JP5242941B2 - 医療用部材の製造方法 - Google Patents
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Description
医療用部材は、歯科用部材が好ましい。また、シリカ膜は親水性シリカ膜が好ましい。
本発明の医療用部材の製造方法の第1の実施形態について説明する。
まず、基材上にポリシラザンを含有するポリシラザン膜を形成する。具体的には、ポリシラザンと溶媒を含有するコーティング液を基材上に塗布した後、溶媒を除去する。
医療用部材は歯科用部材を含み、特に歯科用部材に適する。
医療用部材としては、例えば、歯科用部材、一般部材(手術用器具、注射針、注射筒、ガイド、ワイヤ、カテーテル、ステープル、採血用器具、輸血用器具、内視鏡、ピペット等の検査用器具)、整形外科用部材(人工関節、プレート、スクリュー、ピン、ワイヤ、ステープル、髄内釘、創外固定器等)、心臓血管外科用部材(血液ポンプ、人工弁、ペースメーカー、ステント等)、脳神経外科用部材(クリップ、ステント等)、眼科用部材(眼内レンズ等)等が挙げられる。
また、金属アレルギー対策として金属表面にシリカ膜を形成する場合、本発明では医療用部材とする。
陶材インレー、陶材アンレー、オールセラミックスクラウン、オールセラミックスブリッジ、ラミネートベニア、セラミックスコア(陶材コア)等のセラミックス系歯科技工物;
硬質(コンポジット)レジンインレー、硬質(コンポジット)レジンアンレー、硬質(コンポジット)レジンクラウン、硬質(コンポジット)レジンブリッジ、レジンラミネートベニア、レジン製ポストコア等のレジン系歯科技工物;
ブラケット、バンド等の矯正器具;リップバンパー、急速拡大装置等の矯正装置;下顎犬歯間リテーナー等の固定式保定装置;ディスタルシュー、クラウンループ、リンガルアーチ等の固着式保隙装置;および磁性アタッチメント等が挙げられる。
高カラット金合金(Type1−4)、白金加金、多目的型金合金、低カラット金合金、金−パラジウム合金、金−銀−パラジウム合金、銀合金、コバルトクロム合金、ニッケルクロム合金、チタン、チタン合金、ステンレス鋼(SUS304)、磁性ステンレス鋼、およびその他の一般歯科用金属;
アルミナ陶材、キャスタブルセラミックス、加圧成形型陶材、ガラス浸透型セラミックス、高密度焼結型(CAD/CAM)セラミックス、高純度アルミナ、ジルコニア、部分安定化ジルコニア、アパタイトセラミックス、その他の一般歯科用セラミックスおよび無機材料;
硬質レジン、コンポジットレジン、ポリカーボネート、およびその他の一般歯科用レジンが挙げられる。
特に、歯科用部材の材質が硬質レジンの場合に、本発明による効果が大きい。
これらのうち、特にペルヒドロキシポリシラザンが本発明による接着強度の向上効果が良好である点で好ましい。
コーティング液におけるポリシラザンの濃度は、0.01〜50質量%が好ましく、1〜20質量%がより好ましい。
コーティング液には触媒を添加してもよい。該触媒としては、トリエチルアミン、ジエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルアミン等のアミン類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の金属水酸化物、アンモニア水、ピリジンなどの塩基、酢酸、無水酢酸、蓚酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、コハク酸のようなカルボン酸やその酸無水物、トリクロル酢酸等の有機酸、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸、三塩化鉄、三塩化アルミニウム等のルイス酸等が挙げられる。
コーティング液には、本発明の効果を損なわない範囲で、適宜の添加剤を含有させることができる。例えば、紫外線吸収剤、セラミックスまたは樹脂からなるフィラー、フッ素化合物、薬剤成分、光触媒、感光性成分、光沢剤、着色剤、顔料等が挙げられる。
コーティング液の塗布に先立って、必要に応じて、塗布面の研磨や洗浄を行ってもよい。
コーティング液を塗布した後、溶媒を除去するために乾燥工程を行うことが好ましい。
過酸化水素を含有する溶液を加熱する方法としては、該溶液を沸騰させることが可能であればよい。例えば、過酸化水素を含有する溶液を入れた容器を公知の加熱装置で加熱する方法が挙げられる。
また、ポリシラザン膜への過酸化水素を含有する過熱蒸気による処理時間は1分以上が好ましく、10分以上がさらに好ましい。
(−SiH2NH−)+2H2O→(−SiO2―)+NH3+2H2
本発明におけるシリカ膜は、ポリシラザン膜から転化されたシリカを含有する膜を意味しており、必ずしもポリシラザンの全部がシリカに転化されていなくてもよい。
