JP2019001071A

JP2019001071A - 積層体および皮膚貼付用シート

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Publication number: JP2019001071A
Application number: JP2017117994A
Authority: JP
Inventors: 木宮　宏和; Hirokazu Kimiya; 宏和木宮
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2037-06-15
Also published as: JP6601806B2; US20180360701A1

Abstract

【課題】繊維および粒状体を備える繊維集合体と繊維基材層との積層体において、粒状体の繊維基材層への落ち込みを抑制して、多くの粒状体を、露出させた状態で積層体に配置する。
【解決手段】第１の繊維を含む繊維基材層と、前記繊維基材層に積層された繊維集合体と、を備え、前記繊維集合体が、水溶性の第１成分を主成分として含む第２の繊維と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分を含む粒状体と、を備え、前記第２の繊維が前記第２成分を含むとき、前記粒状体に含まれる前記第２成分の質量比率が、前記第２の繊維に含まれる前記第２成分の質量比率よりも大きく、前記第１の繊維の平均繊維径Ｄ１と、前記第２の繊維の平均繊維径Ｄ２とが、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たす、積層体。
【選択図】図２

Description

本発明は、繊維および粒状体を備える繊維集合体と繊維基材との積層体に関する。

従来、ハイドロゲルを用いた皮膚貼付用シートが種々考案されている。例えば、特許文献１には、繊維層に、美容成分を内包したカプセルを担持させたシートが教示されている。特許文献２には、機能性成分を含むヒドロゲルを基材に塗布することにより形成された、ヒドロゲルのシートが教示されている。

特開２０１４−１２９３１４号公報特表２０１０−５３６８１０号公報

特許文献１では、カプセルを電界紡糸により生成されたナノ繊維に吹き付けることにより、当該カプセルをナノの繊維の外側に付着させている。この場合、カプセルはナノ繊維から脱落し易い。また、特許文献１では、カプセルをナノ繊維の原料と混合して電界紡糸することにより、当該カプセルをナノ繊維に含ませる方法も教示している。この場合、カプセルの脱落は抑制されるものの、カプセルの露出面積が小さいため、コラーゲンによる十分な効果が得られ難い。さらに、ナノ繊維は細く、体積が小さいため、十分な量の機能成分を担持あるいは内包させることができない。そのため、機能成分による十分な効果を得ることが困難である。

特許文献２のヒドロゲルのシートは、使用時に基材から剥離されて、皮膚に転写される。このようなシートは、ガス透過性を有さない。そのため、シートを皮膚に接触させている間、皮膚の呼吸が阻害されたり、汗腺が閉塞されたりする。よって、長時間にわたって使用すると、皮膚にかぶれ等が生じる場合がある。

本発明の一局面は、第１の繊維を含む繊維基材層と、前記繊維基材層に積層された繊維集合体と、を備え、前記繊維集合体が、水溶性の第１成分を主成分として含む第２の繊維と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分を含む粒状体と、を備え、前記第２の繊維が前記第２成分を含むとき、前記粒状体に含まれる前記第２成分の質量比率が、前記第２の繊維に含まれる前記第２成分の質量比率よりも大きく、前記第１の繊維の平均繊維径Ｄ１と、前記第２の繊維の平均繊維径Ｄ２とが、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たす、積層体に関する。

本発明の他の局面は、上記積層体を備える、皮膚貼付用シートに関する。

本発明によれば、粒状体の繊維基材層への落ち込みが抑制される。よって、多くのヒドロゲルを形成し得る第２成分を含む粒状体を、露出させた状態で積層体に配置することができる。

本発明の一実施形態に係る積層体の製造に用いられる電界紡糸装置の構成例を示す側面図である。実施例１で得られた積層体の電子顕微鏡写真（倍率５，０００倍）である。実施例１で得られた繊維集合体の赤外吸光スペクトルである。実施例１で得られた粒状体の赤外吸光スペクトルである。酵素分解コラーゲンペプチドの赤外吸光スペクトルである。ヒアルロン酸ナトリウムの赤外吸光スペクトルである。ヒアルロン酸ナトリウムの質量比率とピーク強度比との関係を示すグラフである。実施例２で得られた積層体の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。図８Ａをさらに拡大した電子顕微鏡写真（倍率５００倍）である。実施例３で得られた積層体の電子顕微鏡写真（倍率１００倍）である。図９Ａをさらに拡大した電子顕微鏡写真（倍率５００倍）である。

（積層体）
本実施形態に係る積層体は、第１の繊維を含む繊維基材層と、繊維基材層に積層された繊維集合体と、を備える。繊維集合体は、水溶性の第１成分を主成分として含む第２の繊維と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分を含む粒状体と、を備える。

第１の繊維の平均繊維径Ｄ１と第２の繊維の平均繊維径Ｄ２とは、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たす。そのため、繊維集合体に形成される第２の繊維同士の間隙は、繊維基材層に形成される第１の繊維同士の間隙よりも小さくなり易い。よって、粒状体が、繊維集合体から繊維基材層に落ち込むことが抑制される。そのため、粒状体の積層体から露出する面積（露出面積）が大きくなる。さらには、第２の繊維に多くの粒状体を担持させることができる。

このような積層体は、皮膚に直接あるいは間接的に接触させて、さらには皮膚に貼付させて使用する皮膚貼付用シートとして有用である。これは、第１成分および第２成分が、水の存在下で皮膚に作用し得るためである。このような皮膚貼付用シートは、医療、介護、育児、美容、その他の分野で利用される。具体的には、皮膚貼付用シートは、絆創膏、創傷被覆材、皮膚保護シート等の医療用素材、床ずれ防止用シート等の介護用素材、おむつ等の育児用素材、長時間にわたる使用を想定した美容用素材等として用いられる。

