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JPH05319854A - 生体適合性ガラス - Google Patents

生体適合性ガラス

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JPH05319854A
JPH05319854A JP3133179A JP13317991A JPH05319854A JP H05319854 A JPH05319854 A JP H05319854A JP 3133179 A JP3133179 A JP 3133179A JP 13317991 A JP13317991 A JP 13317991A JP H05319854 A JPH05319854 A JP H05319854A
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JP
Japan
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glass
weight
melting
infrared
melt
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JP3133179A
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ヘルマン、ディッツ
Hartmut Paschke
ハルトムート、パシュケ
Ludwig Gaschler
ルドヴィッヒ、ガシュレル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
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Publication date
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/0007Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
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    • C03C3/083Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
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    • C03C4/08Compositions for glass with special properties for glass selectively absorbing radiation of specified wave lengths
    • C03C4/082Compositions for glass with special properties for glass selectively absorbing radiation of specified wave lengths for infrared absorbing glass

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤外線溶融性及び生理学的受容性を有し、生
体内に植え込まれた応答機、即ちミニ送信機などの敏感
な機器や材料を包封するのに適し、また敏感な物質の溶
融包封用のアンプルガラスなどとして有用な生体適合性
ガラスを提供する。 【構成】 赤外線を用いて溶融できる生体適合性ガラス
は、酸化物を基準として65〜68重量%のSiO2
0〜3重量%のLi2 O、12〜14重量%のNa
2 O、2.5〜4重量%のK2 O、15〜17重量%の
アルカリ金属酸化物合計量、2〜3重量%のMgO、
4.2〜5.5重量%のCaO、0〜2重量%のBa
O、3〜4重量%のAl2 3 、0〜1重量%のB2
3 及び2.7〜4.1重量%のFeOを含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生体適合性ガラスに関
し、さらに詳しくは、その赤外線溶融性及び生理学的受
容性のために、生体内に植え込まれる応答機、即ちミニ
送信機などの敏感な機器や材料を包封するのに適し、ま
た敏感な物質の溶融包封用のアンプルガラスなどとして
有用な生体適合性ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】動物か
ら、また動物を介して情報を得ることは、動物の体にミ
ニ送信機、即ち応答機(トランスポンダー)を植え込む
方法により行われている。応答機は本質的に送信機アン
テナと記憶素子及び/又はセンサーあるいは他の部品か
ら成っており、記憶素子に蓄積されたコードあるいは他
の情報を外部受信機を介していつでも読み出せるように
なっている。このタイプのシステムは、動物の情報及び
認識システムとして市販されている。このように、例え
ば、動物を認識でき、その位置、体温及び他のデータを
測定して科学的目的、例えば移行ルートを測定したり、
自動給餌システムを制御したりするために用いられる。
化学的侵食に極めて敏感な応答機は、包封することによ
って体液から保護されている。公知の包封材料は、高価
であるかあるいは機械加工困難な幾つかのプラスチック
類、及びガラスである。包封は、例えば野生動物のラベ
リング(標識付け)において、体内に寿命の間、即ち3
0年程まで留まらねばならないため、ガラスがその良好
な長期安定性、低価格及び良好な加工特性により特に包
封材料として適している。包封は、応答機を一端が封止
(シール)されたガラス管内に入れ、次いでその他端を
溶融により封止することによって行われている。
【0003】この目的のためにこれまで用いられてきた
ガラスの主たる欠点は、溶融封止を行うことが比較的に
簡単でないことである。応答機の腐蝕に対する敏感性の
ために、それを気密に包封するだけでなく、痕跡ほどの
腐蝕性ガスも存在しない環境下で、即ち保護ガス雰囲気
下又は真空中で包封を行う必要がある。ガラスを溶融す
るために火炎を用いることはできず、何故ならば燃焼に
よって生ずる水分が長期において応答機を腐蝕するから
である。
【0004】これまで用いられてきたガラスは、従っ
て、通常、抵抗加熱素子の熱により、一般にコイル溶融
により封止されている。コイル溶融においては、溶融に
必要な熱は電気抵抗加熱される白熱線コイルにより発生
される。コイルからガラスへの熱伝導は主として対流に
より起こる。しかしながら、これは、溶融に比較的長時
間を要し、その結果、溶融封止操作中に応答機にかかる
加熱量が比較的に大きくなり、また長いサイクル時間と
なり、即ち溶融封止機械を低出力にすることになるとい
う欠点がある。加えて、コイルは極めて限られた寿命し
か有さない。
【0005】いわゆるリードガラスもまた既に知られて
おり、リードスイッチを包封するのに用いられており、
焦点合せをすることができまた真空中でも有効な赤外線
により溶融することができる。赤外線溶融は焦点合せを
することができる利点を有し、これは多量のエネルギー
を一点に集中することができ、それによって溶融がわず
かに短時間で生じ、従って包封部品に対する加熱量はほ
