特許 7456177 アモルファスカーボン膜を有する部材、及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-18

(45)【発行日】2024-03-27

(54)【発明の名称】アモルファスカーボン膜を有する部材、及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   A01N 59/16 20060101AFI20240319BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20240319BHJP

   A01P 3/00 20060101ALI20240319BHJP

   A01N 25/08 20060101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

A01N59/16 A

C23C14/06 F

A01P3/00

A01N25/08

【請求項の数】 24

(21)【出願番号】P 2020019588

(22)【出願日】2020-02-07

(65)【公開番号】P2021123570

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2022-09-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100099793

【弁理士】

【氏名又は名称】川北 喜十郎

(74)【代理人】

【識別番号】100154586

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 正広

(72)【発明者】

【氏名】高橋 佑来

(72)【発明者】

【氏名】森山 真樹

(72)【発明者】

【氏名】瀧 優介

(72)【発明者】

【氏名】岩堀 恒一郎

(72)【発明者】

【氏名】岸梅 工

【審査官】加賀 直人

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／１３２９２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／００３１８７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１０－１１０２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１９３９９１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｎ ５９／１６

Ｃ２３Ｃ １４／０６

Ａ０１Ｐ ３／００

Ａ０１Ｎ ２５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
前記基材上に形成され、アモルファスカーボン及び前記アモルファスカーボン中に分散する抗菌性を有する金属を含み、前記基材に接触して設けられた内層と、
前記内層の上に形成され、外部に露出する外層と、を備え、
前記外層は、アモルファスカーボンを含み、
前記アモルファスカーボンはｓｐ２混成軌道による結合を形成している炭素原子及びｓｐ３混成軌道による結合を形成している炭素原子を含み、
前記外層における、前記ｓｐ２混成軌道による結合を形成している炭素原子の数と前記ｓｐ３混成軌道による結合を形成している炭素原子の数の合計に対する、前記ｓｐ３混成軌道による結合を形成している炭素原子の数の割合が、前記内層における該割合よりも高い部材。

【請求項2】

前記外層は、前記内層に含まれる前記金属の原子濃度に応じた膜厚を有する、請求項１に記載の部材。

【請求項3】

前記外層における前記金属の原子濃度が、前記内層における前記金属の原子濃度よりも低い、請求項１または２に記載の部材。

【請求項4】

基材と、
前記基材上に形成され、アモルファスカーボン及び前記アモルファスカーボン中に分散する金属を含み、前記基材に接触する第１表面及び第１表面の反対面である第２表面を有する膜と、を備え、
前記第２表面における前記金属の原子濃度が、前記第１表面における前記金属の原子濃度よりも低く、
前記アモルファスカーボンはｓｐ２混成軌道による結合を形成している炭素原子及びｓｐ３混成軌道による結合を形成している炭素原子を含み、
前記第２表面における、前記ｓｐ２混成軌道による結合を形成している炭素原子の数と前記ｓｐ３混成軌道による結合を形成している炭素原子の数の合計に対する、前記ｓｐ３混成軌道による結合を形成している炭素原子の数の割合が、前記第１表面における該割合よりも高い部材。

【請求項5】

前記第１表面における前記金属の原子濃度が、１原子％以上である請求項４に記載の部材。

【請求項6】

前記第１表面における前記金属の原子濃度が、６原子％以上である請求項４または５に記載の部材。

【請求項7】

前記第２表面において、前記金属が存在しない請求項４～６のいずれか一項に記載の部材。

【請求項8】

前記金属が、銀、水銀、白金、銅、カドミウム、金、コバルト、ニッケル、及び鉛からなる群から選択される少なくとも一種である請求項１～７のいずれか一項に記載の部材。

【請求項9】

前記第２表面における、前記ｓｐ２混成軌道による結合を形成している炭素原子の数と前記ｓｐ３混成軌道による結合を形成している炭素原子の数の合計に対する、前記ｓｐ３混成軌道による結合を形成している炭素原子の数の割合が５０原子％以上である、請求項４～８のいずれか一項に記載の部材。

【請求項10】

前記第２表面における、前記ｓｐ２混成軌道による結合を形成している炭素原子の数と前記ｓｐ３混成軌道による結合を形成している炭素原子の数の合計に対する、前記ｓｐ３混成軌道による結合を形成している炭素原子の数の割合が５７原子％～７７原子％である、請求項４～９のいずれか一項に記載の部材。

【請求項11】

前記内層における前記金属の原子濃度が６原子％以下であり、
前記外層の膜厚が３００ｎｍ未満である請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項12】

前記内層における前記金属の原子濃度が６原子％を超え、且つ３０原子％未満であり、
前記外層の膜厚が２０ｎｍ以上、且つ３００ｎｍ以下である請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項13】

前記内層における前記金属の原子濃度が３０原子％以上であり、
前記外層の膜厚が３００ｎｍを超える請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項14】

前記内層における前記金属の原子濃度が６原子％以下であり、
前記外層の膜厚が２０ｎｍ未満である請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項15】

前記内層における前記金属の原子濃度が６原子％を超え、且つ３０原子％未満であり、
前記外層の膜厚が２０ｎｍ以上、且つ１００ｎｍ以下である請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項16】

前記内層における前記金属の原子濃度が３０原子％以上であり、
前記外層の膜厚が２０ｎｍ以上、且つ３００ｎｍ以下である請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項17】

前記内層における前記金属の原子濃度が３０原子％以下であり、
前記外層の膜厚が３００ｎｍ以下である請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項18】

前記内層における前記金属の原子濃度が３０原子％を超え、
前記外層の膜厚が３００ｎｍを超える請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項19】

前記内層における前記金属の原子濃度が６原子％以下であり、
前記外層の膜厚が２０ｎｍ以下である請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項20】

前記内層における前記金属の原子濃度が６原子％を超え、且つ３０原子％未満であり、
前記外層の膜厚が１００ｎｍ以下である請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項21】

前記内層における前記金属の原子濃度が３０原子％以上であり、
前記外層の膜厚が３００ｎｍ以下である請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項22】

前記内層における前記金属の原子濃度が、前記第１表面から前記第２表面に向って徐々に低下する請求項１～３のいずれか一項に記載の部材。

【請求項23】

医療器具、建材、生物培養関連装置又は日用品である請求項１～２２のいずれか一項に記載の部材。

【請求項24】

請求項１、２、３及び１１～２２のいずれか一項に記載の部材を製造する製造方法であって、
前記基材上に炭素イオンと前記金属のイオンを同時又は交互に照射し、
前記基材上に、前記内層を形成することと、
前記内層上に、前記外層を形成することを含む部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アモルファスカーボン膜を有する部材及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

アモルファスカーボンの一種であるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）は、種々の分野において表面被覆材として注目されている。また、銀（Ａｇ）は、抗菌性を有することが知られている。非特許文献１には、Ａｇ粒子とＤＬＣの混合膜（Ａｇ－ＤＬＣ膜）が抗菌性を示すことが記載されている。

