セラミックス粒子及びその製造方法
【課題】骨格部が十分な強度を有し、粒子自体を小径化することなく、溶離液等との反応面積を大きくすることができるとともに、高い比表面積を得ることができ、触媒、細胞、タンパク質等の吸着性に優れるセラミックス粒子及びその製造方法の提供。
【解決手段】
本発明に係わるセラミックス粒子１０は、外表面１０ａに開気孔２０が複数設けられ、前記開気孔２０は、平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下であり、前記開気孔２０の前記外表面１０ａ側の開口部の口径Ｏｔは、１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記開気孔２０を構成する骨格部３０は緻密体で構成され、前記外表面１０ａ及び前記開気孔２０の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着している。
【解決手段】
本発明に係わるセラミックス粒子１０は、外表面１０ａに開気孔２０が複数設けられ、前記開気孔２０は、平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下であり、前記開気孔２０の前記外表面１０ａ側の開口部の口径Ｏｔは、１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記開気孔２０を構成する骨格部３０は緻密体で構成され、前記外表面１０ａ及び前記開気孔２０の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス粒子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス粒子は、触媒、細胞、タンパク質等の吸着性に優れていることから、触媒担体、細胞培養担体、液体クロマトグラフィ用充填剤等に広く使用されている。
【０００３】
このようなセラミックス粒子は、他の物質等との反応性を高めるために、高い比表面積を備えることが要求されている。
【０００４】
このような要求に対し、例えば、平均孔径が１００〜４０００Åの連続気孔を有し、全細孔容積の７０％以上が、平均孔径の０．５〜２倍の範囲の孔径を有する細孔で占められており、粒子１ｇ当たりの細孔容積が０．０５ｍｌ以上であり、Ｃａ／Ｐ比１．５〜１．８０のリン酸カルシウム系化合物からなる平均粒径１〜４０μｍの球状粒子である多孔質リン酸カルシウム系化合物粒子が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、高い反応面積を得るために、粒子自体を小径化する技術も一般的に知られている。
【特許文献１】特公平８−３２５５１号公報（［請求項１］など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているような平均孔径の連続気孔の内部には、溶離液やガス（以下、溶離液等という）が流れ込みにくいため、実質的な反応性を有する部分は、セラミックス粒子の外表面のみとなる可能性があった。そのため、溶離液等との反応面積を大きくすることができず、分離性能の向上には限界がみられた。
【０００７】
また、高い反応面積を得るために、粒子自体を小径化する技術は、例えば、小径化した粒子をカラムに充填すると、カラムに送る溶離液等の送流抵抗が大きくなるため、圧力損失が増大し、装置負荷が大きくなるという問題が見られた。その上、セラミックス粒子も、圧力損失に耐えられる強度が求められていた。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、骨格部が十分な強度を有しているとともに、粒子自体を小径化することなく、溶離液等との反応面積を大きくすることができるセラミックス粒子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わるセラミックス粒子は、外表面に開気孔が複数設けられたセラミックス粒子であって、前記開気孔は、平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下であり、前記開気孔の前記外表面側の開口部の口径は、１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記開気孔を構成する骨格部は緻密体で構成され、前記外表面及び前記開気孔の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着していることを特徴とする。
【００１０】
このような構成を備えているため、本実施形態に係わるセラミックス粒子は、骨格部が十分な強度を有するとともに、粒子自体を小径化することなく、溶離液等との反応面積を大きくすることができる。また、高い比表面積を得ることができ、触媒、細胞、タンパク質等の吸着性を効果的に向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係わるセラミックス粒子は、外表面に開気孔が複数設けられたセラミックス粒子であって、前記開気孔は、前記外表面に設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である第１の開気孔と、前記第１の開気孔の内壁面に連通して設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である第２の開気孔と、を備え、前記第１の開気孔の前記外表面側の開口部の口径及び前記第１の開気孔と前記第２の開気孔との間の連通部の口径は、１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記開気孔を構成する骨格部は緻密体で構成され、前記外表面及び前記開気孔の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着していることを特徴とする。
【００１２】
このような構成を備えているため、骨格部が十分な強度を有するとともに、セラミックス粒子の内部まで溶離液等が流れ込むため、溶離液等との反応面積を更に大きくすることができる。
【００１３】
開気孔は、セラミックス粒子の一方の外表面から他方の外表面まで連通して設けられていることが好ましい。
【００１４】
このような構成を備えているため、セラミックス粒子の内部に満遍なく溶離液等を流し込むことができるため、溶離液等との反応面積を最大にすることができる。
【００１５】
セラミックス粒子は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、リン酸カルシウム等の無機酸化物、炭化珪素、炭化硼素又は窒化珪素のいずれかで構成されている。
【００１６】
このような構成を備えているため、本発明に係わるセラミックス粒子は、触媒担体、細胞培養担体、液体クロマトグラフィ用充填剤等に広く使用することができる。
【００１７】
また、本発明に係わるセラミックス粒子の製造方法は、セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水を含むスラリ（Ｗ）に、第１の油及び親水性の界面活性剤を添加し、前記第１の油にせん断応力を与えることにより、前記第１の油で構成された油滴粒子（Ｏ）を形成し、前記スラリ（Ｗ）中に前記油滴粒子（Ｏ）が分散されたＯ／Ｗエマルションを作製する工程と、前記Ｏ／Ｗエマルションを、親油性の界面活性剤を含む第２の油（Ｏ）に添加し、前記Ｏ／Ｗエマルションにせん断応力を与えることにより、前記油滴粒子（Ｏ）を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴（Ｏ／Ｗ）を形成し、前記第２の油（Ｏ）中に前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）が分散されたＯ／Ｗ／Ｏエマルションを作製する工程と、前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）を焼成する工程と、前記焼成した焼成体を、セラミックス粉体を含むスラリ（Ｗ）中に浸漬する工程と、前記浸漬した焼成体を乾燥させる工程と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
このような製造方法により前述した本発明に係わるセラミックス粒子を製造することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、骨格部が十分な強度を有し、粒子自体を小径化することなく、溶離液等との反応面積を大きくすることができるとともに、高い比表面積を得ることができ、触媒、細胞、タンパク質等の吸着性に優れるセラミックス粒子及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１に本実施形態に係わるセラミックス粒子の外観の概念図を、図２に本実施形態に係わるセラミックス粒子の表面から内部にかけての断面の概念図をそれぞれ示す。
【００２２】
本実施形態に係わるセラミックス粒子１０は、図１に示すように、外表面１０ａに開気孔２０を複数備える。
【００２３】
開気孔２０は、図２に示すように、外表面１０ａに設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である表面開気孔２０ａを備え、表面開気孔２０ａの外表面１０ａ側の開口部の口径Ｏｔは、１μｍ以上３０μｍ以下で構成されている。
