JP7499446B2 - Manufacturing method of laminated aligned fiber sheet - Google Patents

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Description

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。 The present invention relates to a method for producing a laminated fiber sheet with alignment.

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。 In recent years, finely and uniformly aligned fiber sheets made of polymeric materials such as polyethylene phthalate and polystyrene have been attracting attention as scaffolding materials for cell culture and for use as filters.

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。 In particular, in the field of cell culture, 3D cell culture has been attracting attention in recent years. 3D cell culture mimics the growth morphology of cells in an actual living organism in vitro (outside the body), in which cells grow three-dimensionally to build biological organs. As a scaffold material for realizing this 3D cell culture, laminated fiber sheets with fine and uniform alignment have been attracting increasing attention.

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。 For example, a scaffold material that enables 3D cell culture is known to have a structure formed by stacking aligned fiber sheet layer structures in a 90° cross pattern, as shown in Figure 1 of Patent Document 1, and cells are cultured on this aligned laminated fiber sheet.

図６は、特許文献１が提案する、従来の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７－１から図７－５は、従来の積層型配列性繊維シートの一例の製造方法の一例の各工程を示す模式図である。 Figure 6 is a schematic diagram showing the structure of an example of a conventional laminated aligned fiber sheet proposed in Patent Document 1. Figures 7-1 to 7-5 are schematic diagrams showing the steps of an example of a manufacturing method for an example of a conventional laminated aligned fiber sheet.

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。 First, the structure of a conventional laminated aligned fiber sheet will be described with reference to FIG.
In Figure 6, the laminated aligned fiber sheet 1 is a 3D structure formed by alternately stacking in the Z direction a layer structure in which fibers 2 made of a polymeric material such as polystyrene, polyethylene, or polyethylene terephthalate are arranged parallel to the Y direction and at a uniform pitch, and a layer structure in which fibers 3 made of the same polymeric material are arranged parallel to the X direction and at a uniform pitch.

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。 Next, an example of a method for producing a conventional laminated aligned fiber sheet 1 will be described with reference to Figs. 7-1 to 7-5.
(1) In a conventional method for manufacturing a laminated aligned fiber sheet, first, a plurality of fiber mesh layer 4 structures, in which fibers 2 are aligned parallel to the Y direction and at a uniform pitch, and fibers 3 are aligned parallel to the X direction and at a uniform pitch, as shown in FIG. 7-1, are produced by a method such as injection molding.
(2) Next, of the multiple fiber mesh layers 4 thus produced, first two are taken as the first fiber mesh layer 5 and the second fiber mesh layer 6 as shown in FIG. 7-2, and these are aligned, overlapped, and then joined together.
The joining is generally performed by thermal fusion, but is not limited thereto, and a joining method using an adhesive material may also be used.
(3) As a result, a laminated aligned fiber sheet 7 having a four-layer structure as shown in FIG. 7-3 is completed.
(4) Next, as shown in FIG. 7-4, the third fiber mesh layer 8 is aligned with the four-layer laminated aligned fiber sheet 7, overlapped, and then bonded.
(5) As a result, a laminated aligned fiber sheet 9 having a six-layer structure as shown in FIG. 7-5 is completed.
When it is desired to further increase the number of layers of the laminated aligned fiber sheet, the same process is repeated to produce it.

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。 In this example, a method for manufacturing a laminated aligned fiber sheet having multiple layers by stacking and bonding fiber mesh layers one by one is shown, but a manufacturing method in which all fiber mesh layers are stacked together and then bonded together may also be used.

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。 Next, a conventional method for manufacturing a laminated aligned fiber sheet having a fiber mesh layer structure different from the examples shown in Figures 6 to 7-1 to 7-5 will be described with reference to Figures 8-1 to 8-3. Figures 8-1 to 8-3 are schematic diagrams showing the steps of an example of a conventional method for manufacturing a laminated aligned fiber sheet.
8-1, a fiber mesh layer 10 is configured with fibers 11 arranged parallel to the Y direction and at a uniform pitch, fibers 12 arranged parallel to the X direction and at a uniform pitch, and supports 13 formed parallel to the Z direction at the intersections of the fibers 11 and 12. A plurality of fiber mesh layers 10 are also manufactured in advance by injection molding or the like.
(b) Next, the multiple manufactured fiber mesh layers 10 are overlapped and joined so that the positions of the pillars 13 of the first fiber mesh layer 14 and the positions of the pillars 13 of the second fiber mesh layer 15 match as shown in Figure 8-2.
(3) Thereafter, the process of overlapping and joining is repeated so that the positions of the pillars 13 of the third fiber mesh layer 16 and the positions of the pillars 13 of the second fiber mesh layer 15 match, thereby completing a laminated aligned fiber sheet 17 having multiple layers as shown in Figure 8-3.
In this case as well, a manufacturing method may be applied in which all the fiber mesh layers are stacked together and then bonded together.

