Лекарственное средство с замедленным высвобождением, адсорбент, функциональный пищевой продукт, маска и поглощающий слой

Лекарственное средство с замедленным высвобождением, адсорбент, функциональный пищевой продукт, маска и поглощающий слой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к лекарственному средству с пролонгированным действием, содержащему пористый углеродный материал, адсорбенту, имеющему пористый углеродный материал, и к функциональному пищевому продукту, маске и поглощающему слою, в котором применяется такой адсорбент.

Уровень техники

В последнее время углеродные материалы, имеющие различные наноструктуры, например, углеродные материалы, имеющие регулярные (упорядоченные) тонкие структуры углеродных нанотрубок, углеродные нанокапсулы, цеолиты, мезопористый диоксид кремния, и др. привлекают значительное внимание. Кроме того, материалы, имеющие так называемую обращенную опаловую структуру, которые синтезированы с использованием, в качестве шаблона, коллоидного кристаллического элемента, состоящего из монодисперсных частиц диоксида кремния, частиц полистирола или тому подобного, также привлекают внимание. До настоящего времени были известны материалы, имеющие обращенную опаловую структуру, которые состоят из углерода, диоксида титана, диоксида кремния, оксида олова, полимерного материала или тому подобного, и для них была изучена возможность различных областей применения. Например, сообщалось об углеродном материале, имеющем обращенную опаловую структуру, в статье "Carbon Structures with Three-Dimensional Periodicity at Optical Wavelengths," (Углеродные структуры с трехмерной периодичностью на длине световой волны) Anvar A.Zakhidov, и др., Science, №282, 1998, с.897 (непатентный документ 1), и исследовано его применение для литий-ионных перезаряжаемых элементов, электрических конденсаторов с двойным слоем, топливных элементов или в качестве оптического материала с использованием структурного красителя, и т.д.

Кроме того, например, в выложенной патентной заявке Японии №2005-262324 раскрыт пористый углеродный материал, имеющий трехмерные регулярные поры, расположение которых упорядочено таким образом, чтобы образовалась кристаллическая структура на макроскопическом уровне, пористый углеродный материал, имеющий трехмерные регулярные поры, которые упорядочены в плоскостной ориентации (1,1,1) гранецентрированной кубической решетки, и дополнительно, способ получения этих пористых углеродных материалов.

Тем временем, удаление токсичных веществ у пациентов, с выявленным печеночным или почечным заболеванием проводится с использованием гемодиализа. Однако для гемодиализа требуется не только специальное оборудование и персонал, но также возлагается большая физическая и/или психическая ответственность на пациентов. В связи с этим привлекает внимание пероральный прием активных углеродных адсорбентов, таких как Kremezin, которые являются весьма безопасными для живых организмов и обладает стабильностью (см. публикацию патента Японии № Sho 62-11611). Кроме того, были предложены лекарственные препараты против ожирения, диабета, воспалительной болезни кишечника, адсорбент пурина в организме и др., в которых используют активированный углерод, и были проведены обширные исследования и разработки с применением активированного угля в области медицины.

С другой стороны, для эффективного действия лекарственного препарата в живом организме желательно выделение соответствующего количества лекарственного препарата в течение соответствующего времени. Для реализации этого условия, кроме того, предпочтительно используется носитель, с помощью которого можно регулировать скорость выделения лекарственного препарата. Когда лекарственный препарат адсорбируется на таком носителе, можно осуществить непрерывное выделение постоянного количества лекарственного препарата. Такой композиционный блок носителя с лекарственным препаратом может быть использован, например, в качестве лекарственного препарата, введенного через кожу и обладающего локальным эффектом подкожного поглощения для транспорта лекарственного препарата через кожу, или в качестве орального лекарственного препарата. Носитель состоит из материала, который является нетоксичным и химически стойким, например, неорганический материал, такой как углерод, оксид алюминия, диоксид кремния и др., или органический материал, такой как целлюлоза, полиэтиленоксид и др. Между тем, в последнее время появилось несколько сообщений с примерами использования углеродного материала в качестве носителя (см., например, выложенная патентная заявка Японии №2005-343885). Кроме того, появились сообщения относительно замедленного высвобождения удобрения при использовании активированного угля см., например, патент Японии №3694305). Документы уровня техники:

Патентные документы

Патентный документ 1: выложенная патентная заявка Японии №2005-262324 Патентный документ 2: патентная публикация Японии № Sho 62-11611 Патентный документ 3: выложенная патентная заявка №2005-343885 Патентный документ 4: патент Японии №3694305.

