特開 2022-33718 抗菌性クロム電気めっき

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022033718

(43)【公開日】2022-03-02

(54)【発明の名称】抗菌性クロム電気めっき

(51)【国際特許分類】

   C25D 5/12 20060101AFI20220222BHJP

   C25D 5/14 20060101ALI20220222BHJP

   C25D 5/16 20060101ALI20220222BHJP

   C25D 5/48 20060101ALI20220222BHJP

   C23C 28/00 20060101ALI20220222BHJP

【ＦＩ】

C25D5/12

C25D5/14

C25D5/16

C25D5/48

C23C28/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】31

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021132264

(22)【出願日】2021-08-16

(31)【優先権主張番号】63/066,665

(32)【優先日】2020-08-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/400,682

(32)【優先日】2021-08-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】521359944

【氏名又は名称】ベイパー テクノロジーズ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ブライス ランドルフ アントン

(72)【発明者】

【氏名】パトリック エイ．サリヴァン

【テーマコード（参考）】

4K024

4K044

【Ｆターム（参考）】

4K024AA02

4K024AA03

4K024AA09

4K024AA10

4K024AB02

4K024AB03

4K024AB09

4K024BA01

4K024BA04

4K024BA09

4K024BA12

4K024BB09

4K024BB10

4K024BB15

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4K024BB18

4K024BB20

4K024BB28

4K024BC10

4K024CA01

4K024CA02

4K024CA03

4K024CA04

4K024DA02

4K024DA03

4K024DA04

4K024DB10

4K024GA03

4K024GA04

4K024GA16

4K044AA03

4K044AA06

4K044AA16

4K044AB10

4K044BA02

4K044BA06

4K044BA08

4K044BA12

4K044BB04

4K044BB08

4K044BB10

4K044BB13

4K044BC01

4K044BC02

4K044CA04

4K044CA18

4K044CA64

(57)【要約】

【課題】耐食性および耐久性が改善された抗菌コーティングの提供。
【解決手段】 生物活性コーティングされた基材は、ベース基材と、ベース基材上に配置された生物活性金属含有層と、生物活性金属含有層上に配置された電気めっきクロム層とを含む。電気めっきクロム層は、生物活性金属含有層を露出させる複数の亀裂または細孔が形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース基材と、
前記ベース基材上に配置された生物活性金属含有層と、
前記生物活性金属含有層上に配置された電気めっきクロム層であって、前記電気めっきクロム層には、前記生物活性金属含有層を露出させる複数の亀裂または細孔が形成されている、電気めっきクロム層と
を備える、生物活性コーティングされた基材。

【請求項2】

前記生物活性金属含有層は、生物活性銅含有層である、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項3】

前記生物活性銅含有層は、金属銅、銅合金、酸化銅、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される成分を含む、請求項２に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項4】

前記生物活性金属含有層は、生物活性銀層である、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項5】

前記複数の亀裂または細孔は、約５０ｎｍ～５００ｎｍの幅を有する、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項6】

前記複数の亀裂または細孔は、前記幅に対して直交する方向に約１００ｎｍ～１ミクロンの長さで延在する、請求項５に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項7】

前記生物活性金属含有層は、約５０～１５００ｎｍの厚さを有し、前記電気めっきクロム層は、約５０～１５００ｎｍの厚さを有する、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項8】

前記ベース基材と前記生物活性金属含有層との間に挿入されたベース層をさらに備える、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項9】

前記ベース層は、約１０００～３５０００ｎｍの厚さを有する、請求項８に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項10】

前記ベース層はニッケルである、請求項８に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項11】

前記亀裂または細孔内に配置された生物活性金属をさらに含む、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項12】

前記生物活性金属は、銅金属または銀金属である、請求項１１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項13】

前記亀裂または細孔内に配置された金属酸化物をさらに含む、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項14】

前記金属酸化物は、酸化銅または酸化銀である、請求項１３に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項15】

前記亀裂または細孔に近接する位置で前記生物活性金属含有層に配置された金属酸化物領域をさらに含む、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項16】

金属酸化物領域は、酸化銅領域または酸化銀領域である、請求項１５に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項17】

前記金属酸化物領域は、前記亀裂または細孔から５０～２００ｎｍの距離で延在する、請求項１５に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項18】

前記亀裂または細孔は、前記電気めっきクロム層の表面に平行な任意の方向に１ｍｍあたり少なくとも３０個の亀裂または細孔の密度で存在する、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項19】

