JP7198531B2 - 睡眠の質を向上させるプラチナナノコロイド及び他のナノ粒子を含有する繊維製衣類、及び寝衣を用いて副交感神経を亢進し睡眠の質を向上し疲労回復させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、睡眠の質を向上させるプラチナナノコロイド及び他のナノ粒子を含有する繊維製衣類、及び寝衣を用いて副交感神経を亢進し睡眠の質を向上し疲労回復させる方法に関する。

睡眠時の快適性、疲労回復は睡眠の質と関係し、良質な睡眠はコンディショニング維持に関わる重要な要因であることは周知されている。そして近年、吸汗発熱繊維や冷却効果を伴う繊維といった機能性繊維が一般に広く普及し、これらの機能性繊維が睡眠時の快適性向上に期待できるものであることが知られている（例えば下記非特許文献１）。

婦人春夏用パジャマの快適性客観評価式の開発，金沢大学教育学部紀要，１９９９，４８，ｐ．９７－１０９

本発明は、睡眠の質を向上させることができる衣類、寝衣を提供すること、及びこのような衣類や寝衣を用いて睡眠の質を向上させる方法を提供することを目的とする。

本発明は、遠赤外線を発し、且つプラズモン共鳴に基づく電子移動を生じるナノ粒子を少なくとも２種含有する繊維を含む、睡眠の質を向上させる衣類に関する。本発明において、繊維に含まれる粒子はナノ粒子であり、光により電子が集団振動を生じる現象（表面プラズモン共鳴）を生じる。集団振動により、ナノ粒子に分極が生じ表面に局在化する現象（局在表面プラズモン共鳴）も生じ得る。これらの現象は、ナノ粒子がイオンを発していると評価することもでき、発するイオンとしては、ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴による自由電子が挙げられる。

繊維に含まれる粒子は、表面プラズモン共鳴のみならず、遠赤外線を発するという性質も有している。本発明では、このような特徴的な２つの性質を兼ね備えたナノ粒子を用いたことで、睡眠の質が向上する。その原理は詳細に特定されてはいないが、遠赤外線のみを発する材料では本発明のような効果が生じない。遠赤外線は加熱効果があり誘眠作用があるようにも思われるが、熱い風呂に入ると交感神経が亢進し却って眠れなくなることがあることから理解されるように、加熱効果だけでは、睡眠の質を向上させることはできない。すなわち、遠赤外線と電子移動という２つの現象を生じるナノ粒子を用いることで、副交感神経の亢進が図られ、深部体温が低下し、睡眠の質が向上する。

少なくとも２種の上記ナノ粒子は、ダイヤモンドナノ粒子及びプラチナナノ粒子であることが好ましい。ダイヤモンドナノ粒子及びプラチナナノ粒子は、遠赤外線を発する能力を備え、プラズモン共鳴に基づく電子移動も効率的に生じることから、本発明の衣類に適用するのに適している。

睡眠の質の向上は、睡眠効率の向上、中途覚醒数の低下及び中途覚醒時間の短縮の少なくとも１つにより実現することができる。以下の実施例に記載の通り、例えば中途覚醒数は、上述したナノ粒子を含まない衣類に比較して、顕著に低下する（ｐ値が０．００２）ことが実証されている。睡眠効率及び中途覚醒時間についても、実施例に示されるように顕著な効果がある。

睡眠の質の向上は、Ｎｏｎ―ＲＥＭ睡眠率の向上及びＲＥＭ睡眠率の低減の少なくとも１つによっても実現することができる。以下の実施例で示されるように、例えばＲＥＭ睡眠率は、上述したナノ粒子を含まない衣類に比較して、顕著に低下する（ｐ値が０．０３）。ＲＥＭ睡眠率が低下することで、Ｎｏｎ―ＲＥＭ睡眠率の向上が図られる。なお、Ｎｏｎ―ＲＥＭ睡眠率には、Ｎｏｎ―ＲＥＭ（Ｎ１）睡眠率、Ｎｏｎ―ＲＥＭ（Ｎ２）睡眠率及びＮｏｎ―ＲＥＭ（Ｎ３）睡眠率が含まれ、これらのいずれにも改善効果がある。