特願２００９－５４９６７９号公報Patent Application No. 2009-549679

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。 However, in the manufacturing method of the laminated aligned fiber sheet of Patent Document 1 shown in Figures 7-1 to 7-5 and Figures 8-1 to 8-3, it is difficult to accurately align the fiber mesh layer 4, which is made up of fine fibers with diameters of several tens to several hundreds of μm, and stack them in a predetermined position, resulting in misalignment between the fiber mesh layers. For this reason, it has been difficult to stably manufacture high-quality laminated fiber sheets with fine and uniform alignment.

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。 In addition, in order to stack the fiber mesh layers 4 accurately, it is possible to use image recognition to calculate the desired stacking position and then stack them, but this would pose the problem of significantly reducing productivity.

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。 Furthermore, in the laminated aligned fiber sheet 17 having the supports 13 shown in FIG. 8-1, the interlayer bonding of the fiber mesh layers 10 of each layer is structured so that the flat diameter cross-sectional portion of the support 13 and the curved portion of the fiber 12 are aligned and butted together to connect them. For this reason, even if the two can be aligned accurately, the bonding area is small, and there are problems in ensuring the quality of the interlayer bonding.

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。 Furthermore, even the slightest misalignment between the support 13 and the fiber 12 drastically reduces the bonding area between the support 13 and the fiber 12, making it difficult to even ensure the initial bond.

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。 The object of the present invention is to provide a method for stably and efficiently forming a laminated fiber sheet with fine and uniform alignment, which can be used as a scaffolding material in 3D cell culture, a high-performance filtration filter, etc.

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。 In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a laminated aligned fiber sheet, comprising the steps of: applying first fibers made of a polymer material in parallel to each other on a film substrate to form a first fiber layer;
applying second fibers made of a polymer material and having a diameter different from that of the first fibers on the first fiber layer in parallel to each other so as to intersect with the first fibers of the first fiber layer, thereby forming a second fiber layer;
applying the first fibers parallel to each other on the second fiber layer so as to intersect with the second fibers of the second fiber layer to form a third fiber layer;
and repeating the steps of applying the second fibers parallel to each other on the third fiber layer so as to intersect with the first fibers of the third fiber layer, thereby forming a fourth fiber layer.
forming an n-th fiber layer on the (n-1)-th fiber layer;
a heating step of heating the film substrate laminated up to the nth fiber layer to entangle the intersections of the first fibers and the second fibers;
a step of peeling off the first fiber layer to the nth fiber layer from the film substrate after the heating step to form a laminated alignment sheet;
has.

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。 The laminated aligned fiber sheet according to the present invention includes an odd-numbered layer in which first fibers made of a polymer material are arranged parallel to each other,
A laminated aligned fiber sheet in which an even-numbered layer in which second fibers made of a polymer material are arranged parallel to each other and cross the first fibers on the odd-numbered layer,
The thickness of the entangled portion of the first fibers of the odd-numbered layers and the second fibers of the even-numbered layers that cross each other is equal to or less than the sum of the diameters of the first fibers and the second fibers.

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。 The manufacturing method of the laminated aligned fiber sheet according to the present invention makes it possible to form a laminated structure in which the layers of each fiber sheet are joined together without misalignment and with high connection quality during the manufacture of the laminated aligned fiber sheet. This makes it possible to stably manufacture and provide high-quality laminated aligned fiber sheets with fine and uniform alignment, which are used as scaffolding materials in 3D cell culture, high-performance filtration filters, etc.

