WO2018211817A1 - 抗菌繊維、シート、およびシートカバー - Google Patents

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正道 安藤
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株式会社村田製作所
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    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/03—Electric current
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • H10N15/15—Thermoelectric active materials
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    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
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    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
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    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/16—Physical properties antistatic; conductive

Definitions

  • the present invention relates to an antibacterial fiber having antibacterial properties.
  • Patent Documents 1 to 7 Conventionally, many proposals have been made on fiber materials having antibacterial properties (see Patent Documents 1 to 7).
  • Japanese Patent No. 3281640 Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-310284 Japanese Patent No. 3165992 Japanese Patent No. 1805853 JP-A-8-2226078 JP-A-9-194304 JP 2004-300650 A
  • antibacterial materials may cause allergic reactions caused by drugs.
  • an object of the present invention is to provide an antibacterial fiber that lasts longer than conventional antibacterial materials and is safer than drugs.
  • the antibacterial fiber of the present invention includes a plurality of charge generating fibers.
  • the plurality of charge generating fibers generate charges by external energy.
  • the antibacterial fiber is characterized in that a state of a space between the plurality of charge generation fibers is not uniform.
  • the antibacterial fiber of the present invention includes a plurality of charge generating fibers that generate charges by external energy, it has a predetermined potential (including a ground potential) between the fibers or the human body. When it comes close to an object, it generates an electric field. Alternatively, the antibacterial fiber of the present invention passes an electric current through moisture such as sweat when it is close to an object having a predetermined potential (including a ground potential) between the fibers or the human body. .
  • the antibacterial fiber of the present invention exhibits an antibacterial effect for the following reasons.
  • Cell membranes and fungi of bacteria due to the direct action of electric field or current generated when applied to items (medical items such as clothing, footwear, or masks) used in close proximity to items having a predetermined potential such as the human body This causes trouble in the electron transfer system for maintaining the life of the bacterium, killing the bacterium, or weakening the bacterium itself.
  • oxygen contained in moisture may be changed to reactive oxygen species by an electric field or current, or oxygen radicals may be generated in bacterial cells due to a stress environment due to the presence of an electric field or current.
  • Bacteria are killed or weakened by the action of reactive oxygen species that step on radicals.
  • the above reasons may be combined to produce an antibacterial effect.
  • the term “antibacterial” as used in the present invention is a concept that includes both the effect of suppressing the generation of bacteria and the effect of killing bacteria.
  • the charge generation fiber that generates a charge by external energy may be, for example, a material having a photoelectric effect, a material having a pyroelectric effect, or a fiber using a piezoelectric body.
  • produces an electric charge also becomes a charge generation fiber.
  • an antibacterial fiber that lasts longer than conventional antibacterial materials and is safer than drugs.
  • FIG. 1A is a diagram showing the configuration of the antibacterial fiber 1
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A
  • FIG. It is sectional drawing in the BB line of (A).
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams showing the relationship between the uniaxial stretching direction of polylactic acid, the electric field direction, and the deformation of the piezoelectric fiber 10.
  • 3A is a diagram showing a configuration of the antibacterial fiber 2
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3A, and FIG. It is sectional drawing in the BB line of (A).
  • FIG. 4 (A) is a diagram showing the potential in antibacterial fiber 1 and antibacterial fiber 2
  • FIG. 4 (B) is a comparative example between a plurality of piezoelectric fibers 10 in antibacterial fiber 1 and antibacterial fiber 2. It is a figure which shows an electric potential in case the state of a space is uniform (comparative example).
  • FIG. 5 (A) is a diagram showing an electric field
  • FIG. 5 (B) is a comparative example where the state of the space between the plurality of piezoelectric fibers 10 in the antibacterial fibers 1 and 2 is uniform. It is a figure which shows the electric field in (comparative example).
  • 6 (A) is a partially exploded view showing the configuration of the antibacterial fiber 2A according to Modification 1.
  • FIG. 6 (B) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6 (A).
  • FIG. 6C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • FIG. 7A is a partially exploded view showing the configuration of the antibacterial fiber 2B according to the modified example 2
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 1A is a partially exploded view showing a configuration of an antibacterial fiber 1 formed by twisting piezoelectric fibers 10, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A. .
  • FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • the piezoelectric fiber 10 is an example of a charge generation fiber (charge generation yarn) that generates a charge by external energy.
  • the piezoelectric fiber 10 is made of, for example, a piezoelectric polymer.
  • Piezoelectric polymers include those having pyroelectricity and those not having pyroelectricity.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • a piezoelectric material having pyroelectric properties such as PVDF generates charges on the surface also by the thermal energy of the human body.
  • Polylactic acid is a piezoelectric polymer that does not have pyroelectricity. Polylactic acid produces piezoelectricity by being uniaxially stretched. Polylactic acid includes PLLA in which an L monomer is polymerized and PDLA in which a D monomer is polymerized.
  • Polylactic acid is a chiral polymer, and the main chain has a helical structure. Polylactic acid exhibits piezoelectricity when uniaxially stretched and its molecules are oriented. If the crystallinity is increased by further applying heat treatment, the piezoelectric constant increases.
  • the piezoelectric fiber 10 made of uniaxially stretched polylactic acid has a thickness direction defined as a first axis, a stretching direction 900 defined as a third axis, and a direction perpendicular to both the first axis and the third axis defined as a second axis. having a tensor components of d 14 and d 25 as the piezoelectric strain constant. Therefore, polylactic acid generates charges most efficiently when distortion occurs in the direction of 45 degrees with respect to the direction of uniaxial stretching.
