JP2020033592A - Amorphous carbon film and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

To provide an amorphous carbon film capable of showing more excellent antibacterial action than hitherto even without using an antibacterial metal; and to provide a manufacturing method thereof.SOLUTION: There is provided an amorphous carbon film containing fluorine, which is an amorphous carbon film having a film surface modified by oxygen. A manufacturing method of the amorphous carbon film includes a film formation step for forming a fluorinated amorphous carbon film on a substrate by a plasma CVD method by using hydrocarbon gas and fluorocarbon gas, and an oxygen modification step for modifying, by oxygen, the surface of the fluorinated amorphous carbon film formed by an oxygen plasma treatment.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、従来より優れた抗菌作用を発揮することができる非晶質炭素膜とその製造方法に関する。   The present invention relates to an amorphous carbon film capable of exhibiting an antibacterial action superior to conventional ones and a method for producing the same.

医療の分野では、置換医療など医療技術の高度化が急速に進んでおり、医療の高度化に伴って、安価で安全性に優れた革新的な医療材料の開発が強く求められている。このような状況下、ダイヤモンド状炭素(DLC膜)とも称される非晶質炭素膜は、高硬度、低摩擦および耐食性を備えているだけでなく、優れた化学的安定性と、人体と同じ炭素と水素から構成され優れた生体適合性とを有しているため、上記した要求に適合する材料として特に注目されており、医療機器や医療デバイスへの応用が期待されている。   In the field of medicine, medical technology such as replacement medicine is becoming more advanced, and with the advancement of medical treatment, there is a strong demand for the development of innovative medical materials that are inexpensive and safe. Under these circumstances, an amorphous carbon film, also called diamond-like carbon (DLC film), not only has high hardness, low friction and corrosion resistance, but also has excellent chemical stability and the same properties as the human body. Since it is composed of carbon and hydrogen and has excellent biocompatibility, it is particularly noted as a material meeting the above requirements, and is expected to be applied to medical equipment and medical devices.

即ち、医療機器や医療デバイスには金属や高分子材料等の素材が用いられるが、これらの素材は体内に入ると異物として認識され、拒絶反応を誘起するという問題がある。そこで、このような拒絶反応の誘起を防止する方法として、素材の表面を改質することが検討されており、例えば、素材の表面を非晶質炭素膜で被覆することで生体適合性を付与する医療デバイスの製造技術の開発が活発に行われている。具体的には、これまでにステント、内視鏡、メスハンドル、注射針等の各種の医療機器や人工関節等の生体埋込型の医療デバイスにおいて、従来使用されてきた素材の表面に対して非晶質炭素膜を被覆させることが行われている。   That is, materials such as metals and polymer materials are used for medical equipment and medical devices. However, when these materials enter the body, they are recognized as foreign substances, and there is a problem that a rejection reaction is induced. Therefore, as a method for preventing the induction of such rejection, it has been studied to modify the surface of the material, for example, by imparting biocompatibility by coating the surface of the material with an amorphous carbon film. The development of manufacturing technology for medical devices is becoming active. More specifically, in various medical devices such as stents, endoscopes, scalpel handles, and injection needles, and bioimplantable medical devices such as artificial joints, the surface of a material conventionally used is considered. It has been practiced to coat an amorphous carbon film.

一方、医療現場で使用される医療機器や医療デバイスの表面は、増殖の速い細菌や微生物の温床となりやすく、これらが人に感染すると感染症を発生する恐れがある。このため、素材の表面に被覆される非晶質炭素膜の表面も抗菌作用を有していることが好ましく、非晶質炭素膜に抗菌作用を付与する技術の開発が活発に行われている。   On the other hand, the surface of medical equipment and medical devices used in medical sites tends to become a hotbed of fast-growing bacteria and microorganisms, and when these infect humans, infectious diseases may occur. For this reason, it is preferable that the surface of the amorphous carbon film coated on the surface of the material also has an antibacterial action, and technology for imparting an antibacterial action to the amorphous carbon film is being actively developed. .

具体的には、例えば、特許文献1では、図8に示すように、基材1上に形成され、銀、銅、金、白金、亜鉛等から選択された抗菌作用を有する抗菌性金属の微粒子3を分散含有させたDLC膜2が提案されている。また、特許文献2では、抗菌性金属の薄膜の一部をDLC膜から露出させることが提案されている。   Specifically, for example, in Patent Document 1, as shown in FIG. 8, fine particles of antibacterial metal formed on substrate 1 and having an antibacterial action selected from silver, copper, gold, platinum, zinc, and the like 3 is proposed. Patent Document 2 proposes exposing a part of a thin film of an antibacterial metal from a DLC film.

特開2015−81370号公報JP 2015-81370 A 特開平10−110257号公報JP-A-10-110257

しかしながら、上記した各技術は、いずれも、抗菌性金属を用いて抗菌作用を付与しているため、コストが大きく上昇する恐れがある。また、その抗菌効果も、医療現場で使用される医療機器や医療デバイスにとって、十分なものとは言えなかった。   However, in each of the above-mentioned technologies, an antibacterial effect is imparted by using an antibacterial metal, and thus there is a possibility that the cost may be significantly increased. In addition, its antibacterial effect is not sufficient for medical equipment and medical devices used in medical practice.

そこで、本発明は、抗菌性金属を用いなくても、従来より優れた抗菌作用を発揮することができる非晶質炭素膜とその製造方法を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an amorphous carbon film capable of exhibiting an excellent antibacterial action even without using an antibacterial metal, and a method for producing the same.

本発明者は、最初に、細菌や微生物は素材表面に存在する水に着床することにより増殖するため、細菌や微生物の素材表面への着床を防止することにより、抗菌作用を高めることができると考えた。そして、具体的な手段として、非晶質炭素膜の撥水性を高めることが有効であると考え、非晶質炭素膜のフッ素化を試みた。しかし、フッ素化によってある程度の抗菌作用が発現する傾向は認められたものの、未だ十分とは言えないことが分かった。   The present inventor first increases the antibacterial effect by preventing bacteria and microorganisms from being implanted on the surface of the material, because bacteria and microorganisms grow by being implanted in water existing on the surface of the material. I thought I could. Then, as a specific means, it was considered effective to increase the water repellency of the amorphous carbon film, and fluorination of the amorphous carbon film was attempted. However, although a certain antimicrobial effect tended to be exhibited by fluorination, it was found that it was not yet sufficient.

そこで、次に、非晶質炭素膜のフッ素化をベースとして、種々の実験と検討を行い、抗菌効果の向上について評価した。そして、従来より、抗菌性を有する一方で撥水性を低下させることが知られており、フッ素化とは相容れないと考えられていた酸素を用いた場合、顕著な抗菌作用が発現されることを見出した。即ち、フッ素化された非晶質炭素膜の表面をさらに酸素で修飾した場合、顕著な抗菌作用が発現されることを見出した。   Then, next, various experiments and examinations were performed based on the fluorination of the amorphous carbon film, and the improvement of the antibacterial effect was evaluated. And it has been known that, while having antibacterial properties, it reduces water repellency while using oxygen, which is considered to be incompatible with fluorination, has found that a remarkable antibacterial action is exhibited. Was. That is, it was found that when the surface of the fluorinated amorphous carbon film was further modified with oxygen, a remarkable antibacterial action was exhibited.

