JPWO2014148479A1

JPWO2014148479A1 - 防汚用の非晶質炭素膜を備える構造体及び防汚用の非晶質炭素膜の形成方法

Info

Publication number: JPWO2014148479A1
Application number: JP2015506797A
Authority: JP
Inventors: 邦彦澁澤
Original assignee: TAIYO YUDEN CHEMICAL TECHNOLOGY CO., LTD.
Current assignee: TAIYO YUDEN CHEMICAL TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2017-02-16
Also published as: WO2014148479A1; US20160281216A1; TW201444695A

Abstract

本発明の一実施形態に係る構造体は，耐摩耗性に優れた表面を有する汚防用の構造体を提供する。この構造体は，基材と，前記基材の表面に形成され，等電点が酸性領域にある非晶質炭素膜と，を備える。

Description

相互参照
本出願は、日本国特許出願２０１３−０５６５００（２０１３年３月１９日出願）、日本国特許出願２０１３−２０１５０６（２０１３年９月２７日出願）、及び日本国特許出願２０１３−２６２２９９（２０１３年１２月１９日出願）に基づく優先権を主張し、これら内容は参照により全体として本明細書に組み込まれる。

本発明は，防汚用の非晶質炭素膜を備える構造体に関し，特に生体の吸着を抑制する非晶質炭素膜を備える構造体に関する。

食品加工設備に用いられるサニタリー配管や半導体製造に用いられるクリーンパイプは，その内表面を高度に平滑化することにより，細菌や埃などが内表面へ付着することを防止している。例えば，食品工業用ステンレス鋼配管を規格化した日本工業規格JIS-G3447においては，ステンレス鋼配管の表面粗さを１μｍ以下とすることが定められている（同じ内容が国際標準化機構のISO2037においても定められている）。かかる表面粗さを実現するために，ステンレス鋼等の基材に対してバフ研磨などの機械研磨や電解研磨等の化学研磨を施す手法や，基材表面に湿式のメッキ処理を行う手法が知られている。例えば，特開平09-003655号公報においては，半導体製造装置用配管の内表面の平滑化のために，当該内表面に機械研磨を施すことが述べられている。

しかしながら，機戒研磨，化学研磨，又は湿式メッキ処理等により平滑化された基材の表面は摩擦等によって粗面化されやすく，その結果，その粗面化された部分に汚れが付着しやすくなる。そこで，平滑化された表面が摩擦等により粗面化しないようにする必要がある。このように，平滑性のみならず耐摩耗性にも優れた表面を有する防汚用の構造体が求められている。そこで，本発明の実施形態は，かかる耐摩耗性に優れた表面を有する防汚用の構造体を提供する。

本発明者は，平滑化されたステンレス鋼等の基材表面に非晶質炭素膜を形成することにより，細菌等のタンパク質を主成分とする汚れの当該基材表面への付着を抑制できることを発見した。従来，非晶質炭素膜等の炭素材料は，高い生体親和性を有すると考えられていた。例えば，特表2007-508816号公報は，培養表面を非晶質炭素膜で被膜することにより，神経細胞が当該培養表面に付着しやすくなることを開示している。また，特開2002-86178号公報は，炭素材料が生物親和性に優れていること，特に，炭素繊維に含酸素基を導入することにより当該炭素繊維への好炭素菌の固着性を向上できることが開示されている。

このように，炭素材料は，高い生体親和性を有すると考えられていたため，高い清浄性が要求される部材，例えば食品工業用の配管や半導体製造用のクリーンパイプ等への応用は検討されていなかった。しかしながら，本発明者は，（１）非晶質炭素膜においては，その主要な構成要素である炭素のダングリングボンドが水素で終端されているため，表面活性が著しく低いこと，（２）非晶質炭素膜の分子構造が細菌を付着させにくい樹脂などの人工高分子材料に似ていること，（３）非晶質炭素膜の等電点が，汚れの原因となるタンパク質の多くと同様に酸性領域にあること，及び（４）非晶質炭素膜は硬度が高く耐摩耗性に優れていること，に着目して様々な研究・実験を行った結果，基材表面に非晶質炭素膜を形成することにより，細菌やタンパク質等を主成分とする汚れの当該基材表面への付着を抑制できるという知見を得て，本発明を為すに至った。

本発明の一実施形態に係る構造体は，基材と，前記基材の表面に形成され，等電点が酸性領域にある非晶質炭素膜と，を備える。

本発明の一実施形態に係る防汚用の非晶質炭素膜の形成方法は，基材を準備する工程と，前記基材の表面に等電点が酸性領域にある非晶質炭素膜を形成する工程と，を備える。

本発明の実施形態によれば，耐摩耗性に優れた表面を有する汚防用の構造体が提供される。

本発明の一実施形態に係る構造体を模式的に示す断面図実施例３，４の等電点の測定結果を示すグラフ

本発明の様々な実施形態について添付図面を参照して説明する。図１に示すように，本発明の一実施形態に係る構造体１０は，基材１２と，非晶質炭素膜１４とを備える。図１は，本発明の一実施形態に係る構造体１０の構成を模式的に示すものであり，その寸法は必ずしも正確に図示されていない点に留意されたい。

この構造体１０は，例えば，食品加工用のサニタリー配管や切断装置，半導体製造に用いられるクリーンパイプやクリーンルームの内装材，まな板・食器・テーブルクロス等の調理器具，医療用物品，検査スクリーニング装置もしくはエアーコンディショナーのフィルタ等の任意の部材又はその部材の一部として用いられる。構造体１０は後述のように優れた防汚性を有するため，高い衛生度や清浄性が求められる装置や部材，又は，タンパク質等の汚れが付着しやすい環境で用いられる装置や部材として用いることができる。本明細書で述べる構造体１０の用途は一例に過ぎず，構造体１０は本明細書に明示されていない様々な用途に用いることができる。

一実施形態における構造体１０は，様々な生体分子に起因する汚れを抑制することができる。生体分子としては，例えば，動植物，微生物，ウイルス等の生物体に存在し，生物体が生産し，又は，生物体が代謝する天然由来の生体分子が含まれ得る。更に，これらの天然由来の生体分子を人工的に改変したもの，及び，天然由来の生体分子に依存せずに人工的に設計したものも含まれ得る。一実施形態における構造体１０は，後述するように，表層の等電点がｐＨ６以下の酸性領域にあり，ｐＨ７付近の中性条件下において負に帯電して電気的な反発力によって汚れを防止するものであるから，中性条件下において表面が負に帯電する生体分子に対して，より一層防汚性を発揮し得る。生体分子としては，例えば，タンパク質，核酸，糖類，脂質等の生体材料，各種の生物細胞，生物細胞の一部等の生物材料が含まれ得る。

