(57)【要約】      （修正有）【課題】装着中は常に赤外線及び荷電粒子を人体に浸透させ、赤外線及び荷電粒子による健康増進効果を十分に発揮する、経済的な健康医療器具を提供する。【解決手段】爆発衝撃波を加えることにより合成されるＳＰ３ ダイヤモンド構造を有する炭素粒子を樹脂又はガラスボンドと混合したものｍ１を、健康医療器具を構成する金属帯又は非金属帯に予め埋め込まれた圧電焦電材料ｍ２の上にコートし、人体接触面に配置する。圧電焦電材料の励起作用によりＳＰ３炭素粒子の持続的な赤外線及び荷電粒子浸透効果が増長される。ＳＰ３炭素粒子の使用量が減り、経済的な健康医療器具を得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝撃波で合成されたＳＰ３半導体構造を有する炭素粒子と圧電焦電材料粒子とから構成されるハイブリッド型健康医療器具であって、前記ＳＰ３半導体構造を有する炭素粒子を人体接触面側に配置したことを特徴とする健康医療器具。
【請求項２】
ＳＰ３半導体構造を有する炭素粒子と圧電焦電材料粒子は、樹脂ボンド又はガラスボンドとの結合体として、健康医療器具を構成する金属帯に埋め込まれている請求項１記載の健康医療器具。
【請求項３】
圧電焦電材料として、トルマリン、ＰＺＴ、水晶の１種又は２種以上を使用している請求項１又は２記載の健康医療器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に接触させる状態で装着されて赤外線と荷電粒子の人体浸透による健康増進効果をもたらす健康医療器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体に接触させる状態で装着されて健康促進効果をもたらす健康医療器具には、次のようなものが知られている。
［磁力線利用型］
磁力線の人体への血行促進効果を利用するため、磁石材料をチップ状化し、これを粘着テープ等で人体に貼りつけて健康医療器具として使用することは、広く行われている。磁石には、（ＢＨ）ｍａｘが３程度のフェライト磁石、（ＢＨ）ｍａｘが５ないし１０程度のアルニコ系金属磁石が用いられ、また最近では、（ＢＨ）ｍａｘが１０ないし３０にもなるエネルギー積の大きな希土類磁石が使用されている。
【０００３】
［赤外線利用型］
赤外線にも血行促進効果、神経繊維活性化効果、鎮痛効果等があることが認められ、磁石同様にチップ状に加工され、健康医療器具として使用されてきている。赤外線放射材料としては、波長１００μｍ程度の遠赤外線を出すＧｅから、波長１０−１５μｍの赤外線を出すトルマリン等も使用されてきている。
【０００４】
［荷電粒子利用型］
また、トルマリン等の圧電焦電材料が体温により活性化されて出てくる荷電粒子の人体への浸透による筋肉の疲労回復効果、鎮痛効果も認識され、利用されてきている。
【０００５】
［複合磁石型］
最近では、磁力線単体又は赤外線単体ではその作用効果が限定されるため、磁力線、赤外線及び荷電粒子の相乗効果を狙って磁石材料と圧電焦電効果を有する赤外線放射材料からなる複合磁石が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平０５−３４７２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
提案されている圧電焦電材料、例えばトルマリンを使用した健康医療器具について言えば、赤外線は人体温度による加温効果が続いている間は活性化され、材料固有の赤外線を放射しその効果は持続する。しかしながら圧電焦電材料固有の赤外線は固体材料中の励起された励起子が安定状態に落ち込むとき発生するものであり絶縁性の圧電焦電材料では励起子の数が少ないので放射される赤外線量は充分とは言えない。また荷電粒子は、トルマリンが体温により加熱されて結晶体が歪む時、又は体温と健康医療器具の間の温度差の変化が継続して結晶が歪む時に発生するものであり、健康医療器具装着後、温度差が無くなり、全体の温度が定常状態になると、圧電焦電材料は電気的には絶縁体に属するため、その放出電荷量は激減し荷電粒子の効果が期待できなくなる。すなわち、圧電焦電材料の電荷放出は健康医療器具の温度が定常状態に達するまでの時間に限られるから、健康医療器具としての作用効果は時間的に限定される。また、トルマリンは電気的には絶縁物であるため、荷電粒子の数も少なく、電界により加速されて物体中を動く移動度も小さいので、荷電粒子浸透効果はあまり期待できない。