このようにして基材上に形成されるシリカ膜の厚さは、特に制限されないが、例えば0.01〜4μm程度が好ましく、0.05〜2μm程度がより好ましい。
本発明において、過酸化水素の蒸気をポリシラザン膜に接触させると、シリカへの転化率が高くなることで、より均一かつ緻密なシリカ膜が形成され、さらに親水性に優れた親水性シリカを生成させることができる。これにより、防汚性や潤滑性に優れ、付着した汚れの除去を容易にできる親水性シリカコーティングを、基材本体の加熱処理を必要とせず、短時間で行うことができる。特に硬質レジンを材質とする歯科用部材本体に防汚性や潤滑性を付与するのに好適である。
したがって本実施形態によれば、シリカ膜の形成に要する時間が短縮されて、均一で、緻密な、親水性シリカ膜がコーティングされた医療用部材が得られる。
本発明の医療用部材の製造方法の第2の実施形態について説明する。本実施形態が上記第1の実施形態と大きく異なる点は、ポリシラザン膜に曝露させる過酸化水素を含有する蒸気を、マイクロ波の照射によって生成する点である。
次いで、過酸化水素を含有する溶液にマイクロ波を照射して加熱し、過酸化水素を含有する蒸気を生成させる。また、該マイクロ波の波長は特に限定されず、被照射物の材質に応じて、マイクロ波の照射による発熱が効率良く生じる波長を選択することが好ましい。マイクロ波照射装置の具体例としては、電子レンジが挙げられる。
また、マイクロ波の照射により生成した過酸化水素を含有する蒸気は、公知の加熱装置を用いて生成した蒸気と比較して、より反応活性な状態になっていると考えられる。
本発明の医療用部材の製造方法の第3の実施形態について説明する。本実施形態が上記第1または上記第2の実施形態と大きく異なる点は、過酸化水素を含有する蒸気をポリシラザン膜に曝露する際、蒸気にマイクロ波を照射する点である。
次いで、過酸化水素を含有する溶液を加熱して、過酸化水素を含有する蒸気を生成する。該溶液を加熱して沸騰させる方法は、第1の実施形態または第2の実施形態による方法を用いることができるが、マイクロ波の照射による加熱方法が好ましい。
その後、過酸化水素を含有する蒸気が存在する環境下に基材を設置し、ポリシラザン膜に蒸気を曝露する。
基材として、SUS基材(1cm×1cm×0.2mm)を使用した。
一方、ペルヒドロポリシラザン溶液(以下、ペルヒドロポリシラザンをPHPSということもある。)、すなわち、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)社製、アクアミカNP−110(製品名、ペルヒドロポリシラザンのキシレン溶液)を、キシレンで希釈してペルヒドロポリシラザン濃度10質量%に調整したPHPS溶液(以下、10%NPという。)をコーティング溶液として用いた。
次に、3%過酸化水素水100mlを、密閉可能な樹脂性の容器に入れ、該溶液に直接接触しないように設けた網の上にポリシラザン膜を形成した基材を置き、ふたを閉めた。
この容器を電子レンジ(製品名:HITACHI MR−M220、日立社製)を用いて、周波数2450MHz、出力500Wで5分間マイクロ波を照射し、過酸化水素水を加熱、蒸発させた。また、マイクロ波照射後は、ふたを開けずに2分間放置することで、過酸化水素水蒸気をポリシラザン膜にさらに曝露させた。このようにして実施例1の医療用部材を製造した。
3%過酸化水素水を蒸留水に変更したこと以外は上記実施例1と同様にして、比較例1の医療用部材を製造した。
実施例1および比較例1の医療用部材について、フーリエ変換赤外分光光度計(島津社製、製品名:SHIMADZU IR Prestige−21)を用い、ATR法にて4600〜650cm−1の波数範囲でシリカ膜のFT−IRスペクトルをそれぞれ測定した。シリカ転化の指標となる1060cm−1付近と800cm−1付近のSi−Oに帰属する吸収ピークと、未反応のPHPSの残存を示す830cm−1付近のSi−Nおよび2170cm−1付近に帰属するSi−Hの吸収ピークの強度を比較した。
基材として、硬質レジンを使用した。すなわち、(株)ジーシー社製プロシモのVITAシェードE1に相当するエナメル色レジンペーストの表面を#2000耐水研磨紙で研磨した後、直径16mm、厚さ3mm円板上に切り出したものを硬質レジン基材とした。
一方、2種のペルヒドロポリシラザン溶液、すなわち、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)社製、アクアミカNP−110(製品名、ペルヒドロポリシラザンのキシレン溶液)を、キシレンで希釈してペルヒドロポリシラザン濃度10質量%に調整したPHPS溶液(以下、10%NPという。)と、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)社製、アクアミカNL−120(製品名、ペルヒドロポリシラザンのジブチルエーテル溶液)を、ジブチルエーテルで希釈してペルヒドロポリシラザン濃度5質量%に調整したPHPS溶液(以下、5%NLという。)をコーティング溶液として用いた。