基材１２は，例えばSUS304等のステンレス鋼，ＳＫＤ等のベアリング工具鋼，タングステンカーバイド等の超硬合金，鉄鋼，チタン，マグネシウム・アルミニウム・錫・真鍮等の軟質金属又はこれらの合金，金・銀・銅・白金等の貴金属又はこれらの合金，アルミナ・ジルコニア・チタニア等の金属酸化物，タイル等の陶磁器，土器，ポリエステル・ポリプロピレン・ポリエチレン・ポリ塩化ビニル・アクリル等の樹脂，ウルテム材等のエンジニアリングプラスチック，ＦＲＰ，炭素繊維材料，紙（セルロース）・絹・綿・羊毛又はこれらの混紡材料，攪拌用具やパテ塗り用具に用いられるゴム材料，木材，コルク，シリコンやゲルマニウム等の半導体材料，及び／又はガラス等から成るが，基材１２の材質はここで例示するものに限られない。また，これらの素材の表面に，ポリイミド，ポリイミドアミド，シリコーン等の樹脂皮膜を形成した基材１２を用いることもできる。基材１２の表面１２ａは，細菌や埃等の吸着を防止するために，構造体１０の用途に応じた表面粗さを有するように平滑化処理される。例えば，基材１２がステンレス鋼から成る場合には，その表面１２ａは，バフ研磨などの機械研磨，電解研磨等の電気化学的研磨などの常法を用いて，所望の表面粗さとなるように研磨される。上述のように，サニタリー配管用のステンレス鋼の表面粗さは，日本工業規格JIS-G3447において１μｍ以下と定められている。そこで，一実施形態に係る基材１２は，その表面１２ａの表面粗さが１μｍ以下となるように平滑化されてもよい。本明細書において，この表面粗さは，例えば，日本工業規格JIS-B0601に準じて測定される算術平均粗さRaを意味する。基材１２がサニタリー配管やクリーンパイプの構造として用いられる場合には，表面１２ａは，１μｍ以下の極めて低い表面粗さとなるように平滑化することが必要とされるが，基材１２が例えば家庭用の調理器具やエアーコンディショナーのフィルターとして用いられる場合には，比較的粗く形成することができる（例えば，表面粗さが１０μｍ程度）。

細菌が付着しているステンレス鋼の表面粗さを１μｍ以下とすることにより，当該ステンレス鋼を洗浄した場合のステンレス鋼表面への細菌の残存率が大幅に改善されることが報告されている（例えば，矢野啓子「カンジタ眼内炎」近代出版『臨床と微生物』2001年28巻2号，201〜206頁参照）。また，大腸菌に対する二酸化塩素の殺菌効果は，大腸菌が付着する表面に窪みや突起が存在する場合に劣化することが報告されている。このように，基材１２の表面１２ａを平滑化することにより，表面１２ａに付着する細菌に対する洗浄効果及び殺菌効果が改善される（例えば，Ｋｉｒｓｃｈｋｅ，Ｄ．Ｌ．Et al.，”Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ aeruginosa and Serratia marcescens contamination assosiated with a manufacturing defect in bronchoscopes," New Engl, J,Med.,348,2003,pp,214-220参照）。

非晶質炭素膜１４は，基材１２の平滑化された表面１２ａ上に形成される。非晶質炭素膜は，例えば，炭素及び水素を主成分とする硬質膜であり，当業者に明らかな様々な方法に従って形成される。例えば，非晶質炭素膜１４は，２極スパッタリング法，３極スパッタリング法，４極スパッタリング法，マグネトロンスパッタリング法，対抗ターゲット式スパッタリング法などの様々なプラズマスパッタリング法，イオンビームスパッタリング法，ＥＣＲスパッタリング法などの様々なイオンビームスパッタリング法，直流（ＤＣ）プラズマＣＶＤ法，低周波プラズマＣＶＤ法，高周波（ＲＦ）プラズマＣＶＤ法，パルス波プラズマＣＶＤ法，マイクロ波プラズマＣＶＤ法，大気圧プラズマ法（例えば誘電体バリア放電方式），準大気圧プラズマ法などの様々なプラズマＣＶＤ法，直流印加式（ＤＣ）イオンプレーティング法，活性化反応蒸着法（ＡＲＥ方式），ホロカソード放電法（ＨＣＤ法），高周波励起法（ＲＦ法）などのプラズマを利用する様々なイオンプレーティング法，イオンクラスタービーム蒸着法（ＩＣＢ法），イオンビームエピタキシー法（ＩＢＥ法），イオンビーム蒸着法（ＩＢＤ法），イオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ法），イオン蒸着薄膜形成法（ＩＶＤ法）などのイオンビームを利用する様々なイオンプレーティング法，又はこれらの組み合わせなどの様々な公知のドライプロセスにより形成される。例えば，固形のＳｉターゲット，炭素ターゲットなどを用いる物理蒸着法（ＰＶＤ法）であれば，真空雰囲気にて所定のガス圧・流量のスパッタガス（例えば，アルゴンガス）及び，アセチレンなどの炭化水素系原料ガス，必要に応じて水素を含むガスが導入された成膜装置に基体を設置し，Ｓｉターゲット，炭素ターゲットなどをスパッタリングすることで，当該基体上に本発明の実施形態に係る構造体を形成することができる。このスパッタガスに酸素（Ｏ），窒素（Ｎ）又はそれらの混合ガスを混合することで，反応性スパッタリング法により，ケイ素と酸素又は窒素との生成物（例えば，ＳｉＯ₂，ＳｉＮ₂など）から成る非晶質炭素膜を形成してもよい。ガスを原料とする化学蒸着法（プラズマＣＶＤ法）を用いる場合は，ワークを配置して真空減圧したプラズマＣＶＤ装置にトリメチルシラン，テトラメチルシラン，テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）などのＳｉを含む炭化水素系の原料ガスにアセチレンなどの炭化水素系のガスを混合使用することにより，Ｓｉを含む非晶質炭素膜層を形成することができる。また，基体上に形成されたケイ素を含む非晶質炭素膜膜に，酸素プラズマ，窒素プラズマ，又は大気等の酸素又は窒素の少なくとも一方を含むガスのプラズマを照射することにより，この非晶質炭素膜に酸素又は窒素の双方又は一方を含有させることもできる。更に，バイアスを印加した基材１２に対して高エネルギーでプラズマ化した皮膜原料を照射して堆積させる一実施形態の非晶質炭素膜１４において，基材１２の構成成分、又は、基材１２と非晶質炭素膜１４との間に形成され得る様々な中間層の構成成分（特に表層部の構成成分）が，本発明の趣旨を逸脱しない範囲において，上述したプラズマの照射エネルギーによって攪拌されて非晶質炭素膜１４の膜中に混合され得る。