  • FIGS. 2 (A) and 2 (B) are diagrams showing the relationship between the uniaxial stretching direction of polylactic acid, the electric field direction, and the deformation of the piezoelectric fiber 10.
  • FIG. 2A when the piezoelectric fiber 10 contracts in the direction of the first diagonal line 910A and extends in the direction of the second diagonal line 910B orthogonal to the first diagonal line 910A, the piezoelectric fiber 10 extends in the direction from the back side to the front side. Generates an electric field. That is, the piezoelectric fiber 10 generates a negative charge on the front side of the drawing.
  • FIG. 2A when the piezoelectric fiber 10 contracts in the direction of the first diagonal line 910A and extends in the direction of the second diagonal line 910B orthogonal to the first diagonal line 910A, the piezoelectric fiber 10 extends in the direction from the back side to the front side. Generates an electric field. That is, the piezoelectric fiber 10 generates a negative charge on the front side of the drawing
  • the piezoelectric fiber 10 generates electric charge even when it extends in the direction of the first diagonal line 910A and contracts in the direction of the second diagonal line 910B, but the polarity is reversed and the surface of the paper surface An electric field is generated in the direction from the back to the back. That is, the piezoelectric fiber 10 generates a positive charge on the front side of the paper.
  • Polylactic acid generates piezoelectricity by molecular orientation treatment by stretching, and therefore does not need to be subjected to poling treatment like other piezoelectric polymers such as PVDF or piezoelectric ceramics.
  • the piezoelectric constant of uniaxially stretched polylactic acid is about 5 to 30 pC / N, and has a very high piezoelectric constant among polymers. Furthermore, the piezoelectric constant of polylactic acid does not vary with time and is extremely stable.
  • Piezoelectric fiber 10 is a fiber having a circular cross section.
  • the piezoelectric fiber 10 may be formed by, for example, a method of extruding a piezoelectric polymer to form a fiber, a method of melt-spinning the piezoelectric polymer to form a fiber (for example, a spinning / stretching method in which a spinning process and a stretching process are performed separately) , Including a straight-drawing method that links the spinning and drawing steps, a POY-DTY method that can simultaneously perform a false twisting process, or an ultra-high-speed spinning method that achieves higher speeds), dry or wet piezoelectric polymers Spinning (for example, a phase separation method or dry-wet spinning method in which a polymer as a raw material is dissolved in a solvent and extruded from a nozzle to be fiberized, a gel spinning method in which a fiber is uniformly fibrillated while containing a solvent, Or a liquid crystal spinning method in which a fiber is formed
  • the antibacterial fiber 1 constitutes such a yarn (multifilament yarn) formed by twisting a plurality of PLLA piezoelectric fibers 10.
  • the antibacterial fiber 1 is a left turning yarn (hereinafter referred to as S yarn) twisted by turning the piezoelectric fiber 10 to the left.
  • S yarn left turning yarn
  • the extending direction 900 of each piezoelectric fiber 10 coincides with the axial direction of each piezoelectric fiber 10. Accordingly, the extending direction 900 of the piezoelectric fiber 10 is inclined to the left with respect to the axial direction of the antimicrobial fiber 1. The angle depends on the number of twists.
  • the antibacterial fiber 1 generates an electric field due to a potential difference caused by this electric charge. This electric field leaks to the nearby space and forms a combined electric field with other parts.
  • the potential generated in the antibacterial fiber 1 is an electric field between the antibacterial fiber 1 and the object when close to an object having a predetermined potential near the object such as a human body (including a ground potential).
  • the growth of bacteria and fungi can be suppressed by an electric field (see, for example, Tetsuaki Tudo, Hironori Korai, Hideaki Matsuoka, Junichi Koizumi, Kodansha: Microbial Control-Science and Engineering).
  • an electric field see, for example, Tetsuaki Tudo, Hironori Korai, Hideaki Matsuoka, Junichi Koizumi, Kodansha: Microbial Control-Science and Engineering.
  • a current may flow through a current path formed by moisture or the like, or a circuit formed by a local micro discharge phenomenon or the like, due to a potential generating the electric field. It is considered that this current weakens the bacteria and suppresses the growth of the bacteria.
  • the bacterium referred to in the present embodiment includes bacteria, fungi, or microorganisms such as mites and fleas.
  • the antibacterial fiber 1 directly exerts an antibacterial effect by an electric field formed in the vicinity of the antibacterial fiber 1 or by an electric field generated when it is close to an object having a predetermined potential such as a human body.
  • the antibacterial fiber 1 allows a current to flow when it is in close proximity to another adjacent fiber or an object having a predetermined potential such as a human body through moisture such as sweat. Even with this current, the antibacterial effect may be directly exhibited.
  • reactive oxygen species in which oxygen contained in moisture is changed by the action of electric current or voltage, radical species generated by interaction or catalysis with additives contained in fibers, or other antibacterial species (amines) Derivatives etc. may indirectly exert antibacterial effects.
  • oxygen radicals may be generated in the cells of the fungus due to a stress environment due to the presence of an electric field or current, whereby the antibacterial fiber 1 may indirectly exert an antibacterial effect.
  • generation of a superoxide anion radical (active oxygen) or a hydroxy radical can be considered.
  • the “antibacterial” referred to in the present embodiment is a concept including both an effect of suppressing the generation of bacteria and an effect of killing the bacteria.
  • the antibacterial fiber 1 as described above can be applied to various clothing or medical products.
