JP7636979B2 - 付着防止構造物の製造方法、付着防止構造物の製造装置、及び付着防止構造物 - Google Patents
付着防止構造物の製造方法、付着防止構造物の製造装置、及び付着防止構造物 Download PDFInfo
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Description
本発明は、付着防止構造物の製造方法、付着防止構造物の製造装置、及び付着防止構造物に関する。
新型コロナウイルス（ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２）による感染症ＣＯＶＩＤ－１９は、世界的感染爆発（パンデミック）を引き起こし、人から人への直接的な感染は人の行動（人流）によるところが大きい。一方、物を介した間接的な感染は生活環境に存在する材料や物品などの表面にウイルスを付着させないか、あるいはウイルスを不活化できる特性を物品などの表面に付与することが、感染防止対策として重要である。
また近年、人々の生活環境に対する衛生指向が向上しており、例えば、食器、眼鏡、流し、台所周り、便器、トイレ周り、浴槽、浴室周り、洗面所周り、被服などへの衛生指向及び抗菌指向が高まっている。更に、細菌、カビ等の真菌類のみならず、病原性ウイルスを不活化し、人々の生活環境を取り巻く物品などを抗菌化・抗ウイルス化することによって、被感染又は二次感染のリスクを軽減することが強く望まれている。
一方、科学的エビデンスのある抗菌技術としては、（１）有機コーティングと（２）材質由来であり、これに新規技術として（３）表面テクスチャが注目されている（例えば、非特許文献１参照）。
前記（１）の有機コーティングは光増感剤と高分子電解質（ポリカチオン等の正の電荷を帯びた陽イオン）であり、材質由来としては銅、銀、亜鉛、二酸化チタンなどが示されている。
既に、これら各方法の抗菌メカニズムに関するエビデンスが報告されており、前記（１）の有機コーティングと前記（２）の材質由来の両方ともほぼ同じメカニズムに起因しており、下記の３つに整理できる。
（ｉ）活性（酸素）種による細胞構造の損傷
（ｉｉ）活性種や金属イオンなどによる遺伝情報の損傷
（ｉｉｉ）細胞膜への付着防止と損傷
前記（１）の有機コーティングは光増感剤と高分子電解質（ポリカチオン等の正の電荷を帯びた陽イオン）であり、材質由来としては銅、銀、亜鉛、二酸化チタンなどが示されている。
既に、これら各方法の抗菌メカニズムに関するエビデンスが報告されており、前記（１）の有機コーティングと前記（２）の材質由来の両方ともほぼ同じメカニズムに起因しており、下記の３つに整理できる。
（ｉ）活性（酸素）種による細胞構造の損傷
（ｉｉ）活性種や金属イオンなどによる遺伝情報の損傷
（ｉｉｉ）細胞膜への付着防止と損傷
前記（３）の表面テクスチャによる抗菌及び抗ウイルスでは、３番目のメカニズムである「付着と損傷」に着目しており、そのポイントは「ウイルスは宿主（取り付く相手）が無いと維持・拡散できない」という原則にある。つまり、ウイルス感染の原因となる生活状況の一つは宿主（物体）の表面に触れることであるから、抗ウイルス機能は「宿主である浮遊物（パーティクル）や菌（細胞）を付着・残留させにくくする（滑落性を高めて除去＝防汚）」ことで高めることができる。
また、物品の表面に微生物付着防止特性を付与することを目的として、例えば、表面に、少なくとも２種類の形状の複数の凸部を有し、複数の凸部は、同じ高さを有し、平面視において周期的に配列されており、少なくとも２種類の形状のうち少なくとも１種類の形状は、２回回転対称形状又は線対称形状である微細構造を有する成形体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
Ｉｍａｎｉ Ｓ． Ｍ．， Ｌａｄｏｕｃｅｕｒ Ｌ．， Ｍａｒｓｈａｌｌ Ｔ．， Ｍａｃｌａｃｈｌａｎ Ｒ．， Ｓｏｌｅｙｍａｎｉ Ｌ．， Ｄｉｄａｒ Ｔ． Ｆ．： Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ： Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ Ｆｕｔｕｒｅ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ｔｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ Ｓｐｒｅａｄ ｏｆ Ｖｉｒｕｓｅｓ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２， ＡＣＳ Ｎａｎｏ， １４（１０）：１２３４１－１２３６９ （２０２０）
しかしながら、微細構造であればすべて実用に耐えうる優れた滑落性（付着防止性）を発現するものではない。上記特許文献１に記載の微細構造は単純な凹凸構造であり、それほど高い滑落性は期待できないと考えられる。微細構造により極めて高い滑落性（付着防止性）及び撥液性を発現する表面テクスチャとしては、「階層構造」や「リエントラント構造」が示唆されている。また上記特許文献１は、複数の凸部が同じ高さを有し、平面視において周期的に配列されており、少なくともに２種類の形状のうち少なくとも１種類の形状は、２回回転対称形状又は線対称形状であり、長周期付着防止構造と短周期付着防止構造からなる「階層構造」を有するものではないし、また深さ方向に逆テーパー形状を有する「リエントラント構造」を有するものではない。更に、複数の凸部は短パルスレーザー光を照射することにより形成されるものではなく、産業上実用可能なコストでかつ高速なダイレクトプロセッシング方法を実現できるものではない。
本発明は、細菌、ウイルス、粉塵等の粒子物の付着を効果的に防止できる付着防止構造を、産業上実用可能なコストでかつ高速なダイレクトプロセッシング方法により形成できる付着防止構造物の製造方法、付着防止構造物の製造装置、及び付着防止構造物を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成する工程を含むことを特徴とする付着防止構造物の製造方法である。
＜２＞ モールドの表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成したモールドを用いて付着防止構造物を製造することを特徴とする付着防止構造物の製造方法である。
＜３＞ 前記粒子物がウイルス、細菌、及び粉塵から選択される少なくとも１種である、前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜４＞ 前記付着防止構造が短周期付着防止構造及び長周期付着防止構造を有する、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜５＞ 前記短周期付着防止構造における隣接する凹部の中心間の最短距離が１μｍ未満であり、
前記長周期付着防止構造における隣接する凹部の中心間の最短距離が１μｍ以上である、前記＜４＞に記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜６＞ 前記短周期付着防止構造が、前記長周期付着防止構造の少なくとも凸頂部に形成されている、前記＜４＞から＜５＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜７＞ 前記付着防止構造が干渉加工法により形成される、前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜８＞ 前記干渉加工法が表面波干渉加工法により行われる、前記＜７＞に記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜９＞ 前記干渉加工法が多光束干渉加工法により行われる、前記＜７＞に記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜１０＞ 前記付着防止構造がパーカッション加工法により形成される、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜１１＞ 前記付着防止構造が逆テーパー加工法により形成される、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜１２＞ 対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成する手段を有することを特徴とする付着防止構造物の製造装置である。
＜１３＞ 前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法により製造されたことを特徴とする付着防止構造物である。
＜１＞ 対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成する工程を含むことを特徴とする付着防止構造物の製造方法である。
