JP2019215237A - 抗菌性評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の抗菌性評価方法よりも、圧電繊維の抗菌性を簡易に評価できる抗菌性評価方法を提供する。【解決手段】伸縮することにより電荷を発生する圧電体３０を含む圧電繊維５を備える圧電繊維集合体１００を、一方向に伸張する第１伸張ステップＳ１１と、圧電繊維集合体１００を前記第１伸張ステップＳ１１における伸張状態で固定部材によって固定する第１固定ステップＳ１２と、圧電繊維集合体１００を前記第１伸張ステップＳ１１における伸張状態で所定時間維持する第１維持ステップＳ１３と、を備えることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、圧電繊維を備える圧電繊維集合体の抗菌性評価方法に関する。

特許文献１は、圧電繊維からなる布を伸縮させ、抗菌性を評価する評価方法の一例を開示している。特許文献１においては、伸張されることによって電荷を発生する試料の抗菌性の評価方法が開示されている。

特許第６２９２３６８号公報

該評価方法では、試料を伸縮させることを繰り返すことにより、抗菌性の評価を行う。このため、該評価方法は、大掛かりな装置が必要となる。従って、特許文献１に開示された評価方法よりも、より簡易な抗菌性の評価方法が望まれている。

そこで、この発明は、圧電繊維の抗菌性を評価できる抗菌性評価方法を提供することを目的とする。

本発明の抗菌性評価方法は、伸縮することにより電荷を発生する圧電体を含む圧電繊維を備える圧電繊維集合体を、一方向に伸張する第１伸張ステップと、前記圧電繊維集合体を前記第１伸張ステップにおける伸張状態で固定部材によって固定する第１固定ステップと、前記圧電繊維集合体を前記第１伸張ステップにおける伸張状態で所定時間維持する第１維持ステップと、を備えることを特徴とする。

電場により細菌または真菌等の増殖を抑制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、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、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。外部からエネルギーを受けた際、
本発明の抗菌繊維は、電荷が発生した時に異なる電位となる少なくとも２つの圧電繊維の間で電場が生じ、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、該抗菌繊維と該所定の電位を有する物との間で電場が生じる。あるいは、外部からエネルギーを受けた際、本発明の抗菌繊維は、電荷が発生した時に異なる電位となる少なくとも２つの圧電繊維の間で水分等を介して電流を流し、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、汗等の水分を介して該抗菌繊維と該所定の電位を有する物との間で電流を流す。

従って、本発明の抗菌繊維は、圧電繊維で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、あるいは菌が弱体化する、という効果を奏する。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含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る場合もある。なお、本発明で言う「抗菌」とは、菌が弱体化する効果、また菌を死滅する効果の両方を含む概念である。

本発明の抗菌性評価方法においては、圧電繊維集合体を伸張した状態で固定させ、所定時間伸張した状態を維持した状態でも、圧電繊維集合体の抗菌性を簡易に評価することができる。

この発明によれば、圧電繊維の抗菌性を簡易に評価することができる。

図１は、本実施形態に係る抗菌性評価方法の手順を示すフローチャートである。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本実施形態に係る抗菌性評価方法における圧電繊維集合体１００について説明するための概念図である。 図３（Ａ）は、圧電繊維５の構成を示す図であり、図３（Ｂ）は、圧電繊維５の断面図であり、図３（Ｃ）は、圧電繊維６の構成を示す図であり、図３（Ｄ）は、圧電繊維６の断面図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、ポリ乳酸の一軸延伸方向と、電場方向と、圧電体３０の変形と、の関係を示す図である。 図５（Ａ）は、外力がかかった時の圧電繊維５を示す図であり、図５（Ｂ）は、外力がかかった時の圧電繊維６を示す図である。 図６（Ａ）は、圧電繊維集合体１００の概略図であり、図６（Ｂ）は、圧電繊維５及び圧電繊維６の間で生じる電場を説明するための図である。 図７は、本実施形態に係る抗菌性評価方法の第１維持ステップにおける応力の変化を示すグラフである。 図８は、本実施形態に係る抗菌性評価方法の比較例２について説明するための概念図である。

