(57)【要約】【課題】人間の手で触っただけでも容易に発光を起こさせることができ、しかも触ったりした時だけ発光を起こさせることができる人工発光毛髪構造体、人工発光皮膚、人工発光布地などを提供する。【解決手段】応力発光材料からなる無機化合物粒子と弾性体との複合材料により人工発光毛髪１２を形成し、基体１１上にこの人工発光毛髪１２を規則配置で立設して人工発光毛髪構造体を構成する。無機化合物粒子としてはＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕなどを用い、弾性体としてはエポキシ樹脂やポリエステル樹脂などを用いる。この人工発光毛髪構造体を人工発光皮膚として用いる。また、同じ複合材料により人工発光繊維を形成し、これを用いて人工発光布地を織り上げる。【選択図】　　　　図３
2004131873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪が基体上に立設された構造を有する
ことを特徴とする人工発光毛髪構造体。
【請求項２】
上記エネルギーが機械的エネルギーである
ことを特徴とする請求項１記載の人工発光毛髪構造体。
【請求項３】
上記人工発光毛髪が針状、ファイバー状または繊維状の形状を有する
ことを特徴とする請求項１記載の人工発光毛髪構造体。
【請求項４】
上記基体上の上記人工発光毛髪の面密度が１本／ｃｍ２　以上である
ことを特徴とする請求項１記載の人工発光毛髪構造体。
【請求項５】
上記基体に設けられた孔に上記人工発光毛髪の根元が埋め込まれている
ことを特徴とする請求項１記載の人工発光毛髪構造体。
【請求項６】
上記人工発光毛髪の太さが２ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の人工発光毛髪構造体。
【請求項７】
上記無機化合物粒子が上記人工発光毛髪の内部にほぼ均一に分散されている
ことを特徴とする請求項１記載の人工発光毛髪構造体。
【請求項８】
上記人工発光毛髪の表面が有機材料層で被覆されている
ことを特徴とする請求項１記載の人工発光毛髪構造体。
【請求項９】
上記人工発光毛髪が上記基体上に周期的に立設されている
ことを特徴とする請求項１記載の人工発光毛髪構造体。
【請求項１０】
上記基体が人間の手で容易に曲げることができるフレキシブルな材料で構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の人工発光毛髪構造体。
【請求項１１】
上記弾性体が有機材料からなる
ことを特徴とする請求項１記載の人工発光毛髪構造体。
【請求項１２】
上記弾性体が無機材料からなる
ことを特徴とする請求項１記載の人工発光毛髪構造体。
【請求項１３】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪が基体上に立設された構造を有する人工発光毛髪構造体の発光方法であって、
上記人工発光毛髪を曲げることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とする人工発光毛髪構造体の発光方法。
【請求項１４】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪が基体上に立設された構造を有する
ことを特徴とする人工発光皮膚。
【請求項１５】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪が基体上に立設された構造を有する人工発光皮膚の発光方法であって、
上記人工発光毛髪を曲げることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とする人工発光皮膚の発光方法。
【請求項１６】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪がボディー表面に立設された構造を有する
ことを特徴とする人工発光ボディー。
【請求項１７】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪がボディー表面に立設された構造を有する人工発光ボディーの発光方法であって、
上記人工発光毛髪を曲げることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とする人工発光ボディーの発光方法。
【請求項１８】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる人工発光繊維を用いた
ことを特徴とする人工発光布地。
【請求項１９】
上記人工発光布地の織り方の周期が１回／ｃｍ以上である
ことを特徴とする請求項１８記載の人工発光布地。
【請求項２０】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる人工発光繊維を用いた人工発光布地の発光方法であって、
上記人工発光繊維を曲げることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とする人工発光布地の発光方法。
【請求項２１】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる人工発光繊維を用いた
ことを特徴とする人工発光皮膚。
【請求項２２】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる人工発光繊維を用いた人工発光皮膚の発光方法であって、
上記人工発光繊維を曲げることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とする人工発光皮膚の発光方法。
【請求項２３】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料によりコーンまたは振動板の少なくとも一部が構成されている
ことを特徴とする発光スピーカー。
【請求項２４】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料によりコーンまたは振動板の少なくとも一部が構成されている発光スピーカーの発光方法であって、
上記コーンまたは上記振動板を振動させることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とする発光スピーカーの発光方法。
【請求項２５】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子をコーンまたは振動板の少なくとも一部に含む
ことを特徴とする発光スピーカー。
【請求項２６】
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子をコーンまたは振動板の少なくとも一部に含む発光スピーカーの発光方法であって、
上記コーンまたは上記振動板を振動させることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とする発光スピーカーの発光方法。
【請求項２７】
人工皮膚材料からなり、所定の配置で複数の貫通孔を有する皮膚層と、
上記皮膚層の一方の面側から上記貫通孔に途中の深さまでその根元が挿入された、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪と、
上記皮膚層の他方の面側から上記貫通孔に途中の深さまでその一端部が挿入された複数の光ファイバーとを有する人工皮膚であって、
上記皮膚層の上記一方の面に他の物体が接触したときに、上記人工発光毛髪が曲がって発光することによる光が上記光ファイバーの一端に入射してその他端から出射され、上記複数の光ファイバーのうちのその他端から光が出射される光ファイバーの位置および／または上記出射される光の強度から上記物体の接触情報を得るようにした
ことを特徴とする人工皮膚。
【請求項２８】
人工皮膚材料からなり、所定の配置で複数の貫通孔を有する皮膚層と、
上記皮膚層の一方の面側から上記貫通孔に途中の深さまでその根元が挿入された、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪と、
上記皮膚層の他方の面側から上記貫通孔に途中の深さまでその一端部が挿入された複数の光ファイバーとを有する人工皮膚の接触情報検出方法であって、
上記皮膚層の上記一方の面に他の物体が接触したときに、上記人工発光毛髪が曲がって発光することによる光が上記光ファイバーの一端に入射してその他端から出射され、上記複数の光ファイバーのうちのその他端から光が出射される光ファイバーの位置および／または上記出射される光の強度から上記物体の接触情報を得るようにした
ことを特徴とする人工皮膚の接触情報検出方法。
【請求項２９】
内部を暗くして使用する施設において、
壁、床または天井の表面の少なくとも一部に、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料を用いた