前記亀裂または細孔は、前記電気めっきクロム層の表面に平行な任意の方向に１ｍｍあたり少なくとも１００個の亀裂または細孔の密度で存在する、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項20】

前記亀裂または細孔は、電気めっきクロム層の表面に平行な任意の方向に１ｍｍあたり約３０個の亀裂または細孔から１ｍｍあたり３０個の亀裂または細孔までの密度で存在する、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項21】

前記ベース基材は、金属、金属合金、またはポリマーから構成される、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項22】

前記ベース基材は、真鍮または亜鉛を含む、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項23】

前記ベース基材は、アクリロニトリルブタジエンスチレンを含む、請求項１に記載の生物活性コーティングされた基材。

【請求項24】

生物活性コーティングされた基材を製造する方法であって、
ベース基材を提供するステップと、
前記ベース基材上に前記生物活性金属含有層を堆積させるステップと、
電気めっきクロム層を形成するために、前記生物活性金属含有層上にクロム層を電気めっきするステップであって、前記電気めっきクロム層には、前記生物活性金属含有層を露出させる複数の亀裂および／または細孔が形成される、ステップとを含む、方法。

【請求項25】

前記生物活性金属含有層は、生物活性銅含有層である、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

前記生物活性銅含有層は、銅金属、銅合金、酸化銅、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される成分を含む、請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

前記生物活性金属含有層は、生物活性銀層である、請求項２４に記載の方法。

【請求項28】

前記複数の亀裂または細孔は、約５０ｎｍ～５００ｎｍの幅を有する、請求項２４に記載の方法。

【請求項29】

前記亀裂および／または細孔内に生物活性金属を堆積させるステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。

【請求項30】

前記亀裂および／または細孔内の前記生物活性金属を酸化させるステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。

【請求項31】

前記亀裂および／または細孔に近接する位置で前記生物活性金属含有層を酸化させるステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

少なくとも１つの観点によれば、本発明は、生物活性特性を備え、少なくとも１つの電気めっき層を有する生物活性コーティングされた基材に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的に、銅および銅が６０％を超える銅合金は、抗菌特性を有することが示されている。しかしながら、銅および銅合金は比較的軟らかく、酸化／腐食しやすい。

【0003】

いくつかの研究は、微生物に対する銅合金の有効性が腐食する傾向に比例するという理論を支持している。したがって、腐食する傾向は微生物を死滅させる効果と相関すると考えられている。

【0004】

銅の酸化物には、酸化第一銅（Ｃｕ_２Ｏ、赤銅鉱）と酸化第二銅（ＣｕＯ、黒銅鉱）が含まれる。どちらもｐ型半導体および遷移金属酸化物（ＴＭＯ）であり、その薄膜には、電子デバイス、触媒、センサ、太陽電池吸収体など、様々な用途がある。銅の酸化物は、金属銅よりも化学的に安定で硬い傾向がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、耐食性および耐久性が改善された抗菌コーティングが必要である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

少なくとも１つの態様では、生物活性コーティングされた基材が提供される。生物作用基材は、ベース基材と、ベース基材上に配置された生物活性金属含有層と、生物活性金属含有層上に配置された電気めっきクロム層とを含む。電気めっきクロム層は、生物活性金属含有層を露出させる複数の亀裂または細孔を有する。

【0007】

別の一態様では、生物活性コーティングされた基材を製造する方法が提供される。本方法は、ベース基材を提供するステップと、ベース基材上に生物活性層を堆積させるステップとを含む。電気めっきクロム層は、生物活性金属含有層上にクロム層を電気めっきすることによって形成される。特徴的に、電気めっきクロム層には、生物活性金属含有層を露出させる複数の亀裂または細孔が形成されている。

【0008】

前述の概要は単なる例示であり、決して限定することを意図するものではない。上記の例示的な態様、実施形態、および構成に加えて、さらなる態様、実施形態、および構成が、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。

【0009】

本開示の性質、目的、および利点をさらに理解するために、以下の図面と併せて読む、以下の詳細な説明を参照する必要があり、ここで、同様の符号は、同様の要素を示している。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】亀裂および／または細孔を有する最上層を有する生物活性コーティングされた基材の概略断面図。

【図2A】銅で充填された亀裂および／または細孔を有する最上層を有する生物活性コーティングされた基材の概略断面図。

【図2B】酸化銅で充填された亀裂および／または細孔を有する最上層を有する生物活性コーティングされた基材の概略断面図。

【図3】生物活性金属含有層を有する亀裂および／または細孔の近くに酸化銅領域を有する亀裂および／または細孔を有する最上層を有する生物活性コーティングされた基材の概略断面図。

