JPH08500392A - 変性材料，該変性材料の形成法および医療機器用の抗菌性コーティング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 抗菌性コーティングおよび該コーティングを医療機器の上に形成する方法が記載されている。このコーティングは、抗菌性の作用を生じるのに十分な金属イオンを放出し続けることが達成されるようなコーティング中に原子の無秩序を生じるために、生物学的適合性の金属を蒸着技術によって析出させることによって形成される。原子の無秩序を達成するために好ましい析出条件は、標準的な支持体温度よりも低い温度、標準的な作業ガス圧よりも高い作業ガス圧の１つまたはそれ以上およびコーティングフラックスの標準的な入射角度よりも小さい入射角度を包含する。また、原子の無秩序を生じるための機械的加工によって形成された抗菌性の粉末も記載される。本発明の範囲は、増大された溶解度を生じるように同様に形成された他の金続コーティングおよび粉末に及ぶものである。

Description

【発明の詳細な説明】 医療機器用の抗菌性コーティング 発明の分野 本発明は、金属種が支持可能なベース上に高められた速度で分離されるような 形で金属コーティングまたは粉末のような変性材料を製造するための方法に関す る。詳細な実施態様の場合、本発明は、体液または体組織との接触の際に、抗菌 性金属の維持された分離を提供する生物学的適合性の金属の抗菌性コーティング および粉末を形成する方法に関する。 発明の背景 効果的な抗菌性コーティングに対する需要は、医療機関において十分に確立し ている。矯正用ピンから、プレートおよびインプラント、更に創傷用包帯および 尿用カテーテルに至るまでの医療機器および器具を使用する内科医および外科医 は、常に感染に対して防護しなければならない。また、安価な抗菌性コーティン グは、生物医学的／生物工学的実験室の備品と同様に消費者の健康管理および個 人用衛生製品に使用される医療機器に施されている。 Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ（即ち、貴金属）、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉお よびＺｎのような金属イオンの抗菌性の作用は、公知である（Morton,H.E.、Pseu domonas in Disinfection,Sterilization and Preservation、S.S.Block編、Lea and Febiger、１９７７ およびGrier,N.、Silver and Its Compounds in Disinfection,Sterilization and Preservation、 S.S.Block編、Lea and Febiger、１９７７を見よ）。抗菌 性の能力を有する金属イオンについては、銀が、低い濃度での銀の非常に良好な 生物活性により、おそらく最も知られているものである。この現象は、微量殺菌 作用と呼称される。現代医学の実地では、銀の無機可溶性塩および有機可溶性塩 の双方が、細菌感染症の予防および処置に使用されている。前記化合物は、可溶 性塩として作用するが、該化合物は、遊離銀イオンの移動および複合による損失 により、延長された防護は得られない。該化合物は、前記の問題を克服するため に頻繁に間隔をおいて再供給されなければならない。再供給は、殊に、内在する または移植された医療機器が必要とされる場合には、必ずしも実際的ではない。 低水準の溶解度を有する銀を含有する錯体を生じさせることによって、処置の 間の銀イオンの放出を緩慢にすることが試みられた。例えば、米国特許第２７８ ５１５３号明細書には、前記目的のためのコロイド状銀蛋白質が開示されている 。この種の化合物は、通常、 クリーム状物として調製される。前記化合物は、その制約された効力により医療 の分野で広く適用されなかった。銀イオン放出速度は、極めて緩慢である。更に 、この種の化合物からなるコーティングは、粘着、耐摩耗性および貯蔵寿命の問 題により制約されている。 抗菌性の目的のために銀金属コーティングを使用することは、提案されている 。例えば、Deitch他、Antimicrobial Agents and Chemotherapy、 第２３（３） 巻、１９８３年、第３５６〜３５９頁およびMackeen他、Antimicrobial Agents and Chemotherapy、 第３１（１）巻、１９８７年、第９３〜９９頁を参照のこ と。しかしながら、一般に、金属表面からの銀イオンの拡散移動は極く僅かであ るので、この種のコーティングだけでは、効力の望ましい水準が得られないこと は認められている。 銀金属コーティングは、Spire Corporation、U.S.A.によってSPI-ARGENTの登録 商標で製造されている。このコーティングは、イオンビーム補助被覆（ion-beam assisted deposition）（IBAD）コーティング過程によって形成される。この感 染耐性コーティングは、抑制試験の帯域によって示されているように水溶液中に 滲出せず、従って、銀金属表面が銀イオンの抗菌性量を放出しないという確信を 強めると記載されている。 メタリックの銀コーティングの破損が望ましい抗菌性の効力を生じるようにす るために、別の研究者が新 規の活性化法を試みた。１つの技術は、メタリックの銀インプラントの電気的活 性化を使用することである（Marino他、Journal of Biological Physics、 第１ ２巻、１９８４年、第９３〜９８頁を参照のこと）。メタリックの銀の電気刺激 は、殊に、移動する患者にとっては必ずしも実際的ではない。この問題を克服す るための試みは、電気作用によるその場での電流の発生が含まれる。金属帯状物 または異なる金属の層は、薄膜コーティングとして機器の上に被覆されている。 電池は、互いに接触している２つの金属が導電性の流体中に置かれる場合に製造 される。１つの金属層は、電解液中に溶解するアノードとして機能する。第２の 金属は電気化学電池を運転するカソードとして機能する。例えばＣｕおよびＡｇ の層を選択する場合、Ｃｕは、Ｃｕ⁺イオンを電解液中に放出するアノードであ る。更に高貴な金属、Ａｇは、イオン化されず、かつ任意の広い範囲で溶解しな いカソードとして機能する。前記の性質の典型的な機器は、Haynes他により１９ ８９年１２月１２日に発行された米国特許第４８８６５０５号明細書中に記載さ れている。前記特許は、スイッチが閉じられた場合に金属イオンの放出が達成さ れるような金属の１つに取り付けられたスイッチと一緒に、２つまたはそれ以上 の異なる金属の、スパッタされたコーティングを開示している。 前記の作業は、例えば銀と銅のように交互に異なる 金属の薄い積層からなる薄膜は、表面が最初に腐食される場合に溶解させること ができることを示した。この場合、エッチング過程は、高度に織り目の写った表 面を生じる（M.TanemuraおよびF.Okuyama、J.Vac.Sci.Technol.、第５巻、１９８ ６年、第２３６９〜２３７２頁を参照のこと）。しかしながら、この種の多層薄 膜の製造法は、時間がかかるし、高価である。 メタリックコーティングの電気的活性化は、適当な溶液を問題にしていない。 ガルバーニ作用は、電解質が存在し、かつ電池対物質の２つの金属の間の電気的 接続が存在する場合にのみ発生することは注意しなければならない。電触は、第 一に、電気的接触が維持されていない２つの金属のメタリックの中間面で生じる 。従って、延長された期間に亘る金属イオンの連続的放出は、ありそうにない。 また、銀のような金属を放出するガルバーニ作用は、達成困難である。上記のよ うに、最も優れた抗菌性の作用を示す金属イオンは、貴金属、例えばＡｇ、Ａｕ 、ＰｔおよびＰｄである。いくつかの金属は、アノードでのＡｇのような貴金属 を放出させるような、前記のカソード材料として有用な金属よりも更に高貴であ る。 銀の金属表面を活性化させるための第二の試みは、加熱または化学薬品を使用 することである。Scales他により、１９８４年１０月１６日および１９８６年１ ０月７日に発行された米国特許第４４７６５９０号 明細書および同第４６１５７０５号明細書には、それぞれ、末端補綴インプラン ト（endoprosthetic implants）の上の銀表面コーティングを１８０℃を上廻っ て加熱するかまたは過酸化水素との接触によって該インプラントに生物腐食をな くすために活性化する方法を開示している。この処理は、低くすることができ、 かつ活性化することができる支持体／機器により制限される。 それでも、次の性質： − 冶療学的活性水準での抗菌剤の放出が維持され； − 機器および材料の広い範囲への適用可能； − 有用な貯蔵寿命；および − 低い哺乳類に対する毒性 を有する効力のある安価な抗菌性の材料についての需要がある。 金属コーティングは、典型的には、スパッタリングのような蒸着技術によって 薄膜として製造される。金属、合金、半導体およびセラミックの薄膜は、電子部 材の製造の場合に広く使用される。これらの最終用途は、最小の欠陥を有する緊 密な結晶構造体として製造される薄膜を必要とする。該薄膜は、しばしば、析出 後に焼き鈍しされ、粒の成長を増大させ、再結晶化させ、かつステープルの性質 を生じさせる。金属薄膜を析出させる技術は、R.F.Bunshah他、“Deposition Te chnologies for Films and Coatings” 、Noyes Publ ications、N.J.、１９８２年およびJ.A.Thornton、“Influence of Apparatus Geo metry and Deposition Conditions on the Structure and Topography of Thick Sputtered Coatings、J.Vac.Sci.Technol．第１１（４）巻、第６６６〜６７０ 頁、１９７４年が検討される。 Menzel により１９８２年４月２０日に発行された米国特許第４３２５７７６ 号明細書は、集積回路中での使用のための一定の金属から粗大結晶または単結晶 の金属薄膜の製造法を開示している。この金属薄膜は、金属層が非晶質段階であ る冷却された支持体（−９０℃以下）の上への析出によって形成される。次に、 該金属層は、ほぼ室温にまで支持体を加熱することによって焼き鈍しされる。こ の最終生成物は、電気移動欠陥なしにより高い電流密度を可能にする大きな粒径 および優れた均質性を有するとのことである。 発明の概要 本発明者らは、抗菌性金属コーティングの開発を意図する。