【００２４】
また、開気孔２０を構成する骨格部３０は、緻密体で構成されている。ここで緻密体とは、例えば骨格部の９５％以上に空孔が存在しないことをいう。言い換えると、気孔率が５％未満のことを示している。
【００２５】
更に、前記外表面及び前記開気孔の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着されている。
【００２６】
このような構成を備えているため、骨格部が十分な強度を有し、セラミックス粒子１０の表面開気孔２０ａ内に溶離液等が流れ込むため、本実施形態に係わるセラミックス粒子は、粒子自体を小径化することなく、溶離液等との反応面積を大きくすることができる。
【００２７】
なお、平均気孔径が２μｍ未満である場合には、開口部の口径が５００ｎｍ未満となる場合があり、溶離液等が表面開気孔内に流れ込みにくくなるため、溶離液等との反応面積を大きくすることが難しく、分離性能の向上には限界がある。また、平均気孔径が５０μｍを超える場合には、開口部の口径が３０μｍを超える場合があり、セラミックス粒子１０自身の強度が低下する可能性があるため好ましくない。
【００２８】
なお、セラミックス粒子１０自身の強度の低下は、セラミックス粒子１０の破壊を誘発し、これによってセラミックス粒子の小径化を引き起こすため、結果的に圧力損失が増大するという問題が発生する。しかしながら、本実施形態に係るセラミックス粒子１０においては、骨格部が緻密体であるため、十分な強度を確保することができる。
【００２９】
開気孔２０は、図２に示すように、少なくとも外表面１０ａに設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である表面開気孔（第１の開気孔）２０ａと、表面開気孔２０ａの内壁面２０ａ１に連通して設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である内部開気孔（第２の開気孔）２０ｂと、を備え、表面開気孔２０ａの外表面１０ａ側の開口部の口径Ｏｔ及び表面開気孔２０ａと内部開気孔２０ｂとの間の連通部の口径Ｒｔ１は、１μｍ以上３０μｍ以下で構成されていることが好ましい。
【００３０】
このような構成を備えているため、セラミックス粒子１０の内部（内部開気孔２０ｂ）まで溶離液等が流れ込むため、溶離液等との反応面積を更に大きくすることができる。
【００３１】
更に、好ましくは、開気孔２０は、セラミックス粒子１０の一方の外表面から他方の外表面まで連通して設けられていることが好ましい。すなわち、図２に示すように、内部開気孔２０ｂの内壁面２０ｂ１に連通して設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である第２の内部開気孔２０ｃのように、複数の表面開気孔２０ａ及び内部開気孔２０ｂ、２０ｃ・・・がセラミックス粒子１０の一方の外表面から他方の外表面まで連通して設けられていることが好ましい。なお、この場合、同様に、内部開気孔２０ｂ、２０ｃ・・・間の連通部の口径Ｒｔ２は、１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
このような構成を備えることで、セラミックス粒子の内部に満遍なく溶離液等を流し込むことができるため、溶離液等との反応面積を最大にすることができる。
【００３３】
なお、平均気孔径は、セラミックス粒子を樹脂包埋し、表面を研磨したものを電子顕微鏡観察し、画像回折により算出した値である。また、口径Ｏｔ、Ｒｔ1、Ｒｔ2は、水銀ポロシメータを用いて水銀圧入法により測定した値である。
【００３４】
上述した本実施形態に係わるセラミックス粒子１０は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、リン酸カルシウム等の無機酸化物、炭化珪素、炭化硼素又は窒化珪素のいずれかで構成されていることが好ましい。
【００３５】
このような構成を備えることで、本発明に係わるセラミックス粒子は、触媒担体、細胞培養担体、液体クロマトグラフィ用充填剤等に広く使用することができる。
【００３６】
このうち、リン酸カルシウムは、タンパク質などに対する吸着性が高いことから、HPLC（High Performance Liquid Chromatography）などの液体クロマトグラフィ用充填剤として使用するのが好適であり、上述した構成のセラミックス粒子１０を用いることで充填剤としてより高い効果を得ることができる。なお、ここでいうリン酸カルシウムとしては、Ｃａ／Ｐ比が１．５から１．８の任意のリン酸カルシウムを使用することができ、リン酸三カルシウム、ハイドロキシアパタイト、フッ素アパタイトなどが含まれる。また、本発明に係わるセラミックス粒子１０をリン酸カルシウムで構成し、充填剤として用いる場合には、セラミックス粒子１０として、１０ｍ２／ｇ以上の比表面積を備えていることが好ましい。このため、後述する製造方法において、焼成後の強度を高めるためにも、原料として用いるリン酸カルシウムは、５０ｍ２／ｇ以上の比表面積をもつことが好ましい。
【００３７】
次に、本実施形態に係わるセラミックス粒子１０の製造方法について図面を用いて説明する。図３は、本実施形態に係わるセラミックス粒子の製造方法を説明するための工程概念図である。
【００３８】
最初に、セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水を含むスラリ（Ｗ）５０を作製する（図３（ａ））。
【００３９】
ここで用いられるセラミックス粉体は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、リン酸カルシウム等の無機酸化物、炭化珪素、炭化硼素又は窒化珪素のいずれかの粉体が用いられる。また、ここで用いられるバインダは、寒天を好適に用いることができる。また、ここで用いられる分散剤は、例えば、ポリアクリル酸アンモニウムを用いることができる。また、ここでいう純水は、半導体製造の分野で一般的に使用されているもので、一般に、工業用水、水道水等を原水として、その中の不純物を高純度イオン交換樹脂、高機能膜、脱気装置等を用いて精製分離されたものであり、例えば、一般家庭に用いられる水道水の比抵抗値が０．０１〜０．０５ＭΩ・ｃｍであるのに対して、例えば、１ＭΩ・ｃｍ以上に精製されているものをいう。
【００４０】
次に、スラリ（Ｗ）５０に、第１の油５１及び親水性の界面活性剤（図示せず）を添加し、第１の油５１にせん断応力５２を与える（図３（ｂ））。
【００４１】
ここで用いられる第１の油５１は、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ヘキサデカン等を好適に用いることができる。また、親水性の界面活性剤は、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートを好適に用いることができる。また、せん断応力５２は、攪拌機によって与えることができる。
【００４２】
このように、第１の油５１にせん断応力５２を与えることにより、前記第１の油５１で構成された油滴粒子（Ｏ）５３を形成し、スラリ（Ｗ）５０中に油滴粒子（Ｏ）５３が分散されたＯ／Ｗエマルション５４を作製する（図３（ｃ））。
【００４３】
次に、親油性の界面活性剤を含む第２の油（Ｏ）５５を作製し、作製したＯ／Ｗエマルション５４を第２の油（Ｏ）５５内に添加し、Ｏ／Ｗエマルション５４にせん断応力５６を与える（図３（ｄ））。
【００４４】
ここで用いられる第２の油５５は、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ヘキサデカン等を好適に用いることができる。また、親油性の界面活性剤は、ソルビタンセスキオレエートを好適に用いることができる。また、せん断応力５６は、攪拌機によって与えることができる。
【００４５】
このように、Ｏ／Ｗエマルション５４にせん断応力５６を与えることにより、油滴粒子（Ｏ）５３を内部に閉じ込めたスラリ５０で構成された微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を形成し、第２の油（Ｏ）５５中に微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７が分散されたＯ／Ｗ／Ｏエマルション５８を作製する（図３（ｅ））。
【００４６】
次いで、Ｏ／Ｗ／Ｏエマルション５８から微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を回収して、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を焼成することで、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７中のスラリ（Ｗ）５０を焼成すると共に、油滴粒子（Ｏ）５３を気化させて、油滴粒子（Ｏ）５３の部分が開気孔２０となった微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の焼成体を作製する。
【００４７】
