Ｌ／時間〜１０Ｌ／時間からなる群から選択される範囲にある速度で分散媒に注入することができる。

[0060]当業者は、繊維形成液が分散媒に導入される速度が、本発明の方法を実行する規模、用いられる繊維形成液の体積、及び繊維形成液の選択された体積を分散媒に導入するための所望される時間に応じて変動し得るものであることを理解するであろう。いくつかの実施形態において、より速い速度で繊維形成液を分散媒中に導入することが望ましいであろう。このより速い速度は、より平滑な表面形態を有する繊維を形成する助けとなり得る。注入速度は、例えば、シリンジポンプ又は蠕動ポンプなどのポンプによって調節することができる。

[0061]いくつかの実施形態において、繊維形成液の流れは、引き伸ばし力が存在する状態で分散媒に導入される。適切な引き伸ばし力は、重力又はせん断力とすることができる。いくつかの実施形態において、繊維形成液を分散媒中に導入する間、分散媒にせん断力が加えられる。このような実施形態において、繊維形成液の流れを、粘稠な、繊維形成液の流れに加えられる引きずり（ｄｒａｇ）力（Ｆ）のせいで、引き伸ばすことができる。その理由は、繊維形成液の流れが、せん断力のもとで、その注入速度（Ｖ_１）から、分散媒の局部速度（Ｖ_２）まで加速され、この加速が、繊維形成液の流れを引っ張る又は細くすることにつながるからである。いくつかの実施形態において、引き伸ばす力のもとで分散媒に繊維形成液の流れを導入すると、制御可能な直径を有するフィラメントを形成する助けとすることができる。これにより、その後、得られた繊維の寸法について、狭い多分散度の（例えば、単分散性の）直径を有する繊維を得ることができるような、より大きな制御が達成されることを可能にすることができる。

[0062]分散媒に繊維形成液の流れを導入する際、繊維形成液の流れからフィラメントが形成される。このフィラメントは、少なくとも１種のポリマー前駆体を含む繊維形成液から形成される場合、ポリマー前駆体フィラメントとすることができる。このフィラメントは、少なくとも１種のポリマーを含む繊維形成液から形成される場合、ポリマーフィラメントとすることができる。例えば、分散媒にポリマー溶液の流れを導入すると、ポリマーフィラメントを形成することができる。ポリマーフィラメントは、ポリマーとポリマー前駆体との混合物を含むことができる。繊維形成液のゲル化速度に応じて、分散媒に繊維形成液の流れを導入すると直ぐに、又はその後しばらくして、フィラメントを形成することができる。

[0063]いくつかの実施形態において、分散媒に繊維形成液の流れを導入すると、ゲル化フィラメントをもたらす。ゲル化フィラメントは、少なくとも１種のポリマーを含む繊維形成液から形成される場合、ゲル化ポリマーフィラメントであろう。

[0064]繊維形成液の流れに存在するポリマー又はポリマー前駆体などの繊維形成物質は、分散媒中においてゲル化（析出）に曝されることがある。ゲル化は、繊維形成液の凝固を誘発し、少なくとも半固体である材料をもたらす。ゲル化は、繊維形成液の流れから溶媒が除去される場合（溶媒摩損）、又は分散媒から繊維形成液へ凝固剤が拡散する場合、生じることができる。繊維形成液が分散媒に導入されて初期にゲル化が起ると、ゲル化フィラメントを形成することができる。ゲル化フィラメントは、少なくとも半固体である析出物であると考えてもよい。ゲル化は、分散した繊維形成液と分散媒との間の界面張力によって制御することができ、この界面張力が、繊維形成液から分散媒への溶媒の質量移動、又は分散媒から繊維形成液中への凝固剤の移動を支配する。溶媒又は凝固剤の質量移動は、ゲル化の動力学に影響を及ぼすことができる。

[0065]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、分散媒中において約１×１０^−６ｍ／秒^１／２〜１×１０^−２ｍ／秒^１／２の範囲にあるゲル化速度を呈する。このようなゲル化速度は、より規則的な形態の引き伸ばされた繊維の形成に有利であろう。ゲル化速度は、当技術分野で知られ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ １１８（２０１０）、２５５３〜２５６１におけるＦａｎｇら、及びＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３４（２００４）、８９〜１０５におけるＵｍらなどの論文において記述される、光学的又は他の方法によって測定することができる。

[0066]高粘度の繊維形成液は、有利なゲル化の動力学を呈することができ、この動力学がコロイド状繊維の生成を促進する助けになる。いくつかの実施形態において、安定なゲル化フィラメントの生成を可能にするだけ十分に速いが、そのフィラメントが、せん断力下で変形を受けることが可能であるような、十分に遅いゲル化速度は、繊維形成の促進を助けることができる。繊維形成液中に存在する繊維形成物質の量及び温度を含む、ゲル化速度に影響を及ぼす他の因子は、以下においてさらに検討される。

[0067]ゲル化による繊維形成液の流れの凝固、及びフィラメントの形成は、重要であるとすることができる。その理由は、凝固がないと、せん断力が加わらない繊維形成液と分散媒との２相間にエマルションが形成されることがあるからである。

[0068]一組の実施形態において、繊維形成液は、少なくとも１種のポリマーを含む。このような実施形態において、繊維形成液中のポリマーは、分散媒の存在において凝固して、ポリマーを含むフィラメントを形成することができる。いくつかの実施形態において、フィラメントは、ゲル化フィラメントとすることができる。少なくとも１種のポリマーを含むフィラメントを、本明細書においてポリマーフィラメントと呼ぶこともできる。

[0069]他の一組の実施形態において、繊維形成液は、少なくとも１種のポリマー前駆体を含む。繊維形成液中に存在するポリマー前駆体は、分散媒の存在において凝固して、ポリマー前駆体を含むフィラメントを形成することができる。少なくとも１種のポリマー前駆体を含むフィラメントを、本明細書においてポリマー前駆体フィラメントと呼ぶこともできる。

[0070]いくつかの実施形態において、ポリマー前駆体は、凝固及びフィラメント形成の前に反応し、ポリマーを形成する。ポリマーの形成は、例えば、ポリマー前駆体が分散媒に導入される際に、ポリマー前駆体が反応すると、起こることがある。このような実施形態において、フィラメントはポリマーを含み、また、ポリマーとポリマー前駆体との混合物を含むことができ、その際ポリマー前駆体からポリマーが形成される。このようなフィラメントがポリマーを含むため、これらはポリマーフィラメントであると考えてもよい。

[0071]高過ぎるゲル化速度は、望ましくない繊維形態を生じる恐れがある。例えば、ゲル化が速過ぎると（すなわち、１×１０^−２ｍ／秒^１／２を超える）、繊維形成液が分散媒と接触するや否や、繊維形成液が硬い皮膜（ｓｋｉｎ）を形成し、それが良い形状のフィラメント、したがって短繊維、の形成を妨げるであろう。その代わり、不規則形の析出物が得られることがある。

[0072]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、低いゲル化速度を呈する。このような状況において、繊維形成液は、分散媒に入る際に粘稠なフィラメントをもたらすことができるだけの、十分な粘度のものとすべきである。粘稠なフィラメントは、切断されてより短い長さのセグメントになることができ、またこれらのセグメントは、せん断力を加える間、同一形状（引き伸ばされた）を保持する。

[0073]せん断力を加える間、セグメントのゲル化により、セグメントが凝固し、繊維の形成をもたらす。ゲル化速度が低いと、繊維を得るために、より長時間せん断力を加える必要がある。ゲル化が完結する前にせん断力を取り去ると、代わりに、形成した粘稠なフィラメントのセグメントが、せん断力を取り去った時点で引き伸ばされない状態（例えば、球形）まで弛緩し易いであろう。したがって、このような実施形態において、ゲル化速度が専ら、このプロセスの持続時間を決定する。

[0074]繊維形成液の組成が、本明細書において記述される方法で形成されるフィラメントの組成を先決する（ｄｉｃｔａｔｅ）ことができる。例えば、フィラメントは一般に、ポリマー、ポリマー前駆体又はこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種の繊維形成物質を含むであろう。フィラメントは、繊維形成物質のほかに溶媒及び／又は添加剤などの他の成分も、繊維形成液中にこのような成分が存在する場合、含むことがある。

[0075]本発明の方法において用いられる分散媒は、繊維形成液の流れの凝固を促進して、繊維形成液の流れからのフィラメント形成を可能にする。分散媒は一般に少なくとも１種の溶媒を含み、また２種以上の溶媒の混合物を含むことができる。

[0076]分散媒は、繊維形成液のゲル化又は凝固、及びフィラメントの形成を誘発することが可能である凝固剤を含むことができる。凝固剤は、繊維形成液中で繊維形成物質と相互作用することが可能であろう。

[0077]一組の実施形態において、分散媒は、繊維形成液中に存在する繊維形成物質のための非溶媒を含む。非溶媒は、凝固剤であると考えてもよい。非溶媒は、繊維形成液中に存在するポリマー又はポリマー前駆体のゲル化及び凝固を誘発して、フィラメントの析出を可能にすることができる。非溶媒は、繊維形成液の流れの中に拡散して、フィラメント形成を誘発することができる。