そして、さらに検討を進めたところ、非晶質炭素膜の膜表面における炭素の原子組成百分率C(at%)に対するフッ素の原子組成百分率F(at%)の比F/C、炭素の原子組成百分率C(at%)に対する酸素の原子組成百分率O(at%)の比O/C、および非晶質炭素膜の表面における純水に対する接触角のいずれかを適切に制御することにより抗菌作用をさらに向上させることができることが分かった。   Further investigations revealed that the ratio F / C of the atomic composition percentage of fluorine F (at%) to the atomic composition percentage C of carbon (at%) on the film surface of the amorphous carbon film, F / C, and the atomic composition percentage of carbon The antibacterial effect is further improved by appropriately controlling either the ratio O / C of the atomic composition percentage O (at%) of oxygen to C (at%) or the contact angle of pure water on the surface of the amorphous carbon film. It has been found that it can be improved.

具体的には、F/Cを0.05以上、またはO/Cを0.5以上、あるいは接触角を30°未満とすることにより、さらに抗菌性が向上して、JIS Z2801のフィルム接着法に規定する抗菌活性値Rにおいて、抗菌効果があるとされる2.0を大きく上回って、顕著な抗菌作用が確実に発現されることが分かった。   Specifically, by setting the F / C to 0.05 or more, the O / C to 0.5 or more, or the contact angle to less than 30 °, the antibacterial property is further improved, and the film bonding method of JIS Z2801 is used. It has been found that the antibacterial activity value R, which is defined in (1), significantly exceeds 2.0, which is considered to have an antibacterial effect, and a remarkable antibacterial effect is surely exhibited.

このような抗菌効果の向上が得られたのは、フッ素化されていない非晶質炭素膜を酸素で修飾するのみでは、抗菌作用が十分に発現されないことから考えると、フッ素化による抗菌効果と酸素の修飾による抗菌効果とが相乗的に発揮されたためと推測される。従来の非晶質炭素膜のフッ素化は撥水性を向上させるために行われる技術であるため、撥水性を低下させる酸素修飾と組み合わせることによりこのような優れた抗菌作用が得られたことは驚くべき結果と言える。   The improvement of the antibacterial effect was obtained because the antibacterial effect is not sufficiently exhibited only by modifying the non-fluorinated amorphous carbon film with oxygen. It is presumed that the antibacterial effect of oxygen modification was synergistically exhibited. Since conventional fluorination of amorphous carbon film is a technique performed to improve water repellency, it is surprising that such excellent antibacterial action was obtained by combining with oxygen modification that reduces water repellency. This is a good result.

請求項1〜請求項5に記載の発明は、上記の知見に基づくものである。即ち、請求項1に記載の発明は、
フッ素を含有した非晶質炭素膜であって、
膜表面が酸素で修飾されていることを特徴とする非晶質炭素膜である。
The inventions described in claims 1 to 5 are based on the above findings. That is, the invention described in claim 1 is
An amorphous carbon film containing fluorine,
An amorphous carbon film characterized in that the film surface is modified with oxygen.

そして、請求項2に記載の発明は、
膜表面における炭素の原子組成百分率Cに対するフッ素の原子組成百分率Fの比F/Cが、0.05以上であることを特徴とする請求項1に記載の非晶質炭素膜である。
And the invention according to claim 2 is:
2. The amorphous carbon film according to claim 1, wherein the ratio F / C of the atomic composition percentage F of fluorine to the atomic composition percentage C of carbon on the film surface is 0.05 or more.

また、請求項3に記載の発明は、
膜表面における炭素の原子組成百分率Cに対する酸素の原子組成百分率Oの比O/Cが、0.5以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の非晶質炭素膜である。
The invention described in claim 3 is:
3. The amorphous carbon film according to claim 1, wherein a ratio O / C of the atomic composition percentage O of oxygen to the atomic composition percentage C of carbon on the film surface is 0.5 or more. 4. is there.

また、請求項4に記載の発明は、
膜表面の純水に対する接触角が、30°未満であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の非晶質炭素膜である。
The invention according to claim 4 is
The amorphous carbon film according to any one of claims 1 to 3, wherein a contact angle of the film surface with pure water is less than 30 °.

また、請求項5に記載の発明は、
JIS Z2801で規定されているフィルム接着法による評価方法における抗菌活性値Rの値が、2.0以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の非晶質炭素膜である。
The invention described in claim 5 is
The amorphous property according to any one of claims 1 to 4, wherein a value of the antibacterial activity value R in an evaluation method by a film adhesion method defined in JIS Z2801 is 2.0 or more. Carbon film.

そして、前記した非晶質硬質炭素層は、薄すぎると膜欠陥により基材が露出してしまう懸念があり、一方、厚すぎると膜の応力により密着性が低下してしまうため、基材上に0.1〜10μmの膜厚で形成されていることが好ましい。   If the amorphous hard carbon layer is too thin, there is a concern that the base material is exposed due to a film defect. On the other hand, if it is too thick, the adhesiveness is reduced due to the stress of the film. It is preferable that the film is formed to a thickness of 0.1 to 10 μm.

即ち、請求項6に記載の発明は、
膜厚が0.1〜10μmであることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の非晶質炭素膜である。
That is, the invention described in claim 6 is
The amorphous carbon film according to any one of claims 1 to 5, wherein the film has a thickness of 0.1 to 10 µm.

そして、上記した本発明に係る非晶質炭素膜は、まず、炭化水素系ガスおよび炭化フッ素系ガスを原料ガスとして用い、プラズマCVD法によって基材上にフッ素化非晶質炭素膜を成膜した後、酸素プラズマ処理によって、フッ素化非晶質炭素膜の表面を酸素で修飾することにより得ることができる。   The amorphous carbon film according to the present invention is formed by first forming a fluorinated amorphous carbon film on a substrate by a plasma CVD method using a hydrocarbon-based gas and a fluorocarbon-based gas as source gases. After that, it can be obtained by modifying the surface of the fluorinated amorphous carbon film with oxygen by oxygen plasma treatment.

即ち、請求項7に記載の発明は、
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の非晶質炭素膜の製造方法であって、
炭化水素系ガスおよび炭化フッ素系ガスを用いて、プラズマCVD法によって基材上にフッ素化非晶質炭素膜を形成する膜形成工程と、
酸素プラズマ処理によって、形成された前記フッ素化非晶質炭素膜の表面を酸素で修飾する酸素修飾工程とを備えていることを特徴とする非晶質炭素膜の製造方法である。
That is, the invention described in claim 7 is:
The method for producing an amorphous carbon film according to any one of claims 1 to 6, wherein
A film forming step of forming a fluorinated amorphous carbon film on a substrate by a plasma CVD method using a hydrocarbon-based gas and a fluorocarbon-based gas,
An oxygen modification step of modifying the surface of the fluorinated amorphous carbon film formed by oxygen plasma treatment with oxygen.