積層体を含む皮膚貼付用シートは、皮膚に繊維集合体が対向するように接触させて使用する。この場合、第１および／または第２成分は、例えば、薬効を有する医薬成分あるいは美容効果が期待できる化粧成分であって、経皮吸収性を有することが好ましい。この場合、積層体が皮膚に接触している状態で、体内から蒸散される水分、あるいは、外部から水分を含む液体の供給によって、第１成分（第２の繊維）が溶解することにより、第１成分および第２成分、さらには後述する第３成分を、効果的に皮膚に作用させることができる。

以下、本実施形態に係る積層体の構成を、皮膚貼付用シートに適する形態として具体的に説明するが、積層体の用途および構成はこれに限定されるものではない。例えば、第１成分および第２成分は、積層体の用途等に応じて適宜選択すればよい。

（繊維基材層）
繊維基材層は、繊維集合体を支持する役割を担う。繊維基材層は、第１の繊維を含んでおり、例えば、織物、編物、不織布、フェルト等の繊維構造体により構成される。このような繊維基材層は高いガス透過性（水蒸気、酸素等の気体の透過性）を有する。そのため、積層体を皮膚に接触させている間、皮膚の呼吸や汗腺の閉塞が抑制される。特に、長時間にわたって積層体を皮膚に接触させて使用する場合、繊維基材層がガス透過性を有することが重要である。また、繊維基材層は伸縮性を有するため、可動部位等への貼り付けに適している。

ガス透過性が高まり易い点で、繊維基材層は不織布であることが好ましい。不織布の製法は特に限定されず、スパンボンド法、乾式法（例えば、エアレイド法）、湿式法、メルトブロー法、ニードルパンチ法、電界紡糸法等が挙げられる。不織布の製法は、用途や目的に応じて適宜選択すればよい。例えば、皮膚への高い密着性や、病原性物、有害物および刺激性物に対するバリア性、あるいは防水性が求められる用途では、繊維基材層は、電界紡糸法により製造されることが好ましい。電界紡糸法によれば、細い繊維が形成され、繊維同士の間隙が小さくなり易いためである。また、優れたハンドリング性および強度が求められる用途、あるいは、皮膚に接触させた状態で外部から液体が供給される用途では、繊維基材層は、スパンボンド法等により製造されることが好ましい。スパンボンド法によれば、太い繊維が形成され易いためである。

第１の繊維の平均繊維径Ｄ１は特に限定されないが、皮膚への密着性が高まり易い点で、８μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましい。一方、繊維集合体が支持され易くなる点で、平均繊維径Ｄ１は５００ｎｍ以上であることが好ましい。繊維径が大きいほど、繊維同士の間隙は大きくなる傾向にある。平均繊維径Ｄ１が上記範囲であると、第１の繊維同士の間隙が十分に大きくなって、ガス透過性がより確保され易くなる。

平均繊維径Ｄ１とは、第１の繊維の直径の平均値である。第１の繊維の直径とは、第１の繊維の長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。また、繊維基材層を一方の主面の法線方向から見たときの、第１の繊維の長さ方向に対して垂直な方向の幅を、第１の繊維の直径と見なしてもよい。平均繊維径Ｄ１は、例えば、繊維基材層に含まれる任意の１０本の第１の繊維の任意の箇所の直径の平均値である。第２の繊維の平均繊維径Ｄ２についても同様である。

第１の繊維の材質は、水に不溶である限り特に限定されず、例えば、セルロース、レーヨン、アクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリウレタン、綿、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。なかでも、柔軟かつ生体適合性であって、入手し易い点で、レーヨン、セルロースおよび綿が好ましい。また、柔軟であって、親水性等の物性が制御し易い点で、ポリウレタンが好ましい。これらの好ましい材質は、第１の繊維の５０質量％以上を占めることが好ましい。

繊維基材層の単位面積当たりの質量は、皮膚への密着性が高まり易い点で、２００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、８０ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましい。一方、繊維集合体が支持され易くなる点で、上記質量は２ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、１０ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましい。

繊維基材層の空隙率は特に限定されないが、ガス透過性の観点から、７０体積％以上であることが好ましく、８５体積％以上であることがより好ましい。一方、強度の観点から、繊維基材層の空隙率は９５体積％以下であることが好ましい。空隙率（体積％）は、例えば、（１−繊維基材層の見かけの単位体積当たりの質量／第１の繊維の比重）×１００、で表わされる。

（繊維集合体）
繊維集合体は、水溶性の第１成分を主成分として含む第２の繊維と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分を含む粒状体とを備え、例えば、不織布状であり、綿状であり得る。繊維集合体は、水分の存在下で皮膚に作用して、第１成分および第２成分による効果を与える。

繊維集合体の単位面積当たりの質量は、特に限定されないが、皮膚への効果を考慮すると、１０ｍｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、５０ｍｇ／ｍ^２以上であることがより好ましい。一方、皮膚との密着性を考慮すると、繊維集合体の単位面積当たりの質量は３０００ｍｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。

（第２の繊維）
第２の繊維は、水溶性の第１成分を主成分（第２の繊維の５０質量％以上を占める成分）として含む。そのため、積層体を、水分の存在下において皮膚に接触させたとき、水分によって第１成分（第２の繊維の一部または全部）が溶解して、皮膚に作用する。さらに、第１成分が溶解することにより、第２成分を含む粒状体を、皮膚に接触させることができる。なお、第２の繊維には、第１成分とともに、第２成分および／または第３成分が含まれ得る。

この点を考慮すると、第２の繊維は、第１成分とともに水を含むことが好ましい。積層体を皮膚に接触させたとき、水分を供給することなく皮膚に密着させ易いためである。また、第２の繊維が水を含むことによって、積層体を皮膚に接触させている間、皮膚の乾燥が抑制される。

ただし、積層体を皮膚に接触させた後、適宜、霧吹き等で水分を供給して、第１成分の溶解を促してもよい。あるいは、皮膚に作用させたい成分（第１成分、第２成分あるいは後述する第３成分等）を含む液体を、さらに積層体に供給してもよい。供給する液体に適した材質を選択することにより、繊維基材層は、ガスに加え、液体も透過させ易くなる。また、積層体を剥離する際、水分を供給することにより、積層体は皮膚から剥離され易くなる。

