知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-06
(45)【発行日】2024-06-14
(54)【発明の名称】積層型配列性繊維シートの製造方法
(51)【国際特許分類】
D04H 3/04 20120101AFI20240607BHJP
A61L 27/50 20060101ALI20240607BHJP
B32B 5/26 20060101ALI20240607BHJP
C12M 3/00 20060101ALI20240607BHJP
【ＦＩ】
D04H3/04
A61L27/50
B32B5/26
C12M3/00 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020076872
(22)【出願日】2020-04-23
(65)【公開番号】P2021172912
(43)【公開日】2021-11-01
【審査請求日】2023-02-07
(73)【特許権者】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106518
【弁理士】
【氏名又は名称】松谷 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100113170
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 和久
(72)【発明者】
【氏名】塚原 法人
(72)【発明者】
【氏名】中村 太一
(72)【発明者】
【氏名】辻 清孝
(72)【発明者】
【氏名】池田 浩二
【審査官】川口 裕美子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１８９９１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０４３８５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００３１８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０６８１３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１５６０８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０５７２８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１３９５２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１４６７３３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｄ０４Ｈ ３／０４
Ａ６１Ｌ ２７／５０
Ｂ３２Ｂ ５／２６
Ｃ１２Ｍ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
フィルム基材上に高分子材料からなる第１繊維を互いに平行に塗布し、第１繊維層を形成する工程と、前記第１繊維層上に前記第１繊維層の前記第１繊維と交差するように、前記第１繊維とは直径が異なる、高分子材料からなる第２繊維を互いに平行に塗布し、第２繊維層を形成する工程と、
前記第２繊維層上に前記第２繊維層の前記第２繊維と交差するように、前記第１繊維を互いに平行に塗布し、第３繊維層を形成する工程と、
前記第３繊維層上に前記第３繊維層の前記第１繊維と交差するように、前記第２繊維を互いに平行に塗布し、第４繊維層を形成する工程と、を繰り返し、
第ｎ－１繊維層上に第ｎ繊維層を形成する工程と、
前記第ｎ繊維層まで積層された、前記フィルム基材を加熱し、前記第１繊維と前記第２繊維との交差部を交絡させる加熱工程と、
前記加熱工程後に前記フィルム基材から積層された前記第１繊維層から前記第ｎ繊維層までの繊維層を剥離し、積層型配列性シートを形成する工程と、
を有する、積層型配列性繊維シートの製造方法。
【請求項2】
前記第１繊維の直径と前記第２繊維の直径とは、２倍以上異なる、請求項１に記載の積層型配列性繊維シートの製造方法。
【請求項3】
前記第１繊維と前記第２繊維との交差角は、３０°～１５０°である、請求項１または２に記載の積層型配列性繊維シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、配列性を有する、積層型繊維シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ポリエチレンフタレートやポリスチレン等の高分子材料からなる、微細且つ均一な配列性を有する繊維シートが、細胞培養における足場材料や濾過用フィルター用途等として、注目されている。
【0003】
特に細胞培養の分野では、近年、細胞が三次元（３Ｄ）に成長しながら生体器官を構築していく、実際の生体における細胞の成長形態をin vitro（体外で）で模倣する、３Ｄ細胞培養が脚光を浴びている。その３Ｄ細胞培養を実現する足場材料として、微細且つ均一な配列性を有する、積層型の繊維シートに対する注目が高まっている。
【0004】
例えば、３Ｄ細胞培養を可能にする足場材料としては、特許文献１の図１が示すような、配列性を有する繊維シート層の構造体を縦横９０°交差する形で、積み重ねて形成した構造物が知られており、細胞は、この配列性を有する積層型繊維シート上で培養される。
【0005】
【0006】
まず、図６を用いて、従来の積層型配列性繊維シートの構造について説明する。
図６において、積層型配列性繊維シート１は、ポリスチレンやポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の高分子材料からなる繊維２が、Ｙ方向に平行且つ等ピッチで配列された層の構造体と、同様の高分子材料からなる繊維３が、Ｘ方向に平行且つ等ピッチに配列された層の構造体が、交互にZ方向に積み重ねられ、形成された、３Ｄ構造体である。