【0003】

また、特許文献１にも、抗菌性ＤＬＣ膜被覆部材が開示されている。特許文献１において、ＤＬＣ膜は、Ｃ：８５～６０ａｔ％およびＨ：１５～４０ａｔ％の組成からなるアモルファス状炭素・水素固形物の気相蒸着膜であり、この膜中には抗菌作用を有する金属微粒子を１～３０ａｔ％分散含有している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】Ｐ．Ｐｉｓａｒｉｋ ｅｔ ａｌ．，“Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌ， ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ａｇ－ＤＬＣ ｆｉｌｍｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｄｕａｌ ＰＬＤ ｆｏｒ ｍｅｄｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ｃ Ｖｏｌｕｍｅ ７７， １ Ａｕｇｕｓｔ ２０１７， Ｐａｇｅｓ ９５５－９６２

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－８１３７０号公報

【発明の概要】

【0006】

第１の態様に従えば、基材と、前記基材上に形成され、アモルファスカーボン及び前記アモルファスカーボン中に分散する金属を含み、前記基材に接触する第１表面及び第１表面の反対面である第２表面を有する膜とを備え、第２表面における前記金属の原子濃度が、第１表面における前記金属の原子濃度よりも低い部材が提供される。

【0007】

第２の態様に従えば、第１の態様の部材を製造する製造方法であって、前記基材上に炭素イオンと前記金属のイオンを同時又は交互に照射して前記膜を形成することを含む製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る部材の概略断面図である。

【図2】実施形態に係る部材の別の例の概略断面図である。

【図3】成膜装置の概略構成図である。

【図4】実施例で製造した部材の断面ＳＥＭ写真である。

【図5】大腸菌を用いた抗菌性試験の結果を示すグラフである。

【図6】ＭＲＳＡを用いた抗菌性試験の結果を示すグラフである。

【図7】緑膿菌を用いた抗菌性試験の結果を示すグラフである。

【図8】抗菌持続性試験の結果を示すグラフである。

【図9】細胞毒性試験（ＬＤＨ ａｓｓａｙ）の結果を示すグラフである。

【図10】細胞毒性試験（生細胞・死細胞同時染色）の結果を示すグラフである。

【図11】血液適合性試験（血液凝固性試験）の結果を示すグラフである。

【図12】図１２（ａ）～（ｅ）は、血液凝固性試験後の試料表面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図１２（ｆ）は、図１２（ｅ）の領域Ｆの拡大写真である。

【図13】血液適合性試験（溶血性試験）の結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［膜を有する部材］
以下、図面を参照しながら部材の実施形態を説明する。図１に示すように、部材１００は、基材４０と、基材４０上に形成された膜５０とを有する。

【0010】

（１）基材４０
基材４０は、部材１００の用途に応じて、種々の形状を有してよく、種々の材料から構成されてよい。例えば、樹脂、シリコン、チタン、ステンレス等から構成されてよい。

【0011】

（２）膜５０
膜５０は、基材４０の表面少なくとも一部を被覆している。膜５０は、抗菌性を有する膜であり、アモルファスカーボン６０と、アモルファスカーボン６０中に分散する金属７０とを含む。

【0012】

抗菌性を有する金属７０は、特に限定されないが、例えば、銀、水銀、白金、銅、カドミウム、金、コバルト、ニッケル、及び鉛、又はこれらを含む合金が挙げられ、中でも、銀が好ましい。

【0013】

膜５０は、基材４０に接触する第１表面５０ａと、第１表面５０ａの反対面であり、外部に露出している第２表面５０ｂとを有する。第２表面５０ｂにおける金属７０の原子濃度Ａ２は、第１表面５０ａにおける金属７０の原子濃度Ａ１よりも低い（Ａ２＜Ａ１）。

【0014】

上記条件（Ａ２＜Ａ１）を満たしていれば、膜５０の構成は特に限定されない。本実施形態の膜５０は、図１に示すように、第１表面５０ａを含む内層５２と、第２表面５０ｂを含む外層５１とから構成される２層構造とする。本実施形態の膜５０において、内層５２の金属７０の原子濃度、外層５１の金属７０の原子濃度は、それぞれ、第１表面５０ａにおける金属７０の原子濃度Ａ１、第２表面５０ｂにおける金属７０の原子濃度Ａ２に等しい。外層５１の金属７０の原子濃度を内層５２の金属７０の原子濃度より低くすることで、上記条件（Ａ２＜Ａ１）を満たすことができる。

【0015】

上記条件（Ａ２＜Ａ１）を満たすことで、第１表面５０ａにおける金属７０の原子濃度Ａ１を高くでき、第２表面５０ｂにおける金属７０の原子濃度Ａ２を低くできる。第１表面５０ａにおける金属７０の原子濃度Ａ１を高くすることで、第２表面５０ｂ上への金属７０の析出が促進され、膜５０に十分な抗菌性を付与できる。一方、第２表面５０ｂにおける金属７０の原子濃度Ａ２を低くすることで、第２表面５０ｂのｓｐ^３混成炭素原子の割合を調整し易くなる。これにより、ｓｐ^３混成炭素原子の割合を高くでき、部材１００の用途に合わせて、第２表面５０ｂの特性を設計し易くなる。例えば、ｓｐ^３混成炭素原子の割合を高めることで、第２表面５０ｂは、高硬度、高摺動性、高耐久性等の良好な機械特性を得られる。また、例えば、第２表面５０ｂのｓｐ^３混成炭素原子の割合を血液適合性が高い特定の範囲に容易に制御できる。血液適合性が高いとは、第２表面５０ｂを血液に接触させた場合、溶血や血液凝固が抑制されることを意味する。血液適合性を高めることで、溶血や血液凝固を抑制する必要のある、血液と接触する医療器具（例えば、人工関節、血液バック、等）への応用が可能となる。

【0016】

また、金属７０の原子濃度が高い膜表面は、抗菌性は高いが、生体親和性が低い傾向がある。生体親和性が低いとは、例えば、細胞毒性が高く、生体内の細胞に悪影響を与える特性である。しかし、本実施形態では、上記条件（Ａ２＜Ａ１）を満たすことで、原子濃度Ａ１を高くして抗菌性を維持し、一方で、原子濃度Ａ２を低くして、第２表面５０ｂの生体親和性を高められる。

【0017】

このように、本実施形態の膜５０は、上記条件（Ａ２＜Ａ１）を満たすことで、十分な抗菌性を有すると共に、部材１００の用途に合わせて、良好な機械特性、高い血液適合性、高い生体親和性等の性質を有することができる。

【0018】

上記条件（Ａ２＜Ａ１）を満たすのであれば、第１表面５０ａにおける金属７０の原子濃度Ａ１は特に限定されない。原子濃度Ａ１は、抗菌性をより高める観点からは、例えば、１原子％以上、又は６原子％以上であってもよい。原子濃度Ａ１の上限値は特に限定されないが、例えば、３０原子％以下である。

【0019】

上記条件（Ａ２＜Ａ１）を満たすのであれば、第２表面５０ｂにおける金属７０の原子濃度Ａ２は特に限定されない。例えば、原子濃度Ａ２は、６原子％以下、１原子％以下であってもよい。また、原子濃度Ａ２は、０（ゼロ）原子％であってもよい。即ち、第２表面５０ｂに金属７０は存在しなくてもよく、本実施形態の外層５１は金属７０を含まなくてもよい。原子濃度Ａ２を上記範囲内とすることで、第２表面５０ｂのｓｐ^３混成炭素原子の割合をより調整し易くなり、また、第２表面５０ｂの生体親和性をより高められる。