繊維集合体に形成される第２の繊維同士の間隙は、繊維基材層に形成される第１の繊維同士の間隙よりも小さくなり易い。よって、積層体を繊維集合体側から見たとき、第２の繊維は、繊維基材層に形成される第１の繊維同士の間隙を横断するように配置される。これにより、粒状体が、繊維集合体から繊維基材層に落ち込むことが抑制される。そのため、積層体の任意の領域Ｒ（例えば、粒状体を１０個以上含む領域）を繊維集合体側から見たとき、第１の繊維に重なり、かつ、第１繊維よりも手前に存在する粒状体の個数は、第１の繊維に重なり、かつ、第１繊維よりも後方に存在する粒状体の個数よりも多くなる。よって、粒状体は、皮膚に効果的に作用することができる。

また、平均繊維径Ｄ２が小さいことにより、粒状体の露出面積が大きくなるとともに、積層体の皮膚への密着性が高まる。なかでも、平均繊維径Ｄ１と平均繊維径Ｄ２とは、Ｄ１＞Ｄ２×５の関係を満たすことが好ましく、Ｄ１＞Ｄ２×２０の関係を満たすことがより好ましい。

第２の繊維の平均繊維径Ｄ２は、５００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以下であることが特に好ましい。これにより、第２の繊維が溶解し易くなるとともに、皮膚への密着性が高まる。一方、効果が得られる程度の量の第１成分を皮膚に作用させるには、平均繊維径Ｄ２は、２０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましい。

繊維径が細いほど、繊維同士の間隙を小さくすることができる。そのため、平均繊維径Ｄ２が上記範囲であると、第２の繊維同士の間隙が十分に小さくなって、粒状体の繊維基材層への落ち込みはさらに抑制され易くなる。また、肌触りも良好になる。加えて、第２の繊維間に毛細管現象が生じて、繊維集合体は水分を含み易くなる。よって、第１成分は、さらに溶解し易くなる。

第２の繊維は、粒状体の表面に接着して、複数で粒状体を支持していることが好ましい。これにより、粒状体の繊維基材層への落ち込みが抑制され易くなるとともに、粒状体の繊維集合体から外部への脱落が抑制される。また、粒状体が複数の第２の繊維で支持されることにより、粒状体は、繊維基材層と繊維集合体との界面近傍よりも、皮膚に対向させる側である繊維集合体の表面の近傍に配置され易くなる。この場合、積層体の上記領域Ｒを繊維集合体側から見たとき、例えば、粒状体に重なり、かつ、粒状体よりも手前に存在する第２の繊維の本数は、粒状体に重なり、かつ、粒状体よりも後方に存在する第２の繊維の本数よりも少ない。よって、粒状体はさらに皮膚に作用し易くなる。なお、第２の繊維と粒状体とは、点接触あるいは線接触しているため、粒状体の露出面積は大きい。

ここで、第２の繊維には、紡錘型の膨らみ（以下、ビーズと称す。）が形成される場合がある。ビーズは、粒状体とは異なり、主に電解紡糸の過程で十分に延伸されず、第２の繊維に成りきれなかった第１成分により形成される。ビーズによって、積層体の皮膚への密着性が向上する。さらに、ビーズによって、第１成分の溶解に要する時間的な分布が広がる。そのため、積層体に含まれる各成分の作用時間を制御することができる。なお、第２の繊維がこのようなビーズを含む場合、ビーズ部分を避けて直径を計測して、平均繊維径Ｄ２を算出すればよい。なお、ビーズには、第１成分とともに、第２成分および／または第３成分が含まれ得る。

ビーズの大きさは特に限定されないが、紡糸の安定性の観点、および、第２の繊維による粒状体の支持性を阻害しない点で、ビーズの平均径Ｄ４＜Ｄ２×１／２０であることが好ましい。なお、繊維集合体に含まれる各成分を長時間に渡って作用させる場合、ビーズは、一本の繊維上に複数、配置されることが好ましい。これにより、繊維の溶解に要する時間的な分布をさらに広げることができる。

ビーズの平均径Ｄ４は、複数のビーズ（例えば１０個）の最大径の平均値である。ビーズの最大径は、繊維集合体を一方向から見たときに、明確に外縁が確認できるビーズの最大径である。ビーズの最大径は、例えば、以下のようにして決定できる。繊維集合体のＳＥＭ画像において、１本の第２の繊維上をビーズに向かって移動しながら、その繊維径を計測していき、繊維径が初めて平均繊維径Ｄ２の２倍以上になった地点を、ビーズの一方の端部Ｔ１と仮定する。今度は、同じビーズの反対側から、同じ第２の繊維上をビーズに向かって移動しながら繊維径を計測していき、繊維径が初めて平均繊維径Ｄ２の２倍以上になった地点をビーズの他方の端部Ｔ２と仮定する。端部Ｔ１とＴ２とを結ぶ直線を引いて、この直線に直交する方向におけるビーズの最大の長さをビーズの最大径とする。

第１成分は、水溶性であって、かつ、ヒドロゲルを形成しない成分である。このような第１成分としては、例えば、コラーゲン類が挙げられる。コラーゲン類としては、例えば、コラーゲン、コラーゲンペプチド、ゼラチン等が挙げられる。水溶性を備え、かつ、第２の繊維が形成され易い点で、第１成分の重量平均分子量は５００〜８０，０００であることが好ましく、１，０００〜４０，０００であることがより好ましい。

（粒状体）
粒状体は、ヒドロゲルを形成し得る第２成分を含む。そのため、水分の存在下で積層体を皮膚に接触させたとき、ヒドロゲルを含む粒状体は皮膚に密着して、皮膚に直接的に作用し得る。この点を考慮すると、粒状体は、第２成分とともに水を含んでいることが好ましい。積層体を皮膚に接触させたとき、水分を供給することなく、粒状体を皮膚に密着できるためである。さらに、粒状体は保水性を備えるため、長時間にわたって皮膚の乾燥を抑制することができる。なお、積層体を皮膚に接触させた後、水分を供給してもよいことは上記の通りである。この場合、粒状体は、供給された水分を取り込み保持することができる。