上記衣類は寝衣であってもよい。寝衣は睡眠している間に継続的に着用することから、睡眠の質を向上させるという本発明の効果が、より長期的に且つ十分に奏される。

本発明はまた、遠赤外線を発し、且つプラズモン共鳴に基づく電子移動を生じるナノ粒子を少なくとも２種含有する繊維を含む衣類を用いて、睡眠の質を向上させる方法を提供する。ここで、衣類を用いることには、衣類を着用することが含まれる。

本発明によれば、睡眠の質を向上させることができる衣類、寝衣を提供することができる。また、このような衣類や寝衣を用いて睡眠の質を向上させる方法を提供することができる。睡眠の質の向上は、深部体温の低下とも表現でき、また睡眠時の副交感神経活動の亢進方法と言い換えることもできる。

本実施形態に係る衣類は、遠赤外線を発し、且つプラズモン共鳴に基づく電子移動を生じるナノ粒子を少なくとも２種含有する繊維を含む。この繊維は、上述のナノ粒子を２種のみ含有するものであってもよい。

このようなナノ粒子としては、例えば、ダイヤモンドナノ粒子、プラチナナノ粒子、アルミナ、ジルコニア、シリカ、酸化チタン、マグネシウム、酸化カルシウム、ジルコニア、酸化クロム、フェライト、スピネル、セリウム、バリウム、炭化ホウ素、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化モリブデン、炭化タングステン、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ジルコニウム、炭素、グラファイト、タングステン、モリブデン、パナジウム、タンタル、マンガン、ニッケル、酸化銅、酸化鉄等の粒子が挙げられる。またナノ粒子は、ダイヤモンドナノ粒子及びプラチナナノ粒子の２種であることが好ましい。

少なくとも２種含まれるナノ粒子の平均粒径は、１０～２００ｎｍが好適である。ダイヤモンドナノ粒子及びプラチナナノ粒子を用いる態様においては、ダイヤモンドナノ粒子の平均粒径は、好ましくは１００～２００ｎｍ、プラチナナノ粒子の平均粒径は、好ましくは２０～２００ｎｍ、より好ましくは１００～２００ｎｍである。

上記繊維がダイヤモンドナノ粒子及びプラチナナノ粒子を含む場合、プラチナナノ粒子の含有量は、ダイヤモンドナノ粒子の含有量の１／１０００～１倍が好適である。なお、繊維のナノ粒子を含有させる方法としては、ナノ粒子を含油する繊維材料で紡糸する方法、紡糸された繊維にナノ粒子を接着させる方法等が挙げられる。

ダイヤモンドナノ粒子（ナノサイズダイヤモンド）としては、爆射法によって合成された粗ダイヤモンド（以下、ブレンドダイヤモンド又はＢＤともいう）、及びＢＤを生成することによって得られるＧＤ（Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｄｉａｍｏｎｄ）を使用することもできる。

爆射法で製造された粗ダイヤモンドは、数１０～数１００ｎｍの径を有するダイヤモンド及びグラファイトからなり、１．７～７ｎｍ径のごく小さなナノクラスターサイズのダイヤモンド単位（ナノダイヤモンド）が強固に凝集した凝集体である。つまり最低４個、通常数十個～数百個の、場合によっては数千個のナノダイヤモンドの強固な凝集体である。ＢＤの粒子は、ダイヤモンドの表面をグラファイト系炭素が覆ったコア／シェル構造を有していると考えられ、グラファイト系炭素の表面には－ＣＯＯＨ、－ＯＨ等の親水性官能基が多数存在し、水、アルコール、エチレングリコール等の－ＯＨ基を有する溶媒との親和性が極めて良好であり、これらの溶媒に速やかに分散する。中でも水に対する分散性が最もよい。ＢＤはごく少量の微小（１．５ｎｍ以下）アモルファスダイヤモンド、グラファイト及び非グラファイト炭素超微粒子を含有する。