【0020】

上述の金属７０の原子濃度（Ａ１、Ａ２）は、詳細は後述するが、膜５０の成膜条件を調整することにより調整が可能である。また、金属７０の原子濃度は、例えば、ラザフォード後方散乱分光（ＲＢＳ）測定により解析可能である。

【0021】

膜５０の膜厚、外層５１の膜厚、及び内層５２の膜厚は、部材１００の用途に応じて適宜決定できる。例えば、膜５０の膜厚は、２ｎｍ～１０００ｎｍ、又は１０～５００ｎｍとすることができ、外層５１の膜厚は、１ｎｍ～５００ｎｍ、又は５～３００ｎｍとすることができ、内層５２の膜厚は、１ｎｍ～５００ｎｍ、又は５～３００ｎｍとすることができる。各膜厚は、成膜時間等の膜５０の成膜条件を調整することにより調整が可能である。

【0022】

２層構造の膜５０において、内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１が高い程、抗菌性が高い傾向があり、また、外層５１の膜厚が厚いほど、抗菌性が低下する傾向がある。したがって、内層５２の原子濃度Ａ１が高い場合には外層５１の膜厚はある程度大きくとも、高い抗菌性を得られるが、内層５２の原子濃度Ａ１が低い場合には外層５１の膜厚は小さい方が好ましい。抗菌性を得る観点からは、例えば内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１が３０原子％以下の場合、外層５１の膜厚は３００ｎｍ以下が好ましく、例えば内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１が３０原子％を超える場合、外層５１の膜厚は３００ｎｍを超える膜厚であってもよいと推察される。一方で、高い抗菌性を得る観点からは、例えば、内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１が６原子％以下の場合、外層５１の膜厚は２０ｎｍ以下が好ましく、内層５２の原子濃度Ａ１が６原子％を超え、３０原子％未満の場合、外層５１の膜厚は１００ｎｍ以下が好ましく、内層５２の原子濃度Ａ１が３０原子％以上の場合、外層５１の膜厚は３００ｎｍ以下が好ましい。

【0023】

また、膜５０の表面における金属７０の原子濃度が高い程、金属７０が細胞等に悪影響を及ぼす可能性が高くなり、生体親和性は低くなる。したがって、２層構造の膜５０において、生体親和性を高める観点からは、内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１が低い場合、外層５１の膜厚は比較的小さくてもよく、反対に、内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１が高い場合、外層５１の膜厚は比較的大きい方がよい。例えば、内層５２の原子濃度Ａ１が６原子％以下である場合、外層５１の膜厚は２０ｎｍ未満であってもよく、内層５２の原子濃度Ａ１が６原子％を超える場合、特に、１２原子％以上である場合、外層５１の膜厚は２０ｎｍ以上が好ましい。

【0024】

以上から、２層構造の膜５０において、抗菌性と生体親和性とを両立する観点からは、内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１と、外層５１の膜厚とを以下の範囲とすることが好ましい。内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１が６原子％以下の場合、外層５１の膜厚は３００ｎｍ未満が好ましく、内層５２の原子濃度Ａ１が６原子％を超え、３０原子％未満の場合、外層５１の膜厚は２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましく、内層５２の原子濃度Ａ１が３０原子％以上の場合、外層５１の膜厚は３００ｎｍを超えても良い。さらに高い抗菌性と生体親和性とを両立する観点からは、内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１と、外層５１の膜厚とを以下の範囲とすることが好ましい。内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１が６原子％以下の場合、外層５１の膜厚は２０ｎｍ未満が好ましく、内層５２の原子濃度Ａ１が６原子％を超え、３０原子％未満の場合、外層５１の膜厚は２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、内層５２の原子濃度Ａ１が３０原子％以上の場合、外層５１の膜厚は２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましい。

【0025】

膜５０に含まれるアモルファスカーボン６０は、ｓｐ^２混成軌道による結合を形成している炭素原子（ｓｐ^２混成炭素原子）及びｓｐ^３混成軌道による結合を形成している炭素原子（ｓｐ^３混成炭素原子）を含む。アモルファスカーボン６０中のｓｐ^３混成炭素原子の割合αを下記式（１）のように定義する。割合αは、ｓｐ^２混成軌道による結合を形成している炭素原子の数とｓｐ^３混成軌道による結合を形成している炭素原子の数の合計に対する、ｓｐ^３混成軌道による結合を形成している炭素原子の数の割合である。

α（原子％）＝（ｓｐ^３混成炭素原子の数）／｛（ｓｐ^２混成炭素原子の数）＋（ｓｐ^３混成炭素原子の数）｝×１００・・・・・・・・（１）

【0026】

第２表面５０ｂにおける、式（１）で定義されるｓｐ^３混成炭素原子の割合α（「割合α２」とする）は、第１表面５０ａにおける、式（１）で定義されるｓｐ^３混成炭素原子の割合α（「割合α１」とする）よりも高いことが好ましい（α２＞α１）。割合α２を高くすることで、第２表面５０ｂは、高硬度、高摺動性、高耐久性等の良好な機械特性を得られる。尚、２層構造の膜５０において、内層５２における式（１）で定義されるｓｐ^３混成炭素原子の割合α、外層５１における式（１）で定義されるｓｐ^３混成炭素原子の割合αは、それぞれ、上記割合α１、α２に等しい。

【0027】

第２表面５０ｂにおける割合α２は、良好な機械特性を得る観点からは、例えば、５０原子％以上が好ましい。また、割合α２は、高い血液適合性を得る観点からは、例えば、５７原子％～７７原子％が好ましい。また、第１表面５０ａにおける割合α１は、特に限定されないが、例えば、２６原子％～６５原子％としてよい。

【0028】

式（１）で定義されるｓｐ^３混成炭素原子の割合αは、詳細は後述するが、膜５０の成膜条件を調整することにより調整が可能である。また、式（１）で定義されるｓｐ^３混成炭素原子の割合αは、例えば、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により解析可能である。

【0029】

膜５０は、アモルファスカーボン（炭素）６０及び金属７０のみから構成されてもよいし、本実施形態の効果を損なわない範囲において、他の元素を含んでもよい。例えば、膜５０は、水素を含んでもよい。水素を含むことにより膜５０の応力を緩和できる。

【0030】

以上説明した膜５０は、第２表面５０ｂにおける金属７０の原子濃度Ａ２が、第１表面５０ａにおける金属７０の原子濃度Ａ１よりも低いことで（Ａ２＜Ａ１）、十分な抗菌性を有すると共に、部材１００の用途に合わせて、良好な機械特性、高い血液適合性、高い生体親和性等の性質を有することができる。

【0031】

また、実施形態の膜５０は、抗菌性と生体親和性とのバランスを取ることにより、抗菌性が高く且つ生体親和性が低い状態から、時間経過と共に、抗菌性が低く且つ生体親和性が高い状態に、特性を変化させることもできる。例えば、第２表面５０ｂ上へ析出する金属７０の析出量及び析出速度を調整することで、第２表面５０ｂを金属７０の析出量が多い抗菌性が高く且つ生体親和性が低い状態から、金属７０の析出量の少ない（又は析出しない）抗菌性が低く且つ生体親和性が高い状態に変化させることができる。このような特性を有する膜５０を備えた部材１００は、例えば、生体内に移植する人工関節、人工臓器等への応用が期待される。人工関節等の移植手術において、細菌感染リスクの高い手術直後は、人工関節（部材１００）は、高い抗菌性を有することが好ましい。手術後、時間が経過して細菌感染リスクが低下したときには、人工関節（部材１００）は、高い生体親和性を有することが好ましい。

