セラミックス粒子及びその製造方法
【課題】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。
【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、開気孔２０は、平均気孔径が５００ｎｍ以上５０μｍ以下であり、開気孔２０の外表面１０ａの開口部の口径は、３００ｎｍ以上２０μｍ以下である。
【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、開気孔２０は、平均気孔径が５００ｎｍ以上５０μｍ以下であり、開気孔２０の外表面１０ａの開口部の口径は、３００ｎｍ以上２０μｍ以下である。
【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、高い比表面積を得るために、粒子自体を小径化する技術も一般的に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平８−３２５５１号公報（［請求項１］など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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る。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ある。
【０００８】
また、高い比表面積を得るために、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ある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、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】
【００１０】
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５００ｎｍ以上５０μｍ以下であり、
前記開気孔の前記外表面の開口部の口径は、３００ｎｍ以上２０μｍ以下であり、
前記開気孔を構成する骨格部は多孔体で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
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、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。
【００１２】
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５００ｎｍ以上５０μｍ以下である表面開気孔と、
前記表面開気孔の内壁面に連通して設けられた平均気孔径が５００ｎｍ以上５０μｍ以下である内部開気孔と、を備え、
前記表面開気孔の前記外表面の開口部の口径及び前記表面開気孔と前記内部開気孔との間の連通部の口径は３００ｎｍ以上２０μｍ以下であり、
前記開気孔を構成する骨格部は多孔体で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
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。
【００１４】
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が好ましい。
【００１５】
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。
【００１６】
前記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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、を備えることを特徴とする。
【００１９】
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】
【００２０】
本発明によれば、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が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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。
【図４】実施例１における分離特性の評価結果。
【図５】比較例１における分離特性の評価結果。
【図６】比較例２における分離特性の評価結果。
【図７】比較例３における分離特性の評価結果。
【図８】実施例１で作製した平均粒径８０μｍに分級する前のセラミックス粒子のＳＥＭ写真。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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５００ｎｍ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、３００ｎｍ以上２０μｍ以下で構成されている。
【００２６】
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、前記平均気孔径が５００ｎｍ未満である場合には、前記開口部の口径が３００ｎｍ未満となる場合があり、溶離液等が前記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、前記平均気孔径が５０μｍを超える場合には、前記開口部の口径が２０μｍ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。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。
【００２８】
前記開気孔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５００ｎｍ以上５０μｍ以下である表面開気孔２０ａと、前記表面開気孔２０ａの内壁面２０ａ１に連通して設けられた平均気孔径が５００ｎｍ以上５０μｍ以下である内部開気孔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及び前記表面開気孔２０ａと前記内部開気孔２０ｂとの間の連通部の口径Ｒｔ１は、３００ｎｍ以上２０μｍ以下で構成されていることが好ましい。
【００２９】
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。
【００３０】
更に、好ましくは、前記開気孔２０は、前記セラミックス粒子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５００ｎｍ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、３００ｎｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
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。
【００３２】
ここでいう表面開気孔と内部開気孔とは、球状の気孔で形成されている。球状の開気孔を構成する骨格部は、非球状の多孔体で形成されている。なお、球状とは、厳密な真球状に限定されるものではなく、真球がやや扁平したり、歪んだりした形状のもの等も含まれている。非球状とは前記球状以外のものをいう。
【００３３】
なお、前記平均気孔径は、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、前記口径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】