図１は、本実施形態に係る抗菌性評価方法の手順を示すフローチャートである。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本実施形態に係る抗菌性評価方法における圧電繊維集合体１００について説明するための概念図である。図１に示すように、抗菌性評価方法は、第１伸張ステップ（Ｓ１１）と、第１固定ステップ（Ｓ１２）と、第１維持ステップ（Ｓ１３）と、を備える。また、抗菌性評価方法は、さらに第２伸張ステップ（Ｓ２１）と、第２固定ステップ（Ｓ２２）と、第２維持ステップ（Ｓ２３）と、第１剥離ステップ（Ｓ１４）と、第２剥離ステップ（Ｓ２４）と、算出ステップ（Ｓ３１）と、を備えることが好ましい。以下、説明の便宜上、抗菌性評価方法の対象である圧電繊維集合体１００について先に説明した後に、各ステップについて説明する。

＜圧電繊維集合体１００＞
図２（Ａ）に示すように、第１伸張ステップにおいて、圧電繊維集合体１００は、伸張した部分の両端を固定部材である二つのクリップ２１でそれぞれ固定される。二つのクリップ２１は、紙面縦方向であるＹ方向に沿って伸び、紙面横方向であるＸ方向に隔てて互いに対峙するように配置されている。クリップ２１のＹ方向に沿う長さは、圧電繊維集合体１００においてクリップ２１で固定される両端の長さよりも長い。例えば、圧電繊維集合体１００においてクリップ２１で固定される両端の長さが１０ｃｍの場合、クリップ２１のＹ方向に沿う長さは１５ｃｍである。ただし、上記の圧電繊維集合体１００及びクリップ２１の長さは一例であって、これに限定されない。これにより、圧電繊維集合体１００は、紙面横方向であるＸ方向に沿って伸張される。後で詳細に説明するが、第１伸張ステップにおいて、圧電繊維集合体１００は、編物のウェール方向２０１に沿って伸張される。圧電繊維集合体１００は、圧電繊維５及び圧電繊維６を含む。

図３（Ａ）は、圧電繊維５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、圧電繊維６の構成を示す図であり、図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、ポリ乳酸の一軸延伸方向と、電場方向と、圧電体３０の変形と、の関係を示す図である。図５（Ａ）は、圧電繊維５に張力が加わった時に各圧電体３０に生じるずり応力（せん断応力）を図示したものであり、図５（Ｂ）は、圧電繊維６に張力が加わった時に各圧電体３０に生じるずり応力（せん断応力）を図示したものである。図６（Ａ）は、圧電繊維集合体１００の概略図であり、図６（Ｂ）は、圧電繊維５及び圧電繊維６の間で生じる電場を説明するための図である。なお、図３（Ａ）〜図３（Ｄ）においては、一例として７本の圧電体３０が撚られてなる圧電繊維を示しているが、圧電体３０の本数はこれに限られず、実際には用途等を鑑みて、適宜設定される。また、説明の便宜上、先に圧電繊維集合体１００を構成する圧電繊維５、圧電繊維６、並びに圧電繊維５及び圧電繊維６を構成する圧電体３０について説明を行った後、圧電繊維集合体１００について説明する。