粒状体は、複数の第２の繊維で支持された状態で繊維集合体に含まれることが好ましい。粒状体には、ヒドロゲルを形成し得る第２成分が含まれる。第２の繊維が第２成分を含むとき、粒状体に含まれる第２成分の質量比率Ｒ_２Ｐは、第２の繊維に含まれる第２成分の質量比率Ｒ_２Ｆよりも大きい。質量比率Ｒ_２Ｐ／質量比率Ｒ_２Ｆは、例えば、２〜２０である。質量比率Ｒ_２Ｐは、例えば、２０〜８０質量％である。また、第２成分の効果が発揮され易い点で、第２成分は、粒状体の主成分（水分を除いた粒状体の５０質量％以上を占める成分）であることが好ましい。なお、粒状体には、第１成分および／または第３成分が含まれ得る。

粒状体の平均粒径Ｄ３は、０．２〜２０μｍであることが好ましく、０．５〜１０μｍであることがより好ましい。これにより、粒状体が繊維基材層に落ち込み難くなるとともに、繊維集合体に含まれる第２成分の量を多くすることができる。さらに、粒状体が皮膚に接触し易くなる。

粒状体の平均粒径Ｄ３は、繊維集合体に含まれる複数の粒状体（例えば１０個）の最大径の平均値である。粒状体の最大径は、繊維集合体を一方向から見たときに、明確に外縁が確認できる粒状体の最大径である。

粒状体は、皮膚に作用し易くなる点で、繊維集合体に多く含まれることが求められる。例えば、粒状体の繊維集合体に対する質量比率は、５〜４０質量％であることが好ましく、１０〜２５質量％あることがより好ましい。粒状体は繊維基材層に落ち込み難いため、粒状体を繊維集合体に上記の割合で含ませることができる。

第２の繊維の平均繊維径Ｄ２と粒状体の平均粒径Ｄ３とは、Ｄ２＜Ｄ３の関係を満たすことが好ましい。この場合、第２の繊維同士の間隙が粒状体よりも小さくなり易いため、粒状体は複数の第２の繊維によって支持され易くなる。よって、粒状体の繊維基材層への落ち込みがさらに抑制され易くなる。さらに、この場合、粒状体の露出面積が大きくなるため、粒状体はより皮膚に接触し易くなる。なかでも、Ｄ２＜Ｄ３×１／２０の関係を満たすことが好ましく、Ｄ２＜Ｄ３×１／５０の関係を満たすことがより好ましい。

第１の繊維の平均繊維径Ｄ１と粒状体の平均粒径Ｄ３とは、Ｄ１＜Ｄ３の関係を満たしてもよい。この場合、第１の繊維同士の間隙は、粒状体よりも小さくなり易いため、粒状体が繊維基材層に落ち込んだ場合にも、繊維基材層から外部に脱落することが抑制され易くなる。なかでも、Ｄ１＜Ｄ３×１／２の関係を満たすことが好ましく、Ｄ１＜Ｄ３×１／５の関係を満たすことがより好ましい。

粒状体の表面には、凹凸が形成されていることが好ましい。粒状体の比表面積が大きくなるためである。これにより、粒状体と水分との接触面積が増加して、粒状体の保水性能が発揮され易くなる。凹凸の形状および高さは、特に限定されない。

第２成分としては、例えば、ヒアルロン酸塩、ヒアルロン酸誘導体、水溶性アルギン酸塩およびアルギン酸誘導体よりなる群から選択される少なくとも１つが挙げられる。塩を形成するカチオンは、例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオン等が挙げられる。ただし、マグネシウムイオン以外の２価のカチオン（例えば、カルシウムイオン）により形成されるアルギン酸塩は、水溶性でないため、第２成分には含まれない。各誘導体としては、エステル、アセチル化物等が挙げられる。第２成分は、１種を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いられる。

なかでも、保湿作用を備える点で、ヒアルロン酸塩が好ましい。第２成分としてヒアルロン酸塩が含まれることにより、繊維集合体に保湿作用を付与することができる。また、止血作用を備える点で、カルシウムイオンにより形成される塩であることが好ましい。第２成分としてカルシウム塩が含まれることにより、繊維集合体に止血作用を付与することができる。

繊維および／または粒状体は、第１成分（例えば、コラーゲン類）および第２成分（例えば、ヒアルロン酸塩、ヒアルロン酸誘導体、水溶性アルギン酸塩およびアルギン酸誘導体よりなる群から選択される少なくとも１つ）以外の機能性成分（第３成分）を含んでいてもよい。

第３成分は、水溶性であってもよいし、水に難溶であってもよいし、水分散性であってもよい。また、第３成分は、ヒドロゲルを形成し得る物質であってもよいし、ヒドロゲルを形成しない物質であってもよい。第３成分は、例えば、薬効を備える医薬成分、美容効果が期待できる化粧成分、あるいは、後述する原料液の性状等を調整する調整成分である。医薬成分としては、例えば、止血剤、消炎剤、オートインデューサー阻害剤、経皮吸収性医薬品等があげられる。化粧成分としては、ビタミンＣ誘導体、乳酸、リンゴ酸、リンゴ酸塩または誘導体、酒石酸、酒石酸塩または誘導体、クエン酸、クエン酸塩または誘導体、セリシン、香料等が挙げられる。調整成分としては、例えば、増粘剤、防腐剤、ｐＨ調整剤、導電率調整剤等が挙げられる。第３成分は、１種を単独で、あるいは２種以上が組み合わされて用いられる。

第３成分は、第１成分および第２成分との相溶性の高さや水への溶解性等によって、繊維により多く含まれる場合もあれば、粒状体により多く含まれる場合もある。例えば、第１成分との相溶性が高い第３成分は、繊維に含まれ易い。第３成分として、医薬成分および／または化粧成分が繊維に含まれる場合、第１成分の溶解によって、短時間で皮膚に作用できる点で好ましい。第１成分の溶解は、例えば、水分の供給、周囲の湿度の調節によって制御される。

