(57)【要約】本発明は、固体電解質、及び、互いから離れて間隔をあけられる第１（４）及び第２（６）の電極を有する、ファイバ（２）又はフィラメントに係る。
2008510078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質と；
互いから離れて間隔をあけられる第１及び第２の電極と、を有する、
ファイバ又はフィラメント。
【請求項２】
実質的に円形であり、
前記ファイバに沿って長手方向に延在する軸を有する、
請求項１記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項３】
前記固体電解質は、無溶媒固体電解質を有する、
請求項１又は２記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項４】
前記固体電解質は、ポリエチレンオキシド／ポリエチレングリコール系を有する、
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項５】
前記固体電解質は、線状ポリエチレンオキシドと、ポリエチレングリコールの形状である可塑剤と、過塩素酸リチウムの形状である塩とを有する流延された溶液、を有する、
請求項１記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項６】
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を印加する電圧手段、を更に有する、
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項７】
前記電圧手段は、前記第１の電極に対して比較的高い電位を印加する第１の電源と、前記第２の電極に対して比較的低い電位を印加する第２の電源と、を有する、
請求項６記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項８】
前記第１及び第２の電極の各々は、前記ファイバに沿って実質的に長手方向に延在する、
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項９】
前記第１の電極は、前記ファイバの前記軸に実質的に沿って延在する、
請求項２乃至８のうちいずれか一項記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項１０】
前記第２の電極は、前記ファイバ又はフィラメントの外側表面に沿って、又は前記外側表面に近接して延在する、
請求項１乃至８のうちいずれか一項記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項１１】
前記第１の電極は、前記ファイバの前記軸から離れて間隔をあけられる、
請求項２又は請求項２に従属する請求項記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項１２】
前記第１の電極は、前記ファイバ又はフィラメントの前記外側表面に沿って実質的に螺旋状に、又は前記外側表面に対して近接して延在する、
請求項１０又は１１記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項１３】
前記第２の電極は、前記ファイバ又はフィラメントの前記外側表面に沿って、又は前記外側表面に対して近接して延在する、
請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項１４】
前記第２の電極は、前記ファイバの前記軸から離れて間隔をあけられる、
請求項２又は請求項２に従属する請求項記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項１５】
前記第２の電極は、ファイバの前記外側表面に沿って実質的に螺旋状に、又は前記外側表面に対して近接して延在する、
請求項１３又は１４記載のファイバ又はフィラメント。
【請求項１６】
ファイバ又はフィラメントの寸法における変化を引き起こす方法であって、
前記ファイバ又はフィラメントは、固体電解質を有し、また、互いから離れて間隔をあけられ、且つ前記ファイバに沿って実質的に長手方向に延在する第１及び第２の電極を更に有し：
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を印加する段階、を有する、
方法。
【請求項１７】
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を印加する段階は、前記第１の電極に対して比較的高い電位を、前記第２の電極に対して比較的低い電位を印加する段階を有する、
請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１５のうちいずれか一項記載のファイバ又はフィラメントを製造する、方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１５のうちいずれか一項記載の複数のファイバ又はフィラメントから形成される、衣類。
【請求項２０】
請求項１乃至１５のうちいずれか一項記載の複数のファイバ又はフィラメントから形成される繊維製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバ又はフィラメントに係り、特には、触覚フィードバック（ｔａｃｔｉｌｅ  ｆｅｅｄｂａｃｋ）を有する衣類の製造を目的として、布地又は衣類における含有に適切であるファイバ又はフィラメントに係る。本発明は特には、乾燥材料（ｄｒｙ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を有するファイバ又はフィラメントに係る。ファイバ又はフィラメントを乾燥材料から形成することによって、該材料の蒸発を防ぐようファイバ又はフィラメントを密閉する（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅ）必要はない。