圧電体３０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）である。

圧電体３０は、一例として、機能性高分子、例えば圧電性ポリマーからなる。圧電性ポリマーとしては、例えばポリ乳酸（ＰＬＡ）が挙げられる。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。なお、圧電体３０は機能性高分子の機能を阻害しないものであれば、機能性高分子以外のものをさらに含んでいてもよい。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、圧電体３０が一軸延伸されたポリ乳酸（ＰＬＬＡ）である場合における、圧電繊維５及び圧電繊維６の、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）の一軸延伸方向と、電場方向と、圧電体３０の変形と、の関係を示す図である。なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、モデルケースとして、圧電体３０をフィルム形状と仮定した場合の図である。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体３０は、厚み方向を第１軸、延伸方向９００を第３軸、第１軸及び第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及びｄ_２５のテンソル成分を有する。従って、一軸延伸されたポリ乳酸（ＰＬＬＡ）からなる圧電体３０は、一軸延伸された方向に対して左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４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）の一軸延伸方向と、電場方向と、圧電体３０の変形と、の関係を示す図である。図４（Ａ）に示すように、圧電体３０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、圧電体３０は、紙面表側では、負の電荷が発生する。圧電体３０は、図４（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、圧電体３０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で圧電性が生じるため、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）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。

圧電体３０は、断面が円形状の繊維である。圧電体３０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により製造される。なお、圧電体３０の断面形状は、円形状に限るものではない。

図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示すように、圧電繊維５及び圧電繊維６は、このような、圧電体３０を複数撚ってなる糸（マルチフィラメント糸）である。圧電繊維５は、圧電体３０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。一方、圧電繊維６は、圧電体３０を右旋回して撚られた右旋回糸（以下、Ｚ糸と称する。）である。なお、圧電繊維５及び圧電繊維６は、さらに撚り合わせた撚糸として使用することも可能である。例えば、さらに撚り合わせた撚糸は、圧電繊維５及び圧電繊維６を撚り合わせたもの、圧電繊維５又または圧電繊維６のいずれか一方のみを撚り合わせたものが、挙げられる。なお、さらに撚り合わせた撚糸は、圧電繊維５または圧電繊維６に加えて天然繊維等を撚り合わせたものであってもよい。

各圧電体３０の延伸方向９００は、それぞれの圧電体３０の軸方向に一致している。圧電繊維５においては、圧電体３０の延伸方向９００は、圧電繊維５の軸方向に対して、左に傾いた状態となる。一方、圧電繊維６においては、圧電体３０の延伸方向９００は、圧電繊維６の軸方向に対して、右に傾いた状態となる。

図５（Ａ）に示すように、Ｓ糸の圧電繊維５に張力をかけた場合、圧電繊維５の表面は図４（Ａ）に示すような状態となる。このため、圧電繊維５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。一方、図５（Ｂ）に示すように、Ｚ糸の圧電繊維６に張力をかけた場合、圧電繊維６の表面は図４（Ｂ）に示すような状態となる。このため、圧電繊維６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。

圧電繊維５及び圧電繊維６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、圧電繊維５及び圧電繊維６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、圧電繊維５及び圧電繊維６と該物との間に電場を生じさせる。

前述のように、電場により細菌または真菌の増殖を抑制することができる旨が知られている。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、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、古細菌、またはダニまたはノミ等の微生物を含む。

従って、圧電繊維５及び圧電繊維６は、圧電繊維５及び圧電繊維６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、圧電繊維５は、水分を介して、近接する他の繊維または培養容器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または殺菌効果を発揮する場合がある。また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。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）またはヒドロキシラジカルの発生が考えられる。なお、本実施形態における「抗菌」とは、菌が弱体化する効果、また菌を死滅する効果の両方を含む概念である。

図６（Ａ）に示すように、圧電繊維集合体１００は、圧電繊維５及び圧電繊維６を含む。圧電繊維集合体１００は、圧電繊維５及び圧電繊維６を対とした状態で同時に編み込んだ編物である。ここで、編物とは、複数の糸で形成された輪を互いに引っ掛けたものをいう。

圧電繊維集合体１００において、網目の段が増減する方向２０１がウェール方向である。圧電繊維５及び圧電繊維６は、ウェール方向である方向２０１に概ね沿うように配置されている。なお、圧電繊維集合体１００は、圧電繊維５及び圧電繊維６以外に普通糸を編み込んだ編物であってもよい。普通糸は、圧電体が設けられていない糸である。普通糸は、例えば、天然繊維または化学繊維からなる。なお、圧電繊維集合体１００は、圧電繊維５または圧電繊維６のいずれか一方のみを含むものであってもよい。

