JP6573040B2 - 抗菌繊維 - Google Patents

Description

本発明は、抗菌性を有する抗菌繊維に関する。

従来から、抗菌性を有する繊維材料については、多数の提案がなされている（特許文献１乃至特許文献７を参照）。

特許第３２８１６４０号公報 特開平７−３１０２８４号公報 特許第３１６５９９２号公報 特許第１８０５８５３号公報 特開平８−２２６０７８号公報 特開平９−１９４３０４号公報 特開２００４−３００６５０号公報

しかし、抗菌性を有する材料は、いずれも効果が長く持続しなかった。

また、抗菌性を有する材料は、薬剤等によるアレルギー反応が生じる場合もある。

そこで、この発明は、従来の抗菌性を有する材料よりも効果が長く持続し、かつ薬剤等よりも安全性の高い抗菌繊維を提供することを目的とする。

本発明の抗菌繊維は、電荷発生部材と、耐水性部材と、を備えている。電荷発生部材は、外部からのエネルギーにより電荷を発生する。耐水性部材は、電荷発生部材を被覆する。該抗菌繊維は、電荷発生部材が繊維状に形成された電荷発生繊維からなり、該電荷発生繊維にエネルギーが加えられた時に発生する電荷によって菌の増殖を抑制する。

従来から、電場により細菌や真菌の増殖を抑制することができる事が知られている（例えば、土戸哲明，高麗寛紀，松岡英明，小泉淳一著、講談社：微生物制御−科学と工学を参照。また、例えば、高木浩一，高電圧・プラズマ技術の農業・食品分野への応用，J.HTSJ，Vol.51，No.216を参照）。また、この電場を生じさせている電位により、湿気等で形成された電流経路や、局部的なミクロな放電現象等で形成された回路を電流が流れることがある。この電流により菌が弱体化し菌の増殖を抑制することが考えられる。本発明の菌対策用電荷発生糸は、外部からのエネルギーにより電荷を発生する電荷発生繊維を備えているため、糸と糸の間、或いは人体等の所定の電位（グランド電位を含む。）を有する物に近接した場合に、電場を生じさせる。あるいは、本発明の菌対策用電荷発生糸は、汗等の水分を介して、糸と糸の間、あるいは人体等の所定の電位（グランド電位を含む。）を有する物に近接した場合に、電流を流す。

したがって、本発明の菌対策用電荷発生糸は、以下のような理由により抗菌効果（菌の発生を抑制する効果）または殺菌効果（菌を死滅する効果）を発揮すると考えられる。人体等の所定の電位を有する物に近接して用いられる物（衣料、履物、またはマスク等の医療用品）に適用した場合に発生する電場または電流の直接的な作用によって、菌の細胞膜や菌の生命維持のための電子伝達系に支障が生じ、菌が死滅する、或いは菌自体が弱体化する。さらに、電場もしくは電流によって水分中に含まれる酸素が活性酸素種に変化する場合がある、または電場もしくは電流の存在によるストレス環境により菌の細胞内に酸素ラジカルが生成される場合がある、これらのラジカル類を踏む活性酸素種の作用により菌が死滅する、または弱体化する。また、上記の理由が複合して抗菌効果・殺菌効果を生じている場合もある。

さらに、本発明の抗菌繊維は、電荷発生繊維を被覆する耐水性部材を備えている。抗菌繊維は、例えば衣料に用いられることがある。衣料は、汚れ（例えば雨染み）が付着することが多く、洗濯の水に接することが多い。本発明の抗菌繊維は、電荷発生繊維を被覆する耐水性部材を備えているため、汚れの付着を防止し、洗濯時の水への耐性を向上させることができる。

なお、外部からのエネルギーにより電荷を発生する電荷発生繊維は、例えば光電効果を有する物質、焦電効果を有する物質、または圧電体等を用いた繊維が考えられる。また、芯糸に導電体を用いて、当該導電体に絶縁体を巻き、該導電体に電気を流して電荷を発生させる構成も、電荷発生繊維となる。

圧電体を用いた場合には、圧電により電場を生じさせるため、電源が不要であるし、感電のおそれもない。また、圧電体の寿命は、薬剤等による抗菌効果よりも長く持続する。また、薬剤よりもアレルギー反応が生じるおそれは低い。

この発明によれば、従来の抗菌性を有する材料よりも効果が長く持続し、かつ薬剤等よりも安全性の高い抗菌繊維を実現することができる。

図１（Ａ）は、圧電糸１の構成を示す図であり、図１（Ｂ）は、圧電フィルム１０の平面図であり、図１（Ｃ）は、圧電フィルム１０の断面図である。 図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、ポリ乳酸の一軸延伸方向と、電場方向と、圧電フィルム１０の変形と、の関係を示す図である。 外力が係った時の圧電糸１を示す図である。 圧電糸２の構成を示す図である。 図５（Ａ）は、布１００の平面概略図であり、図５（Ｂ）は、各糸配置を示す図である。 各糸の間で生じる電場を示す図である。 図７（Ａ）は、断面が円形状の圧電繊維１０Ａを撚ってなるカバリング糸１Ａを示す図であり、図７（Ｂ）は、圧電繊維１０Ａの断面図である。 より弾力を持たせた抗菌繊維１Ｂの構成を示す図である。 断面が円形状の圧電繊維１０Ａと弾性体１１０とを撚ってなるカバリング糸１Ｃを示す図である。 図１０（Ａ）は、布１００Ａの平面概略図であり、図５（Ｂ）は、各糸の間で生じる電場を示す図である。 図１１（Ａ）は、編物からなる布１００Ｂの構成を示す図であり、図１１（Ｂ）は、圧電糸１、圧電糸２および導電糸５を、それぞれ編み合わせて編物を構成した布１００Ｃを示す図である。 通気性と保温性を兼ね備えた布１００Ｄの構成を示す図である。 図１３（Ａ）は、圧電糸１と圧電糸２とで生じる電荷の極性を示す図であり、図１３（Ｂ）は、圧電糸１同士が反発し、圧電糸１と圧電糸２とが引き合う状態を示した図である。 横糸と縦糸とが配置された織物を示す図である。 図１５（Ａ）は、複数の布を積層してなる積層布１００Ｅの平面図であり、図１５（Ｂ）は断面図である。 図１６（Ａ）は、複数の布を積層してなる積層布１００Ｅの平面図であり、図１６（Ｂ）は断面図である。 図１７（Ａ）は、保温性を確保する積層布１００Ｆの分解斜視図であり、図１７（Ｂ）は、平面図である。 図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）は、積層布１００Ｆの断面図である。 図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）は、積層布１００Ｇの断面図である。 図２０（Ａ）および図２０（Ｂ）は、積層布１００Ｈの断面図である。