そして、上記したプラズマCVD法による成膜は、低温で成膜することが可能であるため、金属やセラミックスだけでなく、金属やセラミックスに比べて耐熱温度が低いが、医療機器や医療デバイスに多く用いられている高分子材料を基材に用いることができる。そして、高分子材料の中でも汎用ポリスチレン(GPPS)に用いることが医療用として安価で汎用性が高く加工が容易であるという観点からより好ましい。   In addition, since the film formation by the plasma CVD method described above can be performed at a low temperature, not only metals and ceramics but also a lower heat-resistant temperature than metals and ceramics, but it is often used for medical equipment and medical devices. The used polymer material can be used for the base material. And, among polymer materials, it is more preferable to use general-purpose polystyrene (GPPS) from the viewpoint that it is inexpensive, has high versatility, and is easy to process for medical use.

即ち、請求項8に記載の発明は、
前記基材が、高分子材料であることを特徴とする請求項7に記載の非晶質炭素膜の製造方法である。
That is, the invention described in claim 8 is:
The method according to claim 7, wherein the base material is a polymer material.

そして、請求項9に記載の発明は、
前記高分子材料が、汎用ポリスチレンであることを特徴とする請求項8に記載の非晶質炭素膜の製造方法である。
And the invention according to claim 9 is:
The method for producing an amorphous carbon film according to claim 8, wherein the polymer material is general-purpose polystyrene.

また、上記した酸素プラズマ処理の方法としては、例えば、減圧下での低温プラズマ処理や大気圧酸素プラズマ処理などを用いることができ、中でも、大気圧酸素プラズマ処理は、大気圧下、低温で高い密度のプラズマを被処理物に直接照射して素早い処理が可能であり、しかも、装置構成が簡単で安価であるため好ましい。   As the above-described oxygen plasma treatment, for example, a low-temperature plasma treatment under reduced pressure or an atmospheric oxygen plasma treatment can be used. It is preferable because a high-density plasma can be directly irradiated to the object to be processed to perform quick processing, and the apparatus configuration is simple and inexpensive.

即ち、請求項10に記載の発明は、
前記酸素プラズマ処理に、大気圧酸素プラズマ処理を用いることを特徴とする請求項7ないし請求項9のいずれか1項に記載の非晶質炭素膜の製造方法である。
That is, the invention according to claim 10 is
The method for producing an amorphous carbon film according to any one of claims 7 to 9, wherein an atmospheric pressure oxygen plasma treatment is used for the oxygen plasma treatment.

本発明によれば、抗菌性金属を用いなくても、従来より優れた抗菌作用を発揮することができる非晶質炭素膜とその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an amorphous carbon film capable of exhibiting an excellent antibacterial action even without using an antibacterial metal, and a method for producing the same.

本発明の一実施の形態の非晶質炭素膜の断面の模式図である。It is a schematic diagram of a section of an amorphous carbon film of one embodiment of the present invention. プラズマCVD装置の概略の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline structure of a plasma CVD apparatus. 大気圧プラズマ処理装置の主要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part of an atmospheric pressure plasma processing apparatus. 大気圧プラズマ処理方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an atmospheric pressure plasma processing method. フィルム接着法による抗菌特性評価試験の手順を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the procedure of the antibacterial property evaluation test by a film bonding method. フィルム接着法による抗菌特性評価試験後の試料表面の観察結果を示す図である。It is a figure showing the observation result of the sample surface after the antibacterial property evaluation test by the film adhesion method. フィルム接着法による抗菌特性評価試験後の試料表面の観察結果を示す図である。It is a figure showing the observation result of the sample surface after the antibacterial property evaluation test by the film adhesion method. 従来技術の抗菌性非晶質炭素膜の断面の模式図である。It is a schematic diagram of a section of a conventional antibacterial amorphous carbon film.

以下、実施の形態に基づき、図面を参照しつつ本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings.

[1]非晶質炭素膜
最初に、本実施の形態に係る非晶質炭素膜について説明する。図1は本発明の一実施の形態の非晶質炭素膜(DLC膜)の断面の模式図である。図1において、1は基材であり、4はフッ素含有DLC膜であり、5はフッ素含有DLC膜の上部で酸素により修飾されている酸素修飾層である。
[1] Amorphous carbon film First, the amorphous carbon film according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram of a cross section of an amorphous carbon film (DLC film) according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a base material, 4 is a fluorine-containing DLC film, and 5 is an oxygen-modified layer which is modified with oxygen on the fluorine-containing DLC film.

図1に示すように、本実施の形態に係る非晶質炭素膜は、フッ素化によりフッ素を含有した非晶質炭素膜(フッ素含有DLC膜4)であって、基材1上に形成されている。そして、フッ素含有DLC膜4の表面には酸素で修飾された酸素修飾層5が形成されている。   As shown in FIG. 1, the amorphous carbon film according to the present embodiment is an amorphous carbon film containing fluorine by fluorination (fluorine-containing DLC film 4), and is formed on base material 1. ing. On the surface of the fluorine-containing DLC film 4, an oxygen-modified layer 5 modified with oxygen is formed.

前記したように、本発明者は、このような構成とすることにより、優れた抗菌作用を発揮する非晶質炭素膜が提供できることを見出した。   As described above, the present inventor has found that such a configuration can provide an amorphous carbon film exhibiting an excellent antibacterial action.

本実施の形態に係る非晶質炭素膜が、優れた抗菌作用を発揮する理由は、前記したように、フッ素化による抗菌効果と酸素の修飾による抗菌効果とが相乗的に発揮されたためと推測される。   The reason that the amorphous carbon film according to the present embodiment exerts an excellent antibacterial effect is presumed to be because the antibacterial effect by fluorination and the antibacterial effect by oxygen modification were synergistically exhibited as described above. Is done.

具体的には、フッ素は膜に撥水性を付与するため、菌の着床を抑制することができる。さらに、フッ素は細菌の糖代謝を阻害することができるため、細菌の増殖を停止させることができる。   Specifically, since fluorine imparts water repellency to the film, the implantation of bacteria can be suppressed. In addition, fluorine can inhibit bacterial glucose metabolism and thus can stop bacterial growth.

そして、膜の表面に修飾された酸素は、膜に付着した細菌中の化学物質や酸化還元酵素の働きにより還元されて活性酸素となって、近傍の細胞壁や細胞膜および細胞内酵素を破壊するため、菌の増殖を停止させることや、酸素による嫌気性細菌の生育を停止させることができると推測される。   Oxygen modified on the surface of the membrane is reduced by the action of chemical substances and oxidoreductase in bacteria attached to the membrane to become active oxygen, destroying nearby cell walls, cell membranes and intracellular enzymes. It is speculated that the growth of bacteria can be stopped and the growth of anaerobic bacteria caused by oxygen can be stopped.