圧電繊維５及び圧電繊維６は、微視的には所定の距離だけ離間して配置されている。圧電繊維５と圧電繊維６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。

これら糸（圧電繊維５及び圧電繊維６）に外力が係った場合、図６（Ｂ）に示すように、正の電荷を発生する圧電繊維６と負の電荷を発生する圧電繊維５の間に、図中の白矢印で示す電場が生じる。圧電繊維５（Ｓ糸）及び圧電繊維６（Ｚ糸）がＰＬＬＡで形成された場合、圧電繊維５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。圧電繊維６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。

これら圧電繊維５及び圧電繊維６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、圧電繊維５と圧電繊維６との近接部は０Ｖとなり、元々の電位差を保つように、圧電繊維５の内部の正の電位はさらに高くなる。同様に圧電繊維６の内部の負の電位はさらに低くなる。

圧電繊維５の断面では、主に圧電繊維５の内から外に向かう電場が形成され、圧電繊維６の断面では主に外から内に向かう電場が形成される。圧電繊維５及び圧電繊維６を近接させた場合、これらの電場が空気中に漏れ出て合成され、圧電繊維５及び圧電繊維６の間の電位差により、図６（Ｂ）に示すように圧電繊維５と圧電繊維６との間に電場が形成される。あるいは、圧電繊維５（または圧電繊維６）と、例えば人体等の所定の電位（グランド電位を含む。）を有する物と、が近接した場合に、圧電繊維５（または圧電繊維６）と近接する物との間に電場が生じる。なお、この例では、圧電繊維５と圧電繊維６とで生じる電荷の極性は互いに異なる例を示したが、同じ極性の圧電繊維でも、圧電繊維５と圧電繊維６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。

ここで、圧電繊維集合体１００において、圧電繊維５及び圧電繊維６は、ウェール方向（方向２０１）に沿って延在する部分がコース方向（ウェール方向（方向２０１）に対して９０°の方向）あるいはバイアス方向（方向２０２：ウェール方向（方向２０１）に対して４５度の方向）に沿って延在する部分よりも多い。このため、圧電繊維集合体１００をウェール方向（方向２０１）に伸縮すると、圧電繊維５及び圧電繊維６はそれぞれ大きく伸縮し、効率よく電荷を発生することができる。なお、圧電繊維集合体１００における「縦方向」とは、圧電繊維集合体１００が編物の場合はウェール方向を、圧電繊維集合体１００が織物の場合は経糸に平行な方向を、圧電繊維集合体１００が不織布の場合は圧電繊維５及び圧電繊維６の配向方向をそれぞれ示す。

なお、圧電繊維集合体１００として圧電繊維５または圧電繊維６とを含む複数の糸が編み込まれてなる布（編物）について示したが、圧電繊維集合体１００は織物からなる圧電繊維集合体でもよい。織物の場合、圧電繊維５または圧電繊維６が、経糸または緯糸として織り込まれている。ここで、圧電繊維５または圧電繊維６が経糸として織り込まれている場合、圧電繊維集合体は圧電繊維５または圧電繊維６が沿っている経糸に平行な方向に伸張されると、圧電繊維５または圧電繊維６は効率よく電荷を発生することができる。また、不織布を圧電繊維集合体として用いる場合、不織布における圧電繊維５または圧電繊維６が多く配向する方向に伸張されると、圧電繊維５または圧電繊維６は効率よく電荷を発生することができる。

なお、圧電繊維５または圧電繊維６として、芯糸に対してフィルム状の圧電体を巻いてなる糸（カバリング糸）を用いてもよい。この場合も、Ｓ糸は表面に負の電荷が発生し、Ｚ糸は表面に正の電荷が発生する。なお、圧電繊維５または圧電繊維６として、モノフィラメントの圧電体３０を撚ってなる撚糸の周囲に、さらにフィルム状の圧電体を巻いてなるカバリング糸を用いても良い。また、圧電繊維５または圧電繊維６として、モノフィラメントの圧電体３０と普通糸（綿または麻等の天然繊維、ポリエステル等の化学繊維等）とを撚ってなる撚糸を用いても良い。