その後、基材表面に5%NLを重ね塗りして同様の操作を繰り返し、5%NL塗布後の基材表面に3%過酸化水素水蒸気を15分間曝露させた。このようにして、実施例2の医療用部材を製造した。
3%過酸化水素水を蒸留水に変更したこと以外は上記実施例2と同様にして、比較例2の医療用部材を製造した。
基材にPHPS溶液(10%NP)を塗布した後、80℃で10分間乾式焼成して比較例3の医療用部材を製造した。
実施例2および比較例2の医療用部材について、フーリエ変換赤外分光光度計(島津社製、製品名:SHIMADZU IR Prestige−21)を用い、ATR法にて4600〜650cm−1の波数範囲でシリカ膜のFT−IRスペクトルをそれぞれ測定した。シリカ転化の指標となる1060cm−1付近と800cm−1付近のSi−Oに帰属する吸収ピークと、未反応のPHPSの残存を示す830cm−1付近のSi−Nおよび2170cm−1付近に帰属するSi−Hの吸収ピークの強度を比較した。
図1の(1)と比較して(2)のスペクトルでは、1060cm−1および800cm−1付近のピークが増大し、830cm−1付近のピークが消失している。このことから、過酸化水素を含有している蒸気をポリシラザン膜に曝露させることによって、ポリシラザンからシリカへの転化率が向上し、良好なシリカ膜が形成されることが確認された。
実施例2と比較例2〜3の医療用部材について、接触角計を用い、シリカ膜の水に対する接触角をそれぞれ測定した。その結果を表1に示す。なお、測定結果は同条件で形成したシリカ膜における5回の測定の平均値である。
以上の結果から、3%過酸化水素水蒸気をポリシラザン膜に暴露することで形成されるシリカ膜は、親水性であることが確認された。
基材として、SUS基材(1cm×1cm×0.2mm)を使用した。コーティング液としては、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)社製、アクアミカNL−120(製品名、ペルヒドロポリシラザンのジブチルエーテル溶液)を、ジブチルエーテルで希釈してペルヒドロポリシラザン濃度10質量%に調整したPHPS溶液を用いた。
まず、基材の表面上にコーティング液を塗布し、150℃のオーブンで3分間加熱処理して乾燥させ、ポリシラザン膜を生成した。
次いで、3%過酸化水素水を加熱して蒸気を生成し、さらに前記蒸気を過熱水蒸気発生装置により160℃まで加熱した。この過熱蒸気を基材表面に1分間曝露した。
こうして基材の表面に形成した膜について、フーリエ変換赤外分光光度計(島津社製、製品名:SHIMADZU IR Prestige−21)を用い、ATR法にて4600〜650cm−1の波数範囲でFT−IRスペクトルを測定した。シリカ転化の指標となる1060cm−1付近と800cm−1付近のSi−Oに帰属する吸収ピークと、未反応のPHPSの残存を示す830cm−1付近のSi−Nおよび2170cm−1付近に帰属するSi−Hの吸収ピークの強度を調べた。
試験例1において、過熱蒸気の曝露時間を10分に変更した他は、試験例1と同様に処理することによって試験例2の基材を製造した。こうして基材の表面に形成した膜について、FT−IRスペクトルを測定した。
試験例2で形成した膜のFT−IRスペクトルでは、試験例1で確認された883cm−1付近のピークが消失し、1078cm−1と794cm−1付近のピークが顕著であることから、基材に形成された膜は、未反応のPHPS残存がない、良好なシリカ膜であることを確認した。
試験例1において、過熱蒸気の温度を300℃に変更した他は、試験例1と同様に処理することによって試験例2の基材を製造した。こうして基材の表面に形成した膜について、FT−IRスペクトルを測定した。
試験例3で形成した膜のFT−IRスペクトルでは、試験例1と同様に、885cm−1付近に弱いピークが存在することから、未反応のPHPSが少量残存している。また、1078cm−1と794cm−1付近のピークが顕著であることから、基材に形成されたポリシラザン膜のほとんどがシリカに転化していることを確認した。
試験例1において、過熱蒸気の温度を300℃に変更し、さらに過熱蒸気の曝露時間を10分に変更した他は、試験例1と同様に処理することによって試験例4の基材を製造した。こうして基材の表面に形成した膜について、FT−IRスペクトルを測定した。
試験例4で形成した膜のFT−IRスペクトルでは、試験例1で確認された883cm−1付近のピークが消失し、1082cm−1と806cm−1付近のピークが顕著であることから、基材に形成された膜は、未反応のPHPS残存がない、良好なシリカ膜であることを確認した。
試験例1において、3%過酸化水素水を純水に変更した他は、試験例1と同様に処理することによって試験例5の基材を製造した。こうして基材の表面に形成した膜について、FT−IRスペクトルの測定をした。
