專利名稱：健康器具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直接接觸人體皮膚而使用的健康器具，特別涉及含有鍺的健康器具。
背景技術(shù)：
鍺是作為半導(dǎo)體而被熟知的元素，在接觸人體皮膚而使用的場合，鍺通過離子反應(yīng)與氫結(jié)合，通過將氫排出體外，而使體內(nèi)的氧濃度增加，有恢復(fù)人體功能的恢復(fù)和細(xì)胞修復(fù)的作用，同時(shí)，鍺由于在溫度為32℃以上時(shí)電子容易脫離，因此有其電荷調(diào)整生命體電流的作用等的增進(jìn)健康的作用。
作為這樣的使用了鍺的接觸皮膚的健康器具，有專利文獻(xiàn)1等。又，作為這樣的利用了鍺的增進(jìn)健康作用的健康器具，制造銷售著通過鑄造而成型的用99.999質(zhì)量％鍺構(gòu)成的粒狀的健康器具、和項(xiàng)鏈或手鐲狀的健康器具。
另外，專利文獻(xiàn)2指出，這些使用了鍺的健康用皮膚接觸片，只鍺的表層部有助于治療效果，并提出了混合燒結(jié)鍺顆粒、與銀、金、錫等難離子化的金屬而成型的皮膚接觸片。公開了附件。
特公昭58-48186號公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特公昭61-15703號公報(bào)在上述描述中鍺被用于生產(chǎn)健康器具，但是鍺硬、有加工性不好的缺點(diǎn)，通過鑄造成型后，施行切削和磨削等機(jī)械加工時(shí)制品容易發(fā)生缺陷等，制造合格率差成為問題。鍺作為礦石價(jià)值比較高，上述制造合格率的問題成為直接對成本造成影響的重要的問題，希望得到容易加工、或者不需要加工的鍺健康器具。
在上述的狀況下，本發(fā)明的目的是，提供不需要加工、并且廉價(jià)的鍺健康器具以及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人在制造鍺健康器具時(shí)研討以近凈成型造型為特征的粉末冶金法的適用，從而完成了本發(fā)明。具體講，本發(fā)明的健康器具其特征在于，通過采用粉末冶金法制造健康器具，在不需要加工的同時(shí)，由含有Ge 2-20質(zhì)量％，剩余部分為不銹鋼的燒結(jié)構(gòu)件構(gòu)成。又，這樣的健康器具，希望上述燒結(jié)構(gòu)件的氣孔采用樹脂封孔。
又，本發(fā)明的健康器具的制造方法，其特征在于，將由2-20質(zhì)量％的鍺粉末和剩余部分的不銹鋼粉末組成的混合粉末壓粉成型為所要求的形狀后，在1000-1300℃的燒結(jié)保持溫度下燒結(jié)。此外，在上述燒結(jié)中，至少將從800℃到燒結(jié)保持溫度的溫度范圍以10℃/分以下的升溫速度升溫為好，另外，上述燒結(jié)之后，在氣孔中浸入樹脂為好。
本發(fā)明的鍺健康器具是采用得到近凈形狀(near-net shape)的制品形狀的粉末冶金法制造的，因此不需要加工、或者即使必需加工時(shí)也是采用最小限度的加工即可，同時(shí)，由于是由含有Ge 2-20質(zhì)量％，剩余部分為不銹鋼的燒結(jié)構(gòu)件構(gòu)成的，因此廉價(jià)地得到即使與皮膚接觸地安裝也不會因出汗等導(dǎo)致生銹、并具有鍺的增進(jìn)健康的作用的接觸片。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的健康器具，在成型為粒狀的場合，采用膠粘帶直接貼在人的皮膚上、或以項(xiàng)鏈或手鐲的形式成型，使之與皮膚接觸而安裝，因此需要防止人體出汗等所致的生銹，為此，通過以不銹鋼為基體，使其含有Ge，從而在避免生銹的問題的同時(shí)，同時(shí)具有鍺的增進(jìn)健康的作用。