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。FIG. 2 is a schematic diagram showing one step of an example of a method for producing a laminated aligned fiber sheet according to the first embodiment. 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。FIG. 2 is a schematic diagram showing one step of an example of a method for producing a laminated aligned fiber sheet according to the first embodiment. 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。FIG. 2 is a schematic diagram showing one step of an example of a method for producing a laminated aligned fiber sheet according to the first embodiment. 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。FIG. 2 is a schematic diagram showing one step of an example of a method for producing a laminated aligned fiber sheet according to the first embodiment. 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。FIG. 2 is a schematic diagram showing one step of an example of a method for producing a laminated aligned fiber sheet according to the first embodiment. 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。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an n-layer laminated aligned fiber sheet structure 111 formed by an example of a manufacturing method for a laminated aligned fiber sheet according to embodiment 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。1 is a schematic diagram showing the configuration of a laminated aligned fiber sheet completed by an example of a manufacturing method for a laminated aligned fiber sheet according to embodiment 1. FIG. 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。1 is a side view of an example of an apparatus used to apply fibers made of a polymeric material onto a film substrate to form a fiber layer in embodiment 1. FIG. 図２Ａの装置を正面から見た正面図である。FIG. 2B is a front view of the device of FIG. 2A. 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。FIG. 2 is a process diagram showing an example of a method for producing a laminated aligned fiber sheet according to the first embodiment. 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。FIG. 2 is a schematic diagram showing a structure of an example of a laminated aligned fiber sheet according to the first embodiment. 図４－１のＡ－Ａ方向から見た断面構造を示す概略断面図である。4-2 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure seen from the AA direction in FIG. 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断面構造を示す模式断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure of an example of a laminated aligned fiber sheet according to the first embodiment. 図５－１のＢ－Ｂ方向から見た断面構造を示す模式断面図である。5-2 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure seen from the direction BB in FIG. 5-1. 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。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure in which the diameter of the second fibers is less than twice the diameter of the first fibers. 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。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure in which the diameter of the second fibers is twice or more the diameter of the first fibers. 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。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a conventional laminated aligned fiber sheet. 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。FIG. 1 is a schematic diagram showing one step of an example of a conventional method for producing a laminated aligned fiber sheet. 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。FIG. 1 is a schematic diagram showing one step of an example of a conventional method for producing a laminated aligned fiber sheet. 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。FIG. 1 is a schematic diagram showing one step of an example of a conventional method for producing a laminated aligned fiber sheet. 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。FIG. 1 is a schematic diagram showing one step of an example of a conventional method for producing a laminated aligned fiber sheet. 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。FIG. 1 is a schematic diagram showing one step of an example of a conventional method for producing a laminated aligned fiber sheet. 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。FIG. 1 is a schematic diagram showing one step of an example of a conventional method for producing a laminated aligned fiber sheet. 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。FIG. 1 is a schematic diagram showing one step of an example of a conventional method for producing a laminated aligned fiber sheet. 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。FIG. 1 is a schematic diagram showing one step of an example of a conventional method for producing a laminated aligned fiber sheet.

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。 A method for producing a laminated aligned fiber sheet according to a first aspect includes the steps of applying first fibers made of a polymer material in parallel to each other on a film substrate to form a first fiber layer;
applying second fibers made of a polymer material and having a diameter different from that of the first fibers on the first fiber layer in parallel to each other so as to intersect with the first fibers of the first fiber layer, thereby forming a second fiber layer;
applying the first fibers parallel to each other on the second fiber layer so as to intersect with the second fibers of the second fiber layer to form a third fiber layer;
and repeating the steps of applying the second fibers parallel to each other on a third fiber layer so as to cross the first fibers of the third fiber layer, thereby forming a fourth fiber layer.
forming an n-th fiber layer on the (n-1)-th fiber layer;
a heating step of heating the film substrate laminated up to the nth fiber layer to entangle the intersections of the first fibers and the second fibers;
a step of peeling off the first fiber layer to the nth fiber layer from the film substrate after the heating step to form a laminated alignment sheet;
has.

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。 The method for producing a laminated aligned fiber sheet according to the second aspect is the same as the first aspect above, in which the diameter of the first fiber and the diameter of the second fiber may differ by more than two times.

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。 The method for producing a laminated aligned fiber sheet according to the third aspect may be the first or second aspect described above, in which the crossing angle between the first fiber and the second fiber is 30° to 150°.