Непатентный документ

Непатентный документ 1: "Carbon Structures with Three-Dimensional Periodicity at Optical Wavelengths," (Углеродные структуры с трехмерной периодичностью на длине световой волны), Anvar A. Zakhidov, et. al., Science, No.282,1998, pp 897.

Сущность изобретения

Техническая проблема

Между тем, в упомянутом выше непатентном документе 1 отсутствует описание применения углеродных материалов, имеющих обращенную опаловую структуру, в качестве лекарственного средства с пролонгированным действием или адсорбента. Кроме того, в выложенной патентной заявке Японии №2005-262324 описано, что пористый углеродный материал может быть использован в качестве электродного материала для конденсаторов, элементов с ионами лития, топливных элементов и др., в качестве различных проводящих материалов, или в качестве оптического материала для избирательного отражения в заданной области длины волны. Однако в этом документе отсутствует описание применения пористого углеродного материала для лекарственного средства с пролонгированным действием/замедленным высвобождением, адсорбента, или функционального пищевого продукта, или в других областях.

Соответственно задачей настоящего изобретения является лекарственное средство с пролонгированным действием и адсорбент, который содержит углеродный материал (пористый углеродный материал), имеющий обращенную опаловую структуру, функциональный пищевой продукт, в котором применяется такой пористый углеродный материал, маска и поглощающий слой с использованием такого адсорбента.

Техническое решение

Лекарственное средство с пролонгированным действием (композиционный блок носитель-лекарственный препарат, который способен надлежащим образом регулировать скорость выделения лекарственного препарата) или адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество, или адсорбент для применения в медицине, адсорбент для перорального введения, или адсорбент, на котором адсорбируется аллерген, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, для достижения указанной выше цели имеет пористый углеродный материал, который содержит сферические поры, имеющие средний диаметр от 1×10^-9 до 1×10^-5 м и размещенные в пространстве, и который имеет площадь поверхности не меньше, чем 3×10² м²/г, предпочтительно не меньше, чем 1×10³ м²/г. Если средний диаметр пор меньше, чем 1×10^-9 м (1 нм), поры слишком малы, причем нельзя заметить существенное отличие характеристик между пористым углеродным материалом и массивным углеродным материалом. С другой стороны, если средний диаметр пор превышает 1×10^-5 м (10 мкм), то обычно поры являются слишком крупными, и может уменьшиться механическая прочность пористого углеродного материала. Кроме того, если площадь поверхности меньше, чем 3×10² м²/г, то типичные характеристики пористого углеродного материала могу быть неудовлетворительными.

Лекарственное средство с пролонгированным действием, или адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество, или адсорбент для применения в медицине, адсорбент для перорального введения, или адсорбент, на котором адсорбируется аллерген, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, для достижения указанной выше цели имеет пористый углеродный материал, в котором поры размещены в пространстве в соответствии с кристаллической структурой на макроскопическом уровне.

Лекарственное средство с пролонгированньм действием, или адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество, или адсорбент для применения в медицине, адсорбент для перорального введения, или адсорбент, на котором адсорбируется аллерген, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, для достижения указанной выше цели имеет пористый углеродный материал, в котором поры размещены на поверхности материала в расположении, соответствующем плоскостной ориентации (111) гранецентрированной кубической решетки на макроскопическом уровне. Тем временем, когда пористый углеродный материал разрезан вдоль виртуальной плоскости, параллельно его поверхности, в виртуальной плоскости сечения поры размещены в пространстве в соответствии с плоскостной ориентацией (111) гранецентрированной кубической решетки.