【0032】

本実施形態に係る部材１００は、例えば、医療器具、医用材料、住宅建材、建材、生物培養関連装置、日用品に用いられてよい。膜５０は、部材１００の用途によって任意に配置されてよい。膜５０が基材４０の全ての表面を覆うように形成されていてもよいし、基材４０の表面に一部にのみ形成されていてもよい。部材１００が医療器具に用いられる場合、部材１００の細菌に暴露される可能性がある領域に膜５０が設けられてよい。膜５０は抗菌効果を有するため細菌の増殖を抑制できる。部材１００は単独で用いられてもよいし、複数の部材１００を組み合わせて用いてもよい。

【0033】

尚、「医療器具」という語は、一般に医療器具と呼ばれ得るものをすべて含み、具体的には、人工関節、人工骨、人工歯、人工歯根、人工心臓、人工心臓弁、人工血管、人工肛門、人工尿管、人工胸膜、人工補綴物、ステント（血管ステント、気管支ステントを含む）、ガイドワイヤー、カテーテル、留置カテーテル、ペースメーカー電極、ペースメーカーリード線、コンタクトレンズ、人工水晶体、電気メス、高周波メス、注射針、血液バッグ、採血管、メス、内視鏡、血液フィルタなどのフィルタ類、血液回路などの流路類、送血チューブなどのチューブ類、鉗子、人工肺、人工心肺装置、透析装置、整形外科器具、人工内耳、人工鼓膜、人工声帯、カニューレ、脳動脈治療用コイル、人工すい臓、鍼灸治療器具、電極、縫合糸、創傷被覆材、創傷保護材、廃液チューブ、整形外科インプラント、ペースメーカー等を含む。また、「生物培養関連装置」とは、一般的に生物培養プロセスに使用されるものをすべて含み、具体的には細胞や細菌培養装置、細胞や細菌観察装置、顕微鏡、細胞や細菌操作に使用する器具等を含む。

【0034】

［変形例］
図１に示す膜５０は、内層５２上に外層５１が積層された２層構造であるが、本実施形態の膜５０の構成はこれに限定されない。例えば、膜５０は、内層５２と外層５１との間に、少なくとも一層の、金属が分散されたアモルファスカーボンの層を含んでもよい。この場合、膜５０は、金属７０の原子濃度の異なる３層以上のアモルファスカーボンの層から構成される。また、例えば、図２に示すように、膜５０の第１表面５０ａから第２表面５０ｂに向って、金属７０の原子濃度が徐々に低下してもよい。第２表面５０ｂにおける金属７０の原子濃度Ａ２が、第１表面５０ａにおける金属７０の原子濃度Ａ１よりも低い（Ａ２＜Ａ１）という条件を満たしていれば、図１に示す膜５０と同様の効果を奏する。

【0035】

［部材の製造方法］
部材１００の製造方法について説明する。部材１００の製造方法は、基材４０上に、アモルファスカーボン６０と、アモルファスカーボン６０中に分散する金属７０とを含む膜５０を形成することを含む。膜５０を形成する方法は特に限定されないが、例えば、フィルタードカソーディックバキュームアーク法（ＦＣＶＡ法）を含むイオンプレーティング法、スパッタリング法、真空蒸着法などが挙げられる。本実施形態では、ＦＣＶＡ法により、基材４０上に炭素イオンと金属イオンを同時又は交互に照射して膜５０を形成する。ＦＣＶＡ法は、複雑な形状の基材４０を均一にコーティングでき、室温でも基材４０との付着力が高い膜５０を形成できるという利点を有する。

【0036】

図３に示すＦＣＶＡ成膜装置１は、主に、第１アークプラズマ生成部１０ａと、第２アークプラズマ生成部１０ｂと、第１フィルタ部２０ａと、第２フィルタ部２０ｂと、成膜チャンバ部３０とから構成される。第１アークプラズマ生成部１０ａ及び第２アークプラズマ生成部１０ｂは、それぞれ、ダクト状の第１フィルタ部２０ａ及び第２フィルタ部２０ｂにより成膜チャンバ部３０に接続され、図示省略する真空装置により成膜チャンバ部３０の圧力が１０^－５～１０^－７［Ｔｏｒｒ］程度の真空度に設定される。

【0037】

第１アークプラズマ生成部１０ａには、カソードとしての第１ターゲット１１ａとアノード（ストライカー）（不図示）が設けられている。ストライカーを第１ターゲット１１ａに接触させて直後に離すことによってアーク放電が生じ、それによりアークプラズマが発生される。アークプラズマにより第１ターゲット１１ａから生成された中性粒子及び荷電粒子は、成膜チャンバ部３０に向けて第１フィルタ部２０ａを飛行する。

【0038】

第１フィルタ部２０ａには、第１電磁石コイル２１ａが巻かれた第１ダクト２３ａ及び第１イオンスキャン用コイル２５ａが設けられている。第１ダクト２３ａは、第１アークプラズマ生成部１０ａと成膜チャンバ部３０との間で、直交する二方向に２度曲折されており、その外周に第１電磁石コイル２１ａが巻き付けられている。第１ダクト２３ａがこのような屈曲構造（ダブルベンド構造）を有することにより、第１ダクト２３ａ内の中性粒子は内壁面に衝突して堆積することにより除去される。第１電磁石コイル２１ａに電流を流すことにより第１ダクト２３ａ内部の荷電粒子にはローレンツ力が作用し、荷電粒子がダクト断面の中心領域に集約されてダクトの屈曲に沿って飛行し、成膜チャンバ部３０に導かれるようになっている。すなわち、この第１電磁石コイル２１ａと第１ダクト２３ａが、荷電粒子のみを高効率で通過させる狭帯域の電磁気空間的フィルタを構成する。

【0039】

同様に、第２アークプラズマ生成部１０ｂには、カソードとしての第２ターゲット１１ｂとアノード（ストライカー）（不図示）が設けられている。また、第２フィルタ部２０ｂには、第２電磁石コイル２１ｂが巻かれた第２ダクト２３ｂ及び第２イオンスキャン用コイル２５ｂが設けられており、第２電磁石コイル２１ｂと第２ダクト２３ｂが、荷電粒子のみを高効率で通過させる狭帯域の電磁気空間的フィルタを構成する。

【0040】

第１イオンスキャン用コイル２５ａ、第２イオンスキャン用コイル２５ｂは、それぞれ、上記のようにして第１ダクト２３ａ、第２ダクト２３ｂを通り成膜チャンバ部３０に入る荷電粒子のビームをスキャンする。成膜チャンバ部３０には、ホルダ３１が設けられ、このホルダ３１の表面に基材４０がセットされる。ホルダ３１はモータ３５により自転運動する。ホルダ３１には電源３７によって任意のバイアス電圧を印加可能になっている。ホルダ３１に保持された基材４０の表面に、第１イオンスキャン用コイル２５ａによってスキャンされた粒子のビーム及び第２イオンスキャン用コイル２５ｂによってスキャンされた粒子のビームが入射し、基材４０上にこれらの粒子が一様に堆積される。