本発明者らは、従 来信じられていたこととは異なり、拡散を制限する条件下に原子の無秩序を“凍 結”する蒸着によって、材料中に原子の無秩序を生じさせることによって、抗菌 性金属材料から金属コーティングを形成することが可能であることを見出した。 こうして生じた抗菌性コーティングは、抗菌性の作用を生じるように溶液中への 抗菌性金属種の維持された分離が得られることが見出された。 “原子の無秩序”と増大された溶解度とのを結び付ける前記の基礎的発見は、 広く適用される。本発明者らは、溶解度を生じるように、原子の無秩序が、別の 材料形、例えば金属粉末で生じさせることができることを示した。また、本発明 は、抗菌性金属以外に、任意の金属、金属合金または金属化合物をも包含し、こ の場合、溶液中へ金属種を放出し続けることが望ましいような半導体またはセラ ミック材料を包含する。例えば増大されたかまたは制御された金属溶解を有する 材料は、センサ、スイッチ、ヒューズ、電極およびバッテリー中に使用される。 本明細書中で使用されている“原子の無秩序”という語は、結晶格子中の点欠 陥、空格子点、転位のような線状欠陥、間入原子、非晶質領域、粒界および準粒 界（sub grain boundaries）および標準的な秩序を持った結晶状態に対するよう なものを高い濃度で有することを意味する。原子の無秩序は、表面位相に不規則 性およびナノメートルの尺度での構造の不均一性を誘発する。 本明細書中で使用されている“標準的な秩序を持った結晶状態”という語の場 合は、通常、塊状金属材料、合金または鋳造、精製または鍍金された金属生成物 と して形成された化合物に見出される結晶度を意味する。この種の材料は、空格子 点、粒界および転位のような原子の無秩序の低い濃度だけを有する。 本明細書中で使用されている“拡散”という語は、形成される材料の表面上ま たはマトリックス中での原子および／または分子の拡散を意味する。 本明細書中で使用されている“金属”という語は、実質的に純粋な金属、合金 または酸化物、窒化物、硼化物、硫化物、ハロゲン化物または水素化物のような 化合物の形であろうとも１つまたはそれ以上の金属を包含することを意味する。 本発明は、広い意味で、１つまたはそれ以上の金属を含有する変性材料を形成 する１つの方法に及んでいる。前記方法は、材料用の溶剤中への材料の少なくと も１つの原子、イオン、分子またはクラスターを放出させるような程度に十分な 原子の無秩序が材料中で、有利に支持可能なベース上で維持されている拡散を制 限する条件下に、材料中に原子の無秩序を生じさせることからなる。クラスター は、R.P.Andres他によって、“Research Opportunities on Clusters and Clust er-Assembled Materials”、J.Mater.Res．第４巻、第３号、１９８９年、第７ ０４頁に記載されているように、原子、イオン等の小さな群であることが知られ ている。 本発明の詳細な好ましい実施態様は、原子の無秩序 が冷間加工によって金属粉末または箔中で生じさせることができ、低い支持体温 度での蒸着による被覆によって金属コーティング中に生じさせることができるこ とを示した。 別の広い意味で、本発明は、材料用の溶剤と接触した材料が、有利に支持可能 なベース上で標準的な秩序を持った結晶状態に対する高められた率で、少なくと も１つの金属からなる原子、イオン、分子またはクラスターを放出するような程 度に十分な原子の無秩序によつて特徴付けられる形で１つまたはそれ以上の金属 からなる変性材料を提供する。 本発明の好ましい実施態様の場合、変性材料は、冷間加工条件下に、原子の無 秩序を生じさせかつ維持するために、機械的に加工されるかまたは圧縮された金 属粉末である。 本明細書中で使用されている“金属粉末”という語は、広い粉末度、この場合 、ナノサイズの結晶性の粉末からフレークまでの範囲の金属粒子を包含すること を意味する。 本明細書中で使用されている“冷間加工”という語は、材料が、材料の再結晶 温度を下廻る温度で微粉砕、粉砕、槌打ち、乳鉢と乳棒または圧縮によって、機 械的に加工されることを意味する。このことは、加工することによって付与され た原子の無秩序が材料中で維持されていること保証する。 別の好ましい実施態様の場合、変性材料は、真空蒸発、スパッタリング、マグ ネトロンスパッタリングまたはイオンプレーティングのような蒸着技術によって 支持体上に形成された金属コーティングである。この材料は、析出の間に拡散を 制限し、かつ析出に続く焼き鈍しまたは再結晶化を制限する条件下に形成される 。有利にコーティング中に原子の無秩序を生じさせるために使用された析出条件 は、欠点のない緊密で平滑な薄膜を生じさせるために使用される作業条件の通常 の範囲を超えている。この種の標準的な粒子は、よく知られている（例えば、R. F.Bunshah他、supraを参照のこと）。有利に、析出は、支持体対析出される金属 または金属化合物の融点の比（Ｔ／Ｔｍ）は、約０．５未満、更に有利に約０． ３５未満、最も有利に０．３０未満で維持されるような程度に低い支持体温度で 行われる。前記の比の場合、温度は、絶対温度である。好ましい比は、金属と金 属との間で変動し、かつ合金または不純物の含量とともに増大する。原子の無秩 序を生じさせるための他の好ましい析出条件は、標準的な作業ガス圧よりも高い 作業ガス圧、コーティングフラックスの標準的な入射角度よりも低いコーティン グフラックスの入射角度および標準なコーティングフラックスの入射角度よりも 高いコーティングフラックスの入射角度の１つまたはそれ以上を包含する。 析出または冷間加工の温度は、材料が室温または使 用のための意図された温度（例えば、抗菌性の材料の本体温度）にされる場合に 、実質的な焼き鈍しまたは再結晶化が生じることになる程度には低くない。析出 と使用温度との間の温度差（ΔＴ）が大きすぎるばあいには、焼き鈍しが生じ、 この場合、原子の無秩序は除去される。このΔＴは、使用された析出技術に応じ て金属と金属との間で変動することになる。例えば、銀に関しては、−２０ない し２００℃の支持体温度は、物理的蒸着の間を通じて好ましい。 通常必要とされる緊密で平滑で欠点のない金属薄膜を析出するための標準的ま たは周囲作業ガス圧は、使用される物理的蒸着の方法に応じて変動する。一般に 、スパッタリングについては、標準的な作業ガス圧は、７５ｍＴ（ミリトル）未 満であり、マグネトロンスパッタリングについては、１０ｍＴ未満であり、イオ ンプレーティングについては２００ｍＴ未満である。真空蒸発法のために変動す る標準的な周囲ガス圧は、以下のように変動する：ｅ−ビームまたはアーク蒸発 については、０．００１〜０．０１ｍＴ、ガス散乱蒸発（加圧プレーティング） および反応性アーク蒸発については、２００ｍＴまでであるが、典型的には２０ ｍＴ未満である。従って、本発明の方法によれば、原子の無秩序を達成するため の低い支持体温度を使用すること以外に、前記の標準的なものよりも高い作業（ または周囲）ガス圧は、コーティング中の原子の無秩序 の水準を増大させるために使用してもよい。 本発明のコーティング中の原子の無秩序の水準に対する影響を及ぼすことが見 出された別の条件は、析出の間のコーティングフラックスの入射角度である。通 常、緊密で平滑なコーティングを達成するために、前記の角度は、約９０゜±１ ５゜で維持される。本発明によれば、原子の無秩序を達成するための析出の間の 低い支持体温度を使用すること以外に、約７５゜を下廻る入射角度は、コーティ ング中の原子の無秩序の水準を増大させるために使用してもよい。 更に、原子の無秩序の水準に対する影響を及ぼす別の処理パラメーターは、被 覆される表面に対する原子フラックスである。高い析出率は、原子の無秩序を増 大させる傾向があるが、しかしまた、高い析出率も、コーティング温度を増大さ せる傾向がある。従って、最適の析出率は、析出技術、コーティング材料および 他の処理パラメーターに左右される。 抗菌性の材料を得るために、コーティングまたは粉末中に使用された金属は、 抗菌性の作用を有するものであるが、しかし、生物学的適合性（意図された有効 性ついて非毒性）のものである。好ましい金属は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉ ｒ（即ち、貴金属）、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｓｂ、ＢｉおよびＺｎ、前記金属の化合物ま たは前記金属の１つ以上を含有する合金を包含する。この種の金属は、以下に“ 抗菌性金属”と呼称される。 最も好ましいものは、Ａｇまたはその合金および化合物である。本発明による抗 菌性の材料は、有利に、抗菌性の材料の原子、イオン、分子またはクラスターが 支持可能なベース上で、アルコールまたは水を基礎とする電解質中に放出される のに十分な原子の無秩序をとともに形成されている。“支持可能なベース”とい う語は、一方で、抗菌性の作用を達成するにはあまりに低過ぎる率および濃度で 金属イオン等を放出する塊状金属から得られる放出から区別され、他方で、実際 にアルコールまたは水を基礎とする電解質と接触すると直ちに銀イオンを放出す る硝酸銀のような高度に溶解性の塩から得られる放出から区別されるために本明 細書中で使用されている。これとは異なり、本発明の抗菌性の材料は有用な抗菌 性の作用を得るのに十分な時間に亘って、十分な率および濃度で、抗菌性金属の 原子、イオン、分子またはクラスターを放出する。 本明細書中で使用されている“抗菌性の作用”という語は、抗菌性金属の原子 、イオン、分子またはクラスターが、材料付近での細菌の成長を抑制するのに十 分な濃度で材料が接触する電解質中に放出される。抗菌性の作用の測定の最も一 般的な方法は、材料が細菌の群生（bacterial lawn）の上に置かれた場合に生じ た抑制帯域（ＺＯＩ）を測定することである。相対的に小さいかまたは全くない ＺＯＩ（例えば、１ｍｍ未満）は、役に立たない抗菌性の作用を示す。ＺＯＩ試 験のための１つの方法は、以下の実施例中に記載されている。 本発明は、抗菌性の粉末またはコーティングから形成されているか、抗菌性の 粉末またはコーティングを配合しているか、抗菌性の粉末またはコーティングを 有するかまたは抗菌性の粉末またはコーティングで被覆されて形成されている医 療機器のような機器に及んでいる。抗菌性コーティングは、カテーテル、縫合糸 、インプラント、火傷用包帯等のような医療機器の上ヘの蒸着によって直接析出 されてもよい。粘着層、例えばタンタルは、機器と抗菌性コーティングとの間に 施すことができる。また、粘着は、自体公知の方法により、例えば支持体をエッ チングするかまたは同時にスパッタリングおよびエッチングにより支持体とコー ティングとの間の混合された中間面を形成することによって増大されてもよい。 