  • the antibacterial fiber 1 includes underwear (especially socks), towels, shoes, boots and other insoles, sportswear in general, hats, bedding (including futons, mattresses, sheets, pillows, pillow covers, etc.), toothbrushes, floss, Various filters (filters for water purifiers, air conditioners or air purifiers), plush toys, pet-related products (pet mats, pet clothes, pet clothes inners), various mat products (feet, hands, toilet seats, etc.) , Curtains, kitchen utensils (sponge or cloth, etc.), seats (cars, trains, airplanes, etc.), motorcycle helmet cushions and exterior materials, sofas, bandages, gauze, masks, sutures, doctors and patients Clothing, supporters, sanitary goods, sports equipment (wear and glove inners, or martial arts swords), or packaging materials It can be applied to equal.
  • socks or supporters
  • the antibacterial fiber 1 generates a charge at a high frequency.
  • the socks absorb moisture such as sweat and become a hotbed for bacterial growth.
  • the antibacterial fiber 1 can suppress the growth of the bacteria, it has a remarkable effect as a bacteria countermeasure application for deodorization. Arise.
  • the antibacterial fiber can also be used as a method for suppressing bacteria on the surface of an animal body excluding humans.
  • the antibacterial fiber is disposed so that a cloth containing a piezoelectric body is opposed to at least a part of the skin of the animal,
  • the growth of bacteria on the body surface of the animal facing the cloth may be suppressed by the charge generated when an external force is applied to the body.
  • WO2015 / 159832 discloses a transducer that senses that displacement has been applied to a knitted or woven fabric using a plurality of piezoelectric yarns and conductive yarns. In this case, all the conductive yarns are connected to the detection circuit, and there is always a pair of conductive yarns for one piezoelectric yarn.
  • WO2015 / 159832 when an electric charge is generated in the piezoelectric yarn, electrons move through the conductive yarn, and the electric charge generated in the piezoelectric yarn is immediately neutralized.
  • WO2015 / 159832 a current detected by the movement of electrons is detected by a detection circuit and output as a signal. Therefore, in this case, since the generated potential is canceled immediately, a strong electric field is not formed between the piezoelectric yarn and the conductive yarn and between the piezoelectric yarn and the piezoelectric yarn, and the antibacterial effect is not exhibited.
  • FIG. 3A is a partially exploded view showing a configuration of the antibacterial fiber 2 that constitutes a right swirl yarn (hereinafter referred to as a Z yarn) twisted by turning the piezoelectric fiber 10 to the right.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • the stretching direction 900 of the piezoelectric fiber 10 is inclined to the right with respect to the axial direction of the antibacterial fiber 2. The angle depends on the number of twists of the yarn.
  • the antibacterial fiber 2 also generates an electric field due to a potential difference caused by this charge. This electric field leaks to the nearby space and forms a combined electric field with other parts.
  • the potential generated in the antibacterial fiber 2 is an electric field between the antibacterial fiber 2 and the object when close to an object having a predetermined potential near the object, such as a human body or the like (including a ground potential).
  • an electric field can be generated between the antibacterial fiber 1 and the antibacterial fiber 2.
  • the polarities of the charges generated between the antibacterial fiber 1 and the antibacterial fiber 2 are different from each other.
  • the potential difference at each place is defined by an electric field coupling circuit formed by intricately intertwining fibers, or a circuit formed by a current path accidentally formed in the yarn by moisture or the like.
  • FIG. 4 (A) is a diagram showing the potential in antibacterial fiber 1 and antibacterial fiber 2.
  • FIG. 5A illustrates an electric field.
  • FIG. 4B is a diagram showing the potential when the generated potentials of the plurality of piezoelectric fibers 10 in the antibacterial fiber 1 and the antibacterial fiber 2 are rotationally symmetric with respect to the center of the twisted yarn (comparative example) as a comparative example. is there.
  • FIG. 5B is a diagram showing an electric field in the case where the generated potentials of the plurality of piezoelectric fibers 10 in the antibacterial fiber 1 and the antibacterial fiber 2 are rotationally symmetric with respect to the center of the twisted yarn (comparative example) as a comparative example. is there.
  • an antibacterial fiber formed by twisting seven piezoelectric fibers 10 is shown as an example, but the number of twists is actually set as appropriate in consideration of applications and the like.
  • the surface of the antibacterial fiber 1 alone has a negative potential when tension is applied, and the inside has a positive potential.
  • the antibacterial fiber 2 alone, when tension is applied, the surface has a positive potential and the inside has a negative potential.
  • the adjacent part (surface) tends to be at the same potential.
  • the proximity portion between the antibacterial fiber 1 and the antibacterial fiber 2 is 0 V, and the positive potential inside the antibacterial fiber 1 is further increased so as to maintain the original potential difference.
  • the negative potential inside the antibacterial fiber 2 is further lowered.
  • an electric field directed mainly from the center to the outside is formed, and in the cross section of the antibacterial fiber 2, an electric field directed mainly from the center to the inside is formed.
  • the state of the space between the plurality of piezoelectric fibers 10 in the antibacterial fiber 1 and the antibacterial fiber 2 is uniform as in the comparative example shown in FIG. 4B, there is no bias in the potential distribution.
  • the potential is highest at the center of the antibacterial fiber 1 and lowest at the center of the antibacterial fiber 2. Therefore, as in the comparative example shown in FIG. 5B, the electric field formed between the antibacterial fiber 1 and the antibacterial fiber 2 becomes maximum in the space where the antibacterial fiber 1 and the antibacterial fiber 2 are close to each other.
  • the electric field formed in the space is not so large.
  • the charge generation pattern of the plurality of piezoelectric fibers 10 is not rotationally symmetric with respect to the center of the twisted yarn.
