(57)【要約】【課題】患部に効果的に熱を伝える（又は冷却する）こと、特に、深部への熱伝導性とその回復性を改善する蓄熱・蓄冷材の製造方法を提供する。【解決手段】  水に吸水性ポリマーを加えてなるゲル溶液を準備する工程と、除菌砂とタルク粉末を混合した抗菌砂を準備する工程と、前記ゲル溶液と前記抗菌砂とを液密性の容器に充填する工程と、前記液密性の容器内を脱気する工程とを具備する。上記構成において、前記ポリマーは、ポリアクリル酸ナトリウム又はカルボキシメチルセルロース・ナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）を含むことが好ましい。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に吸水性ポリマーを加えてなるゲル溶液を準備する工程と、除菌砂とタルク粉末を混合した抗菌砂を準備する工程と、前記ゲル溶液と前記抗菌砂とを液密性の容器に充填する工程と、前記液密性の容器内を脱気する工程とを具備する蓄熱・蓄冷材の製造方法。
【請求項２】
前記ポリマーは、ポリアクリル酸ナトリウム又はカルボキシメチルセルロース・ナトリウムを含むことを特徴とする請求項１記載の蓄熱・蓄冷材の製造方法。
【請求項３】
前記吸水性ポリマーの配合比率は、前記ゲル溶液の全質量に対して２〜７質量％であることを特徴とする請求項２に記載の蓄熱・蓄冷材の製造方法。
【請求項４】
前記抗菌砂は、トルマリン粉末を含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄熱・蓄冷材の製造方法。
【請求項５】
前記ゲル溶液は、プラチナ・シルバーナノコロイド粒子を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蓄熱・蓄冷材
【請求項６】
前記ゲル溶液は、イソチアゾリン系防腐・防カビ剤を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蓄熱・蓄冷材
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲル状部材と砂等を含む蓄熱・蓄冷材、特に、温熱治療や冷却治療の用途に適した蓄熱・蓄冷材とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱（保温）或いは保冷などの用途で用いられる、蓄熱材或いは蓄冷材（以下、両者を併せて「蓄熱・蓄冷材」という。）には、種々の材料のものが用いられている。このうち、ゲル化した高分子化合物（以下、「ゲル状部材」という。）を含むものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
例えば、ゲル状部材を含む「蓄熱材」の例として、火山噴出物発泡粒子の表面を珪酸ゲルで被覆したことを特徴とする「不燃性蓄熱体」が開示されている（特許文献１の第７段落）。或いは、ゲル状部材を含む「蓄冷材」として、「水１００重量部に対して、塩化ナトリウム５〜２０重量部及び多糖類ガム質０．２〜５重量部を含有し、該多糖類ガム質１重量部に対して、α−化デンプン０．０５〜１．５重量部、ホウ砂０．０１〜０．１重量部を含有し、該ホウ砂１重量部に対してホウ酸０．５〜８重量部含有することを特徴とする柔軟性ゲル状蓄冷材」が開示されている（特許文献２の請求項１）。
【０００４】
また、「ゲル物質」に「マイナスイオン発生剤」を添加してなる温熱用具なども知られている（特許文献３，４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３９８６０号公報
【特許文献２】特開平１０−２６５７６９号公報
【特許文献３】特開２００６−４３３１４号公報
【特許文献４】特開２００３−７０８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者は、柔道整復師として、骨・関節・筋・腱・靭帯といった人体の各部の損傷を整復や固定といった「手技」（手術を伴わない「非観血的療法」）だけで治療してきた長年の経験から、近年は罨法（患部を局部的に温熱や冷却することで人間の持つ自然治癒力を最大限に発揮させる治療法の一つ）の研究に注力している。