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。 The laminated aligned fiber sheet according to the fourth aspect includes an odd-numbered layer in which first fibers made of a polymer material are arranged parallel to each other,
A laminated aligned fiber sheet in which an even-numbered layer is laminated on the odd-numbered layer, and the second fibers made of a polymer material are arranged parallel to each other and cross the first fibers,
The thickness of the entangled portion of the first fibers of the odd-numbered layers and the second fibers of the even-numbered layers that cross each other is equal to or less than the sum of the diameters of the first fibers and the second fibers.

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。 The laminated aligned fiber sheet according to the fifth aspect is the fourth aspect described above, in which the fiber having the larger diameter of the first fiber or the second fiber may be an elastic rubber material.

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。 The laminated aligned fiber sheet and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that substantially the same components in the drawings are given the same reference numerals.

（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。 (Embodiment 1)
<Method of manufacturing a laminated aligned fiber sheet>
1-1 to 1-7 are schematic diagrams showing the steps of an example of a manufacturing method for a laminated aligned fiber sheet according to embodiment 1. An example of a manufacturing method for a laminated aligned fiber sheet according to embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1-1 to 1-7.
(1) First, a film substrate 101 having releasability and having a film surface subjected to a release treatment such as fluorine treatment, as shown in FIG. 1-1, is prepared.
(2) Next, as shown in Fig. 1-2, first fibers 102 made of a polymer material such as polyethylene phthalate or polystyrene are applied in parallel to one another onto the film substrate 101 to form a first fiber layer 103. In the first embodiment, polystyrene is used, and the first fibers 102 having a diameter of 20 µm are applied in parallel to the film substrate 101 at intervals of 50 µm.
(3) Next, as shown in Fig. 1-3, second fibers 104 made of the same polymer material as the first fibers 102, i.e., polystyrene, were applied on the first fiber layer 103 formed on the film substrate 101 in parallel with each other at intervals of 100 µm so as to intersect with the first fibers 102 of the first fiber layer 103, thereby forming a second fiber layer 105. In this embodiment, fibers having a diameter of 50 µm, which are thicker than the first fibers 102, were used as the second fibers 104. This is to allow the second fibers 104 to function as spacers that secure a gap between the first fiber layer and a third fiber layer described later.

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。 In addition, in FIG. 1-3, the crossing angle between the first fibers 102 of the first fiber layer 103 and the second fibers 104 of the second fiber layer 105 is shown as 90°, but the crossing angle between the first fibers and second fibers of each adjacent fiber layer is not limited to this, and is preferably in the range of 30° to 150°.

（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。 (4) Next, as shown in FIG. 1-4 , the first fibers 102 were applied on the second fiber layer 105 in parallel to each other at intervals of 50 μm so as to intersect with the second fibers 104 of the second fiber layer 105, thereby forming a third fiber layer 106.
The first fibers 102 constituting the third fiber layer 106 had a diameter of 20 μm, similar to the first fibers constituting the first fiber layer 103 .

（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。 (5) Furthermore, as shown in FIG. 1-5 , the second fibers 104 were applied parallel to each other at intervals of 100 μm on the third fiber layer 106 so as to intersect with the first fibers 102 of the third fiber layer 106, thereby forming a fourth fiber layer 107.
The second fibers 104 constituting the fourth fiber layer 106 had a diameter of 50 μm, similar to the second fibers constituting the second fiber layer 105 .

（６）その後、これまでに説明してきた、図１－２～図１－５の工程を繰り返すことで、多層構造の積層型配列性繊維シートを作製することができる。 (6) After that, by repeating the steps described above in Figures 1-2 to 1-5, a multi-layered laminated aligned fiber sheet can be produced.

（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。 (7) FIG. 1-6 is a schematic diagram showing the configuration of an n-layer laminated aligned fiber sheet structure 111 produced by forming an n-th fiber layer 110 by applying second fibers or first fibers parallel to each other so as to intersect with the first fibers or second fibers of the n-1th fiber layer 109 formed on a film substrate 101.
(8) After fabrication, the laminated aligned fiber sheet structure 111 is heated for a certain period of time at a temperature equal to or higher than the glass transition point and lower than the melting point of the polymer material (polystyrene in the first embodiment). By carrying out the heat treatment, the intersections between the first fibers or second fibers of the (n-1)th fiber layer 109 and the second fibers or first fibers of the nth fiber layer 110 are entangled, forming a structure in which the fiber layers are bonded together.
(9) Next, after the heat treatment, the film substrate 101 is peeled off from the laminated aligned fiber sheet structure 111 .
Through the above steps, a laminated aligned fiber sheet 112 shown in FIG. 1-7 is completed.