ことを特徴とする施設。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人工発光毛髪構造体およびその発光方法、人工発光皮膚およびその発光方法、人工発光ボディーおよびその発光方法、人工発光布地およびその発光方法、発光スピーカーおよびその発光方法、人工皮膚、接触情報検出方法ならびに施設に関し、例えば、発光を効果的に利用するエンターテインメント分野あるいはアミューズメント分野に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、蛍光性物質として、希土類元素をドープしたアルミネート系物質が注目され、活発に研究が行われている。このようなアルミネート系物質としては、ＥｕをドープしたＳｒＡｌ２　Ｏ４　（以下「ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ」と書く）が、後述のように応力発光現象の報告を契機として、最も注目されている。そこで、まず、このＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕの研究開発経緯について、先行技術文献を挙げながら説明する。
【０００３】
蛍光体であるＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕの特許と研究経緯
ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕは、古くから蛍光体として研究された経緯があり、以下の特許が１９６０年代にすでに登録されており、今や公知の材料系と言える（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
米国特許第３２９４６９９号明細書
【０００４】
根本特殊化学（株）による蓄光材料／長残光蛍光体ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ＋Ｄｙ（Ｎ夜光：商品名「ルミノーバ」）の発明と研究経緯
この蛍光体の詳細については多くの報告または解説がある（例えば、非特許文献１−９、特許文献２−４）
【非特許文献１】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｉｎｄｅｘ　ｊ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献２】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｌｕｍｉｎｏｖａ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献３】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔ／０１　ｌｕｍｉｎｏｖａ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献４】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｌｕｍｎ／１０　ｇｌｏｗ．ｈｔｍｌ　〉
【特許文献２】
特許第２５４３８２５号明細書
【特許文献３】
米国特許第５４２４００６号明細書
【特許文献４】
欧州特許第６２２４４０号明細書
【非特許文献５】
松沢隆嗣、竹内信義、青木康充、村上義彦、第２４８回　蛍光体同学会講演予稿集［Ｐｒｏｃ．Ｐｈｏｓｐｈｏｒ　Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．］（１９９３．１１．２６）７−１３
【非特許文献６】
村上義彦、日経サイエンス、５（１９９６）２０−２９
【非特許文献７】
Ｔ．Ｍａｔｓｕｚａｗａ，Ｙ．Ａｏｋｉ，Ｔ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ　ａｎｄ　Ｙ．Ｍｕｒａｙａｍａ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１４３（１９９６）２６７０−２６７３
【非特許文献８】
村上義彦、セラミックス、３２（１９９７）４０−４３
【非特許文献９】
村上義彦、はかる、４２（１９９７）２−７
【０００５】
独立行政法人産業技術総合研究所センター・基礎素材研究部門・多機能材料技術研究グループの徐超男氏（元・通産省工業技術院・九州工業技術研究所・無機複合材料部・機能性セラミックス研究室）らによるＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ系材料における応力発光現象の発見と特許および研究経緯
この応力発光ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ系材料や関連物質に関しては多くの解説や報告がある（例えば、非特許文献１０−１７、特許文献５−１９参照）。特許文献５には、外部からの機械的エネルギーをウルツァイト（ｗｕｒｚｉｔｅ）型圧電材料で受けることにより発光し、内部に０．０１〜２０重量％の希土類あるいは遷移金属を含む材料が記載され、特許文献６にはこの材料を薄膜にしたものが記載されている。特許文献７には、機械的な外力を加えて生じる変形により発光する材料であり、ＭｇＡｌ２　Ｏ４　、ＣａＡｌ２　Ｏ４　、Ａｌ２　Ｏ３　、ＳｒＭｇＡｌ１０Ｏ１７の母体材料に３ｄ，４ｄ，５ｄ，４ｆの電子殻を有する遷移元素あるいは希土類元素を含む物質とその製造方法が記載されている。特許文献８には、金属酸化物／複合酸化物の母体結晶に３ｄ，４ｄ，５ｄ，４ｆの電子殻を有する遷移元素あるいは希土類元素を発光中心イオンとして含む物質からなる、機械的変形により発光する材料が記載されている。特許文献９には、Ｓｒ３　Ａｌ２　Ｏ６　，Ｇａ３　Ａｌ２　Ｏ６　の母体材料に遷移元素や希土類を含む材料、　及び添加物質の量が０．０１〜２０重量％で８００〜１７００℃の還元雰囲気下で焼成させる製造方法が記載されている。特許文献１０には、外部からの機械的エネルギーを光に変える材料において、Ｙ−Ｂａ−Ｍｇ−Ｓｉ酸化物を母体材料とし、　希土類ないし遷移金属元素を発光中心とする材料が記載されている。特許文献１１には、非化学量論組成のアルミン酸塩を規定した、機械的エネルギーによって発光する材料が記載されている。特許文献１２には、可視光で励起させた蛍光体メモリーでｍＭＯ・ｎＡｌ２　Ｏ３　の材料系が記載されている。特許文献１３には、応力発光材料を用いた応力分布の測定システムが記載されている。特許文献１４には、メリライト型結晶構造の酸化物（例えば、ＣａＹＡｌ３　Ｏ７　，Ｃａ２　Ａｌ２　ＳｉＯ７　など）を母体とする、機械的エネルギーによって発光する材料が記載されている。特許文献１５には、ＭＮ２　Ｏ４　でＭ＝Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ、Ｎ＝Ｇａ，Ａｌで、それに発光中心として希土類あるいは遷移金属がドープされた材料系とその製造方法が記載されている。特許文献１６には、アルミン酸塩の母体に希土類あるいは遷移元素をドープした電場発光材料が記載されている。特許文献１７には、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｃｄ）−（Ａｌ，Ｇａ，Ｓｉ）酸化物系の電歪材料で最大歪みが１％であることが記載されており、これは相当大きい値である。特許文献１８には、トライボルミネッセント（Ｔｒｉｂｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）材料としてピエゾ関連材料が記載されている。特許文献１９には、応力発光材料として主にＳｒ３　Ａｌ３　Ｏ６　が記載され、特許文献９に対応するものである。
【非特許文献１０】
徐超男、ＡＩＳＴ　Ｔｏｄａｙ，ｖｏｌ．２，Ｎｏ８（２００２）
【非特許文献１１】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｉｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｉｓｔ　ｊ／ａｉｓｔｉｎｆｏ／ａｉｓｔ　ｔｏｄａｙ／ｖｏｌ０２　０８／ｖｏｌ０２　８０　ｍａｉｎ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献１２】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｉｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｉｓｔ　ｊ／ａｉｓｔｉｎｆｏ／ａｉｓｔ　ｔｏｄａｙ／ｖｏｌ０２　０８／ｖｏｌ０２　０８　ｐ１３．ｐｄｆ〉
【非特許文献１３】
Ｃ−Ｎ．Ｘｕ，Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｍ．Ａｋｉｙａｍａ　ａｎｄ　Ｘ−Ｇ．Ｚｈｅｎｇ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７４（１９９９）１２３６−１２３８