【０００７】
罨法には、温罨法と冷罨法とがあるが、そこで用いられる蓄熱・蓄冷材は、患部に効果的に熱を加え又は患部の熱を効率よく冷却することが求められる一方で、同じ温度を長時間保持するものは好ましくなく、むしろ、筋肉の浅い部分から深い部分に至るまでなるべく均一にすみやかに加熱又は冷却し、かつその状態から一定の温度勾配で降温又は昇温させていくことが求められる。長時間同じ温度で加熱状態や冷却状態を維持するものは、やけどや低温やけど、凍傷のおそれがあるためである。
【０００８】
そして、本願発明者による種々の実験から、単なる保温時間や熱伝導性だけではなく、治療中に苦痛を与えない適度な温度と熱の浸透力、重さと素材による安心感や安定感を実感できるものであることなどが重要であることも分かってきた。
【０００９】
このような観点でみると、従来の蓄熱材や蓄冷材（保冷剤）は、温熱乃至冷却治療のために設計されたものではなく、単に熱容量すなわち保温特性（保冷特性）が長いものが好ましいと考えられていたが、患部を加温又は冷却する用途には、材料及び製造方法を吟味し選択することが求められる。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、温熱又は冷却治療において患部に効果的に熱を伝える（又は冷却する）こと、特に、深部への熱伝導性とその回復性に優れた蓄熱・蓄冷材の製造方法を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の発明者は、砂の蓄熱特性に着目し、これとゲル状部材とを混ぜ合わせることで、従来にはない優れた温熱又は冷却治療用の蓄熱・蓄冷材が得られることを見出した。
【００１２】
本発明に係る蓄熱・蓄冷材の製造方法は、水に吸水性ポリマーを加えてなるゲル溶液を準備する工程と、除菌砂とタルク粉末を混合した抗菌砂を準備する工程と、前記ゲル溶液と前記抗菌砂とを液密性の容器に充填する工程と、前記液密性の容器内を脱気する工程とを具備することを特徴とする。
【００１３】
上記構成において、前記ポリマーは、ポリアクリル酸ナトリウム又はカルボキシメチルセルロース・ナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）を含むことが好ましい。なお、本願発明者による過去の実験結果からポリアクリル酸ナトリウム（ＣＰ−１）を用いた場合、分量が多くなるほど白色の粒状となり時間の経過と共に形状がゲル化していくことが判明している。そのような場合でも、形状の崩壊は、水に対する分量が少ないほど顕著であったが、ここにタルクを一定量加えることでゲル化を抑制又は緩和できることが確認された。
【００１４】
前記吸水性ポリマーの配合比率は、前記ゲル溶液の全質量に対して２〜７質量％であることが好ましい。さらに、前記抗菌砂は、トルマリン粉末を含むように構成してもよい。なお、従来技術においてマイナスイオンを発生する鉱物をゲル状物質に添加する発明が知られているが、トルマリン鉱石の蓄熱特性を積極的に利用するものではないと考えられ、また、長期間の繰り返し使用を前提とする場合、抗菌剤の添加が好ましく、また離水を防止するためには容器内の脱気とタルクの添加が有効である。トルマリン粉末を添加するとこれらの効果と相俟って、患部を加熱又は冷却する用途に優れた特性を示す蓄熱・蓄冷材が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る蓄熱・蓄冷材の製造方法によれば、温熱又は冷却治療において患部に効果的に熱を伝える（又は冷却する）こと、特に、深部への熱伝導性とその回復性に優れた蓄熱・蓄冷材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実験物（以下「Ｊｙｅｒｕ−Ｓａ」という。）及び比較例を湯煎（６０．５℃の湯に２０分間浸漬）により加熱して室温２０．６℃で底部の温度を１分間隔で測定した結果を示すグラフである。
【図２】図２は、計測部位を中段部としたグラフである。
【図３】図３は、加温をやめたあとの底部での温度回復の経過を示すグラフである。