一方、第２成分との相溶性が高い第３成分は、粒状体に含まれ易い。第３成分として、医薬成分および／または化粧成分が粒状体に含まれる場合、長時間に渡って皮膚に作用し続けることができる点で好ましい。

繊維および／または粒状体は、第３成分としてｐＨ調整剤を含むことが好ましい。これにより、繊維および／または粒状体のｐＨが制御される。ここで、医薬成分および化粧成分の機能の発揮はｐＨに依存する場合がある。そのため、繊維および／または粒状体が、第３成分として医薬成分および化粧成分の少なくとも一方を含む場合、さらに、第３成分としてｐＨ調整剤を含むことにより、医薬成分および化粧成分の効果がより発揮され易くなる。

ｐＨ調整剤としては、例えば、クエン酸、酢酸、リン酸、硫酸、グルコン酸、コハク酸等の酸、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。上記成分は、ｐＨを安定させるために、それらの塩を含む緩衝液（例えば、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、酢酸緩衝液等）として使用されることが好ましい。

積層体は、繊維基材層および繊維集合体の他に第３の層を備えていてもよい。
例えば、繊維基材層に含まれる第１の繊維の平均繊維径Ｄ１が過度に大きい場合、繊維集合体と繊維基材層との間に、平均繊維径Ｄ１よりも小さく、平均繊維径Ｄ２よりも大きな平均繊維径を有する繊維で構成される第３の層（中間層）を配してもよい。中間層の材質は特に限定されず、繊維基材層と同様であってもよい。

また、意匠性を備える第３の層（カバー層）を、繊維基材層側の最外に配してもよい。カバー層の材質および形態は、繊維基材層のガス透過性を阻害しない限り特に限定されず、例えば、透湿防水性の不織布およびフィルム等が挙げられる。あるいは、ハンドリング性を向上させるとともに、使用前に粒状体が脱落したり、繊維集合体が損傷したりするのを抑制するために、繊維集合体側の最外に第３の層（保護層）を配してもよい。保護層としては、離型性を有するフィルム等が挙げられる。

（積層体の製造方法）
以下、積層体の製造方法を、図面を参照しながら具体的に説明するが、積層体の製造方法はこれに限定されるものではない。図１は、繊維集合体の製造に用いられる電界紡糸装置の構成例を示す側面図である。なお、繊維基材層を電界紡糸法により製造する場合にも、同様の構成を備える装置を使用することができる。

積層体は、例えば、水溶性の第１成分と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分と、水と、を有する原料液を準備する準備工程と、原料液から、電界紡糸法により、第１成分を主成分として含む第２の繊維および第２成分を含む粒状体を生成して、繊維基材層に堆積させる電界紡糸工程と、を備える方法により製造される。この方法によれば、少なくも一部の粒状体が複数の第２の繊維で支持された繊維集合体が得られる。

電界紡糸法では、ターゲットをグランドさせるかマイナス（あるいはプラス）に帯電させ、そこにプラス（あるいはマイナス）の電位が印加された原料液（通常、繊維の原料を溶解させた溶液）をノズルから放出させる。ターゲットに到達する過程において原料液の溶媒は揮発し、ターゲットには、静電延伸現象により生成した繊維の集合体が堆積する。

ここで、原料液は、水溶性の第１成分と、ヒドロゲルを形成する第２成分と、水とを含む。原料液は、放出によって静電延伸される。このとき、原料液に含まれる水の少なくとも一部が除去（蒸発）される。これにより、第１成分は第２の繊維を形成する。第２成分によって、原料液の粘度は増加し得る。そのため、第２の繊維は形成され易い。一方、第２成分は、濃度が高まるとともに、放出の圧力から解放されることにより、ゲル構造を形成して粒状体になる。その際、ゲル構造中に第１成分の一部が取り込まれ得る。ただし、第２の繊維が第２成分を含むとき、粒状体に含まれる第２成分の質量比率Ｒ_２Ｐは、第２の繊維に含まれる第２成分の質量比率Ｒ_２Ｆよりも大きくなる。

上記のように、同じ空間内で、第２成分を含む粒状体と第１成分を含む第２の繊維とが生成するため、両者は接触し、そのまま接着する。その後、第２の繊維は、粒状体と接着した状態でターゲット（例えば、繊維基材層）に堆積して、繊維集合体を形成する。なお、第１成分と第２成分との紡糸性の違いは、分子量、溶媒への溶解性、表面張力、分子間の相互作用等の相違により生じるものと考えられる。

（準備工程）
まず、第１成分と第２成分と水とを含む原料液２０を調製する。原料液２０において、第１成分は溶解しており、第２成分は溶解しているか、あるいは、分散している。

原料液２０における第１成分の濃度は、特に限定されず、原料液２０の粘度等を考慮して、適宜設定すればよい。なかでも、第２の繊維が形成され易い点で、原料液２０における第１成分の濃度は、５〜４０質量％であることが好ましく、１０〜２５質量％であることがより好ましい。原料液２０における第２成分の濃度は、特に限定されず、原料液２０がゲル化しない範囲で適宜設定すればよい。なかでも、粒状体が形成され易い点で、原料液２０における第２成分の濃度は、０．０１〜５質量％であることが好ましく、０．１〜２質量％であることがより好ましい。

原料液２０の粘度は、電界紡糸法に適するように適宜設定すればよい。なかでも、２５℃の条件下、せん断速度１ｓ^−１で回転粘度計によって測定される原料液２０の粘度は、５００〜３０，０００ｍＰａ・Ｓであることが好ましく、１，０００〜１５，０００ｍＰａ・Ｓであることがより好ましい。原料液２０の粘度がこの範囲であると、安定した電界紡糸が可能になるとともに、粒状体がターゲットに均一に配置され易くなる。なお、第２成分は、原料液２０の粘度を増加させる作用を有するため、第２成分を配合することにより、原料液２０の粘度を制御することができる。ただし、原料液２０には、粘度調整のための他の成分を含ませてもよい。