В лекарственном средстве с пролонгированным действием согласно первому - третьему вариантам осуществления настоящего изобретения, адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, адсорбенты для применения в медицине согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, адсорбенты для перорального введения согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, адсорбенты, на которых адсорбируется аллерген согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, функциональные пищевые продукты согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, которые будут описаны позже, маски согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, которые будут описаны позже, и поглощающие слои согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения которые будут описаны позже, предпочтительно, чтобы поверхность пористого углеродного материала была подвергнута химической обработке или молекулярной модификации. Примеры химической обработки включают обработку, в которой на поверхности образуются карбоксильные группы за счет обработки азотной кислотой. Кроме того, может быть осуществлена активирующая обработка водяным паром, кислородом, щелочью или тому подобным, и, таким образом, могут быть получены различные функциональные группы, такие как гидроксильные группы, карбоксильные группы, кетонные группы, сложноэфирные группы и др., на поверхности пористого углеродного материала. Кроме того, пористый углеродный материал может быть вовлечен в химическую реакцию с химическими частицами или белком, имеющим группу, способную взаимодействовать с пористым углеродным материалом, такую как гидроксильная группа, карбоксильная группа, аминогруппа и др., за счет чего также может быть осуществлена молекулярная модификация. Примеры активирующей обработки включают в себя способы газовой активации и способы химической активации. В этом описании способ газовой активации означает способ, в котором кислород, водяной пар, газообразный диоксид углерода, воздух или тому подобное используются в качестве активирующего средства, и пористый углеродный материал нагревается в такой газообразной атмосфере при температуре от 700 до 1000°С в течение времени в диапазоне от нескольких десятков минут до нескольких часов, и, таким образом, формируется тонкая структура под действием летучих компонентов или углеродных молекул в пористом углеродном материале. В этой связи температура нагревания может быть выбрана соответствующим образом с учетом типа исходного соединения для пористого углеродного материала, типа и/или концентрации газа и др., и предпочтительно составляет от 800 до 950°С. Способ химической активации означает способ, в котором активация проводится с использованием хлорида цинка, хлорида железа, фосфата кальция, гидроксида кальция, карбоната магния, карбоната калия, серной кислоты или тому подобного, вместо кислорода или водяного пара, применяемых в способе газовой активации, с последующей промывкой соляной кислотой, регулированием рН с использованием водного раствора щелочи и сушкой.

В лекарственном средстве с пролонгированным действием согласно первому - третьему вариантам осуществления настоящего изобретения, включая вышеупомянутые предпочтительные варианты, предпочтительно лекарственный препарат адсорбируется или наносится на пористый углеродный материал в количестве от 1 до 200 частей по массе в расчете на 100 частей по массе пористого углеродного материала, в результате чего можно получить лекарственное средство с пролонгированным действием, в котором имеется композиционный блок носитель-лекарственный препарат и в котором соответствующим образом регулируется скорость выделения лекарственного препарата. В описании примеры лекарственных препаратов включают органические молекулы, полимерные молекулы и белки. Конкретные примеры лекарственного препарата включают ибупрофен, пентоксифиллин, празосин, ацикловир, нифендипин, дилтиазем, напроксен, флурпрофен, кетопрофен, фенопрофен, индометацин, диклофенак, фентиазак, эстрадиолвалерат, метопролол, сулпирид, каптоприл, циметидин, зидовудин, никардипин, терфенадин, атенолол, салбутамол, карбамазепин, ранитидин, эналаприл, симвастатин, флуоксетин, альпразолам, фамотидин, ганцикловир, фамцикловир, спиронолактон, 5-аза, хинидин, периндоприл, морфин, пентазоцин, парацетамол, омепразол, метаклопрамид, аспирин и метформин. С точки зрения системной или местной терапии, другие примеры лекарственного препарата включают различные гормоны (например, инсулин, эстрадиол, и др.), лекарственные средства от астмы (например, альбутерол и др.), лекарственные средства от туберкулеза (например, рифампицин, этамбутол, стрептомицин, изониазид, пиразинамид, и др.), лекарственные средства от рака (например, цис-платина, карбоплатина, адриамицин, 5-FU, паклитаксель и др.), лекарственные средства от гипертонии, например клонидин, празосин, пропранолол, лабеталол, бунитролол, резерпин, нифедипин, фуроземид и др.), которые не ограничивают изобретение. Каждый из этих лекарственных препаратов растворяется в органическом растворителе, который способен растворять лекарственный препарат, пористый углеродный материал настоящего изобретения погружается в этот раствор, и затем удаляется растворитель и избыточное растворенное вещество, в результате чего можно получить лекарственное средство с пролонгированным действием, содержащее композиционный блок пористый углеродный материал-лекарственный препарат. Конкретные примеры растворителя включают воду, метиловый спирт, этиловый спирт, изопропиловый спирт, бутиловый спирт, ацетон, этилацетат, хлороформ, 2-хлорметан, 1-хлорметан, гексан, тетрагидрофуран и пиридин.