【図4A】銅で充填された亀裂および／または細孔を有する最上層を有する生物活性コーティングされた基材の概略断面図。

【図4B】酸化銅で充填された亀裂および／または細孔を有する最上層を有する生物活性コーティングされた基材の概略断面図。

【図5】図１、図２Ａ、図２Ｂ、および図３の生物活性コーティングされた基材の製造を示す概略フローチャート。

【図6】図４Ａおよび図４Ｂの生物活性コーティングされた基材の製造を示す概略フローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0011】

ここで、本発明者らに現在知られている本発明を実施するための最良の様式を構成する、本発明の現在好ましい組成、実施形態、および方法を詳細に参照する。図は必ずしも縮尺どおりではない。しかしながら、開示された実施形態は、様々な代替の形態で具体化することができる本発明の単なる例示であることを理解すべきである。したがって、本明細書に開示される特定の詳細は、限定として解釈されるべきではなく、単に本発明の任意の態様の代表的な基礎として、および／または当業者に本発明を様々に使用することを教えるための代表的な基礎として解釈されるべきである。

【0012】

実施例を除いて、または他に明示的に示された場合を除き、材料の量または反応および／または使用の条件を示すこの説明のすべての数値は、本発明の最も広い範囲を説明する際に「約」という単語によって修正されるものとして理解されるべきである。記載されている数値制限内での実践が一般的に推奨される。また、特に明記されていない限り、パーセント、「の部分」、および比率の値は重量によるものである。「ポリマー」という用語は、「オリゴマー」、「コポリマー」、「ターポリマー」などを含む。ポリマーに提供される分子量は、特に明記しない限り、重量平均分子量を指す。本発明に関連して所与の目的に適切または好ましいとされる材料のグループまたはクラスの説明は、グループまたはクラスの任意の２つ以上の要素の混合物が等しく適切または好ましいことを意味する。化学的用語での構成物質の説明は、説明で指定された任意の組み合わせへの添加時の構成物質を指し、一度混合された混合物の構成物質間の化学的相互作用を必ずしも排除するものではない。頭字語または他の略語の最初の定義は、同じ略語の本明細書でのその後のすべての使用に適用され、必要な変更を加えて、最初に定義された略語の通常の文法的バリエーションに適用される。また、特に明記されていない限り、特性の測定は、同じ特性について以前または以降で参照されたのと同じ手法で決定される。

【0013】

明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他のことを示さない限り、複数の指示対象を含むことにも留意しなければならない。例えば、単数の構成要素への言及は、複数の構成要素を含むことを意図している。

【0014】

本明細書で使用される場合、「約」という用語は、問題の量または値を、指定された特定の値またはその近傍の他の値とすることができることを意味する。一般的に、特定の値を示す「約」という用語は、値の±５％以内の範囲を示すことを意図している。一例として、「約１００」という句は、１００±５の範囲、すなわち９５～１０５の範囲を示す。一般的に、「約」という用語が使用される場合、本発明に係る同様の結果または効果が、示された値の±５％の範囲内で得られることが期待できる。

【0015】

本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、前記グループの要素のすべてまたは１つのみが存在し得ることを意味する。例えば、「Ａおよび／またはＢ」は、「Ａのみ、またはＢのみ、またはＡとＢの両方」を意味するものとする。「Ａのみ」の場合、この用語はＢが存在しない可能性、つまり、「Ａのみであり、Ｂではない」も網羅する。

【0016】

もちろん、特定の構成要素および／または条件は変化し得るので、本発明は、以下に記載される特定の実施形態および方法に限定されないことも理解されるべきである。さらに、本明細書で使用される用語は、本発明の特定の実施形態を説明する目的でのみ使用され、いかなる方法でも限定することを意図するものではない。

【0017】

「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、または「によって特徴付けられる（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ）」と同義である。これらの用語は包括的でオープンエンドであり、追加の、引用されていない要素または方法ステップを除外するものではない。

【0018】

「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」という句は、特許請求の範囲で指定されていない要素、ステップ、または成分を除外する。このフレーズがプリアンブルの直後ではなく、特許請求の範囲の本文の条項に現れる場合、このフレーズはその条項に記載されている要素のみを限定し、その他の要素は、全体として請求項から除外されない。

【0019】

「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」というフレーズは、請求項の範囲を、特定の材料またはステップに加えて、特許請求された主題の基本的および新規の特性に実質的に影響を与えないものに限定する。