んのわずかである。しかしながら、これらのリードガラ
スは、毒性成分(B2 3 ,BaO,PbO等)を高い
割合で含有し、従って長期において有害であるため、植
込み応答機の包封用には適していない。
【0006】従って、本発明の目的は、赤外線溶融用に
適し、その中の毒性成分の割合がゼロであるか、あるい
は少なくとも生理学的に受容可能な程低く保たれている
ガラスを見い出すことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記目
的を達成するために、酸化物を基準として以下の組成 SiO2 65〜68重量%、 MgO 2〜3重量% Li2 O 0〜3重量%、 CaO 4.2〜5.5重量% Na2 O 12.0〜14.0重量%、BaO 0〜2重量% K2 O 2.5〜4.0重量%、 Al2 3 3〜4重量% アルカリ金属酸化物合計量 15〜17重量%、 B2 3 0〜1.0重量%、 FeO 2.7〜4.1重量% を有することを特徴とする生体適合性ガラスが提供され
る。このようなガラスは、植込み用(移植用)生体適合
性包封材や赤外線により溶融封止できるアンプル製造用
ガラスなどとして有利に用いることができる。
【0008】
【発明の作用及び態様】ガラスのSiO2 含量は65〜
68重量%である。65重量%の限度未満の含量になる
と耐薬品性が低下し、またガラス管製造において結晶化
の危険性が増大する。68重量%を越える含量になると
高融点、高粘度となり、さらにガラスの溶融中高いエネ
ルギーが必要となる。
【0009】アルカリ金属酸化物の機能は、粘度及び軟
化点を下げることにある。しかしながら、アルカリ金属
酸化物の含量はいずれにしても高すぎてはならず、さも
ないとガラスの耐薬品性がかなり低くなる。合計アルカ
リ金属酸化物含量は、従って15〜17重量%であるべ
きである。好適なアルカリ金属酸化物はNa2 Oであ
り、これは12.0〜14.0重量%の量で用いられ
る。ガラスはさらに2.5〜4.0重量%のK2 Oを含
有することができる。K2 O含量が4重量%以上になる
と、軟化点に対するその逆効果が受容不可能な程著しく
なる。酸化リチウムはガラス中に3重量%以下の量で存
在できる。Na2 O及びK2 Oに比べて、Li2 Oはよ
り大きな粘度低減効果を有するが、3重量%の量を越え
るべきではなく、さもなければ結晶化傾向が過剰にな
り、また耐薬品性に劣るものとなる。しかしながら、殆
んどの場合、高価なLi2 Oはガラス中に全く加えられ
ない。
【0010】使用されるアルカリ土類金属酸化物は、特
に4.2〜5.5重量%の量のCaOと2〜3重量%の
量のMgOである。これらの添加目的は、ガラスの化学
的安定性を改善することにある。これらの含量が上記範
囲未満であれば化学的安定性が低下し、一方、それと対
照的に、上記範囲を越えれば軟化点が増大し、その結
果、溶融包封されるべき部品に対する加熱量が増大す
る。バリウムイオンは毒性であり、従ってBaO含量は
できるだけ低く、2重量%以下であるべきであり、予防
的にはBaOを完全に削除することを期すべきである。
それにも拘らず、BaOの添加は時には適当な場合もあ
り、それはガラスの粘度を低減でき、従って溶融包封さ
れるべき物質の熱的防護を提供することになるからであ
る。2重量%以下のBaO濃度であればもはや毒性反応
を生ずることもない。
【0011】酸化アルミニウムは3〜4重量%の範囲の
量で存在でき、ガラスの化学的安定性を改善するのに用
いられる。しかしながら、この含量が上記範囲を越える
と、溶融点及び粘度が著しく増大し、従って溶融包封さ
れるべき物質が熱的損傷を受ける危険性がある。化学的
安定性及び溶融点の両方に関する特に好ましい特性は、
上記範囲内で達成される。
【0012】B2 3 は毒性イオンを遊離できる他のガ
ラス成分である。そのガラス中における最大含量は1重
量%である。B2 3 はガラスの耐薬品性を改善する
が、その含量はできるだけ低く維持すべきである。
【0013】酸化鉄(FeO)含有により、ガラスは赤
外線により溶融可能となる。酸化第一鉄は、溶融操作中
に赤外線が溶融されるガラスにより実質的に吸収され、
吸収がガラスの厚さにわたってできるだけ均一になるよ
うな量で存在すべきである。鉄(II)イオンの濃度が
低すぎると、吸収も少なすぎ、比較的長い溶融時間が必
要となる。一方、その濃度が高すぎると、吸収が全て表
面近くで起こるようになる。その場合、下層は表面に近
い層からの伝導により温められねばならなくなり、同様
に比較的長い溶融時間を要する結果となる。しかしなが
ら、比較的長い溶融時間では、ガラスの伝導のために、
溶融包封されるべき物質に比較的に大きな加熱が付加さ
れることになる。0.1〜1mmの通常の壁厚の応答機用
管又はアンプルについては、波長λ=1060nm、厚さ
1mmでのガラスの透過率が2〜20%の範囲にあれば良
好な結果が得られる。これはFeO濃度が2.7〜4.
1重量%での場合である。溶融されるガラスの壁厚が薄
くなればなる程、ターゲットの吸収は大きくなり、従っ
て必要なFeO含量は高くなる。鉄がガラス製造中の融
解段階でFe2 3 の形態で添加される場合、ガラス中
に上記FeO含量を得るために、充分な量のFe(II
I)がFe(II)に還元されるのを確保するように適
切な融解プログラムが使用されねばならない。しかしな
がら、Fe23 として計量される合計の鉄含量は析離
傾向のために7重量%を越えるべきではない。
【0014】
【発明の効果】本発明に係るガラスは、毒性成分の含量
が極めて低く、生理学的に受容可能で優れた組織適合性
を有する従来にない新規なガラスである。ガラスは良好
な安定性を有し、従って管引抜き機械により容易に管に
加工することができる。また、その良好な赤外線溶融特
性により、生体内に植え込まれるべき応答機及び他の物
質のおだやかで急速な包封に極めて適し、また敏感な物
質の包装用アンプル材料として極めて適している。
【0015】
【実 施 例】通常のガラス出発材料を融解することに
よって表1に示すガラス(組成は酸化物基準で重量%で
示されている)を製造した。また同表には加工温度V
a、即ちガラスが104 dPasの粘度を有する温度も
併せて示す。包封された物質が受ける加熱が低減してい
ることを示すために、一端部(底部)が封止された外径
2.1mm、壁厚0.25mmを有する応答機用管をガラス
No.1から製作した。比較のために、従来応答機溶融
包封用に用いられている同じサイズのガラス管も使用し
た。他端部を封止する前に熱電対を管内に挿入し、予定
の溶融封止点の下10mmのところに配置した。接続線は
底部を通して外部に出した。次いで、管を底部の上20
mmのところが収束IR光線(赤外線灯出力110W)の
焦点に又は白熱コイル(コイル直径7mm、出力110
W)の中心になるように配置した。溶融封止に要した時
間及び熱電対で測定した最高温度を表2に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C03C 3/087 3/091 (72)発明者 ハルトムート、パシュケ ドイツ連邦共和国、デェー8300 エルゴル ディング、バルグラーベンシュトラーセ 11 (72)発明者 ルドヴィッヒ、ガシュレル ドイツ連邦共和国、デェー6500 マイン ツ、ヴェストリング 299