[0078]一組の実施形態において、凝固剤は、繊維形成物質と非共有結合的に相互作用して、このような相互作用が起った場合、繊維形成物質の析出をもたらすことが可能である薬剤とすることができる。いくつかの実施形態において、凝固剤は、塩（例えば、ナトリウム塩又はカルシウム塩などの金属塩）、タンパク質、錯化剤、又は両性イオンとすることができる。このような実施形態において、分散媒中に存在する溶媒は、繊維形成液中に存在する繊維形成物質のための非溶媒であっても、又はなくてもよい。例えば、ポリマーであるアルギン酸ナトリウムは、カルシウム塩に曝すと析出するであろう。したがって、アルギン酸ナトリウムを含有する粘稠な水性ポリマー溶液は、カルシウム塩を含有する水性分散媒に導入することができる。この場合、分散媒の水性溶媒が、ポリマーのための非溶媒であることは重要ではない。その理由は、水性分散媒中に存在するカルシウム塩とのその相互作用によって、ポリマーの凝固が可能であろうからである。

[0079]一組の実施形態において、凝固剤は、有機若しくは無機酸、又は有機若しくは無機塩基に由来する、酸性又は塩基性凝固剤としてもよい。酸性又は塩基性凝固剤は、ｐＨの変化に応答して凝固する繊維形成物質の析出を誘発する点で有用とすることができる。

[0080]本発明の方法において繊維形成溶液が使用される場合、分散媒の溶媒が、この繊維形成溶液の溶媒と少なくとも一部混和可能であること（例えば、１００ｍＬ中１ｍＬの溶解度）が望ましい可能性がある。いくつかの実施形態において、繊維形成溶液の流れを分散媒に導入する際、分散媒中に存在する非溶媒は、繊維形成溶液の流れ中に拡散することができる。別法として、又は追加として、繊維形成溶液の溶媒は、分散媒中に拡散してもよい。この分散媒が、繊維形成溶液中に存在するポリマー又はポリマー前駆体のための非溶媒を含む場合、この分散媒中におけるポリマー又はポリマー前駆体の析出、及びゲル化フィラメントの形成につながる可能性がある。いくつかの実施形態において、ゲル化速度に応じて、数秒でフィラメント形成が起こり得る。

[0081]本発明の方法に従って、分散媒中のフィラメントに、せん断力が加えられる。フィラメントにせん断力を加えるステップは、フィラメントが、フラグメントに切断されて、より短い長さになることを可能にする条件下で行われる。これにより、分散媒中で繊維が形成される。フィラメントが少なくとも１種のポリマーを含む場合、フィラメントにせん断力を加えるステップは、ポリマー繊維の形成につながる。

[0082]フィラメントにせん断力を加えるステップの間、分散媒と繊維形成液との間の溶媒及び／又は凝固剤の移動を継続することができ、分散媒中での、形成されたフラグメントのさらなる凝固、及び不溶性繊維の生成をもたらす。例えば、ポリマーの溶媒は、フィラメントのフラグメントからの拡散放出、及び分散媒中への拡散を継続することができる。本発明の方法は、複数の繊維の急速な形成を可能にする。例えば、分散媒に繊維形成液を加え始めた時点から、繊維の形成まで、数秒から数分のオーダーとすることができる。

[0083]フィラメントにせん断力を加えるステップにおいて、適正なせん断応力を分散媒に、また分散媒に含まれるフィラメントに、繊維を形成するのに十分な時間の間、加えることができる。ゲル化したフィラメントの場合、フィラメントをフラグメントに切断するためには、加えられるせん断応力は、フィラメントの引張り強度に十分打ち勝つものであることが望ましい。加えられるせん断力は、分散媒の粘度及びポリマー材料の量に応じて、変動させることができる。いくつかの実施形態において、フィラメントにせん断力を加えるステップは、約１００ｃＰ／秒〜約１９０，０００ｃＰ／秒の範囲にあるせん断応力を加えるステップを包含する。

[0084]バッチ又は連続方法において、分散媒中のフィラメントにせん断作用を付与する任意の手段又は装置を利用することができる。ある実施形態において、分散媒の体積を画定する１つ又は複数の表面を、１つ又は複数の静止表面若しくは他の動く表面に対して、動かしてもよい（例えば、回転、平行移動、捩れなど）。いくつかの実施形態において、インペラを取付けた混合容器によってせん断力を加えることができる。

[0085]フィラメントに加えられるせん断速度（Ｇ）は、式１により決定することができる：
Ｇ＝６０（２πｒθ／δ） （式１）

[0086]せん断速度は、撹拌装置、容器及び撹拌速度の関数である。

[0087]フィラメントに加えられるせん断応力（ｔ）を、式２により決定することもできる：
ｔ＝μＧ （式２）

[0088]せん断応力は、分散剤の粘度（μ）によって影響されることがある。

[0089]式１において、ｒは、プロペラ羽根の半径（メートル）を表し、θは回転速度（ｒｐｍ）を表し、またδは、プロペラの末端と容器の端部との間の隙間（メートル）を表す。式２において、μは、分散媒溶媒の粘度を表し、Ｇはせん断速度を表し、またｔはせん断応力を表す。こうして、式１及び式２を使用して、異なる撹拌速度でまた異なるプロペラにより作動する種々の装置について、せん断速度及びせん断応力を計算することができる。

[0090]いくつかの実施形態において、正味の高いせん断応力を、ゲル化フィラメントに加えることが望ましいであろう。正味のせん断応力は、撹拌速度を変化させる（例えば、撹拌装置のｒｐｍを変化させることによって）ステップ、又は分散媒若しくは繊維形成液の粘度を変動させるステップのいずれかによって変動させることができる。高いせん断応力（例えば、撹拌速度を増大させるステップによる）でフィラメントにせん断力を加えるステップは、より小さい繊維直径及びより狭い繊維直径の分布（狭い多分散度）を有する繊維をもたらすことが見出されている。

[0091]いくつかの実施形態において、せん断応力は、本発明の方法が実行される温度を変動させるステップによって変化させることができる。いくつかの実施形態において、本発明の方法は、５０℃を超えない温度で実行される。こうして、本方法のステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、５０℃以下温度で実行することができる。いくつかの実施形態において、本発明の方法を、３０℃を超えない温度で実行することが望ましいであろう。こうして、本方法のステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、３０℃以下の温度で実行することができる。他の実施形態において、本発明の方法を、約−２００℃〜約１０℃の範囲にある温度で実行することが望ましいであろう。こうして、本方法のステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、約−２００℃〜約１０℃の範囲にある温度で実行することができる。繊維の収率は、低温（例えば、０℃以下）で高められることが見出された。

[0092]より低い温度は、広い範囲のせん断速度について繊維の収率向上をもたらすことが見出された。操作温度の低下は、繊維形成液及び分散媒の粘度を増大させることができ、それは、加えられるせん断応力の増大、及びゲル化の動力学の低下を誘発する。粘度の増大は、毛管不安定の発生を妨げることができる。界面張力も、温度によって低下できる。より高い粘度、より低い界面張力及びより低いゲル化速度の組合せは、安定なフィラメント形成に有利である可能性があり、またこのような協調した作用から、繊維形成の促進がもたらされる可能性がある。

[0093]より低い温度で動作することによって、より小さい繊維直径を作り出すこともできる。処理温度の低下は、繊維形成液と分散媒との間の、溶媒又は凝固剤の拡散速度を遅くすることができる。さらに、分散媒の粘度が増大するため、溶媒又は凝固剤の質量移動も少なくなるであろう。これらの効果は、より遅いゲル化をもたらすことができ、ゲル化してフィラメントを生成させるまでの時間的期間にわたって、繊維形成液の流れがさらに引き伸ばされることを可能にする。結果として、より小さい直径を有する繊維を生成させることができる。

[0094]所望される場合、繊維を形成するために使用される分散媒、繊維形成液及び／又は装置を冷却して、室温未満の温度で本方法が実行されることを可能にすることができる。いくつかの実施形態において、本方法は、分散媒を冷却するステップを含むことができる。分散媒は、約−２００℃〜約１０℃の範囲にある温度まで冷却することができる。いくつかの実施形態において、本方法は、繊維形成液を冷却するステップを含むことができる。繊維形成液は、約−２００℃〜約１０℃の範囲にある温度まで冷却することができる。

[0095]フィラメントにせん断力を加えると、フィラメントがフラグメントに切断され、分散媒中に複数の繊維が形成される。繊維は、分散媒中に懸濁させることができる。繊維は、遠心及び限外濾過などの当技術分野で知られている分離技術を使用して、分散媒から分離することができる。単離した繊維は、次いで、さらなる溶液中に再懸濁若しくは再分散され、又はさらなる処理を受けることができる。

[0096]少なくとも１種のポリマーを含む繊維形成液が使用される場合に生成される繊維の場合には、得られたポリマー繊維は、さらに処理する必要がない可能性があるが、単離することができ、次いで単離後、所望の用途で使用することができる。

[0097]少なくとも１種のポリマー前駆体を含む繊維形成液が使用される場合に生成される繊維の場合には、ポリマー前駆体の反応及びポリマー前駆体からのポリマー形成を可能にする条件下で、繊維を処理することが必要であろう。ポリマー前駆体繊維を処理する条件は、ポリマー前駆体の性質及びポリマーを形成するのに要する反応に応じて決まるであろう。いくつかの実施形態において、ポリマー前駆体繊維は、適切な開始剤に曝すことができ、又は熱若しくは放射（例えば紫外線照射）に曝露して、繊維内に含有されるポリマー前駆体を反応させ、ポリマー前駆体からポリマーを形成することができる。