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。 In this laminated aligned fiber sheet 112, the intersections between the first fibers 102 and the second fibers 104 are entangled (bonded) by a heating process. Therefore, there is no need to worry about a reduction in the area of the bonded portion due to misalignment between the fiber mesh layers, as in the conventional example, and it is possible to obtain an interlayer connection with high bonding quality.
In addition, unlike the conventional process of aligning and stacking the fiber mesh layer structures, a laminate without misalignment between layers can be formed simply by applying fibers at a predetermined position at high speed. This makes it possible to stably manufacture and provide laminated fiber sheets with uniform alignment with high quality and high productivity. In other words, there is no need to align and stack the fiber mesh layer structures, which was a cause of misalignment between fiber mesh layers in the conventional process.

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。 In addition, the intersections between the first fibers constituting the odd-numbered layers and the second fibers constituting the even-numbered layers are entangled (bonded) by the heating process. This means that there is no need to worry about a reduction in the area of the bonded area due to misalignment between the fiber layers, and it is possible to obtain interlayer connections with high bonding quality.

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。 Furthermore, because the first and second fibers have different fiber diameters, when the first and second fibers are entangled at their intersections during the heating process, the first and second fibers melt and fuse together, but even if they fuse to the maximum extent possible, gaps between each fiber layer can be maintained. Therefore, structural defects such as the fiber layers becoming integrated do not occur, and it is possible to manufacture and provide a laminated aligned fiber sheet with stable quality.

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。 In the first embodiment, the application interval of the first fibers 102 constituting the odd-numbered layers is 50 μm, which is the same for all odd-numbered layers, and the application interval of the second fibers 104 constituting the even-numbered layers is 100 μm, which is the same for all even-numbered layers. However, this is not limited to this. For example, some of the odd-numbered layers and some of the even-numbered layers may have different fiber application intervals.

次に、図２～図５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詳細について、更に説明する。 Next, the manufacturing method of the laminated aligned fiber sheet according to the first embodiment will be described in more detail with reference to Figures 2 to 5.

図２Ａは、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２Ｂは、図２Ａの装置を正面から見た正面図である。 Figure 2A is a side view of an example of an apparatus used to apply fibers made of a polymeric material onto a film substrate to form a fiber layer in embodiment 1. Figure 2B is a front view of the apparatus in Figure 2A.

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。 The process of applying fibers made of a polymeric material onto a film substrate using the apparatus of FIGS. 2A and 2B will be described below.
(a) A polymeric material such as polyethylene phthalate or polystyrene is extruded from a nozzle 201 in a molten or liquid state due to swelling with an organic solvent or heating, and is then allowed to cool or dry naturally to form solid fibers 202.
In the first embodiment, polystyrene was used as the polymeric material constituting the fibers, and the fibers 202 were formed using a solution in which pellet-shaped polystyrene was swollen to 30% by weight in DMF (N,N-dimethylformamide), an organic solvent.
(b) Next, the fibers 202 are pressed by a guide 205 in a direction perpendicular to the rotation axis 204 of the winding drum 203 (Z direction), and are applied onto the film substrate 101 that has been attached in advance to the winding drum 203 .
(c) The nozzle 201 and the guide 205 move together along P-P', which is a direction parallel to the rotation axis 204 of the winding drum 203. As a result, the fibers 202 are wound onto the film substrate 101 attached to the winding drum 203 with a predetermined alignment.

（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。 (d) The spacing between the fibers 202 wound onto the film substrate 101 attached to the winding drum 203 can be set to any value by adjusting the movement speed of the nozzle 101, first guide 105, and second guide 106, which move together. In this embodiment 1, the fiber sheet layers were formed with an arrangement of 50 μm spacing for odd-numbered layers and 50 μm spacing for even-numbered layers.

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。 FIG. 3 is a flow chart showing the steps for producing an n-layer laminated aligned fiber sheet using the apparatus shown in FIG.
(1) First, in step S01, a film substrate that has been prepared in advance and attached to a winding drum is coated with a first fiber to form a first fiber layer.
(2) Then, in step S02, the film substrate on which the first fiber layer has been formed is temporarily removed from the winding drum, rotated by 90°, and then reattached to the winding drum. The second fiber is applied to the film substrate to form a second fiber layer.
(3) Thereafter, by repeating steps S01 and S02, the film substrate on which the (n-1)th fiber layer has been formed is temporarily removed, and in step Sn, it is rotated by 90° and then attached to the winding drum again, and a second fiber is applied (when n is an even number) to form the nth fiber layer.
(4) Next, in process Sn+1, the laminated aligned fiber sheet structure in which the nth fiber layer is formed on the film substrate is heat-treated, and then in process Sn+2, the film substrate is peeled off to complete an n-layer laminated aligned fiber sheet.