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物を基準として以下の組成 SiO2 65〜68重量%、 MgO 2〜3重量% Li2 O 0〜3重量%、 CaO 4.2〜5.5重量% Na2 O 12.0〜14.0重量%、BaO 0〜2重量% K2 O 2.5〜4.0重量%、 Al2 3 3〜4重量% アルカリ金属酸化物合計量 15〜17重量%、 B2 3 0〜1.0重量%、 FeO 2.7〜4.1重量% を有することを特徴とする生体適合性ガラス。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のガラスからなることを
    特徴とする植込み用生体適合性包封材。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のガラスからなることを
    特徴とする赤外線により封止できるアンプル製造用ガラ
    ス。
JP3133179A 1990-05-12 1991-05-10 生体適合性ガラス Expired - Lifetime JPH07108788B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4015264.2 1990-05-12
DE4015264A DE4015264C1 (ja) 1990-05-12 1990-05-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05319854A true JPH05319854A (ja) 1993-12-03
JPH07108788B2 JPH07108788B2 (ja) 1995-11-22

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ID=6406250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3133179A Expired - Lifetime JPH07108788B2 (ja) 1990-05-12 1991-05-10 生体適合性ガラス

Country Status (10)

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US (1) US5121748A (ja)
EP (1) EP0457047B1 (ja)
JP (1) JPH07108788B2 (ja)
AU (1) AU632229B2 (ja)
CA (1) CA2042349C (ja)
CZ (1) CZ281291B6 (ja)
DE (2) DE4015264C1 (ja)
DK (1) DK0457047T3 (ja)
RU (1) RU2068398C1 (ja)
SK (1) SK278853B6 (ja)

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