なお、本実施の形態に係る非晶質炭素膜による抗菌効果は、嫌気性細菌、特に大腸菌、黄色ブドウ球菌などの通性嫌気性細菌に対してより大きな抗菌効果を発揮する。   The antibacterial effect of the amorphous carbon film according to the present embodiment exerts a greater antibacterial effect on anaerobic bacteria, particularly facultative anaerobic bacteria such as Escherichia coli and Staphylococcus aureus.

本実施の形態において、より顕著な抗菌作用を確実に発現させるために、フッ素含有DLC膜4は、膜表面における炭素の原子組成百分率C(at%)に対するフッ素の原子組成百分率F(at%)の比F/Cが、0.05以上であることが好ましい。なお、このF/Cは、例えばXPS(X−Ray Photoelectron Spectoroscopy)を用いて計測されるDLC膜表面における各元素の原子組成百分率に基づいて求めることができる。なお、より顕著な抗菌作用を確実に発現させるためのF/Cに上限はないが、膜として形成させるといった観点から2.0以下であることが好ましい。   In the present embodiment, in order to ensure that a more remarkable antibacterial action is exhibited, the fluorine-containing DLC film 4 has a fluorine atomic composition percentage F (at%) with respect to a carbon atomic composition percentage C (at%) on the film surface. Is preferably 0.05 or more. The F / C can be determined based on the atomic composition percentage of each element on the surface of the DLC film measured using, for example, XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy). In addition, there is no upper limit of F / C for surely exhibiting a more remarkable antibacterial action, but it is preferably 2.0 or less from the viewpoint of forming a film.

そして、フッ素含有DLC膜4の表面に形成された酸素修飾層5は、炭素の原子組成百分率C(at%)に対する酸素の原子組成百分率O(at%)の比O/Cが、0.5以上であることが好ましい。なお、このO/Cも前記したF/Cと同様にXPSを用いて計測することにより求めることができる。なお、より顕著な抗菌作用を確実に発現させるためのO/Cに上限はないが、フッ素の効果を発現させるといった観点から3.0以下であることが好ましい。   The oxygen-modified layer 5 formed on the surface of the fluorine-containing DLC film 4 has a ratio O / C of the atomic composition percentage O (at%) of oxygen to the atomic composition percentage C (at%) of carbon of 0.5. It is preferable that it is above. Note that this O / C can also be obtained by measuring using XPS as in the case of the above-mentioned F / C. In addition, there is no upper limit of O / C for surely exhibiting a more remarkable antibacterial action, but it is preferably 3.0 or less from the viewpoint of exhibiting the effect of fluorine.

また、非晶質炭素膜の表面における純水に対する接触角は、30°未満であることが好ましい。接触角を30°未満とすることにより、親水性となり菌と接触しやすくなるため、より十分な抗菌効果を発現させることができる。   Further, the contact angle of the surface of the amorphous carbon film with respect to pure water is preferably less than 30 °. By setting the contact angle to less than 30 °, it becomes hydrophilic and easily comes into contact with bacteria, so that a more sufficient antibacterial effect can be exhibited.

なお、この接触角の制御は、フッ素含有DLC膜4を成膜する際にF/Cを制御すること、酸素修飾層5を形成する際にO/Cを制御することのいずれかまたは両方を行うことによって行うことができる。   The contact angle may be controlled by controlling F / C when forming the fluorine-containing DLC film 4 or controlling O / C when forming the oxygen-modified layer 5 or both. It can be done by doing.

本実施の形態に係る非晶質炭素膜においては、F/C、O/C、接触角を上記のように制御することにより、JIS Z2801のフィルム接着法に規定する抗菌活性値Rを、抗菌効果があるとされる2.0以上(R≧2.0)とすることができ、医療機器、医療デバイスとして、より十分な抗菌性を確保することができる。抗菌活性値Rは、2.2以上であるとより好ましく、2.5以上であるとさらに好ましい。   In the amorphous carbon film according to the present embodiment, by controlling the F / C, the O / C, and the contact angle as described above, the antibacterial activity value R defined in the film bonding method of JIS Z2801 can be reduced. It can be set to 2.0 or more (R ≧ 2.0), which is considered to be effective, and more sufficient antibacterial properties can be secured as a medical device or a medical device. The antibacterial activity value R is more preferably 2.2 or more, even more preferably 2.5 or more.

本実施の形態において、基材1としては、特に限定されず、高分子材料、金属、セラミックス等、各種の医療機器や医療デバイスの材料として公知の材料を用いることができる。具体的な高分子材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミド、シリコン、ゴムなどが挙げられるが、これらの内でも、医療用として安価で汎用性が高く加工が容易であるという点を考慮すると汎用性ポリスチレンが好ましい。そして、金属としては、例えば、チタン、チタン合金、ステンレス、コバルトクロムモリブテン合金、コバルトクロム合金、アルマイト処理をしたアルミニウムなどが挙げられる。また、セラミックスとしては、アルミナ、ジルコニアなどが挙げられる。   In the present embodiment, the substrate 1 is not particularly limited, and a material known as a material for various medical devices and medical devices, such as a polymer material, a metal, and a ceramic, can be used. Specific polymer materials include, for example, polystyrene, polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyimide, polyamide, silicon, rubber, and the like. Among these, medical treatment is inexpensive, versatile, and easy to process. Considering this point, general-purpose polystyrene is preferable. Examples of the metal include titanium, a titanium alloy, stainless steel, a cobalt chromium molybdenum alloy, a cobalt chromium alloy, and alumite-treated aluminum. In addition, examples of the ceramics include alumina and zirconia.

[2]非晶質炭素膜の製造方法
次に、本実施の形態に係る非晶質炭素膜の製造方法について説明する。
[2] Method for Manufacturing Amorphous Carbon Film Next, a method for manufacturing the amorphous carbon film according to the present embodiment will be described.

本実施の形態に係る非晶質炭素膜は、炭化水素系ガスおよび炭化フッ素系ガスを用いてプラズマCVD法によって基材上にフッ素化非晶質炭素膜を形成し、その後、酸素プラズマ処理によってフッ素化非晶質炭素膜の表面を酸素で修飾することにより製造することができる。以下、フッ素化非晶質炭素膜を形成する膜形成工程、酸素で修飾する酸素修飾工程の順に説明する。   The amorphous carbon film according to the present embodiment forms a fluorinated amorphous carbon film on a substrate by a plasma CVD method using a hydrocarbon-based gas and a fluorocarbon-based gas, and then performs an oxygen plasma treatment. It can be manufactured by modifying the surface of a fluorinated amorphous carbon film with oxygen. Hereinafter, a film forming step of forming a fluorinated amorphous carbon film and an oxygen modifying step of modifying with oxygen will be described in this order.

1.膜形成工程
図2は、プラズマCVD装置の概略の構成を示す模式図である。図2において、11はプラズマCVD装置であり、12はチャンバー(成膜室)であり、12aはガス導入ポートであり、12bはガス排出口であり、13はカソードであり、14はアノードであり、15は高周波電源である。
1. FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a plasma CVD apparatus. 2, reference numeral 11 denotes a plasma CVD apparatus, 12 denotes a chamber (film formation chamber), 12a denotes a gas introduction port, 12b denotes a gas outlet, 13 denotes a cathode, and 14 denotes an anode. , 15 are high frequency power supplies.