さらに、焼成処理したセラミックス粒子１０の焼成体を、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス粒子が含有したスラリ中に浸漬させて、真空引きした後、スラリ中からセラミックス粒子１０を取出して、乾燥を行う。乾燥後のセラミックス粒子１０においては、外表面のみならず、表面開気孔、内部開気孔の内壁面の表面に比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミック粒子が無数に付着している。そのため、高い比表面積を得ることができ、触媒、細胞、タンパク質等の高い吸着率を確保することができる。
【００４８】
なお、この浸漬する回数は、適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００４９】
以上の方法にて、本実施形態に係わるセラミックス粒子１０を製造することができる。
【００５０】
なお、開気孔２０の平均気孔径や口径Ｏｔ、Ｒｔ１、Ｒｔ２の制御は、第１の油５１の使用量、親水性の界面活性剤の種類やその使用量、せん断応力５２、５６の強弱等により制御することができる。
【００５１】
なお、セラミックス粒子１０を製造する工程において、バインダとして寒天を用いた場合には、スラリ（Ｗ）５０の作製から微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の形成まで、加熱環境下（例えば、４０℃以上）で行うことが好ましい。これによって、寒天が固化することなく、効率よく微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を形成することができる。
【００５２】
また、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を形成後、Ｏ／Ｗ／Ｏエマルション５８から微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の回収前に、Ｏ／Ｗ／Ｏエマルション５８を冷却する工程を備えることが好ましい。これによって、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を形成後に、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７内に含まれる寒天が固化し、これによって、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の全体がゲル化されるため、形状が安定するという効果を有する。
【００５３】
また、ゲル化させた微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を回収後、焼成前に、エタノール等の溶剤を用いて洗浄することが好ましい。これにより、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７内に含まれる界面活性剤成分を除去すると共に、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７内に含まれる水分を溶剤に置換する。これによって、焼成の際、早期に置換した溶剤成分を気化させることができるため、ゲル化した微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の形状が安定したまま焼成を行うことができる。
【００５４】
また、溶剤による洗浄後、焼成前に、乾燥処理を行っても良い。この乾燥処理は、例えば、減圧下で真空乾燥を行う。これにより、溶剤成分は焼成前に除去されるため、より微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の形状が安定したまま焼成を行うことができる。
【００５５】
また、溶剤洗浄後、乾燥処理前に、ゲル化した微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７に対し、油性成分を被膜させる被膜処理を行ってもよい。このような被膜処理を行うことで、更に、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の形状を安定させたまま焼成を行うことができる。油性成分は、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ヘキサデカン等を好適に用いることができる。
【００５６】
なお、本実施形態に係わるセラミックス粒子１０は、前述した方法により、Ｏ／Ｗエマルション５４を作製した後、Ｏ／Ｗエマルション５４を噴霧乾燥により造粒して造粒粉を生成し、造粒粉を焼成することでも製造することができる。
【実施例】
【００５７】
（実施例１）
寒天を純水に対して重量比０．５％の割合で添加した寒天水溶液に、ハイドロキシアパタイト粉末を寒天水溶液に対して重量比３０％の割合で混合し、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウムをハイドロキシアパタイト粉末に対して重量比で５％添加し、ボールミルにて１０時間以上混合処理し、ハイドロキシアパタイト含有スラリを作製した。
【００５８】
次に、得られたスラリに対してポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートを純水に対して１％、イソパラフィンを純水に対して３０％各々添加し、攪拌機を用いて攪拌した。この攪拌により、スラリ中でイソパラフィンは乳化して油滴粒子を形成し、油滴粒子が分散されたアパタイトスラリを作製した。
【００５９】
次に、イソパラフィン及び界面活性剤（ソルビタンセスキオレエート：イソパラフィンに対して重量比で４％）をビーカーに入れ、加熱しながら攪拌機を用いて攪拌し、攪拌させた状態で、ビーカー内に作製した油滴粒子が分散されたアパタイトスラリを少量ずつ添加した。この攪拌により、ビーカー内に、油滴粒子を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴が形成された。
【００６０】
なお、ここまでの処理はバインダである寒天が硬化しないように、温度を４０℃以上に保持する環境下で行った。
【００６１】
次に、ビーカーを冷却し、形成された微小液滴をゲル化した。その後、ゲル化した微小液滴を回収し、エタノールで溶剤洗浄した後、減圧下で真空乾燥し、１２００〜１３００℃で焼成処理した。係る温度での焼成処理中に骨格部に存在した微孔は埋まり、緻密な骨格部が得られた。
【００６２】
焼成処理したセラミックス粒子を、比表面積５０ｍ２／ｇのハイドロキシアパタイト粒子が含有したスラリ中に浸漬し、真空引きした。
【００６３】
スラリ中からセラミックス粒子を取出して、７００℃で乾燥させた。乾燥後のセラミックス粒子においては、外表面のみならず、表面開気孔、内部開気孔の表面にセラミック粒子が付着していた。微細なセラミック粒子が無数に付着していたため、高い比表面積を得ることができた。
【００６４】
得られたセラミックス粒子を、平均粒径８０μｍに分級し、実施例１のサンプルとした。
【００６５】
（比較例１）
寒天を純水に対して重量比０．５％の割合で添加した寒天水溶液に、ハイドロキシアパタイト粉末を寒天水溶液に対して重量比３０％の割合で混合し、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウムをハイドロキシアパタイト粉末に対して重量比で５％添加し、ボールミルにて１０時間以上混合処理し、ハイドロキシアパタイト含有スラリを作製した。
【００６６】
次に、得られたスラリに対してポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートを純水に対して１％、イソパラフィンを純水に対して３０％各々添加し、攪拌機を用いて攪拌した。この攪拌により、スラリ中でイソパラフィンは乳化して油滴粒子を形成し、油滴粒子が分散されたアパタイトスラリを作製した。
【００６７】
次に、イソパラフィン及び界面活性剤（ソルビタンセスキオレエート：イソパラフィンに対して重量比で４％）をビーカーに入れ、加熱しながら攪拌機を用いて攪拌し、攪拌させた状態で、ビーカー内に作製した油滴粒子が分散されたアパタイトスラリを少量ずつ添加した。この攪拌により、ビーカー内に、油滴粒子を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴が形成された。
【００６８】
なお、ここまでの処理はバインダである寒天が硬化しないように、温度を４０℃以上に保持する環境下で行った。
【００６９】
次に、ビーカーを冷却し、形成された微小液滴をゲル化した。その後、ゲル化した微小液滴を回収し、エタノールで溶剤洗浄した後、減圧下で真空乾燥し、１２００〜１３００℃で焼成処理した。係る温度での焼成処理中に骨格部に存在した微孔は埋まり、緻密な骨格部が得られた。
【００７０】
得られたセラミックス粒子を、平均粒径８０μｍに分級し、比較例１のサンプルとした。
【００７１】
（比較例２）
寒天を純水に対して重量比０．５％の割合で添加した寒天水溶液に、ハイドロキシアパタイト粉末を寒天水溶液に対して重量比３０％の割合で混合し、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウムをハイドロキシアパタイト粉末に対して重量比で５％添加し、ボールミルにて１０時間以上混合処理し、ハイドロキシアパタイト含有スラリを作製した。
【００７２】