また，非晶質炭素膜１４には，適宜，酸素，窒素，ケイ素，ケイ素酸化物のうち少なくとも１つの元素を含有させることができる。本明細書においては，このような添加物を含む非晶質炭素膜１４についても，文脈上別に解すべき場合を除き，単に非晶質炭素膜（１４）と呼ぶことがある。非晶質炭素膜１４は，基材１２の上に直接形成されてもよいし，シリコンを含む非晶質炭素膜などの中間層を基材１２上に形成し，この中間層の上に形成されてもよい。この中間層は，トリメチルシラン等の原料ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により形成することができる。非晶質炭素膜１４は，プラズマＣＶＤ法により，非常に薄く且つ平滑に形成することができるので，非晶質炭素膜１４の表面１４ａは，平滑化処理された基材１２の表面と同程度の表面粗さを有する。例えば，プラズマＣＶＤ法により形成される非晶質炭素膜１４の表面粗さＲａは，鏡面に加工されたＳｉ（１００）上に形成する場合で０．１ｎｍ程度の粗さに形成できるため，構造体１０の表面１４ａが粗面化しないように非晶質炭素膜１４を形成することができる。他の実施形態に係る非晶質炭素膜１４は，用途によっては，概ね１００ｎｍ以上の厚さを有するように形成してもよい。これにより，基材１２の表面１２ａに若干の凹凸が存在しても，非晶質炭素膜１４を連続的に形成することができ，非晶質炭素膜１４の未形成部分への汚れの付着を防止することができる。

本発明の一実施形態においては，基材１２と非晶質炭素膜１４の間に，本発明の趣旨を逸脱しない範囲において，様々な中間層を配置することが可能である。例えば，本発明の一実施形態においては，基材１２の表面１２ａにレベリング性の高いメッキ皮膜（不図示）を形成し，このメッキ皮膜の上に非晶質炭素膜１４を形成してもよい。このメッキ皮膜としては，例えば，無電解Ｎｉメッキ，電解Ｎｉメッキ，電解Ｃｕメッキ，無電解Ｃｕメッキ，電解クロムメッキ，電解，又は無電解のＡｕメッキ，Ａｇメッキ，Ｒｏメッキ等の貴金属メッキを用いることができる。これらのメッキ層の下地には，亜鉛置換層，Ｐｄ置換層などを適宜形成することができる。また，これらのメッキ層を複数層堆積させて多層メッキを形成してもよく，電解Ｎｉ−ＣＯメッキなどの複合合金メッキを形成してもよい。プラズマプロセスにて形成される非晶質炭素膜は，電界作用を利用して基材上に堆積するため，基材表面の凹凸に対してレべリング性が無く，むしろ，基材の凹凸を強調する傾向がある。つまり，プラズマプロセスによって形成される非晶質炭素膜は，基材の凸部により厚く堆積し，基材の凹部により薄く堆積する傾向がある。機械研磨等の研磨処理やメッキ処理によって基材１２の表面１２ａを平滑にしておくことにより，非晶質炭素膜１４を基材１２上に直接形成したのでは構造体１０の表面（非晶質炭素膜１４の表面）１４ａに求められる表面粗さを実現できない場合には，基材１２の表面１２ａに中間層としてメッキ皮膜を形成し，このメッキ皮膜の上に非晶質炭素膜１４を形成することで，構造体１０の表面１４ａをより平滑化できる。さらには，他の一例として，基材１２の表層にピロールなどの導電性の樹脂や，ゾル−ゲル法などで形成した酸化物層などを配置することも可能である。

一実施形態にかかる非晶質炭素膜１４は，その等電点が基材１２の等電点よりも小さくなるように形成される。基材１２が金属又は合金から成る場合には，その等電点は通常ｐＨ８以上のアルカリ性領域にある。例えば衛生器具や容器，装置などに常用されるステンレス鋼（例えばSUS316L）の等電点は，アセトン洗浄・エタノール洗浄を行った無処理のもので約ｐＨ９．８前後，アセトン洗浄・エタノール洗浄を施した後，150℃で4時間加熱処理を施したもので約ｐＨ９．０前後である。よって，基材１２が金属又は合金から成る場合には，非晶質炭素膜１４の等電点は，例えば中性条件で使用する場合にはｐＨ７未満とする。非晶質炭素膜１４の等電点は，原料ガスの配合や，非晶質炭素膜１４に含まれる添加物の種類などに応じて，適宜調整可能である。例えば，等電点を酸性領域にさらに移動させる場合には，水素と炭素よりなる通常の非晶質炭素膜にさらにＳｉを含有させた後，酸素プラズマを照射すれば良い。

様々な汚れの原因のうち，タンパク質などの生体分子を主成分とするもの，例えば細菌や毛髪は，弱酸性領域に等電点を有することが通常であるため，ｐＨ７付近の中性条件下で，その表面のカルボキシル基やリン酸基などが解離し負に帯電しているので，アルカリ性領域に等電点を有し中性条件下で正に帯電する基材１２に吸着されやすい。また，一方，微生物細胞は，ｐＨ７近傍の中性条件で正に帯電しているステンレス鋼表面に付着しやすい状態になっている。このように，基材１２が中性条件下に存在する場合には，基材１２は正に帯電する一方，タンパク質などの生体分子を主成分とする物質は負に帯電するので，この物質が基材１２に吸着されて汚れの原因となる。本発明の実施形態においては，非晶質炭素膜１４の等電点を基材１２の等電点よりも小さくすることにより，基材１２とタンパク質等生体分子を主成分とする物質の極性の違いを緩和し，その結果，汚れの吸着を抑制することができる。

ここで，タンパク質とは，任意のサイズ，構造及び機能を有するタンパク質，ポリペプチド及びオリゴペプチドを含み，例えば，各種タンパク質，酵素，抗原，抗体，レクチン又は細胞膜レセプター等を挙げることができる。

本発明の一実施形態においては，非晶質炭素膜１４に酸素プラズマや窒素プラズマを照射することにより，非晶質炭素膜１４の表層に，カルボキシル基（−ＣＯＯＨ），水酸基（−ＯＨ）等の官能基を形成することができる。これらの官能基のＨ⁺イオンがアルカリ液中に存在する水酸化物イオン（ＯＨ^-）に奪われると，非晶質炭素膜１４の表層に負にイオン化した−ＣＯＯ^-基や−Ｏ^-基が生成されるので，非晶質炭素膜１４の表層を負に帯電させることができる。このように，非晶質炭素膜１４の表層にカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）や水酸基（−ＯＨ）を形成することにより，非晶質炭素膜１４をさらに負に帯電させて，負に帯電した汚れの付着をさらに抑制することができる。

また，本発明の一実施形態においては，外界の水分や酸化雰囲気に接することで水酸基を自然形成するケイ素（Ｓｉ），及び／又は，二酸化ケイ素等のケイ素酸化物などの，非晶質炭素膜１４よりもさらに等電点の低い物質（例えばＳｉ（Ｓｉウエハーの等電点はｐＨ３よりも酸性側））を非晶質炭素膜１４に導入することができる。非晶質炭素膜１４にＳｉを含有させるには，非晶質炭素膜１４の成膜プロセスにおいて，トリメチルシランなどのＳｉを含む炭化水素系の原料ガスを用いればよい。また，Ｓｉ及び酸素を含む非晶質炭素膜を形成する場合は，Ｓｉを含む非晶質炭素膜１４に酸素プラズマを照射することで，炭化水素系ガスへの酸素系ガス混合導入による爆発の危険を抑制し，安全に大量の酸素を非晶質炭素膜１４に含有させることができ非晶質炭素膜１４の表面１４ａに酸素プラズマ未照射の場合よりも多くの官能基（―ＯＨ）を形成することができる。この場合，予め酸素を含む炭化水素系のガスを原料ガスとして使用してＳｉ及び酸素を含む非晶質炭素膜を形成する場合に比べ，導入する酸素の量を調整することが容易となる。