  • the antibacterial fiber 1 has an arrangement mode of a plurality of piezoelectric fibers 10 when a certain cross section is viewed and when another cross section is viewed. Is different.
  • the antibacterial fiber 2 also has an arrangement mode of the plurality of piezoelectric fibers 10 in a case where a certain cross section is viewed and in a case where a different cross section is viewed. Is different.
  • the direction of the shear stress applied to the piezoelectric fiber 10 is not rotationally symmetric with respect to the center of the yarn, and the strength thereof varies.
  • the non-rotational symmetry of the generated potential due to the piezoelectric effect of the piezoelectric fiber 10 is caused by positively adding various causes as described below.
  • the diameter of the piezoelectric fiber 10 is different, when the shape of the piezoelectric fiber 10 is different, when the distance between the piezoelectric fibers 10 is different, at least one piezoelectric constant among the plurality of piezoelectric fibers 10 is different. Time (in this case, non-piezoelectric fibers having no piezoelectric constant may be included. Further, fibers having different piezoelectric tensors may be included), or when the number of twists is disturbed. Or when these states occur in combination.
  • the antibacterial fiber of the present embodiment is locally strong as shown in FIG. 5A because the potential distribution is biased and the symmetry is lost as shown in FIG. 4A.
  • An electric field (an electric field stronger than the comparative example) is formed.
  • the electric field is 7 MV / m at the maximum, but the antibacterial fiber shown in FIG. 5A generates an electric field of 15 MV / m at the maximum. Therefore, the antibacterial fiber of the present embodiment can generate a stronger electric field than when the plurality of piezoelectric fibers 10 are uniformly arranged.
  • an example where the potential generated by the piezoelectric effect of the plurality of piezoelectric fibers 10 is not rotationally symmetric with respect to the center of the yarn is as follows.
  • FIG. 6A is a partially exploded view showing the configuration of the antibacterial fiber 2A according to Modification 1
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6A
  • FIG. 6C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. The same components as those of the antibacterial fiber 2 shown in FIG.
  • the antibacterial fiber 2 ⁇ / b> A includes a piezoelectric fiber 10 ⁇ / b> A having a thickness different from that of the piezoelectric fiber 10.
  • the state of the space between the plurality of piezoelectric fibers 10 is not uniform.
  • the tension applied to each piezoelectric fiber 10 is not constant, and the direction of the shear stress is not uniform. Therefore, the potential distribution is biased, the symmetry is lost, and a locally strong electric field (an electric field stronger than the comparative example) is formed.
  • the antibacterial fiber 2A does not need to have a constant diameter in the length direction, and may be a case where the diameter is partially thickened or thinned.
  • FIGS. 6B and 6C there is one piezoelectric fiber having a different thickness, but there may be a plurality of piezoelectric fibers.
  • piezoelectric fiber 10 ⁇ / b> A may be different from other piezoelectric fibers 10.
  • the piezoelectric tensor of the piezoelectric fiber 10 ⁇ / b> A is different from the other piezoelectric fibers 10.
  • the piezoelectric fiber 10A includes a case where the piezoelectric fiber does not exhibit piezoelectricity.
  • the potential distribution is biased, the symmetry is lost, and a locally strong electric field (a stronger electric field than the comparative example) is formed.
  • the thickness may be equal as long as an element that breaks electrical symmetry is included.
  • the state of the space between the plurality of piezoelectric fibers 10 is not uniform.
  • the antimicrobial fiber 2A of Z yarn is shown.
  • the antibacterial fiber of S yarn also has a partly different antibacterial thickness.
  • an antibacterial fiber having a different cross-sectional shape is provided with a fiber or a part thereof, the space between the plurality of piezoelectric fibers 10 is not uniform, so that the potential distribution is biased and the symmetry is lost, resulting in local A strong electric field (an electric field stronger than that of the comparative example) is formed.
  • FIG. 7 (A) is a partially exploded view showing the configuration of the antibacterial fiber 2B according to the modified example 2
  • FIG. 7 (B) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 7 (A).
  • FIG. 7C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • the antibacterial fiber 2 ⁇ / b> B further includes a dielectric 100 between the plurality of piezoelectric fibers 10. 7B and 7C, the dielectric 100 covers the piezoelectric fiber 10, but it is not essential to cover the entire piezoelectric fiber 10. However, by covering the piezoelectric fiber 10 with a flame retardant as the dielectric 100, a public seat such as a car seat, a train (train) seat, a bus seat, a theater seat, or a hospital (waiting room) seat is used. It can be a flame retardant antibacterial fiber that can be used for a high sheet (or a seat cover).
  • a bromine compound for example, pentabromodiphenyl ether, octabromodiphenyl ether, decabromodiphenyl ether, tetrabromobisphenol A, hexabromocyclododecane, hexabromobenzene
  • a phosphorus compound for example, aromatic phosphate ester, halogen-containing phosphate ester
  • a chlorine compound for example, chlorinated paraffin
  • an antimony compound for example, antimony pentoxide
  • the flame retardant may be obtained by kneading antimony trioxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, hydroxyapatite, melamine cinnarate, best boron, sofa, talc, or silica in a base material.
  • the arrangement of the dielectrics 100 between the plurality of piezoelectric fibers 10 is not uniform. Due to the uneven arrangement of the dielectric 100, the antibacterial fiber 2B has a non-uniform distance between the plurality of piezoelectric fibers 10 or a uniform distance between the plurality of piezoelectric fibers 10. Even so, the electrical characteristics are biased. Therefore, also in this case, the state of the space of the plurality of piezoelectric fibers 10 is not uniform, and a locally strong electric field (an electric field stronger than the comparative example) is formed.