次に、実施例１あるいは比較例１に示すような油滴粒子を形成しないで、イソパラフィン及び界面活性剤（ソルビタンセスキオレエート：イソパラフィンに対して重量比で４％）をビーカーに入れ、加熱しながら攪拌機を用いて攪拌し、攪拌させた状態で、ビーカー内に、作製したスラリを少量ずつ添加した。この攪拌により、ビーカー内に油滴粒子を内部に閉じ込めていないスラリで構成された微小液滴が形成された。
【００７３】
なお、ここまでの処理はバインダである寒天が硬化しないように、温度を４０℃以上に保持する環境下で行った。
【００７４】
次に、ビーカーを冷却し、形成された微小液滴をゲル化した。その後、ゲル化した微小液滴を回収し、エタノールで溶剤洗浄した後、減圧下で真空乾燥し、１２００〜１３００℃で焼成処理した。
【００７５】
得られたセラミックス粒子を、平均粒径８０μｍに分級し、比較例２のサンプルとした。
【００７６】
次に、実施例１、比較例１および２で作製したサンプルについて、タンパク質分離特性試験を実施した。
【００７７】
（タンパク質分離特性試験）
タンパク質分離特性試験は、高速液体クロマトグラフ装置（日立製Lachorm L-7000）を用いて行った。なお、分析に使用した溶離液・タンパク質サンプル・エンプティカラム・充填剤スラリや試験条件は下記の通りである。
【００７８】
溶離液は、１ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液と４００ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液を用いた。なお、いずれの溶離液もｐＨ６．８に調整した。タンパク質サンプルは、アルブミン・リゾチーム・チトクロム−Ｃを用い、各種タンパク質が各々０．０３ｍＭ入ったタンパク質サンプル液を用いた。なお、タンパク質サンプル液の溶媒として１ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液を使用した。エンプティカラムは、φ２ｍｍ×１５０ｍｍのステンレス製カラムを使用した。
【００７９】
充填剤スラリは、各種充填剤０．３ｇを４００ｍＭのリン酸ナトリウム緩衝液で粒子濃度１０ｗｔ％に希釈したものを用いた。また、カラムへの充填は高速液体クロマトグラフィ装置にパッカーを取り付けたエンプティカラムを設置し、これに充填剤スラリを入れ、流量２ｍＬ／ｍｉｎで１ｍＭのリン酸ナトリウム緩衝液を流して充填させた。
【００８０】
タンパク質分離特性評価は、溶離液を流量１ｍＬ／ｍｉｎで流した。溶離液は１ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液を５分間流した後、１ｍＭから２００．５ｍＭ（１ｍＭ（５０％）＋４００ｍＭ（５０％））に１５分間かけて線形に変化させた。
【００８１】
実施例１、比較例１および比較例２におけるタンパク質分離特性の試験結果をそれぞれ比較すると、実施例でのタンパク質の分離特性が非常に高いとの結果が見られた。次いで、比較例２でのタンパク質の分離特性が高く、比較例１でのタンパク質の分離特性は非常に低いとの結果が見られた。
【００８２】
なお、実施例１で作製したセラミックス粒子は、図１に示すように、外表面からその内部にかけて、平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下であり、開口部、連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下である複数の開気孔が設けられ、かつ、その骨格部は緻密体で構成され、さらに、セラミックス粒子の外表面及び開気孔の内壁面には、セラミックス微粒子が付着されていることが確認できた。
【００８３】
なお、比較例１で作製したセラミックス粒子は、前記セラミックス微粒子の付着は確認されなかった。また、比較例２で作製したセラミックス粒子は、前記複数の開気孔が確認されなかった。
【００８４】
（実施例２）
ハイドロキシアパタイト粉末の変わりにアルミナ粉末を用いた以外は実施例１と同様な方法でセラミックス粒子を作製した。
【００８５】
その結果、実施例１と同様に、外表面からその内部にかけて平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下の複数の開気孔を有するセラミックス粒子を得ることができた。
【００８６】
（実施例３）
ハイドロキシアパタイト粉末の変わりにシリカ粉末を用いた以外は実施例１と同様な方法でセラミックス粒子を作製した。
【００８７】
その結果、実施例１と同様に、外表面からその内部にかけて平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下の複数の開気孔を有するセラミックス粒子を得ることができた。
【００８８】
（実施例４）
ハイドロキシアパタイト粉末の変わりにムライト粉末を用いた以外は実施例１と同様な方法でセラミックス粒子を作製した。
【００８９】
その結果、実施例１と同様に、外表面からその内部にかけて平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下の複数の開気孔を有するセラミックス粒子を得ることができた。
【００９０】
（実施例５）
ハイドロキシアパタイト粉末の変わりにジルコニア粉末を用いた以外は実施例１と同様な方法でセラミックス粒子を作製した。
【００９１】
その結果、実施例１と同様に、外表面からその内部にかけて平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下の複数の開気孔を有するセラミックス粒子を得ることができた。
【００９２】
（実施例６）
ハイドロキシアパタイト粉末の変わりに炭化珪素粉末を用いた以外は実施例１と同様な方法でセラミックス粒子を作製した。
【００９３】
その結果、実施例１と同様に、外表面からその内部にかけて平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下の複数の開気孔を有するセラミックス粒子を得ることができた。
【００９４】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態に係わるセラミックス粒子の外観の概念図。
【図２】本実施形態に係わるセラミックス粒子の表面から内部にかけての断面の概念図。
【図３】本実施形態に係わるセラミックス粒子の製造方法を説明するための工程概念図。
【符号の説明】
【００９６】
１０…セラミックス粒子
１０ａ…外表面
２０…開気孔
２０ａ…表面開気孔
２０ｂ…内部開気孔
２０ｃ…内部開気孔
３０・・・骨格部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス粒子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス粒子は、触媒、細胞、タンパク質等の吸着性に優れていることから、触媒担体、細胞培養担体、液体クロマトグラフィ用充填剤等に広く使用されている。
【０００３】
このようなセラミックス粒子は、他の物質等との反応性を高めるために、高い比表面積を備えることが要求されている。
【０００４】
このような要求に対し、例えば、平均孔径が１００〜４０００Åの連続気孔を有し、全細孔容積の７０％以上が、平均孔径の０．５〜２倍の範囲の孔径を有する細孔で占められており、粒子１ｇ当たりの細孔容積が０．０５ｍｌ以上であり、Ｃａ／Ｐ比１．５〜１．８０のリン酸カルシウム系化合物からなる平均粒径１〜４０μｍの球状粒子である多孔質リン酸カルシウム系化合物粒子が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、高い反応面積を得るために、粒子自体を小径化する技術も一般的に知られている。
【特許文献１】特公平８−３２５５１号公報（［請求項１］など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているような平均孔径の連続気孔の内部には、溶離液やガス（以下、溶離液等という）が流れ込みにくいため、実質的な反応性を有する部分は、セラミックス粒子の外表面のみとなる可能性があった。そのため、溶離液等との反応面積を大きくすることができず、分離性能の向上には限界がみられた。
【０００７】
また、高い反応面積を得るために、粒子自体を小径化する技術は、例えば、小径化した粒子をカラムに充填すると、カラムに送る溶離液等の送流抵抗が大きくなるため、圧力損失が増大し、装置負荷が大きくなるという問題が見られた。その上、セラミックス粒子も、圧力損失に耐えられる強度が求められていた。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、骨格部が十分な強度を有しているとともに、粒子自体を小径化することなく、溶離液等との反応面積を大きくすることができるセラミックス粒子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わるセラミックス粒子は、外表面に開気孔が複数設けられたセラミックス粒子であって、前記開気孔は、平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下であり、前記開気孔の前記外表面側の開口部の口径は、１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記開気孔を構成する骨格部は緻密体で構成され、前記外表面及び前記開気孔の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着していることを特徴とする。