ナノサイズダイヤモンド粒子の比重は２．５０～３．４５ｇ／ｃｍ^３であるのが好ましく、２．６３～３．３８ｇ／ｃｍ^３であるのがさらに好ましく、２．７５～３．２５ｇ／ｃｍ^３であるのが最も好ましい。ナノサイズダイヤモンドの比重は、グラファイトとダイヤモンドとの比率によって決まり、ダイヤモンドの比重を３．５０ｇ／ｃｍ^３、グラファイトの比重を２．２５ｇ／ｃｍ^３として、ダイヤモンドとグラファイトの割合を計算すると、比重２．６３ｇ／ｃｍ^３はダイヤモンド３０容積％及びグラファイト７０容積％の組成に相当し、比重３．３８ｇ／ｃｍ^３はダイヤモンド９０容積％及びグラファイト１０容積％の組成に相当する。同様に比重が２．７５ｇ／ｃｍ^３はダイヤモンド４０容積％及びグラファイト６０容積％の、比重３．２５ｇ／ｃｍ^３はダイヤモンド８０容積％及びグラファイト２０容積％の組成に相当する。なお比重２．８７ｇ／ｃｍ^３はダイヤモンド５０容積％及びグラファイト５０容積％の組成に相当する。比重が２．６３ｇ／ｃｍ^３未満であると、グラファイトに起因する着色が問題となることがあり、比重が３．３８ｇ／ｃｍ^３を越えると、遠赤外線放射効果は飽和するためコスト的に不利である。

ＢＤの不純物は、（ｉ）水溶性電解質（ｉｏｎｉｚｅｄ）、（ｉｉ）ダイヤモンド表面に水素結合した加水分解性の基及びイオン性の物質（官能性表面基の塩等）、（ｉｉｉ）水不溶性の物質（表面に付着した不純物、不溶性塩、不溶性酸化物）、（ｉｖ）揮発性物質、（ｖ）ダイヤモンド結晶格子中に包含されるか又はカプセル化された物質に分けることができる。

（ｉ）及び（ｉｉ）は、ＧＤの精製過程で形成されるものである。（ｉ）の水溶性電解質は水洗により除去できるが、より効果的に除去するにはイオン交換樹脂で処理するのが好ましい。（ｉｉｉ）の水不溶性の不純物は、金属、金属酸化物、金属カーバイド、金属塩（硫酸塩、シリケート、カーボネート）のような分離したミクロ粒子、分離できない表面塩、表面金属酸化物等からなる。これらを除去するには、酸によって可溶性の形に変換するのが好ましい。（ｉｖ）の揮発性不純物は、通常０．０１Ｐａ程度の真空中で、２５０～４００℃で熱処理することにより除去することができる。

ナノサイズダイヤモンドは、必ずしも不純物を完全に除去する必要はないが、（ｉ）～（ｉｉｉ）の不純物を４０～９５％除去するのが好ましい。グラファイトとダイヤモンドとの比率は、前記爆射法の条件を変更すること、及び／又はＢＤの精製条件を変更することによって調節することができる。

ナノサイズダイヤモンドの分散物は、爆薬の爆射によって得られたダイヤモンド－非ダイヤモンド混合物（初期ＢＤ）を酸化処理した後、揮発性又はその分解反応生成物が揮発性となる塩基性材料を加えて中和し、ダイヤモンドを含有する層を分離することによって製造する。

酸化処理工程は、硝酸による酸化性分解処理と、その後に行う硝酸による酸化性エッチング処理とからなる。酸化性エッチング処理は１次酸化性エッチング処理と２次酸化性エッチング処理とからなり、１次酸化性エッチング処理は酸化性分解処理の圧力及び温度よりも高い圧力及び温度で行われるのが好ましく、２次酸化性エッチング処理は１次酸化性エッチング処理の圧力及び温度よりも高い圧力及び温度で行われるのが好ましい。酸化処理工程は、１５０℃～２５０℃及び１４～２５気圧で、少なくとも１０～３０分間ずつ複数回行うのが好ましい。