  • the antibacterial fiber 2B of Z yarn is shown.
  • the antibacterial fiber of S yarn also includes the dielectric 100, and the dielectric
  • the antibacterial fiber of this embodiment has the following uses other than a microbe countermeasure use.
  • Biologically acting piezoelectric yarn Many tissues constituting a living body have piezoelectricity.
  • collagen constituting the human body is a kind of protein, and is contained in a large amount in blood vessels, dermis, ligaments, healthy, bone, cartilage and the like.
  • Collagen is a piezoelectric body, and a tissue in which collagen is oriented may exhibit very large piezoelectricity.
  • Many reports have already been made on the piezoelectricity of bone (see, for example, Eiichi Fukada, Biopolymer Piezoelectricity, Polymer Vol. 16 (1967) No. 9 p795-800, etc.).
  • the piezoelectric body of the living body vibrates due to the inverse piezoelectric effect. Due to the alternating electric field generated by the antibacterial fiber 1 or the antibacterial fiber 2, or a change in the electric field strength, a minute vibration is applied to a part of the living body, for example, a capillary or the dermis, and the improvement of blood flow in the part can be promoted. This may promote healing of skin diseases and wounds. Accordingly, the antibacterial fiber functions as a bioactive piezoelectric yarn.
  • a transducer that senses that a displacement is applied to a knitted fabric or a woven fabric using a plurality of piezoelectric yarns and conductive yarns is disclosed in WO2015 / 159832.
  • all the conductive yarns are connected to the detection circuit, and there is always a pair of conductive yarns for one piezoelectric yarn.
  • WO2015 / 159832 when charges are generated in the piezoelectric yarn, electrons move through the conductive yarn, and the generated charge is immediately neutralized.
  • WO2015 / 159832 a current detected by the movement of electrons is detected by a detection circuit and output as a signal. Therefore, in this case, since the generated potential is canceled immediately, a strong electric field is not formed between the piezoelectric yarn and the conductive yarn and between the piezoelectric yarn and the piezoelectric yarn, and the healing effect is not exhibited.
  • the antibacterial fiber 1 generates a negative charge when an external force is involved.
  • the antimicrobial fiber 2 generates a positive charge when an external force is involved. Therefore, the antibacterial fiber 1 has a property of adsorbing a positively charged substance (for example, particles such as pollen), and the antibacterial fiber 2 adsorbs a negatively charged substance (for example, harmful substances such as yellow sand). To do. Therefore, the cloth provided with the antibacterial fiber 1 or the antibacterial fiber 2 can adsorb fine particles such as pollen or yellow sand when applied to medical supplies such as a mask.
  • WO2015 / 159832 discloses a transducer that senses that a displacement is applied to a knitted fabric or a woven fabric using a plurality of piezoelectric yarns and conductive yarns. In this case, all the conductive yarns are connected to the detection circuit, and there is always a pair of conductive yarns for one piezoelectric yarn.
  • WO2015 / 159832 when charges are generated in the piezoelectric yarn, electrons move through the conductive yarn, and the generated charge is immediately neutralized.
  • WO2015 / 159832 a current detected by the movement of electrons is detected by a detection circuit and output as a signal. Therefore, in this case, since the generated potential is canceled immediately, a strong electric field is not formed between the piezoelectric yarn and the conductive yarn and between the piezoelectric yarn and the piezoelectric yarn, and the adsorption effect is not exhibited.
  • examples of the charge generation fiber that generates a charge by external energy include a substance having a photoelectric effect, a substance having a pyroelectric effect (for example, PVDF), a substance that generates a charge by a chemical change, and the like.
  • a structure in which a conductor is used for the core yarn, an insulator is wound around the conductor, and electricity is generated by flowing electricity through the conductor is also a fiber that generates charges.
  • the piezoelectric body since the piezoelectric body generates an electric field due to piezoelectricity, a power source is unnecessary and there is no fear of electric shock.
  • the lifetime of the piezoelectric body lasts longer than the antibacterial effect of drugs and the like.
  • the risk of an allergic reaction is lower than that of drugs.
  • the sterilization method according to the present invention is not considered to cause resistant bacteria due to the mechanism.
  • Z yarn using PDLA is also conceivable.
  • S yarns using PDLA are also conceivable as fibers that generate a positive charge on the surface.