抗菌性の粉末は、自体公知の技術によってクリーム状物、重合体、セラミック、 塗料または他のマトリクス中に配合されてもよい。 本発明の更に広い意味の場合、変性材料は、原子の無秩序を有する複合金属コ ーティングとして製造される。この場合、溶液中に放出されるべき１つまたはそ れ以上の金属または化合物のコーティングは、種々の材料の原子または分子を含 有するマトリクスを構成する。種々の原子または分子の存在は、例えば異なる寸 法の原子のために、金属マトリクス中に原子の無秩序 を生じる。種々の原子または分子は、放出されるべき第１の金属または複数の金 属で同時かまたは逐次的に析出される１つまたはそれ以上の第２の金属、金属合 金または金属化合物であってもよい。また、種々の原子または分子は、反応性蒸 着の間に作業ガス雰囲気から吸着されてもよいかまたはトラップされてもよい。 種々の原子または分子の包接によって達成された原子の無秩序の程度、従って溶 解度は、材料に応じて変動する。複合材料中の原子の無秩序を維持しかつ増大さ せるために、上記の蒸着条件、即ち、低い支持体温度、高い作業ガス圧、コーテ ィングフラックスの低い入射角度および高い入射角度の１つまたはそれ以上は、 種種の原子または分子の包接と組み合わせて使用してもよい。 抗菌性の目的のための好ましい複合材料は、作業ガス雰囲気中の酸素、窒素、 水素、硼素、硫黄またはハロゲン原子を含める原子または分子を包接し、同時に 抗菌性金属を析出させることによって形成される。前記の原子または分子は、薄 膜中に吸着されるかまたはトラップされることによってかまたは析出される金属 と反応することによってコーティング中に配合される。析出の間の前記のメカニ ズムの双方は、以下に“反応性析出”と呼称される。前記元素、例えば酸素、水 素および水蒸気を含有するガスは、連続的に得ることができるかまたは逐次的析 出のために搏動されてもよい 。 また有利に、抗菌性の複合材料は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｖ、Ｈｆ、Ｍｏ 、ＳｉおよびＡｌから選択された１つまたはそれ以上の不活性の生物学的適合性 金属で抗菌性金属を同時かまたは逐次的に析出することによって製造される。ま た、該複合材料は、前記金属の酸化物、炭化物、窒化物、硼化物、硫化物または ハロゲン化物および／または不活性金属の酸化物、炭化物、窒化物、硼化物、硫 化物またはハロゲン化物のような抗菌性金属の１つまたはそれ以上を、同時にか 、逐次的または反応性に析出することによって形成されてもよい。特に好ましい 複合体は、銀および／または金の酸化物を、単独でかまたは１つまたはそれ以上 のＴａ、Ｔｉ、ＺｎおよびＮｂの酸化物と一緒に含有する。 好ましい実施態様の記載 上記のように、本発明は、抗菌性の材料以外の使用を有する。しかしながら、 本発明は、本明細書中に、他の金属、金属合金および金属化合物の有用性の例証 となる抗菌性金属と一緒に開示されている。好ましい金属は、ＡｌおよびＳｉお よび周期律表の以下の群：周期４、５および６の第IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、 VIIIB、IB、IIB、IIIA、IVAおよびVA族（Asを除く） 〜の金属元素を包含する（Merck Index第１０版中に、Merck and Co.Inc.、Rahw ay,N.J.、Martha Windholzにより出版された周期律表を参照のこと。種々の金属 は、溶解度の程度を変動させることになる。しかしながら、本発明による原子の 無秩序の発生および維持は、標準的な秩序を有する結晶状態の金属の溶解度を上 廻って、適当な溶剤中、例えば詳細な材料のための溶剤、典型的には極性溶剤へ のイオン、原子、分子またはクラスターとしての金属の増大された溶解度（放出 ）を生じる。 本発明の抗菌性の材料から形成されているか、本発明の抗菌性の材料を配合し ているか、本発明の抗菌性の材料を有するかまたは本発明の抗菌性の材料で被覆 されている医療機器は、一般に、該機器表面上での微生物の成長が可能であるよ うな任意の期間に体液（例えば、血液、尿、唾液）または体組織（例えば、皮膚 、筋肉または骨）を包含するアルコールまたは水を基礎とする電解質と接触する ことになる。また、“アルコールまたは水を基礎とする電解質”という語は、ア ルコールまたは水を基礎とするゲルを包含する。最も多くの場合、該機器は、カ テーテル、インプラント、気管用管、矯正ピン、インシュリンポンプ、創傷縫合 材（wound closure）、ドレーン、包帯、分流器、コネクタ、補綴機器、ペース メーカー用導線、針、外科用器具、歯科用補綴材、ベンチレーター管等のような 医 療機器である。しかしながら、本発明は、この種の機器に限定されず、消費者の 健康管理に有用な他の機器、例えば滅菌包装材、衣料品および履物、個人用衛生 製品、例えば生理用品および衛生用パッド、生物医学的または生物工学的実験室 用備品、例えばテーブル、囲いおよび壁を覆うもの等のような他の機器に及んで いるものである。本明細書中および請求の範囲中で使用されている“医療機器” という用語は、広く全てのこの種の機器に及んでいる。 前記の機器は、任意の材料、例えば鋼、アルミニウムおよびその合金を含めた 金属、ラテックス、ナイロン、シリコーン、ポリエステル、ガラス、セラミック 、紙、生地および他のプラスチックおよびゴムで製造されてもよい。埋込型医療 機器としての使用のために、該機器は、生物不活性材料で製造されることになる 。平坦なシート状物からディスク状物、ロッド状物および中空管までの範囲でそ の有用性によって定められた任意の形状をとることができる。該機器は、剛性ま たは可撓性であってよく、また、ファクターはその意図された使用によって定め られる。抗菌性コーティング 本発明による抗菌性コーティングは、薄いメタリックフィルムとして、医療機 器の１つまたはそれ以上の 表面上に蒸着技術によって析出される。文献により知られている物理的蒸着は、 一般に、原子状で支持体表面上に蒸気状の金属を全て析出させることである。こ の技術は、真空またはアーク蒸発、スパッタリング、マグネトロンスパッタリン グおよびイオンプレーティングを包含する。析出は、上記により定義されたよう にコーティング中に原子の無秩序を生じさせるための方法である。原子の無秩序 を生じる原因の種々の条件は、有用である。前記の条件は、一般に、目的が欠点 のない平滑で緊密な薄膜を生じさせることである薄層析出技術の場合に回避され ている（例えば、J.A.Thornton,, supraを参照のこと）。かかる条件が文献によ り究されていたのに対して、前記の条件は、以前は、こうして生じたコーティン グの増大した溶解度に結び付けられていなかった。 析出過程の間に原子の無秩序を生じさせるために使用される好ましい条件は、 次のものを包含する： − 支持体温度対金属の融点（絶対温度で）の比が約０．５未満、更に有利に 約０．３５未満、最も有利に約０．３未満であるような温度で被覆されるべき表 面を維持する低い支持体温度；または場合によっては、次の一方または双方： − 標準的な作業（または周囲）ガス圧よりも高いガス圧、例えば、真空蒸発 について：ｅ−ビームまたはアーク蒸発、０．０１ｍＴを上廻る、ガス散乱蒸発 （加圧プレーティング）または反応性アーク蒸発、２０ｍＴを上廻る；スパッタ リングについて：７５ｍＴを上廻る；マグネトロンスパッタリング：約１０ｍＴ を上廻る；およびイオンプレーティング：約２００ｍＴを上廻る；および − 約７５゜未満、有利に約３０゜未満でのコーティングされるべき表面上で のコーティングフラックスの入射角度の維持。 コーティング中で使用された金属は、抗菌性の作用を有することが知られてい るものである。最も多くの医療機器にとっては、また、金属は生物学的適合性で なければならない。好ましい金属は、貴金属、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ，ＰｄおよびＩ ｒであり、同様にＳｎ、Ｓｕ、ＢｉおよびＺｎまたは前記金属または他の金属の 合金または化合物である。このコーティングは、医療機器の表面の少なくとも一 部の上に薄膜として形成されている。該薄膜は、適当な期間に亘って、支持可能 なベースの上での金属イオンの放出を得るために必要とされた厚さを上廻らない 厚さを有する。これについては、前記の厚さは、コーティング中の詳細な金属（ 該金属は、溶解度および耐摩耗性を変動させる）およびコーティング中の原子の 無秩序の程度（従ってコーティングの溶解度）に応じて変動することになる。こ の厚さは、コーティングがその意図された有用性のために該機器の寸法許容差ま たは汎用性を妨げない程 度に十分に薄い。典型的には、１ミクロン未満の厚さは、十分に維持された抗菌 性の活性が得られることが見出された。増大された厚さは、ある期間に亘って必 要とされた金属イオンの放出の程度に応じて使用することができる。１０ミクロ ンを上廻る厚さは、製造するにははるかに高価であり、かつ通常、必要とされな い。 コーティング中の抗菌性の作用は、該機器が、アルコールまたは水を基礎とす る電解質、例えば体液または体組織と接触し、従って、金属イオン、原子、分子 またはクラスターを放出する場合に達成される。抗菌性の作用を生じるために必 要とされる金属の濃度は、金属と金属との間で変動することになる。一般に、抗 菌性の作用は、体液中、例えば血漿、血清または尿中で、約０．５〜１．５μｇ ／ｍｌ未満の濃度で達成される。 支持可能なベースの上でコーティングから金属原子、イオン、分子またはクラ スターの放出を達成する能力は、多数のファクターによって定められ、この場合 、例えば組成、構造、溶解度および厚さのようなコーティングの性質および機器 が使用される環境の性質が含まれる。原子の無秩序の水準は増大されるので、単 位時間当たりに放出された金属イオンの量は、増大する。例えば、Ｔ／Ｔｍ＜０ ．５および約０．７ｍトルの作業ガス圧でマグネトロンスパッタリングによって 析出 された銀金属薄膜は、銀イオンの約３分の１を放出するが、しかし、同じ条件下 ではあるけれども、３０ｍトルで析出された薄膜は１０日間に亘って放出するこ とになる。Ａｇを有する中間構造体（例えば、低い圧力、低い入射角度等）を用 いて生成された薄膜は、生物検定によって測定されたものに対して、Ａｇを放出 するものの中間体を有する。こうして、本発明によるメタリックコーティングの 制御された放出を生じる方法が得られる。無秩序の程度が低いので、コーティン グの緩慢な放出が得られ、他方、無秩序の程度が高いので、コーティングの迅速 な放出が得られる。 連続的で均質なコーティングについては、全体の溶解に必要とされた時間は、 薄膜の厚さおよび該コーティングがさらされる環境の性質の作用である。厚さの 点に関しては、ほぼ線状であり、即ち、薄膜の厚さが２倍に増大すれば、寿命は 約２倍に増大する。 