図６において、積層型配列性繊維シート１は、ポリスチレンやポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等の高分子材料からなる繊維２が、Ｙ方向に平行且つ等ピッチで配列された層の構造体と、同様の高分子材料からなる繊維３が、Ｘ方向に平行且つ等ピッチに配列された層の構造体が、交互にZ方向に積み重ねられ、形成された、３Ｄ構造体である。
【0007】
次に、図７－１乃至図７－５を用いて、従来の積層型配列性繊維シート１の製造方法の一例について説明する。
（１）従来の積層型配列性繊維シートの製造方法では、まず始めに、図７－１に示すような、繊維２がY方向に平行且つ等ピッチで配列され、繊維３が、X方向に平行且つ等ピッチに配列された繊維メッシュ層４の構造体を射出成型法等の方法で、複数作製しておく。
（２）次に、複数作製した繊維メッシュ層４の内、まずは２個を、図７－２に示すように第１の繊維メッシュ層５と第２の繊維メッシュ層６とし、お互いを位置合わせし、重ね合わせた後、接合する。
尚、接合は、一般的には、熱融着により行われるが、その限りでは無く、接着材を介して接合する方法であっても良い。
（３）その結果、図７－３に示す、４層構造を有する、積層型配列性繊維シート７が完成する。
（４）次に図７－４に示すように、４層構造の積層型配列性繊維シート７に対し、第３の繊維メッシュ層８を位置合わせし、重ね合わせた後、接合する。
（５）その結果、図７－５に示す、６層構造を有する、積層型配列性繊維シート９が完成する。
更に積層型配列性繊維シートの層数を増やしたい際は、同様の工程を繰り返すことで
製造していく。
（１）従来の積層型配列性繊維シートの製造方法では、まず始めに、図７－１に示すような、繊維２がY方向に平行且つ等ピッチで配列され、繊維３が、X方向に平行且つ等ピッチに配列された繊維メッシュ層４の構造体を射出成型法等の方法で、複数作製しておく。
（２）次に、複数作製した繊維メッシュ層４の内、まずは２個を、図７－２に示すように第１の繊維メッシュ層５と第２の繊維メッシュ層６とし、お互いを位置合わせし、重ね合わせた後、接合する。
尚、接合は、一般的には、熱融着により行われるが、その限りでは無く、接着材を介して接合する方法であっても良い。
（３）その結果、図７－３に示す、４層構造を有する、積層型配列性繊維シート７が完成する。
（４）次に図７－４に示すように、４層構造の積層型配列性繊維シート７に対し、第３の繊維メッシュ層８を位置合わせし、重ね合わせた後、接合する。
（５）その結果、図７－５に示す、６層構造を有する、積層型配列性繊維シート９が完成する。
更に積層型配列性繊維シートの層数を増やしたい際は、同様の工程を繰り返すことで
製造していく。
【0008】
尚、本事例では、繊維メッシュ層を１層ずつ積み重ね、接合していくことで、複数層を有する、積層型配列性繊維シートを製造する方法を示したが、全層の繊維メッシュ層をまとめて重ね合わせた後、一括で接合する製造方法であってもよい。
【0009】
次に、図８－１乃至図８－３を用いて、図６～図７－１乃至図７－５の事例とは異なる、繊維メッシュ層構造を有する、従来の積層型配列性繊維シートの製造方法について説明する。図８－１乃至図８－３は、従来の積層型配列性繊維シート製造方法の一例の各工程を示す模式図である。
（ａ）図８－１に示す、従来例では、繊維メッシュ層１０は、Ｙ方向に平行且つ等ピッチで配列され、繊維１１と、Ｘ方向に平行且つ等ピッチに配列された繊維１２と、繊維１１と繊維１２との交点にＺ方向と平行に形成された支柱１３により構成されている。繊維メッシュ層１０も射出成形法等により、複数製造しておく。
（ｂ）次に、複数製造した繊維メッシュ層１０を用いて、図８－２に示すように第１の繊維メッシュ層１４の支柱１３の位置と、第２の繊維メッシュ層１５の支柱１３の位置が合致するよう重ね合わせ、接合する。
（３）その後、更に第３の繊維メッシュ層１６の支柱１３の位置と、第２の繊維メッシュ層１５の支柱１３の位置が合致するよう、重ね合わせ、接合する工程を繰り返すことで、図８－３に示す、複数の層を有する、積層型配列性繊維シート１７が完成する。
この場合においても、全層の繊維メッシュ層をまとめて重ね合わせた後、一括で接合する製造方法を適用してもよい。
（ａ）図８－１に示す、従来例では、繊維メッシュ層１０は、Ｙ方向に平行且つ等ピッチで配列され、繊維１１と、Ｘ方向に平行且つ等ピッチに配列された繊維１２と、繊維１１と繊維１２との交点にＺ方向と平行に形成された支柱１３により構成されている。繊維メッシュ層１０も射出成形法等により、複数製造しておく。
（ｂ）次に、複数製造した繊維メッシュ層１０を用いて、図８－２に示すように第１の繊維メッシュ層１４の支柱１３の位置と、第２の繊維メッシュ層１５の支柱１３の位置が合致するよう重ね合わせ、接合する。
（３）その後、更に第３の繊維メッシュ層１６の支柱１３の位置と、第２の繊維メッシュ層１５の支柱１３の位置が合致するよう、重ね合わせ、接合する工程を繰り返すことで、図８－３に示す、複数の層を有する、積層型配列性繊維シート１７が完成する。
この場合においても、全層の繊維メッシュ層をまとめて重ね合わせた後、一括で接合する製造方法を適用してもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【文献】特願２００９－５４９６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、図７－１乃至図７－５及び図８－１乃至図８－３に記載した、特許文献１の積層型配列性繊維シートの製造方法では、直径が数十～数百μｍ程度の微細な繊維で構成された、繊維メッシュ層４を正確に位置合わせし、所定の位置に積み重ねていくことは困難であり、繊維メッシュ層間で位置ズレが生じる。この為、微細且つ均一な配列性を有する積層型の繊維シートを安定的に品質良く製造することは困難であった。