【０００７】
荷電粒子の効果と赤外線及び磁力線の相乗効果を目的として製造されている磁石材料粉末と赤外線放射材料粉末との混合物をプレス成型して作成される複合磁石では、荷電粒子の効果を特に増すため、赤外線及び荷電粒子放射材料であるトルマリン粉末を予めカップリング剤（結合剤）で絶縁コーティングして、樹脂成型する製造方法も提案されている（特許文献２）。
【特許文献２】特開２００１−１２６９０８号公報
【０００８】
希土類磁石は導電性の金属材料であり、赤外線をほぼ完全に反射する。フェライト磁石は絶縁体であり、赤外線を透過させる。そのため、磁石材料による赤外線の吸収ロスは余りないと思われるが、樹脂は基本となる高分子主鎖に付随した官能基による赤外線吸収能が大きいので、磁石内部の赤外線放射材料が体温で活性化されて出てくる赤外線は途中で吸収され、複合磁石表面には到達し難い。そのため、配合された赤外線放射材料の放射能が大きくない限り、有効性は低い。このため、赤外線放出能の大きな材料が求められてきた。
【０００９】
また、荷電粒子の人体浸透効果についていえば、発生する電荷は定常状態に達するまでの時間限定的なものであり、圧電焦電材料であるトルマリンの表面が絶縁された場合は、荷電粒子は絶縁膜を通りにくいので、その効果は殆ど期待できない。また、絶縁膜を抜けた荷電粒子もボンド樹脂中の電荷のライフタイム及び移動度は大きくないため、樹脂中でトラップされ、例えトルマリンから電荷が発生しても人体表面に達する量は少ない。この意味でも、従来の複合磁石型での電荷浸透効果は殆ど期待できない。このため、本発明者は、磁力線の遠接作用効果と赤外線及び荷電粒子の近接作用効果を利用した表面コーティング型複合磁石を特願２００６−４２９１５で提案したが、この提案に係る発明も、電荷浸透効果が時間的に限られるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の赤外線及び荷電粒子相乗効果を用いる健康医療器具の能力を向上するためになされたものである。本発明の健康医療器具に磁石材料を併用し磁力線との相乗効果を発揮させることは一層望ましい。本発明が解決しようとする課題は、赤外線及び荷電粒子の人体表面への浸透効果の時間的制約をなくし、装着している時には常に赤外線及び荷電粒子を人体に浸透させ、赤外線及び荷電粒子の相乗効果を十分に発揮する経済的な健康医療器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、衝撃波で合成されたＳＰ３半導体構造を有する炭素粒子（以下、ＳＰ３半導体炭素粒子と言う。）を、健康医療器具の人体に接触する面（本明細書においては、これを人体接触面という。）側に配置し、前記ＳＰ３半導体炭素粒子をその背面に配置した圧電焦電材料より放射される赤外線及び荷電粒子エネルギーで励起して、人体加温に有効な波長４-１０μｍの赤外線放射及び荷電粒子の浸透効果を増長させることを特徴としている(請求項１)。ＳＰ３半導体炭素粒子を含む成型品の厚みは、１０μｍ以上が望ましい。１０μｍ以下では発生する荷電粒子の数が減少し、人体への浸透効果が劣化する。
健康医療器具は、金属帯又は非金属帯で腕輪等として形成されることが多い。従って、上記半導体炭素粒子成型品は、その腕輪等の金属帯又は非金属帯の人体接触面側に配置し圧電焦電材料粉末成型品はその後にセットするが好ましい。
この健康医療器具を人体に装着して使用する場合は、その人体接触面では、半導体炭素粒子の体温による加熱励起効果で波長４−１０μｍの赤外線と荷電粒子が発生する。背後の圧電焦電効果で発生する赤外線エネルギーは前面にあるＳＰ３半導体炭素粒子を励起し波長４−１０μｍの赤外線に波長変換させる。圧電焦電粒子成型品より発生する荷電粒子は少ないが、成型品が絶縁体であるため、表面電荷として残り、前面の半導体炭素粒子から発生する荷電粒子を電界により人体側に移動させ、人体への浸透効果を増す。
赤外線及び荷電粒子放射材料として、全て半導体炭素粒子を使用した場合は、赤外線放射効果は変わらないが、半導体炭素粒子から発生した電荷は、一部金属帯に放電され、荷電粒子浸透効果は下がるので、材料の有効利用からは効率的ではない。また、ＳＰ３半導体炭素粒子のコストは、圧電焦電材料よりも２桁程高いため、成型品に全て使用することは経済的にも問題になる。