【非特許文献１４】
Ｃ−Ｎ．Ｘｕ，Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｍ．Ａｋｉｙａｍａ　ａｎｄ　Ｘ−Ｇ．Ｚｈｅｎｇ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７４（１９９９）２４１４−２４１６
【非特許文献１５】
Ｃ−Ｎ．Ｘｕ，Ｘ−Ｇ．Ｚｈｅｎｇ，Ｍ．Ａｋｉｙａｍａ，Ｋ．Ｎｏｎａｋａ　ａｎｄ　Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７６（２０００）１７９−１８１
【非特許文献１６】
徐超男、化学工業（２０００年１０月号）ｐｐ．７９０−７９４＆８０８
【非特許文献１７】
徐超男、月刊ディスプレー、９月号（２００１年）９８−１０３
【特許文献５】
特開平１１−１１６９４６号公報
【特許文献６】
特許第３２６５３５６号明細書
【特許文献７】
特許第３１３６３４０号明細書
【特許文献８】
特許第３１３６３３８号明細書
【特許文献９】
特許第２９９２６３１号明細書
【特許文献１０】
特開２０００−３１３８７８号公報
【特許文献１１】
特開２００１−４９２５１号公報
【特許文献１２】
特開２００１−１２３１６２号公報
【特許文献１３】
特開２００１−２１５１５７号公報
【特許文献１４】
特許第３２７３３１７号明細書
【特許文献１５】
特開２００２−１９４３４９号公報
【特許文献１６】
特開２００２−１９４３５０号公報
【特許文献１７】
特開２００２−２０１０６８号公報
【特許文献１８】
米国特許第６１１７５７４号明細書
【特許文献１９】
米国特許第６１５９３９４号明細書
【０００６】
次に、応力発光する物質系、主としてＳｒＡｌ２　Ｏ４　系微粒子と樹脂との複合化技術について、その従来技術を以下に述べる。
根本特殊化学（株）から、複合材料としての商品名「ルミノーバ」（ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ＋Ｄｙ）の樹脂含浸製品が、「練込樹脂ペレット」として以下のとおり販売されている（非特許文献１８、１９）。
【非特許文献１８】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｌｕｍｉｎｏｖａ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献１９】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｇｓｓ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ　〉
【０００７】
樹脂材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＡ）、ウレタン樹脂が、上記ウェブ資料や非特許文献９に記載されている。さらに、上記ウェブ資料によれば、シリコーンゴムへの練り込みも試みられているようであるが、その詳細は明らかにされていない。一方、粉体と樹脂との混合比については、重量比で１０％程度との記述があるのみである。
【０００８】
一方、応力発光を発見した徐らの論文で報告されている複合材料は、そのほとんどがマトリックス（母材）としてエポキシ樹脂を用い、これを粉体と混合したもので、その形状もバルク塊であることから、発光させる際には、万力などにより強い機械的力を加える必要がある。
また、徐は、非特許文献１０において、主として、応力分布の可視化技術や各種ディスプレイへの応用について記述しているが、エンターテインメント用の人工発光皮膚、人工発光毛髪、人工発光ボディー、人工発光布地などの用途展開に関しては、一切記述されていない。さらに、複合化技術においても、論文でエポキシ樹脂での成型が記述されているに過ぎず、ウェブ資料などでも、他の樹脂との複合化については一切記述されていない。
【０００９】
根元特殊化学（株）が開発した蓄光材料の応用商品として、これまでに、以下の東京インテリジェントネットワーク株式会社のもの（非特許文献２０、２１）とサン・ユニット・カンパニーのもの（非特許文献２２）とが知られている。非特許文献２０、２１には、蓄光材料の応用例として、蓄光タイル、蓄光ストラップ、蓄光特殊メイクジェル、蓄光壁紙などが記述され、また、非特許文献２２には、タイル、塗料、ペレット、球などへの応用例が記述されているが、エンターテインメント用の人工発光皮膚、人工発光毛髪、人工発光ボディー、人工発光布地などの用途展開に関しては、一切記述されていない。
【非特許文献２０】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ２．ｒａｉｄｗａｙ．ｎｅ．ｊｐ／〜ｔｉｎ／〉
【非特許文献２１】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ２．ｒａｉｄｗａｙ．ｎｅ．ｊｐ／〜ｔｉｎ／ｎｌ／ｎｌ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献２２】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｅｂ．ｋｙｏｔｏ−ｉｎｅｔ．ｏｒ．ｊｐ／ｐｅｏｐｌｅ／ｓａｎｓａｎｕｃ／ｓ４．ｈｔｍ〉
【００１０】
なお、応力発光についての記述は一切ないが、ガラス板、樹脂板、フィルムなどの透明基材にＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕなどの超微粒子状長残光無機蛍光体を分散させた透明蓄光性材料が提案されている（特許文献２０）。
【特許文献２０】
特開平９−９５６７１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の複合化技術により得られた複合材料あるいはシート状成型体は、非常に固いため、人間の力では容易に曲げることはできず、その結果として、応力発光を人間自身が簡単に実施することは非常に困難である。さらに、上記の樹脂混練材料は、もともと長残光特性を有するため、常時発光しているように見えてしまい、触ったりした時だけ光るようにはなかなか見えないため、例えばエンターテインメント用の部材として使用するには根本的に難点がある。
【００１２】
この発明は、これらの課題を解決することを目的とする。
すなわち、この発明が解決しようとする課題は、人間の力でも、例えば人間の手や指で触っただけでも容易に発光を起こさせることができる人工発光毛髪構造体およびその発光方法、人工発光皮膚およびその発光方法、人工発光ボディーおよびその発光方法、人工発光布地およびその発光方法、発光スピーカーおよびその発光方法、人工皮膚ならびに施設を提供することにある。
【００１３】
この発明が解決しようとする他の課題は、触ったりした時だけ発光を起こさせることができる人工発光毛髪構造体およびその発光方法、人工発光皮膚およびその発光方法、人工発光ボディーおよびその発光方法、人工発光布地およびその発光方法、発光スピーカーおよびその発光方法、人工皮膚ならびに施設を提供することにある。
この発明の上記課題および他の課題は本明細書の記述により明らかとなるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来技術が有する上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その概要について説明すると、以下のとおりである。
上述のように、以下の２点が重要課題である。
１．複合材料に柔軟性を持たせること
２．人間が手や指で軽く触れるだけで光ること、そしてその様子が明瞭に分かるように圧力印加のオン−オフでの発光量の比をできるだけ大きく取ること
３．触った時だけ光ること
【００１５】
これらを満足させるために、例えば、
１．長残光性を示さないＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕなどを用いること
（当然ながら、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕは応力発光する）
２．樹脂などの弾性体との複合化において、充填率をさらに高くして重量比率で３０％以上１００％未満、好適には３０％以上８０％以下とすること
【００１６】
本発明者らは、独自に研究を行った結果、ポリエステル樹脂やポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの比較的柔らかい弾性体との複合化により、人間が手や指などで触っただけで容易に応力発光を起こさせ、しかも触った時だけ応力発光を起こさせることに成功した。これは、本発明者らが知る限り、本発明者らにより初めて達成されたものである。そして、この独自開発の技術に基づいて、人工発光毛髪、人工発光皮膚、人工発光ボディー、人工発光布地などを案出したものである。
【００１７】