[0098]狭い多分散度を有する繊維を形成することができる点は、本発明の方法の一利点である。いくつかの実施形態において、繊維は単分散性である。繊維直径の単分散性分布を有する繊維は、安定なゲル化フィラメントが、その後、フラグメントに切断されて個々の繊維になる場合に生じることができる。したがって、得られた繊維は、最初のフィラメントの直径分布と類似の直径分布を維持している。この点は、繊維を生成させるのに球形液滴の変形に依存する先行技術の方法とは異なっている。

[0099]本発明の方法において用いられる繊維形成液は、少なくとも１種の繊維形成物質を含む。繊維形成物質は、ポリマー、ポリマー前駆体及びこれらの組合せからなる群から選択される。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、２種以上のポリマー、２種以上のポリマー前駆体、又はポリマー及びポリマー前駆体、のブレンド又は組合せを含むことができる。ポリマー、ポリマー前駆体、又は、ポリマー及び／若しくはポリマー前駆体の混合物は、溶媒に溶解させることができる。

[0100]本発明の方法の一利点は、本方法を、一連の異なったポリマー又はポリマー前駆体から繊維を生成させるために、適用することができる点である。例えば、本発明の方法を使用して、天然ポリマー、合成ポリマー及びこれらの組合せから繊維を生成させることができる。

[0101]いくつかの実施形態において、繊維形成液の流れは、天然ポリマー、合成ポリマー及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種のポリマーを含むことができる。

[0102]一組の実施形態において、繊維形成液は、溶融液体としてもよい。溶融液体は、溶融状態にある、少なくとも１種の繊維形成物質を含む。

[0103]一組の実施形態において、繊維形成液は、繊維形成溶液とすることができる。繊維形成溶液は、溶媒に溶解又は分散した少なくとも１種の繊維形成物質を含む。

[0104]一態様において、本発明は、ポリマー繊維の調製方法であって、
（ａ）繊維形成溶液の流れを、約１〜１００センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する分散媒中に導入するステップと、
（ｂ）繊維形成溶液の流れから、分散媒中でフィラメントを形成するステップと、
（ｃ）フィラメントをフラグメントに切断してかつ繊維の形成を可能とする条件のもとで、フィラメントにせん断力を加えるステップと
を含む方法を提供する。

[0105]一組の実施形態において、本発明の方法において用いられる繊維形成溶液は、少なくとも１種のポリマーを含む。少なくとも１種のポリマーを含む繊維形成溶液は、本明細書においてポリマー溶液と呼ぶことができ、本発明の方法において使用されて、ポリマー繊維を形成することができる。ポリマー溶液は、２種以上のポリマーのブレンド又は組合せを含むことができる。ポリマー又はポリマーの混合物は、適切な溶媒中に溶解して、均質な溶液を形成することができる。一連のポリマーを使用して、合成又は天然ポリマーを含む、ポリマー繊維を調製することができる。

[0106]本明細書において使用される単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」への言及は、文脈により明確に示されない限り、複数形を含むことを意図している。

[0107]一態様において、本発明は、ポリマー繊維の調製方法であって、
（ａ）ポリマー溶液の流れを、約１〜１００センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する分散媒中に導入するステップと、
（ｂ）ポリマー溶液の流れから、分散媒中でフィラメントを形成するステップと、
（ｃ）フィラメントをフラグメントに切断してかつポリマー繊維の形成を可能とする条件のもとで、フィラメントにせん断力を加えるステップと
を含む方法を提供する。

[0108]いくつかの実施形態において、ポリマー溶液は、天然ポリマー、合成ポリマー及びこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１種のポリマーを含むことができる。

[0109]天然ポリマーは、多糖、ポリペプチド、糖タンパク質、及びそれらの誘導体、並びにそれらのコポリマーを含むことができる。多糖は、寒天、アルギン酸塩、キトサン、ヒアルロナン（ｈｙａｌｕｒｏｎａｎ）、セルロース性ポリマー（例えば、セルロース及びその誘導体、並びにリグニンなどのセルロース生成副生物）及びデンプンポリマーを含むことができる。ポリペプチドは、種々のタンパク質、例えば、絹フィブロイン、リゾチーム（ｌｙｓｏｚｙｍｅ）、コラーゲン、ケラチン、カゼイン、ゼラチン及びそれらの誘導体を含むことができる。多糖及びポリペプチドなどの天然ポリマーの誘導体は、種々の塩、エステル、エーテル及びグラフトコポリマーを含むことができる。例示的な塩は、ナトリウム、亜鉛、鉄及びカルシウム塩から選択することができる。

[0110]合成ポリマーは、ビニルポリマー、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（イソブチレン）、ポリ（アクリロニトリル）、ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（メタクリルアミド）、ポリ（１−ペンテン）、ポリ（１，３−ブタジエン）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（２−ビニルピリジン）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（スチレン）、ポリ（スチレンスルホネート）、ポリ（ビニリデンヘキサフルオロプロピレン）、１，４−ポリイソプレン、及び３，４−ポリクロロプレンなどを含むことができるが、これらに限定されない。適切な合成ポリマーは、非ビニルポリマー、例えば、ポリ（エチレンオキシド）、ポリホルムアルデヒド、ポリアセトアルデヒド、ポリ（３−プロピオネート）、ポリ（１０−デカノエート）、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリカプロラクタム、ポリ（１１−ウンデカノアミド）、ポリ（ヘキサメチレンセバカミド）、ポリ（ｍ−フェニレンテレフタレート）、ポリ（テトラメチレン−ｍ−ベンゼンスルホンアミド）なども含むことができるが、これらに限定されない。のポリマーの任意の１つについてのコポリマーも、使用することができる。

[0111]本発明の方法において用いられる合成ポリマーは、次のポリマー部類の１つに含まれ得る：ポリオレフィン、ポリエーテル（全てのエポキシ樹脂、ポリアセタール、ポリ（オルトエステル）、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリ（アルキレンオキシド）及びポリ（アリーレンオキシド）を含む）、ポリアミド（ポリ尿素を含む）、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリベンズイミダゾール、ポリエステル（例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）（ＰＬＧＡ））、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミン、ポリヒドラジド、フェノール樹脂、ポリシラン、ポリシロキサン、ポリカルボジイミド、ポリイミン（例えば、ポリエチレンイミン）、アゾポリマー、ポリスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、オリゴマー質シルセスキオキサンポリマー、ポリジメチルシロキサンポリマー、及びこれらのコポリマー。

[0112]いくつかの実施形態において、官能化合成ポリマーを使用することができる。このような実施形態において、合成ポリマーは、１つ又は複数の官能基により修飾することができる。官能基の例には、ボロン酸、アルキン又はアジド官能基が含まれる。このような官能基は、一般にポリマーに共有結合しているであろう。官能基は、ポリマーがさらに反応することを可能にする（例えば、官能化ポリマーで形成した繊維が、表面に固定化されることを可能にする）、又は、繊維に付加的特性を付与することを可能にすることができる。例えば、ボロン酸官能化繊維は、グルコーススクリーニング用の装置に組み込むことができる。

[0113]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、水溶性若しくは水分散性ポリマー、又はその誘導体を含む。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、水性溶媒中に溶解した、水溶性若しくは水分散性ポリマー又はその誘導体を含む、ポリマー溶液である。ポリマー溶液などの繊維形成液中に存在することができる、例示的な水溶性又は水分散性ポリマーは、ポリペプチド、アルギン酸塩、キトサン、デンプン、コラーゲン、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド（ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）などのポリ（Ｎ−アルキルアクリルアミド）を含む）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（乳酸）、ポリ（エチレン−ｃｏ−アクリル酸）及びこれらのコポリマー並びにこれらの組合せからなる群から選択することができる。水溶性又は水分散性ポリマーの誘導体は、種々のそれらの塩を含むことができる。

[0114]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、有機溶媒可溶性ポリマーを含む。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、有機溶媒に溶解した有機溶媒可溶性ポリマーを含むポリマー溶液である。ポリマー溶液などの、繊維形成液中に存在することができる例示的有機溶媒可溶性ポリマーには、ポリ（スチレン）及びポリエステル、例えばポリ（乳酸）、ポリ（グリコール酸）、ポリ（カプロラクトン）など、及びこれらのコポリマー、例えばポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）などが含まれる。

[0115]いくつかの実施形態において、繊維形成液はハイブリッドポリマーを含む。ハイブリッドポリマーは、無機／有機ハイブリッドポリマーとすることができる。例示的ハイブリッドポリマーには、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）などのポリシロキサンが含まれる。

[0116]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、ポリペプチド、アルギン酸塩、キトサン、デンプン、コラーゲン、絹フィブロイン、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ボロン酸官能化ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（乳酸）、ポリエーテルスルホン、及び無機ポリマーからなる群から選択される少なくとも１種のポリマーを含む。

[0117]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、さらに反応してポリマーを形成する、モノマー、マクロモノマー又はプレポリマーなどの、少なくとも１種のポリマー前駆体を含むことができる。

