JP3738274B2

JP3738274B2 - 人工皮膚モデルおよびその製法

Info

Publication number: JP3738274B2
Application number: JP17910497A
Authority: JP
Inventors: 豊池山; 強二佐々木; 信夫木原
Original assignee: REGINA FASHION SUPPLY CO., LTD.; Kose Corp
Current assignee: REGINA FASHION SUPPLY CO., LTD.; Kose Corp
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: JPH119339A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工皮膚モデルに関し、更に詳細には、人間の皮膚とよく似た質感を有し、化粧品等の塗布見本等として利用される人工皮膚モデルおよびその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化粧料の販売時には、種々の皮膚の状態を示す写真や、模型等を消費者に見せながらその状態に合った商品を推奨する方法がとられることがある。また、ファンデーション等のメークアップ化粧料は実際に皮膚に適用してその仕上がり具合や、被覆状態を評価することが多い。しかしながら、皮膚の状態は同一の人間であってもそのときの健康状態等により変化することがあり、また実際に塗布してみようと思うと、その都度化粧落としをしなければならない等、肌への負担も大きくまた煩わしいものである。
【０００３】
このような状況下において、皮膚の状態を実感できたり、化粧料の仕上がり具合を繰り返し一定に評価することのできる人工皮膚モデルを得る試みが近年なされている。例えば、肌色に着色されたシリコーン、チオコール、ポリエーテル等の合成ゴム、イソプレン等の天然ゴム、軟質塩化ビニール、軟質発泡ウレタン、ポリアミド、ポリオレフィン等の軟性樹脂を用いる方法や、表面形状を人肌に近づけるために、その表面に皮膚用凹凸を形成した疑似皮膚モデルが開示されている。しかしながら、これらのゴム、軟性樹脂の多くはいずれも疑似皮膚としての審美感や質感に乏しく、あるものはこれら高分子素材の内部に顔料を分散して外見的には皮膚に近いものであるがその物性、特に質感では皮膚と異なるものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、より人間の皮膚に近い外観と質感を有する人工皮膚モデルの提供が強く求められていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、よりすぐれた人工皮膚モデルを得べく、その材質、構造等について種々検討した結果、材質として物性の異なる２種のウレタン樹脂を利用し、かつこれを組み合わせることにより、外観、質感ともに優れた人工皮膚モデルが得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち本発明は、相対的に耐久力が高く伸びの大きな第一のウレタン樹脂で形成し、内部に肌の色を表わす着色剤層を挟み込んだ表面層と、第一のウレタン樹脂より相対的に軟質な第二のウレタン樹脂で形成される基層とよりなる人工皮膚モデルおよびその製法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の人工皮膚モデルは、図１に示すように２種類のウレタン樹脂層により形成される。まず表面層であるウレタン樹脂層１は、相対的に耐久力が高く伸びの大きな第一のウレタン樹脂で形成される。また、基層であるウレタン樹脂層３は、第一のウレタン樹脂に比べ相対的に軟質な第二のウレタン樹脂で形成される。
【０００８】
樹脂層１の形成のために使用され得る第一のウレタン樹脂としては、ポリウレタンエラストマーが好ましく、例えば、ポリエーテルポリオール系やポリエステルポリオール系のポリオールを主剤、芳香族系イソシアネートや脂肪族系イソシアネートを硬化剤とし、これらを硬化させた硬化物を溶剤で分散した分散系が使用される。また、樹脂層３の形成のために使用されうる第二のウレタン樹脂としては、セグメント化ポリウレタンエラストマーが好ましく、例えば、長鎖ポリオールを主成分とするソフトセグメントと、ジイソシアネート、鎖延長剤および架橋剤よりなるハードセグメントで構成されるセグメント化ポリウレタンエラストマーなどが利用される。