酸化性エッチング処理の後に、硝酸を分解・除去させるための中和処理を行う。塩基性材料により中和した分散液は、水を加えて傾斜することによりダイヤモンドを含有する相と含有しない相とに分離する。

ダイヤモンドを含有する相を分離した後、さらに分散液に硝酸を加え洗浄処理し、生成ダイヤモンド微粒子を含む下相分散液を上相排液から分離する処理を行う。この分離する処理は、硝酸洗浄処理後の分散液を静置することによって行う。

生成ダイヤモンド微粒子を含む下相分散液は、好ましくはｐＨを４～１０、さらに好ましくは５～８、最も好ましくは６～７．５に調節し、ダイヤモンド微粒子濃度を好ましくは０．０５～１６質量％、更に好ましくは０．１～１２質量％、最も好ましくは１～１０質量％に調整する。

このようにして得られるＧＤは、７２～８９．５％の炭素、０．８～１．５％の水素、１．５～２．５％の窒素、１０．５～２５％の酸素の元素組成を有する。全炭素のうち９０～９７％がダイヤモンド結晶であり、１０～３％が非ダイヤモンド炭素である。平均粒径（一次粒子）は２～５０ｎｍである。Ｃｕ、Ｋα線を線源とするＸ線回折スペクトル（ＸＤ）において、ブラッグ角（２Φ±０．２°）が４３．９°に最も強いピークを有し、７３．５°及び９５°に特徴的な強いピークを有し、１７°に強く偏在したハローがあり、２６．５°にピークが実質的にない。また比表面積が１．５×１０^５ｍ^２／ｋｇ以上で、実質的に全ての表面炭素原子がヘテロ原子と結合しており、分散液は０．５ｍ^３／ｋｇ以上の全吸収空間を有するダイヤモンド粒子を、０．０５～１６質量部含有する。ＧＤ粒子の粒径は、電気泳動光散乱光度計モデルＥＬＳ－８０００を用いた動的光散乱測定により得られる。

プラチナナノ粒子は、例えば、以下に記載の方法によりプラチナナノコロイドとして得ることができる。

すなわち、プラチナを含有する貴金属含有化合物を溶解した溶液中に、還元剤としての式（１）又は式（２）で表される化合物Ａとしてペプチド又はグルコサミン化合物を添加する工程と、前記化合物Ａの還元性を補助するアルカリを添加する工程と、貴金属含有化合物中の貴金属イオンの還元反応により貴金属微粒子（プラチナ微粒子）を形成する工程とを有する。
ＮＲ^４Ｒ^５－ＣＲ^２Ｒ^３－ＣＯ－Ｒ^１ （１）
ＮＲ^４Ｒ^５－ＣＲ^６Ｒ^７－ＣＲ^２Ｒ^３－ＣＯ－Ｒ^１ （２）

ここで、Ｒ^１は、水素、水酸基、アルコキシ基、アミノ基或いはペプチド結合で結合する原子団を示し、Ｒ^２とＲ^３はそれぞれ水素、アルキル基或いは置換されたアルキル基を示し、Ｒ^４とＲ^５はそれぞれ水素、アルキル基、置換されたアルキル基或いはアセチル基を示し、Ｒ^６とＲ^７はそれぞれ水素、アルキル基或いは置換されたアルキル基を示す。

上記製造方法は、好適には、溶液が水溶液である。さらに好適には、アルカリを添加する工程において、水溶液のｐＨが１０以上となるように添加する。さらに好適には、貴金属微粒子を形成する工程において、貴金属微粒子が水溶液中に分散された貴金属コロイドとする。またさらに好適には、貴金属微粒子を形成し、貴金属コロイドとする工程の後、水溶液を遠心分離して沈降物と上澄みに分離する工程と、前記上澄みを除去して前記沈降物を取り出す工程とをさらに有する。