作為健康器具的上述鍺的作用，在含有量不足2質(zhì)量％時(shí)，上述增進(jìn)健康作用缺乏，當(dāng)超過20質(zhì)量％時(shí)，鍺粉末硬而缺乏韌性，因此成型金屬模的損耗變得顯著，同時(shí)，原料粉末的壓縮性降低，成型體密度不怎么提高的結(jié)果，得到的燒結(jié)體密度也降低，使耐蝕性降低。所以，Ge的含有量為2-20質(zhì)量％是適當(dāng)?shù)摹４藭r(shí)，Ge以在不銹鋼基體中擴(kuò)散固溶、合金化的狀態(tài)存在。如本申請發(fā)明那樣，鍺產(chǎn)生液相，成為液相燒結(jié)的結(jié)果，氣孔量降低，顯示出防止銹發(fā)生的效果，這在例如上述專利文獻(xiàn)3公開的使用了電氣石礦石的情況下是看不到的。
對于不銹鋼，在JIS(Japanese Industrial Standard)、AISI(American Iron and Steel Institute)和BS(British Standard)等中規(guī)定了組成以質(zhì)量比表示，以Cr15-26％、Ni3.5-28％、C0.15％以下為必需成分的奧氏體系不銹鋼、組成以質(zhì)量比表示，以Cr11-32％、C0.12％以下為必需成分的不含有Ni的鐵素體系不銹鋼、和組成以質(zhì)量比表示，以Cr11.5-18％、C1.2％以下為必需成分的馬氏體系不銹鋼等。
其中，奧氏體系不銹鋼耐蝕性最優(yōu)異，因此很適合于本申請發(fā)明的與人體直接接觸的健康器具，但鐵素體系不銹鋼粉末為軟質(zhì)，粉末的壓縮性高，因此從兩者各自的優(yōu)點(diǎn)出發(fā)，適合共同使用。
另外，本發(fā)明由于是采用粉末冶金法形成的，因此得到作為粉末冶金法的特征的凈形狀(net shape)的制品，不需要加工、或者加工在最小限度下完成，但起因于粉末冶金法的氣孔殘留時(shí)，雖說是不銹鋼，也有氣孔吸收汗等、孔蝕生銹之憂，因此在氣孔中浸漬樹脂從而封孔，防止汗等進(jìn)入氣孔是有效果的。特別是在使用耐蝕性比奧氏體系不銹鋼差的鐵素體系不銹鋼的場合，強(qiáng)烈推薦向氣孔浸漬樹脂的封孔。作為浸漬的樹脂，使用丙烯酸樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚氨酯樹脂、硅樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂等。
通過使用在不銹鋼粉末中添加鍺粉末2-20質(zhì)量％、并混合的混合粉末，壓粉成型為所要求的形狀，將得到的壓粉體在1000-1300℃的燒結(jié)保持溫度下燒結(jié)，從而能夠得到上述的健康器具。當(dāng)燒結(jié)溫度低于1000℃時(shí)，燒結(jié)帶來的粉末間的相互擴(kuò)散不充分，不充分地致密化，氣孔量多，耐蝕性降低。另一方面，在超過1300℃的溫度下燒結(jié)時(shí)，制品容易因部分熔化而變形，故不優(yōu)選。
另外，如上述那樣，在燒結(jié)的升溫過程中，Ge從鍺粉末固溶擴(kuò)散到不銹鋼基體中，但從800℃左右開始產(chǎn)生液相，變?yōu)橐合酂Y(jié)，進(jìn)行Ge的均勻擴(kuò)散和燒結(jié)帶來的不銹鋼粉末的擴(kuò)散，有助于致密化。當(dāng)該液相的產(chǎn)生急劇時(shí)，燒結(jié)體發(fā)生氣泡，往往發(fā)生外觀不良，因此在燒結(jié)的升溫過程中，至少在從800℃到燒結(jié)保持溫度的溫度范圍以10℃/分以下的緩慢的速度升溫為好。
這樣得到的燒結(jié)體，由于通過Ge液相而成為致密的燒結(jié)體，因此氣孔量少，耐蝕性優(yōu)異。
又，本發(fā)明的健康器具是直接貼在皮膚上、或與皮膚直接接觸而安裝的，為此在希望耐蝕性更進(jìn)一步提高的場合，當(dāng)根據(jù)上述而得到的燒結(jié)體的氣孔中浸漬樹脂從而封孔時(shí)，由于成為孔蝕的原因的氣孔完全沒有了，因此是有效果的。
作為不銹鋼粉末，準(zhǔn)備JIS標(biāo)準(zhǔn)的SUS304(相當(dāng)于AISI304)的粉末，按表1所示的比例與鍺粉末配合、混合，將混合的原料粉末在成型壓力686MPa下連續(xù)成型100個(gè)底部直徑為Φ7mm、底部高度為1.65mm、從底部到圓錐頂部的高度為1mm的陀螺形狀的試驗(yàn)片，制作了試驗(yàn)編號01-21的成型體試樣。