すなわち、上記課題を解決するために、この発明の第１の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪が基体上に立設された構造を有する
ことを特徴とする人工発光毛髪構造体である。
【００１８】
ここで、外部から加えるエネルギーは、典型的には、外力により発生する応力による機械的エネルギーであるが、そのほかに、外部から加える弾性振動あるいは超音波などの音波による機械的エネルギーも含まれる。
人工発光毛髪は、典型的には、針状、ファイバー状または繊維状の形状を有する。この人工発光毛髪の太さは、この人工発光毛髪を人間が手や指などで触ったときに十分に曲がって発光が起こる限り、特に限定されないが、柔軟性を確保するとともに、応力発光に必要な内部応力を生じさせて容易に発光を起こさせ、さらには、人間が触った時の感触を良好にするなどの観点からは、好適には２ｍｍ以下、より好適には１ｍｍ以下、さらに好適には０．５ｍｍ以下とする。この太さは、基体上の全ての場所で一定であってもよいし、場所によって異なってもよい。基体上の人工発光毛髪の面密度は必要に応じて選ばれるが、人間が手や指などで触ったときにその触った部位で明瞭な発光が認められるようにするなどの観点からは、好適には１本／ｃｍ２　以上とし、より好適には２本／ｃｍ２　以上とする。面密度の上限は、使用する人工発光毛髪の太さにより決まる。面密度は、基体上の全ての場所で一定であってもよいし、場所によって異なってもよい。基板面に対する人工発光毛髪の角度は必要に応じて決められ、９０°であってもそれ以外の角度でもよいが、典型的には９０°とする。この角度は、基体上の全ての場所で一定であってもよいし、場所によって異なってもよい。基板上への人工発光毛髪の立設の方法は、基本的にはどのような方法を用いてもよいが、典型的には、例えば、基体に設けられた孔（貫通孔であっても非貫通孔であってもよい）に人工発光毛髪の根元が埋め込まれる。人工発光毛髪は、典型的には基体上に周期的に立設され、具体的には、規則格子、例えば正方格子や正三角格子の配置で立設される。この配置の仕方は、基体上の全ての場所で同一であってもよいし、場所によって異なってもよい。なお、必要に応じて、人工発光毛髪と混ぜて、発光機能のない人工毛髪を用いてもよい。
【００１９】
人工発光毛髪からの発光を均一に起こさせる観点からは、好適には、無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる人工発光毛髪の内部において、無機化合物粒子をほぼ均一に分散させる。人工発光毛髪に触った時の感触を良くしたり、耐久性の向上を図るなどの観点からは、好適には、人工発光毛髪の表面が有機材料層、具体的には例えばチューブやコーティング層で被覆される。基体は、好適には、人間の手で容易に曲げることができるフレキシブルな材料で構成されるが、それ以外の材料で構成してもよい。
【００２０】
上記の複合材料において、無機化合物粒子とともに用いられる弾性体は、用途などに応じて適宜選定することができ、１種または２種以上のものであってもよく、さらには有機材料、無機材料のいずれであっても、両者を一緒に用いてもよく、場合によっては有機・無機複合材料を用いてもよい。この場合、複合材料中の無機化合物粒子の重量比率は好適には３０％以上１００％未満、より好適には３０％以上８０％以下とする。弾性体のヤング率は、複合材料に軽く触るだけで発光が起こる限り特に問わないが、比較的堅いものでは例えば１０ＭＰａ以上であり、より柔軟なものでは例えば１０ＭＰａ未満である。弾性体は、典型的には有機材料からなり、具体的には、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＡ）、ウレタン樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、シロキサン結合を有する有機シリコン化合物および有機圧電材料からなる群より選ばれた少なくとも１種以上の材料で構成される。ここで、有機圧電材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やポリトリフルオロエチレン共重合体などが挙げられる。上述のように人工発光毛髪の太さは２ｍｍ以下、好適には１ｍｍ以下、より好適には０．５ｍｍ以下と非常に細いことから、上記の有機材料に加えて、比較的堅く硬化するエポキシ樹脂を用いてもよい。実際、エポキシ樹脂を用いた人工発光毛髪の場合でも、触れるだけで十分に発光することを確認している。これは、弾性体の材料の選択の幅が大きく広がることを意味する。
【００２１】
複合材料において無機化合物粒子とともに用いられる弾性体としては、イオンを取り込んで変形する有機導電性物質を用いることもできる。このような有機導電性物質としては、例えば、複素芳香環系導電性高分子、具体的にはポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなどが挙げられる。さらに、弾性体として高分子ゲル材料を用いることもできる。この高分子ゲル材料は、例えば、熱変位機能を有する水溶性非電解質高分子ゲル、ｐＨによって変位が生じる電解質高分子ゲル、電気で変位が起きる高分子化合物と界面活性剤との組み合わせ、ポリビニルアルコール系材料およびポリピロール系材料からなる群より選ばれた少なくとも１種以上の材料である。ここで、熱変位機能を有する水溶性非電解質高分子ゲルは、例えばポリビニルメチルエーテルまたはポリＮイソプロピルアクリルアミドであり、ｐＨによって変位が生じる電解質高分子ゲルは例えばポリアクリロニトリルであり、電気で変位が起きる高分子化合物は例えばポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸である。
また、無機材料系の弾性体としては、例えば無機ガラスが挙げられる。この無機ガラスは、樹脂に比べてヤング率は高いが、その分応力がより効果的に無機化合物粒子に発生する利点があり、ある程度細くすることで、しなやかさも出てくるので、人工発光毛髪に使用することができる。
【００２２】
無機化合物粒子は、典型的には、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）または亜鉛（Ｚｎ）を構成元素の一つとする酸化物、より具体的には、アルカリ土類金属およびアルミニウム、ガリウムまたは亜鉛の酸化物を母体とし、アルカリ土類金属元素が、アルミニウム、ガリウムまたは亜鉛に対して、定比組成よりも若干欠損している非化学量論組成であるか、または、定比組成物、非化学量論組成物の母体にユーロピウム（Ｅｕ）やジスプロシウム（Ｄｙ）などの希土類元素やマンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）などの遷移元素がドープされたものからなる。ここで、希土類元素は、用途などに応じて１種類または２種類以上ドープされる。希土類元素が１種類だけドープされる場合の代表例はＥｕがドープされる場合であり、短残光が必要な用途に適している。また、希土類元素が２種類以上ドープされる場合の代表例は、ＥｕおよびＤｙがともにドープされる場合であり、長残光を積極的に利用する用途に適している。このような無機化合物粒子の具体例はＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子である。また、複合材料の具体例は、無機化合物粒子がＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子であり、弾性体がポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂またはそれらの混合物である場合である。無機化合物粒子は、アルミニウム、ガリウムまたは亜鉛を構成元素の一つとする酸化物のほか、マンガン（Ｍｎ）および／またはチタン（Ｔｉ）がドープされた例えばＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｔｉ、ＺｎＳ：Ｍｎ、Ｔｉのようなものからなるものであってもよい。
【００２３】
無機化合物粒子がアルカリ土類アルミン酸塩からなる場合、それは、典型的には、
一般式Ａｘ　Ｂｙ　Ｏｚ　
ただし、０．８≦ｘ≦１．１
１．８≦ｙ≦２．２
｛（２ｘ＋３ｙ）／２｝−０．２＜ｚ＜｛（２ｘ＋３ｙ）／２｝＋０．２
Ａ＝Ｓｒｋ　Ｂａｌ　Ｃａｍ　Ｍｇｎ　
（０≦ｋ，ｌ，ｍ，ｎ≦１，ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎ＝１）
Ｂ＝Ａｌ１−ｐ　Ｄｐ　（０≦ｐ＜１）
Ｄ＝Ｙｑ　Ｇａｒ　Ｉｎｔ　（０≦ｑ，ｒ，ｔ≦１，ｑ＋ｒ＋ｔ＝１）