さらに，Ｓｉを含む非晶質炭素膜１４に酸素プラズマを照射することで，基材１２と密着する界面部は密着性の良いＳｉを含む非晶質炭素膜１４のままとし，基材１２との密着性を要求されず外部との機能的な界面となる表層部（基材１２側の反対側の表面を含む表層部）においては，高エネルギーでプラズマ照射される酸素や上述した官能基を多く含んだＳｉを含む非晶質炭素膜１４とすることができる。一実施形態において，このようにＳｉを含む非晶質炭素膜１４に酸素プラズマを照射することによって，非晶質炭素膜１４の延伸性及び基材１２に対する密着性を確保しつつ，酸素が導入された部分の透明性（光透過性）を向上させることができる。

加えて，上述した酸素及びＳｉを含む非晶質炭素膜は，基材密着性の良い他の非晶質炭素膜（例えば，基材が金属基材である場合にはＳｉを含む非晶質炭素膜，又は，基材が樹脂基材である場合には炭素のみ又は水素及び炭素を主成分とする非晶質炭素膜）からなる密着層（下層）上に形成することによって，酸素及びＳｉを含む非晶質炭素膜の基材密着性・定着性を向上させることができる。

ここで，例えば，Ｓｉを含む非晶質炭素膜に酸素プラズマを照射して，透明性が高く，大量の官能基が形成されることにって等電点がより酸性側となっており，水との濡れ性が高いＳｉ及び酸素を含む非晶質炭素膜を透明な樹脂基材上に形成する場合（例えば，膜厚が薄い（例えば，１０ｎｍ程度以下）Ｓｉを含む非晶質炭素膜に，樹脂基材に到達し得るレベルで酸素を照射（注入）し，非晶質炭素膜の透明性が高くなったもの）には，Ｓｉ及び酸素を含む非晶質炭素膜の樹脂基材への密着性や延伸性が問題になることが想定され得る。この場合，その下層に着色されない程度の薄い膜厚（例えば，数ｎｍ程度）で水素及び炭素から成る，又は，炭素から成る非晶質炭素膜を密着層として形成し，この密着層上に，上述したＳｉ及び酸素を含む非晶質炭素膜を形成することも可能である。

なお，Ｓｉを含む非晶質炭素膜１４に酸素プラズマを照射することによって形成された酸素及びＳｉを含む非晶質炭素膜１４は，基材１２側の反対側の表面に近づくほど酸素の含有量が大きくなる。

また，一実施形態において，例えばＳｉを予め含む炭化水素系のガスであるテトラメチルシランなどの原料ガスを使用して公知のプラズマＣＶＤ法にてＳｉを含む非晶質炭素膜を予め形成した後に，このＳｉを含む非晶質炭素膜に酸素プラズマを別途照射した構造体に対してフーリエ変換赤外分光法による分析（ＦＴ−ＩＲ分析）（例えば、分析機器としてBruker社製HYPERION 3000を使用し，分析方法として顕微ATRを用いた高感度反射法にて分解能８波数，積算回数３２回の測定）を行った場合，吸収スペクトルから非晶質炭素膜の官能基を推定すると，上述したＳｉを含む非晶質炭素膜に酸素プラズマを別途照射した構造体は，概ね１２００（ｃｍ^-1）から１３００（ｃｍ^-1）の間（１２５０（ｃｍ^-1）付近）にピークトップを有する波形（吸収）が検出されることから，Ｓｉ−Ｏ結合が存在していることがわかる。このような波形（吸収）は，例えば，公知のプラズマＣＶＤ法にてＳｉを予め含む炭化水素系の原料ガスであるテトラメチルシランなどのガスに酸素ガスを混合しながらＳｉ及び酸素を含む非晶質炭素膜を形成した場合には検出されない。

このようにして添加されたケイ素（Ｓｉ），又はケイ素の酸化物は，非晶質炭素膜１４よりも等電点が低いため，これらの添加物によって非晶質炭素膜１４の表層をさらに負に帯電させ，負に帯電した汚れの付着をさらに抑制することができる。例えば前述のように，トリメチルシランをプラズマ原料ガスとして用いてＳｉを含む非晶質炭素膜１４を形成し、さらに酸素プラズマを照射してＳｉと酸素を含有する非晶質炭素膜を形成する場合，例えば、非晶質炭素膜中の水素を検出しない、ＥＳＣＡ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｆｏｒＣｈｅｍｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓ）などで原子組成を解析する「水素フリー基準」での非晶質炭素膜のＳｉ含有量は，概ね３原子％〜２０原子％未満の範囲内とすることが可能であり，この結果，炭素に比べてＳｉの含有量を低くすることができ，水素と炭素からなる非晶質炭素膜本来の延伸性，軟質金属等の凝着付着防止性等の機能が低下するのを抑制することができる。ここで，プラズマ照射される酸素の含有量は少なくとも１７原子％以上とし，上述した「水素フリー基準」での含有量は少なくとも３０原子％以上，さらに好適には３５原子％以上とすることが望ましい。これは，酸素の含有量を多くすることによって，被膜の透明性（光透過性）をより一層向上させることが可能となり，さらには被膜の表層に水酸基（−ＯＨ）などの官能基を大量に形成することが可能となるためである。

例えば，一実施形態におけるＳｉを含む非晶質炭素膜１４に酸素プラズマを照射したもの，他の非晶質炭素膜に酸素ガス，及び／又は，酸素及び窒素を含むガスをプラズマ化して照射したもの，及び，その他公知の方法で表面を親水性に改質した非晶質炭素膜１４が，水中で使用され，又は，水や水蒸気等に接しながら使用される場合には，その表層に水の層（水の薄膜）が形成されることによって汚れの付着及び曇り等をより一層抑制することができる。基材における曇りの抑制は，基材上の試料を光学的に読み取る用途（例えば，μ―ＴＡＳ等の透明性の高いマイクロ流路の表面処理，電気泳動により分析を行う装置における透明性の高いキャピラリーを使用する分析装置の表面処理），可視光用レンズの異物付着防止や曇り止め，医療用途等の細菌の付着を防止したい環境で使用される鏡等の曇り止め表面処理等において効果的となる。また、上述した表面を親水性に改質した非晶質炭素膜１４は親油性でもあり，主に油脂から構成される指紋等の付着物（広義の汚れ）を濡れ広がらせ，外観上目立たなくさせるという意味での汚れ防止効果も奏し得る。