[0118]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、無機ポリマー前駆体を含むことができる。無機ポリマーは、その場で適切な前駆体から調製することができる。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、１種又は複数のゾルゲル前駆体を含むことができる。ゾルゲル前駆体の例には、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）及びアルコキシシランが含まれる。例えば、ＴＥＯＳは、水溶液中で加水分解を受けて、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を生成することができる。適切な前駆体から形成することができる他の無機ポリマーには、ＴｉＯ_２及びＢａＴｉＯ_３が含まれる。無機ポリマー前駆体が使用される場合、繊維形成液の流れがゲル化する前、及び／又はゲル化する間にポリマーが形成され、それは、ゲル化フィラメントの形成を過ぎても継続することができる。

[0119]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、有機ポリマー前駆体を含むことができる。有機ポリマー前駆体は、さらに反応して有機ポリマーを形成することが可能である低分子量オリゴマー質化合物とすることができる。有機ポリマー前駆体の一例は、イソシアネート末端オリゴマーであり、イソシアネート末端オリゴマーはジオールと反応して（鎖延長）、ポリマーを形成することができる。他の有機ポリマー前駆体も使用することができる。本発明の方法で使用することができる有機ポリマー前駆体は、ポリウレタン分散液又はニトリルゴム分散液などのラテックス分散液の形態におけるものでもよい。いくつかのラテックス分散液は市販されている。市販のラテックス分散液は、水性溶媒に分散した有機ポリマー前駆体を含むことができる。このような市販の分散液は、本発明の方法において繊維形成液として使用することが可能であり、供給品をそのままこのように使用することができる。

[0120]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、少なくとも１種のモノマーを含むことができ、また２種以上のモノマーの混合物を含むことができる。繊維形成液中に存在するモノマーは、適正な条件下で反応して、ポリマーを形成することができる。ポリマー形成は、繊維形成液の流れからフィラメントを形成する前、形成する間、又は形成後に行われてもよく、適正な開始剤によって、又は熱若しくは放射によって開始することができる。当業者は、使用できる適正なモノマーを選択することができるであろう。使用することができるモノマーの非限定的例には、ビニルモノマー、エポキシモノマー、アミノ酸モノマー、及びオリゴペプチドなどのマクロモノマーが含まれる。例えば、ビニルモノマーである２−シアノアクリレートは、水によって供給される水酸化物イオンにより重合が開始されるので、水が存在する状態で急速に重合することができる。したがって、２−シアノアクリレートを含有する繊維形成液の流れを水性分散媒に導入すると、２−シアノアクリレートが急速に重合し、シアノアクリレートポリマーを含むフィラメントの形成をもたらすであろう。

[0121]いくつかの実施形態において、繊維形成液は、２種以上のポリマーの混合物、例えば熱応答性合成ポリマー（例えば、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド））と天然ポリマー（例えば、ポリペプチド）との混合物などを含む。一連の物理的特性（例えば、熱応答性特性、及び生体適合性又は生分解性特性）を有するポリマー繊維を製造する道をもたらすものなので、ポリマーブレンドの使用が有利であろう。したがって、本発明の方法を使用して、ポリマーの適正なブレンド又は混合物を選択することによって、調整可能な、又は仕様に合った物理的特性を有するポリマー繊維を形成することができる。

[0122]本発明の方法において使用されるポリマーは、任意の前述のポリマーのホモポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、交互コポリマー、ランダムトリポリマー、ブロックトリポリマー、交互トリポリマー、これらの誘導体（例えばこれらの塩、グラフトコポリマー、エステル又はエーテル）などを含むことができる。多官能性架橋剤の存在において、ポリマーは架橋することが可能であろう。

[0123]本方法において用いられるポリマーは、任意の適切な分子量のものとすることができ、本発明の方法が、十分に高いせん断力のもとで実行できる限り、分子量は制約因子とは考えられない。数平均ポリマー分子量は、本発明から逸脱せずに任意の分子量を使用できるが、数百ダルトン（例えば、２５０Ｄａ）〜数千ダルトン超（例えば、１０，０００Ｄａを超える）の範囲とすることができる。いくつかの実施形態において、数平均ポリマー分子量は、約１×１０^４〜約１×１０^７の範囲にあるであろう。一組の実施形態において、繊維形成液が、高い分子量（例えば、少なくとも１×１０^５の数平均分子量）のポリマーを含むことが望ましいであろう。その理由は、より高い分子量のポリマーは、有利な鎖内及び鎖間の絡み合いを有することができ、これが、繊維形成液の流れを安定化し、フィラメント及びポリマー繊維の形成を促進する助けになる可能性があるからである。

[0124]本発明の方法において用いられる繊維形成液は、適切な量の繊維形成物質を含むことができる。実際に、使用することができる繊維形成物質の量には上限が存在しない。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、約０．１％（重量／体積）〜１００％（重量／体積）までの繊維形成物質を含むことができる。

[0125]繊維形成液が溶融した液体である場合、この液体は、一般に純粋な（ｎｅａｔ）繊維形成物質で構成されるであろう。例えば、溶融した液体は、純粋なポリマー及び／又は純粋なポリマー前駆体で構成することができる。

[0126]繊維形成液が、繊維形成溶液である場合、この溶液は、一般に所定量の繊維形成物質を含有するであろう。いくつかの実施形態において、繊維形成溶液中に存在する繊維形成物質の量は、約０．１％（重量／体積）〜５０％（重量／体積）の範囲とすることができる。いくつかの実施形態において、繊維形成溶液は、約１〜５０％（重量／体積）の範囲にある繊維形成物質の量を含有する。いくつかの実施形態において、繊維形成溶液は、約５〜２０％（重量／体積）の範囲にある繊維形成物質の量を含有する。繊維形成物質は、ポリマー、ポリマー前駆体及びこれらの組合せからなる群から選択される。繊維形成溶液が、２種以上の繊維形成物質の混合物（２種以上のポリマー、２種以上のポリマー前駆体、又はポリマー及びポリマー前駆体、のブレンドなど）を含む場合、繊維形成溶液中の繊維形成物質の合計量は、約０．１％（重量／体積）〜５０％（重量／体積）、約１〜５０％（重量／体積）、及び約５〜２０％（重量／体積）からなる群から選択される範囲にあるとすることができる。

[0127]いくつかの実施形態において、繊維形成溶液はポリマー溶液であり、このポリマー溶液中のポリマーの濃度は、約０．１％（重量／体積）〜５０％（重量／体積）の範囲とすることができる。いくつかの実施形態において、ポリマー溶液は、約１〜５０％（重量／体積）の範囲にあるポリマーの量を含む。いくつかの実施形態において、ポリマー溶液は、約５〜２０％（重量／体積）の範囲にあるポリマーの量を含む。当業者は、ポリマー溶液においてより高分子量のポリマーが使用される場合、望ましいポリマー溶液粘度を依然として達成しながら、より低いポリマー濃度を用いることができる。さらに、ポリマーの型も、ポリマー濃度に影響を及ぼすことができる。例えば、分子内及び分子間相互作用（例えば、水素結合）に参加することができる官能基を含有するポリマーは、比較的低いポリマー濃度で高粘度のポリマー溶液を提供することができる。一般に、ポリマー溶液中に存在するポリマーの量は、利用されるポリマーの型によって決まるであろう。ポリマー溶液が、２種以上のポリマーの混合物を含む場合、ポリマー溶液中のポリマーの合計量は、約０．１％（重量／体積）〜５０％（重量／体積）、約１〜５０％（重量／体積）、及び約５〜２０％（重量／体積）からなる群から選択される範囲にあるとすることができる。

[0128]本明細書において記述される方法の一利点は、繊維が、広い範囲の繊維形成液であり、種々のポリマー及び／又はポリマー前駆体で、また種々の濃度のポリマー及び／又はポリマー前駆体で調製した繊維形成液により、形成され得る点である。

[0129]いくつかの実施形態において、ポリマー溶液における高いポリマー濃度が望ましいであろう。高いポリマー濃度は、約１０〜５０％（重量／体積）の範囲にあるものとすることができる。多量のポリマーを含有するポリマー溶液は、より遅いゲル化の動力学を呈することができ、せん断力を加える間、より長いフィラメント長さ及び引張り強度の増加を可能にする。高いポリマー含量は、ポリマー溶液の粘度も増大させることができる。高粘度のポリマー溶液は、あるせん断速度を超えると、規則正しい直径及び長さの短いナノ繊維を生成させる可能性を有する。いくつかの特定の実施形態において、ポリマー溶液中のポリマーの量は、約１０〜２０％（重量／体積）の範囲にあるものとすることができる。

[0130]他の実施形態において、ポリマー溶液における低いポリマー含量が望ましいであろう。低いポリマー濃度は、約０．１〜１０％（重量／体積）の範囲にあるものとすることができる。いくつかの特定の実施形態において、ポリマー溶液中のポリマーの量は、約０．５〜８％（重量／体積）の範囲にあるものとすることができる。直径の小さいポリマー繊維を生成させることが所望される場合、低いポリマー量を有するポリマー溶液の使用が望ましいであろう。例えば、１００〜２００ｎｍ範囲にある直径を有する絹繊維は、２％絹フィブロイン溶液により高収率で生成させ得ることが見出されている。より低いポリマー濃度で繊維直径が小さくなるのは、ポリマー溶液中に、より少ないポリマー材料が存在する結果として、フィラメント直径が小さくなるためとすることができる。低いポリマー含量のフィラメントは、せん断力下で、より高い変形性を示すこともできる。