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。 Note that in Figures 2A, 2B, and 3, an example of a method of applying fibers to a film substrate is shown in which fibers are applied to a film substrate mounted on a rotating drum, but other methods such as inkjet or dispense drawing may be used to apply a fiber layer to the film substrate.

＜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。 <Layered aligned fiber sheet structure>
Next, Fig. 4-1 is a schematic diagram showing an example of an n-layer laminated aligned fiber sheet structure 111 after the Sn step in Fig. 3, which is produced using the laminated aligned fiber sheet production method according to embodiment 1. Fig. 4-2 is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional structure as viewed from the AA direction (X direction) in Fig. 4-1.

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。 As shown in FIG. 4A, the (n-1)th fiber layer 109 formed on the film substrate 101 is composed of second fibers 104 having a diameter larger than that of the first fibers 102 constituting the nth fiber layer 110.
As shown in Figure 4-2, in the laminated aligned fiber sheet structure 111, the diameter of the first fibers 102 constituting the first fiber layer 103, the third fiber layer 106, and the nth fiber layer 110 of the odd-numbered layers formed on the film substrate 101 is thinner than the diameter of the second fibers 104 constituting the second fiber layer 105, the fourth fiber layer 107, and the (n-1)th fiber layer 109 of the even-numbered layers.

＜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。 <Layered aligned fiber sheet>
Next, a cross-sectional schematic diagram of the laminated aligned fiber sheet 112 after the heating step Sn+1 in FIG. 3 is shown in FIG. 5-1.
As shown in FIG. 5-1, the laminated aligned fiber sheet structure 111 shown in FIG. 4-1 is heated to produce a laminated aligned fiber sheet 112. In this laminated aligned fiber sheet 112, odd-numbered layers in which first fibers 102 made of a polymeric material are arranged parallel to each other and even-numbered layers in which second fibers 104 made of a polymeric material are arranged parallel to each other and cross the first fibers are laminated on the odd-numbered layers. The intersections 301 between the first fibers 102 constituting the odd-numbered layers (first fiber layer 103, third fiber layer 106, fifth fiber layer 108) and the second fibers 104 constituting the even-numbered layers (second fiber layer 105, fourth fiber layer 107, n-1th fiber layer) are entangled, and the fiber layers are joined together. The thickness of this entangled portion is equal to or less than the sum of the diameters of the first fibers 102 and the second fibers 104, as described below.

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。 FIG. 5-2 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure seen from the BB direction (Z direction) of FIG. 5-1.
At the intersections 301 between the first fibers 102 and the second fibers 104, the fibers melt together by being entangled and joined, so that, for example, the distance D between the third fiber layer 102 and the fifth fiber layer 104 is narrower than the distance before entanglement. In other words, at the intersections 301 between the first fibers 102 and the second fibers 104 intersecting on the first fibers 102, the thickness is equal to or smaller than the sum of the diameters of the first fibers 102 and the second fibers 104.
On the other hand, when the laminated aligned fiber sheet is used as a scaffold material for 3D cell culture, in this embodiment 1, it is necessary to ensure gaps between each of the odd-numbered fiber layers, which serve as a scaffold for cell growth, for cells to grow.

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。 In the first embodiment, the diameter of the second fibers 104 constituting the even-numbered layers is larger than the diameter of the first fibers 102 constituting the odd-numbered layers. This allows the diameter of the second fibers 104 to function as a spacer to ensure gaps between the fiber layers of the odd-numbered layers. Figure 5-3 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure when the diameter F of the second fibers 104 is less than twice the diameter E of the first fibers 102. For example, as shown in Figure 5-3, when the diameter F of the second fibers 104 is less than twice the diameter E of the first fibers 102, the first fibers 102 and the second fibers 104 are entangled and melted together, the first fibers 102 between the fiber layers of the odd-numbered layers may come into close contact with each other, eliminating any gaps.