＜２＞ モールドの表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成したモールドを用いて付着防止構造物を製造することを特徴とする付着防止構造物の製造方法である。
＜３＞ 前記粒子物がウイルス、細菌、及び粉塵から選択される少なくとも１種である、前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜４＞ 前記付着防止構造が短周期付着防止構造及び長周期付着防止構造を有する、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜５＞ 前記短周期付着防止構造における隣接する凹部の中心間の最短距離が１μｍ未満であり、
前記長周期付着防止構造における隣接する凹部の中心間の最短距離が１μｍ以上である、前記＜４＞に記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜６＞ 前記短周期付着防止構造が、前記長周期付着防止構造の少なくとも凸頂部に形成されている、前記＜４＞から＜５＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜７＞ 前記付着防止構造が干渉加工法により形成される、前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜８＞ 前記干渉加工法が表面波干渉加工法により行われる、前記＜７＞に記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜９＞ 前記干渉加工法が多光束干渉加工法により行われる、前記＜７＞に記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜１０＞ 前記付着防止構造がパーカッション加工法により形成される、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜１１＞ 前記付着防止構造が逆テーパー加工法により形成される、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法である。
＜１２＞ 対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成する手段を有することを特徴とする付着防止構造物の製造装置である。
＜１３＞ 前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法により製造されたことを特徴とする付着防止構造物である。
本発明によると、細菌、ウイルス、粉塵等の粒子物の付着を効果的に防止できる付着防止構造を、産業上実用可能なコストでかつ高速なダイレクトプロセッシング方法により形成できる付着防止構造物の製造方法、付着防止構造物の製造装置、及び付着防止構造物を提供することができる。
（付着防止構造物の製造方法及び付着防止構造物の製造装置）
本発明の付着防止構造物の製造方法は、対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成する工程を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
本発明の付着防止構造物の製造方法は、対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成する工程を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
本発明の付着防止構造物の製造装置は、対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成する手段を有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
本発明の付着防止構造物の製造方法は、本発明の付着防止構造物の製造装置により好適に実施することができ、付着防止構造を形成する工程は付着防止構造を形成する手段により行うことができ、その他の工程はその他の手段により行うことができる。
本発明においては、対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射することにより、細菌、ウイルス、粉塵等の粒子物の付着を効果的に防止する付着防止構造を形成することができる。例えば、粒子物としてのウイルスは宿主（付着する対象物）が無いと維持・拡散することができないので、対象物の表面にウイルスを付着及び残留させにくくする付着防止構造を形成することによって、抗ウイルス機能を付与することができる。
本発明の付着防止構造物の製造方法によると、優れた付着防止効果を有する付着防止構造物を、産業上実用可能なコストでかつ高速なダイレクトプロセッシング方法により実現することができる。
本発明の付着防止構造物の製造方法によると、優れた付着防止効果を有する付着防止構造物を、産業上実用可能なコストでかつ高速なダイレクトプロセッシング方法により実現することができる。
＜対象物＞
前記対象物としては、表面に粒子物が付着可能な物であれば、その形状、大きさ、材質、構造などについて特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記対象物の形状は、特に制限はなく、対象物の用途等に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状、正方形状、長方形状、矩形状、角柱状、円柱状、円筒状、球状、楕円球状、不定形などが挙げられる。なお、対象物の表面は平面に限らず、曲面であってもよく、また、平面と曲面との組み合わせであってもよい。
前記対象物の構造は単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。前記対象物の大きさは対象物の用途等に応じて適宜選択することができる。
前記対象物としては、表面に粒子物が付着可能な物であれば、その形状、大きさ、材質、構造などについて特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記対象物の形状は、特に制限はなく、対象物の用途等に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状、正方形状、長方形状、矩形状、角柱状、円柱状、円筒状、球状、楕円球状、不定形などが挙げられる。なお、対象物の表面は平面に限らず、曲面であってもよく、また、平面と曲面との組み合わせであってもよい。
前記対象物の構造は単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。前記対象物の大きさは対象物の用途等に応じて適宜選択することができる。
前記対象物の材質は、特に制限はなく、対象物の用途等に応じて適宜選択することができ、例えば、金属、樹脂、ガラス、陶磁器、繊維、紙、煉瓦、ゴムなどが挙げられる。これらの中でも、樹脂、金属、繊維が好ましい。
前記樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリブテン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルメタアクリレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルエーテルイミド、ポリフェニレンスルファイド、エチレン－酢酸ビニル共重合体、アクリル－スチレン共重合体、スチレン－ブタジエン－アクリロニトリル共重合体、シリコーン樹脂、ポリ乳酸、セルロース、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリブテン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルメタアクリレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルエーテルイミド、ポリフェニレンスルファイド、エチレン－酢酸ビニル共重合体、アクリル－スチレン共重合体、スチレン－ブタジエン－アクリロニトリル共重合体、シリコーン樹脂、ポリ乳酸、セルロース、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記金属としては、例えば、金、白金、銀、銅、銅合金、鉄、鉛、亜鉛、錫、チタン、バナジウム、クロム、ニッケル、タングステン、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、半田、鋼、真鍮、炭素鋼、ステンレス鋼、ジュラルミンなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記繊維としては、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン等の合成繊維；セルロース系繊維、たんぱく質系繊維等の半合成繊維；レーヨン等の再生繊維；ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記対象物の具体例としては、例えば、食器、眼鏡、流し、台所周り、便器、トイレ周り、浴槽、浴室周り、洗面所周り、建材、衣類・装飾品、被服、家具類・家電製品、雑貨・日用品、洗面・バス用品、キッチン用品、装置・輸送機、工具・文具・事務用品、印刷物、運動器具・スポーツ用品、医療・健康用品、飲料・食品包装、飼育・ペット製品などが挙げられる。