【0041】

本実施形態では、第１ターゲット１１ａとしてグラファイトターゲット、第２ターゲット１１ｂとして金属ターゲットを用いる。金属は前述のように、銀、水銀、白金、銅、カドミウム、金、コバルト、ニッケル、及び鉛、又はこれらを含む合金などが用いられるが、銀を用いることが好ましい。これらのターゲットを用いて基材４０上に炭素と金属を同時又は交互成膜する。ホルダ３１には、電源３７によって負のバイアス電圧を印加する。これにより、基材４０に入射する荷電粒子が加速される。加速した荷電粒子は基材４０上に堆積し、基材４０上に、金属を含有する緻密なアモルファスカーボンの膜５０が一様に形成され、部材１００が得られる。

【0042】

基材４０上に堆積する金属の割合（金属の原子濃度）は、例えば第１電磁石コイル２１ａ及び第２電磁石コイル２１ｂの電流（フィルタ電流）を変化させることによって制御できる。したがって、フィルタ電流の値を調整することで、図１に示す、金属７０の原子濃度の異なるアモルファスカーボン層が２層以上積層された膜５０を形成できる。また、膜５０の成膜中にフィルタ電流の値を連続的に変化させることで、図２に示す、膜５０の膜厚方向に金属７０の原子濃度の勾配を付けることもできる。アモルファスカーボン６０中のｓｐ^３混成炭素原子の割合、即ち、式（１）で定義されるｓｐ^３混成炭素原子の割合は、例えば、アモルファスカーボン６０中の金属濃度、及び電源３７によってホルダ３１に印加されるバイアス電圧を調整することによって制御できる。

【0043】

膜５０は、基材４０の一部のみに形成してもよい。この場合、基材４０の膜５０を形成しない領域をマスクで被覆した後に、基材４０をホルダ３１にセットして膜５０の形成を行ってよい。

【0044】

尚、本実施形態では、ＦＣＶＡ法を用いて基材４０上に膜５０を形成（成膜）したが、膜５０の成膜方法はこれに限定されない。膜５０は、例えば、ＰＶＤ法（物理気相成長法）又はＣＶＤ法（化学気相成長法）により形成できる。ＰＶＤ法としては、例えば、カーボンターゲットを原料として用いた、イオン化蒸着法、イオンビームスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、レーザ蒸着法、アークイオンプレーティング法等が挙げられる。ＣＶＤ法としては、例えば、炭化水素ガスを原料として用いた、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、直流プラズマＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、有磁場プラズマＣＶＤ法等が挙げられる。

【実施例】

【0045】

以下に、実施例及び比較例により、アモルファスカーボン膜を有する部材及びその製造方法について具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されない。

【0046】

１.試料の作製
（１）試料ａ～ｌ（エル）（２層構造）
ＦＣＶＡ成膜装置１（図３参照）を用いて、基材４０上に、内層５２と、外層５１とをこの順に積層して、これら２層からなる膜５０を形成し、試料ａ（部材１００）を作製した（図１参照）。基材４０として板状のステンレス（ＪＩＳ記号：ＳＵＳ３１６Ｌ、３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．０３ｍｍ）を用いた。ＳＵＳ３１６Ｌは、一般的に用いられる医療用ステンレスである。

【0047】

まず、基材４０上に、ＦＣＶＡ法により炭素及び銀を交互成膜し、内層５２を形成した。ＦＣＶＡ成膜装置１の第１ターゲット１１ａとして焼結グラファイトターゲットを用い、第２ターゲット１１ｂとして銀ターゲットを用いた。焼結グラファイトターゲットは脱水処理したものを用いた。成膜条件を調整し、堆積する銀と炭素の合計に対する銀の原子濃度（Ａｇ濃度）を１原子％、膜厚を約１００ｎｍとした。成膜条件は以下である。第１アークプラズマ生成部１０ａにおけるアーク電源（カソード側電源）のアーク電流：８０Ａ、第２アークプラズマ生成部１０ｂにおけるアーク電源のアーク電流：１２０Ａ、第１フィルタ部２０ａにおける第１電磁石コイル２１ａの電流（第１フィルタ電流）：１４Ａ、第２フィルタ部２０ｂにおける第２電磁石コイル２１ｂの電流（第２フィルタ電流）：５Ａ、第１アークプラズマ生成部１０ａにおけるアノード側電源の電流（第１アノード電流）：６Ａ、第２アークプラズマ生成部１０ｂにおけるアノード側電源の電流（第２アノード電流）：６Ａ、基板バイアス：－６６Ｖ、成膜時間：６５０秒。尚、基材の加熱は行わず、成膜中の基材の温度は約２５～３０℃であった。成膜チャンバ部３０の到達圧力は２×１０^－４Ｐａ以下であった。Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により、上記式（１）で定義されるアモルファスカーボン６０中のｓｐ^３混成炭素原子の割合α１を求めたところ、６５原子％であった。

【0048】

続いて、内層５２上に、ＦＣＶＡ法により炭素のみを成膜し、外層５１を形成した。即ち、銀と炭素の合計に対する銀の原子濃度（Ａｇ濃度）は０（ゼロ）原子％とした。成膜条件を調整し、膜厚を約２０ｎｍとした。成膜条件は以下である。第１アークプラズマ生成部１０ａにおけるアーク電源（カソード側電源）のアーク電流：４０Ａ、第１フィルタ部２０ａにおける第１電磁石コイル２１ａの電流（第１フィルタ電流）：１４Ａ、第１アークプラズマ生成部１０ａにおけるアノード側電源の電流（第１アノード電流）：６Ａ、基板バイアス：－６６Ｖ、成膜時間：３８０秒。Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により、上記式（１）で定義されるアモルファスカーボン６０中のｓｐ^３混成炭素原子の割合α２を求めたところ、７８原子％であった。以上説明する方法により、試料ａを得た。

【0049】

試料ａと同様の作製方法により、各試料ｂ～ｌ（エル）（部材１００）を作製した。但し、試料ｂ～ｌ（エル）では、内層５２の銀の原子濃度（Ａｇ濃度）に関しては第１アークプラズマ生成部１０ａにおけるアーク電源（カソード側電源）のアーク電流値、第２フィルタ部２０ｂにおける第２電磁石コイル２１ｂの電流値（第２フィルタ電流値）を調整することで、外層５１の膜厚に関しては成膜時間を調整することで、表１に記載する値とした。各試料ｂ～ｌ（エル）の内層５２において、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により、上記式（１）で定義されるアモルファスカーボン６０中のｓｐ^３混成炭素原子の割合α１を求めた。結果を併せて、表１に示す。また、試料ｃ（内層のＡｇ濃度：１２原子％、外層の膜厚：２０ｎｍ）の断面ＳＥＭ写真を図４に示す。

【0050】

（２）試料ｍ～ｐ（単層構造）
試料ａと同様に、基材上に、ＦＣＶＡ法により炭素及び銀を交互成膜して膜を形成し、試料ｍ～ｐを得た。試料ｍ～ｐでは、第１アークプラズマ生成部１０ａにおけるアーク電源（カソード側電源）のアーク電流値、第２フィルタ部２０ｂにおける第２電磁石コイル２１ｂの電流値（第２フィルタ電流値）を調整し、膜の銀の原子濃度（Ａｇ濃度）を表１に記載する値とした。試料ｍ～ｐの膜は、単層構造であり、膜内に銀が略均一に分散するように成膜した。各試料ｍ～ｐの膜において、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により、上記式（１）で定義されるアモルファスカーボン中のｓｐ^３混成炭素原子の割合を求めた。結果を併せて、表１に示す。