なお、本実施形態では、圧電体３０が、同じポリ乳酸（例えばＰＬＬＡ）からなるＳ糸とＺ糸とを組み合わせてなる例を示したが、例えばＰＬＬＡからなるＳ糸と、ＰＤＬＡからなるＳ糸を組み合わせる場合にも、同じ効果を発揮する。また、ＰＬＬＡからなるＺ糸と、ＰＤＬＡからなるＺ糸を組み合わせる場合にも、同じ効果を発揮する。

次に、圧電繊維集合体１００に対する抗菌性評価方法の各ステップについて説明する。

＜第１伸張ステップ＞
図２（Ａ）に示すように、第１伸張ステップにおいて、圧電繊維集合体１００は、一方向であるＸ方向に沿って伸張される（Ｓ１１）。Ｘ方向は、圧電繊維集合体１００のウェール方向（方向２０１）に一致している。このため、圧電繊維集合体１００に外部から振動等の刺激が加えられると、図６（Ｂ）に示すように、圧電繊維５及び圧電繊維６の間に電場が生じる。

図２（Ｂ）に示すように圧電繊維集合体１００は、バイアス方向２０２に伸張されてもよい。バイアス方向２０２とは、ウェール方向（方向２０１）に対して４５度の方向をいう。バイアス方向２０２に伸張されると、圧電繊維集合体１００は、伸張し、圧電繊維集合体１００が変形する。このため、圧電繊維集合体１００がウェール方向（方向２０１）に伸張されたときと同様に、圧電繊維５及び圧電繊維６は電荷を発生することができる。

第１伸張ステップにおいて、圧電繊維集合体１００は、荷重をかけていない圧電繊維集合体１００よりも伸張方向に大きくなるように変形し、圧電繊維５または圧電繊維６は緊張状態となる。このため、圧電繊維５または圧電繊維６において緊張状態である箇所は、外部から振動等の刺激を受けると、振動をそのまま受け取り易くなる。

＜第１固定ステップ＞
図１に示すように、第１固定ステップにおいて、圧電繊維集合体１００は固定される（Ｓ１２）。このとき、圧電繊維集合体１００は、第１伸張ステップにおいて伸張された緊張状態で固定部材のクリップ２１で固定される。「固定」とは、圧電繊維集合体１００を所定の位置で所定の状態を維持することを示す。例えば「固定」は、圧電繊維集合体１００が緊張状態を維持するようにインキュベータ内に配置されることを示す。圧電繊維集合体１００は、伸張した部分の両端をクリップ２１で固定される。なお、伸張した部分の両端は、例えば圧電繊維集合体１００の向かい合う端部に限らず、端部でない場所でもよい。圧電繊維集合体１００がクリップ２１で固定された後に、菌液が圧電繊維集合体１００に滴下される。

圧電繊維集合体１００を固定する固定部材は、例えば、クリップ２１以外に重石等の、圧電繊維集合体１００を緊張状態で固定できるものであれば採用される。なお、クリップ２１等の圧電繊維集合体１００を固定する固定部材は抗菌性に影響のないものであることが好ましい。

＜第１維持ステップ＞
第１維持ステップにおいて、圧電繊維集合体１００は、インキュベータ２０内に静置される（Ｓ１３）。インキュベータ２０は、圧電繊維集合体１００を所定の一定の温度に保つものであればよい。