[0131]低分子量ポリマーを有する、又は低いポリマー濃度を有する繊維形成液は、繊維形成液と分散媒との間の粘度比の低下による毛管不安定性に曝されることがある。このことは、繊維形成液と分散剤との間の溶媒又は凝固剤の質量移動速度の増大、並びにより速いゲル化及びフィラメント形成をもたらす可能性がある。しかし、より速いゲル化及び粘度低下の効果は、適用されるせん断力を増大させることによって、打ち消すことができることが見出されている。

[0132]当業者は、適正なポリマー濃度及び分子量を選択して、所望の粘度の繊維形成液をもたらすことができることを理解するであろう。

[0133]一組の実施形態において、繊維形成液は繊維形成溶液である。繊維形成溶液は、溶媒中に溶解又は分散した少なくとも１種の繊維形成物質を含む。繊維形成物質は、ポリマー、ポリマー前駆体及びこれらの組合せからなる群から選択することができる。

[0134]ポリマー又はポリマー前駆体により、繊維形成溶液中にどんな溶媒を使用するかが決まる可能性がある。ポリマー又はポリマー前駆体に応じて、水から、又は任意の適切な有機溶媒から溶媒を選択することができる。有機溶媒は、本明細書において考察される混和性及び溶解度の要件に応じて、酸素化溶媒（例えば、アルコール、グリコールエーテル、ケトン、エステル及びグリコールエーテルエステル）、炭化水素溶媒（例えば、脂肪族及び芳香族炭化水素）、及びハロゲン化溶媒（例えば、塩素化炭化水素）の部類に属することができる。

[0135]いくつかの実施形態において、繊維形成溶液中に用いられる溶媒は、水性溶媒とすることができる。水性溶媒は、水溶性若しくは水分散性ポリマー又はポリマー前駆体が使用される場合、適しているであろう。一実施形態において、繊維形成溶液は、水性溶媒中に溶解した水溶性又は水分散性ポリマーを含む水性ポリマー溶液とすることができる。水性溶媒は、水、又は、溶媒例えば、水溶性有機溶媒（例えば、Ｃ_２〜Ｃ_４アルコール）などと混和した水とすることができる。必要な場合、適切な酸又は塩基の添加によってポリマー溶液のｐＨを調整して、ポリマーを可溶化する助けとすることができる。

[0136]他の実施形態において、繊維形成溶液は、有機溶媒を含む。有機溶媒は、有機溶媒可溶性ポリマー又はポリマー前駆体に適している可能性がある。繊維形成溶液は、有機溶媒に溶解した少なくとも１種の有機溶媒可溶性ポリマーを含む、有機ポリマー溶液とすることができる。有機溶媒は、Ｃ_５〜Ｃ_１０アルコール（例えば、オクタノール、デカノール）、脂肪族炭化水素（例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ドデカン）、芳香族炭化水素（例えば、ベンゼン、キシレン、トルエン）、エステル（例えば、酢酸エチル）、エーテル（例えば、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル）、ケトン（例えば、シクロヘキサノン）及び油（例えば、植物油）とすることができるが、それらに限定されない。

[0137]さらに他の実施形態において、繊維形成溶液には、イオン性液体及びイオン性液体中に分散した少なくとも１種の繊維形成物質が含まれる。繊維形成物質は、ポリマーであることが好ましい。

[0138]いくつかの実施形態において、繊維形成溶液は、２種以上の溶媒の混合物を含有することができる。２種以上の溶媒は混和可能又は少なくとも一部可溶とすることができ、選択された繊維形成物質を溶解することが可能である。例えば、水性溶媒は、水と水溶性溶媒との混合物を含むことができる。例示的水溶性溶媒は、酸（例えば、ギ酸、酢酸）、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール）、アルデヒド（例えば、ホルムアルデヒド）、アミン（例えば、アンモニア、ジイソプロピルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミン、ブチルアミン）、エステル（例えば、イソプロピルエステル、プロピオン酸メチル）、エーテル（例えば、ジエチルエーテル）、及びケトン（例えば、アセトン）を含むことができるが、それらに限定されない。いくつかの実施形態において、溶媒の混合物は、化学ポテンシャルを変動させることによって、界面張力及びゲル化速度に影響を及ぼすことができる。

[0139]いくつかの実施形態において、繊維形成溶液は、非混和性である少なくとも２種以上の溶媒を含むことができる。例えば、繊維形成溶液は、水と油との混合物などの、水と有機溶媒との混合物を含むことができる。このような溶媒混合物は、異なった溶解度及び物理的特性を有する、２種以上の繊維形成物質（例えば、２種以上のポリマー）で構成される不均一な組成を有する繊維形成への道をもたらすことができる。

[0140]水溶性又は水分散性ポリマーからポリマー繊維を調製することができる点は、本発明の一利点であり、その理由は、本発明の方法が、使用することができる溶媒の選択の幅を広げるからである。水溶性ポリマーからポリマー繊維、特に、コロイド状ポリマーナノ繊維を形成する可能性は、ナノ製造法のためのいくつかの利点をもたらす。

[0141]本発明の方法で用いられる分散媒は、少なくとも１種の溶媒を含む。いくつかの実施形態において、分散媒は２種以上の溶媒を含んでもよい。分散媒は、混和可能又は少なくとも一部可溶である、任意の２種以上の溶媒を含むことができる。いくつかの実施形態において、分散媒が、繊維形成液中に含有される繊維形成物質の凝固剤として非溶媒を含む場合、繊維形成物質は、分散媒溶媒中に比較的不溶、又は完全に不溶である可能性がある。繊維形成液が、ポリマー溶液などの繊維形成溶液である場合、繊維形成溶液の溶媒が、分散媒の溶媒と混和可能であることが望ましい。

[0142]繊維形成物質に関連して、本明細書において使用される用語「不溶な（ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ）」は、繊維形成物質が、選択した溶媒において、２５℃で１ｇ／Ｌ未満の溶媒中溶解度を有することを意味する。

[0143]２種以上の液体に関連して、本明細書において使用される用語「混和可能な（ｍｉｓｃｉｂｌｅ）」は、それぞれの液体の比率にかかわらず、互いの中に溶解する液体の能力を指す。

[0144]２種以上の液体に関連して、本明細書において使用される用語「一部可溶な（ｐａｒｔｌｙ ｓｏｌｕｂｌｅ）」又は「一部混和可能な（ｐａｒｔｌｙ ｍｉｓｃｉｂｌｅ）」は、完全な混和性に満たない程度まで、互いに溶解する液体の能力を指す。例えば、繊維形成溶液の溶媒は、２５℃において少なくとも１００ｍｌ／Ｌの、分散媒溶媒中の溶解度を有することができる。

[0145]２種以上の液体に関連して、本明細書において使用される用語「混和不可能な（ｉｍｍｉｓｃｉｂｌｅ）」は、液体が、２５℃において１００ｍｌ／Ｌ未満の、互いの中の溶解度を有することを意味する。

[0146]分散媒は、水、極低温液体（例えば、液体窒素）、並びに有機溶媒であり、酸素含有溶媒（例えば、アルコール、グリコールエーテル、ケトン、エステル及びグリコールエーテルエステル）、炭化水素溶媒（例えば、脂肪族及び芳香族炭化水素）、及びハロゲン化溶媒（例えば、塩素化炭化水素）の部類から選択される有機溶媒、からなる群から選択される、少なくとも１種の溶媒を含むことができる。繊維形成液がポリマー溶液である場合、分散媒の溶媒は、ポリマー溶液の溶媒と混和可能であることが好ましい。

[0147]いくつかの実施形態において、分散媒は、プロトン性溶媒及び非プロトン性溶媒からなる群から選択される溶媒を含む。特定の実施形態において、分散媒は、水、アルコール（例えば、Ｃ_１〜Ｃ_１２アルコール）、イオン性液体、ケトン溶媒（例えば、アセトン）及びジメチルスルホキシドからなる群から選択される溶媒を含む。溶媒の混合物、例えば水とアルコールとの混合物を使用することができる。

[0148]特定の実施形態において、分散媒はアルコールを含む。分散媒は、少なくとも２５％（体積／体積）、少なくとも５０％（体積／体積）、又は少なくとも７５％（体積／体積）アルコールを含むことができる。例示的アルコールには、エタノール、イソプロパノール及びｎ−ブタノールなどのＣ_２〜Ｃ_４アルコールが含まれる。室温におけるエタノール、イソプロパノール及びｎ−ブタノールの粘度は、それぞれ約１．０７４ｃＰ、２．０３８ｃＰ及び２．５４４ｃＰである。ブタノールは、水と接触するとエマルションを生成することができるので、いくつかの実施形態において、分散媒中に望ましく含まれるものである。いくつかの実施形態において、アルコールは、低沸点を有する、揮発性のものとしてもよい。揮発性溶媒は、ポリマー繊維を単離した後、その繊維から、より容易に除去することができる。

[0149]いくつかの実施形態において、分散媒は、少なくとも１種の他の溶媒と混和してアルコールを含むことができる。このアルコールは、Ｃ_２〜Ｃ_４アルコールが好ましい。このような実施形態において、分散媒は、少なくとも２５％（体積／体積）、少なくとも５０％（体積／体積）、又は少なくとも７５％（体積／体積）アルコールを含むことができる。