また、変性された構造を有する薄膜コーティングを形成することによってコー ティングからの金属放出を制御することも可能である。例えば、析出時間の５０ ％については作業ガス圧は低く（例えば、１５ｍトル）、滞留時間については作 業ガス圧は高かったので（例えば、３０ｍトル）、マグネトロンスパッタリング によって析出されたコーティングは、金属イオンの迅速な初期放出、引続く、よ り長い期間緩慢な放出を有する。コーティングの前記の型は、尿用カテーテルの よ うな機器に対して、中間体の抗菌性の濃度を達成するために必要とされる初期の 迅速な放出、引続く、数週間の期間に亘って金属の濃度を維持するためのより低 い放出速度について著しく影響を及ぼす。 蒸着の間に使用された支持体温度は、コーティングが周囲温度または使用され るべき温度（例えば、体温）に昇温されるので、コーティングの焼き鈍しまたは 再結晶化が行われる程度に低くてはならない。この許容されるΔＴは、析出の間 の支持体温度と、使用の最終温度との間の温度差であり、金属と金属との間で変 動することになる。最も好ましくは、ＡｇおよびＡｕの金属、好ましくは、−２ ０ないし２００℃の支持体温度、更に有利に−１０℃ないし１００℃の支持体温 度が使用される。 また、原子の秩序は、本発明によれば、複合体の金属材料を製造することによ って達成することができ、該複合体の金属材料は、抗菌性金属とは異なる原子ま たは分子を包含する金属マトリクス中に１つまたはそれ以上の抗菌性金属を含有 する材料である。 複合材料を製造するための本発明者らの技術は、抗菌性金属を、Ｔａ、Ｔｉ、 Ｎｂ、Ｚｎ、Ｖ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ａｌから選択された１つまたはそれ以上の 他の不活性の生物学的適合性の金属および前記金属または他の金属元素、典型的 には他の遷移金属の合金と一緒に同時かまたは逐次的に析出することである。か かる不活性金属は、析出の間に原子の無秩序を生じる抗菌性金属の原子半径とは 異なる原子半径を有する。また、前記の種類の合金は、原子の拡散を生じるため に供給することができ、従って、無秩序にされた構造を安定化することができる 。抗菌性金属および不活性金属のそれぞれの配置のための複合標的を有する薄膜 析出装置は、有利に利用される。層が逐次的に析出される場合、不活性金属の層 は、例えば抗菌性金属マトリクスの中で島のように非連続的でなければならない 。抗菌性金属対不活性金属の最終的な比は、０．２を上廻ってなければならない 。最も有利な不活性金属は、Ｔｉ、Ｔａ、ＺｎおよびＮｂである。また、望まし い原子の無秩序を達成するために、抗菌性金属の１つまたはそれ以上の酸化物、 炭化物、窒化物、硫化物、硼化物、ハロゲン化物または水素化物および／または 不活性金属の１つまたはそれ以上の酸化物、炭化物、窒化物、硫化物、硼化物、 ハロゲン化物または水素化物からなる抗菌性コーティングを形成することは可能 である。 本発明の範囲内での別の複合材料は、反応材料を抗菌性金属の薄膜中に、物理 的蒸着技術により反応性の同時かまたは逐次的に析出することによって形成され る。この反応した材料は、抗菌性金属および／または不活性金属の酸化物、窒化 物、炭化物、硼化物、硫化物、水素化物またはハロゲン化物であり、その場で、 適当な反応物または同じもの（例えば、空気、酸素、水、窒素、水素、硼素、硫 黄、ハロゲン原子）を含有するガスを析出室中に注入することによって形成され る。また、前記ガスの原子または分子は、原子の無秩序を生じさせるために金属 薄膜中に吸着されるかまたはトラップされてもよい。この反応物は、同時析出の ための析出の間に連続的に供給されてもよいかまたは逐次的な析出に備えるため に搏動されてもよい。抗菌性金属対反応生成物の最終的な比は、約０．２を上廻 らなければならない。空気、酸素、窒素および水死は、特に好ましい反応物であ る。 複合コーティングを製造するための上記の析出技術は、前記の低い支持体温度 、高い作業ガス圧および低い入射角度の条件を用いてかまたは用いずに使用する ことができる。前記条件の１つまたはそれ以上は、コーティング中に生じさせら れた原子の無秩序の量を維持し、かつ増大させるのに好ましい。 有利に、本発明による抗菌性コーティングを析出する前に、文献により知られ ているように、被覆すべき機器の上に粘着層を施してもよい。抗菌性の粉末 ナノサイズの結晶性の粉末および迅速に凝固したフレークまたは箔から製造さ れた粉末を含む抗菌性の粉 末は、溶解度を増大させるように原子の無秩序とともに形成することができる。 純粋な金属、金属合金または金属酸化物または金属塩のような化合物としての 粉末は、原子の無秩序を付与するために、機械的に加工することができるかまた は圧縮することができる。この機械的に付与された無秩序は、低い温度（例えば 、材料の再結晶化の温度を下廻る温度）の条件下に、焼き鈍しまたは再結晶化が 行われないことを保証するために操作される。前記温度は、金属の間で変動し、 合金または不純物の含量とともに増大する。 本発明による抗菌性の粉末は、種々の形で、例えば典型的には、クリーム状、 塗料または粘着性のコーティングで使用されてもよい。また、該粉末は医療機器 またはそのコーティング用の材料として使用されるべき、重合体マトリクス、セ ラミックマトリクスまたはメタリックマトリクス中に配合されてもよい。 更に、本発明は、以下の実施例によって詳細に説明されるが、本発明はそれに よって制限されるものではない。 例 １ 医療用縫合材料寸法２／０、ポリエステルブレードに、出力０．５ＫＷで７ト ルまたは３０ｍＴの使用圧力および０．５を下廻るＴ／Ｔｍ比でアルゴンガスを 使用しながら、マグネトロンスパッタリングによって、 Ａｇ−Ｃｕ合金を０．４５ミクロンの厚さで表面上に被覆した。 該コーティングの抗菌性の作用を、抑制試験の帯域で試験した。アールの塩（ Earle's saltz）およびＬ−グルタミンを有するイーグル基本培地（ＢＭＥ）を 、ペトリ皿に分配する（１５ｍｌ）前に牛／血清（１０％）および１．５％の寒 天で変性した。寒天を有するペトリ皿を、スタフィロコッカス・アウレウス（St aphylococcus aureus）ＡＴＣＣ＃２５９２３の群生を用いて接種される前に表 面を乾燥させた。この接種物を、製造者の方法により再構成したバクトロール ディスクス（Bactrol Discs）（Difco,M.）から製造した。接種後直ちに、試験 されるべき材料またはコーティングを、寒天の表面上に置いた。この皿を、３７ ℃で２４時間培養した。この培養期間の後に、抑制帯域を、測定し、かつ補正さ れた抑制帯域を計算した（補正された抑制帯域 ＝ 抑制帯域 − 寒天と接触 してる試験材料の直径）。 この結果は、被覆されていない継ぎ目の上に抑制帯域を示さず、７ｍトルで被 覆された継ぎ目の周囲０．５ｍｍ未満の帯域および３０ｍトルで被覆された継ぎ 目の周囲１３ｍｍの帯域を示した。明らかに、本発明により被覆された継ぎ目は 、全く十分で顕著でかつ効果的な抗菌性の作用を示す。 例 ２ この実施例は、銀金属を、マグネトロンスパッタリング装置および異なる作業 ガス圧および入射角度（例えば、スパッタされた原子の進路と支持体との間の角 度）を用いてシリコーンウェーハの上に析出させる場合に、得られる表面構造を 説明するために包含されている。全ての他の条件は以下の通りであった：析出速 度は、２００Å／分であり；支持体（ウェーハ）の温度対銀の融点（１２３４゜ Ｋ）、Ｔ／Ｔｍは、０．３未満であった。７ｍトル（金属コーティングのための 標準的な作業圧力）および３０ｍトルのアルゴンガス圧を使用した。前記圧力の それぞれでの入射角度は、９０°（標準的な入射）、５０゜および１０゜であっ た。コーティングは、約０．５ミクロンの厚さを有していた。 表面の結果を、電子顕微鏡走査によって観察した。アルゴンガス圧を７〜３０ ｍトルヘ増大させたので、粒度は減少し、空隙容積は一層増大した。入射角度を 減少させた場合、粒度は減少し、かつ粒界は一層明らかになった。７ｍトルのア ルゴン圧および１０゜の入射角度で、粒状物の間の多少の空隙の徴候があった。 この入射角度は、ガス圧を３０ｍトルに増大させた場合に、表面位相に対してよ り大きな影響を及ぼした。９０゜で、粒度は６０〜１５０ｎｍで変動し、かつ粒 状物の多くは、１５〜３０ｎｍであった中間粒状物の 空隙の間隔によって分割されていた。この入射角度を５０゜に減少させた場合に 、粒度は３０〜９０ｎｍに減少し、かつ空隙容積は実質的に増大した。１０゜で 、粒度は、約１０〜６０ｎｍに減少し、かつ空隙容積は、再度増大した。 観察されたナノメートル尺度は、表面中で変化し、形態学および位相学は、銀 金属中の原子の無秩序の徴候である。同じものによって結合されてはいないが、 かかる原子の無秩序は、不整合性原子によって生じた内部応力およびざらつきを 増大させるために化学的活性の増大を生じると確信される。体液のような電解質 と接触する場合にコーティングの溶解度の増大された水準を招くと確信される。 該コーティングの抗菌性の作用を、例１中で実施されたように抑制帯域の試験 を用いて評価した。それぞれの被覆されたシリコーンウェーハを個々のプレート の上に載置した。結果を、固体の銀（例えば、９９％を上廻る銀）シート、ワイ ヤーまたは膜を試験した場合に達成された抑制帯域と比較した。この結果を、第 １表中に要約した。純粋な銀機器および７ｍトルで銀をスパッタしたコーティン グは、任意の生物学的作用を生じないことは明らかである。しかしながら、標準 的な作業ガス圧、３０ｍトルよりも高いガス圧で析出された該コーティングは、 ディスク周辺の実質的な抑制帯域によって示されたように抗菌性の作用を示した 。 入射角度を減少させると、より高いガス圧と組み合わせた場合に、抗菌性の活性 に対して最も大きな影響を及ぼした。 例 ３ シリコーンウェーハを、ＡｇおよびＣｕの合金（８ ０：２０）を用いて、標準的な入射で、７ｍトルおよび３０ｍトルの作業ガス圧 で、マグネトロンスパッタリングによって被覆し、この場合、他の全ての条件は 例２中で実施されたものと同じである。例２のように、被覆をＳＥＭによって観 察した場合、高い作業ガス圧で形成されたコーティングは、低い作業ガス圧で形 成されたコーティングよりも小さな粒度および大きな空隙容積を有していた。 ５０：５０のＡｇ／Ｃｕ合金から同様に形成されたコーティングを、例１中で 実施された抑制帯域を用いて抗菌性の活性について試験した。結果を、第２表中 に要約した。低い作業ガス圧（７ｍトル）で析出されたコーティングは、最小の 抑制帯域を示し、他方、高い作業ガス圧（３０ｍトル）で析出されたコーティン グは、広い抑制帯域、抗菌性の活性の兆候を生じた。 