チャンバー12は、ガス導入ポート12aにおいてエッチング用のHガスおよび原料ガスの供給源に接続されており、ガス排出口において真空ポンプに接続されている。カソード13は、周波数13.56MHzの高周波電源に接続されている。一方、アノード14およびチャンバー12は、接地されている。 The chamber 12 is connected to a supply source of an etching H 2 gas and a source gas at a gas introduction port 12a, and is connected to a vacuum pump at a gas outlet. The cathode 13 is connected to a high-frequency power supply having a frequency of 13.56 MHz. On the other hand, the anode 14 and the chamber 12 are grounded.

先ず、基材1をカソード13上にセットした後、チャンバー12内を所定の真空度になるまで排気する。その後、ガス導入ポート12aからHガスを供給すると共に高周波電源15を作動させる。これにより、チャンバー12内にHプラズマが発生して、Hプラズマで基材1の表面をエッチングして、清浄化することができる。 First, after setting the substrate 1 on the cathode 13, the inside of the chamber 12 is evacuated until a predetermined degree of vacuum is reached. Thereafter, the H 2 gas is supplied from the gas introduction port 12a and the high frequency power supply 15 is operated. As a result, H 2 plasma is generated in the chamber 12, and the surface of the substrate 1 can be etched and cleaned with the H 2 plasma.

次に、炭化水素ガスと、炭化フッ素ガスを所定の混合比で混合させた原料ガスをガス導入ポート12aから供給する。そして、高周波電源を印加し、原料ガスをプラズマ化することにより生成された原料ガスの解離分子、およびイオンを基材1に照射する。これにより、基材1上にフッ素含有DLC膜を成膜することができる。   Next, a raw material gas obtained by mixing a hydrocarbon gas and a fluorocarbon gas at a predetermined mixing ratio is supplied from the gas introduction port 12a. Then, a high-frequency power source is applied, and the base material 1 is irradiated with dissociated molecules and ions of the source gas generated by turning the source gas into plasma. Thereby, a fluorine-containing DLC film can be formed on the substrate 1.

なお、このフッ素含有DLC膜の成膜に際して、原料ガス中の炭化水素ガスと炭化フッ素ガスの混合比を調整することにより、F/Cを所望の値になるように制御することができる。   In forming the fluorine-containing DLC film, the F / C can be controlled to a desired value by adjusting the mixing ratio between the hydrocarbon gas and the fluorine gas in the source gas.

本実施の形態において、炭化水素ガスとしては、カーボンを供給できる炭化水素ガスであれば特に限定されないが、安価で入手も容易であるという観点から、メタンガスやエタンガス、アセチレンガスなどが好ましい。   In the present embodiment, the hydrocarbon gas is not particularly limited as long as it is a hydrocarbon gas capable of supplying carbon, but methane gas, ethane gas, acetylene gas, and the like are preferable from the viewpoint of being inexpensive and easily available.

炭化フッ素ガスとしては、フッ素を供給できる炭化フッ素ガスであれば特に限定されないが、安価で入手も容易であるという観点から、フッ化エタンガスやフッ化メタンガスなどが好ましい。   The fluorocarbon gas is not particularly limited as long as it is a fluorocarbon gas capable of supplying fluorine. However, from the viewpoint of being cheap and easily available, ethane fluoride gas, methane fluoride gas, or the like is preferable.

そして、非晶質硬質炭素層は前記した通り、薄すぎると膜欠陥により基材が露出してしまう懸念と、厚すぎると膜の応力により密着性が低下してしまうといった観点から、基材上に0.1〜10μmの膜厚で形成されていることが好ましい。なお、DLC膜の膜厚は、例えば、成膜時間を調整することによって制御することができる。   Then, as described above, the amorphous hard carbon layer may be exposed on the base material from the viewpoint that the base material is exposed due to a film defect if the thickness is too thin, and that the adhesiveness is reduced due to the stress of the film if the thickness is too large. It is preferable that the film is formed to a thickness of 0.1 to 10 μm. The thickness of the DLC film can be controlled, for example, by adjusting the film formation time.

本実施の形態において、プラズマCVD法は、DLC膜を低温で成膜することが可能な方法であるため、耐熱温度が70〜90℃であるポリスチレン(PS)などの高分子材料製のような耐熱温度が低い基材上への成膜が可能である。   In this embodiment mode, the plasma CVD method is a method capable of forming a DLC film at a low temperature, and thus is made of a polymer material such as polystyrene (PS) having a heat-resistant temperature of 70 to 90 ° C. It is possible to form a film on a substrate having a low heat-resistant temperature.

2.酸素修飾工程
フッ素含有DLC膜4を成膜後、フッ素含有DLC膜4の表面を酸素プラズマ処理して、酸素修飾層5を形成させる。O/Cは、例えば酸素プラズマによる処理時間を調整することによって所望の比に制御することができる。
2. Oxygen Modification Step After forming the fluorine-containing DLC film 4, the surface of the fluorine-containing DLC film 4 is subjected to oxygen plasma treatment to form the oxygen-modified layer 5. O / C can be controlled to a desired ratio, for example, by adjusting the processing time by oxygen plasma.

具体的な酸素プラズマ処理法としては、例えば、減圧下での低温プラズマ処理法や大気圧酸素プラズマ処理などを挙げることができるが、中でも、前記した通り、大気圧酸素プラズマ処理は、大気圧下、低温で高い密度のプラズマを被処理物に直接照射して素早い処理が可能であり、しかも、装置構成が簡単で安価であるため好ましい。   Specific examples of the oxygen plasma treatment method include, for example, a low-temperature plasma treatment method under reduced pressure and an atmospheric pressure oxygen plasma treatment. Among them, as described above, the atmospheric pressure oxygen plasma treatment is performed under the atmospheric pressure. It is preferable because a high-density plasma at a low temperature can be directly irradiated to the object to be processed so that quick processing can be performed, and the apparatus configuration is simple and low-cost.

大気圧プラズマ処理装置には、リモート型、ジェット型など各種の装置が開発されており、本実施の形態ではこれらの公知の装置を用いることができるが、中でもダメージフリーマルチプラズマジェット装置は、放電損傷を与えず低温で処理できるため特に好ましい。   Various devices such as a remote type and a jet type have been developed as an atmospheric pressure plasma processing apparatus, and in the present embodiment, these known apparatuses can be used. It is particularly preferable because it can be processed at a low temperature without causing damage.