【0012】
また、正確に繊維メッシュ層４を積み重ねる為には、画像認識を活用して、所定の積層位置を算出し、積み重ねていく方法も考えられるが、その場合、生産性が著しく悪くなる、という課題があった。
【0013】
更に、図８－１に記載した、支柱１３を有する、積層型配列性繊維シート１７においては、各層の繊維メッシュ層１０の層間接合は、支柱１３の平坦な直径断面部と、繊維１２の曲率部とを位置合わせし、突き合わせてつなぐ構造である。この為、正確に双方の位置合わせが出来たとしても、接合面積が小さく、層間の接合品質確保に問題があった。
【0014】
ましてや、少しでも支柱１３と繊維１２との位置がずれると、支柱１３と繊維１２との接合面積が極端に減る為、初期の接合確保すら難しい、との課題があった。
【0015】
以上より、本発明の目的は、３Ｄ細胞培養における足場材料や高性能な濾過用フィルター等として用いられる、微細且つ均一な配列性を有する積層型繊維シートを安定的に品質良く形成する製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
上記課題を解決するために、本発明に係る積層型配列性繊維シートの製造方法は、フィルム基材上に高分子材料からなる第1繊維を互いに平行に塗布し、第１繊維層を形成する工程と、
前記第１繊維層上に前記第１繊維層の前記第１繊維と交差するように、前記第１繊維とは直径が異なる、高分子材料からなる第２繊維を互いに平行に塗布し、第２繊維層を形成する工程と、
前記第２繊維層上に前記第２繊維層の前記第２繊維と交差するように、前記第１繊維を互いに平行に塗布し、第３繊維層を形成する工程と、
前記第３繊維層上に前記第３繊維層の前記第１繊維と交差するように、前記第２繊維を互いに平行に塗布し、第４繊維層を形成する工程と、を繰り返し、
第ｎ－１繊維層上に第ｎ繊維層を形成する工程と、
前記第ｎ繊維層まで積層された、前記フィルム基材を加熱し、前記第1繊維と前記第２繊維との交差部を交絡させる加熱工程と、
前記加熱工程後に前記フィルム基材から積層された前記第1繊維層から前記第ｎ繊維層までの繊維層を剥離し、積層型配列性シートを形成する工程と、
を有する。
前記第１繊維層上に前記第１繊維層の前記第１繊維と交差するように、前記第１繊維とは直径が異なる、高分子材料からなる第２繊維を互いに平行に塗布し、第２繊維層を形成する工程と、
前記第２繊維層上に前記第２繊維層の前記第２繊維と交差するように、前記第１繊維を互いに平行に塗布し、第３繊維層を形成する工程と、
前記第３繊維層上に前記第３繊維層の前記第１繊維と交差するように、前記第２繊維を互いに平行に塗布し、第４繊維層を形成する工程と、を繰り返し、
第ｎ－１繊維層上に第ｎ繊維層を形成する工程と、
前記第ｎ繊維層まで積層された、前記フィルム基材を加熱し、前記第1繊維と前記第２繊維との交差部を交絡させる加熱工程と、
前記加熱工程後に前記フィルム基材から積層された前記第1繊維層から前記第ｎ繊維層までの繊維層を剥離し、積層型配列性シートを形成する工程と、
を有する。
【0017】
また、本発明に係る積層型配列性繊維シートは、高分子材料からなる第１繊維が互いに平行に配置された奇数番号層と、
前記奇数番号層の上に前記第１繊維と交差する、高分子材料からなる第２繊維が多義に平行に配置された偶数番号層と、が積層された積層型配列性繊維シートであって、
互いに交差する、前記奇数番号層の前記第１繊維と、前記偶数番号層の前記第２繊維と、の交絡部は、その厚みが、前記第１繊維の直径と前記第２繊維の直径との合計以下である。
前記奇数番号層の上に前記第１繊維と交差する、高分子材料からなる第２繊維が多義に平行に配置された偶数番号層と、が積層された積層型配列性繊維シートであって、
互いに交差する、前記奇数番号層の前記第１繊維と、前記偶数番号層の前記第２繊維と、の交絡部は、その厚みが、前記第１繊維の直径と前記第２繊維の直径との合計以下である。
【発明の効果】
【0018】
本発明に係る積層型配列性繊維シートの製造方法によれば、積層型配列性繊維シートの製造において、各繊維シートの層間が、位置ズレ無く、且つ、高い接続品質で接合された積層構造体を形成することが可能となる。これにより、３Ｄ細胞培養における足場材料や高性能濾過用フィルター等として用いられる、微細且つ均一な配列性を有する、積層型配列性繊維シートを安定的に品質良く製造、提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1-1】実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図1-2】実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図1-3】実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図1-4】実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図1-5】実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図1-6】実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例によって形成されたｎ層の積層型配列性繊維シート構造体１１１の構成を示す模式図である。
【図1-7】実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例によって完成された積層型配列性繊維シートの構成を示す模式図である。