【０００９】
第一のウレタン樹脂で形成される表面層（第一のウレタン樹脂層）は、皮膚の表皮層に対応するもので、皮膚表面の模様を示す凹凸を外側に、皮膚の色彩を表す着色剤層（肌色）を内部にそれぞれ設けられる。このうち、外側の皮膚表面模様の形成には、実際の皮膚模様を再現する方法が望ましく、一般には次のような方法により行われる。
すなわち、まず、例えば２液型または３液型のシリコーン、２液型のポリエーテル、チオコールなどの精密印象材を用いて皮膚模様を印象採得した後（陰（凹）型の作成）、寸法安定性と細部再現性に優れた注型剤を流し込む（陽（凸）型の作成）。次いで、この凸型にシリコーン印象材のＲＴＶ型または加熱キュアータイプのシリコーンを用いてマスターモデル（原型）を完成させる。最後に、このマスターモデルを元に表面模様を形成する。
ここにおいて、皮膚模様の印象採得、注型剤による凸型の形成、シリコーンを利用するマスターモデルの形成等はいずれも常法に従って行えばよい。
【００１０】
一方、表面層中の着色剤層２の形成方法としては、表面層中に着色されたウレタンシート等を挟み込む方法等も考えられるが、作業の容易さや仕上がりの良さ等から、マスターモデルを第一のウレタン樹脂でコーティングした後、一液型もしくは二液型のポリウレタン樹脂塗料を塗布し、硬化させる方法を採用することが好ましい。特に、皮膚着色層（肌色）の微妙なディテールの再現をより確実なものとするためには、設計自由度の大きな二液型のポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。
【００１１】
この着色方法としては、噴霧法、ハケ塗り法等種々の塗装方法を利用することができる。なお、この着色は、人工皮膚モデル全体について行っても、また部分的に行っても良い（この場合、着色された以外の部分は、枠部分として白色等単色で表すことができる）。また、１つの人工皮膚モデルに１種のみならず複数の皮膚の外観を表わした着色剤層を設けても良い。
【００１２】
第二のウレタン樹脂で形成される基層（第二のウレタン樹脂層）は、真皮層および皮下組織を表現するもので、本発明の人工皮膚モデルでは全体の基体としての作用を有する。このような目的のため、第一のウレタン樹脂で形成される表面層に比べ、かなり厚く形成される。具体的には、第一のウレタン樹脂で形成される表面層が３０〜３００μｍ程度、好ましくは６０〜１００μｍ程度であるのに対し、基層は１〜１０ｍｍ程度、好ましくは４〜７ｍｍ程度とされる。
【００１３】
次に、本発明の人工皮膚モデルの調製方法について、図２〜図５により説明する。
図中、図２は型枠の中にマスターモデルを仕込んだ状態、図３はマスターモデルを第一のウレタン樹脂でコーティングし、次いで着色剤層を形成させた状態、図４は着色剤層上を再度第一のウレタン樹脂でコーティングした状態、図５は第二のウレタン樹脂を注入した状態をそれぞれ示す図面である。また、図中、１は第一のウレタン樹脂層、２は着色剤層、３は第二のウレタン樹脂層、４は型枠、５はマスターモデルをそれぞれ意味する。
【００１４】
本発明の人工皮膚モデルを得るためには、例えば前記の如くして人間の皮膚模様を写し取ったマスターモデル５を図２の如く型枠４内にセットする。
【００１５】
次いで、図３の如く、このマスターモデル上に第一のウレタン樹脂の薄い膜１ａを形成させ、必要な部分に着色剤層を形成させる。薄膜１ａの形成は、種々の方法を採用しうる。例えば、第一のウレタン樹脂（例えばウレタンエラストマー）を溶剤で希釈した分散系をマスターモデル上に塗布または吹き付け法で噴射したものを加熱キュアーさせて用いる方法や、ウレタン樹脂として常温で硬化させるスプレーエラストマーを用いる方法などがあるが、本発明の趣旨を考慮すれば、速硬性のスプレーエラストマーを用いる方法が好ましい。また、着色剤層の形成方法は、すでに述べた方法に従って行えば良い。
【００１６】
更に着色剤層の形成後、図４に示すように再度第一のウレタン樹脂の薄い膜１ｂを形成させる。この薄膜１ｂの形成は、上記薄膜１ａの形成と同一方法によって行うことができる。
【００１７】
最後に、図５に示すように型枠内に第二のウレタン樹脂（例えば、セグメント化ポリウレタンエラストマー）を注入し、第二のウレタン樹脂層３（基層）を形成する。基層の形成に当たっては第一のウレタン樹脂層１との界面において凝集力が働くよう十分な考慮を払う必要がある。例えば、第一のウレタン層１上にまず若干量の第二のウレタン樹脂を注ぎ込み、機械的に混入した気泡や反応により発生する気泡を真空脱泡攪拌することにより除去した後、残量のウレタン樹脂を注入する方法などを採用することが好ましい。