【0020】

「で構成される（ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ）」という句は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」または「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」を意味する。通常、このフレーズは、物体が材料から形成されていることを示すために使用される。

【0021】

「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」、および「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」という用語に関して、これらの３つの用語のうちの１つが本明細書で使用される場合、現在開示および特許請求される主題は、他の２つの用語のいずれかの使用を含むことができる。

【0022】

「１つ以上」という用語は「少なくとも１つ」を意味し、「少なくとも１つ」という用語は「１つ以上」を意味する。「１つ以上」および「少なくとも１つ」という用語は、部分集合として「複数」を含む。

【0023】

「実質的に」、「概して」、または「約」という用語は、本明細書において、開示または特許請求された実施形態を説明するために使用することができる。「実質的に」という用語は、本開示において開示または特許請求される値または相対的特性を修正することができる。そのような場合、「実質的に」は、それが修正する値または相対的特性が、値または相対的な特性の±０％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、または１０％以内であることを意味することができる。

【0024】

整数の範囲には、介在するすべての整数が明示的に含まれることも理解すべきである。例えば、整数の範囲１～１０には、１、２、３、４、５、６、７、８、９、および１０が明示的に含まれる。同様に、範囲１～１００には、１、２、３、４．．．．９７、９８、９９、１００が含まれる。同様に、任意の範囲が要求される場合は、上限と下限の差を１０で割った値の増分である介在する数値を代替の上限または下限と見なすことができる。例えば、範囲が１．１～２．１の場合、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、および２．０の数値を下限または上限として選択できる。

【0025】

本明細書に記載される例では、濃度、温度、および反応条件（例えば、圧力、ｐＨ、流量など）は、示された値のプラスまたはマイナス５０パーセントを、例で提供されている値の有効数字２桁に四捨五入または切り捨てて実施することができる。改良版では、濃度、温度、および反応条件（例えば、圧力、ｐＨ、流量など）は、示された値のプラスまたはマイナス３０パーセントを、例で提供されている値の有効数字２桁に四捨五入または切り捨てて実施することができる。別の改良版では、濃度、温度、および反応条件（例えば、圧力、ｐＨ、流量など）は、示された値のプラスまたはマイナス１０パーセントを、例で提供されている値の有効数字２桁に四捨五入または切り捨てて実施することができる。

【0026】

複数の文字と数字の下付き文字（ＣＨ_２Ｏなど）を有する実験化学式として表されるすべての化合物の場合、下付き文字の値は、有効数字２桁に四捨五入または切り捨てて示される値のプラスまたはマイナス５０％にすることができる。例えば、ＣＨ_２Ｏが示されている場合、化学式Ｃ_{（０．８－１．２）}Ｈ_{（１．６－２．４）}Ｏ_{（０．８－１．２）}の化合物である。改良版では、下付き文字の値は、有効数字２桁に四捨五入または切り捨てて示される値のプラスまたはマイナス３０パーセントにすることができる。さらに別の改良版では、下付き文字の値は、有効数字２桁に四捨五入または切り捨てて示される値のプラスまたはマイナス２０パーセントにすることができる。

【0027】

刊行物が参照される本出願全体を通して、これらの刊行物の全体の開示は、本発明が関係する最先端技術をより完全に説明するために、参照により本出願に組み込まれる。

【0028】

図１を参照すると、生物活性コーティングされた基材の概略断面図が提供されている。生物活性コーティングされた基材１０は、ベース基材１４の上に配置されたベース層２４を含む。生物活性金属含有層１２は、存在する場合、ベース基材１４およびベース層２４の上に配置される。改良版では、生物活性金属含有層１２は、生物活性コーティングされた基材１０と接触する。別の改良版では、生物活性金属含有層１２は、ベース層２４と接触する。電気めっきクロム層１６は、生物活性金属含有層１２上に配置される。改良版では、電気めっきクロム層１６は、生物活性金属含有層１２と接触する。典型的には、生物活性金属含有層１２は、約５０～１５００ｎｍの厚さを有し、電気めっきクロム層は、約５０～１５００ｎｍの厚さを有する。特徴的に、電気めっきクロム層１６は、生物活性金属含有層を露出させる複数の亀裂２０および／または細孔２２を含む。変形例では、亀裂２０および／または細孔２２は、電気めっきクロム層の表面に平行な任意の方向に１ｍｍあたり少なくとも３０個の亀裂または細孔の密度で存在する。改良版では、亀裂２０および／または細孔２２は、電気めっきクロム層の表面に平行な任意の方向に１ｍｍあたり少なくとも１００個の亀裂または細孔の密度で存在する。別の改良版では、亀裂または細孔は、電気めっきクロム層の表面に平行な任意の方向に、１ｍｍあたり約３０個の亀裂または細孔から１ｍｍあたり３０個の亀裂または細孔までの密度で存在する。