第１維持ステップは、圧電繊維集合体１００で所定時間（Ｔ１）菌を培養することを含む。培養方法は、菌液吸収法（ＪＩＳ Ｌ１９０２）に従う。

第１維持ステップにおいても、圧電繊維集合体１００は、緊張状態で維持されている。ここで、圧電繊維集合体１００は、生活振動に暴露させた状態で維持されることが好ましい。ここで、生活振動とは、圧電繊維集合体１００が置かれた環境で生じている全ての振動をいう。生活振動は、例えば、インキュベータ２０の周囲における人または装置の動きによって発生する振動等が挙げられる。生活振動に暴露させた状態とは、圧電繊維集合体１００を生活振動から遮断しないことをいう。この結果、圧電繊維集合体１００は、緊張状態にあるため外部から振動等の刺激を受けると、振動をそのまま受け取り易い。振動を受け取った圧電繊維５、または圧電繊維６は伸張し、電荷を発生する。このため、圧電繊維集合体１００は、生活振動により電場または電流を発生させることができる。従って、例えばインキュベータ２０内に伸縮振動機を配置することなく、簡易に圧電繊維集合体１００の抗菌性を評価することができる。

図７は、本実施形態に係る抗菌性評価方法の第１維持ステップにおける応力の変化を示すグラフである。試験試料（圧電繊維集合体１００）に０．５Nの荷重で伸張した後に、伸張したまま固定した状態で１８時間放置した時に、試験試料（圧電繊維集合体１００）に生じる応力を測定した。図７に示すように、試験試料（圧電繊維集合体１００）に生じる応力は、徐々に緩和されることが確認された。また、応力は徐々に減少（応力緩和）しつつ、微小に増減を繰り返していることが確認された。すなわち、試験試料（圧電繊維集合体１００）は、僅かに振動していることが確認された。このため、第１維持ステップにおいて、試験試料（圧電繊維集合体１００）は緊張状態で維持されるだけで電場または電流を生じると言える。

圧電繊維集合体１００は、インキュベータ２０内に静置された後、所定時間（Ｔ２）が経過するまで（Ｓ１３：ＮＯ）、緊張状態で維持される。圧電繊維集合体１００は、インキュベータ２０内に静置された後、所定時間（Ｔ２）に到達すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、インキュベータ２０内から取り出される。

＜第２伸張ステップ、第２固定ステップ、及び第２維持ステップ＞
第２伸張ステップ（Ｓ２１）、第２固定ステップ（Ｓ２２）、及び第２維持ステップ（Ｓ２３）は、リファレンス用の試料を調整するためのステップである。第２伸張ステップ、第２固定ステップ、及び第２維持ステップは、それぞれ圧電繊維集合体１００の代わりに標準布（綿糸で織られた布及び綿糸で編まれた布）を使用すること以外は全て第１伸張ステップ、第１固定ステップ、及び第１維持ステップと同様である。このため、第２伸張ステップ、第２固定ステップ、及び第２維持ステップの説明は省略する。なお、標準布は、綿糸で織られた布または綿糸で編まれた布のいずれか一方であってもよい。

＜第１剥離ステップ、及び第２剥離ステップ＞
第１剥離ステップにおいては、圧電繊維集合体１００から菌が剥離される（Ｓ１４）。第２剥離ステップにおいては、標準布から菌が剥離される（Ｓ２４）。剥離方法は、第１剥離ステップ及び第２剥離ステップ共に菌液吸収法（ＪＩＳ Ｌ１９０２）に従う。

＜算出ステップ＞
算出ステップ（Ｓ３１）は、圧電繊維集合体１００の抗菌活性値を算出するステップである。算出ステップにおいては、第１剥離ステップ（Ｓ１４）において圧電繊維集合体１００から剥離された菌の生菌数、及び第２剥離ステップ（Ｓ２４）において標準布から剥離された菌の生菌数を基に抗菌活性値が算出される。