【００１８】
かくして得られる本発明の人工皮膚モデルは、その材質が人の皮膚と同じくペプチドを有するものであり、また、物性や分子構造の相違する２種のウレタン樹脂層から形成され、かつその表面に微細なモールドイリュージョン加工（微細な表面の凹凸）を施すことができるものであるため、人間の皮膚と極めて類似した質感を有するものである。
【００１９】
【実施例】
次に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例等に何ら制約されるものではない。
【００２０】
実施例１
人工皮膚モデルの調製：
ウレタン樹脂（エラストマー）を用い、下記のようにして実際の人の様々な皮膚の状態を再現した。
【００２１】
（１）人肌の印象採得：
（ａ）印象をとる肌の部分をエチルアルコールなどできれいに拭き、汚れを除去する。
（ｂ）精密印象材（付加型シリコーンソフトボディタイプ、２液型）を練和し、採得すべき肌の部分の中心から円を描くように任意の大きさに塗布する。厚みは２ミリ前後が望ましい。
（ｃ）塗布した精密印象材はおよそ３分程度で硬化するので、これをゆっくり剥がして適当な大きさにカットして肌の陰（凹）型とする。
【００２２】
（２）マスターモデルの作製：
（ａ）人工皮膚モデルは、ウレタンエラストマーをマスターモデルに流し込むことにより成型されるが、このマスターモデルを作製するためには、まず、陽（凸）型の作製が必要である。この凸型の作製は、例えば次の如くして行われる。まず、アクリル板でコア（型枠）を作り、下に上記（１）で得た肌の印象採得した凹型を張り合わせ、これに注型用エポキシ主剤に硬化剤を加え、均一に練和し、十分に脱泡したものを注型する。次いで、これを乾燥炉に入れ、４０℃で５〜７時間綮留し、硬化後型枠から外してエポキシ凸型を得る。
尚、簡易なものとして、注型用エポキシに代えて超硬質石膏泥状物を利用する凸型作製法もある。
【００２３】
（ｂ）凸型を作製した後、マスターモデルを作製する。マスターモデルは、次の如くして行われる。まず、凸型と同様にアクリル板で任意の大きさのコアを作り、凸型をセットした後ワックススペーサーなどを一層し、付加型シリコーンのヘビーボディタイプを圧入して、マスターモデルの概型印象を作製する。次いで、この概型印象が硬化した後、ワックススペーサーを除去し、この空隙に付加型シリコーンのソフトボディタイプを注入する。最後に、先の概型印象したヘビーボディタイプを注意深く気泡を巻き込まないように圧入し、常温で１０分間程度保持すれば硬化するので、凸型と離し、周辺部のバリを取ることによりマスターモデルが得られる。
尚、ワックススペーサーを用いずに、付加型シリコーンのみを用いてマスターモデルを作製する方法もあるが、この場合は１０時間以上のキュアサイクルが必要である。
【００２４】
（３）人工皮膚モデルの作製
（ａ）流し込む材料の流動性と硬化を促進するため、マスターモデルを乾燥炉の中にいれ約７０℃で５分間加温する。
（ｂ）官能基数の異なるポリプロピレングリコールをポリオールとし、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを硬化剤として反応させ、得られた反応生成物をウレタンエラストマーとした。このウレタンエラストマーをトルエン（またはメチルエチルケトン）で希釈した後、暖めたマスターモデル全体に、ガン吹き（または塗装）で均一にコーティングし、ドライヤー（または乾燥炉中）で乾燥させ（７０℃、５分間）、ウレタン膜の表層部コーティングを行う。
（ｃ）乾燥したウレタン膜の上の、皮膚層に対応する部分を油性塗料で着色（はけ塗り又はガン吹き）し、５０℃で５分間かけて乾燥させる。さらに塗料の劣化と変色を防止するためにもう一度（ｂ）のウレタンエラストマー液を吹付けて着色された皮膚の部分を隠蔽し、上記（ｂ）の条件で乾燥させる。
【００２５】
（ｄ）ウレタンエラストマー主剤であるポリオール（ポリテトラメチレングリコール）と硬化剤であるイソシアネートプレポリマー（ナフタレンジイソシアネート）を１：１の比率で混合し、約３分間、気泡がなくなるまで真空脱泡撹拌を行ない、ウレタンエラストマーを得た。