【0029】

変形例では、複数の亀裂または細孔は、約５０ｎｍ～５００ｎｍの幅を有する。改良版では、複数の亀裂または細孔は、幅に対して直交する方向に約１００ｎｍ～１ミクロンの距離で延在する。亀裂は次のように細孔と区別することができる。細孔では、幅に直交する方向に延在する距離は幅の３倍以下であるが、亀裂では、この距離は幅の３倍を超える。

【0030】

改良版では、生物活性金属含有層１２は、生物活性銅含有層である。さらなる改良版では、生物活性銅含有層は、銅金属、銅合金、酸化銅、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される成分から構成される。酸化銅は、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、またはそれらの組み合わせとすることができる。別の改良版では、生物活性層１２は生物活性銀層である。さらなる改良版では、生物活性銀層は、電気めっきによって堆積させることができる。

【0031】

図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、亀裂および細孔内に配置された（例えば、堆積された）生物活性材料を有する生物活性コーティングされた基材の概略断面が提供される。生物活性コーティングされた基材１０^１は、任意選択で、ベース基材１４の上に配置されたベース層２４を含む。生物活性金属含有層１２は、ベース基材１４および存在する場合はベース層２４の上に配置される。電気めっきクロム層１６は、生物活性金属含有層の上に配置される。上記のように、電気めっきクロム層は、生物活性銅層を露出させる複数の亀裂２０および／または細孔２２を有する。この変形例では、金属プラグ２６が、亀裂２０および／または細孔２２内に配置される。金属プラグは、銅金属プラグまたは銀金属プラグとすることができる。改良版では、これらのプラグは、電気めっきによって堆積することができる。図２Ｂは、金属酸化物プラグ２８が亀裂２０および／または細孔２２内に配置されている生物活性コーティングされた基材１０^２を示している。金属酸化物プラグは、酸化銅プラグまたは酸化銀プラグとすることができる。酸化銅プラグは、銅金属プラグ２６を酸化することによって形成することができる。酸化銅プラグは、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、またはそれらの組み合わせとすることができる。酸化銀プラグは、Ａｇ_２Ｏとすることができる。同様に、酸化銀プラグは、銀金属プラグを酸化することによって形成することができる。

【0032】

図３を参照すると、亀裂および細孔に近接する金属酸化物領域を有する生物活性コーティングされた基材の概略断面図が提供される。生物活性コーティングされた基材１０^３は、ベース基材１４の上に配置された任意選択のベース層２４を含む。生物活性金属含有層１２は、ベース基材１４の上に配置される。この変形例では、金属酸化物領域３２は、亀裂２０および／または細孔２２に近接する位置で生物活性銅層に配置される。改良版では、金属酸化物領域３２は、亀裂または細孔から５０～２００ｎｍの距離で延在する。金属酸化物領域３２は、酸化銅領域または酸化銀領域とすることができる。酸化銅領域は、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、またはそれらの組み合わせとすることができ、一方、酸化銀領域は、Ａｇ_２Ｏとすることができる。

【0033】

図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、亀裂および細孔内に配置された生物活性材料を有するが生物活性金属含有層を有さない生物活性コーティングされた基材の概略断面が提供される。図４Ａは、生物活性コーティングされた基材１０^４が、任意選択で、ベース基材１４の上に配置されたベース層２４を含むことを示す。電気めっきクロム層１６は、ベース基材１４および存在する場合はベース層２４の上に配置される。上記のように、電気めっきクロム層は、ベース基材または存在する場合はベース層を露出させる複数の亀裂２０および／または細孔２２を含む。図４Ａは、亀裂２０および／または細孔２２内に配置された金属プラグ２６を示している。上記のように、金属プラグ２６は、銅金属プラグまたは銀金属プラグとすることができる。図４Ｂは、金属酸化物プラグ２８が亀裂２０および／または細孔２２内に配置されている生物活性コーティングされた基材１０^５を示している。上記のように、金属酸化物プラグ２８は、酸化銅プラグまたは酸化銀プラグとすることができる。酸化銅プラグ２８は、銅金属プラグを酸化することによって形成することができる。上記のように、酸化銅プラグ２８は、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、またはそれらの組み合わせとすることができる。同様に、酸化銀プラグは、銀金属プラグを酸化することによって形成することができる。