Адсорбенты, на которых адсорбируется органическое вещество, или адсорбенты для применения в медицине, или адсорбенты для перорального введения согласно первому - третьему вариантам осуществления настоящего изобретения могут быть использованы для избирательной адсорбции различных ненужных молекул, присутствующих в живом организме. Конкретно, адсорбенты, на которых адсорбируется органическое вещество согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, могут быть использованы в качестве адсорбента для применения в медицине или адсорбента для перорального введения при лечении внутренних болезней, или тому подобного, для эффективной терапии или предупреждения заболевания. Более конкретно, в случае, когда адсорбенты, на которых адсорбируется органическое вещество согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, применяются в области адсорбентов для перорального введения или адсорбентов для применения в медицине, или в адсорбентах для применения в медицине, или адсорбентов для перорального введения согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, примеры органических веществ, которые могут адсорбироваться, включают индол, креатинин, мочевую кислоту, аденозин, ализаринцианиновый зеленый, лизоцим, α-амилазу, альбумин, 3-метилиндол (скатол), триптофан, индикант, теофиллин, динатриевая соль инозин-5-монофосфата, и динатриевая соль аденозин-5-трифосфата. Кроме того, примеры органических веществ включают органические вещества (например, органические молекулы или белки), имеющие среднюю молекулярную массу от 1×10² до 1×10⁵, предпочтительно от 1×10² до 5×10⁴, более предпочтительно от 1×10² до 2×10⁴, дополнительно предпочтительно от 1×10² до 1×10⁴. Кроме того, примеры органических веществ включают аммиак, мочевину, диметиламин, соединения гуанидина, такие как метилгуанидин, и др., серусодержащие аминокислоты, фенол, п-крезол, щавелевая кислота, гомоцистеин, гуадининоянтарная кислота, мио-инозит, индоксилсульфат, псевдоуридин, циклическая аденозин-монофосфорная кислота, β-аминоизомасляная кислота, октопамин, α-аминомасляная кислота, паратиреоидный гормон, β2-микроглобулин, рибонуклеаза, натрийуретиковый гормон, водорастворимые соли, такие как аспарагиновая кислота, аргинин и др. и амфотерные вещества. Примеры органического вещества дополнительно включают пурин и пуриновые производные, аденин и гуанин, которые представляют собой пуриновые основания, гуанозин и инозин, которые являются пуриновыми нуклеозидами, адениловая кислота, гуаниловая кислота и инозиновая кислота, которые являются пуриновыми нуклеотидами. Примеры органического вещества дополнительно включают олигонуклеотид и полинуклеотид, которые представляют собой низкомолекулярные или высокомолекулярные нуклеиновые кислоты. Примеры органического вещества дополнительно включают полиамины, 3-дезоксиглюкозон, различные пептидные гормоны, гранулоцит-ингибирующий белок (GIP), дегрануляпит-ингибирующий белок (DIP), и белок, ингибирующий химическую миграцию. Примеры органического вещества дополнительно включают карбамоилированный гемоглобин, конечные продукты сахарообразования, ингибитор гранулоцитарно/моноцитарной функции, агент, ускоряющий окисление и др. Или адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество согласно первому - третьему вариантам осуществления настоящего изобретения, может быть использован в качестве набивочного материала (поглотителя) колонок для очищения крови. Или адсорбенты, на которых адсорбируется органическое вещество согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, могут быть использованы в качестве адсорбента для очистки воды.

В адсорбентах, на которых адсорбируется аллерген согласно первому - третьему вариантам осуществления настоящего изобретения, примеры аллергена включают аллергены (Der р 1), происходящие от клещей, и аллерген (Cry j 1), происходящий от пыльцы японского кедра, которые не ограничивают изобретение. Здесь аллерген означает антиген, который специфично взаимодействует с антителом человека, имеющего аллергическое заболевание; обычно это означает вещество, которое вызывает аллергический симптом, или вещество, которое вполне может вызвать аллергию. В этой связи другие примеры аллергена включают внутреннюю пыль (так называемая домашняя пыль, такая как полипид или фекалии дерматофагоидов), чешуйки (перхоть домашних животных, таких как собаки и кошки), пыльцу (пыльца японской твердой ольхи, пыльца семейства Роасеае и Asteraceae, и др.), и грибы.