一実施形態にかかる非晶質炭素膜１４は，その等電点がｐＨ６以下の酸性領域にあるように形成される。これにより，基材１２を中性条件下で使用する場合には，基材１２とタンパク質を主成分とする物質とがいずれも負に帯電するため，互いに電気的に反発する。この反発力により，タンパク質を主成分とする物質の基材１２への吸着を抑制することができる。

このように，等電点が中性からアルカリ性領域にある金属等の基材に等電点が酸性領域である非晶質炭素膜１４を被覆することにより，基材の表層の等電点を酸性側にシフトさせることができる。例えば，ダニアレルゲンは水中において負に帯電していることが公知になっており，金属等の基材を，こうしたダニ・細菌等の付着を抑制する基材とすることができる。一般に，ＰＥＴ等の樹脂素材は細菌等が付着し難い素材とされているものの，樹脂素材は静電気による異物の吸着という問題がある。一方，金属の基材に非晶質炭素膜１４を被覆したものは，樹脂素材と比較して摩擦係数が低いため静電気の発生が抑制され，また，静電気のアースへの除去も比較的容易に行うことができるから，樹脂素材と比較して，静電気による異物の吸着をより一層抑制することができる。

また，樹脂基材に非晶質炭素膜１４を数十ｎｍ〜百数十ｎｍの厚さで薄く形成した場合，非晶質炭素膜は延伸性に優れるから，３％程度の一軸延伸を加えても非晶質炭素膜にクラックが生じない。よって，延伸性に富む樹脂基材であって外部応力による変形を伴う様々な形状や用途，用法が想定される樹脂基材であっても，非晶質炭素膜を形成することにより，樹脂基材の等電点（ゼータ電位）の改質を行うとともに，基材に対して非晶質炭素膜の機能（耐摩耗性，ＵＶ吸収性（樹脂基材のＵＶ劣化防止），Ｈ₂，Ｈ₂Ｏ，Ｏ₂等のガ
ス透過バリア性等）を付与することが可能となる。

また，一実施形態におけるＳｉを含む非晶質炭素膜にさらに酸素プラズマを照射した構造体１０は，その等電点がＳｉＯ₂（石英，等電点はｐＨ２．５前後程度）と同等，あるいはそれ以上の酸性領域側にあることが推定され，また中性から酸性領域におけるマイナス電位（ゼータ電位）はＳｉＯ₂（ｐＨ７からアルカリ側付近で−５０ｍＶ〜−７０ｍＶ前後程度）よりもマイナス側に大きいことが確認されている。即ち，従来のＳｉＯ₂を素材とした防汚用構造体に比べ，より広い範囲のｐＨ領域での防汚が可能となると推定され，より強力な防汚が可能となる。Ｓｉを含む非晶質炭素膜又は水素と炭素からなる非晶質炭素膜に酸素を含有させるには，Ｓｉを含む非晶質炭素膜等に対して酸素や酸素を含むガス（炭酸ガスや大気など）をプラズマ照射したり，ＵＶ光を照射したり，オゾンを照射したり，コロナ放電や大気圧プラズマにて大気などから活性種を形成して照射すればよい。

また，一実施形態におけるＳｉを含む非晶質炭素膜にさらに酸素プラズマを照射した構造体１０は，Ｓｉを含まない水素と炭素からなる非晶質炭素膜の等電点や，ＰＥＴ（等電点がｐＨ４程度，ｐＨ８〜９付近で最低ゼータ電位が−７０ｍＶ程度）等の樹脂の等電点よりもさらに酸性領域側に等電点を有する（例えば、ｐＨ４未満の等電点を有する）から，より酸性側に広い領域で付着防止対象物質の付着を防止することが可能となる。

さらに，一実施形態におけるＳｉを含む非晶質炭素膜にさらに酸素プラズマを照射した構造体１０及びＳｉを含まない水素と炭素からなる非晶質炭素膜は，ＰＥＴ等の樹脂に比べて広範なｐＨ領域でゼータ電位がマイナスとなり，そのマイナス電位も大きいから，負に帯電した付着防止対象物質に対する反発力をより大きなものとすることができる。

ここで，レーザ加工やエッチィング，その他の微細加工技術を用いて作製され，Ｓｉやガラス（ＳｉＯ_X），樹脂，金属の基板上，流路上，回路上において，タンパク質や血液などの液体試薬の化学反応や分離，分析などを行うマイクロチップ（ＭＥＭＳやμＴＡＳ（マイクロトータルアナリスシステム）とも呼ばれる場合がある）が知られている。こうしたマイクロチップのような微細流路中に通液して分析，検査を行う素子においては，この流路に液体試料が良く濡れ広がり充填されるように，この表面を親水性にするような処理が行われている。従来，親水性，無機物で安定な材料であるＳｉＯ₂を，前述した流路の表層に形成する処理が行われている。また，マイクロチップの基板はガラス製のものが多いが，ガラスのコストが高いため，安価で使い捨て可能な樹脂素材を基板としたマイクロチップの開発が求められている。

こうしたマイクロチップの表層に，非晶質炭素膜又はＳｉを含む非晶質炭素膜に酸素を含有させた非晶質炭素膜，その他の等電点をより酸性領域側に改質した非晶質炭素膜を形成すると，各非晶質炭素膜の表面電位はマイナスであり，マイナスに帯電している生体試料の流路への付着防止が可能になる。さらに，非晶質炭素膜の優れた表面平滑性，耐摩耗性，安定性，腐食防止性，ガスバリア性，延伸性を付与することもできる。

また，非晶質炭素膜は樹脂基材に対して非常に密着性が良い。これは主に水素と炭素から構成される樹脂と組成が似ているためと想定できる。さらに前述したように，非晶質炭素膜は延伸性に優れているため，樹脂基材の変形や熱膨張，収縮に対して優れた追随性を発現し，樹脂基材への密着を維持することが可能である。

Ｓｉを含む非晶質炭素膜に酸素を含有させた非晶質炭素膜は，例えば，酸素，または酸素を含むガスを一定割合で，テトラメチルシランガスなどのＳｉを含む炭化水素系ガスに混合してＳｉとさらに酸素を含む非晶質炭素膜を形成する方法や，予め酸素を一定割合で含む炭化水素系ガスを用いる方法，さらにはテトラメチルシランガスなどのＳｉを含む炭化水素系ガスを用いて予めＳｉを含む非晶質炭素膜を形成した後，酸素，または酸素を含むガスをプラズマ照射する方法で形成でき，酸素，または酸素を含むガスを一定割合で，テトラメチルシランガス等のＳｉを含む炭化水素系ガスに混合してＳｉとさらに酸素を含む非晶質炭素膜を形成した場合等は，透明な皮膜にすることも可能であり，透明な皮膜とすることによりマイクロチップの流路の観察等がより容易になる。