例 ４ 本発明によるコーティングを、不特定の時間に亘って溶液中に放出された銀イ オンの濃度を測定するために試験した。１ｃｍ²のシリコーンウェーハディスク を、例２中に記載されたように、７ｍトルおよび３０ｍトルおよび標準的な入射 で、５０００Åの厚さに銀で被覆した、Nickel他、Eur.J.Clin.Microbiol．第４ （２）巻第２１３から２１８頁、１９８５年の方法を用いて、滅菌した合成の尿 を製造し、試験管（３．５ｍｌ）中に分配した。被覆されたディスクを、それぞ れの試験管の中に置き、かつ３７℃で種々の時間培養した。種々の期間後に、該 ディスクを除去し、濾過された合成の尿のＡｇ含量を、中性子放射化分析を用い て測定した。 この結果を、第３表中に記載した。この表は、７ｍトルまたは３０ｍトルでデ ィスク上に析出したコーティングから不特定の時間に亘って放出されたＡｇの比 較量を示す。高い圧力で析出されたコーティングは、低い圧力で析出されたもの よりも可溶性であった。この試験は静的試験であることが注意されなければなら ない。従って、銀の水準は、一定の引渡しが存在する体液中の場合ではないよう な時間に亘って増大する。 例 ５ この実施例は、別の貴金属、Ｐｄから形成された本発明によるコーティングを 説明するために包含されている。このコーティングを、シリコーンウェーハの上 に、例２中に記載されたように、７ｍトルまたは３０ｍトルの作業ガス圧と９０ ゜および１０゜の入射角度を用いて５０００Åの厚さに形成させた。被覆された ディスクを、実質的に例１中に記載されたように、抑制帯域の試験によって、抗 菌性の活性について評価した。被覆されたディスクを、寒天がディスク上にｌｍ ｍの表面コーティングを形成するようにコーティング面を上にして置いた。培地 を、固体化させかつ表面を乾燥させ、この後、細菌の群生を該表面上に拡散させ た。この皿を、３７℃で２４時間培養した。この後、成長の量を視覚により分析 した。 結果を、第４表中に記載した。高い作業ガス圧の場合、コーティングの生物学 的活性は、低い圧力で析出したコーティングよりもはるかに大きかった。入射角 度を変化させる（減少させる）と、ガス圧が低い場合には、ガス圧が高い場合よ りも広い範囲でコーティングの抗菌性の作用を向上させた。 例 ６ この実施例は、コーティングの抗菌性の活性に対す る銀の析出温度の作用を説明するために包含されている。銀金属を、マグネトロ ンスパッタリング装置を用いてラテックスフォーリーカテーテル（latex Foleyc atheter）の２．５ｃｍの区間の上に析出させた。作業条件は、以下の通りであ り；析出速度は、毎分２００Åであり；アルゴン作業ガス圧は、３０ｍトルであ り；支持体の温度対金属銀コーティングの融点の比、Ｔ／Ｔｍは、０．３０また は０．３８であった。この実施例の場合、入射角度は、支持体が粗面であるかま たは丸みを帯びているので変動可能であった。つまり、入射角度は、周囲を包囲 しておよびより詳細には、多数の表面の特徴の側面および上面を交差して変動し たのである。抗菌性の作用を、例１中に記載された用に抑制帯域の試験によって 試験した。 結果は、０．５の補正された抑制帯域および管材料の周囲１６ｍｍが、それぞ れ、０．３８および０．３０のＴ／Ｔｍ値で被覆されたことを示した。低いＴ／ Ｔｍ値で被覆されたフォーリーカテーテルの区間は、高いＴ／Ｔｍ値で被覆され たものよりも効力があった。 例 ７ この実施例は、市販のカテーテル上でのＤＣマグネトロンスパッタリングによ って形成された抗菌性コーティングを記載するために包含されている。テフロン で被覆されたラテックスフォーリーカテーテルを、Ｄ Ｃマグネトロンスパッタリングによって、第５表中に記載された条件を用いて表 面上に９９．９９％の純粋な銀を被覆した。使用した作業ガス圧は、市販のＡｒ および９９／１重量％のＡｒ／Ｏ₂であった。 該コーティングの抗菌性の作用を、抑制帯域の試験によって試験した。ミュラ ーヒントン（Mueller Hinton）の寒天を、ペトリ皿の中に分配した。この寒天プ レートを、スタフィロコッカス・アウレウス１ＡＴＣＣ＃２５９２３の群生と一 緒に培養する前に表面を乾燥させた。この接種物を、製造者の方法により再構成 したバクトロール ディスクス（Difco,M.）から製造した。接種後直ちに、試験 されるべき被覆された材料を、寒天の表面上に置いた。この皿を、３７℃で２４ 時間培養した。この培養期間の後に、抑制帯域を、測定し、かつ補正された抑制 帯域を計算した（補正された抑制帯域 ＝ 抑制帯域 − 寒天と接触してる試 験材料の直径）。 この結果は、被覆されていない試料について抑制帯域を示さず、市販のアルゴ ン中、５ｍＴの作業ガス圧でスパッタされたカテーテルについて１ｍｍ未満の補 正された帯域を示した。１１ｍｍの補正された帯域を、４０ｍＴの作業ガス圧を 用いて９９／１重量％のＡｒ／Ｏ₂中でスパッタされたカテーテルについて報告 した。ＸＲＤ分析は、１％の酸素中でスパッタされたコーティングが結晶性のＡ ｇ薄膜であったことを示した。 明らかに、この構造体は、被覆されたカテーテルについて向上した抗菌性の作用 を生じた。 例 ８ この実施例は、アーク蒸発、ガス散乱蒸発（加圧プレーティング）および反応 性アーク蒸発によって形成された銀コーティングを記載する。９９．９９％の銀 の蒸発を、約２１℃の開始時の支持体温度で、シリコーンまたはアルミナウェー ハの上に実施し、この場合、以下のパラメーターを使用した： バイアス：−１００Ｖ 電流：毎時２０アンペア 入射角度：９０゜ 作業ガス圧：０．０１ｍＴ（アーク）、Ａｒ／Ｈ₂９６．４で２６ｍＴ（ガス散 乱蒸発）およびＯ₂で２６ｍＴ 補正されたＺＯＩは、真空（アーク）で被覆されたウェーハについて観察され なかった。Ａｒおよび４％の水素を含有する作業ガス雰囲気を用いる加圧プレー ティングは６ｍｍのＺＯＩを生じ、他方純粋な酸素の作業雰囲気（反応性アーク ）は、８ｍｍのＺＯＩを生じた。約４０００オングストロームの薄膜の厚さを生 じた。この結果は、アーク蒸発雰囲気中の水素および／または酸素のようなガス の存在が、コーティングに、向上した抗菌性の効力を有するようにしたことを示 している。 例 ９ この実施例は、抗菌性の作用を生じさせるための複合材料を説明するために包 含されている。一組のコーティングをＲＦマグネトロンスパッタリングによって 酸化亜鉛を、シリコーンウェーハの上へ以下に記載されたようにして生じさせた 。この酸化亜鉛コーティングは、抑制帯域を示さなかった。 ＡｇおよびＺｎＯのコーティングを、以下の条件により、７５／２５重量％の 比で、Ａｇの層をＺｎＯの層と一緒に逐次的にスパッタリングすることによって 、３３００オングストロームの全体の厚さに析出させた。このコーティングは、 酸化亜鉛層が約１００オングストロームの厚さであった場合には、抑制帯域を有 していないことを示した。しかしながら、Ａｇマトリクス （例えば、複合薄膜）中のＺｎＯの非連続にまでの極めて薄い層（５０オングス トローム未満）の島からなる薄膜は、８ｍｍの補正された抑制帯域を有していた 。 ＺｎＯを析出するために使用された条件は、次の通りであった：作業ガス＝ア ルゴン；作業ガス圧＝３０ｍＴ；カソードとアノードとの間隔＝４０ｍｍ；開始 時の支持体温度＝２１℃；出力＝ＲＦマグネトロン、０．５ｋＷ。 Ａｇを析出するために使用された条件は、次の通りであった：作業ガス＝アル ゴン；作業ガス圧＝３０ｍＴ；カソードとアノードとの間隔：４０ｍｍ；開始時 の支持体温度＝２１℃；出力＝ＤＣマグネトロン、０．１ｋＷ。 例 １０ この実施例は、標準的な抑制帯域試験によって示された抗菌性の効力に対する 銀と金の粉末の冷間加工および焼き鈍しの作用を示す。この種の粉末の冷間加工 は、抗菌性の活性を生じるイオンの放出を補助する原子の無秩序を有する欠陥表 面構造を生じる。前記欠陥構造の抗菌性の構造は、焼き鈍しによって除去するこ とができる。 ナノサイズの結晶性の銀粉末（結晶寸法約３０ｎｍ）粘着テープの上に散布し 、かつ試験した。５ｍｍの抑制帯域が得られ、この場合、例７中に記載された方 法 を用いた。ナノサイズの結晶性のＡｇ粉末のペレット０．３ｇを、４００００プ サイで圧縮した。このペレットは、抗菌性の活性について試験した場合、９ｍｍ の抑制帯域を生じた。ナノサイズの結晶性の銀粉末を、ボールミル中で３０秒間 、機械的に加工した。生じた粉末を、加工した粉末を粘着テープの上に散布し、 かつプレートに供給し、上記の条件で該粉末をペレット中に圧縮し、かつプレー トの上に該ペレットを載置するとによって、抗菌性について試験した。観察され た抑制帯域は、それぞれ、７および１１ｍｍであった。加工された粉末から圧縮 されたペレットを、５００℃で１時間、真空条件下に焼き鈍しした。３ｍｍの生 じた抑制帯域を、焼き鈍ししたペレットについて観察した。 この結果は、ナノサイズの結晶性の銀粉末が、それ自体に対して作用を有する けれども、ボールミル中で粉末を機械的に加工するかまたは該粉末をペレット中 に圧縮することによって原子の無秩序を導入することによって、向上した抗菌性 の作用を有することを示した。この抗菌性の作用は、５００℃での焼き鈍しによ って、更に減少した。従って、機械的加工の条件は、拡散させる高い温度のよう な条件を含んではならないかまたは続けられてはならない。冷間の機械的加工条 件により、好ましくは、室温で作業するかまたは液体窒素中で粗砕するかまたは 微粉砕することによって拡 散が制限される。 銀粉末、粉末度１ミクロンを、上記と同じ方法で試験した。Ａｇ粉末を粘着テ ープの上に散布し、かつ抑制帯域について試験した。抑制帯域は、観察されなか った。この粉末を、ボールミルで３０秒間加工し、かつ粘着テープの上に散布し た。６ｍｍの抑制帯域を、テープの上の粉末の周囲に観察した。Ａｇ粉末（現状 のままかまたはボールミル中での機械的加工後に）０．３ｇのペレット中に、４ ００００プサイを用いて圧縮した場合、それぞれ５ｍｍおよび６ｍｍの抑制帯域 を観察した。ボールミルで粉砕された粉末から形成され、かつ５００℃で１時間 焼き鈍しされたペレットは、抗菌性の活性を、更に減少した。初め、ペレットは 、いくぶんかの活性（４．５ｍｍの抑制帯域）を有していたが、ぺレットを２回 試験した後には、抑制帯域は観察されなかった。焼き鈍しされなかった対照ペレ ットは、試験を１４回繰り返した後でさえも４ｍｍを上廻る抑制帯域を生じ続け た。このことは、焼き鈍し工程、引き続き機械的加工が、粉末からの抗菌性の銀 種の維持可能な放出を制限することを示す。 粉末として供給されたナノサイズの結晶性の金（２０ｎｍの結晶）を、抗菌性 の作用について、該粉末を粘着テープの上に散布し、かつ抑制帯域試験を用いる ことによって試験した。抑制帯域は、ナノサイズの結晶性の金粉末について記録 されなかった。この金粉末 を、０．２ｇのペレット中に４００００プサイを用いて圧縮した。