Функциональный пищевой продукт согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, для достижения указанной выше цели, представляет собой функциональный пищевой продукт, имеющий пористый углеродный материал, который включает сферические поры, имеющие средний диаметр от 1×10^-9 до 1×10^-5 м и размещенные в пространстве, и который имеет площадь поверхности не меньше, чем 3×10² м²/г, предпочтительно не меньше, чем 1×10³ м²/г. Функциональный пищевой продукт согласно второму варианту осуществления изобретения, для достижения указанной выше цели, представляет собой функциональный пищевой продукт, имеющий пористый углеродный материал, в котором поры размещены в пространстве в соответствии с кристаллической структурой на макроскопическом уровне, и функциональный пищевой продукт согласно третьему варианту осуществления изобретения, для достижения указанной выше цели, представляет собой функциональный пищевой продукт, имеющий пористый углеродный материал, в котором поры размещены на поверхности материала в расположении, соответствующем плоскостной ориентации (111) гранецентрированной кубической решетки на макроскопическом уровне. В этой связи функциональный пищевой продукт согласно первому варианту осуществления, второму варианту осуществления и третьему варианту осуществления изобретения может содержать другие компоненты, отличающиеся от пористого углеродного материала, например наполнитель, связующее вещество, дезинтегратор, смазывающее вещество, разбавитель, вкусоароматический агент, консервант, стабилизатор, краситель, отдушка, витамины, фиксатор окраски, осветлитель, подслащивающее вещество, носитель горечи, подкисляющее вещество, усилитель вкуса, ферментирующая приправа, антиоксидант, фермент, дрожжевой экстракт или питательная добавка. Кроме того, примеры форм функционального пищевого продукта включают порошкообразную форму, твердую форму, таблетки, частицы, гранулы, капсулы, форму крема, золь, гель и коллоид.

Маски согласно первому варианту осуществления, второму варианту осуществления и третьему варианту осуществления настоящего изобретения, для достижения указанной выше цели, содержат адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество согласно первому варианту осуществления изобретения, адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество согласно второму варианту осуществления изобретения, и адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество согласно третьему варианту осуществления изобретения, соответственно. Здесь примеры масок согласно первому варианту осуществления, второму варианту осуществления и третьему варианту осуществления изобретения включают маску для предотвращения сенной лихорадки, в которой, например, белок адсорбируется на адсорбенте, или аллерген адсорбируется на адсорбенте.

Поглощающие слои согласно первому варианту осуществления, второму варианту осуществления и третьему варианту осуществления настоящего изобретения, для достижения указанной выше цели, включают листообразный элемент и несущий элемент, поддерживающий листообразный элемент, причем листообразный элемент имеет адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество согласно первому варианту осуществления изобретения, адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество согласно второму варианту осуществления изобретения, и адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество согласно третьему варианту осуществления, соответственно.