【００１０】
このような構成を備えているため、本実施形態に係わるセラミックス粒子は、骨格部が十分な強度を有するとともに、粒子自体を小径化することなく、溶離液等との反応面積を大きくすることができる。また、高い比表面積を得ることができ、触媒、細胞、タンパク質等の吸着性を効果的に向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係わるセラミックス粒子は、外表面に開気孔が複数設けられたセラミックス粒子であって、前記開気孔は、前記外表面に設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である第１の開気孔と、前記第１の開気孔の内壁面に連通して設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である第２の開気孔と、を備え、前記第１の開気孔の前記外表面側の開口部の口径及び前記第１の開気孔と前記第２の開気孔との間の連通部の口径は、１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記開気孔を構成する骨格部は緻密体で構成され、前記外表面及び前記開気孔の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着していることを特徴とする。
【００１２】
このような構成を備えているため、骨格部が十分な強度を有するとともに、セラミックス粒子の内部まで溶離液等が流れ込むため、溶離液等との反応面積を更に大きくすることができる。
【００１３】
開気孔は、セラミックス粒子の一方の外表面から他方の外表面まで連通して設けられていることが好ましい。
【００１４】
このような構成を備えているため、セラミックス粒子の内部に満遍なく溶離液等を流し込むことができるため、溶離液等との反応面積を最大にすることができる。
【００１５】
セラミックス粒子は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、リン酸カルシウム等の無機酸化物、炭化珪素、炭化硼素又は窒化珪素のいずれかで構成されている。
【００１６】
このような構成を備えているため、本発明に係わるセラミックス粒子は、触媒担体、細胞培養担体、液体クロマトグラフィ用充填剤等に広く使用することができる。
【００１７】
また、本発明に係わるセラミックス粒子の製造方法は、セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水を含むスラリ（Ｗ）に、第１の油及び親水性の界面活性剤を添加し、前記第１の油にせん断応力を与えることにより、前記第１の油で構成された油滴粒子（Ｏ）を形成し、前記スラリ（Ｗ）中に前記油滴粒子（Ｏ）が分散されたＯ／Ｗエマルションを作製する工程と、前記Ｏ／Ｗエマルションを、親油性の界面活性剤を含む第２の油（Ｏ）に添加し、前記Ｏ／Ｗエマルションにせん断応力を与えることにより、前記油滴粒子（Ｏ）を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴（Ｏ／Ｗ）を形成し、前記第２の油（Ｏ）中に前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）が分散されたＯ／Ｗ／Ｏエマルションを作製する工程と、前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）を焼成する工程と、前記焼成した焼成体を、セラミックス粉体を含むスラリ（Ｗ）中に浸漬する工程と、前記浸漬した焼成体を乾燥させる工程と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
このような製造方法により前述した本発明に係わるセラミックス粒子を製造することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、骨格部が十分な強度を有し、粒子自体を小径化することなく、溶離液等との反応面積を大きくすることができるとともに、高い比表面積を得ることができ、触媒、細胞、タンパク質等の吸着性に優れるセラミックス粒子及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１に本実施形態に係わるセラミックス粒子の外観の概念図を、図２に本実施形態に係わるセラミックス粒子の表面から内部にかけての断面の概念図をそれぞれ示す。
【００２２】
本実施形態に係わるセラミックス粒子１０は、図１に示すように、外表面１０ａに開気孔２０を複数備える。
【００２３】
開気孔２０は、図２に示すように、外表面１０ａに設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である表面開気孔２０ａを備え、表面開気孔２０ａの外表面１０ａ側の開口部の口径Ｏｔは、１μｍ以上３０μｍ以下で構成されている。
【００２４】
また、開気孔２０を構成する骨格部３０は、緻密体で構成されている。ここで緻密体とは、例えば骨格部の９５％以上に空孔が存在しないことをいう。言い換えると、気孔率が５％未満のことを示している。
【００２５】
更に、前記外表面及び前記開気孔の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着されている。
【００２６】
このような構成を備えているため、骨格部が十分な強度を有し、セラミックス粒子１０の表面開気孔２０ａ内に溶離液等が流れ込むため、本実施形態に係わるセラミックス粒子は、粒子自体を小径化することなく、溶離液等との反応面積を大きくすることができる。
【００２７】
なお、平均気孔径が２μｍ未満である場合には、開口部の口径が５００ｎｍ未満となる場合があり、溶離液等が表面開気孔内に流れ込みにくくなるため、溶離液等との反応面積を大きくすることが難しく、分離性能の向上には限界がある。また、平均気孔径が５０μｍを超える場合には、開口部の口径が３０μｍを超える場合があり、セラミックス粒子１０自身の強度が低下する可能性があるため好ましくない。
【００２８】
なお、セラミックス粒子１０自身の強度の低下は、セラミックス粒子１０の破壊を誘発し、これによってセラミックス粒子の小径化を引き起こすため、結果的に圧力損失が増大するという問題が発生する。しかしながら、本実施形態に係るセラミックス粒子１０においては、骨格部が緻密体であるため、十分な強度を確保することができる。
【００２９】
開気孔２０は、図２に示すように、少なくとも外表面１０ａに設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である表面開気孔（第１の開気孔）２０ａと、表面開気孔２０ａの内壁面２０ａ１に連通して設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である内部開気孔（第２の開気孔）２０ｂと、を備え、表面開気孔２０ａの外表面１０ａ側の開口部の口径Ｏｔ及び表面開気孔２０ａと内部開気孔２０ｂとの間の連通部の口径Ｒｔ１は、１μｍ以上３０μｍ以下で構成されていることが好ましい。
【００３０】
このような構成を備えているため、セラミックス粒子１０の内部（内部開気孔２０ｂ）まで溶離液等が流れ込むため、溶離液等との反応面積を更に大きくすることができる。
【００３１】
更に、好ましくは、開気孔２０は、セラミックス粒子１０の一方の外表面から他方の外表面まで連通して設けられていることが好ましい。すなわち、図２に示すように、内部開気孔２０ｂの内壁面２０ｂ１に連通して設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である第２の内部開気孔２０ｃのように、複数の表面開気孔２０ａ及び内部開気孔２０ｂ、２０ｃ・・・がセラミックス粒子１０の一方の外表面から他方の外表面まで連通して設けられていることが好ましい。なお、この場合、同様に、内部開気孔２０ｂ、２０ｃ・・・間の連通部の口径Ｒｔ２は、１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
このような構成を備えることで、セラミックス粒子の内部に満遍なく溶離液等を流し込むことができるため、溶離液等との反応面積を最大にすることができる。
【００３３】
なお、平均気孔径は、セラミックス粒子を樹脂包埋し、表面を研磨したものを電子顕微鏡観察し、画像回折により算出した値である。また、口径Ｏｔ、Ｒｔ1、Ｒｔ2は、水銀ポロシメータを用いて水銀圧入法により測定した値である。
【００３４】
上述した本実施形態に係わるセラミックス粒子１０は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、リン酸カルシウム等の無機酸化物、炭化珪素、炭化硼素又は窒化珪素のいずれかで構成されていることが好ましい。
【００３５】
このような構成を備えることで、本発明に係わるセラミックス粒子は、触媒担体、細胞培養担体、液体クロマトグラフィ用充填剤等に広く使用することができる。
【００３６】