なお、上述した本実施形態に係わるセラミックス粒子１０の粒径は、前記開気孔２０が複数設けられ、かつ、セラミックス粒子１０としての強度を保てる程度の大きさを備えていれば特に限定されない。本実施形態に係わるセラミックス粒子１０の粒径は、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
なお、前記開気孔２０を構成する骨格部３０は、多孔体で構成されていることが必要である。なお、骨格部３０を構成する材質の比表面積は、例えば、５ｍ２／ｇ以上６０ｍ２／ｇ以下である。
【００３９】
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。
【００４０】
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））。
【００４１】
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。
【００４２】
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））。
【００４３】
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。
【００４４】
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））。
【００４５】
次に、親油性の界面活性剤を含む第２の油（Ｏ）５５を作製し、前記作製したＯ／Ｗエマルション５４を前記第２の油（Ｏ）５５内に添加し、前記Ｏ／Ｗエマルション５４にせん断応力５６を与える（図３（ｄ））。
【００４６】
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。
【００４７】
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、前記油滴粒子（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、前記第２の油（Ｏ）５５中に前記微小液滴（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））。
【００４８】
最後に、前記Ｏ／Ｗ／Ｏエマルション５８から前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を回収して、前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を焼成することで、前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７中のスラリ（Ｗ）５０を焼成すると共に、前記油滴粒子（Ｏ）５３を気化させて、油滴粒子（Ｏ）５３の部分が開気孔２０となった本発明に係わるセラミックス粒子１０を製造することができる。
【００４９】
なお、前記開気孔２０の平均気孔径や口径Ｏｔ、Ｒｔ１、Ｒｔ２の制御は、前記第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の強弱等により制御することができる。
【００５０】
また、骨格部３０における多孔体の気孔率の制御は、セラミックス粉体として用いる原料の粒径や焼成温度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、前記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から前記微小液滴（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、前記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前記溶剤に置換する。これによって、焼成の際、早期に前記置換した溶剤成分を気化させることができるため、前記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、前記溶剤による洗浄後、前記焼成前に、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、前記溶剤成分は前記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、前記溶剤洗浄後、前記乾燥処理前に、前記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。前記油性成分は、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、前記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、前記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、前記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、前記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、ビーカー内に前記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、前記ビーカー内に、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、前記ビーカーを冷却し、前記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、７００℃で焼成処理した。
【００６２】
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。
【００６３】
（比較例１〜３）
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。
【００６４】
次に、実施例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、前記作製したスラリを少量ずつ添加した。この攪拌により、前記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。
【００６５】
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。
【００６６】
次に、前記ビーカーを冷却し、前記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、７００℃で焼成処理した。
【００６７】
得られたセラミックス粒子を平均粒径８０μｍ、６０μｍ、４０μｍに分級し、それぞれ比較例１、２、３のサンプルとした。
【００６８】
次に、実施例１、比較例１〜３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。
【００６９】
（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。
【００７０】
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・リポゾーム・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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
図４に実施例１における分離特性の評価結果を、図５〜図７に各々の比較例における分離特性の評価結果をそれぞれ示す。
【００７４】
比較例１から比較例３（図５から図７）の結果を見ると、粒径が小さいものほど、タンパク質分離性能が良いことがわかる。すなわち、アルブミン２１とリゾチーム２２のピークが、粒径が小さくなるほど、分離しているのがわかる。これは、粒径が小さくなったため、比表面積が増加し、溶離液との接触面積が増加したものと考えられる。なお、平均粒径８０μｍの比較例１（図５）ではアルブミン２１とリゾチーム２２が分離していないことが確認できる。