【背景技術】
【０００２】
長さを調整され得る多種のファイバは、既知である。
【０００３】
形状記憶（ＳＭ）合金又はＳＭ高分子からファイバを形成することは、既知である。かかるファイバは、ファイバの温度を変えることによって、長さを調整され得る。
【０００４】
他の既知のファイバは、単一液晶エラストマ（ＬＳＣＥ）（ｌｉｑｕｉｄ  ｓｉｎｇｌｅ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）を有し、その長さは、ファイバの温度を変えることによって調整され得る。
【０００５】
更に他の既知のファイバは、電子の電場応答性高分子（ＥＡＰ）（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ  ｐｌｙｍｅｒｓ）から形成される。かかるファイバは、ファイバにわたる電場を変えることによって長さを調整され得る。電場応答性高分子から形成されるファイバは、電歪型であり且つ静電気的に伸張された（ｓｔｒｉｃｔｅｄ）高分子アクチュエータファイバ（ｐｏｌｙｍｅｒ  ａｃｔｕａｔｏｒ  ｆｉｂｒｅｓ）を形成するよう使用されてきている。
【０００６】
最後に、イオン電場応答性高分子から形成される繊維は、提案されている。
【０００７】
上述された種類の従来のファイバが有する問題は、ファイバの長さの変更をもたらすよう求められる刺激（ｓｔｉｍｕｌｕｓ）の性質に関連する。形状記憶材料又は単一液晶エラストマから形成されるファイバに対して、該刺激は、温度変化である。他方では、電歪高分子アクチュエータを形成するファイバは、人間が着用する繊維製品又は布地を形成するようファイバが使用される場合、印加されるには大きすぎる電圧の形状における刺激を求める。例えば、５０−１００Ｖ／ミクロンの電場は、１％の歪み（即ち変形）を得るようかかるシステムにおいて求められる。
【０００８】
イオン電場応答性高分子から形成されるファイバが有する問題は、かかるファイバが液状媒体から形成される、ことである。かかるシステムは、蒸発から保護される必要がある。かかるシステムの更なる問題は、かかる繊維が流体状であるため恒久的に成形され得ない、ことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、内部でファイバの寸法が制御可能に変えられ得るファイバ又はフィラメントを与える、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、固体電解質と、互いから離れて間隔をあけられる第１及び第２の電極とを有するフィラメント又はファイバが与えられる。
【００１１】
固体電解質からファイバ又はフィラメントを形成することによって、該ファイバは、実質的に完全に乾燥ファイバである。これは、ファイバを形成する材料が大変少ない液体を有する、ことを意味する。同様にこれは、該材料がそれ自体の重量を受けて流れる可能性が低い。
【００１２】
有利には、ファイバ又はフィラメントは、形状において実質的に円筒形であり、ファイバに沿って長手方向に延在する軸を有する。
【００１３】
望ましくは、固体電解質は、無溶媒固体電解質を有する。
【００１４】
便利には、固体電解質は、ポリエチレンオキシド／ポリエチレングリコール（ＰＥＯ−ＰＥＧ）系を有する。
【００１５】
ポリエチレンオキシド／ポリエチレングリコール系は、望ましくは、線状ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）と、可塑剤として作用するポリエチレングリコール（ＰＥＧ）と、望ましくは過塩素酸リチウムの形状である塩とを有する流延された溶液（ｃａｓｔｅｄ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を有する。
【００１６】
あるいは、該塩は、高分子電解質及び他の種類の（多価）電解質のテトラブチルアンモニウム塩、銅、ナトリウムカリウム、及びリチウムのうち、１つ又はそれ以上を有する。
【００１７】
電位差が第１及び第２の電極にわたって印加される際、マトリクスの形状であるＰＥＯ−ＰＥＧ系における陽イオン及び陰イオンにおいて運動がもたらされる、と考えられる。陽イオンがマトリックスとの接着相互作用を有するため、陽イオン輸送は、ファイバ又はフィラメントにおいて勾配圧力（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）を発生させ、ファイバ又はフィラメントの長さの変化を引き起こす。
【００１８】
有利には、ファイバ又はフィラメントは、第１の電極と第２の電極との間に電位差を印加する電圧手段を更に有する。望ましくは、該電圧手段は、１つ又はそれ以上のバッテリを有する。
【００１９】
有利には、該電圧手段は、第１の電極に対して比較的高い電位を与える第１の電源、及び、第２の電極に対して比較的低い電位を与える第２の電源を有する。
【００２０】
望ましくは、ファイバにわたって印加される電位差は、数ボルトのオーダを有し、ファイバ又はフィラメントの厚さは、１ｍｍより小さく、望ましくは１００−５００ミクロンである。
【００２１】
望ましくは、第１及び第２の電極は、ファイバに沿って実質的に長手方向に延在し、故にファイバの長さは、２つの電極間に電位差を印加することによって制御可能に変えられ得る。
【００２２】
有利には、第１の電極は、実質的にファイバの軸に沿って延在する。したがって第１の電極は、ファイバ内において実質的に中心に有される。
【００２３】
あるいは、第１の電極は、ファイバ又はフィラメントの外側表面に沿って、又はそれに対して近接して延在する。
【００２４】
ファイバ又はフィラメントが実質的に円筒形である際、第１の電極は、ファイバ又はフィラメントの軸から離れて間隔をあけられるファイバ又はフィラメントの一部分に沿って延在し得る。
【００２５】