原料液２０には、水以外の溶媒（以下、第２の溶媒と称す。）が含まれていてもよい。第２の溶媒は、水との相溶性を有する限り特に限定されず、第１成分および第２成分の種類や、製造条件等に応じて、適宜選択すればよい。なかでも、水との相溶性および揮発性に優れる点で、第２の溶媒としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソブチルアルコール、ヘキサフルオロイソプロパノール等のアルコール類が好ましい。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。ただし、第１成分の溶解性の観点から、全溶媒に占める第２の溶媒の割合は、５０質量％未満であることが好ましく、２０質量％未満であることがより好ましい。

また、第１成分が、コラーゲンペプチドであり、第２成分が、ヒアルロン酸塩および水溶性アルギン酸塩の少なくとも一方である場合、原料液２０は、第１成分および第２成分以外の第３成分を含むことが好ましい。この場合、第３成分は、繊維および／または粒状体に含まれる。本実施形態によれば、原料液２０に機能性成分を配合するという非常に簡単な作業により、種々の機能性成分を、脱落し難い状態で繊維集合体に保持させることができる。

原料液２０が第３成分としてｐＨ調整剤を含む場合、原料液２０の粘度を、紡糸に適した粘度に調整することが容易となる。コラーゲンペプチド、ヒアルロン酸塩および水溶性アルギン酸塩の水への溶解性は、ｐＨに依存するためである。

原料液２０における第３成分の濃度は、繊維および粒状体の形成を妨げない範囲であれば特に限定されず、第３成分の機能を考慮して適宜設定すればよい。第３成分の濃度は、例えば、０．０１〜５質量％であることが好ましく、０．１〜２質量％であることがより好ましい。

（電界紡糸工程）
電界紡糸に用いられる電界紡糸装置１０は、例えば、原料液２０を放出するための放出体１１と、放出された原料液２０をプラスに帯電させる帯電手段と、ターゲット１２を支持するコンベアベルト１３と、を備えている。コンベアベルト１３は、ターゲット１２とともに、繊維集合体を収集するコレクタ部として機能する。

ここでは、ターゲット１２として繊維基材層を用いる。これにより、積層体を１つの工程で製造することができる。ただし、繊維基材層以外のターゲット１２を用いてもよい。この場合、一旦、ターゲット１２上に堆積させた繊維集合体を、ターゲット１２から剥離して、繊維基材層に積層すればよい。

放出体１１は、導体で構成されており、長尺の形状を有し、その内部は中空になっている。中空部は原料液２０を収容する収容部となる。放出体１１のターゲット１２と対向する側には、原料液２０の放出口（図示せず）が複数箇所設けられている。放出体１１の放出口と、ターゲット１２との距離は、電界紡糸装置１０の規模や所望の繊維径、粒径にもよるが、例えば、１００〜６００ｍｍであればよい。

原料液２０は、放出体１１の中空部と連通するポンプ（図示せず）の圧力により、パイプ１８を通って放出体１１の中空に供給されるとともに、放出口からターゲット１２に向かって放出される。放出された原料液２０は、帯電した状態で放出体１１とターゲット１２との間の空間（生成空間）を移動中に静電爆発を起し、第１成分を含む第２の繊維と第２成分を含む粒状体とを生成する。生成した第２の繊維とこれに支持された粒状体は、ターゲット１２上に堆積し、繊維集合体を形成する。繊維集合体の堆積量、第２の繊維の平均繊維径Ｄ２および粒状体の平均粒径Ｄ３は、原料液２０の吐出圧力、印加電圧、原料液２０における原料の組成、濃度、生成空間の環境（組成、温度、湿度、圧力等）を調整することにより、制御される。

放出体１１およびターゲット１２を帯電させる帯電手段は、放出体１１に電圧を印加する電圧印加装置１４と、コンベアベルト１３に平行に設置された対電極１５とで構成されている。対電極１５は接地（グランド）されている。これにより、放出体１１と対電極１５（ターゲット１２）との間には、電圧印加装置１４により印加される電圧に応じた電位差を設けることができる。なお、帯電手段の構成は、特に限定されない。例えば、ターゲット１２はマイナスに帯電されていてもよい。また、対電極１５を設ける代わりに、コンベアベルト１３を導体から構成してもよい。

放出体１１は、例えば、放出体１１の上方に設置された、ターゲット１２と平行な第１支持体１６から下方に延びる第２支持体１７により、自身の長手方向がターゲット１２の主面と平行になるように支持されている。第１支持体１６は、放出体１１を揺動できるように、可動であってもよい。

電界紡糸装置１０は、上記の構成に限定されない。例えば、放出体１１の長手方向に垂直な断面の形状は、上方から下方に向かって次第に小さくなる形状（Ｖ型ノズル）であってもよい。また、放出体１１は、１以上のニードル形状のノズルを備えていてもよい。

電界紡糸工程の後、風乾、減圧、あるいは繊維集合体にダメージを与えない条件での加熱等により、繊維および／または粒状体に含まれる溶媒の除去、あるいは含水量の調節を行ってもよい。含水量は、繊維集合体の柔らかさや感触に加えて、各成分の作用、繊維集合体の保存性等に影響し得る。

以下、本発明を実施例に基づいて、更に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
（１）原料液の調製
超純水に、ヒアルロン酸ナトリウム（ヒアルロン酸Ｎａ）を１．５質量％、コラーゲンペプチド（酵素分解コラーゲンペプチド、平均分子量２，０００）を１０質量％となるように混合して溶解させることにより、原料液（せん断速度１ｓ^−１における粘度：１０．５Ｐａ・Ｓ）を得た。

（２）積層体の形成
得られた原料液を、印加電圧４５ｋＶの条件で、不織布上に電界紡糸して積層体を得た。不織布上に形成された繊維集合体は、平均繊維径Ｄ２が６０ｎｍの第２の繊維と、平均粒径Ｄ３が約２．５μｍの粒状体と、を備えていた。不織布は、厚み：６０μｍ、単位面積当たりの質量：９．４ｇ／ｍ^２であり、第１繊維は、平均繊維径Ｄ１：５５０ｎｍであり、ポリウレタンを５０質量％、ポリエーテルサルフォンを５０質量％含んでいた。