[0150]一組の実施形態において、分散媒が、５０％（体積／体積）以下、２０％（体積／体積）以下、１０％（体積／体積）以下、又は５％（体積／体積）以下グリセロールを含むことが好ましい。一組の実施形態において、分散媒が実質的にグリセロールを含まないことが、本方法の条件である。グリセロールは分散媒の粘度を増加させ、また繊維を分離することが所望される場合、形成した繊維から除去するのが困難である恐れがあるので、分散媒からグリセロールを排除することが望ましいとすることができる。

[0151]いくつかの実施形態において、分散媒は、天然供給源から由来する天然産液体としてもよい。天然液体は、天然産凝固剤を含むことができる。分散媒として使用することができる天然液体の一例は、牛乳であり、牛乳はカルシウム塩を含有しており、アルギン酸ナトリウムを含有するポリマー溶液から繊維を形成するための分散媒として有用であることが見出されている。

[0152]一組の実施形態において、本発明は、ポリマー繊維の調製方法であって、
（ａ）ポリペプチド、アルギン酸塩、キトサン、デンプン、コラーゲン、絹フィブロイン及びポリアクリル酸からなる群から選択される、少なくとも１種のポリマーを含むポリマー溶液の流れを、Ｃ_２〜Ｃ_４アルコールを含み、約１〜１００センチポアズ（ｃＰ）の範囲にある粘度を有する分散媒中に導入するステップと、
（ｂ）ポリマー溶液の流れから、分散媒中でフィラメントを形成するステップと、
（ｃ）フィラメントをフラグメントに切断してかつポリマー繊維の形成を可能とする条件のもとで、フィラメントにせん断力を加えるステップと
を含む方法を提供する。

[0153]本発明の方法の重要な態様は、分散媒が、比較的低粘度のものであり、約１〜１００ｃＰの範囲にある粘度、より詳細には、約１〜５０ｃＰ、約１〜３０ｃＰ又は約１〜１５ｃＰの範囲にある粘度を有することである。低粘度の分散媒を使用する一利点は、それにより、本方法によって調製される繊維が、より容易に、精製され又はその分散媒から単離されることが可能になる点である。例えば、ポリマー繊維は、低い遠心力の使用によって単離されて、分散剤を除去し、続いて任意の残留溶媒を蒸発させることができる。分散媒から繊維を分離する他の技術（例えば、濾過）も使用することができる。繊維を調製するのに複雑な、又は粘稠な分散媒を避けることができる点により、繊維の洗浄又は精製、及びその後のそれらの単離が単純化される。

[0154]繊維から分離すると直ぐに、本発明の方法において用いられる分散媒は、装置にリサイクル又は再循環することができ、より費用効果的な製造方法を提供している。

[0155]低粘度の分散媒から単離した繊維は、溶液中に（例えば、水性媒質中に）容易に再懸濁させることができ、又はさらに処理するため別の溶媒に移すことができる。いくつかの実施形態において、本発明に従って調製した繊維は、化学修飾によってさらに処理することができ、また所望の用途において使用するためさらに官能化することができる。

[0156]本繊維を単離するのに使用することができる穏和な処理条件は、繊維形成物質の生得の特性を保持することができる点をももたらす。タンパク質又はポリペプチドなどの天然ポリマーから調製した繊維の場合、これらの繊維は、ポリマーの生得の特性を保持することができる。

[0157]その上、形成した繊維を単離するための複雑な洗浄又は精製手順を避けることができる点によって、本発明の方法についての繊維形成のスケールアップ可能性（ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ）及び使い易さが増している。

[0158]本発明の方法は、低粘度の分散媒、及び分散媒よりも高粘度の繊維形成液を使用して、繊維を生成させる。低粘度の分散媒が、繊維形成液の安定な流れ形成を促進し、繊維形成液が凝固してフィラメントとなり、次いでフィラメントが、せん断力のもとでフラグメントに切断されて、ポリマー繊維を生成させる。本方法は、米国特許第７，３２３，５４０号と異なっており、米国特許第７，３２３，５４０号は、粘稠なグリセロール含有分散剤におけるエマルション（液滴）の最初の形成、次いで、せん断力のもとでの粘稠な分散剤中の液滴の変形及び引き伸ばしに依存している。

[0159]本発明の方法と、米国特許第７，３２３，５４０号において記述される方法との間の、ポリマー繊維形成の機構における差異は、本方法において用いられる分散媒及び繊維形成液の相対的粘度のためであると考えられ、この相対的粘度は、粘度比として表すことができる。

[0160]本発明は、本明細書において記述される方法によって調製される繊維を、さらに提供する。例示的実施形態において、本明細書において記述される方法によって調製される繊維は、ポリマー繊維である。本発明に従って調製される、ポリマー繊維などの繊維は、ナノメートル又はマイクロメートル範囲の直径を有するナノ繊維又はミクロ繊維とすることができる。いくつかの実施形態において、これらの繊維は、約１５ｎｍ〜約５μｍの範囲にある直径を有する。いくつかの実施形態において、これらの繊維は、約４０ｎｍ〜約５μｍ、又は約５０ｎｍ〜約３μｍの範囲にある直径を有することができる。いくつかの実施形態において、これらの繊維は、約１００ｎｍ〜約２μｍの範囲にある直径を有することができる。本発明の方法の一利点は、制御可能な直径を有する繊維を形成することができる点である。いくつかの実施形態において、これらの繊維は、単分散性直径を有する。他の実施形態において、１つの単独の実験で、二峰性又は多峰性の直径分布を有する繊維を生成させることができ、それは、繊維形成液を分散剤に注入する間、注入速度又はせん断速度のいずれかを変動させることによる。

[0161]特定の実施形態において、本方法により調製される繊維は、ポリマー繊維である。本発明に従って調製されるポリマー繊維は、約１５ｎｍ〜約５μｍ、約４０ｎｍ〜約５μｍ、又は約５０ｎｍ〜約３μｍからなる群から選択される範囲にある直径を有することができる。いくつかの実施形態において、このポリマー繊維は、約１００ｎｍ〜約２μｍの範囲にある直径を有することができる。

[0162]本発明の方法によって調製される繊維は、先行技術の方法によって調製される繊維よりも狭い繊維直径の分布（狭い多分散度）を有することができる。いくつかの実施形態において、繊維直径は、平均繊維直径から、約５０％以下、好ましくは約４５％以下、より一層好ましくは約４０％以下の偏差である。

[0163]上記において考察したように、繊維直径は、せん断応力、繊維形成物質の量、及び温度などの因子によって影響され得る。これらの因子は、所望の直径の繊維を得るように変動させることができる。例えば、より低いポリマー濃度は、他のパラメータが全て等しい場合、より直径の小さいポリマー繊維をもたらす。繊維の多分散性は、上述の実験パラメータを最適化することによって小さくすることができる。

[0164]本発明に従って形成される繊維は、任意の長さとすることができ、幅広い長さの分布を得ることができる。いくつかの実施形態において、本発明の方法に従って生成される繊維は、少なくとも約１μｍ、少なくとも１００μｍ、及び少なくとも３ｍｍからなる群から選択される長さを有することができる。いくつかの実施形態において、繊維はコロイド状繊維とすることができる。コロイド状繊維は、一般に短繊維であり、約１μｍ〜約３ｍｍの範囲にある長さを有することができる。フィラメントに適用されるせん断応力は、得られる繊維の長さに影響を及ぼすことができ、高いせん断応力は、より短い繊維長さをもたらす。繊維長さは、操作パラメータを変動させることによって調整することができる。

[0165]本発明に従って調製される繊維は、一般に形状が円筒形であり、従来の技術を使用して、特徴付けし、解析することができる。例えば、繊維の形態は、光学顕微鏡法又は走査電子顕微鏡法を使用して解析することができる。

[0166]いくつかの実施形態において、繊維は添加剤を含むことができる。添加剤は、繊維を調製するのに使用される繊維形成液及び／又は分散媒中に、少なくとも１種の添加剤を組み込むステップによって、繊維に導入することができる。いくつかの実施形態において、繊維形成液は、少なくとも１種の添加剤を、さらに含む。繊維形成液がポリマー溶液である実施形態において、ポリマー溶液は、少なくとも１種の添加剤を、さらに含むことができる。いくつかの実施形態において、分散媒は、少なくとも１種の添加剤を、さらに含むことができる。繊維形成液及び／又は分散媒中に含むことができる例示的添加剤には、限定されることなく、着色剤（例えば、蛍光染料及び顔料）、着臭剤、脱臭剤、可塑剤、衝撃調整剤、フィラー、成核剤、滑沢剤、界面活性剤、湿潤剤、難燃剤、紫外光安定剤、酸化防止剤、殺生物剤、増粘剤、熱安定剤、消泡剤、発泡剤、乳化剤、架橋剤、ワックス、微粒子、流動促進剤、凝固剤（水、有機及び無機酸、有機及び無機塩基、有機及び無機塩、タンパク質、配位錯体並びに両性イオンを含む）、多官能性リンカー（ホモ多官能性リンカー及びヘテロ多官能性リンカーなど）、及び、ポリマー質成分の処理可能性又は最終使用特性を高めるため添加される他の材料が含まれる。このような添加剤は、従来の量で使用することができる。