図１（Ａ）は、圧電糸１の構成を示す一部分解図であり、図１（Ｂ）は、圧電フィルム１０の平面図である。図１（Ｃ）は、圧電フィルム１０の断面図（図１（Ｂ）に示すＡ−Ａ線の断面図）である。圧電糸１は、外部からのエネルギーにより電荷を発生する電荷発生繊維（電荷発生糸）の一例である。

圧電糸１は、芯糸１１に圧電フィルム１０が巻かれてなる。圧電フィルム１０は、圧電体の一例である。芯糸１１は、天然繊維または化学繊維から適宜選択される。天然繊維は、植物繊維、動物繊維、あるいは、ポリ乳酸等がある。植物繊維は、例えば、綿または麻等である。芯糸１１にポリ乳酸を用いる場合には、芯糸１１では特に圧電性のポリ乳酸である必要はない。後述のように、圧電フィルム１０にポリ乳酸を用いる場合に、芯糸１１と同じ素材となるため、親和性が高くなる。化学繊維は、例えば、合成繊維、ガラス繊維、または炭素繊維等がある。化学繊維は、天然繊維に比べて頑丈である。

また、芯糸１１は、導電性を備えた導電糸であってもよい。芯糸１１を導電糸とした場合、圧電糸１の圧電性を検査する際に、圧電糸１の外周の一部に形成した電極と、芯糸１１とを用いて圧電糸１に生じる電荷を計測することができる。これにより圧電糸１に用いられた圧電フィルム１０の圧電性能を検査することができる。また、導電糸同士を短絡させることにより、各糸同士に明確に回路が形成され、各糸の表面間に生じる電場は飛躍的に大きくなる。また、芯糸１１に導電体を用いる場合、該芯糸１１に電流を流せば、圧電フィルム１０以外の他の絶縁体を芯糸１１に巻いた構成であっても、外部からのエネルギーにより電荷を発生する糸を実現することができる。

なお、芯糸１１は、必須の構成ではない。芯糸１１が無くても、圧電フィルム１０を螺旋状に旋回して圧電糸（旋回糸）とすることは可能である。芯糸１１が無い場合には、旋回糸は、中空糸となり、保温能力が向上する。また、旋回糸そのものに接着剤を含侵させると強度を増すことができる。

圧電フィルム１０は、例えば圧電性ポリマーからなる。圧電フィルムは、焦電性を有するものと、焦電性を有していないものがある。例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）は、焦電性を有しており、温度変化によっても電荷が発生する。ＰＶＤＦ等の焦電性を有する圧電体は、人体の熱エネルギーによっても、表面に電荷が生じる。焦電性を有する圧電体では、伸縮を加えた時だけでなく、温度変化によっても電荷を発生させることができる。

また、ポリ乳酸（ＰＬＡ）は、焦電性を有していない圧電フィルムである。ポリ乳酸は、一軸延伸されることで圧電性が生じる。ポリ乳酸には、Ｌ体モノマーが重合したＰＬＬＡと、Ｄ体モノマーが重合したＰＤＬＡと、がある。

ポリ乳酸はキラル高分子であり、主鎖が螺旋構造を有する。ポリ乳酸は、一軸延伸されて分子が配向すると、圧電性を発現する。さらに熱処理を加えて結晶化度を高めると圧電定数が高くなる。一軸延伸されたポリ乳酸からなる圧電フィルム１０は、厚み方向を第１軸、延伸方向９００を第３軸、第１軸および第３軸の両方に直交する方向を第２軸と定義したとき、圧電歪み定数としてｄ_１４およびｄ_２５のテンソル成分を有する。したがって、ポリ乳酸は、一軸延伸された方向に対して４５度の方向に歪みが生じた場合に、電荷を発生する。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、ポリ乳酸の一軸延伸方向と、電場方向と、圧電フィルム１０の変形と、の関係を示す図である。図２（Ａ）に示すように、圧電フィルム１０は、第１対角線９１０Ａの方向に縮み、第１対角線９１０Ａに直交する第２対角線９１０Ｂの方向に伸びると、紙面の裏側から表側に向く方向に電場を生じる。すなわち、圧電フィルム１０は、紙面表側では、負の電荷が発生する。圧電フィルム１０は、図２（Ｂ）に示すように、第１対角線９１０Ａの方向に伸び、第２対角線９１０Ｂの方向に縮む場合も、電荷を発生するが、極性が逆になり、紙面の表面から裏側に向く方向に電場を生じる。すなわち、圧電フィルム１０は、紙面表側では、正の電荷が発生する。

ポリ乳酸は、延伸による分子の配向処理で圧電性が生じるため、ＰＶＤＦ等の他の圧電性ポリマーまたは圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。一軸延伸されたポリ乳酸の圧電定数は、５〜３０ｐＣ／Ｎ程度であり、高分子の中では非常に高い圧電定数を有する。さらに、ポリ乳酸の圧電定数は経時的に変動することがなく、極めて安定している。