１０ｍｍの抑 制帯域を、観察した。圧縮されたペレットを、引続き、５００℃で１時間真空焼 き鈍しした場合、かつ抑制帯域が０ｍｍであることを見出した。 この結果は、溶解度、従って、金粉末の抗菌性の効力が、ぺレット中へナノサ イズの結晶性材料を圧縮するような機械的加工過程によって向上させることがで きることを示した。抗菌性の活性は、焼き鈍しによって除去することができる。 冷間加工は、好ましい。 ２〜５ミクロンおよび２５０ミクロンの粒度の粉末を含めた他の金粉末は、上 記の機械的加工条件下で抗菌性の作用を示さなかった。ナノサイズの結晶性の金 粉末の小さな粒度は、機械的加工とともに、望ましい抗菌性の作用を生じる重要 な補助要因であったということが確信される。 例 １１ この実施例は、反応性スパッタリングによって形成された複合体の抗菌性コー ティング（複合薄膜の別の例）を記載するために包含されている。例７は、銀の 抗菌性コーティングが、アルゴンおよび１％の酸素中でのスパッタリング（０． ５ｋＷ、４０ｍトル、アノード／カソードの間隔１００ｍｍおよび２０℃で、１ １ｍｍの抑制帯域を生じた）によって得られることを 示す。 アルゴンおよび２０重量％の酸素の作業ガスを、以下に記載された条件下に抗 菌性コーティングをスパッタするために使用した場合、抑制帯域は、６〜１２ｍ ｍの範囲に及ぶ。このことは、蒸着の間の反応性雰囲気の供給量が、析出過程の パラメーターの広い範囲に亘って、抗菌性の薄膜を生じる結果を有することを示 す。 スパッタリング条件 標的 Ａｇ９９．９９％ 作業ガス： Ａｒ／Ｏ₂８０／２０重量％ 作業ガス圧： ２．５〜５０ｍトル 出力： ０．１〜２．５ｋＷ 支持体温度 −５〜２０℃ アノード／カソードの間隔 ４０〜１００ｍｍ 基礎圧力： ４×１０^-6トル未満 例 １２ この実施例は、本発明のコーティングが、細菌の広いスペクトルに対して抗菌 性の作用を有することを示す。 １８の属および５５の種を含めた１７１個の異なる細菌サンプルの全体は、Pr ovincial Laboratory of Public Health for Northern Albertaより得られた。 前記の試料を、急速冷凍して２０％のスキムミルク状 にし、かつ−７０℃で、数か月から数年の期間貯蔵した。標準的なキルビー・バ ウアー感染試験（Kirby-Bauer susceptibility testing）で使用された条件下で は成長しそうになかった培養条件の面倒な生物を使用しなかった。 それぞれの凍結試料を、滅菌された綿棒を用いて引っ掻いて、血液寒天プレー ト（ＢＡＰ）に接種した。このプレートを、３５℃で一晩培養した。翌朝、単離 された群体を、新鮮なＢＡＰの上に二次培養し、かつ３５℃で一晩培養した。翌 日、この生物に、以下に記載されたようにキルビー・バウアー感染試験を行った 。 同じ形態学的な型の４〜５個の群体（群体が小さい場合には更に多数）を、そ れぞれのＢＡＰ二次培養基から選択し、トリプシン大豆肉汁（ＴＳＢ）約５ｍｌ を含有する個別の管の中に接種した。この肉汁を、３５℃で約２〜３時間培養し た。この時間で、肉汁培地の大部分の濁度は、０．５のマックファルランド標準 （McFarland standard）と等しいかまたは凌駕していた。より多くの混濁試料を 、標準のものと視覚的に比較可能な濁度を得るために滅菌された塩水で稀釈した 。濁度の視覚的評価を補助するために、管をコントラストを形成する黒線を有す る白色背景に向けて判読した。 少数の生物（スタフィロコッカスおよびコリネバクテリウム（Corynebacteriu m））は、ＴＳＢ中で良好 に成長しなかった。前記肉汁の濁度は、培養後に、０．５のマックファルランド 標準の濁度を下廻っていた。付加的に、ＢＡＰ二次培養基からの群体を、ほぼ、 標準のものの濁度にまで濁度を増大させるために前記の管に接種した。 細菌の懸濁液の濁度を適合させる１５分以内に、滅菌された綿棒をそれぞれの 肉汁の中に浸した。過剰量の液体を、管の縁に向けて棒を回転させることによっ て除去した。この接種物を、ミュラーヒントン（ＭＨ）寒天プレートヘ、棒で全 体の寒天表面の上の３つの方向に均等に縞をつけることによって塗布した。３個 の１ｃｍ×１ｃｍの銀で被覆された正方形の珪素ウェハを、それぞれのＭＨプレ ートに塗布し、かつ該プレートを裏返し、かつ３５℃で一晩培養した。ＸＦＤ分 析により銀／酸化銀複合薄膜であることが示されたこの被覆を、次の条件下にス パッタした： 標的 Ａｇ９９．９９％ 作業ガス： Ａｒ／Ｏ₂８０／２０ 作業ガス圧： ４０ｍＴ 出力： ０．１ｋＷ 析出の温度 ２０℃ 基礎圧力： ２×１０^-6トル カソード／アノードの間隔 ４０ｍｍ 対照生物のＢＡＰ培地は、Provincial Laboratoryより得られ、次のものを包 含していた：スタフィロコ ッカス・アウレウスＡＴＣＣ２５９２３；シュードモナス・アエルギノーザ（Ps eudomonas aeruginosa）ＡＴＣＣ２７８５３；エシュリキア・コリ（Escherichi a coli）：ＡＴＣＣ２５９２２；およびＭＨ寒天の品質を検査するためにエンテ ロコッッカス・ファエカリス（Enterococcus faecaliｓ）ＡＴＣＣ２９２１２。 前記の培地を、試験生物と同様の方法で処理したが、銀被覆されたウェーハより も標準的な抗菌性ディスクを、ＭＨ寒天の細菌の群生に塗布した。前記の生物は 、ＭＨ寒天が標準的なＺＯＩ試験に的していたことを示した。 ３５℃での培養の１６〜１８時間後に、銀ウェーハまたは抗菌性のディスクの 周囲の抑制帯域を、ほぼｍｍ単位まで測定した。補正された帯域を、全体の帯域 の寸法からウェーハの寸法（１ｃｍ）を差し引くことによって計算した。代表的 な抑制帯域の結果を、第７表中に示した。 例 １３ この実施例は、本発明のコーティングのための粘着層としてのタンタルの使用 を示す。タンタルは、中間層の形成の場合に、支持体への薄膜の粘着を向上させ る材料としてよく知られている。この実施例の場合、ステンレススチール（３１ ６）（１×１ｃｍ）およびシリコーン（１．７×０．９ｃｍ）チップ野群を包含 する試験区間およびラテックス管材料の区間（５ｃｍ）をエタノールで洗浄し、 次に、試験区間の半分を、抗菌性の銀薄膜が該試験区間の上に析出される前に、 Ｔａの薄層（約１００オングストローム）で（スパッタリングにより）被覆した 。試験区間の第２群を、抗菌性のＡｇ薄膜だけで被覆した。コーティング条件は 以下に記載した。全ての試験区間は、同様の卯金背の活性を有し、Ｔａを被覆さ れた試験区間は、処理されなかった試験区間よりもはるかに良好な粘着能を有し ていた。粘着能を、粘着性を測定するための標準的な試験法であるＡＳＴＭ法Ｄ ３３５９８７を用いて測定した。 スパッタリング条件 標的 Ｔａ９９．９９％ 作業ガス： Ａｒ／Ｏ₂９９／１重量％ 作業ガス圧： １０ｍトル 出力： ０．５ｋＷ カソード／アノードの間隔： １００ｍｍ 支持体温度： ２０℃ 標的 Ａｇ９９．９９％ 作業ガス： Ａｒ／Ｏ₂９９／１重量％ 作業ガス圧： ４０ｍトル 出力： ０．５ｋＷ カソード／アノードの間隔： １００ｍｍ 支持体温度： ２０℃ 例 １４ ＤＣマグネトロンスパッタリングを、９９．９８％の純粋なカソードからシリ コーンおよびアルミナウェーハの上に、水で加湿された市販のアルゴンを作業ガ スとして用いて銀を析出するために使用した。ガスがスパッタリング装置に入る 前に、任意の自由液体を吸着させるためにガラスウールを備えた３１の室温の水 を有する２個のフラスコおよび１個の空のフラスコを通過させることによってア ルゴンを加湿した。 スパッタリングの条件およびスパッタされた銀薄膜 の上で実施された標準的な抑制帯域の試験結果は、以下に示される。水で処理さ れていないアルゴンガスを使用して析出した場合、通常、抗菌性の能力を有して いない銀薄は、作業ガスとしてのアルゴン／水蒸気混合物を用いてスパッタした 場合に、８ｍｍまでの補正された抑制帯域を生じた。 本明細書中に記載された全ての刊行物は、本発明の属する技術分野における熟 練者の水準を示すものである。全ての刊行物は、本明細書中では、それぞれ別個 の刊行物が、詳細かつ別個に参照のために挿入することを指摘したのと同じ範囲 を参照するために挿入されている。 本明細書中の用語および表現は、説明のための用語として使用されたものであ り、それにより、本発明を制限するものではない。かかる用語および表現を使用 する場合、説明されかつ記載された特徴に相応するも のを排除することは意図されず、この場合、本発明の範囲は、以下の請求項によ ってのみ定義され、かつ制限されることが認められる。

【手続補正書】 【提出日】１９９５年５月１２日 【補正内容】 ７．補正の内容 (1)明細書第１頁第２行の発明の名称「医療機器用の抗菌性コーティング」を「 変性材料、該変性材料の形成法および医療機器用の抗菌性コーティング」と補正 する。 (2)同第９頁第１４行の「溶剤中への材料」を「溶剤中へ材料」と補正する。 (3)同第１０頁第７行の「対する高められた率」を「対して高められた割合」と 補正する。 (4)同第１０頁下から１行の「こと保証」を「ことを保証」と補正する。 (5)同第１２頁第４〜５行の「ばあい」を「場合」と補正する。 (6)同第１２頁第１４〜２２行の「７５ｍＴ......２０ｍＴ未満である」を「１ ０Ｐａ（パスカル）（７５ｍＴ（ミリトル））未満であり、マグネトロンスパッ タリングについては、１．０Ｐａ（１０ｍＴ）未満であり、イオンプレーティン グについては３０Ｐａ（２００ｍＴ）未満である。真空蒸発法のために変動する 標準的な周囲ガス圧は、以下のように変動する：ｅ−ビームまたはアーク蒸発に ついては、０．０００１Ｐａ（０．００１ｍＴ）〜０．００１Ｐａ（０．０１ｍ Ｔ）、ガス散乱蒸発（加圧プレーティング）および反応性アーク蒸発については 、３０Ｐａ（２００ｍＴ）までであるが、典型的には３Ｐａ（２０ｍＴ）未満で ある」と補正する。 (7)同第１４頁第８行の「率」を「割合」と補正する。 (8)同第１４頁第１５行の「率」を「割合」と補正する。 (9)同第１８頁第１行の「〜の金属元素」を「からの金属元素」と補正する。 (10)同第２０頁下から１行〜第２１頁第５行の「０．０１ｍＴ......２００ｍＴ を上廻る」を「０．００１Ｐａ（０．０１ｍＴ）を上廻る、ガス散乱蒸発（加圧 プレーティング）または反応性アーク蒸発、３Ｐａ（２０ｍＴ）を上廻る；スパ ッタリングについて：１０Ｐａ（７５ｍＴ）を上廻る；マグネトロンスパッタリ ング：約１Ｐａ（１０ｍＴ）を上廻る；およびイオンプレーティング：約３０Ｐ ａ（２００ｍＴ）を上廻る」と補正する。 (11)同第２２頁下から２行〜第２３頁第３行の「約０．７ｍトル......３０ｍト ルで」を「約０．９Ｐａ（０．