このうち、リン酸カルシウムは、タンパク質などに対する吸着性が高いことから、HPLC（High Performance Liquid Chromatography）などの液体クロマトグラフィ用充填剤として使用するのが好適であり、上述した構成のセラミックス粒子１０を用いることで充填剤としてより高い効果を得ることができる。なお、ここでいうリン酸カルシウムとしては、Ｃａ／Ｐ比が１．５から１．８の任意のリン酸カルシウムを使用することができ、リン酸三カルシウム、ハイドロキシアパタイト、フッ素アパタイトなどが含まれる。また、本発明に係わるセラミックス粒子１０をリン酸カルシウムで構成し、充填剤として用いる場合には、セラミックス粒子１０として、１０ｍ２／ｇ以上の比表面積を備えていることが好ましい。このため、後述する製造方法において、焼成後の強度を高めるためにも、原料として用いるリン酸カルシウムは、５０ｍ２／ｇ以上の比表面積をもつことが好ましい。
【００３７】
次に、本実施形態に係わるセラミックス粒子１０の製造方法について図面を用いて説明する。図３は、本実施形態に係わるセラミックス粒子の製造方法を説明するための工程概念図である。
【００３８】
最初に、セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水を含むスラリ（Ｗ）５０を作製する（図３（ａ））。
【００３９】
ここで用いられるセラミックス粉体は、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルコニア、リン酸カルシウム等の無機酸化物、炭化珪素、炭化硼素又は窒化珪素のいずれかの粉体が用いられる。また、ここで用いられるバインダは、寒天を好適に用いることができる。また、ここで用いられる分散剤は、例えば、ポリアクリル酸アンモニウムを用いることができる。また、ここでいう純水は、半導体製造の分野で一般的に使用されているもので、一般に、工業用水、水道水等を原水として、その中の不純物を高純度イオン交換樹脂、高機能膜、脱気装置等を用いて精製分離されたものであり、例えば、一般家庭に用いられる水道水の比抵抗値が０．０１〜０．０５ＭΩ・ｃｍであるのに対して、例えば、１ＭΩ・ｃｍ以上に精製されているものをいう。
【００４０】
次に、スラリ（Ｗ）５０に、第１の油５１及び親水性の界面活性剤（図示せず）を添加し、第１の油５１にせん断応力５２を与える（図３（ｂ））。
【００４１】
ここで用いられる第１の油５１は、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ヘキサデカン等を好適に用いることができる。また、親水性の界面活性剤は、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートを好適に用いることができる。また、せん断応力５２は、攪拌機によって与えることができる。
【００４２】
このように、第１の油５１にせん断応力５２を与えることにより、前記第１の油５１で構成された油滴粒子（Ｏ）５３を形成し、スラリ（Ｗ）５０中に油滴粒子（Ｏ）５３が分散されたＯ／Ｗエマルション５４を作製する（図３（ｃ））。
【００４３】
次に、親油性の界面活性剤を含む第２の油（Ｏ）５５を作製し、作製したＯ／Ｗエマルション５４を第２の油（Ｏ）５５内に添加し、Ｏ／Ｗエマルション５４にせん断応力５６を与える（図３（ｄ））。
【００４４】
ここで用いられる第２の油５５は、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ヘキサデカン等を好適に用いることができる。また、親油性の界面活性剤は、ソルビタンセスキオレエートを好適に用いることができる。また、せん断応力５６は、攪拌機によって与えることができる。
【００４５】
このように、Ｏ／Ｗエマルション５４にせん断応力５６を与えることにより、油滴粒子（Ｏ）５３を内部に閉じ込めたスラリ５０で構成された微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を形成し、第２の油（Ｏ）５５中に微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７が分散されたＯ／Ｗ／Ｏエマルション５８を作製する（図３（ｅ））。
【００４６】
次いで、Ｏ／Ｗ／Ｏエマルション５８から微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を回収して、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を焼成することで、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７中のスラリ（Ｗ）５０を焼成すると共に、油滴粒子（Ｏ）５３を気化させて、油滴粒子（Ｏ）５３の部分が開気孔２０となった微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の焼成体を作製する。
【００４７】
さらに、焼成処理したセラミックス粒子１０の焼成体を、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス粒子が含有したスラリ中に浸漬させて、真空引きした後、スラリ中からセラミックス粒子１０を取出して、乾燥を行う。乾燥後のセラミックス粒子１０においては、外表面のみならず、表面開気孔、内部開気孔の内壁面の表面に比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミック粒子が無数に付着している。そのため、高い比表面積を得ることができ、触媒、細胞、タンパク質等の高い吸着率を確保することができる。
【００４８】
なお、この浸漬する回数は、適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００４９】
以上の方法にて、本実施形態に係わるセラミックス粒子１０を製造することができる。
【００５０】
なお、開気孔２０の平均気孔径や口径Ｏｔ、Ｒｔ１、Ｒｔ２の制御は、第１の油５１の使用量、親水性の界面活性剤の種類やその使用量、せん断応力５２、５６の強弱等により制御することができる。
【００５１】
なお、セラミックス粒子１０を製造する工程において、バインダとして寒天を用いた場合には、スラリ（Ｗ）５０の作製から微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の形成まで、加熱環境下（例えば、４０℃以上）で行うことが好ましい。これによって、寒天が固化することなく、効率よく微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を形成することができる。
【００５２】
また、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を形成後、Ｏ／Ｗ／Ｏエマルション５８から微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の回収前に、Ｏ／Ｗ／Ｏエマルション５８を冷却する工程を備えることが好ましい。これによって、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を形成後に、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７内に含まれる寒天が固化し、これによって、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の全体がゲル化されるため、形状が安定するという効果を有する。
【００５３】
また、ゲル化させた微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を回収後、焼成前に、エタノール等の溶剤を用いて洗浄することが好ましい。これにより、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７内に含まれる界面活性剤成分を除去すると共に、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７内に含まれる水分を溶剤に置換する。これによって、焼成の際、早期に置換した溶剤成分を気化させることができるため、ゲル化した微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の形状が安定したまま焼成を行うことができる。
【００５４】
また、溶剤による洗浄後、焼成前に、乾燥処理を行っても良い。この乾燥処理は、例えば、減圧下で真空乾燥を行う。これにより、溶剤成分は焼成前に除去されるため、より微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の形状が安定したまま焼成を行うことができる。
【００５５】
また、溶剤洗浄後、乾燥処理前に、ゲル化した微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７に対し、油性成分を被膜させる被膜処理を行ってもよい。このような被膜処理を行うことで、更に、微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７の形状を安定させたまま焼成を行うことができる。油性成分は、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ヘキサデカン等を好適に用いることができる。
【００５６】
なお、本実施形態に係わるセラミックス粒子１０は、前述した方法により、Ｏ／Ｗエマルション５４を作製した後、Ｏ／Ｗエマルション５４を噴霧乾燥により造粒して造粒粉を生成し、造粒粉を焼成することでも製造することができる。