圧電フィルム１０は、上記の様な一軸延伸されたポリ乳酸のシートを、例えば幅０．５〜２ｍｍ程度に切り取られることにより生成される。圧電フィルム１０は、図１（Ｂ）に示すように、長軸方向と延伸方向９００が一致している。圧電フィルム１０は、図１（Ａ）に示したように、芯糸１１に対して左旋回して撚られた左旋回糸（以下、Ｓ糸と称する。）の圧電糸１となる。延伸方向９００は、圧電糸１の軸方向に対して、左４５度に傾いた状態となる。

したがって、図３に示すように、圧電糸１に外力が係ると、圧電フィルム１０は、図２（Ａ）に示した状態のようになり、表面に負の電荷を生じる。

これにより、圧電糸１は、外力が係った場合に、表面に負の電荷を生じ、内側に正の電荷を生じる。そのため、圧電糸１は、この電荷により生じる電位差によって電場を生じる。この電場は近傍の空間にも漏れて他の部分と結合電場を形成する。また、圧電糸１に生じる電位は、近接する所定の電位、例えば人体等の所定の電位（グランド電位を含む。）を有する物に近接した場合に、圧電糸１と該物との間に電場を生じさせる。

従来から、電場により細菌や真菌の増殖を抑制することができる旨が知られている（例えば、土戸哲明，高麗寛紀，松岡英明，小泉淳一著、講談社：微生物制御−科学と工学を参照。また、例えば、高木浩一，高電圧・プラズマ技術の農業・食品分野への応用，J.HTSJ，Vol.51，No.216を参照）。また、この電場を生じさせている電位により、湿気等で形成された電流経路や、局部的なミクロな放電現象等で形成された回路を電流が流れることがある。この電流により菌が弱体化し菌の増殖を抑制することが考えられる。なお、本実施形態で言う菌とは、細菌、真菌またはダニやノミ等の微生物を含む。

したがって、圧電糸１は、圧電糸１近傍に形成される電場によって、あるいは人体等の所定の電位を有する物に近接した場合に発生する電場によって、直接的に抗菌効果または殺菌効果を発揮する。あるいは、圧電糸１は、汗等の水分を介して、近接する他の繊維や人体等の所定の電位を有する物に近接した場合に電流を流す。この電流によっても、直接的に抗菌効果または殺菌効果を発揮する場合がある。あるいは、電流や電圧の作用により水分に含まれる酸素が変化した活性酸素種、さらに繊維中に含まれる添加材との相互作用や触媒作用によって生じたラジカル種やその他の抗菌性化学種（アミン誘導体等）によって間接的に抗菌効果または殺菌効果を発揮する場合がある。または電場や電流の存在によるストレス環境により菌の細胞内に酸素ラジカルが生成される場合がある、これにより間接的に抗菌効果または殺菌効果を発揮する場合がある。ラジカルとして、スーパーオキシドアニオンラジカル（活性酸素）やヒドロキシラジカルの発生が考えられる。

以上の様な、外部からのエネルギーにより電荷を発生する電荷発生繊維を備えた電荷発生糸は、各種の衣料、医療部材等の製品に適用可能である。例えば、電荷発生糸は、肌着（特に靴下）、タオル、靴およびブーツ等の中敷き、スポーツウェア全般、帽子、寝具（布団、マットレス、シーツ、枕、枕カバー等を含む。）、歯ブラシ、フロス、各種フィルタ類（浄水器、エアコンまたは空気清浄器のフィルタ等）、ぬいぐるみ、ペット関連商品（ペット用マット、ペット用服、ペット用服のインナー）、各種マット品（足、手、または便座等）、カーテン、台所用品（スポンジまたは布巾等）、シート（車、電車または飛行機等のシート）、ソファ、包帯、ガーゼ、マスク、縫合糸、医者および患者の服、サポーター、サニタリ用品、スポーツ用品（ウェアおよびグローブのインナー、または武道で使用する籠手等）、あるいは包装資材等に適用することができる。

衣料のうち、特に靴下（またはサポータ）は、歩行等の動きによって、間接に沿って必ず伸縮が生じるため、圧電糸１は、高頻度で電荷を発生する。また、靴下は、汗などの水分を吸い取り、菌の増殖の温床となるが、圧電糸１は、菌の増殖を抑制することができるため、菌対策用途として、顕著な効果を生じる。

そして、本実施形態の抗菌繊維は、図１（Ｃ）に示したように、圧電フィルム１０の主面が耐水性部材１０１Ａにより被覆されている。耐水性部材１０１Ａは、例えばアクリル系樹脂またはシリコン系樹脂からなる。したがって、圧電フィルム１０への汚れ（例えば雨染み）の付着を防止し、洗濯時の水への耐性を向上させることができる。

図１（Ｃ）の例では、圧電フィルム１０の両主面が被覆されているが、少なくとも圧電糸１の外側に配置される側の主面が耐水性部材１０１Ａに被覆されていればよい。また、耐水性部材１０１Ａの厚みは、圧電フィルム１０の変形が阻害されず、かつ耐水機能を有する程度に薄いことが好ましい（例えば５μｍ程度であることが好ましい）。なお、図１（Ｃ）では両主面が被覆されているが、側面を含めて圧電フィルムの周囲を覆うように耐水性部材１０１Ａによって被覆されていることが好ましい。また、圧電フィルム１０に対して長辺方向に沿って細孔を設けて圧電フィルム１０の両主面に被覆した耐水性部材１０１Ａが細孔を介して直接接続する形であってもよい。この様な構造を用いることによって、圧電フィルム１０と耐水性部材１０１Ａとの密着性を向上させることができ、さらに、細孔を設けることで圧電フィルム１０の中で伸縮の状態が部分的に異なることができる（すなわち、部分的に電荷発生が強い箇所ができるため、抗菌効果を発揮させることができる。