[0167]いくつかの実施形態において、添加剤は、粒子、例えば、ナノ粒子又はミクロ粒子などとすることができる。このような実施形態において、繊維は複合体としてもよい。粒子は、シリカ又は磁性粒子とすることができる。粒子は、繊維によって保持される。この状況において、複数の粒子が、繊維の外部表面に、及び／又は繊維に埋め込まれて、及び／又は繊維によって封入されて配置されてもよい。粒子は、繊維形成液及び／又は分散媒中に含まれてもよい。いくつかの実施形態において、少なくとも一部は、粒子の性質（例えば、粒子の大きさ及び／又は組成）に応じて、粒子は、繊維形成液に導入することができ、又は粒子は繊維形成液とは別に分散媒に導入することができる。粒子は、選択されたポリマー及び／又はポリマー前駆体並びに溶媒を含有する繊維形成液に粒子を混合するステップによって、繊維形成液に導入することができる。粒子は、せん断力を加えて繊維を形成する前、又はせん断力を加えて繊維を形成する間、存在することができる。いくつかの実施形態において、粒子はせん断力を加えた後に、形成したばかりの繊維が分散媒中に存在する間に、例えば、分散媒に導入するステップによって、或いは、分散媒から繊維を分離した後、任意の適切な方法（例えば、被覆、蒸着など）によって繊維に添加するステップによって、導入することができる。

[0168]いくつかの実施形態において、繊維形成液が、水溶性又は水分散性ポリマーを含むポリマー溶液である場合、ポリマー溶液は水溶性ナノ粒子をさらに含むことができる。ポリマー溶液に、異なる種類の水溶性ナノ粒子、例えば、量子ドット、金属酸化物、他のセラミック又は金属ナノ粒子、及びポリマー質ナノ粒子などを添加することができ、繊維の特性を改変するために使用される。このようなナノ粒子を組み込んでいるポリマー繊維は、こうして、色、磁気モーメント及びアラインメント、化学組成、導電性などの情報を記憶することができ、またさらに種々の方法で（フォトブリーチング、フォトエッチング、磁化、電気的ポーリング）、「書込みを行う（ｗｒｉｔｔｅｎ−ｏｎ）」ことができる。

[0169]いくつかの実施形態において、繊維は、架橋することができる。架橋した繊維を形成するため、繊維形成溶液及び／又は分散媒中に架橋剤を含むことができる。使用することができる架橋剤の例には、グルタルアルデヒド、パラホルムアルデヒド、ホモ二官能性又はヘテロ二官能性有機架橋剤、及び多価イオン例えばＣａ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｃｕ^２＋などが含まれる。架橋剤の選択は、繊維形成のために使用した繊維形成物質の性質によって決まることがある。分散媒中に存在する形成したばかりの繊維の架橋は、架橋反応の適切な開始によって、例えば、開始剤分子の添加によって、又は適正な波長の放射、例えば紫外光などへの曝露によって、行うことができる。繊維の架橋は、所望される場合１つの媒質から別の媒質に繊維を容易に移動させることができるような、繊維の安定性を向上させるのに有用である可能性がある。繊維を形成する間に、又は合成後に行われる適切な架橋は、コロイド状ヒドロゲル繊維の調製も可能にするであろう。

[0170]ここで図１を参照すると、本発明の繊維調製方法の一実施形態が示される。この実施形態において、第１のステップとして、せん断力のもとで、粘稠な繊維形成液が速度（Ｖ１）で分散媒に注入される。粘稠な繊維形成液及び繊維形成液と分散媒との間の界面張力の特性は、分散媒に曝される際に、繊維形成液を連続流として維持することができるようなものである。加えられたせん断力（Ｆ１）が、繊維形成液の流れを、その注入速度（Ｖ１）から、せん断力が加えられた分散媒の局部速度（Ｖ２）まで加速し、繊維形成液が引っ張られることになる。本方法の第２のステップにおいて、繊維形成液の流れがフィラメントを形成する。繊維形成液から、取り囲む分散媒中への溶媒摩損のため、繊維形成液の流れが凝固し始めると、フィラメントは、ゲル化フィラメントとなることができる。繊維形成液が分散媒に曝された後、数秒でゲル化フィラメントの形成が起る可能性がある。ゲル化は、繊維形成液の流れが切断されて液滴にならないことを確実にする助けになることができる。フィラメントが形成され、加えられたせん断力（Ｆ１）が、せん断力下にあるフィラメントの引張り強度に打ち勝つと直ぐに、フィラメントは、長さＬのセグメントに切断され、セグメントが繊維を構成する。いくつかの事例では、第二次切断も生じることがあり、繊維におけるより短い長さにつながる。

[0171]本発明の方法は、順応性があり、繊維サイズ、アスペクト比、及び多分散性にわたる制御を可能にしている。本発明の方法は、単純であり、スケールアップ可能である利点をもたらす。本発明の方法を使用して、大量の繊維を、基礎実験室又は工業的設備を使用して安価な方法で調製することができる。本発明の方法は、バッチ又は連続方法で実行することができる。本発明の方法は、規模に応じて、数分で完結することができる。

[0172]本発明の方法は、少なくとも２種の異なった繊維形成物質（例えば、２種の異なったポリマー）を含む繊維形成液の流れを分散媒に導入する場合、多成分繊維の製造も可能にすることができる。ポリマーの密度及び／又は混和性に応じて、ポリマーは、繊維形成液内でそれぞれ別個の不連続相を形成することができる。その際、繊維形成液により形成されるフィラメント及び得られた繊維は、繊維形成液中の繊維形成物質の分布を反映する多成分組成を有することができる。いくつかの実施形態において、多成分繊維は、二成分繊維とすることができる。異なった密度又は混和性の２種のポリマーを含む繊維形成液が使用される場合、二成分繊維を形成することができる。二成分繊維を形成するために、繊維形成液の流れの中で２種のポリマーを左右対称に分離することができる。

[0173]本発明の方法に従って調製した繊維は、多くの用途において使用するための任意の所望の最終製品を製造するため、必要に応じて処理又は使用することができる。このような用途には、再生医学（ｔｉｓｓｕｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）向け生体材料、スマート接着剤、限外濾過膜、安定化発泡体、光学バーコーディング、薬物送達、並びに単一ナノ繊維に基づくセンサー及びアクチュエータが含まれるが、これらに限定されない。

[0174]いくつかの実施形態において、本繊維は、種々な用途向けの不織ウェブ又はマットを作製するのに使用することができる。例えば、ポリマー繊維を含む不織マットは、生体材料の表面、例えば、再生医学の足場材に不織マットを適用することによって、生体材料用途において使用することができる。ポリマー繊維を含む不織マットは、濾過又は印刷用途に使用することもできる。

[0175]別の態様において、本発明は、その物品の表面に適用した、本発明の実施形態に従って調製した繊維を含む物品を提供する。物品は、医療用デバイス、又は、生体材料などの医療用デバイスにおいて使用する物質とすることができる。

[0176]別の態様において、本発明は、本明細書において記述される、本発明の方法の実施形態に従って調製した繊維を含む懸濁物（サスペンション）を提供する。

[0177]下記の実施例は、本発明をさらに詳細に例示するが、本実施例は、本明細書において記述される発明の範囲を制約するものと決して解釈されるべきではない。

一般的実験手順
[0178]所望される量のポリマーを、撹拌しながら溶媒に溶解するステップによって、ポリマー溶液を調製する。必要な場合、溶液は、熱、酸又は塩基で処理して、ポリマーの可溶化を助けることができる。

[0179]ある体積の選択した分散媒（２５０〜４００ｍｌ）を、適切な容器に導入し、次いでその中に高速ミキサー（例えば、高せん断力インペラを取付けたＴ５０ ＵｌｔｒａＴｕｒｒａｘ−ＩＫＡ）のせん断力適用ヘッドを浸漬する。

[0180]撹拌を開始した後、所望の体積の繊維形成液（例えば、３〜５ｍＬ）を、ミキサーのヘッドとビーカーの壁との間の隙間に、注入によって（すなわち、シリンジポンプを使用して）導入する。報告される実施例において、２３Ｇ針を有する３ｍＬ注射器を使用して、繊維形成液を注入し、注入速度を変化させた。撹拌は、一定の時間維持し、次いで停止することとする。試料は、析出用媒質、又は他の非溶媒で洗浄し、特性付けを行う。

[0181]所望される場合、分散媒、容器、攪拌装置、及び場合により繊維形成液も冷却して（例えば、凍結させることによって）、本繊維形成方法が、室温未満の温度で実行されるのを可能にしてもよい。

ポリ（エチレン−ｃｏ−アクリル酸）（ＰＥＡＡ）繊維の調製
[0182]希釈アンモニア（水中９％アンモニア）中で、９５℃で一晩撹拌して、ポリ（エチレン−ｃｏ−アクリル酸）（ＰＥＡＡ）（ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌ、プリマコール（Ｐｒｉｍａｃｏｒ）（商標）５９９０１）の２０重量／体積％溶液を調製した。次いで、この溶液を、ｐＨ１２アンモニア水で希釈して、異なったポリマー濃度の溶液を調製した。分散媒として１−ブタノールを選択した（２５０ｍｌ）。本手順において、高せん断力インペラを取付けた高速ミキサー（Ｔ５０ ＵｌｔｒａＴｕｒｒａｘ−ＩＫＡ）を使用した。同様の直径のビーカー中に、撹拌ヘッドを挿入した。最初にビーカー内に分散媒を導入し、撹拌を開始し、次いで、ミキサーのヘッドとビーカーの壁との間の隙間に、注入速度２０ｍＬ／分で、２７Ｇ針を有する３ｍＬ注射器を使用することによって、３ｍｌのポリマー溶液を速やかに注入した。一定時間撹拌を維持し、次いで停止した。試料は、析出用媒質（ｎ−ブタノール）で洗浄し、特性付けを行った。