（ｅ）撹拌終了後、（ｄ）のウレタンエラストマー主剤と硬化剤を、大気中でマスターモデルの注型部分にいっぱいになるようにゆっくりと注入する。
（ｆ）注入後、型を乾燥炉にいれ７０℃で１５分間綮留し、硬化させる。
（ｇ）硬化した後、大気中で徐冷し、脱型後プレート辺縁部のバリをカットすることにより人工皮膚モデルが完成する。
【００２６】
この人工皮膚モデルの構造は、皮膚の表皮に対応する、塗料（肌色）で着色された着色剤層を含むウレタンの薄膜である表層と、皮膚の真皮層および皮下組織に対応する表層に比べ厚いウレタンエラストマーの二層から構成されるものであり、人間の肌に酷似した外観と質感を有するものであった。なお、この人工皮膚モデルの物性は次の通りであった。
【００２７】
硬さ；０〜５（２５℃）ｓｈｏｒｅＡｓｃａｌｅで計測
引張り強度；１８〜２０ｋｇ／ｃｍ²（２３℃）
引裂き強度；３〜５ｋｇ／ｃｍ² 以上（２３℃）
伸び；４５０〜５５０％
熱変形温度：９０℃ ＪＩＳＫ７２０７準用
耐候テスト；変色を認めない（ウェザーメーター、４５℃、５００ｈｒ雨あり）
【００２８】
【発明の効果】
本発明の人工皮膚モデルは、材質、構造とも人の皮膚に類似するものであり、しかも表面に微細なモールドイリュージョン加工（微細な表面の凹凸）を施すことができるため、実際の人間の皮膚と同様伸び良く、かつ均一に化粧料を塗布することが可能となるものである。
【００２９】
従って、種々の肌の状態の見本としてあるいは化粧品の塗布見本や、新しい化粧品の開発におけるテストピースとして広く使用することができる。
また、本発明の人工皮膚モデルは、着色剤層がウレタン樹脂薄膜で保護されているため、塗布した化粧料をクレンジング溶液で簡単に拭き取ることができ、なおかつ顔料等の色素沈着を防ぐことができるので、繰り返し使用することのできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の人工皮膚モデルの構成を示す概念図。
【図２】本発明の人工皮膚モデルの調製において、型枠の中にマスターモデルを仕込んだ状態を示す図面。
【図３】本発明の人工皮膚モデルの調製において、マスターモデルを第一のウレタン樹脂でコーティングし、着色剤層を形成させた状態を示す図面。
【図４】本発明の人工皮膚モデルの調製において、着色剤層上を再度第一のウレタン樹脂でコーティングした状態を示す図面。
【図５】本発明の人工皮膚モデルの調製において、第二のウレタン樹脂を注入した状態を示す図面。
【符号の説明】
１ … … 第一のウレタン樹脂層
２ … … 着色剤層
３ … … 第二のウレタン樹脂層
４ … … 型枠
５ … … マスターモデル
以上

Claims

相対的に耐久力が高く伸びの大きなポリウレタンエラストマーで形成し、内部に肌の色を表わす着色剤層を挟み込んだ表面層と、前記ポリウレタンエラストマーより相対的に軟質なセグメント化ポリウレタンエラストマーで形成される基層とよりなる人工皮膚モデル。
セグメント化ポリウレタンエラストマーが、長鎖ポリオールを主成分とするソフトセグメントと、ジイソシアネート、鎖延長剤および架橋剤よりなるハードセグメントで構成されたものである請求項第１項記載の人工皮膚モデル。
表面層の外側に皮膚様凹凸を形成し、着色剤層と共に皮膚面を表現した請求項第１項または第２項記載の人工皮膚モデル。
複数の着色剤層を表面層の内部に挟み込み、複数の皮膚面を同時に表現した請求項第１項ないし第３項のいずれかの項記載の人工皮膚モデル。
一液型もしくは二液型のポリウレタン樹脂塗料で形成されるセグメント化ポリウレタンエラストマーの肌色硬化物をポリウレタンエラストマーでマスキングして表現した請求項第１項ないし第４項のいずれかの項記載の人工皮膚モデル。
皮膚面を部分的に表現した請求項第１項ないし第５項のいずれかの項記載の人工皮膚モデル。
全部または一部に皮膚の表面を再現したマスターモデルを、まず、耐久性が高く伸びの大きなポリウレタンエラストマーで薄く被覆し、次いで、肌の色を表す着色剤層を形成した後、再度前記ポリウレタンエラストマーで積層し、更に前記ポリウレタンエラストマーより相対的に軟質なセグメント化ポリウレタンエラストマーで積層した後、上記マスターモデルを除去することを特徴とする人工皮膚モデルの製法。
セグメント化ポリウレタンエラストマーが、長鎖ポリオールを主成分とするソフトセグメントと、ジイソシアネート、鎖延長剤および架橋剤よりなるハードセグメントで構成されたものである請求項第７項記載の人工皮膚モデルの製法。