Пористые углеродные материалы, содержащие лекарственное средство с пролонгированным действием, согласно первому - третьему вариантам осуществления настоящего изобретения, пористые углеродные материалы, составляющие адсорбенты, на которых адсорбируется органическое вещество согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, пористые углеродные материалы, составляющие адсорбенты для применения в медицине согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, пористые углеродные материалы, составляющие адсорбенты для перорального введения согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, пористые углеродные материалы, составляющие адсорбенты, на которых адсорбируется аллерген согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, пористые углеродные материалы, составляющие функциональные продукты питания согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, пористые углеродные материалы, составляющие маски согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, и пористые углеродные материалы, составляющие поглощающие слои согласно первому - третьему вариантам осуществления изобретения, иногда будут обобщенно называться так: "пористый углеродный материал настоящего изобретения." Кроме того, пористый углеродный материал, содержащий лекарственное средство с пролонгированным действием согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество согласно первому варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент для применения в медицине согласно первому варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент для перорального введения согласно первому варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент, на котором адсорбируется аллерген согласно первому варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий функциональный пищевой продукт согласно первому варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий маску согласно первому варианту осуществления изобретения, и пористый углеродный материал, составляющий поглощающий слой согласно первому варианту осуществления изобретения, иногда будут обобщенно называться так: "пористый углеродный материал первого варианта осуществления настоящего изобретения." Кроме того, пористый углеродный материал, содержащий лекарственное средство с пролонгированным действием согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество согласно второму варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент для применения в медицине согласно второму варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент для перорального введения согласно второму варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент, на котором адсорбируется аллерген согласно второму варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий функциональный пищевой продукт согласно второму варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий маску согласно второму варианту осуществления изобретения, и пористый углеродный материал, составляющий поглощающий слой согласно второму варианту осуществления изобретения, иногда будут обобщенно называться так: "пористый углеродный материал второго варианта осуществления настоящего изобретения." Кроме того, пористый углеродный материал, составляющий лекарственное средство с пролонгированным действием согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент, на котором адсорбируется органическое вещество согласно третьему варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент для применения в медицине согласно третьему варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент для перорального введения согласно третьему варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий адсорбент, на котором адсорбируется аллерген согласно третьему варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий функциональный пищевой продукт согласно третьему варианту осуществления изобретения, пористый углеродный материал, составляющий маску согласно третьему варианту осуществления изобретения, и пористый углеродный материал, составляющий поглощающий слой согласно третьему варианту осуществления изобретения, иногда будут обобщенно называться так: "пористый углеродный материал третьего варианта осуществления настоящего изобретения".

В пористом углеродном материале настоящего изобретения поры, формирующие пористое состояние, обладают трехмерной регулярностью в нанометрическом диапазоне, конкретно, поры располагаются в пространстве регулярным (упорядоченным) образом, другими словами, пористый углеродный материал обладает трехмерной регулярностью и пористостью в нанометрическом диапазоне. В этом случае пористый углеродный материал может быть произведен, например, с использованием способа, раскрытого в выложенном патенте Японии №2005-262324, как будет описано ниже.

Пористый углеродный материал настоящего изобретения может быть получен, например, путем пропитки неорганических частиц в нанометрическом диапазоне (частицы неорганического материала или частицы неорганического соединения, служащие в качестве шаблона) мономером или раствором, содержащим мономер, полимеризации мономера в этом состоянии, с последующей карбонизацией полученного таким образом полимера, и затем удаляют неорганические частицы. Здесь поры соответствуют полостям, оставшимся после удаления неорганических частиц. Хотя поры могут представлять собой частично закрытые полости в углеродном материале, поскольку они обладают трехмерной регулярностью, предпочтительно, чтобы часть каждой поры имела проницаемость (сообщалась) в соседнюю пору. В пористом углеродном материале настоящего изобретения могут находиться поры различных размеров, и в этом случае также может быть получен характер расположения пор со сложной регулярностью. В способе получения пористого углеродного материала, который будет описан позже, расположение пор определяется порядком упаковки неорганических частиц, и поэтому упорядоченное состояние или упорядоченная структура неорганических частиц отражается на регулярности множества пор.

В пористом углеродном материале, в первом варианте осуществления настоящего изобретения, поры имеют средний диаметр от 1×10^-9 до 1×10^-5 м, причем средний диаметр может быть измерен с помощью таких способов, как метод вдавливания ртути, метод адсорбции азота и результатов наблюдения в сканирующем электронном микроскопе (при условии, что размер неорганических частиц, служащих шаблоном, измеряется методом рассеяния света). Кроме того, площадь поверхности пористого углеродного материала в первом варианте осуществления изобретения составляет не меньше, чем 3×10² м²/г, причем площадь поверхности может быть измерена методом БЭТ, включающим адсорбцию азота; таким образом, площадь поверхности представляет собой так называемую удельную площадь поверхности.