【図2A】実施の形態１において、高分子材料からなる繊維をフィルム基材上に塗布し、繊維層を形成するのに用いる装置の一例を側面から見た側面図である。
【図3】実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例を示す工程図である。
【図4-1】実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの一例の構造を示す模式図である。
【図5-1】実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの一例の断面構造を示す模式断面図である。
【図5-3】第２繊維の直径が第１繊維の直径の２倍未満の場合の断面構造を示す模式断面図である。
【図5-4】第２繊維の直径が第１繊維の直径の２倍以上の場合の断面構造を示す模式断面図である。
【図6】従来の積層型配列性繊維シートの一例を示す模式図である。
【図7-1】従来の積層型配列性繊維シート製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図7-2】従来の積層型配列性繊維シート製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図7-3】従来の積層型配列性繊維シート製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図7-4】従来の積層型配列性繊維シート製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図7-5】従来の積層型配列性繊維シート製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図8-1】従来の積層型配列性繊維シート製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図8-2】従来の積層型配列性繊維シート製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【図8-3】従来の積層型配列性繊維シート製造方法の一例の一工程を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
第１の態様に係る積層型配列性繊維シートの製造方法は、フィルム基材上に高分子材料からなる第１繊維を互いに平行に塗布し、第１繊維層を形成する工程と、
前記第１繊維層上に前記第１繊維層の前記第１繊維と交差するように、前記第１繊維とは直径が異なる、高分子材料からなる第２繊維を互いに平行に塗布し、第２繊維層を形成する工程と、
前記第２繊維層上に前記第２繊維層の前記第２繊維と交差するように、前記第１繊維を互いに平行に塗布し、第３繊維層を形成する工程と、
第３繊維層上に前記第３繊維層の前記第１繊維と交差するように、前記第２繊維を互いに平行に塗布し、第４繊維層を形成する工程と、を繰り返し、
第ｎ－１繊維層上に第ｎ繊維層を形成する工程と、
前記第ｎ繊維層まで積層された、前記フィルム基材を加熱し、前記第１繊維と前記第２繊維との交差部を交絡させる加熱工程と、
前記加熱工程後に前記フィルム基材から積層された前記第1繊維層から前記第ｎ繊維層までの繊維層を剥離し、積層型配列性シートを形成する工程と、
を有する。
前記第１繊維層上に前記第１繊維層の前記第１繊維と交差するように、前記第１繊維とは直径が異なる、高分子材料からなる第２繊維を互いに平行に塗布し、第２繊維層を形成する工程と、
前記第２繊維層上に前記第２繊維層の前記第２繊維と交差するように、前記第１繊維を互いに平行に塗布し、第３繊維層を形成する工程と、
第３繊維層上に前記第３繊維層の前記第１繊維と交差するように、前記第２繊維を互いに平行に塗布し、第４繊維層を形成する工程と、を繰り返し、
第ｎ－１繊維層上に第ｎ繊維層を形成する工程と、
前記第ｎ繊維層まで積層された、前記フィルム基材を加熱し、前記第１繊維と前記第２繊維との交差部を交絡させる加熱工程と、
前記加熱工程後に前記フィルム基材から積層された前記第1繊維層から前記第ｎ繊維層までの繊維層を剥離し、積層型配列性シートを形成する工程と、
を有する。
【0021】
第２の態様に係る積層型配列性繊維シートの製造方法は、上記第１の態様において、前記第1繊維の直径と前記第２繊維の直径とは、２倍以上異なってもよい。
【0022】
第３の態様に係る積層型配列性繊維シートの製造方法は、上記第１又は第２の態様において、前記１繊維と前記第２繊維との交差角は、３０°～１５０°であってもよい。
【0023】
第４の態様に係る積層型配列性繊維シートは、高分子材料からなる第１繊維が互いに平行に配置された奇数番号層と、
前記奇数番号層の上に前記第1繊維と交差する、高分子材料からなる第２繊維が互いに平行に配置された偶数番号層と、が積層された積層型配列性繊維シートであって、
互いに交差する、前記奇数番号層の前記第１繊維と、前記偶数番号層の前記第２繊維と、の交絡部は、その厚みが、前記第１繊維の直径と前記第２繊維の直径との合計以下である。
前記奇数番号層の上に前記第1繊維と交差する、高分子材料からなる第２繊維が互いに平行に配置された偶数番号層と、が積層された積層型配列性繊維シートであって、
互いに交差する、前記奇数番号層の前記第１繊維と、前記偶数番号層の前記第２繊維と、の交絡部は、その厚みが、前記第１繊維の直径と前記第２繊維の直径との合計以下である。
【0024】
第５の態様に係る積層型配列性繊維シートは、上記第４の態様において、前記第１繊維と前記第２繊維との何れか直径が大きい方の繊維は、弾性ゴム材料であってもよい。
【0025】
以下、本発明の実施の形態に係る積層型配列性繊維シート及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