図3は、大気圧プラズマ処理装置の主要部を示す斜視図であり、図4は大気圧プラズマ処理方法を示す模式図である。なお、ここでは、大気圧プラズマ処理装置として、ダメージフリーマルチプラズマジェット型の大気圧プラズマ処理装置を記載している。図3、図4において、21は大気圧プラズマノズルであり、22はステージであり、23は試料台である。なお、大気圧プラズマノズル21には、kHzオーダー(〜20kHz)のパルス電源を備えるプラズマ生成部(図示省略)が連結されている。また、Wは基材の表面にフッ素含有DLC膜を形成させた試料である。   FIG. 3 is a perspective view showing a main part of the atmospheric pressure plasma processing apparatus, and FIG. 4 is a schematic view showing an atmospheric pressure plasma processing method. Here, an atmospheric pressure plasma processing apparatus of a damage-free multi-plasma jet type is described as an atmospheric pressure plasma processing apparatus. 3 and 4, reference numeral 21 denotes an atmospheric pressure plasma nozzle, reference numeral 22 denotes a stage, and reference numeral 23 denotes a sample stage. The atmospheric pressure plasma nozzle 21 is connected to a plasma generator (not shown) having a pulse power supply on the order of kHz (up to 20 kHz). W is a sample in which a fluorine-containing DLC film is formed on the surface of a substrate.

試料Wは、ステージ22上に設置された試料台23上にx方向に沿って載置される。大気圧プラズマノズル21は、x方向、z方向(上下方向)に移動可能であり、ステージ22はy方向(x方向に対して垂直な方向)に移動可能である。   The sample W is placed on a sample table 23 placed on the stage 22 along the x direction. The atmospheric pressure plasma nozzle 21 can move in the x direction and the z direction (vertical direction), and the stage 22 can move in the y direction (a direction perpendicular to the x direction).

そして、試料Wが大気圧プラズマノズル21の直下に位置するようにステージ22をy方向に移動させた後、試料Wの表面とノズルの先端との間隔が処理に好適な間隔となるように、大気圧プラズマノズル21をz方向に移動させる。その後、電源を作動させて酸素プラズマを生成させる。そして、生成させた酸素プラズマを大気圧プラズマノズル21から試料Wに向けて照射しながら、所定の速度で大気圧プラズマノズル21をx方向に移動させて、試料Wの表面をスキャンニングする。これにより、DLC膜の表面が酸素プラズマ処理されて、酸素修飾層5が形成される。   Then, after moving the stage 22 in the y-direction so that the sample W is located directly below the atmospheric pressure plasma nozzle 21, the interval between the surface of the sample W and the tip of the nozzle becomes a suitable interval for processing. The atmospheric pressure plasma nozzle 21 is moved in the z direction. Thereafter, the power supply is operated to generate oxygen plasma. Then, while irradiating the generated oxygen plasma from the atmospheric pressure plasma nozzle 21 toward the sample W, the atmospheric pressure plasma nozzle 21 is moved in the x direction at a predetermined speed to scan the surface of the sample W. Thereby, the surface of the DLC film is subjected to the oxygen plasma treatment, and the oxygen-modified layer 5 is formed.

以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples.

[1]実験1
1.実験方法
実験1として、基材に汎用ポリスチレン(GPPS)を用いて、基材上にフッ素含有と非含有の2種類のDLC膜(1.0μm厚)を形成させ、これら2種類のDLC膜のそれぞれについて、酸素修飾有と酸素修飾無の2種類、合計4種類のDLC膜を被覆した試験片を作製し、それぞれのDLC膜の抗菌特性を評価する実験を行った。
[1] Experiment 1
1. Experimental Method As Experiment 1, two types of DLC films (1.0 μm thick) containing and not containing fluorine were formed on a substrate by using general-purpose polystyrene (GPPS) as a substrate. For each of them, test specimens coated with two types of DLC films, two types with and without oxygen modification, were prepared, and an experiment for evaluating the antibacterial properties of each DLC film was performed.

(1)DLC膜の作製
(a)フッ素含有DLC膜の形成
基材をHプラズマを用いてエッチングした後、高周波プラズマCVD法を用いてフッ素含有DLC膜を形成させた。下記に形成条件を示す。
原料ガス:メタン(CH)と6フッ化エタン(C)との混合ガス
(混合比:CH:C=4:6)
反応圧力:13.3GPa
印加電力:540W
成膜時間:30min
基材 :GPPS(サイズ:縦50mm×横50mm×厚10mm)
(1) Preparation of DLC Film (a) Formation of Fluorine-Containing DLC Film After the base material was etched using H 2 plasma, a fluorine-containing DLC film was formed using a high-frequency plasma CVD method. The forming conditions are shown below.
Source gas: mixed gas of methane (CH 4 ) and ethane hexafluoride (C 2 F 6 )
(Mixing ratio: CH 4 : C 2 F 6 = 4: 6)
Reaction pressure: 13.3 GPa
Applied power: 540W
Film formation time: 30 min
Substrate: GPPS (size: 50 mm long x 50 mm wide x 10 mm thick)

(b)フッ素非含有DLC膜の形成
原料ガスとしてメタン(CH)のみを用いたこと以外は、上記したフッ素含有DLC膜の形成と同じ条件でフッ素非含有DLC膜を形成した。
(B) Formation of Fluorine-Free DLC Film A fluorine-free DLC film was formed under the same conditions as the above-described formation of the fluorine-containing DLC film, except that only methane (CH 4 ) was used as the source gas.

(2)酸素修飾
形成させたフッ素含有DLC膜、フッ素非含有DLC膜のそれぞれを2つに分け、一方を大気圧プラズマ処理して表面に酸素修飾を施し、他方については酸素修飾を施さなかった。酸素修飾に際して使用した大気圧プラズマ処理装置および処理条件を下記に示す。
処理装置 :ダメージフリーマルチプラズマジェット装置
反応ガス :酸素(O
反応ガス量:10L/min
処理時間 :15min
(2) Oxygen modification Each of the formed fluorine-containing DLC film and the fluorine-free DLC film was divided into two, and one of them was subjected to atmospheric pressure plasma treatment to perform oxygen modification on the surface, and the other was not subjected to oxygen modification. . The atmospheric pressure plasma processing apparatus and processing conditions used for oxygen modification are shown below.
Processing equipment: damage-free multi-plasma jet equipment Reactive gas: oxygen (O 2 )
Reaction gas volume: 10 L / min
Processing time: 15min

2.評価
(1)評価項目と評価方法
(a)F/C:作成した試験片のDLC膜表面をXPS法を用いてフッ素の原子組成百分率Fと炭素の原子組成百分率Cを計測し、計測結果からF/Cを求めた。なお、XPS計測は、(株)プラズマコンセプト東京社製ダメージフリーマルチプラズマジェット装置(JPS−90100MC)を用いて、X線:MgKα線、電圧:10.0kv、電流:10mAの条件下で行った。
2. Evaluation (1) Evaluation Items and Evaluation Method (a) F / C: The atomic composition percentage F of fluorine and the atomic composition percentage C of carbon were measured on the DLC film surface of the prepared test piece using the XPS method, and from the measurement results. F / C was determined. The XPS measurement was performed using a damage-free multi-plasma jet device (JPS-90100MC) manufactured by Plasma Concept Tokyo Co., Ltd. under the conditions of X-ray: MgKα ray, voltage: 10.0 kv, and current: 10 mA. .