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。 Fig. 5-4 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure in which the diameter F of the second fiber 104 is twice or more the diameter E of the first fiber 102. Therefore, in order to reliably secure the gaps between the fiber layers in the odd-numbered layers, it is desirable that the diameter F of the second fiber 104 is twice or more the diameter E of the first fiber 102, as shown in Fig. 5-4.
In this case, even if the first fibers 102 are completely dissolved in the second fibers 104, the gaps G between the layers are secured. In other words, structural defects such as the fiber layers being integrated together do not occur, and it becomes possible to manufacture and provide a laminated aligned fiber sheet with stable quality.

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。 In the first embodiment, the second fibers 104 constituting the even-numbered layers are made thicker than the first fibers 102 constituting the odd-numbered layers that serve as a scaffold for cell culture, and the second fibers 104 are made to function as spacers to ensure gaps between the odd-numbered layers. However, this is not limited to the above. For example, the first fibers 102 constituting the odd-numbered layers may be made thicker than the second fibers 104 to provide a spacer function, and the even-numbered layers composed of the second fibers 104 may be made to serve as a scaffold for cell culture.

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。 Furthermore, the first fiber 102 and the second fiber 104 do not necessarily have to be made of the same type of polymer material (polystyrene in this embodiment of the present invention). For example, in order to impart flexibility to the scaffold for cell culture, an elastic rubber material may be applied to either the first fiber 102 or the second fiber 104, whichever has a larger diameter.

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。 Note that this disclosure includes appropriate combinations of any of the various embodiments and/or examples described above, and can achieve the effects of each embodiment and/or example.

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。 The laminated aligned fiber sheet manufacturing method of the present invention makes it possible to bond the layers of the fiber sheet without misalignment and with high connection quality. This makes it possible to stably manufacture and provide high-quality laminated aligned fiber sheets with fine and uniform alignment, which can be used as scaffolding materials in 3D cell culture, high-performance filtration filters, etc.

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 1 Laminated aligned fiber sheet 2 Fiber 3 Fiber 4 Fiber mesh layer 5 First fiber mesh layer 6 Second fiber mesh layer 7 Laminated aligned fiber sheet having a two-layer structure
8 Third fiber mesh layer 9 Three-layer laminated aligned fiber sheet 10 Fiber mesh layer 11 Fiber 12 Fiber 13 Support 14 First fiber mesh layer 15 Second fiber mesh layer 16 Third fiber mesh layer 17 Laminated aligned fiber sheet 101 having multiple layers Film substrate 102 First fiber 103 First fiber layer 104 Second fiber 105 Second fiber layer 106 Third fiber layer 107 Fourth fiber layer 108 Fifth fiber layer 109 n-1th fiber layer 110 nth fiber layer 111 Laminated aligned fiber sheet structure 112 Laminated aligned fiber sheet 201 Nozzle 202 Fiber 203 Rotating drum 204 Rotating shaft 205 Guide 301 Intersection D of first fiber and second fiber Gap E between fiber layers Diameter F of first fiber Diameter of second fiber

Claims (3)

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。 A step of applying first fibers made of a polymer material in parallel to each other on a film substrate to form a first fiber layer;
applying second fibers made of a polymer material and having a diameter different from that of the first fibers on the first fiber layer in parallel to each other so as to intersect with the first fibers of the first fiber layer, thereby forming a second fiber layer;
applying the first fibers parallel to each other on the second fiber layer so as to intersect with the second fibers of the second fiber layer to form a third fiber layer;
and repeating the steps of applying the second fibers parallel to each other on the third fiber layer so as to cross the first fibers of the third fiber layer, thereby forming a fourth fiber layer.
forming an n-th fiber layer on the (n-1)-th fiber layer;
a heating step of heating the film substrate laminated up to the nth fiber layer to entangle the intersections of the first fibers and the second fibers;
a step of peeling off the first fiber layer to the nth fiber layer from the film substrate after the heating step to form a laminated oriented sheet;
The method for producing a laminated aligned fiber sheet having the above structure. 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。 The method for producing a laminated aligned fiber sheet according to claim 1, wherein the diameter of the first fiber differs from the diameter of the second fiber by at least two times. 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。 3. The method for producing a layered aligned fiber sheet according to claim 1, wherein a crossing angle between the first fibers and the second fibers is 30° to 150°.
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