非晶質炭素膜に酸素及び／又は窒素をプラズマ化して照射した非晶質炭素膜，又は，Ｓｉを含む非晶質炭素膜，さらにはＳｉを含む非晶質炭素膜にさらに酸素及び／又は窒素を含有させた非晶質炭素膜は，基材表層の水酸基等と水素結合や縮合反応によって固定されるカップリング剤との密着性に優れており，例えば，前述したマイクロチップの所望の部分について前述した各非晶質炭素を形成することにより，カップリング剤（例えばシランカップリング剤，その他チタネート系，アルミネート系，ジルコネート系のカップリング剤等）を強固に固定させることができる。よって，例えばフッ素含有シランカップリング剤を前述した各非晶質炭素膜の必要部分に固定することにより，この部分を撥水撥油性表面に改質することも可能となる。

非晶質炭素膜は絶縁性であるが，膜が消失しない範囲のエネルギーで，例えばレーザ光等を照射して加熱すること，又は，無酸素雰囲気中で加熱すること等によって導電性を発現することが公知になっている。例えば，ガラス等の絶縁体やＳｉ等の半導体基板上に形成された本発明の一実施形態に係るマイクロチップ（非晶質炭素膜の形成されたマイクロ流路）において，非晶質炭素膜の少なくとも一部にレーザ光を配線状に照射することによって，配線状に導電性に改質された非晶質炭素膜からなる電気配線（回路）を形成することが可能となる。例えば，直径数μｍ，数十μｍと，非常に微細範囲を照射可能なレーザ光を配線状に照射することによって，マイクロ流路の一端と他端に別々に延びる導電体化された非晶質炭素膜の微細配線を形成し，この導電性に改質された非晶質炭素膜の各部分に電気を供給し，又は，電圧等を印加することが可能となる。よって，形成したマイクロ流路等に，必要な微細電気配線形状のマスキングを位置精度良く行って，他の導電性物質等を電気配線材料としてスパッタリング法等により電気配線を新たに形成する必要が無い。

さらに，他の実施形態として，基材が金属等の導電体である場合であっても，この基材上に形成される非晶質炭素膜自体が絶縁性であるため，非晶質炭素膜の厚み方向における表層部のみを導電性に改質することで，上述した配線状の電気配線（回路）を形成するともできる。このように，絶縁性の非晶質炭素膜上に形成されたマイクロ流路を含む一実施形態におけるマイクロチップにおいて，非晶質炭素膜の任意の部分を導電性とする（電気配線（回路）とする）ことにより，例えばマイクロ流路中の試料をキャピラリー電気泳動によって分離させたり，試料を改質したり，移動させたりすることが容易となる。

また，非晶質炭素膜１４は，高硬度で耐摩耗性に優れているため，平滑化された基材１２の表面１２ａの粗面化を防止できる。その結果，粗面化に起因する構造体１０への汚れの吸着を抑制できる。このように，非晶質炭素膜１４により，構造体１０の平滑性を維持するとともに，細菌やタンパク質を主成分とする物質を反発することで，構造体１０の防汚性を改善することができ，特に細菌やタンパク質を主成分とする物質に対する防汚性を大きく改善できる。

また，本発明の一実施形態においては，非晶質炭素膜１４が形成された構造体１０に対してＵＶ照射やオゾン洗浄を行うことにより，さらに殺菌や滅菌を行うことができる。非晶質炭素膜１４にＳｉ又はＳｉＯ₂等のシリコン酸化物を含有させることにより，構造体１０はＵＶ照射やオゾン洗浄などによる酸化に対して強い耐性を備えるようになる。

また，本発明の一実施形態においては，非晶質炭素膜１４にＳｉＯ₂等のシリコン酸化物を含有させることにより，又は，非晶質炭素膜１４に酸素プラズマ及び／又は窒素プラズマを照射することにより，非晶質炭素膜１４の濡れ性を水に濡れ易いように改善することができる。これにより，構造体１０の表面１４ａをより容易に水洗洗浄できる。また，二酸化塩素等の殺菌剤が，表面１４ａに濡れ広がり易くなり，殺菌剤を用いた殺菌処理をより容易に行うことができるようになる。さらに，一実施形態における非晶質炭素膜が形成されたマクロチップ，マイクロ流路中に，水や水溶液等の試料が濡れ広がり易くなり，こうした試料をより容易に供給することが可能となる。

ここで，マクロチップ，マイクロ流路等の表面に，分析対象である生体分子を含む水や水溶液等の試料を濡れ広がり易くする方法としては，例えば，ＴｉＯ₂やＺｎＯ等の光触媒膜等の強い親水性を発現する皮膜を形成する方法も考えられる。しかしながら，光触媒膜は，生体試料はもとより樹脂等の高分子材料から成る基材をも分解，攻撃し得る活性物質（例えば，スーパーオキシドラジカルアニオン由来の活性酸素等）を合わせて発生させるため，好適とは言えない。一実施形態における非晶質炭素膜１４は，生体分子試料等への攻撃等による生体分子試料及び基材への影響を抑制しつつ生体分子試料等の付着を防止し，且つ，親水性の表面を形成することが可能である。従って，特に，上述したマイクロ流路等の生体分子や基材に影響を与えることが好ましくない用途における表面処理に好適である。

また，本発明の一実施形態においては，非晶質炭素膜１４をポリマー状に形成することで，その延伸性を向上させることができる。

また，本発明の一実施形態における構造体１０は，医療用物品への適用が効果的である。例えば，血液やリンパ液，組織液，細胞液などのｐＨは，ホメオスタシス（恒常性維持機能）によって通常ｐＨ７．４±０．０５に維持されている。殆どの哺乳類の血液は，腎臓の働きによりｐＨ７．４程度に保たれていることが公知になっている。こうしたｐＨ７．４程度の環境下において，非晶質炭素膜は−１００ｍＶ程度と負に大きなゼータ電位を発現し，同様に負に帯電している細菌などの付着をより強く抑制することが可能となる。

例えば，本発明の一実施形態において非晶質炭素膜１４にＳｉを含有させた場合，Ｓｉは大気，水などの酸化雰囲気に接することで酸化し，表層にＳｉ−ＯＨ基が形成されることが知られており，また，ＵＶやオゾンの照射によって，より確実にＳｉ−ＯＨ基が形成される。従って，ＵＶ殺菌やオゾン殺菌などが繰り返される医療用器具の表層基材に一実施形態における非晶質炭素膜１４を形成することにより，医療用器具の殺菌，滅菌などと同時に基材表面の酸化状態をより効率的に促進，維持（低いゼータ電位の確保や親水性の確保）することが可能となる。さらに，特にＳｉとＯを含む非晶質炭素膜は，（１）等電点がより酸性側となるため，洗浄液やこの洗浄液に添加される添加物等の広範なｐＨに対する汎用性が大きく，（２）ＵＶ照射やオゾン照射，加熱に対する耐性があり，（３）基材に対する密着性が強いため剥離のリスクが小さくなり，（４）水との濡れ性が高いため洗浄性に優れ，（５）摩擦係数が小さく表面が滑らかであるため，相手材の損傷が少ない，等の特性を有し，例えば医療（手術）用のメスや縫い針，はさみ，ガイドワイヤ，プライヤー，内視鏡のパイプ部，内視鏡のレンズ部，注射針，輸液バッグ，及び傷口保持部品，その他の医療器具，医薬用梱包部材，医薬用備品，医療用装置，医療を行う処置室の内装，及び備品等の医療用物品，さらにはこうした医療用物品，及び，薬剤等の医療用原材料の研究開発，生産工程への適用が非常に効果的である。こうした医療用物品が，使い捨て，あるいは再生利用にて使用される場合には，前述した医療器具等の表層に対する有害な細菌，病原体などの付着を抑制することが可能となり，患者等への医療器具等の使用後に，疾病の外部へ二次感染するのを抑制することが可能となる。