なお、圧電糸としては、図４に示すような右旋回糸（以下、Ｚ糸と称する。）の圧電糸２を用いることも可能である。圧電糸２は、Ｚ糸であるため、延伸方向９００は、圧電糸１の軸方向に対して、右４５度に傾いた状態となる。したがって、圧電糸２に外力が係ると、圧電フィルム１０は、図２（Ｂ）に示した状態のようになり、表面に正の電荷を生じる。そのため、圧電糸２も、人体等の所定の電位（グランド電位を含む。）を有する物に近接した場合に、電場を生じさせる。あるいは、圧電糸２は、汗等の水分を介して、人体等の所定の電位（グランド電位を含む。）を有する物に近接した場合に、電流を流す。

なお、圧電糸は、あらゆる公知の方法により製造される。スリットフィルムを用いたカバリング糸だけではなく、繊維として、例えば、圧電性高分子を押し出し成型して繊維化する手法、圧電性高分子を溶融紡糸して繊維化する手法（例えば、紡糸工程と延伸工程を分けて行う紡糸・延伸法、紡糸工程と延伸工程を連結した直延伸法、仮撚り工程も同時に行うことのできるPOY-DTY法、または高速化を図った超高速防止法などを含む）、圧電性高分子を乾式あるいは湿式紡糸（例えば、溶媒に原料となるポリマーを溶解してノズルから押し出して繊維化するような相分離法もしくは乾湿紡糸法、溶媒を含んだままゲル状に均一に繊維化するような液晶紡糸法、または液晶溶液もしくは融体を用いて繊維化する液晶紡糸法、などを含む）により繊維化する手法、または圧電性高分子を静電紡糸により繊維化する手法等を採用することができる。

また、多くの菌は、負の電荷を有する。そのため、圧電糸２を備えた布は、発生した正の電荷により、多くの菌を吸着することができる。また、圧電糸２を備えた布は、発生した正の電荷により、負の電荷を有する菌を不活化することもできる。このように、表面に正の電荷を発生させる圧電糸を用いた布は、菌対策用圧電糸として高い効果を有する。

なお、圧電糸１または圧電糸２（あるいは、少なくともいずれかを備えた布）は、菌対策用途以外にも、以下の様な用途を有する。

（１）生体作用圧電糸
生体を構成する組織には圧電性を有するものが多い。例えば、人体を構成するコラーゲンは、タンパク質の一種であり、血管、真皮、じん帯、健、骨、または軟骨等に多く含まれている。コラーゲンは、圧電体であり、コラーゲンが配向した組織は非常に大きな圧電性を示す場合がある。骨の圧電性については既に多くの報告がなされている（例えば、深田栄一，生体高分子の圧電気、高分子Vol.16(1967)No.9 p795-800等を参照）。したがって、圧電糸１または圧電糸２を備えた布により電場が生じ、該電場が交番するか、または該電場の強度が変化すると、生体の圧電体は、逆圧電効果によって振動を生じる。圧電糸１および／または圧電糸２によって生じる交番電場、あるいは電場強度の変化により、生体の一部、例えば毛細血管や真皮に微小な振動が加えられ、その部分の血流の改善を促すことができる。これにより皮膚疾患や傷等の治癒が促される可能性がある。したがって、圧電糸は、生体作用圧電糸として機能する。複数の圧電糸と導電糸を用いて編物や織物にし、これに変位が加わった事をセンシングするトランスデューサーがＷＯ２０１５／１５９８３２に公開されている。この場合、導電糸はすべて検知回路に接続されており、一本の圧電糸に対して必ず対の導電糸が存在する。ＷＯ２０１５／１５９８３２では、圧電糸に電荷が発生した時、導電糸を電子が移動し、発生した電荷を即座に中和する。ＷＯ２０１５／１５９８３２では、この電子の移動による電流を検知回路が捉えて信号として出力する。従ってこの場合、発生した電位は即座にキャンセルされるので、圧電糸と導電糸との間、および圧電糸と圧電糸との間に強い電場が形成される事がなく、治癒効果は発揮されない。

（２）物質吸着用圧電糸
上述したように、圧電糸１は、外力が係った場合に、負の電荷を生じる。圧電糸２は、外力が係った場合に、正の電荷を生じる。そのため、圧電糸１は、正の電荷を有する物質（例えば花粉等の粒子）を吸着する性質を有し、圧電糸２は、負の電荷を有する物質（例えば黄砂等の有害物質等）を吸着する。したがって、圧電糸１または圧電糸２を備えた布は、例えばマスク等の医療用品に適用した場合に、花粉または黄砂等の微粒子を吸着することができる。複数の圧電糸と導電糸を用いて編物や織物にし、これに変位が加わった事をセンシングするトランスデューサーがＷＯ２０１５／１５９８３２に公開されている。この場合、導電糸はすべて検知回路に接続されており、一本の圧電糸に対して必ず対の導電糸が存在する。ＷＯ２０１５／１５９８３２では、圧電糸に電荷が発生した時、導電糸を電子が移動し、発生した電荷を即座に中和する。ＷＯ２０１５／１５９８３２では、この電子の移動による電流を検知回路が捉えて信号として出力する。従ってこの場合、発生した電位は即座にキャンセルされるので、圧電糸と導電糸との間、および圧電糸と圧電糸との間に強い電場が形成される事がなく、吸着効果は発揮されない。

次に、図５（Ａ）は、布１００の平面概略図であり、図５（Ｂ）は、各糸の間で生じる電場を示す図である。布１００は、圧電糸（第１の糸）１と、圧電糸（第２の糸）２と、普通糸３と、が織り込まれてなる。普通糸３は、圧電体が設けられていない糸であり、誘電体に相当する。普通糸３は、普通糸３は、圧電体が設けられていない糸であり、誘電体に相当する。ただし、普通糸３は、本発明において必須の構成ではない。