で表記される組成を有する酸化物結晶である。ここで、一般式Ａｘ　Ｂｙ　Ｏｚ　におけるＡはＳｒｋ　Ｂａｌ　Ｃａｍ　Ｍｇｎ　と表記されるが、これは、アルカリ土類であるＳｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇを任意の組成で含む固溶体であることを意味する。また、ＤはＹｑ　Ｇａｒ　Ｉｎｔ　と表記され、これはＹ，Ｇａ，Ｉｎを任意の組成で含む固溶体であることを意味するが、典型的にはＡｌを主成分とし、Ｙ，Ｇａ，Ｉｎを含む固溶体である。希土類元素をドープする場合、この希土類元素は、典型的には、酸化物結晶のＡサイトに置換固溶させる。
【００２４】
無機化合物粒子は、構成元素にアルミニウム、ガリウムまたは亜鉛が含まれる場合のほか、例えば、アルミニウムおよびシリコン（Ｓｉ）が含まれる場合もある。
無機化合物粒子は、例えば固相反応物を粉砕して得られるμｍサイズの粒子を用いても構わないが、好適には、平均直径が１００ｎｍ以下、特に５ｎｍ以上１００ｎｍ以下で結晶質のものが用いられる。この結晶質の無機化合物粒子と弾性体とからなる複合材料においては、弾性体は典型的には非晶質である。
複合材料は、用途によっては、全体としてゲル状としてもよい。
【００２５】
この発明の第１の発明に関連して述べた以上のことは、その性質に反しない限り、以下に述べるこの発明の第２〜第１７の発明においても同様に成立するものである。
この発明の第２の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪が基体上に立設された構造を有する人工発光毛髪構造体の発光方法であって、
人工発光毛髪を曲げることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とするものである。
【００２６】
この発明の第３の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪が基体上に立設された構造を有する
ことを特徴とする人工発光皮膚である。
【００２７】
この発明の第４の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪が基体上に立設された構造を有する人工発光皮膚の発光方法であって、
人工発光毛髪を曲げることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とするものである。
【００２８】
この発明の第５の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪がボディー表面に立設された構造を有する
ことを特徴とする人工発光ボディーである。
【００２９】
この発明の第６の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪がボディー表面に立設された構造を有する人工発光ボディーの発光方法であって、
人工発光毛髪を曲げることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とするものである。
【００３０】
この発明の第７の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる人工発光繊維を用いた
ことを特徴とする人工発光布地である。
ここで、人工発光布地の織り方（編み方）の周期（織り目または編み目において互いに隣接する人工発光繊維の間隔に対応する）は必要に応じて選ばれるが、人間が手などで触ったときにその触った部位で明瞭な発光が認められるようにするなどの観点からは、好適には１回／ｃｍ以上、より好適には２回／ｃｍ以上とする。また、織り方（編み方）は種々のタイプがあり、必要に応じてこれらのうちから選ぶことができる。また、必要に応じて、人工発光繊維と混ぜて、発光機能のない繊維を用いてもよい。
【００３１】
また、人工発光布地は、人工発光繊維だけを用いて織ったり編んだりしてもよいが、例えば、貫通孔を周期的に設けた基体を用い、この基体の貫通孔に人工発光繊維を通しながら織ったり編んだりしてもよい。この場合には、布地の模様が周期的になり、美しい文様を呈することができる。ここで、基体上の貫通孔の面密度は、好適には１本／ｃｍ２　以上、より好適には２本／ｃｍ２　以上である。
【００３２】
この発明の第８の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる人工発光繊維を用いた人工発光布地の発光方法であって、
人工発光繊維を曲げることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とするものである。
【００３３】
この発明の第９の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる人工発光繊維を用いた
ことを特徴とする人工発光皮膚である。
【００３４】
この発明の第１０の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる人工発光繊維を用いた人工発光皮膚の発光方法であって、
人工発光繊維を曲げることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とするものである。
この発明の第９および第１０の発明においては、この発明の第７の発明に関連して述べたことが成立する。
【００３５】
この発明の第１１の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料によりコーンまたは振動板の少なくとも一部が構成されている
ことを特徴とする発光スピーカーである。
【００３６】
この発明の第１２の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料によりコーンまたは振動板の少なくとも一部が構成されている発光スピーカーの発光方法であって、
コーンまたは振動板を振動させることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とするものである。
【００３７】
この発明の第１３の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子をコーンまたは振動板の少なくとも一部に含む
ことを特徴とする発光スピーカーである。
【００３８】
この発明の第１４の発明は、
外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子をコーンまたは振動板の少なくとも一部に含む発光スピーカーの発光方法であって、
コーンまたは振動板を振動させることにより発光を起こさせるようにした
ことを特徴とするものである。
この発明の第１３および第１４の発明において、コーンまたは振動板の材料としては、和紙、金属膜、樹脂などを用いることができる。例えば、和紙を用いる場合には、その和紙をすくときに無機化合物粒子を混ぜ、それを乾燥させたものをコーンとして用いることができる。
【００３９】
この発明の第１５の発明は、
人工皮膚材料からなり、所定の配置で複数の貫通孔を有する皮膚層と、
皮膚層の一方の面側から貫通孔に途中の深さまでその根元が挿入された、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪と、
皮膚層の他方の面側から貫通孔に途中の深さまでその一端部が挿入された複数の光ファイバーとを有する人工皮膚であって、
皮膚層の一方の面に他の物体が接触したときに、人工発光毛髪が曲がって発光することによる光が光ファイバーの一端に入射してその他端から出射され、複数の光ファイバーのうちのその他端から光が出射される光ファイバーの位置および／または出射される光の強度から物体の接触情報を得るようにした
ことを特徴とするものである。
【００４０】
この発明の第１６の発明は、
人工皮膚材料からなり、所定の配置で複数の貫通孔を有する皮膚層と、
皮膚層の一方の面側から貫通孔に途中の深さまでその根元が挿入された、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる複数の人工発光毛髪と、
皮膚層の他方の面側から貫通孔に途中の深さまでその一端部が挿入された複数の光ファイバーとを有する人工皮膚の接触情報検出方法であって、
皮膚層の一方の面に他の物体が接触したときに、人工発光毛髪が曲がって発光することによる光が光ファイバーの一端に入射してその他端から出射され、複数の光ファイバーのうちのその他端から光が出射される光ファイバーの位置および／または出射される光の強度から物体の接触情報を得るようにした
ことを特徴とするものである。
【００４１】
この発明の第１７の発明は、
内部を暗くして使用する施設において、
壁、床または天井の表面の少なくとも一部に、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料を用いた
ことを特徴とするものである。
【００４２】
この発明による人工発光毛髪構造体、人工発光皮膚、人工発光ボディーおよび人工発光布地および人工皮膚は、例えば、各種ロボット（仕事ロボット、娯楽ロボット、癒しロボットなど）や、各種オーディオ機器（スピーカーを含む）、テレビ、ビデオ、パソコンなどの家庭電器製品のボディーなどに用いて好適なものである。