該連續(xù)成型后，目視觀察金屬模的狀態(tài)，對發(fā)生金屬模磨損的試樣判斷為不適于制造，并中止以后的制造。未發(fā)現(xiàn)磨損的場合，從得到的100個(gè)各成型體試樣取出22個(gè)在表1的燒結(jié)條件下在氫氣氣氛中燒結(jié)，制作了燒結(jié)體。在燒結(jié)時(shí)，直到800℃的升溫速度以20℃/分進(jìn)行。該燒結(jié)后，對外觀可看到不良的試樣判斷為不適于制造，并中止試驗(yàn)。對于外觀良好的試樣，使用1個(gè)燒結(jié)體試樣測定相對密度。另外，將另1個(gè)供金屬組織觀察用，進(jìn)行金屬截面的組織觀察。對于其余的各20個(gè)燒結(jié)體試樣，部分地浸漬丙烯酸樹脂，制作了各20個(gè)試驗(yàn)用試樣。另外為了比較，制作了20個(gè)相同形狀的、鍺含有量為99.999質(zhì)量％的鑄造品，作為試樣22。
試樣01-21的外觀顏色為不銹鋼基體的顏色，但試樣22呈現(xiàn)少許發(fā)黑的顏色，因此為了從外觀上不能判別其區(qū)別，用黑色的涂料對這些試樣實(shí)施涂漆，供被試驗(yàn)者安裝試驗(yàn)用。
將根據(jù)上述制作的試驗(yàn)用試樣分配給被試驗(yàn)者，用直徑Φ20mm的絆創(chuàng)膏貼在皮膚上，3個(gè)月后向這些被試驗(yàn)者求得調(diào)查答案，詢問有無肩僵直的治愈等效果，同時(shí)調(diào)查是否可見因使用所致的生銹。以上的結(jié)果一并示于表1。
對于鍺含量不同的試樣01-03、14和22的試驗(yàn)各20個(gè)用試樣，給被試驗(yàn)者100人隨便地分配試驗(yàn)用試樣，使安裝1個(gè)/人，確認(rèn)其鍺含量的效果和有無生銹。另外，對于試樣04、05、07-12的試驗(yàn)用試樣，給被試驗(yàn)者40人隨便地分配各試驗(yàn)用試樣，每一個(gè)被試驗(yàn)者從這些試樣中選擇4個(gè)，同時(shí)安裝，確認(rèn)由燒結(jié)條件等帶來的效果和有無生銹。
而且，對于不銹鋼粉末的鋼種相同、而有無浸漬樹脂不同的試樣16和17、試樣18和19、以及試樣20和21的試驗(yàn)用試樣，按每個(gè)鋼種，使被試驗(yàn)者20人同時(shí)安裝浸漬樹脂的試樣和未浸漬樹脂的試樣各1個(gè)(2個(gè)/人)，確認(rèn)由有無浸漬樹脂和不銹鋼粉末鋼種的差異帶來的效果和有無生銹。以上被試驗(yàn)者200人的安裝評價(jià)結(jié)果示于表1。
表1

*1燒結(jié)體表面產(chǎn)生氣泡
*2制品變形*3金屬模發(fā)生磨損從表1知道，鍺粉末的添加量為20質(zhì)量％以下的試樣，全部連續(xù)成型100個(gè)后未發(fā)現(xiàn)金屬模損耗，轉(zhuǎn)移到下個(gè)工序，對于鍺粉末的添加量超過20質(zhì)量％的試樣編號15的試樣，連續(xù)成型100個(gè)后金屬模發(fā)生損耗，試樣制作中止。所以證實(shí)了，為了粉末成型，應(yīng)該將鍺粉末的添加量控制在20質(zhì)量％以下。
對于進(jìn)入到燒結(jié)工序的其他試樣，確認(rèn)金屬組織的結(jié)果知道，作為鍺粉末而給出的Ge均在不銹鋼基體中擴(kuò)散固溶、合金化。
從試驗(yàn)編號01-03、14和22的試樣的應(yīng)用結(jié)果知道，如果Ge含有量為2質(zhì)量％以上，則有鍺的治療效果。另外也證實(shí)，如果Ge含有量為10質(zhì)量％以上，則有與Ge含有量99.999質(zhì)量％的鑄造品同等的效果。所以證實(shí)了，Ge即使與不銹鋼基體合金化也可以沒有問題地發(fā)揮治療效果。另外，這些試樣均未發(fā)現(xiàn)生銹，證實(shí)了未發(fā)生由Ge的含有量帶來的耐蝕性問題。
對于試樣編號06的試樣，從800℃到燒結(jié)保持溫度的升溫速度超過10℃/分，鍺液相一時(shí)急劇發(fā)生，因此燒結(jié)工序后燒結(jié)體上可發(fā)現(xiàn)氣泡，以后的試驗(yàn)中止。此外，直到燒結(jié)保持溫度的升溫速度為10℃/分以下的試樣編號03和05的試樣，供被試驗(yàn)者安裝試驗(yàn)用，顯示出良好的治療效果和良好的耐蝕性。