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Abstract

抗菌繊維は、複数の電荷発生繊維を備える。複数の電荷発生繊維は、外部からのエネルギーにより電荷を発生する。そして、抗菌繊維は、前記複数の電荷発生繊維間の空間の状態が一様でないことを特徴とする。

Description

抗菌繊維、シート、およびシートカバー
　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、複数の電荷発生繊維を備える。複数の電荷発生繊維は、外部からのエネルギーにより電荷を発生する。そして、抗菌繊維は、前記複数の電荷発生繊維間の空間の状態が一様でないことを特徴とする。
　従来から、電場により細菌および真菌等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、または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。本発明の抗菌繊維は、外部からのエネルギーにより電荷を発生する複数の電荷発生繊維を備えているため、繊維と繊維との間、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、電場を生じさせる。あるいは、本発明の抗菌繊維は、汗等の水分を介して、繊維と繊維との間、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、本発明の抗菌繊維は、以下のような理由により抗菌効果を発揮する。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を生じている場合もある。なお、本発明で言う「抗菌」とは、菌の発生を抑制する効果、また菌を死滅する効果の両方を含む概念である。
　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、該導電体に電圧を加え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、抗菌繊維１の構成を示す図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ－Ａ線における断面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。 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、圧電繊維１０の変形と、の関係を示す図である。 図３（Ａ）は、抗菌繊維２の構成を示す図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ－Ａ線における断面図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。 図４（Ａ）は、抗菌繊維１および抗菌繊維２における、電位を示す図であり、図４（Ｂ）は、比較例として、抗菌繊維１および抗菌繊維２における複数の圧電繊維１０の間の空間の状態が一様である場合（比較例）における、電位を示す図である。 図５（Ａ）は、電場を示す図であり、図５（Ｂ）は、比較例として、抗菌繊維１および抗菌繊維２における複数の圧電繊維１０の間の空間の状態が一様である場合（比較例）における、電場を示す図である。 図６（Ａ）は、変形例１に係る抗菌繊維２Ａの構成を示す一部分解図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＡ－Ａ線における断面図であり、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。 図７（Ａ）は、変形例２に係る抗菌繊維２Ｂの構成を示す一部分解図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ－Ａ線における断面図であり、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。
　図１（Ａ）は、圧電繊維１０を撚り合わせてなる抗菌繊維１の構成を示す一部分解図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ－Ａ線における断面図である。図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。
　圧電繊維１０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。
　圧電繊維１０は、例えば圧電性ポリマーからなる。圧電性ポリマーは、焦電性を有するものと、焦電性を有していないものと、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。
　また、ポリ乳酸（ＰＬＡ）は、焦電性を有していない圧電性ポリマーである。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繊維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ｄ１４およびｄ２５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、最も効率よく電荷を発生する。
　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、圧電繊維１０の変形と、の関係を示す図である。図２（Ａ）に示すように、圧電繊維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、圧電繊維１０は、紙面表側では、負の電荷が発生する。圧電繊維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、圧電繊維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。
　圧電繊維１０は、断面が円形状の繊維である。圧電繊維１０は、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紡糸法などを含む）、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ゲル紡糸法、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により製造される。なお、圧電繊維１０の断面形状は、円形に限るものではない。
　抗菌繊維１は、このような、ＰＬＬＡの圧電繊維１０を複数撚ってなる糸（マルチフィラメント糸）を構成する。抗菌繊維１は、圧電繊維１０を左旋回して撚られた左旋回糸（以下、Ｓ糸と称する。）である。各圧電繊維１０の延伸方向９００は、それぞれの圧電繊維１０の軸方向に一致している。したがって、圧電繊維１０の延伸方向９００は、抗菌繊維１の軸方向に対して、左に傾いた状態となる。その角度は撚り回数に依存する。
　この様なＳ糸の抗菌繊維１に張力をかけた場合、抗菌繊維１の表面には負の電荷が発生し、内側には正の電荷が発生する。
　抗菌繊維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、抗菌繊維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、抗菌繊維１と該物との間に電場を生じさせる。
　従来から、電場により細菌および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、または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、抗菌繊維１は、抗菌繊維１の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、直接的に抗菌効果を発揮する。あるいは、抗菌繊維１は、汗等の水分を介して、近接する他の繊維または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、直接的に抗菌効果を発揮する場合がある。あるいは、電流または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または触媒作用によって生じたラジカル種、または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、これにより抗菌繊維１が、間接的に抗菌効果を発揮する場合がある。ラジカルとしては、スーパーオキシドアニオンラジカル（活性酸素）またはヒドロキシラジカルの発生が考えられる。なお、本実施形態で言う「抗菌」とは、菌の発生を抑制する効果、また菌を死滅する効果の両方を含む概念である。