＜粒子物＞
粒子物は粒子状の物質であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウイルス、細菌、カビの胞子、花粉、粉塵（金属粉塵、鉱物粉塵、動物性粉塵、植物性粉塵）、黄砂などが挙げられる。これらの粒子物は、大気中で浮遊してエアロゾル粒子となる。
粒子物は粒子状の物質であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウイルス、細菌、カビの胞子、花粉、粉塵（金属粉塵、鉱物粉塵、動物性粉塵、植物性粉塵）、黄砂などが挙げられる。これらの粒子物は、大気中で浮遊してエアロゾル粒子となる。
前記ウイルスとしては、ゲノムの種類、又はエンベロープの有無等にかかわることなく、様々なウイルスが挙げられる。
前記ウイルスとしては、例えば、ライノウイルス、ポリオウイルス、口蹄疫ウイルス、ロタウイルス、ノロウイルス、エンテロウイルス、ヘパトウイルス、アストロウイルス、サポウイルス、Ｅ型肝炎ウイルス、Ａ型、Ｂ型又はＣ型インフルエンザウイルス、パラインフルエンザウイルス、ムンプスウイルス（おたふくかぜ）、麻疹ウイルス、ヒトメタニューモウイルス、ＲＳウイルス、ニパウイルス、ヘンドラウイルス、黄熱ウイルス、デングウイルス、日本脳炎ウイルス、ウエストナイルウイルス、Ｂ型肝炎ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス、東部及び西部馬脳炎ウイルス、オニョンニョンウイルス、風疹ウイルス、ラッサウイルス、フニンウイルス、マチュポウイルウス、グアナリトウイルス、サビアウイルス、クリミアコンゴ出血熱ウイルス、スナバエ熱・ハンタウイルス、シンノンブレウイルス、狂犬病ウイルス、エボラウイルス、マーブルグウイルス、コウモリリッサウイルス、ヒトＴ細胞白血病ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス、ヒトコロナウイルス、ＳＡＲＳコロナウイルス、ヒトポルボウイルス、ポリオーマウイルス、ヒトパピローマウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、水痘・帯状発疹ウイルス、ＥＢウイルス、サイトメガロウイルス、天然痘ウイルス、サル痘ウイルス、牛痘ウイルス、モラシポックスウイルス、パラポックスウイルス、ジカウイルスなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記ウイルスとしては、例えば、ライノウイルス、ポリオウイルス、口蹄疫ウイルス、ロタウイルス、ノロウイルス、エンテロウイルス、ヘパトウイルス、アストロウイルス、サポウイルス、Ｅ型肝炎ウイルス、Ａ型、Ｂ型又はＣ型インフルエンザウイルス、パラインフルエンザウイルス、ムンプスウイルス（おたふくかぜ）、麻疹ウイルス、ヒトメタニューモウイルス、ＲＳウイルス、ニパウイルス、ヘンドラウイルス、黄熱ウイルス、デングウイルス、日本脳炎ウイルス、ウエストナイルウイルス、Ｂ型肝炎ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス、東部及び西部馬脳炎ウイルス、オニョンニョンウイルス、風疹ウイルス、ラッサウイルス、フニンウイルス、マチュポウイルウス、グアナリトウイルス、サビアウイルス、クリミアコンゴ出血熱ウイルス、スナバエ熱・ハンタウイルス、シンノンブレウイルス、狂犬病ウイルス、エボラウイルス、マーブルグウイルス、コウモリリッサウイルス、ヒトＴ細胞白血病ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス、ヒトコロナウイルス、ＳＡＲＳコロナウイルス、ヒトポルボウイルス、ポリオーマウイルス、ヒトパピローマウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、水痘・帯状発疹ウイルス、ＥＢウイルス、サイトメガロウイルス、天然痘ウイルス、サル痘ウイルス、牛痘ウイルス、モラシポックスウイルス、パラポックスウイルス、ジカウイルスなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記細菌としては、グラム陽性、グラム陰性、好気性、又は嫌気性などの性質に関わらず様々な細菌が挙げられる。
前記細菌としては、例えば、大腸菌、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、連鎖球菌、肺炎球菌、インフルエンザ菌、百日咳菌、腸炎菌、肺炎桿菌、緑膿菌、ビブリオ、サルモネラ菌、コレラ菌、赤痢菌、炭疽菌、結核菌、ボツリヌス菌、破傷風菌、レンサ球菌、セレウス菌、枯草菌、乳酸菌、ピロリ菌などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記細菌としては、例えば、大腸菌、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、連鎖球菌、肺炎球菌、インフルエンザ菌、百日咳菌、腸炎菌、肺炎桿菌、緑膿菌、ビブリオ、サルモネラ菌、コレラ菌、赤痢菌、炭疽菌、結核菌、ボツリヌス菌、破傷風菌、レンサ球菌、セレウス菌、枯草菌、乳酸菌、ピロリ菌などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
＜短パルスレーザー光＞
短パルスレーザー光は、ナノ秒（１×１０－９秒）以下のパルス幅を有するものを意味し、前記短パルスレーザー光のパルス幅は、フェムト秒（１０－１５秒）オーダーからピコ秒（１０－１２秒）オーダーであることが好ましい。
前記フェムト秒レーザーは、パルスが１～９９９×１０－１５秒と非常に短く、レーザーエネルギーの吸収によるアブレーション加工において、熱の拡散による影響を殆ど受けないことが知られている。
前記フェムト秒レーザーは、非常に干渉性の高いレーザーであり、適当な光学系により二つのフェムト秒レーザーを重ね合わせると、干渉による光強度の縞（干渉縞）が生ずる。このように、フェムト秒レーザーの干渉を用いれば、フォトリソグラフィなどの複雑な工程を経なくても、数十～数百オーダーの周期構造もしくは周期的な屈折率変化を、数十～数百μｍの領域に、容易かつ効率的に加工することが可能である。
短パルスレーザー光は、ナノ秒（１×１０－９秒）以下のパルス幅を有するものを意味し、前記短パルスレーザー光のパルス幅は、フェムト秒（１０－１５秒）オーダーからピコ秒（１０－１２秒）オーダーであることが好ましい。
前記フェムト秒レーザーは、パルスが１～９９９×１０－１５秒と非常に短く、レーザーエネルギーの吸収によるアブレーション加工において、熱の拡散による影響を殆ど受けないことが知られている。
前記フェムト秒レーザーは、非常に干渉性の高いレーザーであり、適当な光学系により二つのフェムト秒レーザーを重ね合わせると、干渉による光強度の縞（干渉縞）が生ずる。このように、フェムト秒レーザーの干渉を用いれば、フォトリソグラフィなどの複雑な工程を経なくても、数十～数百オーダーの周期構造もしくは周期的な屈折率変化を、数十～数百μｍの領域に、容易かつ効率的に加工することが可能である。
前記短パルスレーザー光の繰り返し周波数は、１０ｋＨｚ～１ＭＨｚであることが好ましく、５００ｋＨｚ～１ＭＨｚであることがより好ましい。
前記パルス発振するレーザーにおけるレーザー光源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エキシマレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー、半導体レーザーなどが挙げられる。
前記パルス発振するレーザーにおけるレーザー光源は、一定のピーク強度を有する短パルスレーザー光を繰り返し出力することができる。前記短パルスレーザー光は、ピーク強度が一定の複数のパルスを含むパルス列から構成される。
前記パルス発振するレーザーにおけるレーザー光源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エキシマレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザー、半導体レーザーなどが挙げられる。
