日本大学歯学部紀要 34，25‑31，2006

歯科用アマルガムの電位走査曲線―攪拌の影響―
鈴木信雄

名取愛一郎

神山明生

野元成晃

The effects of agitation on potential sweep polarization curvesof dental amalgams
Nobuo Suzuki , Aiichiro Natori , Akemi Nasuda‑Kouyama and Shigemitsu Nomoto
Abstract
The effects of agitation on the polarization behavior of dental amalgams in 0.1M sodium
chloride solutions were investigated using the potential sweep method with a sweep rate of
200mV/s.The dental amalgam electrodes were prepared from a conventional amalgam alloy
and three high‑copper amalgam alloys in accordance with the manufacturersʼinstructions
regarding the mercury‑alloy ratios and trituration times. It was found that the oxidation oftin in the conventional amalgam decreased in solutions that were agitated. While the effectof agitation on the oxidation of copper in high‑copper dental amalgams was very slight,thereduction of oxidated copper decreased dramatically on agitation.
Key words: agitation, copper, corrosion, dental amalgam, tin緒

言

材料および方法

歯科用金属の電気化学的挙動について，著者らは主として電位走査法

１. 電極および電流規制充試料電極は，市販の歯科用アマルガム合金４によって検討を重ねている。

種（従来型球状合金１種，高銅型合金３種）を電流規制充放電曲線測定については溶液攪拌の用いて調製した。各電極の本論文で用いる略号，影響が調べられているが，電位走査法に合金名，組成（製造社表示値）は表１に示すとついては溶存酸素還元挙動を知るため，遅おりである。試料電極（電極表面積 0.126cm ）い電位走査速度（10mV/s 以下）における溶液の調製は既報 と同様に行った。電極はアマル

攪拌が行われているのみであり，常用されていガム練和後６ヵ月以上経過したものを使用し，放電曲線測定

る電位走査速度（200mV/s）における溶液攪拌

供試直前に耐水研磨紙（#1200，三共）を用い，の影響は検討されていない。本報では歯科用ア注水下で研磨した。対極として白金極（HP‑105

マルガムの電位走査速度 200mV/s による電位型，東亜電波），参照極として飽和カロメル極

走査曲線におよぼす溶液攪拌の影響を検討した。 （HC‑205型，東亜電波）を用いた。以下，この陸上自衛隊郡山駐屯地医務室
名取歯科医院
日本大学歯学部物理学教室

M edical Section of Koriyama,Ground SelfDefense ForceNatori Dental Clinic
Department of Physics, Nihon University School of

日本大学総合科学研究所〒 101‑8310 東京都千代田区神田駿河台１‑８‑13(受理：2006年９月 28日）

Dentistry
Research Center of Nihon University
1‑8‑13 Kanda‑Surugadai, Chiyoda‑ku, Tokyo 101‑8310, Japan25

日本大学歯学部紀要 34，25‑31，2006

表１CodeAlloyCPDJG‑Cʼ
s Pre Non Zinc Luna Alloy
Johnson & Johnson Dispersalloy
G‑Cʼs Dialloy
Shofu Spherical‑D

DG
DSAmalgam Alloy
Composition (mass%)
AgSnCuZnHgPd others7070

26
16313―11―――――606025221013――――

1―

45Batch No.
JJ 1311GG
JM 4117860

参照極に対する電位を V（SCE）と略記する。

測定については 0.2〜−1.5V（SCE）の測定も２. 溶行った。

液

試料溶液として 0.1M 塩化ナトリウム溶液

成を用いた。溶液は特に脱酸素することなく，室温で実験した。電解用セルは 100ml 用硬質ガラ績

１. Ｃ Ｐ 極

ス製ビーカーであり，各測定に用いた液量は 50

CP 極に関する成績を図１〜３に示す。図１ml である。

は攪拌開始後の経時変化を示す成績である。こ３. 電位走査曲線測定装置の走査条件では１回の電位走査に 16秒を要す

電位走査曲線の測定はポテンショスタットるので，20秒は攪拌開始後２回目の電位走査，（HA‑211，北斗電工）に電位走査装置（HB‑103，160秒は 10回目の電位走査に相当する。攪拌に北斗電工）を付加して行い，記録は X‑Y 記録計