【００７５】
これに対し、実施例１（図４）では、平均粒径が比較例１と同じであるにもかかわらず、アルブミン２１とリゾチーム２２のピークが大きく分離されているのが確認できる。
【００７６】
実施例１で作製した平均粒径８０μｍに分級する前のセラミックス粒子のＳＥＭ写真を図８に示す。
【００７７】
実施例１で作製したセラミックス粒子は、図８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５００ｎｍ以上４０μｍ以下であり、開口部、連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ以下の複数の開気孔が設けられていることが確認できる。すなわち、上記タンパク質分離特性試験の結果は、セラミックス粒子に形成された前記複数の開気孔によるものと推察される。なお、比較例１から３におけるセラミックス粒子には、実施例１で確認されたような複数の開気孔は確認されなかった。なお、実施例１及び比較例１から３におけるセラミックス粒子の骨格部の比表面積を測定したところ、それぞれ３０ｍ２／ｇであった。
【００７８】
（比較例４）
油滴粒子を形成する際のイソパラフィンの使用量及び攪拌機の強弱を調整して、実施例１よりも小さい油滴粒子を形成した。その他は、実施例１と同様な方法にてセラミックス粒子を作製した。
【００７９】
この比較例４で作製したサンプルについて、実施例１と同様な方法でタンパク質分離特性試験を行ったところ、比較例２と同等レベルのタンパク質分離性能が確認された。なお、この時のセラミックス粒子の開気孔を評価したところ、前記開気孔の開口部及び連通部の口径はそれぞれ２００ｎｍ以下であり、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍを超えるセラミックス粒子は確認されなかった。
【００８０】
（実施例２）
油滴粒子を形成する際のイソパラフィンの使用量及び攪拌機の強弱を調整して、実施例１よりも大きい油滴粒子を形成し、かつ、セラミックス粒子の粒径が実施例１よりも大きくなるように、微小液滴を形成する際の攪拌機の強弱を調整して、その他は、実施例１と同様な方法にてセラミックス粒子を作製した。その後、得られたセラミックス粒子を平均粒径２００μｍに分級し、実施例２のサンプルとした。
【００８１】
この実施例２で作製したサンプルについて、実施例１と同様な方法でタンパク質分離特性試験を行ったところ、実施例１と同等レベルのタンパク質分離性能が確認された。なお、この時のセラミックス粒子の開気孔を評価したところ、外表面からその内部にかけて、平均気孔径が２５μｍ以上５０μｍ以下であり、開口部及び連通部の口径が１０μｍ以上２０μｍ以下の複数の開気孔が確認された。
【００８２】
（比較例５）
油滴粒子を形成する際のイソパラフィンの使用量及び攪拌機の強弱を調整して、実施例２よりも更に大きい油滴粒子を形成した。その他は、実施例２と同様な方法にてセラミックス粒子を作製した。
【００８３】
得られたセラミックス粒子をＳＥＭ写真にて確認したところ、実施例２と比べて、得られたセラミックス粒子の粒径は非常に小さく、ところどころセラミックス粒子の欠け、割れ等があり、セラミックス粒子自身が破壊されているものが多く確認された。なお、この破壊されたセラミックス粒子の開気孔を評価したところ、前記開気孔の開口部及び連通部の口径が２０μｍを超えるものが多く確認された。
【００８４】
（実施例３）
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、図８に示すような外表面からその内部にかけて平均気孔径が５００ｎｍ以上４０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ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４）
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、図８に示すような外表面からその内部にかけて平均気孔径が５００ｎｍ以上４０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ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５）
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、図８に示すような外表面からその内部にかけて平均気孔径が５００ｎｍ以上４０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ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６）
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、図８に示すような外表面からその内部にかけて平均気孔径が５００ｎｍ以上４０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ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７）
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、図８に示すような外表面からその内部にかけて平均気孔径が５００ｎｍ以上４０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ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】
（実施例８）
アルミナ粉末、シリカ粉末、ムライト粉末、ジルコニア粉末、炭化珪素粉末を各々用いて、油滴粒子を形成する際のイソパラフィンの使用量及び攪拌機の強弱を調整して、実施例１よりも大きい油滴粒子を形成し、かつ、セラミックス粒子の粒径が実施例１よりも大きくなるように、微小液滴を形成する際の攪拌機の強弱を調整して、その他は、実施例１と同様な方法にて各々の粉末に対してセラミックス粒子を作製した。その後、得られたセラミックス粒子を各々平均粒径２００μｍに分級し、実施例８のサンプルとした。
【００９５】
この時得られた各々の粉末のセラミックス粒子の開気孔を評価したところ、すべてのセラミックス粒子について、外表面からその内部にかけて、平均気孔径が２５μｍ以上５０μｍ以下であり、開口部及び連通部の口径が１０μｍ以上２０μｍ以下の複数の開気孔が確認された。
【００９６】
以上作製した実施例３から実施例８に係わるセラミックス粒子は、触媒担体等に好適に用いることができる。
【００９７】
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。
【符号の説明】
【００９８】
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
【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、高い比表面積を得るために、粒子自体を小径化する技術も一般的に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平８−３２５５１号公報（［請求項１］など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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る。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ある。
【０００８】
また、高い比表面積を得るために、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ある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、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】