得られた積層体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を図２に示す。図２は、積層体を、一方の主面から倍率５，０００倍で撮影した画像である。図２からわかるように、第２の繊維が、繊維基材層に形成される第１の繊維同士の間隙を横断するように配置されている。これにより、粒状体の繊維基材層への落ち込みが抑制される。さらに、少なくも一部の粒状体が、複数の第２の繊維で支持されているとともに、その表面に凹凸が形成されている。

（３）繊維集合体に含まれる成分の質量比率の算定
繊維集合体に含まれる成分を算定するため、上記（２）と同じ紡糸条件で、別途、繊維集合体を作製した。得られた繊維集合体全体の赤外吸光スペクトルを、顕微赤外吸光測定装置（ThermoFisher Scientific社製、Nicolet6700）を用いてＫＢｒ法により取得した（図３）。また、繊維集合体から、マニュピレータ（マイクロサポート社製、AXIS-PRO）を用いて粒子径２μｍの粒状体を３粒取り出し、ＫＢｒ板状に配置した後、同様にして赤外吸光スペクトルを取得した（図４）。

一方、上記コラーゲンペプチドおよびヒアルロン酸Ｎａの粉末をそれぞれＫＢｒ板状に配置し、上記と同様にして、基準となる赤外吸光スペクトル（基準スペクトル）を取得した。コラーゲン類の赤外吸光スペクトルを図５に示し、ヒアルロン酸Ｎａの赤外吸光スペクトルを図６に示す。コラーゲンペプチドは１６５０ｃｍ^−１に特徴的な吸光ピークを有し、ヒアルロン酸Ｎａは１０５０ｃｍ^−１に特徴的な吸光ピークを有していた。

さらに、コラーゲンペプチドおよびヒアルロン酸Ｎａを、コラーゲンペプチド：ヒアルロン酸Ｎａ＝６７：３３、５０：５０、１３：８７（いずれも質量比）で混合した水溶液を、それぞれアルミニウム箔に塗布、乾燥させて薄膜を形成し、上記と同様の条件で反射法により赤外吸光スペクトルを取得した。この赤外吸光スペクトルと基準スペクトルとから上記各吸光ピークにおけるピーク強度比を算出し、得られたピーク強度比と薄膜中のヒアルロン酸Ｎａの質量比率とをグラフにプロットした。次いで、図７に示すように、これらプロットを用いて検量線を引き、ピーク強度比とヒアルロン酸Ｎａの質量比率との関係を推算した。

上記グラフに、粒状体の赤外吸光スペクトルと基準スペクトルとから算出されたピーク強度比をプロットし、粒状体に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｐを求めたところ、約３３質量％であった。同様にして、繊維集合体全体に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２を求めたところ、約１５質量％であった。この算出結果と、繊維集合体に対する粒状体の質量比率とを考慮すると、粒状体に含まれるヒアルロン酸Ｎａ（第２成分）の質量比率Ｒ_２Ｐは、繊維に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｆよりも大きいことがわかる。なお、粒状体を採取する際、粒状体に付着あるいは周囲に存在する繊維も一緒に採取されるため、実際の粒状体中の第２成分の比率は、赤外吸光スペクトルから算出された上記の値より大きいと考えられる。

また、粒状体に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｐが、繊維集合体全体に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２より大きいという上記の結論から、繊維に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｆは、繊維集合体全体に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２より小さいことがいえる。つまり、繊維に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｆは、１５質量％未満（＜質量比率Ｒ_２）であり、繊維の残部である８５質量％以上は、コラーゲンペプチドにより占められている。つまり、繊維の主成分（繊維の５０質量％以上を占める成分）はコラーゲンペプチドである。

［実施例２］
繊維基材層として医療用サージカルテープ（３Ｍ社製、商品名マイクロポア、レーヨン不織布、平均繊維径Ｄ１：２０μｍ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして積層体を得た。医療用サージカルテープ上に形成された繊維集合体は、平均繊維径Ｄ２が６０ｎｍの第２の繊維と、平均粒径Ｄ３が約１μｍの粒状体と、を備えていた。

得られた積層体のＳＥＭ写真を図８Ａおよび図８Ｂに示す。図８Ａは、積層体を、一方の主面から倍率１００倍で撮影した画像であり、図８Ｂは、図８Ａと同じ部分を倍率５００倍に拡大して撮影した画像である。図８Ａおよび図８Ｂからわかるように、繊維間隔の大きい繊維基材層上に、多くの粒状体が露出した状態で配置されている。すなわち、繊維基材層を形成する第１の繊維同士の隙間を横断するように、より細い第２の繊維が配置され、かつ、粒状体が、この第２の繊維に支持されるように配置されていることがわかる。これにより、粒状体の繊維基材層への落ち込みが抑制される。

［実施例３］
リン酸緩衝液（ｐＨ７．４、１０ｍＭ）に、ヒアルロン酸Ｎａを１.５質量％、コラーゲンペプチドを１０質量％となるように混合して溶解させたこと以外、実施例１と同様にして原料液（せん断速度１ｓ^−１における粘度：１３．１Ｐａ・Ｓ）を調製し、実施例２と同じ医療用サージカルテープ上に繊維集合体を形成して、積層体を得た。医療用サージカルテープ上に形成された繊維集合体は、平均繊維径Ｄ２が６０ｎｍの第２の繊維と、平均粒径Ｄ３が約１μｍの粒状体と、を備えていた。リン酸緩衝液は、所定量のｐＨ調整剤（リン酸二水素ナトリウム２水和物およびリン酸水素二ナトリウム）を、超純水に溶解することにより調製した。