(b)O/C:作成した試験片のDLC膜表面をXPS法を用いて酸素の原子組成百分率Oと炭素の原子組成百分率Cを計測し、計測結果からO/Cを求めた。 (B) O / C: The atomic composition percentage O of oxygen and the atomic composition percentage C of carbon were measured on the surface of the DLC film of the prepared test piece by the XPS method, and O / C was obtained from the measurement results.

(c)接触角 :試験片のDLC膜表面に純水の液滴を表面に接触させて着滴したときの試料面とのなす角度を計測した。 (C) Contact angle: The angle between the surface of the DLC film of the test piece and the surface of the sample when a droplet of pure water was brought into contact with the surface of the test piece and dropped was measured.

(d)抗菌特性:JIS Z2801:2010で規定されているフィルム接着法による評価方法を用いて抗菌活性値Rを求めた。なお、菌種としては、大腸菌(NBRC−12732)、黄色ブドウ球菌(NBRC−3972)の2種類を使用した。 (D) Antibacterial properties: The antibacterial activity value R was determined using an evaluation method based on a film bonding method specified in JIS Z2801: 2010. As the bacterial species, two types of Escherichia coli (NBRC-12732) and Staphylococcus aureus (NBRC-3972) were used.

具体的には、図5に示す手順で評価した。即ち、作製した50×50mmの試験片(実験例1〜4)を滅菌済シャーレに入れた後、約1.0×10個の試験菌を含む菌液0.4mLを試験片の中央部に滴下し、40×40mmに切断したポリエチレン(PE)フィルムで被覆した。そして、このシャーレを、35℃、相対湿度90%の環境下に置いて、24時間培養した。その後、試験菌を洗い出した後、シャーレに入れ、1cm当りの生菌数を測定した。作製した試験片とcontrolの試験片の測定結果から下記の式を用いて抗菌活性値R(n=3の平均値)を求めた。なお、無加工試験片(control)は、基材(GPPS)のみでDLC膜を設けていない(未コート)試験片を作製して、同様に培養したものである。
抗菌活性値R=log10A/B
A:無加工試験片(control)の培養後生菌数
B:対象試料の培養後生菌数
Specifically, evaluation was performed according to the procedure shown in FIG. That is, after putting the prepared 50 × 50 mm test pieces (Experimental Examples 1 to 4) into a sterilized petri dish, 0.4 mL of a bacterial solution containing about 1.0 × 10 5 test bacteria was applied to the center of the test piece. And coated with a polyethylene (PE) film cut into 40 × 40 mm. Then, this petri dish was placed in an environment of 35 ° C. and a relative humidity of 90% and cultured for 24 hours. Thereafter, the test bacteria were washed out, placed in a petri dish, and the number of viable bacteria per 1 cm 2 was measured. The antibacterial activity value R (the average value of n = 3) was determined from the measurement results of the prepared test piece and the control test piece using the following equation. The unprocessed test piece (control) was prepared by preparing a test piece (uncoated) using only the base material (GPPS) and not provided with a DLC film, and culturing the same.
Antibacterial activity value R = log 10 A / B
A: Viable cell count after culturing of unprocessed test piece (control)
B: Viable cell count after culturing of the target sample

また、フィルム接着法試験後のシャーレを目視観察した。   Further, the petri dish after the film adhesion test was visually observed.

(2)評価結果
(a)F/C、O/Cおよび接触角の評価結果
F/C、O/Cおよび接触角の評価結果を表1に示す。
(2) Evaluation results (a) Evaluation results of F / C, O / C and contact angle Table 1 shows the evaluation results of F / C, O / C and contact angle.

(b)抗菌特性試験の結果
抗菌特性試験の結果を表2、表3に示す。なお、抗菌特性については、抗菌活性値R≧2.5の場合を「優」で、2.5>R≧2.2の場合を「良」、2.2>R≧2.0の場合を「可」、R<2.0の場合を「不可」で表記した。また、フィルム接着法試験後のシャーレの観察結果を、図6(大腸菌)、図7(黄色ブドウ球菌)に示す。
(B) Results of antibacterial property test Tables 2 and 3 show the results of the antibacterial property test. The antibacterial properties were “excellent” when the antibacterial activity value R ≧ 2.5, “good” when 2.5> R ≧ 2.2, and 2.2 when R ≧ 2.0. Is described as “OK”, and the case of R <2.0 is described as “None”. 6 (Escherichia coli) and FIG. 7 (Staphylococcus aureus) show the observation results of the petri dish after the film adhesion test.

表2に示すように、大腸菌に対しての抗菌作用は、フッ素を含有し、酸素修飾された実施例1のみで抗菌性有りとされる2.0以上の値を示した。   As shown in Table 2, the antibacterial activity against Escherichia coli showed a value of 2.0 or more, which is considered to be antibacterial only in Example 1 containing fluorine and oxygen-modified.

そして、図6に示すように、実験例1−A(図6(a))では大腸菌が死滅したことを示す白色の斑点が全域に亘って観察され、一方、酸素修飾されていてもフッ素を含有していない実験例2−A(図6(b))、フッ素を含有していても酸素修飾されていない実験例3−A(図6(c))、フッ素を含有しておらず酸素修飾もされていない実験例4−A(図6(d))の場合には、それぞれ大腸菌に対して白色の斑点が観察されなかった。   Then, as shown in FIG. 6, in Experimental Example 1-A (FIG. 6 (a)), white spots indicating that E. coli had been killed were observed over the entire area. Experimental Example 2-A containing no fluorine (FIG. 6 (b)), Experimental Example 3-A containing fluorine but not oxygen-modified (FIG. 6 (c)), oxygen containing no fluorine In the case of Experimental Example 4-A (FIG. 6 (d)), which was not modified, white spots were not observed for E. coli.

表3に示すように、黄色ブドウ球菌に対しての抗菌作用は、大腸菌に対する試験と同様にフッ素を含有し、酸素修飾された実験例1のみで、抗菌性有りとされる2.0以上の値を示した。   As shown in Table 3, the antibacterial activity against Staphylococcus aureus was 2.0 or more, which was considered to be antibacterial only in Experimental Example 1 containing fluorine and oxygen-modified as in the test for Escherichia coli. The value was shown.

そして、黄色ブドウ球菌の抗菌特性試験においては、死滅した菌は大腸菌と異なり透明となるが、図7に示すように、実験例1−B(図7(a))では、黄色ブドウ球菌が死滅したことを示す透明な領域が全体に亘って観察され、一方、実験例2−B(図7(b))、実験例3−B(図7(c))、実験例4−B(図7(d))では、白色の斑点が観察された。   Then, in the antibacterial property test of Staphylococcus aureus, the killed bacteria become transparent unlike Escherichia coli, but as shown in FIG. 7, in Experimental Example 1-B (FIG. 7A), the killed bacteria are killed. A transparent region indicating that the measurement was performed was observed over the entirety, while Experimental Example 2-B (FIG. 7B), Experimental Example 3-B (FIG. 7C), and Experimental Example 4-B (FIG. 7 (d)), white spots were observed.