第１の電極は、ファイバ又はフィラメントの外側表面に沿って、又はそれに対して近接して実質的に螺旋状に延在し得る。
【００２６】
望ましくは、第２の電極は、フィラメントの外側表面に沿って、又はそれに対して近接して延在する。ファイバ又はフィラメントが実質的に円筒形である際、第２の電極は、ファイバの軸から離れて間隔をあけられるファイバの一部分を介して延在する。
【００２７】
望ましくは、第２の電極は、ファイバの外側表面に沿って、又はそれに近接して実施的に螺旋状に延在する。
【００２８】
本発明の第２の態様によれば、ファイバ又はフィラメントの寸法の変化を引き起こす方法が与えられる。該ファイバ又はフィラメントは、固体電解質を有し、更には、互いから離れて間隔をあけられ、且つファイバに沿って実質的に長手方向に延在する第１及び第２の電極を有する。当該方法は、第１の電極と第２の電極との間に電位差を印加する段階を有する。
【００２９】
望ましくは、第１の電極と第２の電極との間に電位差を印加する段階は、第１の電極に対して比較的高い電位を、また第２の電極に対して比較的低い電位を印加する段階を有する。
【００３０】
本発明はまた、ファイバ又はフィラメント、複数のファイバ又はフィラメントから形成される衣類、及び複数のファイバ又はフィラメントから形成される繊維製品を製造する方法に対して方向付けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明はこれより、添付の図面を参照して単なる一例として更に説明される。
【００３２】
図１ａ及び図１ｂ参照すると、本発明に従ったファイバは、参照符号２によって全体的に指定される。ファイバ２はマトリクスの形状においてポリエチレンオキシド／ポリエチレングリコール系等である固体電解質から形成され、第１の電極４及び第２の電極６を更に有する。第１の電極は、実質的にファイバ２の軸に従って延在し、従って、ファイバ２内において実質的に中心に位置付けられる。第２の電極は、ファイバの外側表面８において、又はそれに対して近接して位置付けられ、ファイバの周囲に螺旋状に延在する。
【００３３】
第１の電極４と第２の電極６との間に電位差を印加することによって、ファイバは、螺旋形になる。これは、結果としてファイバの長手方向における収縮をもたらす。
【００３４】
望ましくは、比較的高い電位は、第１の電極に対して印加され、比較的低い電位は、第２の電極に対して印加される。第１の電極４と第２の電極６との間に印加される電位差がＰＥＯ−ＰＥＧマトリクスにおいて有される陽イオン及び陰イオンの運動をもたらす、ことは考えられる。言い換えると、陽イオンは、本例では第２の電極６に対して印加される負電圧（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）に向かって移動する。陽イオンがマトリクスでの接着相互作用を有するため、陽イオン輸送は、ファイバの屈曲を引き起こすファイバにおける勾配圧力を発生させる。
【００３５】
図１中に示される本発明の実施例において、ファイバの屈曲は第２の電極を実質的に従い、故に結果としてファイバ２は、螺旋形又はコイル状になり、故にファイバの長さに沿って長手方向において収縮する。
【００３６】
図２ａ及び２ｂでは、ファイバ１０を有する本発明の第２の態様が図示される。ファイバ１０は、マトリクスの形状におけるＰＥＯ−ＰＥＧ形等の固体電解質から形成される。ファイバ１０は、第１の電極１２及び第２の電極１４を更に有する。この実施例では、第２の電極１４だけではなく、第１の電極１２も、ファイバ１０上の外側表面１６において又はそれに対して近接して螺旋形に延在する。第１及び第２の電極１２，１４は、ファイバの長さに沿って互いに対して実質的に正反対に対向して位置付けられるよう、配置される。電極１２，１４間に電位差を印加することによって、ファイバは、螺旋形になるか又はよじれ、その結果軸方向において正味収縮（ｎｅｔ  ｓｈｒｉｎｋａｇｅ）を示す。
【００３７】
図３を参照すると、本発明に従ったファイバ又はフィラメントは、全体的に参照符号３０によって全体的に示される。電位差はファイバ３０にわたって印加され、比較的高い電位３２は第１の電極３４に対して供給され、比較的低い電位３６は第２の電極３８に対して供給される。
【００３８】
ファイバ３０は、固体電解質４０から形成される。固体電解質４０は、本例では、例えば過塩素酸リチウムの形状における塩を組み込むポリエチレンオキシド／ポリエチレングリコール（ＰＥＯ−ＰＥＧ）系を有する。
【００３９】
電位差が第１及び第２の電極３４，３８にわたって印加される際、塩の存在により、ＰＥＯ−ＰＥＧ系において存在する陽イオン４２及び陰イオン４４において運動がもたらされる、ことが考えられる。ＰＥＯ−ＰＥＧ系は、マトリクスの形状であり、陽イオンがマトリクスとの接着相互作用を有するため、陽イオン輸送は、ファイバ３０において勾配圧力を発生させ、図３中に見られ得る通りファイバ３０の屈曲を引き起こす。
【００４０】
従って、本発明を用いて、乾燥ファイバの長さは、ファイバの一部を形成する第１及び第２の電極にわたって印加される電場を変えることによって再生可能に制御され得る。
【００４１】
本発明に従ったファイバ又はフィラメントは、着用可能な電子機器、繊維電子機器、ロボット及び人工筋肉に関連して使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ】本発明の第１の実施例の概略図である。
【図１ｂ】本発明の第１の実施例の概略図である。
【図２ａ】本発明の第２の実施例の概略図である。
【図２ｂ】本発明の第２の実施例の概略図である。
【図３】ファイバ又はフィラメント内の陽イオン及び陰イオンの運動を示す本発明に従ったファイバ又はフィラメントの概略図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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