前記パルス発振するレーザーにおけるレーザー光源は、一定のピーク強度を有する短パルスレーザー光を繰り返し出力することができる。前記短パルスレーザー光は、ピーク強度が一定の複数のパルスを含むパルス列から構成される。
＜付着防止構造＞
前記付着防止構造は、対象物の表面の少なくとも一部に形成されていればよいが、付着防止効果の点から対象物の表面の半分以上の部分に形成されることが好ましく、対象物の全面に形成しても構わない。
前記付着防止構造は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、階層構造を有することが、粒子物に対する付着防止効果の点から好ましい。
前記階層構造としては、例えば、短周期付着防止構造及び長周期付着防止構造を有することが、粒子物に対する付着防止効果の点から好ましい。
前記短周期付着防止構造における隣接する凹部の中心間の最短距離（以下、「ピッチ」と称することもある）は１μｍ未満が好ましく、０．１μｍ以下がより好ましく、０．０１μｍ以下が更に好ましく、０．００５μｍ以下が特に好ましく、０．００１μｍ以下がより更に好ましい。
前記長周期付着防止構造における隣接する凹部の中心間の最短距離（以下、「ピッチ」と称することもある）は，付着を防止する物質（粒子物）の大きさなどを考慮すると１μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上が更に好ましく、５０μｍ以上が特に好ましく、１００μｍ以上がより更に好ましい。どのようなピッチを選択するかは、例えば、透明性が必要であれば小さなピッチを選択するなど、当該対象物（製品）の意匠性なども考慮して決定される。
前記付着防止構造は、対象物の表面の少なくとも一部に形成されていればよいが、付着防止効果の点から対象物の表面の半分以上の部分に形成されることが好ましく、対象物の全面に形成しても構わない。
前記付着防止構造は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、階層構造を有することが、粒子物に対する付着防止効果の点から好ましい。
前記階層構造としては、例えば、短周期付着防止構造及び長周期付着防止構造を有することが、粒子物に対する付着防止効果の点から好ましい。
前記短周期付着防止構造における隣接する凹部の中心間の最短距離（以下、「ピッチ」と称することもある）は１μｍ未満が好ましく、０．１μｍ以下がより好ましく、０．０１μｍ以下が更に好ましく、０．００５μｍ以下が特に好ましく、０．００１μｍ以下がより更に好ましい。
前記長周期付着防止構造における隣接する凹部の中心間の最短距離（以下、「ピッチ」と称することもある）は，付着を防止する物質（粒子物）の大きさなどを考慮すると１μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上が更に好ましく、５０μｍ以上が特に好ましく、１００μｍ以上がより更に好ましい。どのようなピッチを選択するかは、例えば、透明性が必要であれば小さなピッチを選択するなど、当該対象物（製品）の意匠性なども考慮して決定される。
前記短周期付着防止構造は、前記長周期付着防止構造の少なくとも凸頂部に形成されていることが、粒子物に対する付着防止効果の点から好ましい。
＜付着防止構造の形成方法＞
前記付着防止構造は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、干渉加工法により形成されることが好ましい。
前記干渉加工法には、表面波干渉加工法と多光束干渉加工法とがある。
前記付着防止構造は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、干渉加工法により形成されることが好ましい。
前記干渉加工法には、表面波干渉加工法と多光束干渉加工法とがある。
－表面波干渉加工法－
Ｂｉｒｎｂａｕｍは、レーザー加工痕の底面に波長サイズの周期構造が「瞬時に」できることを１９６５年に発見した（Ｂｉｒｎｂａｕｍ Ｍ．：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｄａｍａｇｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｒｕｂｙ ｌａｓｅｒｓ，Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．，３６（１１），３６８８－３６８９ （１９６５））。
前記周期構造は、入射光と表面にできるプラズマ波もしくは散乱光との干渉によりできる定常波が、物質表面を選択的に昇華するアブレーション現象であることが解明され、「表面波干渉加工法」と呼ばれる。つまり、レーザーによる物質の加工原理には、熱加工と、アブレーション（昇華）との２種類がある。レーザーのパワーが十分であればアブレーションのみが起こり熱は発生しない。レーザーのパワーが足りないとアブレーションと熱加工の両方が発生することになる。そして、レーザーのパワーが低いと熱加工のみが起こることになる。このいずれかの状況になるかは，パルスレーザーにおいてはパルス幅に依存する。
Ｂｉｒｎｂａｕｍは、レーザー加工痕の底面に波長サイズの周期構造が「瞬時に」できることを１９６５年に発見した（Ｂｉｒｎｂａｕｍ Ｍ．：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｄａｍａｇｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｒｕｂｙ ｌａｓｅｒｓ，Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．，３６（１１），３６８８－３６８９ （１９６５））。
前記周期構造は、入射光と表面にできるプラズマ波もしくは散乱光との干渉によりできる定常波が、物質表面を選択的に昇華するアブレーション現象であることが解明され、「表面波干渉加工法」と呼ばれる。つまり、レーザーによる物質の加工原理には、熱加工と、アブレーション（昇華）との２種類がある。レーザーのパワーが十分であればアブレーションのみが起こり熱は発生しない。レーザーのパワーが足りないとアブレーションと熱加工の両方が発生することになる。そして、レーザーのパワーが低いと熱加工のみが起こることになる。このいずれかの状況になるかは，パルスレーザーにおいてはパルス幅に依存する。
表面波干渉加工法では、金属、樹脂等の特定の物質の表面に、固体の熱緩和時間よりも短いパルス幅のフェムト秒レーザーを照射すると、物質に表面プラズマ波（表面波）が励起されることを利用している。レーザーのエネルギー強度が閾値を超えた部分で選択的にイオン放出が起こって加工され、回折格子状の微細周期構造が現れる。この現象は、自己組織的に形成されるので、表面内を走査しても、凹凸の周期を一致させることができる。
フェムト秒レーザーを用いた表面波干渉加工によると、幅数ｍｍに数千本の微細構造を秒速数ｍｍという超高速度で形成することができる。
表面波干渉加工法によって生じる周期構造のピッチａは，レーザーの波長λと入射角θに依存してａ＝λ／（１±ｓｉｎθ）の関係で変化することが理論的に示されている（下記論文参照）。
・Ｃａｍｐｂｅｌｌ ＥＥＢ， Ａｓｈｋｅｎａｓｉ Ｄ， Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ａ： Ｕｌｔｒａ－ｓｈｏｒｔ－ｐｕｌｓｅ ｌａｓｅｒ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｂｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ， Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｒｕｍ， ３０１， １２３－１４４ （１９９９）
・Ｓａｋａｂｅ Ｓ， Ｈａｓｈｉｄａ Ｍ， Ｔｏｋｉｔａ Ｓ， Ｎａｍｂａ Ｓ， Ｏｋａｍｕｒｏ Ｋ： Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ ｓｅｌｆ－ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｇｒａｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｎ ａ ｍｅｔａｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｂｙ ａ ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ ｌａｓｅｒ ｐｕｌｓｅ， Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ， ７９， ３３４０９－１－３３４０９－４ （２００９）