【0034】

図５を参照すると、図１、図２Ａ、図２Ｂ、および図４に示される生物活性コーティングされた基材セットを製造する方法を示すフローチャートが提供される。本方法は、ベース基材を提供するステップを含む。ステップａ）では、ベース基材１４は、任意選択で、ベース層２４でコーティングされる。上記のように、ニッケルは、ベース層の一例である。改良版では、ベース層２４は、電気めっきによって形成される。ステップｂ）では、生物活性金属含有層１２は、ベース基材１４および存在する場合はベース層２４の上に堆積されて、生物活性コーティングされた基材１０を形成する（図１）。ステップｃ）では、クロム層１６は、生物活性金属含有層１２の上に電気めっきされて、生物活性コーティングされた基材１０を形成する。特徴的に、電気めっきクロム層１６は、生物活性金属含有層を露出させる複数の亀裂２０および／または細孔２２を含む。ステップｄ）では、生物活性金属が、亀裂２０および／または細孔２２内に堆積されて、生物活性でコーティングされた基材１０^１を形成する（図２Ａ）。改良版では、生物活性金属プラグは、電気めっきによって亀裂２０および／または細孔２２内に堆積させることができる。生物活性金属プラグは、上記のように銀または銅のプラグとすることができる。ステップｅ）では、生物活性コーティングされた基材１０^２（図２Ｂ）は、生物活性金属（例えば、酸化銅プラグまたは酸化銀プラグ）を酸化することによって形成される。上記のように、酸化銅は、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、またはそれらの組み合わせとすることができる。

【0035】

引き続き図５を参照すると、ステップｆ）では、生物活性コーティングされた基材１０の亀裂２０および／または細孔２２に近接する生物活性金属含有層１２の金属領域が酸化されて、金属酸化物領域３２を有する生物活性コーティングされた基材１０^２を形成する。酸化銅領域または酸化銀領域とすることができる金属酸化物領域３２の詳細は、上に記載されている。

【0036】

図６を参照すると、図１、図２Ａ、図２Ｂ、および図４に示される生物活性コーティングされた基材セットを製造する方法を示すフローチャートが提供される。本方法は、ベース基材を提供するステップを含む。ステップａ）では、ベース基材１４は、任意選択で、ベース層２４でコーティングされる。上記のように、ニッケルは、ベース層の一例である。改良版では、ベース層１４は、電気めっきによって形成される。ステップｂ）では、クロム層１６は、ベース基材１４および存在する場合はベース層２４の上に電気めっきされる。特徴的に、電気めっきクロム層１６は、生物活性金属含有層を露出させる複数の亀裂２０および／または細孔２２を有する。ステップｃ）では、生物活性金属は、亀裂２０および／または細孔２２内に堆積されて、生物活性コーティングされた基材１０^４を形成する（図４Ａ）。改良版では、生物活性金属プラグ２６は、電気めっきによって亀裂２０および／または細孔２２内に堆積させることができる。上記のように、生物活性金属プラグ２６は、銅金属プラグまたは銀金属プラグとすることができる。ステップｄ）では、生物活性コーティングされた基材１０^５（図４Ｂ）は、生物活性金属プラグを金属酸化物プラグ２８に酸化することによって形成される。酸化銅領域または酸化銀領域とすることができる金属酸化物プラグ３２の詳細は、上に記載される。

【0037】

図１～図５は、任意選択で、ベース層２４をベース基材１４と生物活性金属含有層１２との間に挿入することができることを要求する。改良版では、ベース層２４は、約１０００～３５０００ｎｍの厚さを有する。改良版では、ベース層はニッケルで構成されている。

【0038】

図１～図５は、コーティングされたベース基材を要求する。本発明は、ベース基材を構成する特定の材料に限定されないが、ベース基材は、典型的には、金属、金属合金、またはポリマーから構成される。改良版では、ベース基材には、真ちゅうまたは亜鉛が含まれる。さらなる改良版では、ベース基材には、アクリロニトリルブタジエンスチレンが含まれる。