以上より、本実施の形態によれば、フッ素を含有し、酸素修飾されたDLC膜は、大腸菌、黄色ブドウ球菌の双方に対して、優れた抗菌効果を有していることが確認できた。一方、フッ素を含有していても酸素修飾されていないDLC膜、酸素修飾されていてもフッ素を含有していないDLC膜、およびフッ素非含有で酸素修飾もされていないDLC膜は、抗菌活性値Rが2.0を大きく下回っており、フッ素含有と酸素修飾のいずれか一方のみの場合およびフッ素非含有で酸素修飾がされていない場合は、顕著な抗菌効果が得られないことが確認できた。   As described above, according to the present embodiment, it was confirmed that the fluorine-containing and oxygen-modified DLC membrane had an excellent antibacterial effect on both Escherichia coli and Staphylococcus aureus. On the other hand, a DLC film containing fluorine but not modified with oxygen, a DLC film modified with oxygen but not containing fluorine, and a DLC film containing no fluorine and not modified with oxygen have antibacterial activity values. R was significantly lower than 2.0, and it was confirmed that a remarkable antibacterial effect was not obtained when only one of fluorine-containing and oxygen-modified was used and when fluorine-free and oxygen-modified was not used. .

[2]実験2
1.実験方法
実験2として、フッ素含有DLCを酸素修飾した非晶質炭素膜において、十分な抗菌性を得るために好ましいF/CとO/Cの範囲を調べるために実験を行った。実験1とプラズマCVDの成膜における原料気体の混合比率と、酸素修飾の処理時間以外については同様の方法で、表4に示す試験片を作成し、実験1と同様に評価した。なお、F/Cをそれぞれ、0.1、0.05、0.04とするためプラズマCVDを用いた成膜時のメタン:6フッ化エタンの混合比率を、4:5、2:5、1:3とし、O/C比をそれぞれ、1.0、0.5、0.4とするために酸素修飾の処理時間を、15min、7.5min、5.5minとした。
[2] Experiment 2
1. Experimental Method As an experiment 2, an experiment was conducted to examine a preferable range of F / C and O / C for obtaining sufficient antibacterial property in an amorphous carbon film obtained by modifying a fluorine-containing DLC with oxygen. Test pieces shown in Table 4 were prepared in the same manner as in Experiment 1 except for the mixing ratio of the source gases in the film formation by plasma CVD and the treatment time for oxygen modification, and evaluated in the same manner as in Experiment 1. In order to set the F / C to 0.1, 0.05, and 0.04, respectively, the mixing ratio of methane: 6 hexafluoroethane at the time of film formation using plasma CVD was 4: 5, 2: 5, In order to set the O / C ratio to 1.0, 0.5, and 0.4, respectively, the oxygen modification treatment time was set to 15 min, 7.5 min, and 5.5 min.

2.評価結果
試験の結果を表5、表6に示す。
2. Evaluation results The test results are shown in Tables 5 and 6.

表5と表6に示す結果から、F/Cが0.05以上、またはO/Cが0.5以上で良好な抗菌性を得ることができることが分かった。   From the results shown in Tables 5 and 6, it was found that good antibacterial properties can be obtained when F / C is 0.05 or more or O / C is 0.5 or more.

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。   As described above, the present invention has been described based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes can be made to the above embodiment within the same and equivalent scope as the present invention.

1 基材
2 DLC膜
3 抗菌性金属の微粒子
4 フッ素含有DLC膜
5 酸素修飾層
11 プラズマCVD装置
12 チャンバー
12a ガス導入ポート
12b ガス排出口
13 カソード
14 アノード
15 高周波電源
21 大気圧プラズマノズル
22 ステージ
23 試料台
W 試料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 DLC film 3 Antimicrobial metal fine particle 4 Fluorine containing DLC film 5 Oxygen modification layer 11 Plasma CVD device 12 Chamber 12a Gas introduction port 12b Gas outlet 13 Cathode 14 Anode 15 High frequency power supply 21 Atmospheric pressure plasma nozzle 22 Stage 23 Sample table W Sample

Claims (10)

フッ素を含有した非晶質炭素膜であって、
膜表面が酸素で修飾されていることを特徴とする非晶質炭素膜。
An amorphous carbon film containing fluorine,
An amorphous carbon film, wherein the film surface is modified with oxygen.
膜表面における炭素の原子組成百分率Cに対するフッ素の原子組成百分率Fの比F/Cが、0.05以上であることを特徴とする請求項1に記載の非晶質炭素膜。   The amorphous carbon film according to claim 1, wherein a ratio F / C of the atomic composition percentage F of fluorine to the atomic composition percentage C of carbon on the film surface is 0.05 or more. 膜表面における炭素の原子組成百分率Cに対する酸素の原子組成百分率Oの比O/Cが、0.5以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の非晶質炭素膜。   3. The amorphous carbon film according to claim 1, wherein the ratio O / C of the atomic composition percentage O of oxygen to the atomic composition percentage C of carbon on the film surface is 0.5 or more. 膜表面の純水に対する接触角が、30°未満であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の非晶質炭素膜。   The amorphous carbon film according to any one of claims 1 to 3, wherein a contact angle of the film surface with pure water is less than 30 °. JIS Z2801で規定されているフィルム接着法による評価方法における抗菌活性値Rの値が、2.0以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の非晶質炭素膜。   The amorphous property according to any one of claims 1 to 4, wherein a value of the antibacterial activity value R in an evaluation method by a film adhesion method defined in JIS Z2801 is 2.0 or more. Quality carbon membrane. 膜厚が0.1〜10μmであることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の非晶質炭素膜。   The amorphous carbon film according to any one of claims 1 to 5, wherein the film has a thickness of 0.1 to 10 µm. 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の非晶質炭素膜の製造方法であって、
炭化水素系ガスおよび炭化フッ素系ガスを用いて、プラズマCVD法によって基材上にフッ素化非晶質炭素膜を形成する膜形成工程と、
酸素プラズマ処理によって、形成された前記フッ素化非晶質炭素膜の表面を酸素で修飾する酸素修飾工程とを備えていることを特徴とする非晶質炭素膜の製造方法。
The method for producing an amorphous carbon film according to any one of claims 1 to 6, wherein
A film forming step of forming a fluorinated amorphous carbon film on a substrate by a plasma CVD method using a hydrocarbon-based gas and a fluorocarbon-based gas,
An oxygen modification step of modifying the surface of the fluorinated amorphous carbon film formed by oxygen plasma treatment with oxygen.
前記基材が、高分子材料であることを特徴とする請求項7に記載の非晶質炭素膜の製造方法。   The method according to claim 7, wherein the base material is a polymer material. 前記高分子材料が、汎用ポリスチレンであることを特徴とする請求項8に記載の非晶質炭素膜の製造方法。   The method for producing an amorphous carbon film according to claim 8, wherein the polymer material is general-purpose polystyrene. 前記酸素プラズマ処理に、大気圧酸素プラズマ処理を用いることを特徴とする請求項7ないし請求項9のいずれか1項に記載の非晶質炭素膜の製造方法。   The method for producing an amorphous carbon film according to any one of claims 7 to 9, wherein an atmospheric pressure oxygen plasma treatment is used for the oxygen plasma treatment.
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