【0051】

（３）リファレンス１～３
以下に説明する試料の評価に用いるリファレンスとして、リファレンス１～３を用意した。リファレンス１（Ｒｅｆ.１）は、膜が形成されていない基材（板状のステンレス、ＪＩＳ記号：ＳＵＳ３１６Ｌ）とした。リファレンス２及び３（Ｒｅｆ.２及び３）は、ＦＣＶＡ法により、基材（板状のステンレス、ＪＩＳ記号：ＳＵＳ３１６Ｌ）上にＡｇを含まないアモルファスカーボンを１００ｎｍ成膜した試料であり、上記式（１）で定義されるアモルファスカーボン中のｓｐ^３混成炭素原子の割合をリファレンス２では７８原子％とし、リファレンス３では、６３原子％とした。

【0052】

【表1】

【0053】

表１に示す、試料ａ～ｐのうち、膜５０が２層構造の試料ａ～ｌ（エル）が実施例に相当し、膜５０が単層構造の試料ｍ～ｐが比較例に相当する。試料ａ～ｌでは、外層５１のＡｇ濃度が低いため（Ａｇ濃度：０原子％）、ｓｐ^３混成炭素原子の割合α２を制御し易い。試料ａ～ｌの外層５１では、ｓｐ^３混成炭素原子の割合α２を７８％と高い値とした。これにより、試料ａ～ｌの膜５０は、十分な機械特性を有すると推測される。

【0054】

（４）試料ｄ－１及びｈ－１（２層構造）
試料ｄ－１及びｈ－１は、外層５１の成膜条件を調整し、外層５１における上記式（１）で定義される、アモルファスカーボン６０中のｓｐ^３混成炭素原子の割合α２を６３原子％とした以外は、試料ｄ及びｈと同様の構成の試料である。試料ｄ－１及びｈ－１は、実施例に相当する。上述のように、Ａｇ濃度の低い外層５１では、ｓｐ^３混成炭素原子の割合α２を制御し易い。試料ｄ－１及びｈ－１では、外層５１のｓｐ^３混成炭素原子の割合α２を血液適合性が高い、５７％～７７％の範囲とした。

【0055】

尚、以上説明した試料を用いて以下に説明する評価を行ったが、一部の評価では試料の基材の大きさ及び／又は材質を変更した試料を用いた。基材が異なってもアモルファスカーボン膜の特性に影響はないため、同組成及び同構成のアモルファスカーボン膜を有する試料には、同じ試料番号を付した。

【0056】

２.評価
作製した試料ａ～ｐ、ｄ－１及びｈ－１について、以下の評価試験を行った。

【0057】

（１）抗菌性試験（フィルム密着法）
細菌として、大腸菌、メチリシン耐性黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）、緑膿菌の３種類を用意した。細菌の培養液には、蒸留水で５０分の１に希釈した普通ブイヨン培地を用いた。通常、ＪＩＳ Ｚ ２８０１：２０１２に規定されるフィルム密着法を用いた抗菌性試験では、蒸留水で５００分の１に希釈した普通ブイヨン培地が用いられる。これは日常製品に対する抗菌性及び抗菌効果の評価を目的とするために、例えば机上の細菌の栄養となる物質が存在する環境を再現したものであり、培地の希釈率が高いため細菌にとっては増殖しにくい状況となる。一方、事前検討により、基材及びリファレンス１に用いたＳＵＳ３１６Ｌ上で５００分の１に希釈した普通ブイヨン培地を用いてフィルム密着法により各細菌増殖を評価すると細菌が増殖せずに減少することを確認した。細菌数が減少するということは、例えば医療機器で課題となる細菌増殖が再現できていないことを示している。そこでＳＵＳ３１６Ｌ上でも細菌数が増殖する普通ブイヨン培地の希釈率を探索し、蒸留水で５０分の１に希釈した普通ブイヨン培地であれば各細菌がＳＵＳ３１６Ｌ上で増殖することから、同希釈率の普通ブイヨン培地を採用した。また医療向け金属としてＳＵＳ３１６Ｌ同様に知られているチタン上でも、蒸留水で５０分の１に希釈した普通ブイヨン培地であれば各細菌が増殖することも確認した。５０分の１の希釈率は５００分の１の希釈率に比較して、細菌が増殖しやすい環境となるため、被評価試料にとってはＪＩＳ Ｚ ２８０１：２０１２より厳しい環境で評価していることとなり、細菌数の減少はより強い抗菌性を持つことを示している。

【0058】

以上を踏まえ、蒸留水で５０分の１に希釈した普通ブイヨン培地を用いて、各細菌の水溶液（細菌濃度：１×１０^４ＣＦＵ／ｍＬ）を調製し、調製した各細菌水溶液０．１ｍＬを試料ａ～ｐの膜上、及びリファレンス１（ステンレス基材）上に滴下した。更にその上にポリエチレンのフィルム（２０ｍｍ×２０ｍｍ）を載せて、膜５０上に細菌水溶液を広げた。

【0059】

次に、試料ａ～ｐ及びリファレンス１を温度３５±１℃、相対湿度９０％以上の環境下に約２４時間放置して細菌を培養した。培養後、試料ａ～ｐ及びリファレンス１をＳＣＤＬＰ液体培地１０ｍLに浸漬及び振盪して培養した細菌を回収し、１０ｍＬの回収液を得た。アガロースの培養培地と、希釈した試料ａ～ｐ及びリファレンス１の回収液を混合して、温度３５±１℃の環境下で約４８時間、細菌を培養した。培養後、培養地上の細菌の数を数えることで、試料ａ～ｐ及びリファレンス１それぞれについて、試料上に存在していた単位面積（ｃｍ^２）当たりの細菌数を計算した。

【0060】

図５～７のグラフに、試料ａ～ｐの単位面積（ｃｍ^２）当たりの細菌数（相対値）を示す。図５は大腸菌、図６はＭＲＳＡ、図７は緑膿菌を用いた結果である。図５～７のグラフに示す試料ａ～ｐの単位面積（ｃｍ^２）当たりの細菌数は、リファレンス１の単位面積（ｃｍ^２）当たりの細菌数を１００とした相対値である。図５～７のグラフに示す細菌数（相対値）が１００未満であり、低い程、リファレンス１と比較して細菌数が減少することを示している。

【0061】

図５～７に示すように、膜５０が２層構造である試料ａ～ｌ（エル）は、膜５０が単層構造である試料ｍ～ｐと比較すると、細菌数の減少が小さい。この原因は、外層５１を有さない単層構造の膜と比較して、外層５１を有する２層構造の膜５０は、内層５２に含まれるＡｇが膜５０の表面に析出し難いためだと推測される。しかし、試料ａ～ｌ（内層５２のＡｇ濃度：１原子％以上）は、リファレンス１（ステンレス基板）と比較していずれかの種類の細菌数が減少しており、試料ａ～ｌに用いた膜組成の膜５０をステンレス基材に成膜することで抗菌性を付与できることを示した。