【0039】

他の実施形態では、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３、図４Ａ、または図４Ｂの生物活性コーティングされた基材は、物品に含まれる。改良版では、有用な物品は、上記のように、インジケータ層をさらに含む。多くの医療機関または病院の表面は、生物活性のあるコーティングされた基材から大きな恩恵を受ける可能性がある。例えば、有用な物品には、ベッドレール、フットボード、ベッドサイドテーブル、ノブ、ハンドル、安全レール、カート、プッシュプレート、キックプレート、モッププレート、ストレッチャープレート、栓、ドレイン管、シンク、蛇口、排水レバー、噴水式水飲み器部品、消毒剤／石鹸ディスペンサー、ハンドドライヤー、一般的に使用されるボタン、ヘッドレスト、シャワーヘッド、カウンタートップ、ヒンジ、ロック、ラッチ、トリム、トイレまたは尿のハードウェア、ライトスイッチ、アームレスト、サーモスタットコントロール、電話、床タイル、天井タイル、壁タイル、器具ハンドル（例えば、薬物送達システム、監視システム、病院のベッド、オフィス機器、手術室機器、スタンドおよび備品）、ＩＶポール、トレイ、受け皿、歩行器、車椅子、キーボード、コンピューターマウス表面、運動器具、リハビリ器具、理学療法器具、ランプ、照明システム、蓋、ハンガー、リモコン、カップホルダー、歯ブラシホルダー、ガウンスナップ、および窓台が含まれ得るが、これらに限定されない。同様に、人気のあるまたは一般的な領域は、生物活性コーティングされた基材を備えた物品から恩恵を受けることができる。例えば、いくつかの物品または表面には、ショッピングカート、ショッピングカートのハンドル、チャイルドシート、ハンドレール、レジスターキーパッド、レジスターハウジング、ＡＴＭ、ロッカー、エレベーターコントロール、ペーパータオルディスペンサー、トイレットペーパーディスペンサー、自動販売機、およびトイレの表面が含まれ得るが、これらに限定されない。同様の物品および表面は、住宅地、大量輸送機関、研究所、宗教集会施設、または一般的に訪れる施設で恩恵を受けることができる。他の用途には、いくつか例を挙げると、筆記用具、眼鏡フレーム、くし、電話カバー、タブレットカバー、ヘッドホン、栓抜きが含まれ得るが、これらに限定されない。

【0040】

以下の実施例は、本発明の様々な実施形態を示している。当業者は、本発明の趣旨および特許請求の範囲内にある多くの変形例を認識するであろう。

【実施例0041】

真ちゅうに銅を埋め込んだ層を有する微小亀裂のあるＣｒ
真ちゅう製の蛇口を、ｐＨが８．９～９．２、温度が約１４５～２００°Ｆで１０分間維持される標準的でよく知られている石鹸、洗剤、乳化剤などを含む従来のソーククリーナーバスに入れる。次に、真ちゅう製の蛇口を従来の超音波アルカリ洗浄槽に入れる。超音波洗浄槽は、ｐＨが８．９～９．２であり、約１６０～１８０°Ｆの温度に維持され、従来のよく知られた石鹸、洗剤、乳化剤などを含む。超音波洗浄後、蛇口をすすぎ、従来のアルカリ電気洗浄槽に約５０秒間入れる。電気洗浄槽は、約１４０～１８０°Ｆの温度、約１０．５～１１．５のｐＨに維持され、標準的な従来の洗剤を含む。次に、蛇口をすすぎ、従来の酸活性剤浴に約２０秒間入れる。酸活性剤浴は、約２．０～３．０のｐＨを有し、周囲温度にあり、フッ化ナトリウム基の酸性塩を含む。

【0042】

次に、蛇口をすすぎ、光沢ニッケルめっき浴に約１２分間入れる。光沢ニッケル浴は、一般的に、約１３０～１５０°Ｆの温度、約４．０～４．８のｐＨに維持される従来の浴であり、ＮｉＳＯ_４、ＮｉＣｌ_２、ホウ酸、および光沢剤が含まれている。銅層には、平均厚さが約１００万分の４００（０．０００４）インチ（１０.１６μｍ）の光沢ニッケル層が堆積される。

【0043】

次に、ニッケルの層を有する蛇口をすすぎ、従来の標準的な酸性銅めっき浴に約２０秒間入れる。酸性銅めっき浴には、硫酸銅、硫酸、および微量の塩化物が含まれている。浴は、約８０°Ｆに維持される。蛇口には、平均厚さが約１００万分の１０（０．００００１）インチ（０．２５４μｍ）の銅層が堆積される。