【0026】
（実施の形態１）
＜積層型配列性繊維シートの製造方法＞
図１－１～図１－７は、実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例の各工程を示す模式図である。図１－１～図１－７を用いて実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例を説明する。
（１）まず、図１－１に示す、フィルム表面にフッ素加工等の離型処理が施された、剥離性を有する、フィルム基材１０１を準備する。
（２）次に、図１－２に示すように、フィルム基材１０１上にポリエチレンフタレートやポリスチレン等の高分子材料からなる、第１繊維１０２を互いに平行に塗布し、第１繊維層１０３を形成する。実施の形態１では、ポリスチレンを採用し、直径２０μｍの第１繊維１０２をフィルム基材１０１上に５０μｍの間隔で、平行に塗布した。
（３）次に、図１－３に示すように、フィルム基材１０１に形成された、第１繊維層１０３上に第１繊維層１０３の第１繊維１０２と交差するように、第１繊維１０２と同様の高分子材料、ポリスチレンからなる第２繊維１０４を１００μｍの間隔で互いに平行に塗布し、第２繊維層１０５を形成した。本実施の形態では、第２繊維１０４として、第１繊維１０２より太い、直径５０μｍの繊維を用いた。これは、第１繊維層と後述する第３繊維層間の隙間を確保する、スペーサとしての機能を第２繊維１０４に持たせる為である。
＜積層型配列性繊維シートの製造方法＞
図１－１～図１－７は、実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例の各工程を示す模式図である。図１－１～図１－７を用いて実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法の一例を説明する。
（１）まず、図１－１に示す、フィルム表面にフッ素加工等の離型処理が施された、剥離性を有する、フィルム基材１０１を準備する。
（２）次に、図１－２に示すように、フィルム基材１０１上にポリエチレンフタレートやポリスチレン等の高分子材料からなる、第１繊維１０２を互いに平行に塗布し、第１繊維層１０３を形成する。実施の形態１では、ポリスチレンを採用し、直径２０μｍの第１繊維１０２をフィルム基材１０１上に５０μｍの間隔で、平行に塗布した。
（３）次に、図１－３に示すように、フィルム基材１０１に形成された、第１繊維層１０３上に第１繊維層１０３の第１繊維１０２と交差するように、第１繊維１０２と同様の高分子材料、ポリスチレンからなる第２繊維１０４を１００μｍの間隔で互いに平行に塗布し、第２繊維層１０５を形成した。本実施の形態では、第２繊維１０４として、第１繊維１０２より太い、直径５０μｍの繊維を用いた。これは、第１繊維層と後述する第３繊維層間の隙間を確保する、スペーサとしての機能を第２繊維１０４に持たせる為である。
【0027】
尚、図１－３では、第1繊維層１０３の第１繊維１０２と第２繊維層１０５の第２繊維１０４との交差角は９０°の事例を示しているが、隣接する各繊維層の第１繊維と第２繊維との交差角は、これに限定されるものでは無く、３０°～１５０°の範囲であることが好適である。
【0028】
（４）次に、図１－４に示すように、第２繊維層１０５上に第２繊維層１０５の第２繊維１０４と交差するように第１繊維１０２を５０μｍの間隔で互いに平行に塗布し、第３繊維層１０６を形成した。
尚、第３繊維層１０６を構成する、第１繊維１０２は、第１繊維層１０３を構成する第１繊維を同様に、直径２０μｍのものを用いた。
尚、第３繊維層１０６を構成する、第１繊維１０２は、第１繊維層１０３を構成する第１繊維を同様に、直径２０μｍのものを用いた。
【0029】
（５）更に、図１―５に示すように、第３繊維層１０６上に第３繊維層１０６の第１繊維１０２と交差するように第２繊維１０４を１００μｍの間隔で互いに平行に塗布し、第４繊維層１０７を形成した。
尚、第４繊維層１０６を構成する、第２繊維１０４は、第２繊維層１０５を構成する第２繊維を同様に、直径５０μｍのものを用いた。
尚、第４繊維層１０６を構成する、第２繊維１０４は、第２繊維層１０５を構成する第２繊維を同様に、直径５０μｍのものを用いた。
【0030】
【0031】
（７）図１－６は、フィルム基材１０１上に形成した第ｎ－１繊維層１０９上に第ｎ－１繊維層１０９の第１繊維又は第２繊維と交差するように第２繊維又は第１繊維を互いに平行に塗布して第ｎ繊維層１１０を形成することで作製した、ｎ層の積層型配列性繊維シート構造体１１１の構成を示す模式図である。
（８）積層型配列性繊維シート構造体１１１は、作製後に高分子材料（実施の形態１ではポリスチレン）のガラス転移点以上、且つ融点未満の温度で、一定時間、加熱処理を行う。加熱処理を施すことで、第ｎ－１繊維層１０９の第１繊維又は第２繊維と第ｎ繊維層１１０の第２繊維又は第１繊維との交差部は、交絡し、各繊維層間が接合された構造体となる。
（９）次に、加熱処理後、積層型配列性繊維シート構造体１１１からフィルム基材１０１を剥離する。
以上の工程によって、図１－７に示す、積層型配列性繊維シート１１２が完成する。
（８）積層型配列性繊維シート構造体１１１は、作製後に高分子材料（実施の形態１ではポリスチレン）のガラス転移点以上、且つ融点未満の温度で、一定時間、加熱処理を行う。加熱処理を施すことで、第ｎ－１繊維層１０９の第１繊維又は第２繊維と第ｎ繊維層１１０の第２繊維又は第１繊維との交差部は、交絡し、各繊維層間が接合された構造体となる。
（９）次に、加熱処理後、積層型配列性繊維シート構造体１１１からフィルム基材１０１を剥離する。
以上の工程によって、図１－７に示す、積層型配列性繊維シート１１２が完成する。
【0032】