【００１０】
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５００ｎｍ以上５０μｍ以下であり、
前記開気孔の前記外表面の開口部の口径は、３００ｎｍ以上２０μｍ以下であり、
前記開気孔を構成する骨格部は多孔体で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
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、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。
【００１２】
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５００ｎｍ以上５０μｍ以下である表面開気孔と、
前記表面開気孔の内壁面に連通して設けられた平均気孔径が５００ｎｍ以上５０μｍ以下である内部開気孔と、を備え、
前記表面開気孔の前記外表面の開口部の口径及び前記表面開気孔と前記内部開気孔との間の連通部の口径は３００ｎｍ以上２０μｍ以下であり、
前記開気孔を構成する骨格部は多孔体で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
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。
【００１４】
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が好ましい。
【００１５】
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。
【００１６】
前記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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、を備えることを特徴とする。
【００１９】
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】
【００２０】
本発明によれば、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が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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。
【図４】実施例１における分離特性の評価結果。
【図５】比較例１における分離特性の評価結果。
【図６】比較例２における分離特性の評価結果。
【図７】比較例３における分離特性の評価結果。
【図８】実施例１で作製した平均粒径８０μｍに分級する前のセラミックス粒子のＳＥＭ写真。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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５００ｎｍ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、３００ｎｍ以上２０μｍ以下で構成されている。
【００２６】
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、前記平均気孔径が５００ｎｍ未満である場合には、前記開口部の口径が３００ｎｍ未満となる場合があり、溶離液等が前記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、前記平均気孔径が５０μｍを超える場合には、前記開口部の口径が２０μｍ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。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。
【００２８】
前記開気孔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５００ｎｍ以上５０μｍ以下である表面開気孔２０ａと、前記表面開気孔２０ａの内壁面２０ａ１に連通して設けられた平均気孔径が５００ｎｍ以上５０μｍ以下である内部開気孔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及び前記表面開気孔２０ａと前記内部開気孔２０ｂとの間の連通部の口径Ｒｔ１は、３００ｎｍ以上２０μｍ以下で構成されていることが好ましい。
【００２９】
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。
【００３０】
更に、好ましくは、前記開気孔２０は、前記セラミックス粒子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５００ｎｍ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、３００ｎｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
【００３１】
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。
【００３２】
ここでいう表面開気孔と内部開気孔とは、球状の気孔で形成されている。球状の開気孔を構成する骨格部は、非球状の多孔体で形成されている。なお、球状とは、厳密な真球状に限定されるものではなく、真球がやや扁平したり、歪んだりした形状のもの等も含まれている。非球状とは前記球状以外のものをいう。
【００３３】
なお、前記平均気孔径は、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、前記口径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】
なお、上述した本実施形態に係わるセラミックス粒子１０の粒径は、前記開気孔２０が複数設けられ、かつ、セラミックス粒子１０としての強度を保てる程度の大きさを備えていれば特に限定されない。本実施形態に係わるセラミックス粒子１０の粒径は、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
なお、前記開気孔２０を構成する骨格部３０は、多孔体で構成されていることが必要である。なお、骨格部３０を構成する材質の比表面積は、例えば、５ｍ２／ｇ以上６０ｍ２／ｇ以下である。
【００３９】
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。
【００４０】
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））。
【００４１】
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。
【００４２】
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））。
【００４３】
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。
【００４４】
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））。
【００４５】
次に、親油性の界面活性剤を含む第２の油（Ｏ）５５を作製し、前記作製したＯ／Ｗエマルション５４を前記第２の油（Ｏ）５５内に添加し、前記Ｏ／Ｗエマルション５４にせん断応力５６を与える（図３（ｄ））。
【００４６】
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。
【００４７】