上記製造方法の、他の好適な態様においては、溶液が有機溶媒の溶液である。さらに好適には、貴金属微粒子を形成する工程の後、溶液を静置して沈降物と上澄みに分離する工程と、上澄みを除去して沈降物を取り出す工程とをさらに有する。またさらに好適には、上澄みを除去して沈降物を取り出す工程の後、沈降物に対して水を加えて水系貴金属コロイドとする工程をさらに有する。またさらに好適には、貴金属コロイドとする工程の後、限外濾過あるいは超遠心分離などにより、貴金属コロイドを濃縮する工程をさらに有する。またさらに好適には、溶液中に有機溶媒用保護剤を添加する工程をさらに有し、上澄みを除去して前記沈降物を取り出す工程の後、沈降物に対して有機溶媒を加えて有機溶媒系貴金属コロイドとする工程とをさらに有する。

ペプチドである化合物Ａとしては、式（１）あるいは（２）において、Ｒ１が水酸基であるαあるいはβ－アミノ酸やＲ^１がアルコキシ基であるαあるいはβ－アミノ酸エステルなどのαあるいはβ－アミノ酸化合物、アミノ基がアセチル化されたαまたはβ－アミノ酸化合物、Ｒ^１がペプチド結合で結合する原子団であるＮ末端がα－アミノ酸であるペプチドが挙げられる。

グルコサミン化合物である化合物Ａとしては、式（１）において、Ｒ^１が水素であり、Ｒ^２が〔－ＣＨ（ＯＨ）－ＣＨ（ＯＨ）－ＣＨ（ＯＨ）－ＣＨ_２（ＯＨ）〕であり、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５が水素であるグルコサミン、あるいはその誘導体であるＮ－アセチルグルコサミンなどのグルコサミン化合物が挙げられる。

遠赤外線を発し、且つプラズモン共鳴に基づく電子移動を生じるナノ粒子を少なくとも２種含有する繊維を製造する方法としては、上記性質を有したナノ粒子を少なくとも２種含有する組成物（紡糸原液）を調製し、当該組成物を湿式或いは乾式紡糸法にて繊維を製造する方法が挙げられる。

上記組成物には、遠赤外線を発し、且つプラズモン共鳴に基づく電子移動を生じるナノ粒子を少なくとも２種含有するほか、ポリエステル等のポリマーを含有していてもよく、媒体として、水、アルコール、有機溶媒等を含有していてもよい。また、本発明の効果を阻害しない範囲で分散安定剤等を含有していてもよい。媒体としては水が好ましい。

本実施形態に係る繊維は、ポリエステル繊維等の合成繊維であることが好ましい。

本実施形態に係る衣類は、遠赤外線を発し、且つプラズモン共鳴に基づく電子移動を生じるナノ粒子を少なくとも２種含有する繊維を含んでいればよく、それ以外の繊維を更に含んでいてもよい。それ以外の繊維としては、例えば、上記ナノ粒子を含有しないポリエステル繊維、ナイロン、アクリル等の合成繊維、綿、麻、シルク等の天然繊維、レーヨン、テンセル、リヨセル等再生繊維などが挙げられる。

本実施形態に係る衣類に含まれる上述のナノ粒子を少なくとも２種含有する繊維の含有量は、例えば１０質量％以上であってよく、２０質量％以上であってよく、また１００質量％以下であってよく、８０質量％以下であってよく、６０質量％以下であってよく、５０質量％以下であってよい。

このような本実施形態に係る衣類は、例えば部屋着、室内着等、寝衣は、例えばパジャマ、浴衣、シーツ状寝巻として用いることができ、睡眠の質を向上させることができる。

上述した衣類を着用することにより、睡眠の質を向上させる方法が提供可能となる。
この方法は、遠赤外線を発し、且つプラズモン共鳴に基づく電子移動を生じるナノ粒子を少なくとも２種含有する繊維を含む衣類を着用することを含む、（１）睡眠効率値の増加、（２）中途覚醒数の低下、（３）中途覚醒時間の低下、（４）浅睡眠率（例えば、ＲＥＭ睡眠率）の低下、及び（５）深睡眠率（例えば、Ｎｏｎ―ＲＥＭ睡眠率）の増加、の少なくとも一つを含む、睡眠の質の向上方法と表現することも可能である。またこの方法は、睡眠時の副交感神経活動の亢進方法と言い換えることもできる。