図４（Ｂ）の例では、圧電糸１、圧電糸２、および普通糸３は、並列して配置されている。圧電糸１と圧電糸２は、誘電体に相当する普通糸３を介して、所定の距離だけ離間して配置されている。圧電糸１と圧電糸２とで生じる電荷の極性は互いに異なる。各所の電位差は、糸同士が複雑に絡み合うことにより形成される電場結合回路、或いは水分等で糸の中に偶発的に形成される電流パスで形成される回路により定義される。したがって、これら糸に外力が係った場合、正の電荷を発生する圧電糸２と負の電荷を発生する圧電糸１の間に、図中の白矢印で示す電場が生じる。ただし、普通糸３は、必須の構成ではない。普通糸３は無くとも、圧電糸１と圧電糸２の間には電場が生じる。圧電糸１（Ｓ糸）および圧電糸２（Ｚ糸）がＰＬＬＡで形成された場合、圧電糸１単独では、張力が加わった時に表面が負の電位になり内部は正の電位になる。圧電糸２では逆に表面が正の電位になり内部が負の電位になる。これらの糸が近接した場合、近接する部分（表面）は同電位になろうとする。この場合、圧電糸１と圧電糸２との近接部は０Ｖとなり、元々の電位差を保つように、圧電糸１の内部の正の電位はさらに高くなる、同様に圧電糸２の内部の負の電位はさらに低くなる。圧電糸１の断面では主に中心から外に向かう電場が形成され、圧電糸２の断面では主に中心から内に向かう電場が形成される。これらの糸の周りの空間には漏れ電場が形成されており、この漏れ電場が互いに結合して、圧電糸１と圧電糸２の間に強い電場が形成される。

圧電糸１および圧電糸２は、極めて近接した状態で配置されているため、距離はほぼ０である。電場の強度は、Ｅ＝Ｖ／ｄで表されるように、電荷を生じる物質間の距離に反比例して大きくなるため、布１００Ａが生じる電場の強度は、非常に大きな値となる。これらの電場は、圧電糸１内で発生する電場と、圧電糸２内で発生する電場とが相互的に結合して形成される。場合によっては、汗などの電解質を含んだ水分により、実際の電流経路として回路が形成される場合もある。繊維が編まれた布では繊維が複雑に絡み合うため、圧電糸１のある部分で発生する電場と、圧電糸１の他の部分で発生する電場とが相互的に結合している場合もある。同様に、圧電糸２のある部分で発生する電場と、圧電糸２の他の部分で発生する電場とが相互的に結合している場合もある。マクロ的に見て電場強度がゼロもしくは非常に弱い場合でも、ミクロ的にはベクトルの方向が相反する強い電場の集合体となっている場合がある。これらの現象は、圧電糸１のみで形成された布、あるいは圧電糸２のみで形成された布、あるいはこれらに普通糸や導電糸が同時に編み込まれたものでも同様の説明ができる。

よって、布１００は、電場を生じる布として機能する。また、布１００は、汗等の水分を介して、圧電糸１および圧電糸２の間で、電流を流す場合もある。この電場または電流によって、直接的に抗菌効果または殺菌効果を発揮する場合がある。あるいは、電流や電圧の作用により水分に含まれる酸素が変化した活性酸素種、さらに繊維中に含まれる添加材との相互作用や触媒作用によって生じたラジカル種やその他の抗菌性化学種（アミン誘導体等）によって間接的に抗菌効果または殺菌効果を発揮する場合がある。あるいは、電場または電流の存在によるストレス環境により菌の細胞内に酸素ラジカルが生成される場合がある、これにより間接的に抗菌効果または殺菌効果を発揮する場合がある。

なお、この例では、圧電糸１と圧電糸２とで生じる電荷の極性は互いに異なる例を示したが、同じ極性の圧電糸であっても、圧電糸１と圧電糸２との空間に電位差がある場合には、電場が生じる、または導電性の媒介物を通じて電流が流れる。

布１００は、自身が発生する電場とその強度の変化によって、または電流によって、抗菌または殺菌効果を発揮する。またはその電流や電圧の作用により生じるラジカル種等により抗菌または殺菌効果を発揮する。なお、布１００においても、さらに金属イオンを溶出する導電繊維を備えていてもよい。この場合、布１００は、当該電場による抗菌または殺菌効果に加えて、導電糸が溶出する金属イオンにより、抗菌または殺菌効果が一段と高くなる。また、布１００は、圧電糸１において、仮に電荷が発生しない箇所があった場合にも、導電糸が溶出する金属イオンにより、抗菌または殺菌効果を発揮する。

布１００を用いてなる衣料、または当該衣料を用いた医療部材も同様に、抗菌または殺菌効果を発揮する。布１００を用いてなる衣料においても、特に靴下（またはサポータ）は、上述したように菌対策用途として、顕著な効果を生じる。また、布１００も、上記生体作用圧電糸または物質吸着用圧電糸と同様に、生体作用圧電布として機能する、または物質吸着用圧電布として機能する。

なお、布１００は、自身を構成する圧電糸１および圧電糸２が生じた電場または電流によって抗菌または殺菌効果を発揮するため、布１００に移ってくる菌に対して抗菌または殺菌効果を発揮する。人体の皮膚には、皮膚表面を正常な状態に保つために必要な役割を果たす常在菌が存在するが、布１００は、これら常在菌を直接殺菌する可能性は小さい。そのため、布１００は、皮膚の常在菌に影響するおそれは少なく、より安全性の高いものとなる。

人体の皮膚には、皮膚表面を正常な状態に保つために必要な役割を果たす常在菌が存在するが、布１００は、これら常在菌を直接殺菌する可能性は小さい。そのため、布１００は、皮膚の常在菌に影響するおそれは少なく、より安全性の高いものとなる。

なお、図６に示すように、布１００は、圧電糸１、圧電糸２、および普通糸３が、交差して配置されている態様でも、圧電糸１および圧電糸２が交差する位置において電場が生じる。

また、上述の例では、電荷発生糸を含む複数の糸が織り込まれてなる布（織物）について示したが、編物（電荷発生糸を含む複数の糸で形成された輪を互いに引っ掛けたもの）からなる布であっても同様に、電位差が生じる糸の間で電場が生じる、または電流が流れるため、抗菌または殺菌効果を生じる。