得られた積層体のＳＥＭ写真を図９Ａおよび図９Ｂに示す。図９Ａは、積層体を、一方の主面から倍率１００倍で撮影した画像であり、図９Ｂは、図９Ａと同じ部分を倍率５００倍に拡大して撮影した画像である。図９Ａおよび図９Ｂからわかるように、繊維間隔の大きい繊維基材層上に、多くの粒状体が露出した状態で配置されている。すなわち、繊維基材層を形成する第１の繊維同士の隙間を横断するように、より細い第２の繊維が配置され、かつ、粒状体が、この第２の繊維に支持されるように配置されていることがわかる。これにより、粒状体の繊維基材層への落ち込みが抑制される。

本発明の積層体は、粒状体の繊維基材層への落ち込みが抑制される結果、多くの粒状体を、露出させた状態で積層体に配置することができるため、皮膚貼付用シート等の種々の用途に使用できる。

１０：電界紡糸装置
１１：放出体
１２：ターゲット
１３：コンベアベルト
１４：電圧印加装置
１５：対電極
１６：第１支持体
１７：第２支持体
１８：パイプ
２０：原料液

特許文献１では、カプセルを電界紡糸により生成されたナノ繊維に吹き付けることにより、当該カプセルをナノの繊維の外側に付着させている。この場合、カプセルはナノ繊維から脱落し易い。また、特許文献１では、カプセルをナノ繊維の原料と混合して電界紡糸することにより、当該カプセルをナノ繊維に含ませる方法も教示している。この場合、カプセルの脱落は抑制されるものの、カプセルの露出面積が小さいため、美容成分による十分な効果が得られ難い。さらに、ナノ繊維は細く、体積が小さいため、十分な量の機能成分を担持あるいは内包させることができない。そのため、機能成分による十分な効果を得ることが困難である。

ここで、第２の繊維には、紡錘型の膨らみ（以下、ビーズと称す。）が形成される場合がある。ビーズは、粒状体とは異なり、主に電界紡糸の過程で十分に延伸されず、第２の繊維に成りきれなかった第１成分により形成される。ビーズによって、積層体の皮膚への密着性が向上する。さらに、ビーズによって、第１成分の溶解に要する時間的な分布が広がる。そのため、積層体に含まれる各成分の作用時間を制御することができる。なお、第２の繊維がこのようなビーズを含む場合、ビーズ部分を避けて直径を計測して、平均繊維径Ｄ２を算出すればよい。なお、ビーズには、第１成分とともに、第２成分および／または第３成分が含まれ得る。

ビーズの大きさは特に限定されない。繊維集合体に含まれる各成分を長時間に渡って作用させる場合、ビーズは、一本の繊維上に複数、配置されることが好ましい。これにより、繊維の溶解に要する時間的な分布をさらに広げることができる。

（３）繊維集合体に含まれる成分の質量比率の算定
繊維集合体に含まれる成分を算定するため、上記（２）と同じ紡糸条件で、別途、繊維集合体を作製した。得られた繊維集合体全体の赤外吸光スペクトルを、顕微赤外吸光測定装置（ThermoFisher Scientific社製、Nicolet6700）を用いてＫＢｒ法により取得した（図３）。また、繊維集合体から、マニュピレータ（マイクロサポート社製、AXIS-PRO）を用いて粒子径２μｍの粒状体を３粒取り出し、ＫＢｒ板上に配置した後、同様にして赤外吸光スペクトルを取得した（図４）。

一方、上記コラーゲンペプチドおよびヒアルロン酸Ｎａの粉末をそれぞれＫＢｒ板上に配置し、上記と同様にして、基準となる赤外吸光スペクトル（基準スペクトル）を取得した。コラーゲン類の赤外吸光スペクトルを図５に示し、ヒアルロン酸Ｎａの赤外吸光スペクトルを図６に示す。コラーゲンペプチドは１６５０ｃｍ^−１に特徴的な吸光ピークを有し、ヒアルロン酸Ｎａは１０５０ｃｍ^−１に特徴的な吸光ピークを有していた。

Claims

第１の繊維を含む繊維基材層と、前記繊維基材層に積層された繊維集合体と、を備え、
前記繊維集合体が、
水溶性の第１成分を主成分として含む第２の繊維と、
ヒドロゲルを形成し得る第２成分を含む粒状体と、を備え、
前記第２の繊維が前記第２成分を含むとき、
前記粒状体に含まれる前記第２成分の質量比率が、前記第２の繊維に含まれる前記第２成分の質量比率よりも大きく、
前記第１の繊維の平均繊維径Ｄ１と、前記第２の繊維の平均繊維径Ｄ２とが、
Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たす、積層体。
前記第２の繊維の前記平均繊維径Ｄ２と、前記粒状体の平均粒径Ｄ３とが、
Ｄ２＜Ｄ３の関係を満たす、請求項１に記載の積層体。
前記第１の繊維の前記平均繊維径Ｄ１と、前記粒状体の前記平均粒径Ｄ３とが、
Ｄ１＜Ｄ３の関係を満たす、請求項２に記載の積層体。
少なくとも一部の前記粒状体が、前記第２の繊維で支持されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層体。
前記第２の繊維の前記平均繊維径Ｄ２が５００ｎｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層体。
前記粒状体の平均粒径Ｄ３が０．２μｍ以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層体。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層体を備える、皮膚貼付用シート。
前記第１成分が、コラーゲン類である、請求項７に記載の皮膚貼付用シート。
前記第２成分が、ヒアルロン酸塩、ヒアルロン酸誘導体、水溶性アルギン酸塩およびアルギン酸誘導体よりなる群から選択される少なくとも１つである、請求項７に記載の皮膚貼付用シート。
前記第１成分が、コラーゲン類であり、
前記第２成分が、ヒアルロン酸塩、ヒアルロン酸誘導体、水溶性アルギン酸塩およびアルギン酸誘導体よりなる群から選択される少なくとも１つであり、
前記繊維および前記粒状体の少なくとも一方が、前記第１成分および前記第２成分以外の第３成分をさらに含む、請求項７に記載の皮膚貼付用シート。