В пористом углеродном материале второго варианта осуществления настоящего изобретения порядок размещения поры конкретно не ограничивается, поскольку они находятся в расположении, соответствующем кристаллической структуре на макроскопическом уровне. Примеры кристаллической структуры включают гранецентрированную кубическую структуру, объемно-центрированную кубическую структуру и простую кубическую структуру. Следует отметить, что особенно предпочтительной является гранецентрированная кубическая структура или плотноупакованная структура, с точки зрения увеличения площади поверхности пористого углеродного материала. Выражение «поры размещены в пространстве в соответствии с кристаллической структурой» означает, что поры находятся в упорядоченном расположении атомов в кристалле. Более предпочтительно, кристаллическая структура является монокристаллической структурой. В изобретении выражение "на макроскопическом уровне" используется в том содержании, что исключается случай, в котором расположение (упорядоченное состояние), соответствующее кристаллической структуре, наблюдается только в незначительной области (например, в диапазоне размера 10 мкм × 10 мкм). Например, это выражение означает, что упорядоченное состояние, соответствующее кристаллической структуре, наблюдается только в диапазоне размеров, превышающей 10 мкм × 10 мкм. Кроме того, это выражение означает, что в спектре отражения, который будет описан позже, наблюдается поглощение практически на определенной длине волны в любой части пористого углеродного материала и что в целом пористый углеродный материал является монохромным. Это также применимо к выражению "на макроскопическом уровне" для пористого углеродного материала в третьем варианте осуществления настоящего изобретения.

В пористом углеродном материале в третьем варианте осуществления настоящего изобретения поры располагаются в упорядоченном состоянии, соответствующем плоскостной ориентации (111) в гранецентрированной кубической структуре. Конкретно, это означает, что поры находятся в упорядоченном положении атомов, расположенных в плоскостях (111) гранецентрированной кубической структуры.

В пористом углеродном материале второго или третьего вариантов осуществления настоящего изобретения форма пор конкретно не ограничивается; например, форма пор определяется, в некоторой степени, формой неорганических частиц, применяемых в способе получения материала. В этой связи, принимая во внимание механическую прочность пористого углеродного материала и контроль формы неорганических частиц в нанометрическом диапазоне, предпочтительно, чтобы пора имела сферическую форму (включая практически сферическую форму). В изобретении предпочтительно, чтобы средний диаметр пор составлял от 1×10^-9 до 1×10^-5 м. Если средний диаметр пор меньше, чем 1×10^-9 м (1 нм), то поры слишком малы, причем нельзя заметить существенное отличие характеристик между пористым углеродным материалом и массивным углеродным материалом. С другой стороны, если средний диаметр пор превышает 1×10^-5 м (10 мкм), то обычно поры являются слишком крупными, и может уменьшиться механическая прочность пористого углеродного материала.

Способ получения пористого углеродного материала в настоящем изобретении, по существу, основан на способе, раскрытом в выложенной патентной заявке Японии №2005-262324.

Конкретно, пористый углеродный материал настоящего изобретения может быть произведен в способе получения, который включает стадии:

(A) погружение в раствор полимеризующегося мономера или композиции, содержащей полимеризующийся мономер, коллоидного кристаллического элемента (который представляет собой высокодисперсный материал), нерастворимого в этом растворе, и затем полимеризация мономера с целью получения полимера; затем

(B) карбонизация полимера в атмосфере инертного газа при температуре от 800 до 3000°С; и после этого

(C) погружение коллоидного кристаллического элемента в растворитель, который способен растворить коллоидный кристаллический элемент, с целью растворения и удаления коллоидного кристаллического элемента.

В описании коллоидный кристаллический элемент означает кристаллический элемент, в котором агрегаты коллоидных частиц находятся в упорядоченном состоянии, которое соответствует кристаллической структуре и которое имеет трехмерную регулярность. Другими словами, термин коллоидный кристаллический элемент означает состояние, в котором коллоидные частицы находятся в упорядоченном состоянии атомов в кристалле.

Такой коллоидный кристаллический элемент может быть получен:

(1) способом, в котором коллоидный раствор прикалывают на субстрат или в колбу, и затем отгоняют растворитель из коллоидного раствора;

(2) способом, в котором коллоидный раствор подвергают вакуумной фильтрации с целью удаления растворителя; или

(3) способом, в котором субстрат погружают в коллоидный раствор, затем субстрат извлекают из коллоидного раствора, и выпаривают растворитель из коллоидного раствора;

или коллоидный кристаллический элемент может быть получен известным способом, таким как например:

(4) способом, в котором на коллоидный раствор воздействует электрическое поле, и затем удаляют растворитель;

(5) способом, в котором два субстрата с гладкой поверхностью располагаются против друг друга на расстоянии в несколько д