なお、表面に負の電荷を生じる糸としては、ＰＬＬＡを用いたＳ糸の他にも、ＰＤＬＡを用いたＺ糸も考えられる。また、表面に正の電荷を生じる糸としては、ＰＬＬＡを用いたＺ糸の他にも、ＰＤＬＡを用いたＳ糸も考えられる。

本実施形態では、圧電体の例として、圧電フィルムを示したが、圧電体は、例えば糸としてノズルから吐出されて延伸されたもの（断面が略円形状の圧電糸、或いは異型断面形状の圧電糸）であってもよい。紡糸法としては湿式紡糸、乾式紡糸、または溶融紡糸等がある。例えばポリ乳酸（ＰＬＬＡ）圧電糸は、溶融紡糸、高延伸処理、または（結晶化のための）熱処理を通じて作成されうる。このような、ＰＬＬＡ圧電糸を複数撚ってなる糸（マルチフィラメント糸）を構成し、この糸に張力をかけた場合にも、Ｓ糸では表面に負の電荷が発生し、Ｚ糸では表面に正の電荷が発生する。このような糸では芯糸を用いず、単に撚糸とすることが出来る。このような糸は低コストで作ることが出来る。マルチフィラメント糸のフィラメント数は、糸の用途を鑑みて設定されるべきである。また、撚り数についても適宜設定される。フィラメントの中に、部分的に圧電体ではないフィラメントを含んでもよい。また、それぞれのフィラメントの太さは一様でなくともよい。このようにすることで、糸の断面に生ずる電位分布に偏りが生じ、対称性が崩されることで、Ｓ糸とＺ糸との間の電場回路が形成されやすくなる。図７（Ａ）は、断面が円形状の圧電繊維１０Ａを撚ってなるカバリング糸１Ａを示す図である。図７（Ａ）に示すような、カバリング糸１Ａを構成する場合にも、Ｓ糸では表面に負の電荷を発生させ、Ｚ糸では表面に正の電荷を発生させる。また、圧電繊維１０Ａは、図７（Ｂ）に示すように、切断面の全周が耐水性部材１０５Ａにより被覆されている。耐水性部材１０５Ａも、例えばアクリル系樹脂またはシリコン系樹脂からなる。したがって、圧電繊維１０Ａへの汚れ（例えば雨染み）の付着を防止し、洗濯時の水への耐性を向上させることができる。

なお、耐水性部材１０１Ａまたは耐水性部材１０５Ａは、導電性を有していてもよい。耐水性部材に導電性を持たせるためには、例えば、耐水性部材が導電性材料（例えば金属）からなる態様が考えられる。または、耐水性部材にカーボン等の材料（粉）を混在させることによって、導電性を持たせることもできる。

上述した様に、電場の強度は、Ｅ＝Ｖ／ｄで表されるように、電荷を生じる物質間の距離に反比例して大きくなる。耐水性部材が導電性を有している場合、圧電体の表面に分極した電荷は、該耐水性部材を介して表面に達する。したがって、耐水性部材が絶縁体である場合に比べて、耐水性部材が導電性を有している場合には、圧電糸同士の間隔が短くなり、電場の強度は、より大きな値となる。

また、耐水性部材は、さらに耐熱性を備えていてもよい。この場合、本実施形態の抗菌繊維を衣類に用いた場合に、乾燥機およびアイロン等の高熱に対する耐性を向上させることができる。

次に、図８は、より弾力を持たせた抗菌繊維１Ｂの構成を示す図である。

従来、抗菌性の衣料は、例えば特公平６−８４５６１号に示されているように、薬剤を付着させた繊維、あるいは銀または銅等の金属を含ませた繊維が用いられている。

しかし、薬剤または金属を用いた繊維は、肌触りが悪く、弾力性がないため、足または腕の関節等の複雑な形状の箇所にフィットさせることが難しい。したがって、従来の抗菌繊維では、所望の箇所に抗菌性を持たせることが難しい。

そこで、本実施形態の抗菌繊維１Ｂは、足または腕の関節等の複雑な形状を有する箇所等、所望の箇所に抗菌性を持たせることを目的とする。

本実施形態の抗菌繊維１Ｂは、図８に示すように、芯糸に弾性体１１０を用いている。弾性体１１０は、例えばゴムからなる。したがって、綿または麻等の弾力性が相対的に低いものに比べて、抗菌繊維１Ｂの弾力性が向上する。なお、図８では、１本の芯糸の様に描かれているが、抗菌繊維は、１本の芯糸でもよいし、細い弾性体を複数本束ねたものであってもよい。

これにより、本実施形態の抗菌繊維１Ｂを用いた衣料は、足または腕の関節等の複雑な形状を有する箇所にフィットさせることができる。この場合、足等にわずかな動きがあった場合であっても抗菌繊維１Ｂが身体にフィットし、しかも弾性体１１０によって伸縮するため、電荷が生じることが多くなる。特に、靴下は、関節に沿って必ず伸縮が生じるため、高頻度で電荷を発生する。

また、芯糸に弾性体１１０を用いた構成では、抗菌繊維１Ｂを靴下等の衣料の全体に使用することもできるし、足のつま先やかかと等の伸縮の頻度が高い箇所にのみ使用することもできる。足のつま先やかかと等の伸縮の頻度が高い箇所にのみ使用する場合には、他の部分に綿等の肌触りの良い素材を用いることができ、抗菌効果を維持しつつ靴下全体の履き心地を向上させることができる。

ただし、図９に示すように、弾性体１１０と、断面が円形状の圧電繊維１０Ａを撚ってなるカバリング糸１Ｃを構成する場合でも、綿または麻等の弾力性が相対的に低いものに比べて、抗菌繊維の弾力性が向上する。