【0044】

光沢ニッケルおよび銅めっきされた蛇口を３回すすぎ、低濃度のクロム活性剤浴で活性化した後、従来のクロムめっき装置を使用して、従来の市販の六価クロムめっき浴に約７分間入れる。六価クロム浴は、約３２オンス／ガロン（７６６９グラム／リットル）のクロム酸を含む従来のよく知られた浴である。この浴には、従来のよく知られたクロムめっき添加剤も含まれている。浴は、約１１２～１１６°Ｆの温度に維持され、混合硫酸塩／フッ化物触媒を利用する。クロム酸と硫酸塩の比率は約２００：１である。光沢ニッケル層の表面には、約１００万分の１０（０．００００１）インチ（０．２５４μｍ）のクロム層が堆積される。蛇口を脱イオン水で十分にすすぎ、次に乾燥させる。

【実施例0045】

亜鉛上に銅を埋め込んだ層を有する微小多孔質Ｃｒ
亜鉛製の蛇口を、ｐＨが８．９～９．２、温度が約１４５～２００°Ｆで１０分間維持される標準的でよく知られている石鹸、洗剤、乳化剤などを含む従来のソーククリーナーバスに入れる。次に、亜鉛製の蛇口を従来の超音波アルカリ洗浄槽に入れる。超音波洗浄槽は、ｐＨが８．９～９．２であり、約１６０～１８０°Ｆの温度に維持され、従来のよく知られた石鹸、洗剤、乳化剤などを含む。超音波洗浄後、蛇口をすすぎ、従来のアルカリ電気洗浄槽に約５０秒間入れる。電気洗浄槽は、約１４０～１８０°Ｆの温度、約１０．５～１１．５のｐＨに維持され、標準的な従来の洗剤を含む。次に、蛇口をすすぎ、従来の酸活性剤浴に約２０秒間入れる。酸活性剤浴は、約２．０～３．０のｐＨを有し、周囲温度にあり、フッ化ナトリウム基の酸性塩を含む。

【0046】

次に、蛇口をすすぎ、従来の標準的な酸性銅めっき浴に約１４分間入れる。酸性銅めっき浴には、硫酸銅、硫酸、および微量の塩化物が含まれている。浴は、約８０°Ｆに維持される。蛇口には、平均厚さが約１００万分の４００（０．０００４）インチ（１０.１６μｍ）の銅層が堆積される。

【0047】

次に、銅の層を含む蛇口をすすぎ、光沢ニッケルめっき浴に約１２分間入れる。光沢ニッケル浴は、一般的に、約１３０～１５０°Ｆの温度、約４．０～４．８のｐＨに維持される従来の浴であり、ＮｉＳＯ_４、ＮｉＣｌ_２、ホウ酸、および光沢剤が含まれている。銅層には、平均厚さが約１００万分の４００（０．０００４）インチ（１０.１６μｍ）の光沢ニッケル層が堆積される。一次ニッケル層が塗布された後、最終的なクロム層に微小多孔質を誘発するのに役立つ不活性粒子の添加を含む、より薄い二次ニッケル層が使用される。

【0048】

次に、銅とニッケルの層を含む蛇口をすすぎ、従来の標準的な酸性銅めっき浴に約２０秒間入れる。酸性銅めっき浴には、硫酸銅、硫酸、および微量の塩化物が含まれている。浴は約８０°Ｆに維持される。蛇口には、平均厚さが約１００万分の１０（０．００００１）インチ（０．２５４μｍ）の銅層が堆積される。

【0049】

銅、光沢ニッケル、かつ銅めっきの蛇口を３回すすぎ、低濃度のクロム活性剤浴で活性化した後、従来のクロムめっき装置を使用して、従来の市販の六価クロムめっき浴に約７分間入れる。六価クロム浴は、約３２オンス／ガロン（７６６９グラム／リットル）のクロム酸を含む従来のよく知られた浴である。この浴には、従来のよく知られたクロムめっき添加剤も含まれている。浴は、約１１２～１１６°Ｆの温度に維持され、混合硫酸塩／フッ化物触媒を利用する。クロム酸と硫酸塩の比率は約２００：１である。光沢ニッケル層の表面には、約１００万分の１０（０．００００１）インチ（０．２５４μｍ）のクロム層が堆積される。

【0050】

次に、クロムめっきされた蛇口をすすぎ、従来の標準的な酸性銅めっき浴に入れる。酸性銅めっき浴には、硫酸銅、硫酸、および微量の塩化物が含まれている。銅浴でサンプルを０．８Ｖで３０秒間陽極酸化し、約０．２～０．４Ｖで６０秒間陰極に切り替える。浴は、約８０°Ｆに維持される。クロムの多孔質の内側に銅層が堆積する。蛇口を脱イオン水で十分にすすぎ、次に乾燥させる。