【００４３】
上述のように構成されたこの発明によれば、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる人工発光毛髪あるいは人工発光繊維を使用するので、例えば人間が手や指で軽く触っただけでも柔らかい感触で容易に人工発光毛髪を大きく曲げて発光を起こさせることができる。また、接触が終われば、直ちに発光が停止する。
【００４４】
また、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料によりコーンまたは振動板の少なくとも一部が構成されていることにより、音（音量）に応じてコーンまたは振動板が振動するのに伴い、発光を起こさせることができる。
【００４５】
また、施設、例えばエンターテインメント施設やアミューズメント施設などの壁、床または天井の表面の少なくとも一部に、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料を用いることにより、来訪者がその複合材料に何らかの形で接触したときなどに発光を起こさせることができる。
そして、以上のように接触に伴い発光が生じ、それを一般ユーザーが知覚することにより、ユーザーに心地よさが喚起され、あるいはその感性を効果的に刺激することができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
まず、以下の実施形態において用いる人工発光毛髪あるいは人工発光繊維の製造方法について説明する。
最初に、通常の固相反応法によりＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕセラミックスを作製する。
作製の手順としては、まず、原料として以下の物質を所定量、ボールミルにて約２０時間混合する。
【００４７】
2004131873.tif 000003
【００４８】
その後、１４００℃での酸素中仮焼、１３００℃でのＨ２　（４％）−Ｎ２　雰囲気中還元熱処理というプロセスで合成を行い、単斜晶系の目的組成物ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕを得た。
得られた組成物のＸ線回折図形を測定し、既知論文［Ｆ．Ｈａｎｉｃ，Ｔ．Ｙ．Ｃｈｅｍｅｋｏｖａａｎｄ　Ｊ．Ｍａｊｌｉｎｇ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，１２（１９７９）２４３］の結果と照らし合わせたところ、全ピークが一致し、単相であることが判明した。
【００４９】
図１に本発明者らが作製したＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粉体の紫外線励起発光スペクトル（図１Ａ）およびその残光特性（図１Ｂ）を、図２にＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ＋Ｄｙ粉体［根本特殊化学（株）製の商品名ルミノーバ（Ｇ−３００Ｃ）］の紫外線励起発光スペクトル（図２Ａ）およびその残光特性（図２Ｂ）をそれぞれ示す。
図１および図２を見ると、いずれも、発光の主ピークは５２０ｎｍ近傍の波長であり、緑色を呈しているが、紫外線照射を止めた後の残光（Ｄｅｃａｙ）特性を見ると、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕの方がはるかに速く発光強度が減衰していくことが確認できる。なお、図１Ａおよび図２Ａの発光スペクトルは、２５ミリ秒毎に測定した結果を重ねて表したものであり、発光スペクトルの強度が時々刻々減少している様子が見て取れる。
【００５０】
次に、エポキシ樹脂（Ｂｕｅｈｌｅｒ　社製のエポミックス）と上記のＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕの粉末を重量比で１：１の割合で混練し、有機材料、例えばナイロン製やポリエーテルイミド製のチューブに、注射器を用いて吸い込む形でその複合材料を注入する。この場合、樹脂として、エポキシ樹脂の代わりに、例えばポリエステル樹脂（Ｂｕｅｈｌｅｒ　社製のＣａｓｔｏｌｉｔｅ　Ｒｅｓｉｎ）を用いてもよい。その後、この複合材料が注入されたチューブを一昼夜放置して固化させ、これを毛髪状試料の１本とした。そしてこの作業を繰り返し、必要な本数の人工発光毛髪あるいは人工発光繊維を製造した。人工発光毛髪の製造には、外径０．９ｍｍ、内径０．５ｍｍのナイロン製チューブおよび外径０．５ｍｍ、内径０．３ｍｍのポリエーテルイミド製のチューブを用いた。この場合、この人工発光毛髪においては、チューブの内側にあるＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子とエポキシ樹脂との複合材料部の太さはチューブの内径と同一でそれぞれ０．５ｍｍおよび０．３ｍｍである。また、人工発光繊維の製造には、外径０．５ｍｍ、内径０．３ｍｍのナイロン製またはポリエーテルイミド製のチューブを用いた。この場合、この人工発光繊維においては、チューブの内側にあるＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子とエポキシ樹脂との複合材料部の太さはチューブの内径と同一で０．３ｍｍである。これらの人工発光毛髪あるいは人工発光繊維において、外皮を構成するチューブは人工発光毛髪の弾性を高めるとともに、人工発光毛髪の表面を保護する役割を果たす。
【００５１】
ただし、このチューブは、人工発光毛髪あるいは人工発光繊維に必須のものではなく、人工発光毛髪あるいは人工発光繊維の製造後にチューブを取り外し、あるいは除去してもよいことは言うまでもない。また、例えば、有機または無機材料からの紡糸技術を用いて直接、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子とエポキシ樹脂などとの複合材料からなる人工発光毛髪を製造することも可能である。
【００５２】
図３はこの発明の第１の実施形態による人工発光毛髪構造体を示す。ここで、図３Ａは側面図、図３Ｂは平面図である。
図３に示すように、この人工発光毛髪構造体においては、基体１１の一方の主面上に、人工発光毛髪１２が正方格子状の配置で立設されている。この場合、基体１１に孔１３が正方格子状の配置で設けられ、この孔１３に人工発光毛髪１２の根元が埋め込まれていることにより、基体１１に対して人工発光毛髪１２が固定されている。この固定には必要に応じて接着剤を用いてもよい。
【００５３】
人工発光毛髪１２としては、上述のプロセスで製造された、ナイロン製またはポリエーテルイミド製のチューブの内部に、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子とエポキシ樹脂との複合材料が充填され、硬化されたものが用いられる。図４にこの人工発光毛髪１２の断面構造を示す。図４において、符号１２ａが複合材料部、１２ｂがチューブを示す。チューブ１２ｂを含む人工発光毛髪１２の直径ｄ（図３Ｂ参照）は、人工発光毛髪１２を十分にしなやかにする観点より、好適には太くても２ｍｍ以下に選ばれ、より好適には１ｍｍ以下に選ばれる。このため、既に述べたように、人工発光毛髪１２の直径ｄは０．９ｍｍまたは０．５ｍｍ、複合材料部１２ａの直径は０．５ｍｍまたは０．３ｍｍに選ばれている。
【００５４】
基体１１は、人工発光毛髪１２が繰り返し曲げられても基体１１に対する人工発光毛髪１２の固定強度が劣化しないように、また、人工発光毛髪構造体の設置場所の状況などに応じて、その材質や厚さが適宜選ばれる。特に、非平坦面上に人工発光毛髪構造体を設置するような用途の場合、この基体１１は、好適には、弾力性に富み、人間の手や指で容易に曲げることができるフレキシブルなものが用いられ、具体的には、樹脂フィルム、例えばポリエステル樹脂フィルムなどが用いられる。この基体１１の厚さの具体例を挙げると例えば２〜３ｍｍである。
【００５５】
人工発光毛髪１２の配列個数および配列間隔は必要に応じて決められるが、図３においては一例として縦横に１１本ずつ、合計１２１本配列した場合が示されている。配列間隔ａ（図３Ｂ参照）は、人工発光毛髪１２の面密度が１本／ｃｍ２　以上となるように決められるが、典型的には、例えば、２〜１０ｍｍに選ばれる。この場合、人工発光毛髪１２の面密度は１〜２５本／ｃｍ２　となる。
【００５６】
また、人工発光毛髪１２の高さｈ（図３Ａ参照）は、人工発光毛髪構造体のユーザーの感性や嗜好などを考慮して決められるものである。具体的には、人工発光毛髪１２の高さｈは、直径ｄにもよるが、これらの人工発光毛髪１２を手で撫でた時に毛髪や動物の毛を撫でた時と同じような感触や毛並み感を得たい場合には、好適には最低でも直径ｄの２〜３倍以上とし、典型的には例えば直径ｄの５〜５０倍とする。一方、人工発光毛髪１２を触ったときにスキンタッチを味わいたい場合には、人工発光毛髪１２の高さｈを十分に低く、例えば直径ｄの２〜３倍以下とし、極端な場合にはほとんどドット状と言えるほどの高さ、すなわち直径ｄと同程度にしてもよい。