次に、図１０（Ａ）は、布１００Ａの平面概略図であり、図５（Ｂ）は、各糸の間で生じる電場を示す図である。布１００Ａは、圧電糸（第１の糸）１と、圧電糸（第２の糸）２と、導電糸５と、が織り込まれてなる。導電糸５は、導電体（導電繊維）からなる。導電繊維は、例えば金属そのもの（細いワイヤ）、スリットリボン、ポリエステル繊維の表面を無電解めっきしたもの、または電極を蒸着したポリエステルフィルムをスリットリボン化したもの等、からなり、圧電体を用いた抗菌繊維よりも頑丈な繊維である。

抗菌繊維を含む布は、靴下等の摩耗し易い、あるいは破損し易い製品に使用される場合がある。上述の布１００において、普通糸３に、レーヨン等の頑丈な繊維を用いた場合には、摩耗および破損に強くなる。また、レーヨン等の頑丈な繊維を用いた場合には、金属繊維と比べて編み／織りが容易で、しかも金属繊維ほどではないものの生地を丈夫にすることができる。

一方で、普通糸に導電糸を用いた場合、導電糸５は導電体であるため、所定の電位（グランド電位を含む。）を有する。したがって、圧電糸１または圧電糸２に外力が係った場合、所定の電位と有する導電糸５と、負の電荷を発生する圧電糸１、または正の電荷を発生する圧電糸２との電位差により、両者の間に電場が生じる。

圧電糸１と導電糸５との間（および圧電糸２と導電糸５との間）は、普通糸３を介した状態よりも近接した状態で配置されている。したがって、布１００Ａが生じる電場の強度は、相対的に大きな値となる。

図１１（Ａ）は、編物からなる布１００Ｂの構成を示す図である。図１１（Ａ）に示すように、布１００Ｂは、各糸（圧電糸１および圧電糸２）に、導電糸５を組み合わせて、編物を構成している。また、図１１（Ｂ）に示すように、圧電糸１、圧電糸２および導電糸５を、それぞれ編み合わせて編物を構成した布１００Ｃとすることも可能である。

織物であっても編物であっても、導電糸５を組み合わせることにより、相対的に頑丈なで、かつ電場の強度を低下させない布を構成することができる。なお、電場の強度が多少弱くてもよいのであれば、導電糸の代わりにレーヨン等の頑丈な繊維を使用してもよい。この場合、ある程度の抗菌効果が得られ、さらに、導電糸を用いたときと比べて質感をそろえることができる。また、導電糸とレーヨン等の頑丈な繊維とを併用しても構わない。

次に、図１２は、通気性と保温性を兼ね備えた布１００Ｄの構成を示す図である。

従来、衣料は、例えば特開２０００−１６６６０６号公報および特開平１０−２４８６０４号公報に示されているように、貫通孔を設けることで、通気性を向上させたものが提案されている。

しかし、貫通孔を設けることにより、保温性が低下する問題が発生する。そこで、本実施形態の布１００Ｄは、通気性と保温性を兼ねることを目的とする。

図１２に示すように、布１００Ｄは、圧電糸１と、圧電糸２と、が並列して配置されている。ただし、ある圧電糸１の隣には、同じ圧電糸１および圧電糸２が配置される。同じく、圧電糸２の隣には、同じ圧電糸２および圧電糸１が配置される。なお、この例では、普通糸３は記載していないが、各圧電糸の間に普通糸３が配置されていてもよい。また、各圧電糸の間に導電糸５が配置されていてもよい。

図１３（Ａ）に示すように、圧電糸１と圧電糸２とで生じる電荷の極性は互いに異なる。したがって、これら糸に外力が係った場合、図１３（Ｂ）に示すように、圧電糸１同士は反発し、圧電糸１と圧電糸２とが引き合う。

これにより、糸に外力が係った場合には、部分的に開口の大きな箇所ができるため相対的にその結果通気性が向上する。反発する箇所では間隔が広がり、引き合う箇所では間隔が狭くなる。つまり、布１００Ｄは、開口の大きな箇所と開口の小さな箇所ができる。布１００Ｄは、水蒸気や水滴が通過できる開口と通過しない開口とが混在することになり、通気性と保湿性を兼ね備えることができる。運動が激しくなるほど、糸に係る外力が強くなるため、布１００Ｄは、運動が激しくなるほど圧電糸同士の間隔が広がり、通気性が向上する。一方で、運動しない場合には、保温性が確保される。運動している場合には、圧電糸同士が反発または引き合う状態であるため、圧電糸にテンションがかかる。運動していない場合は、圧電糸に電荷が生じていないため、圧電糸にテンションがかからず、初期状態（圧電糸が等間隔）になる。よって、布１００Ｄは、運動中の様に通気性が求められる時には通気性が向上する構成となりつつも、運動していない時のように保温性が求められる時には保温性が高い構成となり、通気性と保温性を兼ね備えた構成となる。運動の激しさに応じて開口面積が変わるので、使用者にとってはより心地の良い状態を維持することができる。また、図１２のような構造を衣類全体に用いても良いし、例えば脇など汗のかきやすい関節部にのみに使用する場合には、他の部分に綿等の肌触りの良い素材を用いることができ、抗菌効果を維持しつつ衣類全体の着心地を向上させることができる。

なお、図１３（Ｂ）においては、並列に配置された圧電糸を示したが、図１４に示す織物のように、横糸と縦糸とが配置された場合であっても、横糸同士および縦糸同士で、反発および吸引がなされ、通気性と保温性を兼ね備えた構成となる。無論、編物についても、ある圧電糸１の隣に、同じ圧電糸１および圧電糸２が配置され、圧電糸２の隣に、同じ圧電糸２および圧電糸１が配置されることで、同様の構成を実現することができる。

次に、図１５（Ａ）は、複数の布を積層してなる積層布１００Ｅの平面図であり、図１５（Ｂ）は断面図である。積層布１００Ｅは、図１２に示した布１００Ｄと同様に、圧電糸１と、圧電糸２と、が並列して配置されている。隣り合う圧電糸１と圧電糸２との間には、普通糸５５が積層して配置されている。隣り合う圧電糸１と圧電糸１との間、および隣り合う圧電糸２と圧電糸２との間には、普通糸５５は配置されていない。