なお、表面波干渉加工法の詳細については、例えば、「Ｂｉｒｎｂａｕｍ Ｍ．： Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｄａｍａｇｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｒｕｂｙ ｌａｓｅｒｓ， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ３６（１１）， ３６８８－３６８９ （１９６５）」の記載などを参照することができる。
フェムト秒レーザーを用いた表面波干渉加工によると、幅数ｍｍに数千本の微細構造を秒速数ｍｍという超高速度で形成することができる。
表面波干渉加工法によって生じる周期構造のピッチａは，レーザーの波長λと入射角θに依存してａ＝λ／（１±ｓｉｎθ）の関係で変化することが理論的に示されている（下記論文参照）。
・Ｃａｍｐｂｅｌｌ ＥＥＢ， Ａｓｈｋｅｎａｓｉ Ｄ， Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ Ａ： Ｕｌｔｒａ－ｓｈｏｒｔ－ｐｕｌｓｅ ｌａｓｅｒ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｂｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ， Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｒｕｍ， ３０１， １２３－１４４ （１９９９）
・Ｓａｋａｂｅ Ｓ， Ｈａｓｈｉｄａ Ｍ， Ｔｏｋｉｔａ Ｓ， Ｎａｍｂａ Ｓ， Ｏｋａｍｕｒｏ Ｋ： Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ ｓｅｌｆ－ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｇｒａｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｎ ａ ｍｅｔａｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｂｙ ａ ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ ｌａｓｅｒ ｐｕｌｓｅ， Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ， ７９， ３３４０９－１－３３４０９－４ （２００９）
なお、表面波干渉加工法の詳細については、例えば、「Ｂｉｒｎｂａｕｍ Ｍ．： Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｄａｍａｇｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｒｕｂｙ ｌａｓｅｒｓ， Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ３６（１１）， ３６８８－３６８９ （１９６５）」の記載などを参照することができる。
－多光束干渉加工法－
多光束干渉加工法は、フェムト秒レーザーを用いることにより、レーザースポット内にマイクロメートルとナノメートルの領域の光の干渉パターンを任意に生成することができるので、一回のレーザー掃引で数十から数百本の周期構造を、レーザースポット径よりも小さなナノメートル領域のピッチでさえも実現でき、高速加工できる。また、光学的条件を選定することにより、３次元構造を形成することもできる。
例えば、フェムト秒レーザー加工装置と空間光位相変調器を用いて、数百ｎｍピッチを加工でき、光束数を変化させるとともに、１本のレーザービームのみに位相板を挿入することにより、３次元形状の異なる干渉パターンを形成できる。
なお、多光束干渉加工法の詳細については、例えば、「Ａ． Ａ． Ｍａｚｎｅｖ， Ｔ． Ｆ． Ｃｒｉｍｍｉｎｓ， ａｎｄ Ｋ． Ａ．： Ｈｏｗ ｔｏ ｍａｋｅ ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ ｐｕｌｓｅｓ ｏｖｅｒｌａｐ， Ｏｐｔｉｃｓ ＬＥｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ． ２３， Ｎｏ． １７， １３７８－１３８０， （１９９８）」の記載などを参照することができる。
多光束干渉加工法は、フェムト秒レーザーを用いることにより、レーザースポット内にマイクロメートルとナノメートルの領域の光の干渉パターンを任意に生成することができるので、一回のレーザー掃引で数十から数百本の周期構造を、レーザースポット径よりも小さなナノメートル領域のピッチでさえも実現でき、高速加工できる。また、光学的条件を選定することにより、３次元構造を形成することもできる。
例えば、フェムト秒レーザー加工装置と空間光位相変調器を用いて、数百ｎｍピッチを加工でき、光束数を変化させるとともに、１本のレーザービームのみに位相板を挿入することにより、３次元形状の異なる干渉パターンを形成できる。
なお、多光束干渉加工法の詳細については、例えば、「Ａ． Ａ． Ｍａｚｎｅｖ， Ｔ． Ｆ． Ｃｒｉｍｍｉｎｓ， ａｎｄ Ｋ． Ａ．： Ｈｏｗ ｔｏ ｍａｋｅ ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ ｐｕｌｓｅｓ ｏｖｅｒｌａｐ， Ｏｐｔｉｃｓ ＬＥｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ． ２３， Ｎｏ． １７， １３７８－１３８０， （１９９８）」の記載などを参照することができる。
－パーカッション加工法－
前記付着防止構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、パーカッション加工法により形成されることが好ましい。
パーカッション加工法とは、間欠的にレーザー照射を行う加工法であり、パルス加工を被加工物（ワーク）に対して時間間隔、若しくは一定間隔、及びこれらを併用したショットを連続的に繰り返すレーザー加工法である。
ナノ秒パルスレーザーの照射ピッチをマイクロメートルオーダーで制御しながらパーカッション加工法を併用することで、マイクロメートルピッチとナノメートルピッチの異なる周期の微細周期構造を同時に形成することが可能となる。
レーザー照射を間欠的に行うパーカッション加工法を用い，かつ２次元平面上の照射パターンを変化させることによって所望の３次元形状を得ることができる。この方法として、レーザー照射箇所とレーザー照射される対象物とを相対移動させつつパーカッション加工を行うことにより、対象物の表面に周期構造を形成させることができる。更に、ナノ秒パルスレーザーの照射ピッチをマイクロメートルオーダー（即ち、１マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下）で制御しながらパーカッション加工法を併用することで、マイクロメートルオーダーよりも周期の短いピッチの、異なる２つの微細周期構造を同時に形成させることができる。
超短パルスレーザーは所定の距離間隔及び所定の時間間隔で照射されるパーカッション加工法によって照射することができる。これにより、対象物の表面に形成される周期構造をレーザーのスポット径のオーバーラップ率を容易に調整することが可能となり、表面波干渉を制御したり，周期構造のピッチを制御したりすることができる。
なお、パーカッション加工法の詳細については、例えば、特開２０２０－６６８２４号公報、特開２０２０－１４６７２５号公報などの記載を参照することができる。
前記付着防止構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、パーカッション加工法により形成されることが好ましい。
パーカッション加工法とは、間欠的にレーザー照射を行う加工法であり、パルス加工を被加工物（ワーク）に対して時間間隔、若しくは一定間隔、及びこれらを併用したショットを連続的に繰り返すレーザー加工法である。
ナノ秒パルスレーザーの照射ピッチをマイクロメートルオーダーで制御しながらパーカッション加工法を併用することで、マイクロメートルピッチとナノメートルピッチの異なる周期の微細周期構造を同時に形成することが可能となる。
レーザー照射を間欠的に行うパーカッション加工法を用い，かつ２次元平面上の照射パターンを変化させることによって所望の３次元形状を得ることができる。この方法として、レーザー照射箇所とレーザー照射される対象物とを相対移動させつつパーカッション加工を行うことにより、対象物の表面に周期構造を形成させることができる。更に、ナノ秒パルスレーザーの照射ピッチをマイクロメートルオーダー（即ち、１マイクロメートル以上１００マイクロメートル以下）で制御しながらパーカッション加工法を併用することで、マイクロメートルオーダーよりも周期の短いピッチの、異なる２つの微細周期構造を同時に形成させることができる。