【００１２】
前記ＳＰ３半導体炭素粒子を健康医療器具の人体接触面側に担持させる形態としては、ＳＰ３炭素粒子を樹脂ボンド又はガラスボンドとの結合体として圧電焦電材料成型品に滴下・コーティングして加熱硬化させる形態(請求項２)、又はＳＰ３炭素粒子を圧電焦電材料成型品表面に溶射しても良い。他の手段として、炭素粒子及び圧電焦電材料を個別にプレス成型して接着して使用した場合は、生産性が上がる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、健康医療器具の人体接触面側に配置されたＳＰ３炭素粒子成型品は、体温により励起される赤外線放射による人体加温効果及び発生した荷電粒子の人体への浸透効果を発揮するが、ＳＰ３炭素粒子の背面に配置された圧電焦電材料の温度差により発生する電荷によって生じる電界に基づいてＳＰ３半導体炭素粒子からの荷電粒子放出及び赤外線放射作用が増長されるため、高価なＳＰ３半導体炭素粒子の使用量を減らすことができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、ＳＰ３炭素粒子及び圧電焦電材料粒子は樹脂ボンド材又はガラスボンド材に混入し、健康医療器具を構成する金属帯に埋め込まれて使用されるため、使用形状の自由度が大きい。
【００１５】
請求項３の発明によれば、圧電焦電材料として安価で電気絶縁性の高い材料が使用されるため、発生する電荷によるＳＰ３炭素粒子の電荷浸透効果が高められる。また、圧電焦電材料は所定の形状にプレス成型して、健康医療器具に予めセットできるので、量産性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、衝撃波で合成されたＳＰ３半導体構造を有する炭素粒子（ＳＰ３半導体炭素粒子）をボンド材であるエポキシ樹脂又は低融点ガラス粉末等と混合し、その混合物を予め圧電焦電材料の埋込まれた健康医療器具を構成する金属帯又は非金属帯の人体接触部分にコーティングし加熱硬化するか（請求項２）又はその炭素粒子を結合材と混合して前記金属帯又は非金属帯に溶射してもよい。
【００１７】
ＳＰ３半導体炭素粒子を得る方法の具体例としては、（Ａ）密閉容器の中で高性能ＣＢ爆薬を爆発させて２００万気圧と数千度の温度を瞬時に発生させ、ＳＰ３とＳＰ２の複合構造を有するダイヤモンド超微粒子を合成し、（Ｂ）カーボン微粉末及びＣｕ粉末等を密閉容器に入れ、その上部にセットされた爆薬を点火することにより、同様の圧力及び温度を粉末混合品にかけて、カーボンをダイヤモンド化した後、金属粉を酸で溶かしてダイヤモンド構造の複合炭素粒子を得、       （Ｃ）その後、必要に応じて表面のＳＰ２グラファイト膜を硝酸又は超臨界水で除去して、前記ＳＰ３半導体炭素粒子を得る方法がある（非特許文献１、２参考）。これらを以下、衝撃波法という。
【非特許文献１】大澤映二  Japan Nanonet Bulletin  108ｐ 2006.03.08
【非特許文献２】住友石炭鉱業ｋｋ  クラスター技術研究会  2006.03.27
【００１８】
衝撃波法で得られたダイヤモンド粉末は、粒子製造工程中の不純物、特に爆薬の中に含まれる窒素を含み、Ｎ型半導体になり易く、また、爆発時の圧力により粒子内部の歪等の影響でダイヤモンドとしてのバンド構造が乱れ、不純物準位密度が多いので電気伝導性があり、体温により励起されたキャリアからの波長４−１０μｍの赤外線放射量及び荷電粒子放出能が従来品のトルマリン等に比較して５〜１０倍大きいことが判明した。
【００１９】
通常のダイヤモンドは禁制帯幅５．５ｅＶで、常温では比抵抗１０Ｅ１６Ωとほぼ完全な絶縁体である。絶縁体に近く、比抵抗が大きいダイヤモンドは、体温程度の加熱では電荷がバンド幅を超えて励起はされにくいので、荷電粒子放出効果は期待できない。したがって、励起された荷電粒子がバレンス帯に落ちるとき放出される放射光も少ない。これに対して、本発明で使用するＳＰ３ 半導体炭素粒子は製造条件により比抵抗が１０Ｅ２−１０Ｅ６Ω位の低い値を得ることが可能である。この比抵抗が低いＳＰ３半導体炭素粒子を用いて、体温程度の加熱で大きい荷電粒子放出効果を発揮させ、その背面に圧電焦電材料を存在させてその圧電焦電材料からの赤外線及び荷電粒子により、ＳＰ３半導体炭素粒子の赤外線及び荷電粒子の放出能を増強して、健康増進効果を向上させることが、本発明の要旨である。
【００２０】