図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）に示すように、圧電糸１と圧電糸２とで生じる電荷の極性は互いに異なるため、これら糸に外力が係った場合、圧電糸１同士は反発し、圧電糸１と圧電糸２とが引き合う。したがって、圧電糸１および圧電糸２は、平面視して普通糸５５と重なる。そのため、通気性が向上する。この様な積層布１００Ｅにおいても、運動が激しくなるほど、糸に係る外力が強くなるため、運動が激しくなるほど通気性が向上する。一方で、運動しない場合には、保温性が確保される。よって、積層布１００Ｅも、運動中の様に通気性が求められる時には通気性が向上する構成となりつつも、運動していない時のように保温性が求められる時には保温性が高い構成となり、通気性と保温性を兼ね備えた構成となる。

次に、図１７（Ａ）は、保温性を確保する積層布１００Ｆの分解斜視図であり、図１７（Ｂ）は、平面図である。

従来、保温性を確保する繊維は、例えば特開２００６−３０７３８３号公報および特開平７０−４８７０９号公報に示されているように、金属粉末を繊維に混ぜた構成が知られている。

しかし、金属を含んだ繊維は、硬くなる。そのため、金属を含んだ繊維は、製造が難しくなり、かつ肌触りおよび着心地が悪くなる課題がある。また、金属アレルギー反応が生じる可能性もある。

そこで、この実施形態は、製造が容易であり、肌触りおよび着心地を改善し、さらに金属アレルギー反応が生じるおそれもない布を提供する。

図１７（Ａ）に示すように、積層布１００Ｆは、複数の布１０１Ｆが重ね合わされてなる。各布は、図１７（Ｂ）に示すように、所定の間隔毎に糸で縫われている。これにより、積層布１００Ｆは、図１８（Ａ）の断面図に示すように、所定の空気層が形成される。

布１０１Ｆは、圧電糸１からなる。したがって、圧電糸１が伸縮すると、布１０１Ｆ同士が反発し、空気層が大きくなる。積層布１００Ｆは、空気層が大きくなることにより、保温効果が向上する。

空気層には、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）に示すように、セルラーテフロン（登録商標）またはセルラーポリプロピレン等の様な多孔質体１５０Ｇが充填されていてもよい。これにより、さらに保温効果が向上する。

なお、上記の例では、負の電荷を生じる圧電糸１同士を反発させる構成を示したが、無論、正の電荷を生じる圧電糸２同士を反発させる構成としてもよい。

さらに、圧電糸は、布の一部分にのみ配置されていてもよい。圧電糸が布の一部分にのみ配置されることで、場所によって保温性能に差が生じる。

図２０（Ａ）および図２０（Ｂ）は、積層布１００Ｈの変形例を示す断面図である。積層布１００Ｈは、布１０１Ｆの外側にさらに布１０２Ｆが重ね合わされてなる。布１０２Ｆは、圧電糸２からなる。したがって、圧電糸１および圧電糸２が伸縮すると、布１０１Ｆ同士が反発しつつ、かつ布１０１Ｆと布１０２Ｆが吸着し、空気層がより大きくなる。なお、内側に配置される布１０１Ｆは、外側に配置される布１０２Ｆよりも剛性が低く、変形しやすいことが好ましい。

上記実施形態では、外部からのエネルギーにより電荷を発生する繊維として、圧電糸を示したが、外部からのエネルギーにより電荷を発生する繊維は、他にも例えば光電効果を有する物質、または焦電効果を有する物質（例えばＰＶＤＦ）、化学変化により電荷を生じる物質、等がある。また、芯糸に導電体を用いて、当該導電体に絶縁体を巻き、該導電体に電気を流して電荷を発生させる構成も、電荷を発生する繊維である。ただし、圧電体は、圧電により電場を生じさせるため、電源が不要であるし、感電のおそれもない。また、圧電体の寿命は、薬剤等による抗菌効果よりも長く持続する。また、薬剤よりもアレルギー反応が生じるおそれは低い。

最後に、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，２…圧電糸
１Ａ，１Ｃ…カバリング糸
１Ｂ…抗菌繊維
３…普通糸
５…導電糸
１０…圧電フィルム
１０Ａ…圧電繊維
１１…芯糸
５５…普通糸
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１０１Ｆ，１０２Ｆ…布
１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ，１００Ｈ…積層布
１０１Ａ，１０５Ａ…耐水性部材
１１０…弾性体
１５０Ｇ…多孔質体
９００…延伸方向
９１０Ａ…第１対角線
９１０Ｂ…第２対角線

Claims (6)

1. 外部からのエネルギーにより電荷を発生する電荷発生部材と、
   前記電荷発生部材を被覆する耐水性部材と、
   を備え、
   前記電荷発生部材は、繊維状に形成された電荷発生繊維からなり、前記電荷発生繊維にエネルギーが加えられた時に発生する電荷によって菌の増殖を抑制し、
   前記電荷発生繊維の表面と内部とに発生する前記電荷の極性が異なる、抗菌繊維。
2. 前記電荷発生繊維の前記表面に発生する前記電荷の前記極性は正であり、前記内部に発生する前記電荷の前記極性は負である、請求項１に記載の抗菌繊維。
3. 前記電荷発生繊維の前記表面に発生する前記電荷の前記極性は負であり、前記内部に発生する前記電荷の前記極性は正である、請求項１に記載の抗菌繊維。
4. 前記電荷発生部材は、電荷発生フィルムであり、
   該抗菌繊維は、前記電荷発生フィルムが巻かれる芯糸を備え、
   前記電荷発生フィルムの主面が前記耐水性部材で被覆されている、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の抗菌繊維。
5. 前記電荷発生部材は、
   複数の電荷発生糸からなり、
   前記複数の電荷発生糸が、それぞれ前記耐水性部材で被覆されている、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の抗菌繊維。
6. 前記耐水性部材は、導電性材料が含まれている、
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の抗菌繊維。

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