【００５７】
次に、この人工発光毛髪構造体の発光を確認するために行った実験の結果について説明する。この実験では、第１の試料として、基体１１としてステンレス鋼製の台座に孔１３を正方格子状の配置で設けたものを用い、この孔１３にナイロン製チューブを用いた直径０．９ｍｍの人工発光毛髪１２の根元を差し込んだ人工発光毛髪構造体を用いた。人工発光毛髪１２の間隔ａは２．５ｍｍ、高さｈは２８ｍｍである。また、人工発光毛髪１２は合計２０本配置した。
【００５８】
この人工発光毛髪構造体を暗がりの中に入れ、その人工発光毛髪１２を手先で軽く撫でたところ、その瞬間、人工発光毛髪１２から強い発光が起こることが確認された。その時の様子を図５に示す。図５Ａは人工発光毛髪１２を撫でる前の明所で撮影した写真、図５Ｂは暗所で人工発光毛髪１２を軽く撫でたときの写真を示す。図５Ｂより、人工発光毛髪１２の１本１本がよくしなり、強く発光していることが分かる。また、撫で終わった後には、短時間で発光が感じられなくなった。そして、人工発光毛髪１２を撫でながらこの発光を見ることで、感性に訴えるものが感じられた。
【００５９】
次に、第２の試料として、基体１１としてステンレス鋼製の台座に孔１３を正方格子状の配置で設けたものを用い、この孔１３にポリエーテルイミド製チューブを用いた直径０．５ｍｍの人工発光毛髪１２の根元を差し込んだ人工発光毛髪構造体を用いた。人工発光毛髪１２の間隔ａは２．５ｍｍ、高さｈは２１．５ｍｍである。また、人工発光毛髪１２は縦４列、横４列で合計１６本配置した。
【００６０】
この人工発光毛髪構造体を暗がりの中に入れ、その人工発光毛髪１２を手先で軽く撫でたところ、第１の試料の場合と同様、撫でた瞬間、人工発光毛髪１２から強い発光が起こることが確認された。その時の様子を図６に示す。図６Ａは人工発光毛髪１２を撫でる前の明所で撮影した写真、図６Ｂは暗所で人工発光毛髪１２を軽く撫でたときの写真を示す。図６Ｂより、人工発光毛髪１２の１本１本がよくしなり、強く発光していることが分かる。また、撫で終わった後には、短時間で発光が感じられなくなった。そして、人工発光毛髪１２を撫でながらこの発光を見ることで、感性に訴えるものが感じられた。
【００６１】
以上のように、この第１の実施形態によれば、応力発光するＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子とエポキシ樹脂との複合材料をチューブ１２ｂの内部に充填し硬化させて直径が０．９ｍｍまたは０．５ｍｍの十分に細い人工発光毛髪１２を製造し、この人工発光毛髪１２を基体１１の一主面上に必要な本数だけ正方格子状に立設することにより人工発光毛髪構造体を構成しているため、ユーザーが人工発光毛髪１２を手で軽く撫でるだけで強く発光させることができ、しかも撫で終わったときには直ぐに発光が感じられなくなる。このため、ユーザーは、撫でたときの手の感触の心地よさと同時に、撫でた時の発光を楽しむことができ、それによって心が癒されたり、気分が明るくなったりするなどの効果を得ることができる。この人工発光毛髪構造体は、人工発光皮膚に適用して好適なものであり、例えば、癒しロボット、娯楽ロボットなどのエンターテインメントあるいはアミューズメント用ロボットのボディー表面に設けて使用することができる。
【００６２】
次に、この発明の第２の実施形態による人工発光布地について説明する。
図７はこの人工発光布地を示す。図７に示すように、この人工発光布地は、縦糸として人工発光繊維２１を用い、横糸として人工発光繊維２２を用いて織ったり編んだりしたものである。この織ったり編んだりした人工発光繊維２１、２２は、必ず湾曲しているのが特徴である。
【００６３】
人工発光繊維２１、２２としては、上述のプロセスで製造された、ナイロン製またはポリエーテルイミド製のチューブの内部に、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子とエポキシ樹脂との複合材料が充填され、硬化されたものが用いられる。この人工発光繊維２１、２２の断面構造は図４に示したものと同様である。チューブを含む人工発光繊維２１、２２の直径ｄは、人工発光繊維２１、２２を十分にしなやかにして容易に織ったり編んだりすることができるようにする観点より、好適には太くても２ｍｍ以下に選ばれ、より好適には１ｍｍ以下、さらに好適には０．５ｍｍ以下に選ばれる。このため、既に述べたように、上述のプロセスで製造された人工発光繊維の直径は０．５ｍｍ、複合材料部の直径は０．３ｍｍに選ばれている。
【００６４】
人工発光繊維２１、２２の間隔は、これらの人工発光繊維２１、２２の織り方（編み方）の周期が、好適には１回／ｃｍ以上、より好適には２回／ｃｍ以上となるように決められるが、典型的には、例えば、２〜１０ｍｍに選ばれる。この場合、人工発光繊維２１、２２の織り方（編み方）の周期は１〜５回／ｃｍとなる。
言うまでもないが、人工発光繊維２１、２２が細いほど、また、人工発光繊維２１、２２の織り方（編み方）の周期が多いほど、緻密な人工発光布地を得ることができ、実際の絹の織物に匹敵する緻密な布地を得ることも可能である。
【００６５】
この第２の実施形態によれば、応力発光するＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子とエポキシ樹脂との複合材料をチューブの内部に充填し硬化させて直径が０．５ｍｍの十分に細い人工発光繊維２１、２２を製造し、これらの人工発光繊維２１、２２を縦糸、横糸に用いて織ったり編んだりしたりすることにより人工発光布地を構成しているため、ユーザーが湾曲している人工発光繊維２１、２２を手で軽く撫でるだけで強く発光させることができ、しかも撫で終わったときには直ぐに発光が感じられなくなる。このため、ユーザーは、見た目には毛髪に覆われていないにもかかわらず、撫でたときの手の感触の心地よさと同時に、撫でた時の発光を楽しむことができ、それによって心が癒されたり、気分が明るくなったりするなどの効果を得ることができる。
この人工発光毛布地は、人工発光皮膚に適用して好適なものであり、例えば、癒しロボット、娯楽ロボットなどのエンターテインメントあるいはアミューズメント用ロボットのボディー表面に設けて使用することができる。また、衣服の布地として用いることもできる。
【００６６】
図８はこの発明の第３の実施形態による人工発光布地を示す。図８に示すように、この人工発光布地は、縦糸として人工発光繊維２１を用い、横糸として人工発光繊維２２を用いて織られたり編まれたりしたものであることは第２の実施形態による人工発光布地と同様であるが、織り方あるいは編み方が第２の実施形態による人工発光布地と異なっている。その他のことは第２の実施形態による人工発光布地と同様である。
この第３の実施形態によれば、第２の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００６７】
図９はこの発明の第４の実施形態による人工発光布地を示す。図９に示すように、この人工発光布地は、縦糸として人工発光繊維２１を用い、横糸として人工発光繊維２２を用いて織ったり編んだりしたものであることは第２および第３の実施形態による人工発光布地と同様であるが、織り方あるいは編み方が第２および第３の実施形態による人工発光布地と異なっている。その他のことは第２の実施形態による人工発光布地と同様である。
この第４の実施形態によれば、第２の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００６８】
次に、この発明の第５の実施形態による人工発光布地について説明する。
図１０はこの人工発光布地を示す。図１０に示すように、この人工発光布地は、縦糸として人工発光繊維２１を用い、横糸として人工発光繊維２２を用いて織ったり編んだりしたものであることは第２、第３および第４の実施形態による人工発光布地と同様であるが、人工発光布地の織り目あるいは編み目に対応した配置で周期的に貫通孔２３が設けられた基体２４を用い、人工発光繊維２１、２２をこれらの貫通孔２３に通しながら織られたり編まれたりしたものであることが第２、第３および第４の実施形態による人工発光布地と異なっている。その他のことは第２、第３および第４の実施形態による人工発光布地と同様である。このようにして織ったり編んだりした人工発光繊維２１、２２も必ず湾曲している。
【００６９】
この第５の実施形態によれば、第２の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、人工発光繊維２１、２２による織り上げ模様あるいは編み上げ模様を周期的にすることができるため、人工発光布地の美観の向上を図ることができ、付加価値を高めることができるという利点を得ることもできる。
【００７０】
次に、この発明の第６の実施形態による人工皮膚について説明する。