試験例5で形成した膜のFT−IRスペクトルでは、未反応のPHPSの残存を示す881cm−1付近のSi−Nおよび2252cm−1付近に帰属するSi−Hの吸収ピークの強度が顕著であることを確認した。また、シリカ転化の指標となる1078cm−1付近と792cm−1付近のSi−Oに帰属する吸収ピークを確認できることから、基材表面上に形成された膜は、未反応なPHPSが多く残存するシリカ膜であることを確認した。
試験例2において、3%過酸化水素水を純水に変更した他は、試験例2と同様に処理することによって試験例6の基材を製造した。こうして基材の表面に形成した膜について、FT−IRスペクトルの測定をした。
試験例6で形成した膜のFT−IRスペクトルでは、未反応のPHPSの残存を示す881cm−1付近のSi−Nおよび2252cm−1付近に帰属するSi−Hの吸収ピークの強度が顕著であることを確認した。また、シリカ転化の指標となる1072cm−1付近と792cm−1付近のSi−Oに帰属する吸収ピークを確認できることから、基材表面上に形成された膜は、未反応なPHPSが多く残存するシリカ膜であることを確認した。
試験例3において、3%過酸化水素水を純水に変更した他は、試験例3と同様に処理することによって試験例7の基材を製造した。こうして基材の表面に形成した膜について、FT−IRスペクトルの測定をした。
試験例7で形成した膜のFT−IRスペクトルでは、未反応のPHPSの残存を示す881cm−1付近のSi−Nおよび2252cm−1付近に帰属するSi−Hの吸収ピークの強度が顕著であることを確認した。また、シリカ転化の指標となる1070cm−1付近と792cm−1付近のSi−Oに帰属する吸収ピークを確認できることから、基材表面上に形成された膜は、未反応なPHPSが多く残存するシリカ膜であることを確認した。
試験例4において、3%過酸化水素水を純水に変更した他は、試験例4と同様に処理することによって試験例8の基材を製造した。こうして基材の表面に形成した膜について、FT−IRスペクトルの測定をした。
試験例8で形成した膜のFT−IRスペクトルでは、未反応のPHPSの残存を示す881cm−1付近のSi−Nおよび2252cm−1付近に帰属するSi−Hの吸収ピークの強度が顕著であることを確認した。また、シリカ転化の指標となる1072cm−1付近と792cm−1付近のSi−Oに帰属する吸収ピークを確認できることから、基材表面上に形成された膜は、未反応なPHPSが多く残存するシリカ膜であることを確認した。
試験例1において、基材の表面上にコーティング液を塗布し、150℃のオーブンで3分間加熱処理して乾燥することによって、試験例9の基材を製造した。こうして基材の表面に形成した膜について、FT−IRスペクトルの測定をした。
試験例9で形成した膜のFT−IRスペクトルでは、試験例5〜8と同様に、未反応のPHPSの残存を示す830cm−1付近のSi−Nおよび2170cm−1付近に帰属するSi−Hの吸収ピークの強度が顕著であることを確認した。また、シリカ転化の指標となる1060cm−1付近と800cm−1付近のSi−Oに帰属する吸収ピークを確認できることから、基材表面上に形成された膜は、未反応なPHPSが多く残存するシリカ膜であることを確認した。
試験例1〜9で基材表面に形成したシリカ膜の膜質の判定結果を表2に示す。
また、過酸化水素を含有する過熱蒸気を用いることで、基材への曝露時間が1分という短時間であっても、ポリシラザンからシリカへの転化が良好であることを確認した。
Claims (5)
- 基材上に、ポリシラザンを含有するポリシラザン膜を形成した後、過酸化水素を含有する蒸気を前記ポリシラザン膜に曝露することによって、前記ポリシラザンをシリカに転化させてシリカ膜を形成する工程を有し、
前記過酸化水素を含有する蒸気に、マイクロ波を照射しながら、前記ポリシラザン膜に曝露することを特徴とする医療用部材の製造方法。 - 前記医療用部材が、歯科用部材であることを特徴とする請求項1記載の医療用部材の製造方法。
- 前記シリカ膜が、親水性シリカ膜であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の医療用部材の製造方法。
- 前記過酸化水素を含有する蒸気は、過酸化水素を含有する溶液にマイクロ波を照射して加熱することによって生成することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の医療用部材の製造方法。
- 前記過酸化水素を含有する蒸気の温度を、90℃以上とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の医療用部材の製造方法。
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