【図４】図４は、加温をやめたあとの中段部の温度回復の経過を示すグラフである。
【図５】図５は、「Ｊｙｅｒｕ−Ｓａ」とシーエイチゲルを家庭用冷蔵庫に１２時間保存した後、室温２０．６℃で底部の温度を１分間隔で測定した結果を示すグラフである。
【図６】図６は、計測部位を中段部としたグラフである。
【図７】図７は、冷却を辞めたあとの底部での温度回復の経過を示すグラフである。
【図８】図８は、冷却をやめたあとの中段部の温度回復の経過を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本実施形態について説明する。重複した説明を省略しているが、各実施形態の記載は本発明の技術的思想を理解するために合目的的に解釈され、実施形態の記載に限定解釈されるべきものではない。
【００１８】
はじめに、本実施形態における蓄熱・蓄冷材の製造に使用する材料について説明する。
【００１９】
ゲル状部材は、分散質がポリマーからなるものを用いることができる。ポリマーの添加量は、ゲル状部材の全体質量の２〜７質量％が好適である。具体的には、ポリマーは、例えば、アクリル酸重合物ナトリウム塩を主成分とする高吸水性樹脂（商品名：「ＣＰ−１」中央工業株式会社製）やカルボキシメチルセルロース・ナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）などの、ゲル化するポリマーを用いることができる。ゲル状部材には粉末状のシルバーナノコロイド粒子などの抗菌性材料を添加するとよい。シルバーナノコロイド粒子の抗菌作用により、ゲル状部材の構成成分の大部分を占める水分が腐食しにくくなり、優れた抗菌性を保持できる効果がある。さらに、ゲル状部材は１つのポリマーに限られず、複数のポリマーを組み合わせて用いてもよい。
【００２０】
砂とは、鉱石の砕屑物のうち粒径が例えば１／１６［ｍｍ］以上、２［ｍｍ］以下の粒子のものをいう（地学事典、地学団体研究会新版地学事典編集委員会編、平凡社）。除菌砂は加熱又は薬液等により砂を除菌して得られる。タルクとは、蝋（ろう）石など粘土鉱物の粉末であり、砂よりも粒子径が小さいことが特徴である。その粒径は、１／２５６［ｍｍ］以下であり、カオリナイト鉱物を主成分とするカオリン（ｋａｏｌｉｎ）などが含まれる。タルクの粒子径は砂よりも小さいため、吸水によって球状に膨張するポリマーと砂との間隙等を埋めて、弾力性や耐久性を増す効果が得られる。また、砂や蝋石には遠赤外線を放出する効果もあるため、蓄熱材として用いる場合にはこのような機能も付加される。さらに、用途によっては抗菌砂にトルマリン粉末や玉砂利など他の鉱物を砂状にして添加してもよい。こうすることでホルミシス効果やマイナスイオン効果を追加したり、遠赤外線効果を追加することができる。
【００２１】
抗菌性ゲル状部材に除菌砂及びタルクを混合すると、それらの混合物は砂とゲル状部材の混合物よりも粘性が増して形状の保持性を向上させることができ、さらに遠赤外線の温熱の効果も向上させることができる。
【００２２】
（実施例）
本実施形態の基本的な製造ステップは以下の通りである。なお、材料の比率は一例である。
Ｓ１．ゲル溶液（５質量％）の調整工程
先ず、以下の材料ａ．〜ｃ．を計り取り、常温でよく攪拌する。
ａ．水９５０ｇ
ｂ．吸水性ポリマー  ＣＰ−１  ５０ｇ
Ｓ２．抗菌砂の調整工程
次に、以下の材料ｄ．〜ｆ．を計り取り、Ａ．のゲル溶液に混ぜ合わせる
ｃ．除菌砂  ２００ｇ
ｅ．タルク    ５０ｇ
ｆ．トルマリン粉末  ５０ｇ
Ｓ３．充填工程
上記Ａ及びＢを、液密性の袋に充填する。
Ｓ４．脱気工程
脱気する。
【００２３】
以上の実験結果により、本実施形態の蓄熱・蓄例材は、ゲル状部材と砂により柔らかく、優れた保温性を有することが確認された。また、この蓄熱・蓄冷材を柔らかい袋や容器に入れることでゲル状部材の偏りを抑えることができ、温熱や冷却のムラを少なくすることができた。
【００２４】
−実験物（Ｊｙｅｒｕ−Ｓａ）−
大きさ  横１０ｃｍ  縦１３．５ｃｍ
容量    上記Ｓ１〜Ｓ４の工程を経て得られた蓄熱・蓄冷材を２００ｇ計りとり、トリプルナイロン規格袋（ＮＹ−１）に封入、脱気して実験物（Ｊｙｅｒｕ−Ｓａ）とした。