所以證實(shí)了，從800℃到燒結(jié)保持溫度的升溫速度為10℃/分以下是制作完好的試樣所必需的。
對于試樣編號13的試樣，因燒結(jié)工序后的外觀不良而中止了試驗(yàn)，這由于燒結(jié)保持溫度超過1300℃，因此燒結(jié)時(shí)的收縮量過大，發(fā)生變形。另外，由試驗(yàn)編號03、07-10、12和13的試樣的應(yīng)用結(jié)果證實(shí)了，燒結(jié)保持溫度不足1000℃的試驗(yàn)編號07和08的試樣，由燒結(jié)產(chǎn)生的致密化不充分，殘留的氣孔量多，即使浸漬樹脂后也在整個(gè)面上發(fā)生銹，燒結(jié)保持溫度在1000-1300℃是優(yōu)選的。
通過比較試驗(yàn)編號03、10、16、18、20的試樣(浸漬了樹脂)、和試驗(yàn)編號04、11、17、19、21的試樣(未浸漬樹脂)，能夠調(diào)查由不銹鋼鋼種對治愈效果和對耐蝕性的影響以及有無浸漬樹脂的效果。從中知道，無論奧氏體系不銹鋼和鐵素體系不銹鋼的鋼種，均看到了治愈效果。另外，對于未實(shí)施樹脂浸漬的SUS430(AISI430)和SUS436(AISI436)的試樣19、21，看到了極微量的生銹。它們在對健康完全沒有問題的程度，但由于直接接觸皮膚而使用，因此根據(jù)不銹鋼的種類浸漬樹脂更好。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明通過采用粉末冶金法制造健康器具，可廉價(jià)地提供一種健康器具，它不需要加工，同時(shí)由于由含Ge 2-20質(zhì)量％、剩余部分為不銹鋼的燒結(jié)構(gòu)件構(gòu)成，因此耐蝕性優(yōu)異，同時(shí)兼具有鍺的增進(jìn)健康作用，因此直接貼在皮膚上、或以安在身上的器具的形式與皮膚接觸而安裝。
權(quán)利要求
1.一種健康器具，其特征在于，由含有Ge 2-20質(zhì)量％、剩余部分為不銹鋼的燒結(jié)構(gòu)件構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的健康器具，其中上述燒結(jié)構(gòu)件的氣孔采用樹脂封孔。
3.一種制造健康器具的方法，其特征在于，將由2-20質(zhì)量％的鍺粉末和剩余部分的不銹鋼粉末組成的混合粉末壓粉成型為所要求的形狀后，在1000-1300℃的燒結(jié)保持溫度下燒結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的健康器具的制造方法，其特征在于，在上述燒結(jié)中，至少將從800℃到燒結(jié)保持溫度的溫度范圍以10℃/分以下的升溫速度升溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的健康器具的制造方法，其特征在于，上述燒結(jié)之后，浸漬樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提供不需要加工、并且廉價(jià)的鍺皮膚接觸型健康器具及其制造方法。該健康器具由含有Ge2－20質(zhì)量％、剩余部分為不銹鋼的燒結(jié)構(gòu)件構(gòu)成。該燒結(jié)構(gòu)件的氣孔采用樹脂封孔為好。另外，其制造方法是將由2－20質(zhì)量％的鍺粉末和剩余部分的不銹鋼粉末組成的混合粉末壓粉成型為所要求的形狀后，在1000－1300℃的燒結(jié)保持溫度下燒結(jié)，優(yōu)選將至少從800℃到燒結(jié)保持溫度的溫度范圍的升溫速度規(guī)定為10℃/分以下。
文檔編號A61N1/00GK1589922SQ20041006850
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者中山幸弘, 石島善三, 竹花敏一, 松村隆志 申請人:日立粉末冶金株式會社