対する応答は速く，20秒後には無攪拌溶液とは（F‑３DR，理研電子）によった。

異なる波形の電位走査曲線になった。

４. 測定操作

攪拌開始後の経時変化は比較的小さく，20秒試料電極を研磨し，水洗の後，試料溶液に浸後と 160秒後ではほとんど変わらない成績が得積する。浸積後，直ちに電位走査を開始し，走られた。攪拌によって 0.0V（SCE）よりも貴な査開始３分後に電位走査曲線を記録した。次い

電位域の酸化電流が低下し，−1.0V（SCE）付で，電位走査を継続したまま，電磁式攪拌器（M近の還元電流ピークが消失している。図２の成‑21，ヤマト科学）
にて溶液を攪拌する測定を次

績は溶液攪拌の後,どの程度電位走査曲線が元のように行った。に戻るかを見たものであり，９分間，即ち，約１) 攪拌開始後の経時変化測定

34回電位走査を繰返しているので，酸化，還元攪拌開始後 20秒および 160秒後の電位走査電流が多少低下するが，ほぼ最初の無攪拌溶液曲線を記録した。の走査曲線に戻ることが分かる。図３の成績は

２) 攪拌後の無攪拌溶液に関する測定

走査範囲貴な側を 0.2V（SCE）に下げ，酸化の攪拌開始３分後の電位走査曲線を測定した程度を穏やかにした結果である。攪拌を停止す

後，攪拌を止めて静止溶液とし，攪拌停止３分れば，殆ど元の走査曲線に戻ることが明かであ後に電位走査曲線を測定した。

る。

以上，全て電位走査を継続したまま，条件を２. Ｄ Ｊ 極変えて３回の記録を行った。

DJ 極に関する成績を図４〜６に示す。攪拌開

電位走査速度は 200mV/s であり，電位走査始後の経時変化（図４）は 20秒後と 160秒後で範囲は 0.4〜−1.5V（SCE）としたが，２) のほとんど変わらない成績が得られた。攪拌によ26

歯科用アマルガムの電位走査曲線

図１

CP 極の電位走査曲線

図４ DJ 極の電位走査曲線

図２

CP 極の電位走査曲線

図５ DJ 極の電位走査曲線

図３CP 極の電位走査曲線

図６ DJ 極の電位走査曲線

攪拌 160秒後で大きくなった。

る影響は 0.0V（SCE）よりも貴な電位域では殆どないのに対し，−0.2〜−1.0V（SCE）の還元溶液攪拌後，攪拌を止めれば CP 極と同様に電流が低下し，−1.3V（SCE）付近の還元電流ほぼ最初の無攪拌溶液の走査曲線に戻った（図が増加した。−0.2V（SCE）付近の酸化電流は５）。電位走査範囲貴な側を 0.2V（SCE）に下27

日本大学歯学部紀要 34，25‑31，2006

げ た 場 合（図 ６），無 攪 拌 溶 液 で は−0.7V（SCE）の還元電流ピークが−0.3V（SCE）の還元電流ピークと明確に分離したが，この還元電流ピークが攪拌によって消失した。攪拌を停止すれば，殆ど元の走査曲線に戻ることが明かである。
３. Ｄ Ｇ 極
DG 極に関する成績を図７〜９に示す。攪拌
開始後の経時変化（図７）は 20秒後と 160秒後で，−1.3V（SCE）付近の還元電流ピークおよ

図７ DG 極の電位走査曲線

び−0.2V（SCE）付近の酸化電流ピークが 160秒後で大きくなったことを除き，ほとんど変わら な い 成 績 で あった。攪 拌 に よ る 影 響 が，−0.2〜−1.0V（SCE）の還元電流低下として表れる点は DJ 極に同じである。DJ 極では殆ど不明であったが，DG 極では攪拌によって 0.0V（SCE）よりも貴な電位域の酸化電流が僅かに低下する傾向が認められた。
溶液攪拌後，攪拌を止めれば CP 極あるいはDJ 極と同様にほぼ最初の無攪拌溶液の電位走査曲線に戻った（図８）。電位走査範囲貴な側を