−比較例−
大きさ  横１０ｃｍ  縦１３．５ｃｍ
シーエイチゲル  ２００ｇ  （ダイヤ工業株式会社製）  
【００２５】
（加温実験）
温冷特性を評価するため、人体に見立てた豚肉５枚スライス１２５ｇ厚さ１８ｍｍを使用し、底部の温度と中段部（スライス肉３枚目と４枚目の間）に温度計を設置して、以下の実験条件で各層での温度変化を測定した。なお、測定部位である底部は温熱又は冷却治療における筋肉の深部に相当し、中段部は筋肉の表層の浅い部分に相当する。実験では３０分経過後にＪｙｅｒｕ−Ｓａを取り除き、３０分間豚肉の温度回復変化を測定した。温度測定は１分間隔とした。
【００２６】
図１は、実験物（以下「Ｊｙｅｒｕ−Ｓａ」という。）及び比較例を湯煎（６０．５℃の湯に２０分間浸漬）により加熱して室温２０．６℃で底部の温度を１分間隔で測定した結果を示すグラフである。図２は、計測部位を中段部としたグラフである。
【００２７】
−実験結果−
１．６０℃湯煎では、Ｊｙｅｒｕ−Ｓａの方が熱の伝わりが良く効率的に温められていることが示唆された。
２．Ｊｙｅｒｕ−Ｓａは、シーエイチゲルと比べて熱伝導が早く、深部を温めることが示唆された。
３．Ｊｙｅｒｕ−Ｓａでは、２０分を過ぎた頃より中断よりも底部の温度上昇が顕著であることが確認された。
４．Ｊｙｅｒｕ−Ｓａは、シーエイチゲルに比べて速やかに且つ底部にまで、熱伝導が行えることが明らかとなった。
【００２８】
（加温後の回復実験）
図３は、加温をやめたあとの底部での温度回復の経過を示すグラフである。図４は、加温をやめたあとの中段部の温度回復の経過を示すグラフである。
【００２９】
−実験結果−
１．Ｊｙｅｒｕ−Ｓａの温度回復は、底部、中段部共に平均的に下降しており、底部の熱が中段部の熱よりも保たれていることが確認された。
【００３０】
（加冷実験）
図５は、「Ｊｙｅｒｕ−Ｓａ」とシーエイチゲルを家庭用冷蔵庫に１２時間保存した後、室温２０．６℃で底部の温度を１分間隔で測定した結果を示すグラフである。図６は、計測部位を中段部としたグラフである。
【００３１】
−実験結果−
１．Ｊｙｅｒｕ−Ｓａは、速やかに底部まで冷却することが確認された。
２．Ｊｙｅｒｕ−Ｓａは、底部・中段部の冷却温度差がシーエイチゲルに比べて小さく、深部に至るまで均一に近い状態で冷却することが確認された。
【００３２】
（冷却後の回復実験）
図７は、冷却を辞めたあとの底部での温度回復の経過を示すグラフである。図８は、冷却をやめたあとの中段部の温度回復の経過を示すグラフである。
【００３３】
−実験結果−
１．Ｊｙｅｒｕ−Ｓａは、シーエイチゲルに比べて温度回復が早いことが確認された。
２．Ｊｙｅｒｕ−Ｓａは、底部・中段部共に高いレベルで温度が回復している。
３．Ｊｙｅｒｕ−Ｓａは、シーエイチゲルと比べて、冷却後のいわゆる冷やし過ぎのダルミや違和感が残りにくいと考えられる。
【００３４】
（抗菌試験について）
真空封入時に十分な脱気が行われていればある程度の期間は雑菌の増殖卯を抑えられるものの、さらに長期間の繰り返し使用を考慮する場合、雑菌の繁殖を防ぐために抗菌剤を添加することが好ましい。
【００３５】
抗菌剤としては、例えば、プラチナ・シルバーナノコロイド粒子を用いることができる。上記実施例のＪｙｅｒｕ−Ｓａに０．２％のプラチナ・シルバーナノコロイド５００（株式会社ＪＯＨＺＥＮ 製）を添加した際の抗菌試験結果を表１〜６に示す。なお、表中のＣＦＵ（＝Ｃｏｌｏｎｙ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｕｎｉｔ）／ｍｌは１［ｍｌ］中に存在する菌の個数を表し、ＣＦＵ／ｇは１［ｇ］中に存在する菌の個数を表す。
【００３６】
社団法人京都微生物研究所による抗菌試験結果は以下表１〜３の通りであった。
［表１］
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【００３７】
［表２］
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【００３８】