超短パルスレーザーは所定の距離間隔及び所定の時間間隔で照射されるパーカッション加工法によって照射することができる。これにより、対象物の表面に形成される周期構造をレーザーのスポット径のオーバーラップ率を容易に調整することが可能となり、表面波干渉を制御したり，周期構造のピッチを制御したりすることができる。
なお、パーカッション加工法の詳細については、例えば、特開２０２０－６６８２４号公報、特開２０２０－１４６７２５号公報などの記載を参照することができる。
－逆テーパー加工法－
前記付着防止構造は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、逆テーパー加工法により形成することが好ましい。
短パルスレーザー加工においては、光の入射側からその進行方向に向かって加工領域を狭める加工（「順テーパー加工」）のみならず、光の入射側からその進行方向に向かって加工領域を拡げる加工（「逆テーパー加工」）が求められている。なぜなら、前記逆テーパー加工は、断面の３次元形状の制約がなくなり、任意の形状を取ることができ、３次元の直接加工が可能となるからである。
根元にくびれがある逆テーパー形状の凸部は、「リエントラント構造」と呼ばれている。逆テーパー角が数十度に達する「リエントラント構造」はフェムト秒レーザーを用いた光学ユニットを用いることにより形成できる。
なお、逆テーパー加工法の詳細については、例えば、特願２０２０－１７４３２０号明細書の記載などを参照することができる。
前記付着防止構造は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、逆テーパー加工法により形成することが好ましい。
短パルスレーザー加工においては、光の入射側からその進行方向に向かって加工領域を狭める加工（「順テーパー加工」）のみならず、光の入射側からその進行方向に向かって加工領域を拡げる加工（「逆テーパー加工」）が求められている。なぜなら、前記逆テーパー加工は、断面の３次元形状の制約がなくなり、任意の形状を取ることができ、３次元の直接加工が可能となるからである。
根元にくびれがある逆テーパー形状の凸部は、「リエントラント構造」と呼ばれている。逆テーパー角が数十度に達する「リエントラント構造」はフェムト秒レーザーを用いた光学ユニットを用いることにより形成できる。
なお、逆テーパー加工法の詳細については、例えば、特願２０２０－１７４３２０号明細書の記載などを参照することができる。
（第２の形態の付着防止構造物の製造方法）
本発明の第２の形態の付着防止構造物の製造方法は、モールドの表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成したモールドを用いて付着防止構造物を製造する。
本発明の第２の形態の付着防止構造物の製造方法によると、細菌、ウイルス、粉塵等の粒子物を防止する付着防止構造を表面に形成したモールドを作製し、このモールドを用いて、例えば、射出成形、ブロー成形、ナノインプリントなどにより、表面に付着防止構造を有する付着構造物を高速に大量生産できる。
本発明の第２の形態の付着防止構造物の製造方法は、モールドの表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成したモールドを用いて付着防止構造物を製造する。
本発明の第２の形態の付着防止構造物の製造方法によると、細菌、ウイルス、粉塵等の粒子物を防止する付着防止構造を表面に形成したモールドを作製し、このモールドを用いて、例えば、射出成形、ブロー成形、ナノインプリントなどにより、表面に付着防止構造を有する付着構造物を高速に大量生産できる。
（付着防止構造物）
本発明の付着防止構造物は、本発明の付着防止構造物の製造方法により製造される。
本発明の付着防止構造物は、表面の少なくとも一部に粒子物の付着を防止する付着防止構造を有しているので、細菌、ウイルス、粉塵等の粒子物の付着を効果的に防止できる。
本発明の付着防止構造物は、本発明の付着防止構造物の製造方法により製造される。
本発明の付着防止構造物は、表面の少なくとも一部に粒子物の付着を防止する付着防止構造を有しているので、細菌、ウイルス、粉塵等の粒子物の付着を効果的に防止できる。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
＜表面波干渉加工法による付着防止構造の形成＞
図１に示すように、超短パルスレーザーのひとつであるフェムト秒レーザー加工装置１０（ＰＨＡＲＯＳ ＳＰ、パルス幅２３４ｆｓ、中心波長５１４ｎｍ、繰り返し周波数６０ｋＨｚ、Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ社）を使用し、被加工物１５としてのガラス単繊維（繊維直径１２５μｍ、古河電気工業（株）製）にｘ－ｙの２軸方向とも走査速度０．５ｍｍ／ｓでショット加工を行った。図１中１１はレーザーヘッド、１２はビームエキスパンダ、１３はミラー、１４は集光レンズ、１６はＸＹＺステージである。
加工条件としては、スポット径６．９μｍで固定し、フルエンス２．３４～１８．３６Ｊ／ｃｍ２、オーバーラップ率０～９０％、ピッチ０．７～７μｍで変化させた。
図１に示すフェムト秒レーザー加工装置により、図２Ａから図２Ｃに示す付着防止構造を形成した。図２Ａはフルエンス（Ｆ）＝８．８８Ｊ／ｃｍ２、オーバーラップ率（ＯＲ）＝０％の条件で作製した付着防止構造であり、長周期付着防止構造のピッチは９μｍであった。
図２Ｂはフルエンス（Ｆ）＝１３．６９Ｊ／ｃｍ２、オーバーラップ率（ＯＲ）＝５０％の条件で作製した付着防止構造であり、短周期付着防止構造のピッチは９５０ｎｍであった。
図２Ｃはフルエンス（Ｆ）＝４．４６Ｊ／ｃｍ２、オーバーラップ率（ＯＲ）＝９０％の条件で作製した付着防止構造である。ランダム構造なので確定的なピッチは示せないが、長周期付着防止構造のピッチはおおよそ２～６μｍであった。
＜表面波干渉加工法による付着防止構造の形成＞
図１に示すように、超短パルスレーザーのひとつであるフェムト秒レーザー加工装置１０（ＰＨＡＲＯＳ ＳＰ、パルス幅２３４ｆｓ、中心波長５１４ｎｍ、繰り返し周波数６０ｋＨｚ、Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ社）を使用し、被加工物１５としてのガラス単繊維（繊維直径１２５μｍ、古河電気工業（株）製）にｘ－ｙの２軸方向とも走査速度０．５ｍｍ／ｓでショット加工を行った。図１中１１はレーザーヘッド、１２はビームエキスパンダ、１３はミラー、１４は集光レンズ、１６はＸＹＺステージである。
加工条件としては、スポット径６．９μｍで固定し、フルエンス２．３４～１８．３６Ｊ／ｃｍ２、オーバーラップ率０～９０％、ピッチ０．７～７μｍで変化させた。
図１に示すフェムト秒レーザー加工装置により、図２Ａから図２Ｃに示す付着防止構造を形成した。図２Ａはフルエンス（Ｆ）＝８．８８Ｊ／ｃｍ２、オーバーラップ率（ＯＲ）＝０％の条件で作製した付着防止構造であり、長周期付着防止構造のピッチは９μｍであった。
図２Ｂはフルエンス（Ｆ）＝１３．６９Ｊ／ｃｍ２、オーバーラップ率（ＯＲ）＝５０％の条件で作製した付着防止構造であり、短周期付着防止構造のピッチは９５０ｎｍであった。
図２Ｃはフルエンス（Ｆ）＝４．４６Ｊ／ｃｍ２、オーバーラップ率（ＯＲ）＝９０％の条件で作製した付着防止構造である。ランダム構造なので確定的なピッチは示せないが、長周期付着防止構造のピッチはおおよそ２～６μｍであった。
次に、上記表面波干渉加工法により形成した付着防止構造を有する加工試験片を用い、以下のようにして抗菌性試験を行った。
＜抗菌性試験＞
－加工試験片の作製－
試験片の加工にはピコ秒パルスレーザー（ＴｒｕｅＭｉｃｒｏ５０００シリーズ、ＴＲＵＭＰＦ ドイツ）、波長５１５ｎｍ、パルス幅１９０ｆｓ、最大繰り返し周波数６００ｋＨｚを用いた。
表面波干渉加工法の加工条件は、試験片としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、厚さ０．３ｍｍ、表面粗さＲａ＝０．０２μｍ）を用い、繰り返し周波数４００ｋＨｚ、パルス幅１９０ｆｓ、平均出力８．２Ｗ、スポット径φ２０μｍとした。
レーザー加工の光学系には、ガルバノスキャナーと、エキスパンダと、ｆ－θレンズを組み合わせた走査型光学系を採用し、６０ｍｍ×６０ｍｍの試験片に対して、図３に示すように、５０ｍｍ×５０ｍｍの部分に表面波干渉加工（ピッチ５００ｎｍ）を行った。
なお、加工試験片は、乾熱滅菌器により６０℃で１時間加熱し、無菌化して使用した。
－加工試験片の作製－