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、前記油滴粒子（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、前記第２の油（Ｏ）５５中に前記微小液滴（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））。
【００４８】
最後に、前記Ｏ／Ｗ／Ｏエマルション５８から前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を回収して、前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７を焼成することで、前記微小液滴（Ｏ／Ｗ）５７中のスラリ（Ｗ）５０を焼成すると共に、前記油滴粒子（Ｏ）５３を気化させて、油滴粒子（Ｏ）５３の部分が開気孔２０となった本発明に係わるセラミックス粒子１０を製造することができる。
【００４９】
なお、前記開気孔２０の平均気孔径や口径Ｏｔ、Ｒｔ１、Ｒｔ２の制御は、前記第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の強弱等により制御することができる。
【００５０】
また、骨格部３０における多孔体の気孔率の制御は、セラミックス粉体として用いる原料の粒径や焼成温度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、前記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から前記微小液滴（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、前記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前記溶剤に置換する。これによって、焼成の際、早期に前記置換した溶剤成分を気化させることができるため、前記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、前記溶剤による洗浄後、前記焼成前に、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、前記溶剤成分は前記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、前記溶剤洗浄後、前記乾燥処理前に、前記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。前記油性成分は、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、前記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、前記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、前記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、前記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、ビーカー内に前記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、前記ビーカー内に、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、前記ビーカーを冷却し、前記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、７００℃で焼成処理した。
【００６２】
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。
【００６３】
（比較例１〜３）
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。
【００６４】
次に、実施例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、前記作製したスラリを少量ずつ添加した。この攪拌により、前記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。
【００６５】
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。
【００６６】
次に、前記ビーカーを冷却し、前記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、７００℃で焼成処理した。
【００６７】
得られたセラミックス粒子を平均粒径８０μｍ、６０μｍ、４０μｍに分級し、それぞれ比較例１、２、３のサンプルとした。
【００６８】
次に、実施例１、比較例１〜３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。
【００６９】
（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。
【００７０】
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・リポゾーム・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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
図４に実施例１における分離特性の評価結果を、図５〜図７に各々の比較例における分離特性の評価結果をそれぞれ示す。
【００７４】
比較例１から比較例３（図５から図７）の結果を見ると、粒径が小さいものほど、タンパク質分離性能が良いことがわかる。すなわち、アルブミン２１とリゾチーム２２のピークが、粒径が小さくなるほど、分離しているのがわかる。これは、粒径が小さくなったため、比表面積が増加し、溶離液との接触面積が増加したものと考えられる。なお、平均粒径８０μｍの比較例１（図５）ではアルブミン２１とリゾチーム２２が分離していないことが確認できる。
【００７５】
これに対し、実施例１（図４）では、平均粒径が比較例１と同じであるにもかかわらず、アルブミン２１とリゾチーム２２のピークが大きく分離されているのが確認できる。
【００７６】
実施例１で作製した平均粒径８０μｍに分級する前のセラミックス粒子のＳＥＭ写真を図８に示す。
【００７７】
実施例１で作製したセラミックス粒子は、図８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５００ｎｍ以上４０μｍ以下であり、開口部、連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ以下の複数の開気孔が設けられていることが確認できる。すなわち、上記タンパク質分離特性試験の結果は、セラミックス粒子に形成された前記複数の開気孔によるものと推察される。なお、比較例１から３におけるセラミックス粒子には、実施例１で確認されたような複数の開気孔は確認されなかった。なお、実施例１及び比較例１から３におけるセラミックス粒子の骨格部の比表面積を測定したところ、それぞれ３０ｍ２／ｇであった。
【００７８】
（比較例４）
油滴粒子を形成する際のイソパラフィンの使用量及び攪拌機の強弱を調整して、実施例１よりも小さい油滴粒子を形成した。その他は、実施例１と同様な方法にてセラミックス粒子を作製した。
【００７９】
この比較例４で作製したサンプルについて、実施例１と同様な方法でタンパク質分離特性試験を行ったところ、比較例２と同等レベルのタンパク質分離性能が確認された。なお、この時のセラミックス粒子の開気孔を評価したところ、前記開気孔の開口部及び連通部の口径はそれぞれ２００ｎｍ以下であり、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍを超えるセラミックス粒子は確認されなかった。