７ｍトル）の作業ガス圧でマグネトロン スパッタリングによって析出された銀金属薄膜は、銀イオンの約３分の１を放出 するが、しかし、同じ条件下ではあるけれども、４Ｐａ（３０ｍトル）で」と補 正する。 (12)同第２３頁下から６行〜４行の「１５ｍトル......３０ｍトル」を「２Ｐａ （１５ｍトル））、滞留時間については作業ガス圧は高かったので（例えば、４ Ｐａ（３０ｍトル）」と補正する。 (13)同第２６頁第１０行の「窒素および水死」を「窒素および水素」と補正する 。 (14)同第２７頁下から３行の「７トルまたは３０ｍＴ」を「０．９Ｐａ（７ｍト ル）または４Ｐａ（３０ｍＴ）」と補正する。 (15)同第２８頁下から５〜４行の「７ｍトル......３０ｍトル」を「０．９Ｐａ （７ｍトル）で被覆された継ぎ目の周囲０．５ｍｍ未満の帯域および４Ｐａ（３ ０ｍトル）」と補正する。 (16)同第２９頁第１０〜１１行の「７ｍトル......３０ｍトル」を「０．９Ｐａ （７ｍトル）（金属コーティングのための標準的な作業圧力）および４Ｐａ（３ ０ｍトル）」と補正する。 (17)同第２９頁下から９行〜４行の「７〜３０ｍトル......ガス圧を３０ｍトル 」を「０．９Ｐａ（７ｍトル）〜４Ｐａ（３０ｍトル）へ増大させたので、粒度 は減少し、空隙容積は一層増大した。入射角度を減少させた場合、粒度は減少し 、かつ粒界は一層明らかになった。０．９Ｐａ（７ｍトル）のアルゴン圧および １０゜の入射角度で、粒状物の間の多少の空隙の徴候があった。この入射角度は 、ガス圧を４Ｐａ（３０ｍトル）」と補正する。 (18)同第３０頁下から６〜３行の「７ｍトル......３０ｍトル」を「０．９Ｐａ （７ｍトル）で銀をスパッタしたコーティングは、任意の生物学的作用を生じな いことは明らかである。しかしながら、標準的な作業ガス圧、４Ｐａ（３０ｍト ル）」と補正する。 (19)同第３１頁の第１表を以下の通り補正する。 (20)同第３２頁第１〜２行の「７ｍトルおよび３０ｍトル」を「０．９Ｐａ （７ｍトル）および４Ｐａ（３０ｍトル）」と補正する。 (21)同第３２頁第１２〜１４行の「圧（７ｍトル）で析出されたコーティングは 、最小の抑制帯域を示し、他方、高い作業ガス圧（３０ｍトル）」を「圧（０． ９Ｐａ（７ｍトル））で析出されたコーティングは、最小の抑制帯域を示し、他 方、高い作業ガス圧（４Ｐａ（３０ｍトル））」と補正する。 (22)同第３２頁の第２表を以下の通り補正する。 (23)同第３３頁「７ｍトルおよび３０ｍトルおよび標準的な入射で、５０００Å の厚さに銀で被覆した、Nickel他、Eur.J.Clin.Microbiol．第４（２）巻第２１ ３から２１８頁」を「０．９Ｐａ（７ｍトル）および４Ｐａ（３０ｍトル）およ び標準的な入射で、５０００Åの厚さに銀で被覆した、Nickel他、Eur.J.Clin.M icrobiol．第４（２）巻、第２１３〜２１８頁」と補正する。 (24)同第３３頁下から８〜７行の「７ｍトルまたは３０ｍトル」を「０．９Ｐａ （７ｍトル）または４Ｐａ（３０ｍトル）」と補正する。 (25)同第３４頁の第３表を以下の通り補正する。 (26)同第３４頁下から６〜５行の「７ｍトルまたは３０ｍトル」を「０．９Ｐａ （７ｍトル）または４Ｐａ（３０ｍトル）」と補正する。 (27)同第３５頁の第４表を以下の通り補正する。 (28)同第３６頁第６行の「３０ｍトル」を「４Ｐａ（３０ｍトル）」と補正する 。 (29)同第３７頁下から７行の「５ｍＴ」を「０．７Ｐａ（５ｍＴ）」と補正する 。 (30)第３７頁下から４行の「４０ｍＴ」を「５．３Ｐａ（４０ｍＴ）」と補正す る。 (31)同第３８頁の第５表を以下の通り補正する。 (32)同第３８頁下から３〜１行の「０．０１ｍＴ（アーク）、Ａｒ／Ｈ₂９６． ４で２６ｍＴ（ガス散乱蒸発）およびＯ₂で２６ｍＴ」を「０．００１Ｐａ（０ ．０１ｍＴ）（アーク）、Ａｒ／Ｈ₂９６：４で３．５Ｐａ（２６ｍＴ）（ガス 散乱蒸発）およびＯ₂３．５Ｐａ（２６ｍＴ）（反応性アーク蒸発）」と補正す る。 (33)同第４０頁第５〜６行の「＝３０ｍＴ；」を「＝４Ｐａ（３０ｍＴ）；」 と補正する。 (34)同第４０頁第１０〜１１行の「３０ｍＴ......：４０ｍｍ」を「４Ｐａ（３ ０ｍＴ）；カソードとアノードとの間隔＝４０ｍｍ」と補正する。 (35)同第４１頁第２行の「４００００プサイ」を「２７５７００ｋＰａ（キロパ スカル）（４００００プサイ）」と補正する。 (36)同第４２頁第９行の「４００００プサイ」を「２７５７００ｋＰａ（４００ ００プサイ）」と補正する。 (37)同第４３頁第１行の「４００００プサイ」を「２７５７００ｋＰａ（４００ ００プサイ）」と補正する。 (38)同第４３頁下から３行の「４０ｍトル」を「５．３Ｐａ（４０ｍトル）」と 補正する。 (39)同第４４頁第１２行の「２．５〜５０ｍトル」を「０．３〜６．７ｐａ（２ ．５〜５０ｍトル）と補正する。 (40)同第４４頁第１６行の「４×１０^-6トル未満」を「５×１０^-4Ｐａ（４×１ ０^-6トル）未満」と補正する。 (41)同第４６頁下から７行の「４０ｍＴ」を「５．３Ｐａ（４０ｍＴ）」と補正 する。 (42)同第４６頁下から４行の「２×１０^-6トル」を「２．７×１０^-4Ｐａ（２× １０^-6トル）」と補正する。 (43)同第４７頁第５行の「エンテロコッッカス」を「エンテロコッカス」と補正 する。 (44)同第４７頁第１０行の「的して」を「適して」と補正する。 (45)同第４９頁第７行の「チップ野群」を「チップの群」と補正する。 (46)同第５０頁第４行の「１０ｍトル」を「１．３Ｐａ（１０ｍトル）」と補正 する。 (47)同第５０頁第１０行の「４０ｍトル」を「５．３Ｐａ（４０ｍトル）」と補 正する。 (48)同第５１頁の第８表を以下の通り補正する。 請求の範囲 １．変性材料において、材料用の溶剤と接触した材料が、標準的な秩序を有する 結晶状態と比べて増大した割合で少なくとも１つの金属を含有する原子、イオン 、分子またはクラスターを放出するのに十分な原子の無秩序によって特徴付けら れた形での１つまたはそれ以上の金属からなることを特徴とする、変性材料。 ２．金属が支持可能なベースの上に放出される、請求項１に記載の材料。 ３．粉末または箔の形である、請求項１に記載の材料。 ４．コーティングの形である、請求項１に記載の材料。 ５．変性抗菌性材料において、アルコールまたは水を基礎とする電解質と接触し た材料が、少なくとも１つの抗菌性金属の原子、イオン、分子およびクラスター を、支持可能なベースの上に局部限定された抗菌性の作用を得るのに十分な濃度 でアルコールまたは水を基礎とする電解質中へ放出するのに十分な原子の無秩序 によって特徴付けられた形での１つまたはそれ以上の抗菌性金属からなることを 特徴とする、変性抗菌性剤料。 ６．金属が、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｓｂ、ＢｉおよびＺ ｎまたはその合金または化合物からなる群から選択されている、請求項５に記載 の材料。 ７．１つまたはそれ以上の金属を含有する変性材料を製造する方法において、こ の方法を、標準的な秩序を有する結晶状態と比べて増大された割合で、材料用の 溶剤中への金属の少なくとも１つの原子、分子またはクラスターの放出が得られ るのに十分な原子の無秩序が材料中に維持されているような程度に拡散を制限す る条件下に、材料中に原子の無秩序を生じさせるように行うことからなることを 特徴とする、変性材料の製造法。 ８．材料を、析出の間に拡散を制限し、かつ析出に続く焼き鈍しまたは再結晶化 を制限する条件下に蒸着によって支持体上にコーティングとして形成させる、請 求項７に記載の方法。 ９．材料を、物理的蒸着によって形成させる、請求項８に記載の方法。 １０．医療機器の表面上に抗菌性コーティングを有する、アルコールまたは水を 基礎とする電解質と接触して使用するために意図された医療機器において、医療 機器が実質的に生物不活性の構造の材料から形成され；および抗菌性コーティン グが医療機器の表面上に形成され、この場合、記載されたコーティングが１つま たはそれ以上の抗菌性金属から形成され、かつコーティングが、アルコールまた は水を基礎とする電解質と接触して、支持可能なベースの上に局部限定された抗 菌性の作用を得るのに十分な濃度でアルコールまたは水を基礎とする電解質中へ 金属イオン、原子、分子またはクラスターの放出を維持させるのに十分な原子の 無秩序を有することを特徴とする、アルコールまたは水を基礎とする電解質と接 触して使用するために意図された医療機器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 45/00 8116−4Ｋ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，Ｊ Ｐ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ (72)発明者 モーリス，ラリー アール. カナダ国 アルバータ ティー６ジー ０ ティー９ エドモントン エイティサード アヴェニュー ＃807 11007

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．変性材料において、例えば、材料用の溶剤と接触した材料が、標準的な秩序 を有する結晶状態と比べて増大した率で少なくとも１つの金属を含有する原子、 イオン、分子またはクラスターを放出するのに十分な原子の無秩序によって特徴 付けられた形での１つまたはそれ以上の金属からなることを特徴とする、変性材 料。 ２．粉末または箔の形である、請求項１に記載の材料。 ３．コーティングの形である、請求項１に記載の材料。 ４．材料が、原子の無秩序を生じるために冷時に処理される、請求項２に記載の 材料。 ５．材料が、蒸着によって形成される、請求項３に記載の材料。 ６．材料が、物理的物質蒸着によって形成された請求項５に記載の材料。 ７．少なくとも１つの金属が抗菌性金属であり、該材料は、抗菌性金属の原子、 イオン、分子またはクラスターが支持可能なベースの上に放出されるのに十分な 原子の無秩序とともに形成される、請求項１から３までのいずれか１項に記載の 材料。 ８．金属が、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｓｂ、ＢｉおよびＺ ｎまたはその合金または化合物からなる群から選択されている、請求項 １、４または６のいずれか１項に記載の材料。 ９．金属が、Ａｇ、ＡｕまたはＰｄまたは前記金属の１またはそれ以上の合金ま たは化合物である、請求項１、４または６のいずれか１項に記載の材料。 １０．