[0183]試料は、走査電子顕微鏡法及び光学顕微鏡法（Ｏｌｙｍｐｕｓ ＤＰ７０）によって特徴付けした。生成したナノ繊維の平均長さ及び直径を、繊維２００本にわたって測定し、オリジン８（Ｏｒｉｇｉｎ８）（商標）ＳＲ４（Ｏｒｉｇｉｎ Ｌａｂｓ Ｃｏｒｐ．）を使用してデータ処理及びプロットするステップによって計算した。

[0184]種々の処理パラメータを変動させることから得られた結果を、表１に示している。

結果及び考察
[0185]図１において、ポリマー繊維生成の基本手順を図示している。

[0186]図２は、せん断力下でｎ−ブタノール中のＰＥＡＡ溶液を注入した後、集めた典型的な析出物の（ａ）光学顕微鏡像、及び（ｂ〜ｇ）走査電子顕微鏡像を示す。縮尺バーは（ａ）２０μｍ、（ｂ）５μ及び（ｃ）１μｍである。図２（ａ）に見られるように、複数の短いポリマーナノ繊維が得られている。図２（ｃ）に見られるように、ナノ繊維は円筒形の形状を示す。図２（ｄ）〜（ｇ）に見られるように、生成したナノ繊維の先端は、鋭利ではなく、半円形である。

[0187]図３は、種々のＰＥＡＡ濃度で生成したポリマーナノ繊維の直径の分布を示す（撹拌速度６４００ｒｐｍ、時間７分、ｎ−ブタノール２５０ｍｌ、ポリマー溶液３ｍｌ、室温）。

[0188]図４は、種々の処理パラメータによる繊維長さの分布を比較したグラフを示す。長さ区間内におけるデータの累積度数を計算し、可視化のためプロットした。図４（ａ）は、測定した繊維長さへのポリマー濃度の効果を示す（撹拌速度８８００ｒｐｍ）。図４（ｂ）及び４（ｃ）は、それぞれ低濃度ポリマー溶液（３重量／体積％）及び高濃度ポリマー溶液（１２．６重量／体積％）についての、繊維長さへの撹拌速度の効果を示す。

[0189]表２に記述したように、ＰＥＡＡ繊維調製のための上述の実験手順を使用して、種々の処理条件下でＰＥＡＡ繊維を調製した。

図５は、種々のせん断速度で得られた平均繊維直径を例示するグラフであって、（ａ）ＰＥＡＡ６％（重量／体積）、（ｂ）ＰＥＡＡ約１２％（重量／体積）及び（ｃ）ＰＥＡＡ２０％（重量／体積）を含有するポリマー溶液が、−２０〜０℃の間の低温（白丸）、又は約２２℃の室温（黒四角）のいずれかで処理される場合に得られた平均繊維直径のグラフを示す。一般に、ポリマー濃度を増加させると、繊維直径が増大することが観察された。さらに、低温で行った処理は、室温で行った対応する処理よりも小さい直径を有する繊維をもたらした。

[0190]表３及び４に記述したように、上記の一般的実験手順を使用して、種々の処理条件下で、種々のポリマーによるポリマー繊維を調製した。

表３及び表４の結果は、合成ポリマー及び天然ポリマーを含む、一連のポリマーにより繊維を生成させることができることを示す。

実施例８９
[0191]磁性ナノ繊維を有するポリ（エチレン−ｃｏ−アクリル酸）（ＰＥＡＡ）繊維の調製

[0192]希釈アンモニア（水中９％アンモニア）中で、９５℃で一晩撹拌して、ポリ（エチレン−ｃｏ−アクリル酸）（ＰＥＡＡ）（ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌ、プリマコール（商標）５９９０１）の２０重量／体積％溶液を調製した。次いで、この溶液に磁性ナノ粒子を添加し、次いでｐＨ１２アンモニア水で希釈して、ＰＥＡＡ８％（重量／体積）の最終溶液濃度とした。１−ブタノール（２５０ｍｌ）を、高せん断力インペラを取付けた高速ミキサー（Ｔ５０ ＵｌｔｒａＴｕｒｒａｘ−ＩＫＡ）のビーカーに添加した。ビーカー内に、撹拌ヘッドを挿入し、撹拌を開始した。次いで、ミキサーのヘッドとビーカーの壁との間の隙間に、注入速度２０ｍＬ／分で、２７Ｇ針を有する３ｍＬ注射器を使用することによって、磁性ナノ粒子を有するポリマー溶液（３ｍｌ）を速やかに注入した。一定時間撹拌を維持し、次いで停止した。得られた繊維は、析出用媒質（ｎ−ブタノール）で洗浄した。

[0193]磁性粒子は、ＰＥＡＡ繊維によって封入され、図６に示したように、磁界により整列することが可能であることが見出された。

[0194]本明細書において概説したように、本発明の趣旨から逸脱せずに、種々の他の修正及び／又は変更を行うことができると理解される。

[0195]本明細書（特許請求の範囲を含む）において用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んだ（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ）」又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が使用される場合、これらの用語は、言及された特徴、完全体、ステップ又は成分の存在を規定しており、しかし１種又は複数の他の特徴、整数、ステップ、成分又はそれらの群の存在を排除するものではないと解釈されるべきである。

Claims (16)

1. 繊維の調製方法であって、
   （ａ）繊維形成液の流れを、分散媒に曝される際に繊維形成液の流れがもたらされる速度で分散媒中に注入し、分散媒に１００〜１９０，０００ｃＰ／秒の範囲にあるせん断応力を適用するステップであり、繊維形成液が３〜１００ｃＰの範囲にある粘度を有し、分散媒が１〜５０ｃＰの範囲にある粘度を有し、分散媒の粘度に対する繊維形成液の粘度の比が２〜５０の範囲にある、ステップと、
   （ｂ）繊維形成液の流れのゲル化により形成されるフィラメントを、分散媒からフィラメントに適用されるせん断力のもとで切断してセグメントを形成し、１５ｎｍ〜５μｍの直径及び１μｍ〜３ｍｍの長さを有する繊維を提供するステップと、
   を含む方法。
2. 繊維形成液が、分散媒中で１×１０^−６ｍ／秒^１／２〜１×１０^−２ｍ／秒^１／２の範囲にあるゲル化速度を示す、請求項１に記載の方法。
3. 分散媒が、１〜１５ｃＰの範囲にある粘度を有する、請求項１又は２に記載の方法。
4. ステップ（ａ）及び（ｂ）が、５０℃を超えない温度で実行される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 繊維形成液が、溶媒中に少なくとも１種の繊維形成物質を含む繊維形成溶液である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 分散媒が、アルコール、イオン性液体、ケトン溶媒、水、極低温液体及びジメチルスルホキシドからなる群から選択される溶媒を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 分散媒が、Ｃ_２〜Ｃ_４アルコールからなる群から選択される溶媒を含む、請求項６に記載の方法。
8. 繊維形成液が、０．１〜５０％（重量／体積）の範囲にある量のポリマーを含有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 繊維形成液及び分散媒の少なくとも１つが、粒子、架橋剤、可塑剤、多官能性リンカー及び凝固剤からなる群から選択される少なくとも１種の添加剤をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. ポリマー繊維の調製方法であって、
    （ａ）ポリマー溶液の流れを、分散媒に曝される際にポリマー溶液の流れがもたらされる速度で分散媒中に注入し、分散媒に１００〜１９０，０００ｃＰ／秒の範囲にあるせん断応力を適用するステップであり、ポリマー溶液が３〜１００ｃＰの範囲にある粘度を有し、分散媒が１〜５０ｃＰの範囲にある粘度を有し、分散媒の粘度に対するポリマー溶液の粘度の比が２〜５０の範囲にある、ステップと、
    （ｂ）ポリマー溶液の流れのゲル化により形成されるフィラメントを、分散媒からフィラメントに適用されるせん断力のもとで切断してセグメントを形成し、１５ｎｍ〜５μｍの直径及び１μｍ〜３ｍｍの長さを有するポリマー繊維を提供するステップと、
    を含む方法。
11. ポリマー溶液が、分散媒中で１×１０^−６ｍ／秒^１／２〜１×１０^−２ｍ／秒^１／２の範囲にあるゲル化速度を示す、請求項１０に記載の方法。
12. ステップ（ａ）及び（ｂ）が、５０℃を超えない温度で実行される、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. ポリマーが、ポリペプチド、アルギン酸塩、キトサン、デンプン、コラーゲン、絹フィブロイン、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ボロン酸官能化ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン及びポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（乳酸）、ポリエーテルスルホン、無機ポリマー、並びにこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. ポリマーが、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、及びこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 繊維形成液の流れが、分散媒に曝される際に乳化又は切断されて不連続な液滴にはならない、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
16. ポリマー溶液の流れが、分散媒に曝される際に乳化又は切断されて不連続な液滴にはならない、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。