【００８０】
（実施例２）
油滴粒子を形成する際のイソパラフィンの使用量及び攪拌機の強弱を調整して、実施例１よりも大きい油滴粒子を形成し、かつ、セラミックス粒子の粒径が実施例１よりも大きくなるように、微小液滴を形成する際の攪拌機の強弱を調整して、その他は、実施例１と同様な方法にてセラミックス粒子を作製した。その後、得られたセラミックス粒子を平均粒径２００μｍに分級し、実施例２のサンプルとした。
【００８１】
この実施例２で作製したサンプルについて、実施例１と同様な方法でタンパク質分離特性試験を行ったところ、実施例１と同等レベルのタンパク質分離性能が確認された。なお、この時のセラミックス粒子の開気孔を評価したところ、外表面からその内部にかけて、平均気孔径が２５μｍ以上５０μｍ以下であり、開口部及び連通部の口径が１０μｍ以上２０μｍ以下の複数の開気孔が確認された。
【００８２】
（比較例５）
油滴粒子を形成する際のイソパラフィンの使用量及び攪拌機の強弱を調整して、実施例２よりも更に大きい油滴粒子を形成した。その他は、実施例２と同様な方法にてセラミックス粒子を作製した。
【００８３】
得られたセラミックス粒子をＳＥＭ写真にて確認したところ、実施例２と比べて、得られたセラミックス粒子の粒径は非常に小さく、ところどころセラミックス粒子の欠け、割れ等があり、セラミックス粒子自身が破壊されているものが多く確認された。なお、この破壊されたセラミックス粒子の開気孔を評価したところ、前記開気孔の開口部及び連通部の口径が２０μｍを超えるものが多く確認された。
【００８４】
（実施例３）
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、図８に示すような外表面からその内部にかけて平均気孔径が５００ｎｍ以上４０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ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４）
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、図８に示すような外表面からその内部にかけて平均気孔径が５００ｎｍ以上４０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ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５）
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、図８に示すような外表面からその内部にかけて平均気孔径が５００ｎｍ以上４０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ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６）
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、図８に示すような外表面からその内部にかけて平均気孔径が５００ｎｍ以上４０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ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７）
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、図８に示すような外表面からその内部にかけて平均気孔径が５００ｎｍ以上４０μｍ以下、開口部及び連通部の口径が３００ｎｍ以上１０μｍ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】
（実施例８）
アルミナ粉末、シリカ粉末、ムライト粉末、ジルコニア粉末、炭化珪素粉末を各々用いて、油滴粒子を形成する際のイソパラフィンの使用量及び攪拌機の強弱を調整して、実施例１よりも大きい油滴粒子を形成し、かつ、セラミックス粒子の粒径が実施例１よりも大きくなるように、微小液滴を形成する際の攪拌機の強弱を調整して、その他は、実施例１と同様な方法にて各々の粉末に対してセラミックス粒子を作製した。その後、得られたセラミックス粒子を各々平均粒径２００μｍに分級し、実施例８のサンプルとした。
【００９５】
この時得られた各々の粉末のセラミックス粒子の開気孔を評価したところ、すべてのセラミックス粒子について、外表面からその内部にかけて、平均気孔径が２５μｍ以上５０μｍ以下であり、開口部及び連通部の口径が１０μｍ以上２０μｍ以下の複数の開気孔が確認された。
【００９６】
以上作製した実施例３から実施例８に係わるセラミックス粒子は、触媒担体等に好適に用いることができる。
【００９７】
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。
【符号の説明】
【００９８】
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
【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５００ｎｍ以上５０μｍ以下であり、
前記開気孔の前記外表面の開口部の口径は、３００ｎｍ以上２０μｍ以下であり、
前記開気孔を構成する骨格部は多孔体で構成され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５００ｎｍ以上５０μｍ以下である表面開気孔と、
前記表面開気孔の内壁面に連通して設けられた平均気孔径が５００ｎｍ以上５０μｍ以下である内部開気孔と、を備え、
前記表面開気孔の前記外表面の開口部の口径及び前記表面開気孔と前記内部開気孔との間の連通部の口径は３００ｎｍ以上２０μｍ以下であり、
前記開気孔を構成する骨格部は多孔体で構成され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、
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５００ｎｍ以上５０μｍ以下であり、
前記開気孔の前記外表面の開口部の口径は、３００ｎｍ以上２０μｍ以下であり、
前記開気孔を構成する骨格部は多孔体で構成され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５００ｎｍ以上５０μｍ以下である表面開気孔と、
前記表面開気孔の内壁面に連通して設けられた平均気孔径が５００ｎｍ以上５０μｍ以下である内部開気孔と、を備え、
前記表面開気孔の前記外表面の開口部の口径及び前記表面開気孔と前記内部開気孔との間の連通部の口径は３００ｎｍ以上２０μｍ以下であり、
前記開気孔を構成する骨格部は多孔体で構成され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、
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４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１００５１４（Ｐ２０１０−１００５１４Ａ）
【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２００９−１４４５０２（Ｐ２００９−１４４５０２）
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【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２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【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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