図８ DG 極の電位走査曲線

0.2V（SCE）に下げた場合（図９），無攪拌溶液では−0.7V（SCE）の還元電流ピークが−0.3V（SCE）の還元電流ピークと明確に分離し，この還元電流ピークは攪拌によって消失した。攪拌を停止すれば，殆ど元の電位走査曲線に戻る。
４. Ｄ Ｓ 極
DS 極に関する成績を図 10〜12に示す。攪拌
開始後の経時変化（図 10）は 20秒後と 160秒後で，−1.3V（SCE）付近の還元電流ピークおよび−0.2V（SCE）付近の酸化電流ピークが 160秒後で大きくなった。攪拌による影響が，−0.2

図９ DG 極の電位走査曲線〜−1.0V（SCE）の還元電流低下として表れるた。

点は DJ 極および DG 極に同じである。DJ 極で溶液攪拌後，攪拌を止めれば他の電極と同様は殆ど不明であったが，DG 極と同様に DS 極
では攪拌によって 0.0V（SCE）よりも貴な電位にほぼ最初の無攪拌溶液の走査曲線に戻った

域の酸化電流が僅かに低下する傾向が認められ（図 11）。走査範囲貴な側を 0.2V（SCE）に下28

歯科用アマルガムの電位走査曲線る低下が顕著であったが，攪拌を停止すれば，殆ど元の走査曲線に戻った。

察
１. Ｃ Ｐ 極
CP 極では攪拌によって錫の酸化が顕著に抑制され,この酸化体を還元するための還元電流はほぼ全電位域に亘り低下した（図１〜３）。錫の酸化抑制は電極近傍の pH 低下（水素イオン濃度増加）が攪拌によって抑制されるため，不図 10 DS 極の電位走査曲線働態化し易くなったためである。この pH 低下
は−0.5V（SCE）よりも卑な電位域でできる錫酸化体を生成する際に水酸化物イオンが消費されたことによる。繰返し充放電曲線測定において CP 極 あるいは錫 の陽分極電位が攪拌によって貴になり，錫の酸化が抑制されることが示されたが，これも本測定と同じ理由によるものとえられる。

電極近傍の pH 低下の攪拌による抑制は容易であり，少なくとも 20秒以内に達成された(図１）。また，そのような攪拌効果は攪拌停止後速
図 11 DS 極の電位走査曲線やかに消失し，攪拌した後の静置溶液の電位走査曲線は攪拌前の初回の電位走査曲線にほぼー致した（図２〜３)。
２. 高銅型アマルガム（DJ 極，DG 極，DS 極)
高銅型アマルガム（DJ 極，DG 極，DS 極）の電位走査曲線におよぼす攪拌の影響は高銅型アマルガムの種類によらず類似であった（図４〜12）。即ち，攪拌によってアノード走査−0.2V（SCE）付近の酸化電流ピークが増加し，カソード走査では−1.0V（SCE）よりも貴な電位域の還元電流が低下し，−1.3V（SCE）付近の還元電流ピークが増加した。また，0.0V（SCE）

図 12 DS 極の電位走査曲線よりも貴な電位域の酸化電流（銅の酸化電流）は攪拌によって殆ど影響されなかった。

げ た 場 合（図 12），無 攪 拌 溶 液 で は−0.7V（SCE）の還元電流ピークが−0.3V（SCE）の−1.0V（SCE）よりも貴な電位域の還元電流還元電流ピークと明確 に 分 離 し た。DS 極 での低下は溶出イオンの攪拌による散逸に基づくは−0.3V（SCE）の還元電流ピークの攪拌によものであるが，電位走査範囲貴な側が 0.2V
29日本大学歯学部紀要 34，25‑31，2006（SCE）の場合（図６，９，12）低下の程度が少泉凱久，大塚吉兵衛，野元成晃（1980）各種歯ないことから，この低下は主として溶出銅イオ