抗菌活性値の算出方法については、菌液吸収法（ＪＩＳ Ｌ１９０２）に従って以下の計算式を用いる。

［計算式］
・増殖値 ： Ｇ＝Ｍｂ−Ｍａ
・抗菌活性値： Ａ＝（Ｍｂ−Ｍａ）−（Ｍｃ−Ｍｏ）
・Ｍａ ：試験菌接種直後における標準布の３検体の生菌数（またはＡＴＰ量）の算術平均常用対数
・Ｍｂ ：１８〜２４時間培養後における標準布の３検体の生菌数（またはＡＴＰ量）の算術平均常用対数
・Ｍｏ ：試験菌接種直後における圧電繊維集合体１００の３検体の生菌数（またはＡＴＰ量）の算術平均常用対数
・Ｍｃ ：１８〜２４時間培養後における圧電繊維集合体１００の３検体の生菌数（またはＡＴＰ量）の算術平均常用対数
次に、圧電繊維集合体１００の抗菌性評価方法の実施例１〜４及び比較例１、２について説明する。実施例１〜４及び比較例１、２においては評価の対象として図６（Ａ）に示すような圧電繊維集合体１００を用いた。図８は、本実施形態に係る抗菌性評価方法の比較例２について説明するための概念図である。

実施例１において、本願発明者は、第１伸張ステップで圧電繊維集合体１００を、第２伸張ステップで標準布を、０．９Nの荷重をかけてそれぞれウェール方向に伸張した。実施例２において、本願発明者は、第１伸張ステップで圧電繊維集合体１００を、第２伸張ステップで標準布を、２５．６Nの荷重をかけてそれぞれウェール方向に伸張した。実施例３において、本願発明者は、第１伸張ステップで圧電繊維集合体１００を、第２伸張ステップで標準布を、５．５Nの荷重をかけてそれぞれウェール方向に伸張した。実施例４において、本願発明者は、第１伸張ステップで圧電繊維集合体１００を、第２伸張ステップで標準布を、５．５Nの荷重をかけてそれぞれバイアス方向に伸張した。

比較例１において、本願発明者は、第１維持ステップで圧電繊維集合体１００を、第２維持ステップで標準布をそれぞれそのまま（伸張せずに）静置した。比較例２において、本願発明者は、図８に示すような伸縮振動機７１を用いて、圧電繊維集合体１００または標準布を伸縮した。比較例２において、本願発明者は、第１維持ステップで圧電繊維集合体１００を、第２維持ステップで標準布を伸縮振動機７１によりそれぞれ伸縮した。比較例２は、リファレンスとなる抗菌効果の評価方法であり、従来から行われている方法である。本願発明者は、圧電繊維集合体１００の抗菌効果を評価するため、以下の（１）に示す定量試験を行った。

（１）圧電繊維集合体１００の抗菌性評価
ａ）試験方法 ： 菌液吸収法（JIS L1902）
ｂ）試験菌 ： 黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus NBRC12732）
ｃ）接種菌液濃度： 1.4×10⁵（CFU/mL）
ｄ）標準布 ： 綿糸で織られた布、及び綿糸で編まれた布
ｅ）試験試料 ： 圧電繊維集合体１００：（Ｓ糸（圧電繊維５）とＺ糸（圧電繊維６）とを引き揃えて丸編みされた編地。度目（網目）密度：ウェール方向２４目／インチ、コース方向２８目／インチ。Ｓ糸及びＺ糸は、それぞれ７５デニール２４フィラメント（２４本のフィラメントで構成された）７５デニールの糸である。）
［計算式］
・増殖値 ： Ｇ＝Ｍｂ−Ｍａ
・抗菌活性値： Ａ＝（Ｍｂ−Ｍａ）−（Ｍｃ−Ｍｏ）
通常の抗菌加工製品は、抗菌活性値Ａ≧２．０〜２．２とされる。

・Ｍａ ：試験菌接種直後における標準布の３検体の生菌数（またはＡＴＰ量）の算術平均常用対数
・Ｍｂ ：１８〜２４時間培養後における標準布の３検体の生菌数（またはＡＴＰ量）の算術平均常用対数
・Ｍｏ ：試験菌接種直後における試験試料（圧電繊維集合体１００）の３検体の生菌数（またはＡＴＰ量）の算術平均常用対数
・Ｍｃ ：１８〜２４時間培養後における試験試料（圧電繊維集合体１００）の３検体の生菌数（またはＡＴＰ量）の算術平均常用対数