この積層型配列性繊維シート１１２では、第１繊維１０２と第２繊維１０４との交差部は、加熱工程により交絡（接合）された構造となっている。この為、従来例のような、繊維メッシュ層間の位置ずれにより、接合部の面積が減少するといった事象が発生する心配も無く、高い接合品質の層間接続を得ることが出来る。
また、従来例のように繊維メッシュ層の構造体を位置合わせし、積み重ねていく工程とは異なり、繊維を所定の位置に高速で塗布するだけで、層間の位置ズレの無い積層体を形成することが出来る。この為、均一な配列性を有する、積層型繊維シートを安定的に品質良く、且つ高生産性で製造、提供することが可能となる。つまり、従来例において、繊維メッシュ層間の位置ずれの要因となっていた、繊維メッシュ層の構造体を位置合わせし、積み重ねていく必要がない。
また、従来例のように繊維メッシュ層の構造体を位置合わせし、積み重ねていく工程とは異なり、繊維を所定の位置に高速で塗布するだけで、層間の位置ズレの無い積層体を形成することが出来る。この為、均一な配列性を有する、積層型繊維シートを安定的に品質良く、且つ高生産性で製造、提供することが可能となる。つまり、従来例において、繊維メッシュ層間の位置ずれの要因となっていた、繊維メッシュ層の構造体を位置合わせし、積み重ねていく必要がない。
【0033】
また、奇数番号層を構成する第１繊維と偶数番号層を構成する第２繊維との交差部は、加熱工程により交絡（接合）された構造となっている。この為、各繊維層間の位置ずれにより、接合部の面積が減少するといった事象が発生する心配も無く、高い接合品質の層間接続を得ることが出来る。
【0034】
更に、第１繊維と第２繊維とでは、繊維の直径が異なる為、加熱工程によって、第１繊維と第２繊維との交差部を交絡する際、第１繊維、第２繊維は、それぞれが溶融し、双方に溶け込むが、最大限溶け込んだとしても、各繊維層間の隙間は確保出来る。そのため、繊維層間が一体化してしまうといった、構造不良が発生することは無く、安定した品質で、積層型配列性繊維シートを製造、提供することが可能となる。
【0035】
尚、実施の形態１では、奇数番号層を構成する第１繊維１０２の塗布間隔は５０μｍで全ての奇数番号層で同じ、更に、偶数番号層を構成する第２繊維１０４の塗布間隔は１００μｍで全ての偶数番号層で同じ、という構造例を示したが、これに限られない。例えば、奇数番号層の中の一部の層や偶数番号層の中の一部の層で、繊維の塗布間隔が異なる層があってもよい。
【0036】
【0037】
【0038】
以下に、図２Ａ及び図２Ｂの装置を用いて高分子材料からなる繊維をフィルム基材上に塗布する工程について説明する。
（ａ）ポリエチレンフタレートやポリスチレン等の高分子材料は、有機溶剤による膨潤や加熱により、溶融もしくは、溶液状態でノズル２０１から押し出され、自然冷却もしくは自然乾燥されることにより、固形状態の繊維２０２が形成される。
実施の形態１では、繊維を構成する高分子材料としてポリスチレンを採用し、ペレット状のポリスチレンを有機溶媒であるＤＭＦ（Ｎ、Ｎ－ジメチルホルムアミド）に３０重量％膨潤させた溶液を用いて、繊維２０２を形成した。
（ｂ）次に、繊維２０２は、ガイド２０５により、巻取りドラム２０３おける回転軸２０４に対し、垂直な方向（Ｚ方向）に押圧され、巻取りドラム２０３上に、予め取り付けられている、フィルム基材１０１上に塗布される。
（ｃ）ノズル２０１とガイド２０５とは、一体となり、巻取りドラム２０３の回転軸２０４と平行な方向である、Ｐ－Ｐ’に沿って移動する。これによって、所定の配列性を持って、繊維２０２は、巻取りドラム２０３上に取り付けられた、フィルム基材１０１上に巻き取られていく。
（ａ）ポリエチレンフタレートやポリスチレン等の高分子材料は、有機溶剤による膨潤や加熱により、溶融もしくは、溶液状態でノズル２０１から押し出され、自然冷却もしくは自然乾燥されることにより、固形状態の繊維２０２が形成される。
実施の形態１では、繊維を構成する高分子材料としてポリスチレンを採用し、ペレット状のポリスチレンを有機溶媒であるＤＭＦ（Ｎ、Ｎ－ジメチルホルムアミド）に３０重量％膨潤させた溶液を用いて、繊維２０２を形成した。
（ｂ）次に、繊維２０２は、ガイド２０５により、巻取りドラム２０３おける回転軸２０４に対し、垂直な方向（Ｚ方向）に押圧され、巻取りドラム２０３上に、予め取り付けられている、フィルム基材１０１上に塗布される。
（ｃ）ノズル２０１とガイド２０５とは、一体となり、巻取りドラム２０３の回転軸２０４と平行な方向である、Ｐ－Ｐ’に沿って移動する。これによって、所定の配列性を持って、繊維２０２は、巻取りドラム２０３上に取り付けられた、フィルム基材１０１上に巻き取られていく。
【0039】
（ｄ）巻取りドラム２０３に取り付けられた、フィルム基材１０１上に巻き取られる繊維２０２の間隔は、一体となり移動する、ノズル１０１と第１ガイド１０５及び第２ガイド１０６の移動速度の調整により、任意の値で形成可能である。本実施の形態１では、奇数番号層は、５０μｍ間隔、偶数番号層は５０μｍの配列性で、繊維シート層を形成した。
【0040】
図３は、図２に示す装置を用いて、ｎ層の積層型配列性繊維シートを製造する際の工程を示すフローチャートである。
（１）まず、Ｓ０１工程において、巻取りドラムに取り付け、予め準備したフィルム基材に対し、第１繊維を塗布し、第１繊維層を形成する。
（２）その後、S０２工程において、巻取りドラムから第１繊維層が形成されたフィルム基材を一旦、取り外し、９０°回転させた後、再び巻取りドラムに取り付け、第２繊維を塗布し、第２繊維層を形成する。
（３）その後、Ｓ０１～Ｓ０２の工程を繰り返すことで、第ｎ－１繊維層が形成されたフィルム基材を一旦、取り外し、Ｓｎ工程において、９０°回転させた後、再び巻取りドラムに取り付け、第２繊維の塗布を行い（ｎが偶数の場合）、第ｎ繊維層を形成する。