また，非晶質炭素膜は，例えばＳｉと酸素を含有させた非晶質炭素膜等に改質することで，その等電点が酸性側にシフトすることが確認できており，さらには同一ｐＨの環境にて，より大きなマイナスのゼータ電位が得られることが確認できている。よって，様々な等電点を有する各種の非晶質炭素を，同一の基材上の任意の部分に形成することにより，同一ｐＨの環境で，各種の非晶質炭素膜毎に異なる表面電位に応じた対象物の付着防止・吸着を行うことが可能となる。即ち，等電点，ゼータ電位の異なる様々な非晶質炭素膜を同一の基材上に形成することによって，対象物の選別・スクリーンニングが可能となる場合がある。

同様に，非晶質炭素膜，または改質された非晶質炭素膜を一旦基材上に膜状に形成した後に剥離し，非晶質炭素膜単体（粉体や微粒子）を，分散剤や分散メディア等として使用することも可能である。基材上に形成した各種非晶質炭素膜を単体として分離することは，例えば，アルミニウム合金製の基材上に各種非晶質炭素膜を膜状に形成した後，このアルミニウム基材を溶解する方法や，電解Ｎｉメッキ皮膜など各種非晶質炭素膜との密着の悪い基材上に非晶質炭素膜を形成した後に加熱し，その後，冷水中にて急冷するなどの大きなヒートショックを加える方法で，比較的簡単に行うことができる。このように，非晶質炭素膜を基板上に形成した後，水中などで単体（粉体）として取り出す場合において，非晶質炭素膜の等電点をより酸性側にシフトさせることによって，各ｐＨ領域において表面の負のゼータ電位が通常の非晶質炭素膜よりも大きくなる。この結果，非晶質炭素膜単体（粉体）同士の反発力が増すことで凝集が起こりにくくなり，非晶質炭素膜単体（粉体）を分散した状態で取り出すことが容易となる。こうして取り出した非晶質炭素膜の単体（粉体）は，例えば樹脂などの基材に混錬することで，基材表面に防汚性，耐磨耗性を付与する本発明の一実施形態にかかる構造体として使用することが可能となる。

本発明の一実施形態において，非晶質炭素膜の表面のゼータ電位を制御することにより，極性を有する生体分子のみでなく，極性を有する界面活性剤などについても，その吸着防止や吸着の制御を行うことが可能となると考えられる。

実施例１
表面粗さＲａ０．０７７μｍのステンレス鋼（SUS304）から成る３０ｍｍx７ｍｍ，厚さ０．１ｍｍの基材を準備した。この基材をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を満たしたステンレスバット中で１５分間超音波洗浄した。次に，この洗浄後のステンレス鋼基材を，高圧ＤＣパルスプラズマＣＶＤ装置の反応容器の試料台に投入し，反応容器を1x10^-3Paまで真空減圧した。次いで，流量30SCCMのトリメチルシランをガス圧が2Paとなるように調整して反応容器内に導入し，-4.5kVの電圧を印可して，シリコンを含む非晶質炭素膜（中間層）を基材上に５分間形成した。次に，この中間層の上に，ガス流量40SCCMのアセチレンを原料ガスにとして使用し，-5kVの電圧を印可して，パルス周波数10kHz，パルス幅10μs，ガス圧2Paの条件で，非晶質炭素膜を１５分間成膜した。次に，試料を裏返して試料台に再度設置し，先ほどと同じ工程で，試料の裏面にも非晶質炭素膜を形成した。このようにして実施例１の試料が得られた。

実施例２
実施例１と同様に，ステンレス鋼（SUS304）から成る３０ｍｍx７ｍｍ，厚さ０．１ｍｍの基材を準備した。この基材をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を満たしたステンレスバット中で１５分間超音波洗浄した。次に，この洗浄後のステンレス鋼基材を，高圧ＤＣパルスプラズマＣＶＤ装置の反応容器の試料台に投入し，反応容器を1x10^-3Paまで真空減圧した。次いで，流量30SCCMのトリメチルシランをガス圧が2Paとなるように調整して反応容器内に導入し，-4.5kVの電圧を印可して，シリコンを含む非晶質炭素膜（中間層）を基材上に５分間形成した。次に，この中間層の上に，ガス流量40SCCMのアセチレンを原料ガスとして使用し，-5kVの電圧を印可して，パルス周波数10kHz，パルス幅10μs，ガス圧2Paの条件で，非晶質炭素膜を１５分間成膜した。次に，ガス流量30SCCMの窒素ガスをガス圧が1.5Paとなるように調整して反応容器内に導入し，-4kVの電圧を印可して，窒素プラズマを試料に５分間照射し，試料表面の非晶質炭素膜に窒素を含有させた。次に，試料を裏返して試料台に再度設置し，先ほどと同じ工程により，試料の裏面にも窒素を含有する非晶質炭素膜を形成した。このようにして実施例２の試料が得られた。

比較例１
実施例１，２と同様に，ステンレス鋼（SUS304）から成る３０ｍｍx７ｍｍ，厚さ０．1ｍｍの基材を準備した。この未処理のステンレス鋼を比較例１とした。

微生物付着試験
次に，上述のようにして得られた実施例１，２及び比較例１について，各試料表面への大腸菌の付着試験を行った。まず，大腸菌（Escherichia coli NBRC3301（K12））を，PY液体培地（Polypepton 10g，Yeast extract 2g，MgSO4・7H2O 1g，D.W.1L，pH7.0）にて30℃で培養した。次に，集菌した大腸菌の菌体を生理食塩水（Saline）にけん濁し，このけん濁液を希釈したものと，実施例１，２及び比較例１の試料とをそれぞれ2mlマイクロチューブに入れ，室温にて2時間緩速撹拌しながらインキュベートした。このようにして，実施例１，２及び比較例１の試料のそれぞれの表面に大腸菌を付着させた。

次に，大腸菌を付着させた実施例１，２及び比較例１の試料をそれぞれバッファー洗浄した。この洗浄後の実施例１，２及び比較例１の試料の表面に存在している大腸菌の菌数を，生物発光法（ルシフェリン−ルシフェラーゼ反応系）を用いて測定した。具体的には，実施例１，２及び比較例１の試料それぞれの表面に付着している大腸菌の細胞からATPを抽出し，抽出したATPを生物発光試薬（キッコーマン株式会社製ルシフェールHSセット（型番60315））と反応させ，この反応により生ずる光の発光量をマイクロプレートリーダー（Wallac社製 1420 ARVOsx マルチレベルカウンタ）を用いて測定し，この発光量からATPの発光強度を求めた。そして，平板培養コロニーカウント法を用いて作成したATPの発光強度と生菌数との対応を示す検量線に基づいて，測定したATP量から大腸菌の生菌数を推定した。