表１から明らかなように、実施例１〜４は、いずれも比較例１に比べて高い抗菌効果を有する。このため、試験試料（圧電繊維集合体１００）を伸張させ保持することで、抗菌性が生じることが分かる。すなわち、抗菌性を評価することができる。また、実施例１〜３は、試験試料（圧電繊維集合体１００）を、０．９N、５．５N、または２５．６Nの荷重をかけてウェール方向に伸張した場合のいずれにおいても、高い抗菌効果を発揮する。このため、試験試料（圧電繊維集合体１００）を、少なくとも０．５Nの荷重をかけて一方向に伸張させれば抗菌性評価ができる。また、実施例４は、実施例２に比べて若干高い抗菌効果を有する。このため、試験試料（圧電繊維集合体１００）をバイアス方向に伸張させても同様に、抗菌性評価ができることが分かる。比較例２は抗菌効果（殺菌効果）を有するが、インキュベータ内に伸縮振動機を備え、かつ培養中伸縮を続けるものであり、装置が大掛かりで、かつ操作に手間がかかる。

以上の結果から、圧電繊維集合体において試験試料を伸張させた状態で所定時間（Ｔ２）維持して行った抗菌性評価は、伸縮振動機により伸縮させる場合と比べて容易に抗菌性を評価できることが明らかとなった。

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及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。

５，６…圧電繊維
２０…インキュベータ
２１…クリップ（固定部材）
３０…圧電体
７１…伸縮振動機
１００…圧電繊維集合体
２０１…縦方向（ウェール方向）
２０２…バイアス方向
９００…延伸方向
９１０Ａ…第１対角線
９１０Ｂ…第２対角線
Ｓ１１…第１伸張ステップ
Ｓ１２…第１固定ステップ
Ｓ１３…第１維持ステップ
Ｓ１４…第１剥離ステップ
Ｓ３１…算出ステップ

Claims (6)

1. 伸縮することにより電荷を発生する圧電体を含む圧電繊維を備える圧電繊維集合体を、一方向に伸張する第１伸張ステップと、
   前記圧電繊維集合体を前記第１伸張ステップにおける伸張状態で固定部材によって固定する第１固定ステップと、
   前記圧電繊維集合体を前記第１伸張ステップにおける伸張状態で所定時間維持する第１維持ステップと、
   を備える、
   抗菌性評価方法。
2. 標準布を、一方向に伸張する第２伸張ステップと、
   前記標準布の伸張した部分の両端を固定する第２固定ステップと、
   前記標準布を伸張した状態で前記所定時間維持する第２維持ステップと、
   前記圧電繊維集合体から菌を剥離する第１剥離ステップと、
   前記標準布から菌を剥離する第２剥離ステップと、
   前記第１剥離ステップにおいて前記圧電繊維集合体から剥離した菌の生菌数、及び前記第２剥離ステップにおいて前記標準布から剥離した菌の生菌数を基に前記圧電繊維集合体の抗菌活性値を算出する算出ステップと、
   をさらに備え、
   前記第１維持ステップにおいて、前記圧電繊維集合体で前記所定時間に亘り菌を培養し、
   前記第２維持ステップにおいて、前記標準布で前記所定時間に亘り菌を培養する、
   請求項１に記載の抗菌性評価方法。
3. 前記第１維持ステップ及び前記第２維持ステップは、前記圧電繊維集合体を、生活振動に暴露された状態で、かつ伸張した状態で前記所定時間維持する、
   請求項２に記載の抗菌性評価方法。
4. 前記第１伸張ステップは、前記圧電繊維集合体を、０．５N以上の荷重をかけて一方向に伸張する、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の抗菌性評価方法。
5. 前記一方向は、前記圧電繊維集合体の縦方向である、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の抗菌性評価方法。
6. 前記一方向は、前記圧電繊維集合体のバイアス方向である、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の抗菌性評価方法。

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