図１１はこの人工皮膚を示す。図１１に示すように、この人工皮膚においては、人工皮膚材料による皮膚層３１に例えば周期的配置（例えば、正方格子状の配置）で貫通孔３２が設けられ、この貫通孔３２の一方から人工発光毛髪３３の一端部（根元）が差し込まれ、他方から例えばプラスチックファイバーからなる光ファイバー３４の一端部が差し込まれている。この場合、貫通孔３２の中間位置に位置決め用のストッパーとして突出部３２ａが設けられており、人工発光毛髪３３の一端部はこの突出部３２ａの一方の面に接触し、光ファイバー３４の一端部はこの突出部３２ａの他方の面に接触している。このため、人工発光毛髪３３の一端部と光ファイバー３４の一端部とは、貫通孔３２において、同軸配置で、突出部３２ａの厚さに相当する距離だけ離れて互いに対向している。このような同軸配置により、人工発光毛髪３３の一端部と光ファイバー３４の一端部とを、最も少ない光学的損失で結合することができる。
【００７１】
人工発光毛髪３３としては、上述のプロセスで製造された、ナイロン製のチューブの内部に、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子とエポキシ樹脂との複合材料が充填され、硬化された外径０．９ｍｍ、内径０．５ｍｍのものが用いられる。この人工発光毛髪３３の断面構造は図４に示したものと同様である。また、チューブを含む人工発光毛髪３３の直径ｄ、間隔ａ、高さｈについては、第１の実施形態と同様である。
【００７２】
光ファイバー３４は、通常のコアとクラッドとからなるものを用いてよいし、グレーデッド（ｇｒａｄｅｄ）型光ファイバーを用いてもよい。図１１に示す光ファイバー３４は、コア３４ａとクラッド３４ｂとからなるものである。
【００７３】
次に、この人工皮膚の使用方法について説明する。
図１２に示すように、ユーザーが手で人工皮膚の表面を撫でた時に、手の指３５が触れた部位の人工発光毛髪３３が曲がって発光が生じ、その光が人工発光毛髪３３の一端部から出射されて光ファイバー３４の一端部に入射し、さらにこの光ファイバー３４を通ってその他端から光がパルス状に出射される。そして、このようにして光ファイバー３４から出射される光を受光素子（図示せず）で受光して電気信号に変換し、この電気信号を用いて情報処理を行うことにより、皮膚層３１の表面に指３５が接触したこと、その接触部位、接触の強さなどの情報、すなわち接触情報を得ることができ、この意味でこの人工皮膚には一種の光神経網が形成されていると言える。
【００７４】
以上のように、この第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、手が人工皮膚に触れた時の接触情報を容易に得ることができるという利点を得ることができる。この人工皮膚は、接触情報を得ることができるという観点より、癒しロボット、娯楽ロボットなどのエンターテインメントあるいはアミューズメント用ロボットのボディー表面に好適に適用することができる。
【００７５】
次に、この発明の第７の実施形態によるステレオについて説明する。
図１３はこのステレオを示す。図１３に示すように、このステレオは、チューナ、カセットデッキ、アンプ、コンパクトディスクプレーヤなどからなる本体部４１の両側に一対のコーン型スピーカー４２、４３を有する。この場合、これらのスピーカー４２、４３のコーン４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃは、応力発光するＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子とエポキシ樹脂との複合材料により形成されていることが特徴である。
【００７６】
この第７の実施形態によれば、スピーカー４２、４３は、音量が大きくなるとそれらのコーン４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃから振動により発光が起き、これを外部から観測することができる。そして、例えば、暗い部屋でこのステレオで音楽を聴くことを想定すれば、図１４に示すように、音楽を流す前にはコーン４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃは振動しないので発光せず暗闇に埋もれているが、音楽を流すとコーン４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃが振動し、音量が大きいときに発光が起こる。このため、例えば、落ち着いた、照明を暗くした雰囲気の部屋で、このような光るスピーカーを備えたステレオに耳を傾けると、音と光の世界を醸し出すことができ、あるいは音と光の競演を行わせることができ、ステレオのユーザーの感性に強く訴えることができ、現代社会の人間に対して十分癒しの効果を得ることができる。
【００７７】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた数値、構造、形状、材料、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材料、原料、プロセスなどを用いてもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料からなる人工発光毛髪あるいは人工発光繊維を用いていることにより、人間の力でも、例えば人間が手や指で触っただけでも容易に発光を起こさせることができ、しかも触ったりした時だけ発光を起こさせることができる人工発光毛髪構造体、人工発光ボディー、人工発光布地、人工皮膚などを実現することができる。
【００７９】
また、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料によりスピーカーのコーンまたは振動板の少なくとも一部が構成されていることにより、あるいは、コーンまたは振動板の少なくとも一部に外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子を含むことにより、音にしたがってコーンまたは振動板から発光を起こさせることができる。
【００８０】
また、この発明による人工皮膚によれば、この人工皮膚を手で触った時などの接触情報を容易に得ることができる。
さらに、内部を暗くして使用する施設の壁、床または天井の表面の少なくとも一部に、外部からエネルギーを加えることによって発光する無機化合物粒子と弾性体との複合材料を用いることにより、ユーザーが壁などに触った時に発光が起き、ユーザーの興味を引いたり、心地よさを喚起したりすることができる。
そして、以上により、エンターテインメント用あるいはアミューズメント用ロボットその他の各種の分野において、大きな革新をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粉末の紫外線励起発光スペクトルおよびその残光特性を示す略線図である。
【図２】ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ＋Ｄｙ粉末の紫外線励起発光スペクトルおよびその残光特性を示す略線図である。
【図３】この発明の第１の実施形態による人工発光毛髪構造体の側面図および平面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態による人工発光毛髪構造体において用いられる人工発光毛髪の断面図である。
【図５】この発明の第１の実施形態による人工発光毛髪構造体の人工発光毛髪を手で軽く撫でたときに発光する様子を示す図面代用写真である。
【図６】この発明の第１の実施形態による人工発光毛髪構造体の人工発光毛髪を手で軽く撫でたときに発光する様子を示す図面代用写真である。
【図７】この発明の第２の実施形態による人工発光布地を示す略線図である。
【図８】この発明の第３の実施形態による人工発光布地を示す略線図である。
【図９】この発明の第４の実施形態による人工発光布地を示す略線図である。
【図１０】この発明の第５の実施形態による人工発光布地を示す断面図である。
【図１１】この発明の第６の実施形態による人工皮膚を示す断面図である。
【図１２】この発明の第６の実施形態による人工皮膚の使用方法を説明するための断面図である。
【図１３】この発明の第７の実施形態によるステレオを示す略線図である。
【図１４】この発明の第７の実施形態によるステレオの発光機能を説明するための略線図である。
【符号の説明】
１１、２３・・・基体、１２、３３・・・人工発光毛髪、１２ａ・・・複合材料部、１２ｂ・・・チューブ、１３・・・孔、２１、２２・・・人工発光繊維、３１・・・皮膚層、３２・・・貫通孔、３４・・・光ファイバー、３５・・・指、４２、４３・・・コーン型スピーカー、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ・・・コーン
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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