【実施例】
【００５７】
（実施例１）
寒天を純水に対して重量比０．５％の割合で添加した寒天水溶液に、ハイドロキシアパタイト粉末を寒天水溶液に対して重量比３０％の割合で混合し、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウムをハイドロキシアパタイト粉末に対して重量比で５％添加し、ボールミルにて１０時間以上混合処理し、ハイドロキシアパタイト含有スラリを作製した。
【００５８】
次に、得られたスラリに対してポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートを純水に対して１％、イソパラフィンを純水に対して３０％各々添加し、攪拌機を用いて攪拌した。この攪拌により、スラリ中でイソパラフィンは乳化して油滴粒子を形成し、油滴粒子が分散されたアパタイトスラリを作製した。
【００５９】
次に、イソパラフィン及び界面活性剤（ソルビタンセスキオレエート：イソパラフィンに対して重量比で４％）をビーカーに入れ、加熱しながら攪拌機を用いて攪拌し、攪拌させた状態で、ビーカー内に作製した油滴粒子が分散されたアパタイトスラリを少量ずつ添加した。この攪拌により、ビーカー内に、油滴粒子を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴が形成された。
【００６０】
なお、ここまでの処理はバインダである寒天が硬化しないように、温度を４０℃以上に保持する環境下で行った。
【００６１】
次に、ビーカーを冷却し、形成された微小液滴をゲル化した。その後、ゲル化した微小液滴を回収し、エタノールで溶剤洗浄した後、減圧下で真空乾燥し、１２００〜１３００℃で焼成処理した。係る温度での焼成処理中に骨格部に存在した微孔は埋まり、緻密な骨格部が得られた。
【００６２】
焼成処理したセラミックス粒子を、比表面積５０ｍ２／ｇのハイドロキシアパタイト粒子が含有したスラリ中に浸漬し、真空引きした。
【００６３】
スラリ中からセラミックス粒子を取出して、７００℃で乾燥させた。乾燥後のセラミックス粒子においては、外表面のみならず、表面開気孔、内部開気孔の表面にセラミック粒子が付着していた。微細なセラミック粒子が無数に付着していたため、高い比表面積を得ることができた。
【００６４】
得られたセラミックス粒子を、平均粒径８０μｍに分級し、実施例１のサンプルとした。
【００６５】
（比較例１）
寒天を純水に対して重量比０．５％の割合で添加した寒天水溶液に、ハイドロキシアパタイト粉末を寒天水溶液に対して重量比３０％の割合で混合し、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウムをハイドロキシアパタイト粉末に対して重量比で５％添加し、ボールミルにて１０時間以上混合処理し、ハイドロキシアパタイト含有スラリを作製した。
【００６６】
次に、得られたスラリに対してポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートを純水に対して１％、イソパラフィンを純水に対して３０％各々添加し、攪拌機を用いて攪拌した。この攪拌により、スラリ中でイソパラフィンは乳化して油滴粒子を形成し、油滴粒子が分散されたアパタイトスラリを作製した。
【００６７】
次に、イソパラフィン及び界面活性剤（ソルビタンセスキオレエート：イソパラフィンに対して重量比で４％）をビーカーに入れ、加熱しながら攪拌機を用いて攪拌し、攪拌させた状態で、ビーカー内に作製した油滴粒子が分散されたアパタイトスラリを少量ずつ添加した。この攪拌により、ビーカー内に、油滴粒子を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴が形成された。
【００６８】
なお、ここまでの処理はバインダである寒天が硬化しないように、温度を４０℃以上に保持する環境下で行った。
【００６９】
次に、ビーカーを冷却し、形成された微小液滴をゲル化した。その後、ゲル化した微小液滴を回収し、エタノールで溶剤洗浄した後、減圧下で真空乾燥し、１２００〜１３００℃で焼成処理した。係る温度での焼成処理中に骨格部に存在した微孔は埋まり、緻密な骨格部が得られた。
【００７０】
得られたセラミックス粒子を、平均粒径８０μｍに分級し、比較例１のサンプルとした。
【００７１】
（比較例２）
寒天を純水に対して重量比０．５％の割合で添加した寒天水溶液に、ハイドロキシアパタイト粉末を寒天水溶液に対して重量比３０％の割合で混合し、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウムをハイドロキシアパタイト粉末に対して重量比で５％添加し、ボールミルにて１０時間以上混合処理し、ハイドロキシアパタイト含有スラリを作製した。
【００７２】
次に、実施例１あるいは比較例１に示すような油滴粒子を形成しないで、イソパラフィン及び界面活性剤（ソルビタンセスキオレエート：イソパラフィンに対して重量比で４％）をビーカーに入れ、加熱しながら攪拌機を用いて攪拌し、攪拌させた状態で、ビーカー内に、作製したスラリを少量ずつ添加した。この攪拌により、ビーカー内に油滴粒子を内部に閉じ込めていないスラリで構成された微小液滴が形成された。
【００７３】
なお、ここまでの処理はバインダである寒天が硬化しないように、温度を４０℃以上に保持する環境下で行った。
【００７４】
次に、ビーカーを冷却し、形成された微小液滴をゲル化した。その後、ゲル化した微小液滴を回収し、エタノールで溶剤洗浄した後、減圧下で真空乾燥し、１２００〜１３００℃で焼成処理した。
【００７５】
得られたセラミックス粒子を、平均粒径８０μｍに分級し、比較例２のサンプルとした。
【００７６】
次に、実施例１、比較例１および２で作製したサンプルについて、タンパク質分離特性試験を実施した。
【００７７】
（タンパク質分離特性試験）
タンパク質分離特性試験は、高速液体クロマトグラフ装置（日立製Lachorm L-7000）を用いて行った。なお、分析に使用した溶離液・タンパク質サンプル・エンプティカラム・充填剤スラリや試験条件は下記の通りである。
【００７８】
溶離液は、１ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液と４００ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液を用いた。なお、いずれの溶離液もｐＨ６．８に調整した。タンパク質サンプルは、アルブミン・リゾチーム・チトクロム−Ｃを用い、各種タンパク質が各々０．０３ｍＭ入ったタンパク質サンプル液を用いた。なお、タンパク質サンプル液の溶媒として１ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液を使用した。エンプティカラムは、φ２ｍｍ×１５０ｍｍのステンレス製カラムを使用した。
【００７９】
充填剤スラリは、各種充填剤０．３ｇを４００ｍＭのリン酸ナトリウム緩衝液で粒子濃度１０ｗｔ％に希釈したものを用いた。また、カラムへの充填は高速液体クロマトグラフィ装置にパッカーを取り付けたエンプティカラムを設置し、これに充填剤スラリを入れ、流量２ｍＬ／ｍｉｎで１ｍＭのリン酸ナトリウム緩衝液を流して充填させた。
【００８０】
タンパク質分離特性評価は、溶離液を流量１ｍＬ／ｍｉｎで流した。溶離液は１ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液を５分間流した後、１ｍＭから２００．５ｍＭ（１ｍＭ（５０％）＋４００ｍＭ（５０％））に１５分間かけて線形に変化させた。
【００８１】
実施例１、比較例１および比較例２におけるタンパク質分離特性の試験結果をそれぞれ比較すると、実施例でのタンパク質の分離特性が非常に高いとの結果が見られた。次いで、比較例２でのタンパク質の分離特性が高く、比較例１でのタンパク質の分離特性は非常に低いとの結果が見られた。
【００８２】
なお、実施例１で作製したセラミックス粒子は、図１に示すように、外表面からその内部にかけて、平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下であり、開口部、連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下である複数の開気孔が設けられ、かつ、その骨格部は緻密体で構成され、さらに、セラミックス粒子の外表面及び開気孔の内壁面には、セラミックス微粒子が付着されていることが確認できた。
【００８３】
なお、比較例１で作製したセラミックス粒子は、前記セラミックス微粒子の付着は確認されなかった。また、比較例２で作製したセラミックス粒子は、前記複数の開気孔が確認されなかった。
【００８４】
（実施例２）
ハイドロキシアパタイト粉末の変わりにアルミナ粉末を用いた以外は実施例１と同様な方法でセラミックス粒子を作製した。
【００８５】
その結果、実施例１と同様に、外表面からその内部にかけて平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下の複数の開気孔を有するセラミックス粒子を得ることができた。
【００８６】
（実施例３）
ハイドロキシアパタイト粉末の変わりにシリカ粉末を用いた以外は実施例１と同様な方法でセラミックス粒子を作製した。
【００８７】