１つまたはそれ以上の金属からなる変性材料を製造するための方法におい て、この方法を、標準的な秩序を有する結晶状態と比べて増大された率で、材料 用の溶剤中への金属の少なくとも１つの原子、分子またはクラスターの放出が得 られるのに十分な原子の無秩序が維持されているような程度に拡散を制限する条 件下に、材料中に原子の無秩序を生じさせるように行うことを特徴とする、変性 材料の製造法。 １１．材料が、金属の１つまたはそれ以上の粉末または箔であり、原子の無秩序 を、該粉末または箔の冷間加工によって形成させる、請求項１０に記載の方法。 １２．粉末または箔を、原子の無秩序を維持するために、粉末または箔の再結晶 化温度以下の温度で作業する、請求項１１に記載の方法。 １３．材料が、ナノサイズの結晶性の粉末である、請求項１２に記載の方法。 １４．金属の少なくとも１つが、抗菌性金属であり、かつ材料を、抗菌性金属の 原子、イオン、分子またはクラスターが、支持可能なベースの上に放出 されるのに十分な原子の無秩序とともに形成させる、請求項１２に記載の方法。 １５．金属の少なくとも１つを、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、 Ｓｂ、ＢｉおよびＺｎまたは前記金属の１つまたはそれ以上の合金または化合物 からなる群から選択する、請求項１２に記載の方法。 １６．金属の少なくとも１つが、 Ａｇ、ＡｕまたはＰｄまたは前記金属の１ま たはそれ以上の合金または化合物である、請求項１２に記載の方法。 １７．金属の少なくとも１つが、銀または銀からなる合金または化合物である、 請求項１２に記載の方法。 １８．材料を、析出の間に拡散を制限し、引続く、焼き鈍しまたは再結晶化を制 限する条件下に蒸着によって支持体上にコーティングとして形成させる、請求項 １０に記載の方法。 １９．材料を、物理的蒸着によって形成させる、請求項１８に記載の方法。 ２０．材料が、真空蒸発、スパッタリング、マグネトロンスパッタリングまたは イオンプレーティングによって支持体上に形成された金属の１つまたはそれ以上 のコーティングである、請求項１９に記載の方法。 ２１．析出を、支持体の温度対析出される金属または 金属が鉱物の融点の比が、約０．５未満で維持されるような条件下で実施する、 請求項２０に記載の方法。 ２２．比を、約０．３未満で維持する、請求項２１に記載の方法。 ２３．析出を、被覆されるべき支持体上でのコーティングフラックスの入射角度 が約７５゜未満であるように実施する、請求項２１に記載の方法。 ２４．析出を、周囲ガス圧または約０．１ｍＴを上廻る作業ガス圧でアーク蒸発 によって実施する、請求項２１に記載の方法。 ２５．析出を、約２０ｍＴを上廻る作業ガス圧でガス散乱蒸発によって実施する 、請求項２１に記載の方法。 ２６．析出を、約７５ｍＴを上廻る作業ガス圧でスパッタリングによって実施す る、請求項２１に記載の方法。 ２７．析出を、約１０ｍＴを上廻る作業ガス圧でマグネトロンスパッタリングに よって実施する、請求項２１に記載の方法。 ２８．析出を、約２００ｍＴを上廻る作業ガス圧でイオンプレーティングによっ て実施する、請求項２１に記載の方法。 ２９．金属の少なくとも１つが抗菌性金属であり、材料を、抗菌性金属の原子、 イオン、分子またはク ラスターが支持可能なベースの上に放出されるのに十分な原子の無秩序とともに 形成させる、請求項２０に記載の方法。 ３０．金属の少なくとも１つが抗菌性金属であり、材料を、抗菌性金属の原子、 イオン、分子またはクラスターが支持可能なベースの上に放出されるのに十分な 原子の無秩序とともに形成させる、請求項２１、２３または２７のいずれか１項 に記載の方法。 ３１．複合コーティングを、原子の無秩序をマトリクス中に生じさせる第１の金 属とは異なる材料の分子の原子を用いてマトリクス中での第１の金属の同時か、 逐次的または反応性の析出によって形成させる、請求項２０に記載の方法。 ３２．第１の金属が抗菌性金属であり、異なる材料が析出の間に作業ガス雰囲気 からマトリクス中へ反応性に析出された原子または分子である、請求項３１に記 載の方法。 ３３．第１の金属が抗菌性金属であり、異なる材料が、不活性の生物学的適合性 の金属の酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、硫化物およびハロゲン化物から選択 された原子または分子である、請求項３１に記載の方法。 ３４．アルコールまたは水を基礎とする電解質と接触して使用するために意図さ れた機器の上へ抗菌性 コーティングを形成させるための方法において、コーティングが、アルコールま たは水を基礎とする電解質と接触し、局部限定された抗菌性の作用を得るのに十 分な濃度でアルコールまたは水を基礎とする電解質中へ金属イオン、原子、分子 またはクラスターの放出を維持させる、原子の無秩序を有する金属の薄膜を得る ために、抗菌性金属を含有するコーティングを、機器の表面上で蒸着によって析 出させることを特徴とする、抗菌性コーティングの形成法。 ３５．析出を、真空蒸発、スパッタリング、マグネトロンスパッタリングまたは イオンプレーティングから選択された物理的蒸着技術によって、析出の間の拡散 を制限し、かつ析出に引続く焼き鈍しまたは再結晶化を制限する条件下に実施す る、請求項３４に記載の方法。 ３６．析出を、被覆されるべき表面の温度対金属の融点の比が約０．５未満で維 持されるように実施する、請求項３５に記載の方法。 ３７．析出を、被覆されるべき医療機器の上でのコーティングフラックスの入射 角度が約７５゜未満であるように実施する、請求項３６に記載の方法。 ３８．析出を、周囲ガス圧または約０．０１ｍＴを上廻る作業ガス圧でアーク蒸 発によって実施する、請求項３６または３７に記載の方法。 ３９．析出を、約２０ｍＴの作業ガス圧でガス散乱蒸発によって実施する、請求 項３６または３７に記載の方法。 ４０．析出を、約７５ｍＴを上廻る作業ガス圧でスパッタリングによって実施す る、請求項３６または３７に記載の方法。 ４１．析出を、約１０ｍＴを上廻る作業ガス圧でマグネトロンスパッタリングに よって実施する、請求項３６または３７に記載の方法。 ４２．析出を、約２００ｍＴの作業ガス圧でイオンプレーティングによって実施 する、請求項３６または３７に記載の方法。 ４３．金属を、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂｉおよび Ｚｎまたは前記金属の１つまたはそれ以上を含有する合金または化合物からなる 群から選択する、請求項３６または３７に記載の方法。 ４４．金属が、Ａｇ、ＡｕまたはＰｄまたは前記金属１つまたはそれ以上を含有 する合金または化合物である、請求項３６または３７に記載の方法。 ４５．医療機器の表面上に抗菌性コーティングを有する、アルコールまたは水を 基礎とする電解質と接触して使用するために意図された医療機器において、医療 機器が実質的に生物不活性の構造の材料から形成され；および抗菌性コーティン グが医療 機器の表面上に形成され、この場合、記載されたコーティングが１つまたはそれ 以上の抗菌性金属から形成され、かつコーティングが、アルコールまたは水を基 礎とする電解質と接触して、局部限定された抗菌性の作用を得るのに十分な濃度 でアルコールまたは水を基礎とする電解質中へ金属イオン、原子、分子またはク ラスターの放出を維持させるのに十分な原子の無秩序を有することを特徴とする 、アルコールまたは水を基礎とする電解質と接触して使用するために意図された 医療機器。 ４６．析出が、真空蒸発、スパッタリング、マグネトロンスパッタリングまたは イオンプレーティングから選択された物理的蒸着技術によって実施される、請求 項４５に記載の医療機器。 ４７．金属が、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂｉおよび Ｚｎまたは前記金属の１つまたはそれ以上を含有する合金または化合物からなる 群から選択されている、請求項４６に記載の医療機器。 ４８．金属が、Ａｇ、ＡｕまたはＰｄまたは前記金属の１つまたはそれ以上を含 有する合金または化合物である、請求４６に記載の医療機器。 ４９．請求項６に記載の材料において、コーティングが、第１の金属とは異なる 材料の原子または分子を含有するマトリクス中で放出されるべき金属で ある少なくとも１つの第１の金属、マトリクス中で原子の無秩序を生じさせる異 なる材料の原子または分子から形成された複合コーティングである、請求項６に 記載の材料。 ５０．異なる材料が、第１の金属または金属化合物の反応種；酸素、窒素、水素 、硼素、硫黄およびハロゲン原子の吸着したかまたはトラップした原子または分 子；および第２の金属から選択されている、請求項４９に記載の材料。 ５１．第１の金属が抗菌性金属であり、異なる材料が、抗菌性かまたは第２の金 属の酸化物、窒化物、水素化物、ハロゲン化物、硼化物および炭化物；酸素、窒 素、水素、硼素、硫黄およびハロゲン原子を包含する吸着したかまたはトラップ した原子または分子から選択されている、請求項４９に記載の材料。 ５２．第１の金属が抗菌性金属であり、異なる材料が、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、 Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＳｉおよびＡｌから選択された不活性金属の酸化物、窒化物 、硼化物、硫化物、ハロゲン化物または水素化物である、請求項４９に記載の材 料。 ５３．銀酸化物、銀金属および場合によっては酸素、窒素、水素、硼素、硫黄お よびハロゲン原子を包含する吸着したかまたはトラップした原子または分子から なる、請求項４９に記載の材料。 ５４．請求項１８に記載の方法において、変性材料が、原子の無秩序をマトリク ス中に生じさせる第１の金属とは異なる材料の分子の原子を用いてマトリクス中 での第１の金属の同時か、逐次的または反応性の析出によって形成させた複合コ ーティングである、請求項１８に記載の方法。 ５５．第１の金属が抗菌性金属であり、異なる材料を、蒸着の雰囲気からマトリ ックス中に吸着されたかまたはトラップされた酸素、窒素、水素、硼素、硫黄お よびハロゲン原子を包含する原子または分子から選択する、請求項５３に記載の 方法。 ５６．第１の金属が銀であり、異なる材料を、酸素、窒素、水素、硼素、硫黄お よびハロゲン原子を包含する原子または分子から選択する、請求項５４に記載の 方法。 ５７．第１の金属が抗菌性金属であり、異なる材料が、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、 Ｈｆ、Ｚｎ、Ｍｏ、ＳｉおよびＡｌから選択された不活性金属の酸化物、窒化物 、炭化物、硼化物、ハロゲン化物、硫化物または水素化物である、請求項５５に 記載の方法。 ５８．第１の金属が銀であり、異なる材料がＴａ、ＴｉまたはＮｂの酸化物であ る、請求項５７に記載の方法。