　以上の様な、抗菌繊維１は、各種の衣料、または医療部材等の製品に適用可能である。例えば、抗菌繊維１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）、オートバイ用ヘルメットの緩衝材およびその外装材、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、関節に沿って必ず伸縮が生じるため、抗菌繊維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、抗菌繊維１は、菌の増殖を抑制することができるため、防臭のための菌対策用途として、顕著な効果を生じる。
　また、抗菌繊維は、人間を除いた動物の体表面の菌抑制方法としても使用可能であり、動物の皮膚の少なくとも一部に、圧電体を含んだ布を対向させるように配置し、前記圧電体に外力が加えられた時に発生する電荷によって、前記布と対向する前記動物の体表面の菌の増殖を抑制してもよい。これにより、簡素な方法で、薬剤等の使用よりも安全性の高い、動物の体表面の菌の増殖を抑制し、および動物の体表面の白癬菌治療することができる。
　なお、ＷＯ２０１５／１５９８３２には、複数の圧電糸と導電糸とを用いて編物または織物にし、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が開示されている。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、圧電糸に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、抗菌効果は発揮されない。
　次に、図３（Ａ）は、圧電繊維１０を右旋回して撚られた右旋回糸（以下、Ｚ糸と称する。）を構成する、抗菌繊維２の構成を示す一部分解図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ－Ａ線における断面図である。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。
　抗菌繊維２は、Ｚ糸であるため、圧電繊維１０の延伸方向９００は、抗菌繊維２の軸方向に対して、右に傾いた状態となる。その角度は糸の撚り回数に依存する。
　この様なＺ糸の抗菌繊維２に張力をかけた場合、抗菌繊維２の表面には正の電荷が発生し、内側には負の電荷が発生する。
　抗菌繊維２も、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、抗菌繊維２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、抗菌繊維２と該物との間に電場を生じさせる。
　さらに、Ｓ糸である抗菌繊維１とＺ糸である抗菌繊維２とを近接させた抗菌繊維では、抗菌繊維１と抗菌繊維２との間に電場を生じさせることもできる。
　抗菌繊維１と抗菌繊維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、繊維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、また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。
　図４（Ａ）は、抗菌繊維１および抗菌繊維２における、電位を示す図である。また、図５（Ａ）は、電場を示す図である。図４（Ｂ）は、比較例として、抗菌繊維１および抗菌繊維２における複数の圧電繊維１０の発生電位が撚糸の中心に対して回転対称である場合（比較例）における、電位を示す図である。図５（Ｂ）は、比較例として、抗菌繊維１および抗菌繊維２における複数の圧電繊維１０の発生電位が撚糸の中心に対して回転対称である場合（比較例）における、電場を示す図である。なお、本実施形態では、一例として７本の圧電繊維１０が撚られてなる抗菌繊維を示しているが、撚り数は、実際には用途等を鑑みて、適宜設定される。
　抗菌繊維１（Ｓ糸）および抗菌繊維２（Ｚ糸）がＰＬＬＡで形成された場合、抗菌繊維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。抗菌繊維２単独では、張力が加わった時に表面が正の電位になり内部は負の電位になる。
　これら抗菌繊維１および抗菌繊維２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、抗菌繊維１と抗菌繊維２との近接部は０Ｖとなり、元々の電位差を保つように、抗菌繊維１の内部の正の電位はさらに高くなる。同様に抗菌繊維２の内部の負の電位はさらに低くなる。
　抗菌繊維１の断面では、主に中心から外に向かう電場が形成され、抗菌繊維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。抗菌繊維１および抗菌繊維２を近接させた場合、これらの電場が空気中に漏れ出て結合し、抗菌繊維１および抗菌繊維２の間で電場回路が形成される。
　ここで、図４（Ｂ）に示す比較例のように、仮に抗菌繊維１および抗菌繊維２における複数の圧電繊維１０の間の空間の状態が一様である場合、電位分布には偏りがなく、抗菌繊維１の中心で最も電位が高く、抗菌繊維２の中心で最も電位が低くなる。したがって、図５（Ｂ）に示す比較例のように、抗菌繊維１および抗菌繊維２の間で形成される電場は、抗菌繊維１および抗菌繊維２が近接する空間において最大となり、他の箇所の空間で形成される電場は、それほど大きくはない。
　これに対して、本実施形態における抗菌繊維は、複数の圧電繊維１０の電荷発生パターンが撚糸の中心に対して回転対称ではない。例えば、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示すように、抗菌繊維１は、ある断面を見た場合と、別のある断面を見た場合とで、複数の圧電繊維１０の配置態様が異なる。また、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示すように、抗菌繊維２も、ある断面を見た場合と、別のある断面を見た場合とで、複数の圧電繊維１０の配置態様が異なる。さらにこれらいずれの断面においても、圧電繊維１０に加わるずり応力方向が、糸の中心に対して回転対称ではなく、その強度もまちまちとなる。このような圧電繊維１０の圧電効果による発生電位の非回転対称性は、以下のような様々な原因を積極的に加えることにより引き起こされる。圧電繊維１０の直径が異なっている時、圧電繊維１０の形状が異なっている時、圧電繊維１０同士の距離が異なっている時、複数ある圧電繊維１０のうち少なくとも１つの圧電定数が異なっている時（この場合、全く圧電定数を持たない非圧電繊維が含まれていてもよい。さらに圧電テンソルが異なる繊維が含まれていてもよい。）、または撚り回数に乱れがある時等である。あるいは、これらの状態が複合して生じている時等である。
　この構成により、本実施形態の抗菌繊維は、図４（Ａ）に示すように、電位分布に偏りが生じ、対称性が崩されるため、図５（Ａ）に示すように、局所的に強い電場（比較例よりも強い電場）が形成されることになる。例えば、図５（Ｂ）に示す例では、最大でも７ＭＶ／ｍの電場であるが、図５（Ａ）に示す抗菌繊維は、最大で１５ＭＶ／ｍの電場が生じている。したがって、本実施形態の抗菌繊維は、複数の圧電繊維１０が一様に配置された場合よりも、強い電場を生じさせることができる。
　なお、複数の圧電繊維１０の圧電効果による発生電位が糸の中心に対して回転対称とならない場合の一例をより具体的に述べると以下のようになる。
　図６（Ａ）は、変形例１に係る抗菌繊維２Ａの構成を示す一部分解図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＡ－Ａ線における断面図である。図６（Ｃ）は、図６（Ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。図３に示した抗菌繊維２と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
　抗菌繊維２Ａは、圧電繊維１０とは太さの異なる圧電繊維１０Ａを備えている。この様に、一部に太さが異なる抗菌繊維を備える場合も、複数の圧電繊維１０の間の空間の状態が一様ではなくなる。加えて、各圧電繊維１０に加わる張力も一定で無くなり、ずり応力の方向も一様ではなくなる。したがって、電位分布に偏りが生じて対称性が崩され、局所的に強い電場（比較例よりも強い電場）が形成されることになる。