本発明で使用されるＳＰ３半導体炭素粒子と通常の健康医療器具に使用されているトルマリンとの赤外線輻射能の特性の比較を図１に示す。図１における比較例は、エポキシ樹脂に５０ｗｔ％のトルマリンを混合したものを１５０度℃で加熱凝固したものであり、実施例はエポキシ樹脂に１０ｗｔ％のＳＰ３半導体炭素粒子を混合したものを１５０度℃で加熱凝固したものである。両サンプルを４０℃の環境で、赤外線分光放射能を測定した。
ＳＰ３炭素粒子は、配合量がトルマリンの５分の１であるにもかかわらず、２００−４００℃に加熱された物体から主として放射される４−１０μｍの赤外線放射量が大きい。
【００２１】
［実施例］
図２に、本発明による健康医療器具の模式図を示す。本発明は、赤外線放射効果及び荷電粒子浸透効果を高めるため、樹脂ボンド又はガラスボンドとＳＰ３半導体炭素粒子を混合し液状になった半製品ｍ１を、健康医療器具を構成する金属帯１、例えばチタンケースに開けた穴２に注入し、加熱硬化させる。その穴２の底面には予め圧電焦電材料ｍ２、例えばトルマリンを同様の方法か、プレス成型品の形でセットして置く。両材料ｍ１，ｍ２は、いずれも人体温により活性化され、励起されて発生する電荷ｅｃ１，ｅｃ２に基づいて赤外線及び荷電粒子を発生させるが、穴２の底面に配置された圧電焦電材料ｍ２からの赤外線及び荷電粒子３は、ＳＰ３半導体炭素粒子の波長４−１０μｍの赤外線４及び荷電粒子放射効果を増長させる。このため、高価なＳＰ３半導体炭素粒子の使用量を減少できる。
【００２２】
具体的な実施例として、純チタンの金属腕輪の人体接触面側に、それぞれ直径３ｍｍ、深さ１．８ｍｍの穴２０個をあけ、ＳＰ３炭素粒子１０ｗｔ％とエポキシ樹脂９０ｗｔ％を入れたものと、本発明の一実施例として、トルマリン５０ｗｔ％を含むエポキシ樹脂混合物を厚さ１ｍｍ、その上にＳＰ３炭素粒子１０wt％樹脂９０ｗｔ％を厚さ０．８ｍｍコーティングして、ハイブリッド構造体とした。これを人体に装着し、１５分後の体温上昇量を赤外線サーモグラフで測定した、また、加熱により発生する荷電粒子放射能を、電気量で測定した。荷電粒子放射量はＳＰ３炭素粒子粉末１００％配合品の２３℃の放射量を基準とした。
【００２３】
上記測定の結果は、次に示すとおりである（ｔは厚み）。
本発明品  ＳＰ３ハイブリッド              体温上昇    ０．８５℃
（０．８ｍｍｔ+トルマリン２ｍｍｔ）      
比較品    ＳＰ３単体  ２．８ｍｍｔ        体温上昇    ０．８０℃
本発明品（ＳＰ３ハイブリッド）と比較品（ＳＰ３炭素粒子単体）の温度による荷電粒子放射曲線を図３に示す。体温上昇効果及び荷電粒子放射効果は、両者間に殆ど差がなく、本発明品の材料コストは比較品の約３分の１になる。
人体加温に有効な波長４-１０μｍの赤外線放射能は、最表面のＳＰ３成型品の面積で決まり、双方同じである。本実施例の場合、ＳＰ３及び樹脂混合成型品の厚みが１０μｍを切ると、ＳＰ３炭素粒子よりの荷電粒子及び赤外線能が減少する。
以上の測定結果から、本発明のハイブリッド構造のＳＰ３炭素粒子を使用した健康医療器具は、製造コストが安く、しかも、人体への加温効果はＳＰ３炭素粒子１００％配合品とほぼ同じである。この点からも、本発明の産業上の有効性が判る。
本発明品は、磁石と併用すれば、磁力線、赤外線及び荷電粒子浸透効果との相乗効果を発揮する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明のＳＰ３炭素粒子及び圧電焦電材料のハイブリッド効果を応用して体温加熱による赤外線加熱効果及び荷電粒子浸透効果を利用した健康医療器具は、ネックレス、腕輪、指輪、足輪など、人体に使用できる以外に、コストが安いため、首輪等動物用医療器具としても応用できる。愛玩動物は、人体より体温が高いものが多いので、特に有効であると思われる。従って、本発明は、産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の複合炭素粒子とトルマリンとの赤外線分光放射特性図。
【図２】本発明模式図。
【図３】ＳＰ３炭素粒子単体とハイブリッド品との荷電粒子放射能比較図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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