以下、実施例及び比較例により、本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
［衣類の製造］
（実施例１）
ダイヤモンドナノ粒子（ＮＤ）及びプラチナナノ粒子（ＮＰ）をそれぞれ０．０１ｍｇ／ｋｇ以上、０．０００１ｍｇ／ｋｇ以上を含むポリエステル繊維を製造した。このポリエステル繊維におけるナノ粒子は、平均粒径が２０ｎｍで、形状がＲｏｕｎｄ（円形）のプラチナナノ粒子と、平均粒径が１２０ｎｍで、形状がＯｖａｌ（楕円形）のダイヤモンドナノ粒子が含まれていた。得られたポリエステル繊維を２０質量％、及び上記粒子を含有しない一般ポリエステル繊維を８０質量％の割合で混合し、寝衣（半そでシャツ、長ズボン）を製造した（被験衣）。

（比較例１）
上記粒子を含有しない一般ポリエステル繊維を用いて、寝衣（半そでシャツ、長ズボン）を製造した（対象衣）。

［睡眠の質の評価］
本研究の内容を説明し、同意を得られた一般健常男性１４名を対象とした。被験者に、上記実施例１及び比較例１の寝衣をそれぞれ着てもらい、ウェアラブル心拍変動測定器（商品名：Ｓｉｌｍｅｅ、ＴＤＫ株式会社製）をゲルパットで胸部に貼り付け、心拍間隔の変動データを取得後、ＰＣを使用して取得データを元に専用ソフトウェアにて睡眠の質（睡眠効率、中途覚醒数、及び中途覚醒時間）について自動で解析を行った。結果を表１に示す。表１において、睡眠効率は、数値が高い方が睡眠の質が高いことを示し、中途覚醒数及び中途覚醒時間は、数値が低い方が、副交感神経活動が活発であり、良質な睡眠が得られていることを示す。

本研究の内容を説明し、同意を得られた一般健常者１２名を対象とした。被験者に、上記実施例１及び比較例１の寝衣をそれぞれ着てもらい、終夜睡眠ポリグラフ検査として、脳波、眼球運動、呼気流量、いびきの各センサー、筋電図電極、心電図電極を取り付け一晩かけて睡眠状態のデータを取得後、取得データを元に浅睡眠から深睡眠の４つに分類した（ＲＥＭ、Ｎｏｎ－ＲＥＭ（Ｎ１）、Ｎｏｎ－ＲＥＭ（Ｎ２）、Ｎｏｎ－ＲＥＭ（Ｎ３））。結果を下記表２に示す。表２において、実施例１の寝衣を着た場合は、ＲＥＭ睡眠率（％）は、低比率を示した。このことから、実施例１の寝衣を着た場合には、睡眠中の浅睡眠時間が短く、他方、深睡眠（Ｎ１、Ｎ２及びＮ３）時間が長いことが示され、これは、副交感神経活動が活発であり、良質な睡眠が得られていることを示す。

以上のことから、睡眠時に実施例１の寝衣を着た場合、睡眠時の副交感神経活動を亢進し、中途覚醒を低下させ、睡眠効率を高めることで、睡眠の質が上昇し、疲労回復、パフォーマンス向上に影響を及ぼすことが示された。

Claims (2)

1. 楕円形のダイヤモンドナノ粒子及び円形のプラチナナノ粒子をそれぞれ０．０１ｍｇ／ｋｇ、０．０００１ｍｇ／ｋｇを含む繊維（ダイヤモンドナノ粒子及びプラチナナノ粒子を付着させた繊維を除く。）を含む、睡眠の質を向上させる衣類であって、
   ０．００２のＰ値が生じる睡眠効率の向上、０．００２のＰ値が生じる中途覚醒数の低下、及び０．００３のＰ値が生じる中途覚醒時間の短縮の少なくとも１つ、又は０．０３のＰ値が生じるＲＥＭ睡眠率の低減により、睡眠の質を向上させる、衣類。
2. 寝衣である、請求項１に記載に記載の衣類。