　また、抗菌繊維２Ａは、長さ方向において径が一定である必要は無く、部分的に径が太くなる、もしくは細くなる場合であってもよい。図６（Ｂ）および図６（Ｃ）では、太さの異なる圧電繊維は１本であるが、複数本あってもよい。また、例えば圧電繊維１０Ａと表記したものは他の圧電繊維１０と材質の異なるものであってもよい。この場合圧電繊維１０Ａの圧電テンソルは他の圧電繊維１０と異なる。この場合、圧電繊維１０Ａは、圧電性を示さない場合も含む。この場合も電位分布に偏りが生じて対称性が崩され、局所的に強い電場（比較例よりも強い電場）が形成されることになる。このように電気的対称性を崩す要素を含んでいれば太さは等しくても構わない。
　なお、一部に断面形状が異なる抗菌繊維（例えば円形状の抗菌繊維と、多角形状の抗菌繊維と、）を備える場合も、複数の圧電繊維１０の間の空間の状態が一様ではなくなる。
　なお、図６（Ａ）、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）においては、Ｚ糸の抗菌繊維２Ａを示したが、無論Ｓ糸の抗菌繊維においても、一部に太さが異なる抗菌繊維を備えるまたは一部に断面形状が異なる抗菌繊維を備える場合、複数の圧電繊維１０の間の空間の状態が一様ではなくなるため、電位分布に偏りが生じて対称性が崩され、局所的に強い電場（比較例よりも強い電場）が形成されることになる。
　図７（Ａ）は、変形例２に係る抗菌繊維２Ｂの構成を示す一部分解図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ－Ａ線における断面図である。図７（Ｃ）は、図７（Ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。図３に示した抗菌繊維２と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
　抗菌繊維２Ｂは、複数の圧電繊維１０の間に、さらに誘電体１００を備える。なお、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）の例では、誘電体１００は、圧電繊維１０を覆っているが、圧電繊維１０を全て覆うことは必須ではない。ただし、誘電体１００として難燃剤を用いて圧電繊維１０を覆うことで、車のシート、電車（汽車）のシート、バスのシート、劇場のシート、または病院（待合室）シート等の、公共性の高いシート（またはシートカバー）にもちいられる、難燃性の抗菌繊維とすることができる。
　難燃剤は、例えば、臭素化合物（例えばペンタブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェノールＡ、ヘキサブロモシクロドデカン、ヘキサブロモベンゼン）が圧電繊維１０に塗布されてなる。あるいは、リン化合物（例えば芳香族リン酸エステル、ハロゲンを含むリン酸エステル）、塩素化合物（例えば塩素化パラフィン）、または、アンチモン化合物（例えば５酸化アンチモン）が圧電繊維１０の表面に塗布されてなる。難燃剤は、３酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ハイドロキシアパタイト、メラミンシヌアレート、ベストボロン、ソウファ、タルク、またはシリカを母材に混錬してなるものであってもよい。
　抗菌繊維２Ｂは、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すように、複数の圧電繊維１０の間における誘電体１００の配置が一様ではない。誘電体１００の配置態様が一様ではないことにより、抗菌繊維２Ｂでは、複数の圧電繊維１０の間の距離が一様でなくなるか、または複数の圧電繊維１０の間の距離が一様であったとしても、電気的特性に偏りが生じる。したがって、この場合も、複数の圧電繊維１０の空間の状態が一様ではなく、局所的に強い電場（比較例よりも強い電場）が形成されることになる。
　なお、図７（Ａ）、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）においては、Ｚ糸の抗菌繊維２Ｂを示したが、無論Ｓ糸の抗菌繊維においても、誘電体１００を備え、該誘電体１００の配置が一様でない場合、複数の圧電繊維１０の間の空間の状態が一様ではなくなるため、局所的に強い電場（比較例よりも強い電場）が形成されることになる。
　なお、本実施形態の抗菌繊維は、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、抗菌繊維１または抗菌繊維２を備えた抗菌繊維により電場が生じ、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。抗菌繊維１または抗菌繊維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、抗菌繊維は、生体作用圧電糸として機能する。
　なお、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、抗菌繊維１は、外力が係った場合に、負の電荷を生じる。抗菌繊維２は、外力が係った場合に、正の電荷を生じる。そのため、抗菌繊維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、抗菌繊維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、抗菌繊維１または抗菌繊維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。
　上述のように、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。
　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、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。また、薬剤、特に抗生物質等による耐性菌の発現が近年大きな問題となっているが、本発明による殺菌方法ではメカニズム上、耐性菌を生じることが考えられない。
　なお、表面に負の電荷を生じる繊維としては、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繊維としては、ＰＬＬＡを用いたＺ糸の他にも、ＰＤＬＡを用いたＳ糸も考えられる。
　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。
１，２，２Ａ，２Ｂ…抗菌繊維
１０，１０Ａ…圧電繊維
１００…誘電体
９００…延伸方向
９１０Ａ…第１対角線
９１０Ｂ…第２対角線

Claims (10)

  1. 　外部からのエネルギーにより電荷を発生する複数の電荷発生繊維を備え、
    　前記複数の電荷発生繊維間の空間の状態が一様でないことを特徴とする、抗菌繊維。
  2. 　前記複数の電荷発生繊維の配置態様が一様ではないことを特徴とする、
    　請求項１に記載の抗菌繊維。
  3. 　前記電荷発生繊維の断面積が一様ではないことを特徴とする、
    　請求項１または請求項２に記載の抗菌繊維。
  4. 　前記電荷発生繊維の断面形状が一様ではないことを特徴とする、
    　請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の抗菌繊維。
  5. 　前記電荷発生繊維の電気特性が一様ではないことを特徴とする、
    　請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の抗菌繊維。
  6. 　前記複数の電荷発生繊維の間に、さらに誘電体を備え、
    　前記誘電体の配置態様が一様ではない、
    　請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の抗菌繊維。
  7. 　前記誘電体は、前記電荷発生繊維をコーティングする、
    　請求項６に記載の抗菌繊維。
  8. 　誘電体は、難燃材料からなる、
    　請求項６または請求項７に記載の抗菌繊維。
  9. 　請求項８に記載の抗菌繊維を備えた、
    　シート。
  10. 　請求項８に記載の抗菌繊維を備えた、
    　シートカバー。
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