【0062】

また、図５～７に示す結果から、試料ａ～ｌは、内層５２のＡｇ濃度が高い程、抗菌性が高い傾向があり、また、外層５１の膜厚が厚いほど、抗菌性が低下する傾向があることが確認された。例えば、図６に示すＭＲＳＡに対する抗菌性試験結果では、外層５１の膜厚が同一であれば、内層５２のＡｇ濃度が１原子％の試料より、Ａｇ濃度が３０原子％の試料の方が高い抗菌性を示した。また、Ａｇ濃度が３０原子％の試料ｄ、ｈ及びｌ（エル）は、外層５１の膜厚が厚くなるに従い、抗菌性が低下した。したがって、内層５２の原子濃度が高い場合には外層５１の膜厚はある程度大きくとも、高い抗菌性を得られるが、内層５２の原子濃度が低い場合には外層５１の膜厚は小さい方が好ましい。

【0063】

以上の結果から、抗菌性を得る観点からは、例えば内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１が３０原子％以下の場合、外層５１の膜厚は３００ｎｍ以下が好ましい。一方で、高い抗菌性を得る観点からは、例えば、内層５２の金属７０の原子濃度Ａ１が６原子％以下の場合、外層５１の膜厚は２０ｎｍ以下が好ましく、内層５２の原子濃度Ａ１が６原子％を超え、３０原子％未満の場合、外層５１の膜厚は１００ｎｍ以下が好ましく、内層５２の原子濃度Ａ１が３０原子％以上の場合、外層５１の膜厚は３００ｎｍ以下が好ましいと推測される。

【0064】

（２）抗菌持続性試験
以下に説明する方法により、試料ｄ（２層構造、内層５２のＡｇ濃度：３０原子％、外層５１の膜厚：２０ｎｍ）、試料ｈ（２層構造、内層５２のＡｇ濃度：３０原子％、外層５１の膜厚：１００ｎｍ）について、抗菌持続性試験を行った。試料ｄ及びｈを試料単位ｃｍ^２あたり１ｍＬとなるようにヒト正常臍帯静脈内皮細胞（ＨＵＶＥＣ）用培地（ＥＧＭ（登録商標）－２ＢｕｌｌｅｔＫｉｔ（登録商標））に浸漬し、浸漬開始から３時間後、１日後、６日後、１３日後及び２０日後に培地交換を行いながら浸漬を継続し、１ヵ月（２８日）後に試料を培地から取り出した。取り出した試料をリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）、純水で洗浄し、乾燥後、上述の抗菌性試験（フィルム密着法）と同様の方法により、抗菌性を評価した。

【0065】

図８のグラフに、培地浸漬後（１ヶ月後）の試料ｄ及びｈの単位面積（ｃｍ^２）当たりの細菌数（相対値）を示す。比較のため、同様の試料ｄ及びhについて大気中に１ヵ月（２８日）保管した際の試料ｄ及びhの抗菌性試験の結果も併せて図８に示す。図８のグラフに示す試料ｄ及びhの単位面積（ｃｍ^２）当たりの細菌数は、図５～７と同様に、リファレンス１の単位面積（ｃｍ^２）当たりの細菌数を１００とした相対値である。図８のグラフに示す細菌数（相対値）が１００未満であり、低い程、リファレンス１と比較して細菌数が減少することを示しており、ステンレス基材に対して抗菌性を付与できたことを示している。

【0066】

図８に示すように、試料ｄ及びhでは、１ヶ月の培地浸漬後の抗菌性は、大気中保管した試料ｄ及びhと比較して低下した。しかし、１ヶ月の培地浸漬後においても、リファレンス１と比較して細菌数は少なく、十分な抗菌性を示すことが確認された。

【0067】

（３）細胞毒性試験
試料ａ～ｐの膜５０及びリファレンス２のアモルファスカーボン膜（シリコンウェハ上）それぞれの上に円筒形部材（樹脂製チューブ）を立てて設置して試験用容器を作製した。作製した試験用容器は、底面が膜５０により構成され、側面が円筒形部材からなるウェルを有する。試験用容器のウェルにヒト正常臍帯静脈内皮細胞（ＨＵＶＥＣ）用培養液０．５ｍＬと、ヒト臍帯静脈内皮細胞（ＨＵＶＥＣ）約５０，０００個を注入し、３７℃、５％ＣＯ_２の環境下で１日（約２４時間）静置した。静置後、以下に説明する評価１及び２を行った。

【0068】

（ａ）評価１（ＬＤＨ ａｓｓａｙ）
細胞から培養液中に放出された乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）の量を測定し、測定したＬＤＨの量に基づいて非細胞障害度を求めた。ＬＤＨは細胞質に存在する酵素で、通常は細胞質に留まっているが、細胞膜が傷害を受けると培養液中に放出される。即ち、培養液中に放出されたＬＤＨの量が多いほど、細胞が障害を受けたことを意味し、ＬＤＨの量が少ない程、細胞が障害を受けていないことを意味する。本評価では、測定したＬＤＨの量に基づいて、細胞が障害を受けていない程度（非細胞障害度）を求めた。

【0069】

図９のグラフに、試料ａ～ｐの非細胞傷害度（相対値）を示す。図９のグラフに示す試料ａ～ｐの非細胞傷害度は、リファレンス２の非細胞傷害度を１００とした相対値である。リファレンス２（Ａｇを含まないアモルファスカーボン）は、細胞毒性がないことが確認されている。したがって、図９において、試料ａ～ｐの非細胞傷害度（相対値）は、１００に近い程、細胞障害が少ないことを意味する。

【0070】

（ｂ）評価２（生細胞・死細胞同時染色）
試料ａ～ｐの膜５０及びリファレンス２のアモルファスカーボン膜それぞれに付着していた細胞を蛍光色素（Ｈｏｅｃｈｓｔ ３３２５８、Ｃａｌｃｅｉｎ－ＡＭ、ＥｔｈＤ－ＩＩＩ）により染色し（細胞核：青色、生細胞：緑色、死細胞：赤色）、蛍光顕微鏡を用いて全細胞及び死細胞の数をそれぞれカウントした。また、緑色蛍光から生細胞の状態を観察した。

【0071】

図１０のグラフに、試料ａ～ｐの生細胞数及び死細胞数（相対値）を示す。生細胞数は全細胞数から死細胞数を差し引くことで算出している。図１０のグラフに示す試料ａ～ｐの生細胞数及び死細胞数の和である全細胞数は、リファレンス２の全細胞数を１００とした相対値である。

【0072】

図９に示す評価１（ＬＤＨ ａｓｓａｙ）の結果から、膜５０が２層構造である試料ａ～ｌ（エル）は、内層５２のＡｇ濃度の大小にかかわらず、非細胞傷害度（相対値）は約９０％以上であり細胞への悪影響が非常に小さいまたは無いことが示唆された。また、図１０に示す評価２（細胞核・生細胞・死細胞同時染色）の結果からも、試料ａ～ｌの全細胞数はリファレンス２と大きな差異はなく、死細胞の割合も非常に小さいことから細胞への悪影響が非常に小さいまたは無いことが確認できた。

【0073】

一方、膜５０が単層構造である（外層５１を有さない）試料ｍ～ｐは、図９に示す評価１（ＬＤＨ ａｓｓａｙ）において、膜５０中のＡｇ濃度が高い程、非細胞傷害度（相対値）が低下した。また、図１０に示す評価２（細胞核・生細胞・死細胞同時染色）において、膜５０中のＡｇ濃度が高い程、死細胞の数が増加し、細胞死に伴い膜５０に接着している全細胞数が大幅に減少した。Ａｇ濃度が比較的低い試料ｍ（Ａｇ濃度：１原子％）及び試料ｎ（Ａｇ濃度：６原子％）の細胞毒性は低かったが、Ａｇ濃度が比較的高い試料ｏ（Ａｇ濃度：１２原子％）及び試料ｐ（Ａｇ濃度：３０原子％）の細胞毒性は高かった。