このようにして推定された大腸菌の菌数は，実施例１が171677個，実施例２が132390個，比較例１が648043個であった。このように，本発明の実施例１，２の表面に存在する大腸菌の菌数は，比較例１の表面に存在する大腸菌の菌数と比較して大幅に少ないことが確認された。

次に，実施例１，２及び比較例１について，試料表面への脱窒菌の付着試験を行った。まず，脱窒菌（Pseudomonas stutzeri NBRC14165）を，PY液体培地にて30℃で培養した。次に，集菌した脱窒菌の菌体をPY液体培地にけん濁し，このけん濁液を希釈したものと，実施例１，２及び比較例１の試料とをそれぞれ2mlマイクロチューブに入れ，室温にて2時間緩速撹拌しながらインキュベートした。このようにして，実施例１，２及び比較例１の試料のそれぞれの表面に脱窒菌を付着させた。

次に，脱窒菌を付着させた実施例１，２及び比較例１の試料をそれぞれバッファー洗浄した。この洗浄後の実施例１，２及び比較例１の試料の表面に存在している脱窒菌の菌数を，上述の大腸菌の例と同様に，生物発光法（ルシフェリン−ルシフェラーゼ反応系）を用いて測定した。このようにして推定された脱窒菌の菌数は，実施例１が47255個，実施例２が50498個，比較例１が195705個であった。このように，本発明の実施例１，２の表面に存在する脱窒菌の菌数は，比較例１の表面に存在する脱窒菌の菌数と比較して大幅に少ないことが確認された。

非晶質炭素膜の等電点の測定
次に，非晶質炭素膜の等電点の測定を行った。まず，３０ｍｍx４０ｍｍ，厚さ概ね０．６ｍｍからなる四角形のＳｉ（１００）板を基材として準備した。この基材をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）中で超音波洗浄した後，Ａｒガスプラズマにてクリーニングし，公知のプラズマＣＶＤ法にて，アセチレン（Ｃ₂Ｈ₂）を原料ガスとして水素と炭素から構成される非晶質炭素膜を概ね５００ｎｍの厚さで基材の光沢面に形成したものを実施例３，さらに基材を実施例３と同様に超音波洗浄，Ａｒガスプラズマクリーニングし，公知のプラズマＣＶＤ法にて，テトラメチルシランガスを原料ガスとしてＳｉを含む非晶質炭素膜を概ね５００ｎｍの厚さで形成した後，前述したテトラメチルシランガスを排気し，酸素ガスプラズマにて酸素を照射したものを実施例４とした。なお，酸素ガスプラズマの照射は，酸素ガス流量30SCCM，ガス圧1.5Pa，基材への印加電圧-3.5kVpにて１０分間行っている。

次に，実施例３及び４の等電点（ゼータ電位）を測定した。測定は以下の公知の測定方法で行っている。

測定装置：ゼータ電位測定装置ＳｕｒＰＡＳＳ（（株）アントンパール・ジャパン製）
測定セル：クランプセル
測定温度：室温
測定ｐＨ： 9→2.5 （中性→酸性）（ｐＨを０．５間隔で変化させて測定）
ｐＨ滴定液：塩酸 0.1mol/l
電解液：塩化カリウム水溶液 0.001 mol/l
測定回数： 1 回測定
測定原理：流動電流法
測定結果を図２に示す。実施例３（水素と炭素から構成される非晶質炭素膜を形成したもの）の等電点はpH3.8 付近に確認することができた。一方，実施例４（水素と炭素から構成される非晶質炭素膜にＳｉとＯを付加したもの）の等電点はpH2.5よりも更に酸性側にあることが確認できた。図示するとおり，実施例３のゼータ電位は概ね，ｐＨ４：−５ｍＶ，ｐＨ５：−５０ｍＶ，ｐＨ６：−８０ｍＶ，ｐＨ７：−９５ｍＶ，ｐＨ８：−１０５ｍＶである。また実施例４のゼータ電位は概ね，ｐＨ４：−５０ｍＶ，ｐＨ５：−８５ｍＶ，ｐＨ６：−９８ｍＶ，ｐＨ７：−１００ｍＶ，ｐＨ８：−１０５ｍＶである。このように，非晶質炭素膜を例えばＳｉと酸素を含有させた非晶質炭素膜等に改質することで，その等電点が酸性側にシフトすることが確認できた。さらには同一ｐＨの環境にて，より大きなマイナスのゼータ電位が得られることが確認できた。

Claims

基材と，
前記基材の表面に形成され，等電点が酸性領域にある非晶質炭素膜と，
を備える構造体。
前記非晶質炭素膜は，等電点がｐＨ４未満である請求項１に記載の構造体。
前記基材が日本工業規格JIS-B0601に準じて測定される表面粗さが１μｍ以下となるように平滑化された請求項１に記載の構造体。
前記非晶質炭素膜の等電点が前記基材の等電点よりも低い請求項１に記載の構造体。
前記基材がＳｉ又は樹脂から成る請求項１に記載の構造体。
前記非晶質炭素膜が，当該非晶質炭素膜の等電点よりも低い等電点を有する他の材料を含む請求項１に記載の構造体。
前記非晶質炭素膜が，Ｓｉ，Ｎ及びＯの少なくとも１つを含む請求項１に記載の構造体。
前記非晶質炭素膜が，Ｓｉ及びＯを含み，水素フリー基準でのＳｉの含有量が２０原子％未満である請求項７に記載の構造体。
前記非晶質炭素膜が，Ｓｉ及びＯを含み，酸素の含有量が１７原子％以上である請求項７に記載の構造体。
前記非晶質炭素膜が，前記基材側の反対側の表面を含む表層部にＳｉ及びＯを含む請求項７に記載の構造体。
前記非晶質炭素膜が，前記基材側の反対側の表面に近づくほど酸素の含有量が大きい請求項７に記載の構造体。
前記非晶質炭素膜が，Ｓｉを含む非晶質炭素膜の表面に酸素を含むプラズマを照射することによって形成される請求項７に記載の構造体。
前記基材と前記非晶質炭素膜との間に中間層を有する請求項１に記載の構造体。
前記非晶質炭素膜が，等電点の異なる複数の非晶質炭素膜によって形成されている請求項１に記載の構造体。
請求項１に記載の構造体を備える医療用物品。
前記構造体の非晶質炭素膜がＳｉを含む請求項１５に記載の医療用物品。
請求項１に記載の構造体を備えるマイクロチップ。
前記非晶質炭素膜の少なくとも一部が加熱により導電性に改質されている請求項１７に記載のマイクロチップ。
基材を準備する工程と，
前記基材の表面に等電点が酸性領域にある非晶質炭素膜を形成する工程と，
を備える防汚用の非晶質炭素膜の形成方法。