試験片の加工にはピコ秒パルスレーザー（ＴｒｕｅＭｉｃｒｏ５０００シリーズ、ＴＲＵＭＰＦ ドイツ）、波長５１５ｎｍ、パルス幅１９０ｆｓ、最大繰り返し周波数６００ｋＨｚを用いた。
表面波干渉加工法の加工条件は、試験片としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、厚さ０．３ｍｍ、表面粗さＲａ＝０．０２μｍ）を用い、繰り返し周波数４００ｋＨｚ、パルス幅１９０ｆｓ、平均出力８．２Ｗ、スポット径φ２０μｍとした。
レーザー加工の光学系には、ガルバノスキャナーと、エキスパンダと、ｆ－θレンズを組み合わせた走査型光学系を採用し、６０ｍｍ×６０ｍｍの試験片に対して、図３に示すように、５０ｍｍ×５０ｍｍの部分に表面波干渉加工（ピッチ５００ｎｍ）を行った。
なお、加工試験片は、乾熱滅菌器により６０℃で１時間加熱し、無菌化して使用した。
－抗菌性の評価－
ＪＩＳ Ｚ２８０１：２０１０「抗菌加工製品－抗菌性試験方法・抗菌効果」、５．試験方法（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｋｉｋａｋｕｒｕｉ．ｃｏｍ／ｚ２／Ｚ２８０１－２０１２－０１．ｈｔｍｌ）に基づき、抗菌性試験を実施した。
供試菌として大腸菌（ＮＢＲＣ３９７２）の懸濁液を使用した。
具体的な手順として、予め作製した加工試験片の全面を、エタノールを吸収させた脱脂綿により拭いた。
乾燥した加工試験片の上に、濃度を６．３×１０５ｃｆｕ／ｍＬに制御した大腸菌の懸濁液を０．４ｍＬ滴下し、４０ｍｍ×４０ｍｍに断裁したポリプロピレンフィルム（ＶＦ－１０、コクヨ社製）を載せることにより、加工試験片表面上に大腸菌の懸濁液を薄く広げつつ被覆して乾燥を防止した。その状態の加工試験片を３５℃、湿度９０％ＲＨ以上の環境下で２４時間静置した。
その後、加工試験片を洗い流して回収した菌液を寒天培地にて培養し、コロニー数をカウントすることにより元の加工試験片上の生菌数を算出し、下記数式（ｉ）により抗菌活性値Ｒを求め、下記の基準により抗菌性を評価した。結果を表１に示した。
抗菌活性値Ｒ＝Ｕｔ－Ａｔ・・・数式（ｉ）
ただし、Ｕｔは未加工試験片の反応後の生菌数の対数値、Ａｔは加工試験片の反応後の生菌数の対数値である。
［評価基準］
×：Ｒ＜２．０、抗菌効果が認められない
〇：２．０≦Ｒ≦３．０、抗菌効果が認められる
◎：３．０＜Ｒ、強い抗菌効果が認められる
ＪＩＳ Ｚ２８０１：２０１０「抗菌加工製品－抗菌性試験方法・抗菌効果」、５．試験方法（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｋｉｋａｋｕｒｕｉ．ｃｏｍ／ｚ２／Ｚ２８０１－２０１２－０１．ｈｔｍｌ）に基づき、抗菌性試験を実施した。
供試菌として大腸菌（ＮＢＲＣ３９７２）の懸濁液を使用した。
具体的な手順として、予め作製した加工試験片の全面を、エタノールを吸収させた脱脂綿により拭いた。
乾燥した加工試験片の上に、濃度を６．３×１０５ｃｆｕ／ｍＬに制御した大腸菌の懸濁液を０．４ｍＬ滴下し、４０ｍｍ×４０ｍｍに断裁したポリプロピレンフィルム（ＶＦ－１０、コクヨ社製）を載せることにより、加工試験片表面上に大腸菌の懸濁液を薄く広げつつ被覆して乾燥を防止した。その状態の加工試験片を３５℃、湿度９０％ＲＨ以上の環境下で２４時間静置した。
その後、加工試験片を洗い流して回収した菌液を寒天培地にて培養し、コロニー数をカウントすることにより元の加工試験片上の生菌数を算出し、下記数式（ｉ）により抗菌活性値Ｒを求め、下記の基準により抗菌性を評価した。結果を表１に示した。
抗菌活性値Ｒ＝Ｕｔ－Ａｔ・・・数式（ｉ）
ただし、Ｕｔは未加工試験片の反応後の生菌数の対数値、Ａｔは加工試験片の反応後の生菌数の対数値である。
［評価基準］
×：Ｒ＜２．０、抗菌効果が認められない
〇：２．０≦Ｒ≦３．０、抗菌効果が認められる
◎：３．０＜Ｒ、強い抗菌効果が認められる
（実施例２）
＜多光束干渉加工法による付着防止構造の形成＞
図４に示すように、レーザー発振器２１として市販のフェムト秒パルスレーザー（Ｐｈａｒｏｓ－６Ｗ、Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ リトアニア共和国）を、波長５１５ｎｍ、パルス幅２７７ｆｓ、及び繰り返し周波数１０ｋＨｚで用いた。
多光束干渉加工法に用いる光学ユニット２０は、図４に示すように、空間光位相変調器２２（ＬＣＯＳ－ＳＬＭ、浜松フォトニクス（株）製）と、空間光位相変調器２２で分岐させた光を平行光にするためのコリメートレンズ２３と、レーザーのスポット径を調整するためのビームエキスパンダ２４と、２つの穴のあるマスク２６（穴直径＝２００μｍ）と、集光レンズ２７とから構成されている。なお、図４中２５はミラー、２８はワーク（被加工物）である。
多光束干渉加工法の加工条件は、ワーク（被加工物）２８としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、厚さ１ｍｍ、表面粗さＲａ＝０．０３μｍ）を用い、繰り返し周波数１０ｋＨｚ、パルス幅２９０ｆｓ、平均出力２３５ｍＷ、スポット径６４μｍとした。
ワークを載せたステージ移動速度は０．５ｍｍ／ｓであり、１ショットあたり６０本の溝を形成できた。
上記多光束干渉加工法により、図５Ａに示すように２光束干渉で一軸（ｘ）方向の格子状の付着防止構造を形成することができ、図５Ｂに示すように４光束干渉で二軸（ｘ－ｙ）方向の格子状の付着防止構造を形成することができた。
図５Ａ及び図５Ｂの付着防止構造におけるピッチは１μｍであった。つまり、本方法によれば、一方向の付着防止構造だけでなく、２方向の付着防止構造を同時に付与することができる。
このとき、回折角Ψと照射角θの関係は、次数式（１）で示される。
ここで、合成焦点距離Ｆ＝（ｆ１×ｆ３）／（ｆ２×ｆ４）である。
＜多光束干渉加工法による付着防止構造の形成＞
図４に示すように、レーザー発振器２１として市販のフェムト秒パルスレーザー（Ｐｈａｒｏｓ－６Ｗ、Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ リトアニア共和国）を、波長５１５ｎｍ、パルス幅２７７ｆｓ、及び繰り返し周波数１０ｋＨｚで用いた。
多光束干渉加工法に用いる光学ユニット２０は、図４に示すように、空間光位相変調器２２（ＬＣＯＳ－ＳＬＭ、浜松フォトニクス（株）製）と、空間光位相変調器２２で分岐させた光を平行光にするためのコリメートレンズ２３と、レーザーのスポット径を調整するためのビームエキスパンダ２４と、２つの穴のあるマスク２６（穴直径＝２００μｍ）と、集光レンズ２７とから構成されている。なお、図４中２５はミラー、２８はワーク（被加工物）である。
多光束干渉加工法の加工条件は、ワーク（被加工物）２８としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、厚さ１ｍｍ、表面粗さＲａ＝０．０３μｍ）を用い、繰り返し周波数１０ｋＨｚ、パルス幅２９０ｆｓ、平均出力２３５ｍＷ、スポット径６４μｍとした。
ワークを載せたステージ移動速度は０．５ｍｍ／ｓであり、１ショットあたり６０本の溝を形成できた。
上記多光束干渉加工法により、図５Ａに示すように２光束干渉で一軸（ｘ）方向の格子状の付着防止構造を形成することができ、図５Ｂに示すように４光束干渉で二軸（ｘ－ｙ）方向の格子状の付着防止構造を形成することができた。
図５Ａ及び図５Ｂの付着防止構造におけるピッチは１μｍであった。つまり、本方法によれば、一方向の付着防止構造だけでなく、２方向の付着防止構造を同時に付与することができる。
このとき、回折角Ψと照射角θの関係は、次数式（１）で示される。
付着防止構造（微細周期構造）パターンのピッチτは、波長λと照射角θから、次数式（２）で示される。
即ち、本方法による加工により、同一表面へ所定のピッチの長周期付着防止構造と短周期付着防止構造を付与することで、階層構造を作製することができる。
（実施例３）
＜パーカッション加工法による付着防止構造の形成＞
金属試料は炭素鋼（表面粗さＲａ＝０．３μｍ、日立金属株式会社製）を用い、これを２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさに切り出し、加工試料片とした。
加工試料片を濃硫酸３に対し３０％過酸化水素水１の容量比で混合したピラニア溶液に浸漬した後、引上げ、イオン交換水で洗浄し、乾燥させた。
上記の前処理を行った加工試料片について、同じ大きさの正方形となるように４分割した箇所に、以下のようにしてパーカッション加工を行った。
レーザー加工はナノ秒レーザー加工装置（発振波長５３２ｎｍ、最大出力１０Ｗ）を使用した。レーザー加工の光学系としては，ガルバノスキャナーと、エキスパンダと、ｆ－θレンズを組み合わせた走査型光学系を採用した。また、レーザー出力を制御するために減衰板を２個使用した。掃引方法としてはガルバノミラーを用いた。レーザースポット径はエキスパンダ８倍、レンズは焦点距離１００ｍｍのｆ－θレンズを用い、直径１６μｍとした。また、加工試料片の表面におけるレーザーの径は１６μｍとし、レーザー光の掃引スピードを変化させることでピッチを４０μｍとなるように制御した。また、１箇所当たりのレーザー照射のショット回数が８０回となるようにした。