表１より、プラチナシルバーコロイド５００を０．２％含有させた蓄熱・蓄冷材は、黒色酵母が初期時１．０×１０５［ＣＦＵ／ｍｌ］であったものが２４時間後８．１×１０［ＣＦＵ／ｍｌ］まで減少し、青カビが初期時２．５×１０５［ＣＦＵ／ｍｌ］であったものが２４時間後１．６×１０２［ＣＦＵ／ｍｌ］まで減少し、その他の菌が２４時間後いずれも１０［ＣＦＵ／ｍｌ］よりも少なくなった。また、表２より、プラチナシルバーコロイド５００を０．５％含有させた蓄熱・蓄冷材は、青カビが初期時２．５×１０５［ＣＦＵ／ｍｌ］であったものが２４時間後７．０×１０［ＣＦＵ／ｍｌ］まで減少し、その他の菌が２４時間後いずれも１０［ＣＦＵ／ｍｌ］よりも少なくなった。
【００３９】
学校法人北里研究所北里大学による抗菌試験（ＭＲＳＡ保存試験）結果は以下表３の通りであった。ここで、表３の試験では、ＭＲＳＡ（Methicillin-resistant Staphylococcus Aureus、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌）を含有させて調整した菌液（生理食塩水に浮遊）１［ｍｌ］を上記（Ｄ）の蓄熱・蓄冷材１０［ｍｌ］に加え、その後１日目、１４日目、３１日目に生菌数を測定した。測定した菌の本数は３本（表３中のＭＲＳＡ（１ｓｔ）〜ＭＲＳＡ（３ｒｄ））である。
【００４０】
［表３］
2016000798.tif 000005
【００４１】
表３より、プラチナシルバーコロイド５００を１０．０％含有させた蓄熱・蓄冷材は、ＭＲＳＡの生菌数が初期時１．３×１０９［ＣＦＵ／ｇ］であったが、 ３１日目でいずれもＭＲＳＡの生菌数が１０［ＣＦＵ／ｇ］よりも少なくなった。これにより、蓄熱・蓄冷材にプラチナシルバーコロイド５００を１０．０％含有させると抗菌効果が現れることが確認された。
【００４２】
株式会社ユニオンバイテックによる抗菌試験（防腐防かび試験）結果は以下表４及び表５の通りであった。ここで、表４及び表５の試験では、検体（プラチナシルバーコロイド５００を含有させた蓄熱・蓄冷材）２０［ｇ］を３本の滅菌バイアル瓶にそれぞれとり、以下の標準細菌混合菌、排水混合菌、又は真菌混合菌を含む試験菌液をそれぞれ１％量（０．２［ｇ］）検体に接種する。そして、接種した検体は３０［℃］でそれぞれ保存し、７日目、１４日目、２１日目に生菌数を測定した。生菌数の測定方法は、細菌に対してはＳＣＤＬＰ寒天培地混釈法を、真菌に対してはＧＤＬＰ寒天培地混釈法をそれぞれ用いた。なお、標準細菌混合菌は大腸菌、緑膿菌、及び黄色ブドウ球菌からなり、排水混合菌は厨房排水濾液からなり、真菌混合菌はカンジダ、クロコウジカビ、青カビ、及びオーレオバシディウムからなる。
【００４３】
［表４］
2016000798.tif 000006
【００４４】
［表５］
2016000798.tif 000007
【００４５】
表４より、プラチナシルバーコロイド５００を０．１％含有させた蓄熱・蓄冷材は、標準細菌混合菌及び排水混合菌がいずれも７日目後１０［ＣＦＵ／ｍｌ］よりも少なくなった。また、真菌混合菌は初期３．３×１０５［ＣＦＵ／ｍｌ］であったが、２１日目で１０［ＣＦＵ／ｍｌ］にまで減少した。また、表５より、プラチナシルバーコロイド５００を０．２％含有させた蓄熱・蓄冷材は、標準細菌混合菌、排水混合菌、及び真菌混合菌が７日目後いずれも１０［ＣＦＵ／ｍｌ］よりも少なくなった。
【００４６】
以上の実験結果により、蓄熱・蓄冷材にシルバーナノコロイドを０．１％以上、より好ましくは０．５％以上含有させると、蓄熱・蓄冷材に抗菌効果が現れることがわかった。
【００４７】
なお、抗菌剤の種類は他のものを用いてもよい。例えば、レバナックス（昌栄化学株式会社製）などのイソチアゾリン系の防腐・防カビ剤を用いても同様の抗菌効果が確認されている。
【００４８】
以上のように、本実施形態の蓄熱・蓄例材は、ゲル状部材と砂により柔らかく、優れた温熱又は冷却治療効果を有することが確認された。
【図１】
2016000798.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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