（４）次にＳｎ＋１工程において、フィルム基材上に第ｎ繊維層が形成された、積層型配列性繊維シート構造体の加熱処理を行った後、Ｓｎ＋２工程において、フィルム基材を剥離することで、ｎ層の積層型配列性繊維シートが完成する。
（１）まず、Ｓ０１工程において、巻取りドラムに取り付け、予め準備したフィルム基材に対し、第１繊維を塗布し、第１繊維層を形成する。
（２）その後、S０２工程において、巻取りドラムから第１繊維層が形成されたフィルム基材を一旦、取り外し、９０°回転させた後、再び巻取りドラムに取り付け、第２繊維を塗布し、第２繊維層を形成する。
（３）その後、Ｓ０１～Ｓ０２の工程を繰り返すことで、第ｎ－１繊維層が形成されたフィルム基材を一旦、取り外し、Ｓｎ工程において、９０°回転させた後、再び巻取りドラムに取り付け、第２繊維の塗布を行い（ｎが偶数の場合）、第ｎ繊維層を形成する。
（４）次にＳｎ＋１工程において、フィルム基材上に第ｎ繊維層が形成された、積層型配列性繊維シート構造体の加熱処理を行った後、Ｓｎ＋２工程において、フィルム基材を剥離することで、ｎ層の積層型配列性繊維シートが完成する。
【0041】
尚、図２Ａ，図２Ｂ及び図３においては、フィルム基材上に繊維を塗布する方法として、回転ドラム上に取り付けたフィルム基材上に繊維を塗布する工法の事例を示したが、フィルム基材上への繊維層の塗布は、インクジェットやディスペンスによる描画といった、他の工法を採用してもよい。
【0042】
＜積層型配列性繊維シート構造体＞
次に、図４－１は、実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法を用いて製造した、図３のＳｎ工程後のｎ層の積層型配列性繊維シート構造体１１１の一例を示す模式図である。図４－２は、図４－１のＡ－Ａ方向（Ｘ方向）から見た断面構造を示す概略断面図である。
次に、図４－１は、実施の形態１に係る積層型配列性繊維シートの製造方法を用いて製造した、図３のＳｎ工程後のｎ層の積層型配列性繊維シート構造体１１１の一例を示す模式図である。図４－２は、図４－１のＡ－Ａ方向（Ｘ方向）から見た断面構造を示す概略断面図である。
【0043】
図４－１に示すように、フィルム基材１０１上に形成された第ｎ－１繊維層１０９は、第ｎ繊維層１１０を構成する第１繊維１０２より、太い直径を有する第２繊維１０４で構成されている。
図４－２に示すように、積層型配列性繊維シート構造体１１１において、フィルム基材１０１上に形成された、奇数番号層の第１繊維層１０３、第３繊維層１０６、第ｎ繊維層１１０を構成する第１繊維１０２の直径は、偶数番号層の第２繊維層１０５、第４繊維層１０７、第ｎ－１繊維層１０９を構成する第２繊維１０４の直径より、細い構造体となっていることが判る。
図４－２に示すように、積層型配列性繊維シート構造体１１１において、フィルム基材１０１上に形成された、奇数番号層の第１繊維層１０３、第３繊維層１０６、第ｎ繊維層１１０を構成する第１繊維１０２の直径は、偶数番号層の第２繊維層１０５、第４繊維層１０７、第ｎ－１繊維層１０９を構成する第２繊維１０４の直径より、細い構造体となっていることが判る。
【0044】
＜積層型配列性繊維シート＞
次に、図３における、加熱工程Ｓｎ＋１後の積層型配列性繊維シート１１２の断面模式図を図５－１に示す。
図５－１に示すように、図４－１に示す積層型配列性繊維シート構造体１１１に加熱工程を施すことで、積層型配列性繊維シート１１２となる。この積層型配列性繊維シート１１２では、高分子材料からなる第１繊維１０２が互いに平行に配置された奇数番号層と、奇数番号層の上に第1繊維と交差する、高分子材料からなる第２繊維１０４が互いに平行に配置された偶数番号層と、が積層されている。奇数番号層（第1繊維層１０３、第３繊維層１０６、第５繊維層１０８）を構成する第１繊維１０２と、偶数番号層（第２繊維層１０５、第４繊維層１０７、第ｎ－１繊維層）を構成する第２繊維１０４と、の交差部３０１は、交絡し、各繊維層間が接合された構造となっている。この交絡部の厚みは、後述するように、第１繊維１０２の直径と第２繊維１０４の直径との合計以下である。
次に、図３における、加熱工程Ｓｎ＋１後の積層型配列性繊維シート１１２の断面模式図を図５－１に示す。
図５－１に示すように、図４－１に示す積層型配列性繊維シート構造体１１１に加熱工程を施すことで、積層型配列性繊維シート１１２となる。この積層型配列性繊維シート１１２では、高分子材料からなる第１繊維１０２が互いに平行に配置された奇数番号層と、奇数番号層の上に第1繊維と交差する、高分子材料からなる第２繊維１０４が互いに平行に配置された偶数番号層と、が積層されている。奇数番号層（第1繊維層１０３、第３繊維層１０６、第５繊維層１０８）を構成する第１繊維１０２と、偶数番号層（第２繊維層１０５、第４繊維層１０７、第ｎ－１繊維層）を構成する第２繊維１０４と、の交差部３０１は、交絡し、各繊維層間が接合された構造となっている。この交絡部の厚みは、後述するように、第１繊維１０２の直径と第２繊維１０４の直径との合計以下である。
【0045】
図５－２は、図５－１のＢ－Ｂ方向（Ｚ方向）から見た断面構造を示す断面模式図である。
第１繊維１０２と第２繊維１０４との交差部３０１では、交絡、接合することで、双方の繊維小同士が溶け込むため、例えば、第３繊維層１０２と第５繊維層１０４との間隔Ｄは、交絡前の間隔より、狭くなっている。言い換えれば、第１繊維１０２の上に、交差された第２繊維１０４との交差部３０１では、その厚みが、第１繊維１０２の直径と第２繊維１０４の直径の合計以下となっている。
一方で、積層型配列性繊維シートを３Ｄ細胞培養の足場材料として用いる場合、本実施の形態１において、細胞成長の足場となる、奇数番号層の各繊維層間には、細胞が成長する為の隙間を確保しておく必要がある。