以上のパーカッション加工法により、図６Ａ及び図６Ｂに示す付着防止構造を形成した。
図６Ａはフルエンス（Ｆ）＝４．９８Ｊ／ｃｍ２の条件で形成した付着防止構造である。
図６Ｂはフルエンス（Ｆ）＝９．９５Ｊ／ｃｍ２の条件で形成した付着防止構造である。
図６Ａ及び図６Ｂは、パーカッション加工法によるレーザー共焦点顕微鏡の写真であり、レーザー光の進行方向にクレーター状の穴が観察された。微細な穴の周囲にある土手状の外縁は、超短パルスレーザーのマランゴニ効果によって形成されたものと考えられる。
＜パーカッション加工法による付着防止構造の形成＞
金属試料は炭素鋼（表面粗さＲａ＝０．３μｍ、日立金属株式会社製）を用い、これを２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさに切り出し、加工試料片とした。
加工試料片を濃硫酸３に対し３０％過酸化水素水１の容量比で混合したピラニア溶液に浸漬した後、引上げ、イオン交換水で洗浄し、乾燥させた。
上記の前処理を行った加工試料片について、同じ大きさの正方形となるように４分割した箇所に、以下のようにしてパーカッション加工を行った。
レーザー加工はナノ秒レーザー加工装置（発振波長５３２ｎｍ、最大出力１０Ｗ）を使用した。レーザー加工の光学系としては，ガルバノスキャナーと、エキスパンダと、ｆ－θレンズを組み合わせた走査型光学系を採用した。また、レーザー出力を制御するために減衰板を２個使用した。掃引方法としてはガルバノミラーを用いた。レーザースポット径はエキスパンダ８倍、レンズは焦点距離１００ｍｍのｆ－θレンズを用い、直径１６μｍとした。また、加工試料片の表面におけるレーザーの径は１６μｍとし、レーザー光の掃引スピードを変化させることでピッチを４０μｍとなるように制御した。また、１箇所当たりのレーザー照射のショット回数が８０回となるようにした。
以上のパーカッション加工法により、図６Ａ及び図６Ｂに示す付着防止構造を形成した。
図６Ａはフルエンス（Ｆ）＝４．９８Ｊ／ｃｍ２の条件で形成した付着防止構造である。
図６Ｂはフルエンス（Ｆ）＝９．９５Ｊ／ｃｍ２の条件で形成した付着防止構造である。
図６Ａ及び図６Ｂは、パーカッション加工法によるレーザー共焦点顕微鏡の写真であり、レーザー光の進行方向にクレーター状の穴が観察された。微細な穴の周囲にある土手状の外縁は、超短パルスレーザーのマランゴニ効果によって形成されたものと考えられる。
（実施例４）
＜逆テーパー加工法による付着防止構造の形成＞
図７に示すように、逆テーパー加工法に用いる光学ユニット３０は、コリメート調整をするビームエキスパンダ３２と、照射角を可変とするための一対の第１のステップミラー３３及び第２のステップミラー３４と、レーザービームを回転させるためのダブプリズム３５と、非球面レンズ３７（ｆ＝１７ｍｍ～２０ｍｍ）とから構成されている。なお、図７中３１はレーザーヘッド、３６はスキャナミラー（固定）、３８はワーク（被加工物）である。
第１のステップミラー３３と第２のステップミラー３４の角度を変更することにより、レーザービームの非球面レンズ３７中心からの距離を調整し、アナログ的に逆テーパー角を可変できる。また、ダブプリズム３５をモーターで回転させて、逆テーパー加工を行うことができる。
上記逆テーパー加工法により、図８に示す付着防止構造を形成した。図８は出力５００ｍＷ、オーバーラップ率（ＯＲ）＝９０％の条件で形成した付着防止構造である。
＜逆テーパー加工法による付着防止構造の形成＞
図７に示すように、逆テーパー加工法に用いる光学ユニット３０は、コリメート調整をするビームエキスパンダ３２と、照射角を可変とするための一対の第１のステップミラー３３及び第２のステップミラー３４と、レーザービームを回転させるためのダブプリズム３５と、非球面レンズ３７（ｆ＝１７ｍｍ～２０ｍｍ）とから構成されている。なお、図７中３１はレーザーヘッド、３６はスキャナミラー（固定）、３８はワーク（被加工物）である。
第１のステップミラー３３と第２のステップミラー３４の角度を変更することにより、レーザービームの非球面レンズ３７中心からの距離を調整し、アナログ的に逆テーパー角を可変できる。また、ダブプリズム３５をモーターで回転させて、逆テーパー加工を行うことができる。
上記逆テーパー加工法により、図８に示す付着防止構造を形成した。図８は出力５００ｍＷ、オーバーラップ率（ＯＲ）＝９０％の条件で形成した付着防止構造である。
１０ レーザー加工装置
１１ レーザーヘッド
１２ ビームエキスパンダ
１３ ミラー
１４ 集光レンズ
１５ 被加工物
１６ ＸＹＺステージ
２０ 光学ユニット
２１ レーザー発振器
２２ 空間光位相変調器
２３ コリメートレンズ
２４ ビームエキスパンダ
２５ ミラー
２６ マスク
２７ 集光レンズ
２８ ワーク
３０ 光学ユニット
３１ レーザーヘッド
３２ ビームエキスパンダ
３３ 第１のステップミラー
３４ 第２のステップミラー
３５ ダブプリズム
３６ スキャナミラー
３７ 非球面レンズ
３８ ワーク
１１ レーザーヘッド
１２ ビームエキスパンダ
１３ ミラー
１４ 集光レンズ
１５ 被加工物
１６ ＸＹＺステージ
２０ 光学ユニット
２１ レーザー発振器
２２ 空間光位相変調器
２３ コリメートレンズ
２４ ビームエキスパンダ
２５ ミラー
２６ マスク
２７ 集光レンズ
２８ ワーク
３０ 光学ユニット
３１ レーザーヘッド
３２ ビームエキスパンダ
３３ 第１のステップミラー
３４ 第２のステップミラー
３５ ダブプリズム
３６ スキャナミラー
３７ 非球面レンズ
３８ ワーク
Claims (11)
- 対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して、逆テーパー加工法により、粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成する工程を含むことを特徴とする付着防止構造物の製造方法。
- モールドの表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して、逆テーパー加工法により、粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成したモールドを用いて、付着防止構造物を製造することを特徴とする付着防止構造物の製造方法。
- 繊維の表面の少なくとも一部に短パルススレーザー光を照射して、表面波干渉加工法により、粒子物の付着を防止するピッチが２～６μｍの範囲で一定でない付着防止構造を形成する工程を含むことを特徴とする付着防止構造物の製造方法。
- 対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して、多光束干渉加工法により、粒子物の付着を防止する２方向の格子状の付着防止構造を同時に形成する工程を含むことを特徴とする付着防止構造物の製造方法。
- 前記粒子物がウイルス、細菌、及び粉塵から選択される少なくとも１種である、請求項１から４のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法。
- 前記付着防止構造が短周期付着防止構造及び長周期付着防止構造を有する、請求項１から５のいずれかに記載の付着防止構造物の製造方法。
- 前記短周期付着防止構造における隣接する凹部の中心間の最短距離が１μｍ未満であり、
前記長周期付着防止構造における隣接する凹部の中心間の最短距離が１μｍ以上である、請求項６に記載の付着防止構造物の製造方法。 - 前記短周期付着防止構造が、前記長周期付着防止構造の少なくとも凸頂部に形成されている、請求項６又は７に記載の付着防止構造物の製造方法。
- 対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して、逆テーパー加工法により、粒子物の付着を防止する付着防止構造を形成する手段を有することを特徴とする付着防止構造物の製造装置。
- 繊維の表面の少なくとも一部に短パルススレーザー光を照射して、表面波干渉加工法により、粒子物の付着を防止するピッチが２～６μｍの範囲で一定でない付着防止構造を形成する手段を有することを特徴とする付着防止構造物の製造装置。
- 対象物の表面の少なくとも一部に短パルスレーザー光を照射して、多光束干渉加工法により、粒子物の付着を防止する２方向の格子状の付着防止構造を同時に形成する手段を有することを特徴とする付着防止構造物の製造装置。
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