その結果、実施例１と同様に、外表面からその内部にかけて平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下の複数の開気孔を有するセラミックス粒子を得ることができた。
【００８８】
（実施例４）
ハイドロキシアパタイト粉末の変わりにムライト粉末を用いた以外は実施例１と同様な方法でセラミックス粒子を作製した。
【００８９】
その結果、実施例１と同様に、外表面からその内部にかけて平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下の複数の開気孔を有するセラミックス粒子を得ることができた。
【００９０】
（実施例５）
ハイドロキシアパタイト粉末の変わりにジルコニア粉末を用いた以外は実施例１と同様な方法でセラミックス粒子を作製した。
【００９１】
その結果、実施例１と同様に、外表面からその内部にかけて平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下の複数の開気孔を有するセラミックス粒子を得ることができた。
【００９２】
（実施例６）
ハイドロキシアパタイト粉末の変わりに炭化珪素粉末を用いた以外は実施例１と同様な方法でセラミックス粒子を作製した。
【００９３】
その結果、実施例１と同様に、外表面からその内部にかけて平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が１μｍ以上３０μｍ以下の複数の開気孔を有するセラミックス粒子を得ることができた。
【００９４】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態に係わるセラミックス粒子の外観の概念図。
【図２】本実施形態に係わるセラミックス粒子の表面から内部にかけての断面の概念図。
【図３】本実施形態に係わるセラミックス粒子の製造方法を説明するための工程概念図。
【符号の説明】
【００９６】
１０…セラミックス粒子
１０ａ…外表面
２０…開気孔
２０ａ…表面開気孔
２０ｂ…内部開気孔
２０ｃ…内部開気孔
３０・・・骨格部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外表面に開気孔が複数設けられたセラミックス粒子であって、
前記開気孔は、平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下であり、前記開気孔の前記外表面側の開口部の口径は、１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記開気孔を構成する骨格部は緻密体で構成され、前記外表面及び前記開気孔の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着していることを特徴とするセラミックス粒子。
【請求項２】
外表面に開気孔が複数設けられたセラミックス粒子であって、
前記開気孔は、前記外表面に設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である第１の開気孔と、前記第１の開気孔の内壁面に連通して設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である第２の開気孔と、を備え、
前記第１の開気孔の前記外表面側の開口部の口径及び前記第１の開気孔と前記第２の開気孔との間の連通部の口径は、１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記開気孔を構成する骨格部は緻密体で構成され、前記外表面及び前記開気孔の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着していることを特徴とするセラミックス粒子。
【請求項３】
前記開気孔は、前記セラミックス粒子の一方の外表面から他方の外表面まで連通して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミックス粒子。
【請求項４】
無機酸化物、炭化珪素、炭化硼素又は窒化珪素のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセラミックス粒子。
【請求項５】
セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水を含むスラリ（Ｗ）に、第１の油及び親水性の界面活性剤を添加し、前記第１の油にせん断応力を与えることにより、前記第１の油で構成された油滴粒子（Ｏ）を形成し、前記スラリ（Ｗ）中に前記油滴粒子（Ｏ）が分散されたＯ／Ｗエマルションを作製する工程と、
前記Ｏ／Ｗエマルションを、親油性の界面活性剤を含む第２の油（Ｏ）に添加し、前記Ｏ／Ｗエマルションにせん断応力を与えることにより、前記油滴粒子（Ｏ）を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴（Ｏ／Ｗ）を形成し、前記第２の油（Ｏ）中に前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）が分散されたＯ／Ｗ／Ｏエマルションを作製する工程と、
前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）を焼成する工程と、
前記焼成した焼成体を、セラミックス粉体を含むスラリ（Ｗ）中に浸漬する工程と、
前記浸漬した焼成体を乾燥させる工程と、
を備えることを特徴とするセラミックス粒子の製造方法。
【請求項１】
外表面に開気孔が複数設けられたセラミックス粒子であって、
前記開気孔は、平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下であり、前記開気孔の前記外表面側の開口部の口径は、１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記開気孔を構成する骨格部は緻密体で構成され、前記外表面及び前記開気孔の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着していることを特徴とするセラミックス粒子。
【請求項２】
外表面に開気孔が複数設けられたセラミックス粒子であって、
前記開気孔は、前記外表面に設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である第１の開気孔と、前記第１の開気孔の内壁面に連通して設けられた平均気孔径が２μｍ以上５０μｍ以下である第２の開気孔と、を備え、
前記第１の開気孔の前記外表面側の開口部の口径及び前記第１の開気孔と前記第２の開気孔との間の連通部の口径は、１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記開気孔を構成する骨格部は緻密体で構成され、前記外表面及び前記開気孔の内壁面に、比表面積１ｍ２／ｇ以上のセラミックス微粒子が付着していることを特徴とするセラミックス粒子。
【請求項３】
前記開気孔は、前記セラミックス粒子の一方の外表面から他方の外表面まで連通して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミックス粒子。
【請求項４】
無機酸化物、炭化珪素、炭化硼素又は窒化珪素のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセラミックス粒子。
【請求項５】
セラミックス粉体、バインダ、分散剤及び純水を含むスラリ（Ｗ）に、第１の油及び親水性の界面活性剤を添加し、前記第１の油にせん断応力を与えることにより、前記第１の油で構成された油滴粒子（Ｏ）を形成し、前記スラリ（Ｗ）中に前記油滴粒子（Ｏ）が分散されたＯ／Ｗエマルションを作製する工程と、
前記Ｏ／Ｗエマルションを、親油性の界面活性剤を含む第２の油（Ｏ）に添加し、前記Ｏ／Ｗエマルションにせん断応力を与えることにより、前記油滴粒子（Ｏ）を内部に閉じ込めたスラリで構成された微小液滴（Ｏ／Ｗ）を形成し、前記第２の油（Ｏ）中に前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）が分散されたＯ／Ｗ／Ｏエマルションを作製する工程と、
前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）を焼成する工程と、
前記焼成した焼成体を、セラミックス粉体を含むスラリ（Ｗ）中に浸漬する工程と、
前記浸漬した焼成体を乾燥させる工程と、
を備えることを特徴とするセラミックス粒子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１００５０３（Ｐ２０１０−１００５０３Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７５８３７（Ｐ２００８−２７５８３７）
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（５０７１８２８０７）コバレントマテリアル株式会社 (506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（５０７１８２８０７）コバレントマテリアル株式会社 (506)
【Ｆターム（参考）】
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