第１繊維１０２と第２繊維１０４との交差部３０１では、交絡、接合することで、双方の繊維小同士が溶け込むため、例えば、第３繊維層１０２と第５繊維層１０４との間隔Ｄは、交絡前の間隔より、狭くなっている。言い換えれば、第１繊維１０２の上に、交差された第２繊維１０４との交差部３０１では、その厚みが、第１繊維１０２の直径と第２繊維１０４の直径の合計以下となっている。
一方で、積層型配列性繊維シートを３Ｄ細胞培養の足場材料として用いる場合、本実施の形態１において、細胞成長の足場となる、奇数番号層の各繊維層間には、細胞が成長する為の隙間を確保しておく必要がある。
【0046】
実施の形態１において、偶数番号層を構成する第２繊維１０４の直径は、奇数番号層を構成する第１繊維１０２の直径より大きくしている。これによって、第２繊維１０４の直径は、奇数番号層の各繊維層間の隙間を確保する為のスペーサとしての役割を果たす。図５－３は、第２繊維１０４の直径Ｆが第１繊維１０２の直径Ｅの２倍未満の場合の断面構造を示す模式断面図である。例えば、図５－３に示すように、第２繊維１０４の直径Ｆが、第１繊維１０２の直径Ｅの２倍未満の場合、第１繊維１０２と第２繊維１０４とが交絡し、双方が溶け込んだ際に、奇数番号層の繊維層間の第１繊維１０２同士が密着し、隙間が無くなる可能性がある。
【0047】
図５－４は、第２繊維１０４の直径Ｆが第１繊維１０２の直径Ｅの２倍以上の場合の断面構造を示す模式断面図である。従って、奇数番号層の各繊維層の隙間を確実に確保する為には、図５－４に示すように、第２繊維１０の直径Ｆは、第１繊維の直径Ｅの２倍以上であることが望ましい。
その場合、仮に第２繊維１０４内に第１繊維１０２が完全に溶け込んだとしても、層間の隙間Ｇは確保される。すなわち、各繊維層間が一体化してしまうといった、構造不良が発生することは無く、安定した品質で、積層型配列性繊維シートを製造、提供することが可能となる。
その場合、仮に第２繊維１０４内に第１繊維１０２が完全に溶け込んだとしても、層間の隙間Ｇは確保される。すなわち、各繊維層間が一体化してしまうといった、構造不良が発生することは無く、安定した品質で、積層型配列性繊維シートを製造、提供することが可能となる。
【0048】
尚、実施の形態１では、偶数番号層を構成する第２繊維１０４を、細胞培養の足場となる奇数番号層を構成する第１繊維１０２より太くし、奇数番号層間の隙間を確保する、スペーサとしての機能を第２繊維１０４に持たせる事例を示したが、これに限られない。例えば、奇数番号層を構成する第１繊維１０２を第２繊維１０４より太くし、スペーサ機能を持たせ、第２繊維１０４で構成される偶数番号層を細胞培養の足場とする、逆の構成であってもよい。
【0049】
また、第１繊維１０２と第２繊維１０４とは、必ずしも同じ種類の高分子材料（本発明の実施の形態ではポリスチレン）である必要は無い。例えば、細胞培養の足場に柔軟性を持たせる目的で、第１繊維１０２と第２繊維１０４との何れか直径が大きい方の繊維に弾性ゴム材料を適用してもよい。
【0050】
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【0051】
本発明に係る積層型配列性繊維シート製造方法によれば、繊維シートの層間を位置ズレ無く、且つ、高い接続品質で接合することが可能となる。これにより、３Ｄ細胞培養における足場材料や高性能濾過用フィルター等として用いられる、微細且つ均一な配列性を有する、積層型配列性繊維シートを安定的に品質良く製造、提供することが出来る。
【符号の説明】
【0052】
１ 積層型配列性繊維シート
２ 繊維
３ 繊維
４ 繊維メッシュ層
５ 第１の繊維メッシュ層
６ 第２の繊維メッシュ層
７ ２層構造の積層型配列性繊維シート
８ 第３の繊維メッシュ層
９ ３層構造の積層型配列性繊維シート
１０ 繊維メッシュ層
１１ 繊維
１２ 繊維
１３ 支柱
１４ 第１の繊維メッシュ層
１５ 第２の繊維メッシュ層
１６ 第３の繊維メッシュ層
１７ 複数の層を有する積層型配列性繊維シート
１０１ フィルム基材
１０２ 第１繊維
１０３ 第1繊維層
１０４ 第２繊維
１０５ 第２繊維層
１０６ 第３繊維層
１０７ 第4繊維層
１０８ 第５繊維層
１０９ 第ｎ－１繊維層
１１０ 第ｎ繊維層
１１１ 積層型配列性繊維シート構造体
１１２ 積層型配列性繊維シート
２０１ ノズル
２０２ 繊維
２０３ 回転ドラム
２０４ 回転軸
２０５ ガイド
３０１ 第１繊維と第２繊維の交差部
Ｄ 繊維層間のギャップ
Ｅ 第１繊維の直径
Ｆ 第２繊維の直径
２ 繊維
３ 繊維
４ 繊維メッシュ層
５ 第１の繊維メッシュ層
６ 第２の繊維メッシュ層
７ ２層構造の積層型配列性繊維シート
８ 第３の繊維メッシュ層
９ ３層構造の積層型配列性繊維シート
１０ 繊維メッシュ層
１１ 繊維
１２ 繊維
１３ 支柱
１４ 第１の繊維メッシュ層
１５ 第２の繊維メッシュ層
１６ 第３の繊維メッシュ層
１７ 複数の層を有する積層型配列性繊維シート
１０１ フィルム基材
１０２ 第１繊維
１０３ 第1繊維層
１０４ 第２繊維
１０５ 第２繊維層
１０６ 第３繊維層
１０７ 第4繊維層
１０８ 第５繊維層
１０９ 第ｎ－１繊維層
１１０ 第ｎ繊維層
１１１ 積層型配列性繊維シート構造体
１１２ 積層型配列性繊維シート
２０１ ノズル
２０２ 繊維
２０３ 回転ドラム
２０４ 回転軸
２０５ ガイド
３０１ 第１繊維と第２繊維の交差部
Ｄ 繊維層間のギャップ
Ｅ 第１繊維の直径
Ｆ 第２繊維の直径
【図1-1】
【図1-2】
【図1-3】
【図1-4】
【図1-5】
【図1-6】
【図1-7】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4-1】
【図4-2】
【図5-1】
【図5-2】
【図5-3】
【図5-4】
【図6】
【図7-1】
【図7-2】
【図7-3】
【図7-4】
【図7-5】
【図8-1】
【図8-2】
【図8-3】