科用合金の電位走査曲線におよぼす塩素イオ

ン散逸によるものとンの影響．日大歯学 54，431‑438

えられる。

３) 野元成晃，松島一彦，安田豊，吉川広，大越寿攪拌による−0.2V（SCE）付近の酸化電流

和，安藤進，小野瀬英雄（1981）歯科用アマル

ピークの増加は攪拌時間の影響があり（図４，ガムの腐食傾向に関する研究―人工歯垢形成７，10），比較的緩徐な変化である。これは攪拌用培地中における電位走査曲線―．日歯保存誌によって電極面の銅が減少し，錫の面が大きくなるためと

24，606‑617

えられる。攪拌を停止すると，溶

４) 鈴木信雄（1990）歯科用アマルガムの電気化学

出銅イオンの還元は攪拌開始前とほぼ同じにな的挙動におよぼすクエン酸塩，乳酸塩混合溶液

るので，電極 面 は 攪 拌 開 始 前 に 戻 り−0.2Vの影響．日大歯学 64，57‑64
５) 野元成晃，柴忠一，横瀬勝美（1993）歯科用ア（SCE）付近の酸化電流ピークも攪拌開始前とマルガムの遅い走査速度による分極挙動．日大類似になる（図５，８，10）。

歯研紀 21，83‑90

攪拌による−1.3V（SCE）付近の還元電流

６) 野元成晃，柴忠一，横瀬勝美，勝又徳昭（1994）

ピークの増加は，錫（Ⅳ）酸化体から錫（Ⅱ）

歯科用銀合金の酸性溶液中における分極挙動．

酸化体へ還元量の増加，あるいは溶出銅イオンによる錫の酸化などによるものとも

日大歯研紀 22，43‑48

えられる７) 野元成晃，紺野道広，西方譲，海谷幸利，福岡が，これについては今後の検討が必要である。

結雄人，荒井敏之，大塚吉兵衛（1994）銀，銅，錫の酸性溶液中における電位走査曲線．日大歯論

学 68，1004‑1011

市販歯科用アマルガム４種（従来型１種，高８) 野元成晃，柴忠一，横瀬勝美，菊池道夫，湯浅銅型３種）の 0.1M 塩化ナトリウム溶液におけ智（1990）歯科用銀合金の繰り返し充放電曲線．
日大歯研紀 18，75‑80

る電位走査速度 200mV/s による電位走査曲線９) 野元成晃，柴忠一，横瀬勝美，宮木了（1991）におよぼす溶液攪拌の影響を検討し，次の知見歯科用アマルガムの充放電曲線におよぼす攪を得た。

拌の影響．日大歯研紀 19，39‑46１) 従来型アマルガムは溶液攪拌によって錫の10) 野元成晃，柴忠一，横瀬勝美，武田弘人（1991）

酸化が抑制され，カソード走査における還元歯科用銀合金の繰り返し充放電曲線―塩素イ電流が低下した。

オンおよび攪拌の影響―．
日大歯研紀 19，47‑52２) 高銅型アマルガムの銅の酸化は溶液攪拌の11) 相浦洲吉（1992）電流規制法による歯科用銀合影響を受けないが，溶出イオンが攪拌によっ

金の酢酸塩溶液中における充放電曲線．日大歯て散逸するため，カソード走査における還元

学 66，429‑436
12) 塩路昌吾，佐藤和貴，斎藤良造，長沼清，田村

電流が低下した。

嘉之，大塚吉兵衛，野元成晃（1992）酢酸塩溶
文献

液中における歯科用アマルガムの充放電曲線．
日大歯学 66，257‑265

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酸塩水溶液中における電気化学的挙動．防衛衛生 40，47‑56２) 勝又徳昭，前野正夫，大越哲也，藤井征朗，今30歯科用アマルガムの電位走査曲線

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およびチタン合金の溶存酸素還元に及ぼすア17) 寺西誠治，吉井剛，野元成晃，宮木了，中村節

ルブミンの影響．日大歯研紀 25，36‑45子（1981）弗化物含有歯科用アマルガムに関す31