【0074】

これらの結果から、膜５０のＡｇ濃度が高いと細胞毒性が高くなるが、膜５０を２層構造として外層を設けることで、細胞毒性を抑制できることがわかった。また、膜５０のＡｇ濃度（内層５２のＡｇ濃度）が低い場合、細胞毒性はそれほど高くないため、外層の膜厚は比較的小さくてもよい。例えば、内層５２のＡｇ濃度が６原子％以下である場合、外層５１の膜厚は２０ｎｍ未満であってよいと推測される。また、膜５０のＡｇ濃度（内層５２のＡｇ濃度）が高い場合、細胞毒性を抑制する観点から、外層の膜厚は大きい方が好ましい。例えば、内層５２のＡｇ濃度が６原子％を超える場合、特に、１２原子％以上である場合、外層５１の膜厚は２０ｎｍ以上が好ましい。

【0075】

（４）血液適合性試験
膜５０が二層構造である試料ｄ－１及びｈ－１、膜５０が単層構造である試料ｍ及びｐを用いて、血液適合性試験を行った。このとき、基材４０として板状のステンレス（ＪＩＳ記号：ＳＵＳ３１６Ｌ、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．３ｍｍ）を用いた。具体的には試料にヒト血液を接触させて凝固性（異物反応による血液凝固）及び溶血性（赤血球の崩壊）を評価した。

【0076】

（ａ）血液凝固性試験
各試料ｄ－１、ｈ－１、ｍ、ｐ及びリファレンス３に、ヒト血液（ヘパリン１Ｕ／ｍＬ）を接触させて３７℃で４時間振盪した。振盪後、３種類のタンパク質量（濃度）、具体的には、血液凝固の指標である血中のトロンビン-アンチトロンビン複合体（ＴＡＴ）、血小板活性の指標であるβ－トロンボグロブリン（β－ＴＧ）及び炎症反応の指標であるＳＣ５ｂ－９、それぞれの濃度を測定した。また、血液凝固性試験後の各試料ｄ－１、ｈ－１、ｍ、ｐ及びリファレンス３の表面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察も行った。

【0077】

図１１のグラフに、測定した３種類のタンパク質量（相対値）を示す。図１１のグラフに示すタンパク質量は、市販の血液バッグ（テルモ社：テルモ分離バッグ）を用いて同様のタイミング及びヒト血液サンプルで同様の血液適合性試験を行ったときの結果（タンパク質量）を１００とした相対値である。図１１のグラフに示すタンパク質量（相対値）が低い程、血液適合性が高いことを示しており、タンパク質量（相対値）が、１００未満であれば、市販の血液バッグと比較して各項目で血液適合性が高いことを示している。

【0078】

図１１に示すように、試料ｄ－１、ｈ－１、ｍ、ｐ及びリファレンス３は、いずれも、ＴＡＴの濃度（相対値）が低く、血液凝固性が低かった。血小板活性の指標であるβ－ＴＧ及び炎症反応の指標であるＳＣ５ｂ－９の濃度は、市販の血液バッグと同等であった。

【0079】

図１２（ａ）～（ｅ）に、リファレンス３、試料ｄ－１、ｈ－１、ｍ、ｐの膜表面のＳＥＭ写真をそれぞれ示めす。血液の凝固が生じていると大量のフィブリン鎖や赤血球をはじめとする血球系細胞が膜上に観察されるが、いずれの試料の膜表面にも、これらはほとんど観察されなかった。しかし、図１２（ｅ）及び（ｆ）に示す試料ｐ（単層構造、Ａｇ濃度：３０原子％）においては、棘状の赤血球が観察された。この結果から、試料ｐにおいては、溶血が生じている可能性があり、以下に説明する溶血性試験を行った。

【0080】

（ｂ）溶血性試験
以下に説明する２つの方法により、血液の溶血率を求めた。このとき、基材４０として板状のステンレス（ＪＩＳ記号：ＳＵＳ３１６Ｌ、２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．０３ｍｍ）を用いた。

【0081】

（ｂ－ｉ）間接接触法
各試料ｄ－１、ｈ－１、ｍ、ｐ及びリファレンス３をリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）に浸漬し、３７℃で７２時間放置して、抽出液を得た。得られた抽出液をヒト血液（クエン酸ナトリウムで非凝固処理済）と所定の体積割合（ＰＢＳ：ヒト血液＝７：１）で混合し、３７℃で３時間振盪した。その後、混合溶液の吸光度から溶血率を測定した。

【0082】

（ｂ－ｉｉ）直接接触法
各試料ｄ－１、ｈ－１、ｍ、ｐ及びリファレンス３をリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）に浸漬し、更に、ヒト血液（クエン酸ナトリウムで非凝固処理済）と所定の体積割合（ＰＢＳ：ヒト血液＝７：１）で混合し、血液と各試料を直接接触させ、３７℃で３時間振盪した。その後、各試料と接触させた混合溶液の吸光度から溶血率を測定した。

【0083】

図１３のグラフに、（ｂ－ｉ）間接接触法及び（ｂ－ｉｉ）直接接触法で求めた、各試料の溶血率を示す。また、併せて、陰性対照材料及び陽性対照材料の溶血率も図１３のグラフに示す。「陰性対照材料」としては、高密度ポリエチレンフィルムを用い、「陽性対照材料」としては、１．５％非イオン界面活性剤含有ポリ塩化ビニルペレットを用いた。

【0084】

図１３に示すように、（ｂ－ｉ）間接接触法及び（ｂ－ｉｉ）直接接触法のどちらを用いた結果においても、試料ｄ－１、ｈ－１、ｍ及びリファレンス３の溶血率は、陰性対象材料の溶血率と同程度の低い値であった。一方、膜５０が単層構造であり、比較的Ａｇ濃度の高い試料ｐ（Ａｇ濃度：３０原子％）は、溶血率が高かった。

【0085】

膜５０が単層構造である試料ｐ（Ａｇ濃度：３０原子％）において溶血が認められたのに対して、同じＡｇ濃度の内層５２上に、膜厚２０ｎｍの外層５１を積層した構造の試料ｄ－１、膜厚１００ｎｍの外層５１を積層した構造の試料ｈ－１では溶血が認められなかった。これらの結果から、溶血を抑制する観点から、内層５２のＡｇ濃度が３０原子％以上である場合、外層５１の膜厚は２０ｎｍ以上であることが好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0086】

本実施形態の膜５０を有する部材１００は、十分な抗菌性を有すると共に、部材１００の用途に合わせて、良好な機械特性、高い血液適合性、高い生体親和性等の性質を有することができる。本実施形態の部材１００は、例えば、医療器具、医用材料、生物培養関連装置、住宅建材、日用品に用いることができる。

【符号の説明】

【0087】

１ 成膜装置
４０ 基材
５０ 膜
５０ａ 第１表面
５０ｂ 第２表面
５１ 外層
５２ 内層
６０ アモルファスカーボン
７０ 金属
１００ 部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】