JP4580101B2 - 医療用カテーテルの製造方法及び医療用カテーテル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマー材料、とりわけシリコーンからなるポリマー材料を結合させるための改善された方法と、この方法によって共に結合された材料を備えている医療機器とに関するものである。より詳しくは、本発明は、これらの材料の結合性が改善されるように、そのような材料を表面処理するための方法に関するものである。本発明はさらに、そのように処理されかつ実質的に共に結合される材料から少なくとも一部が形成された医療機器に関するものである。そのように処理された材料を混入している医療機器は、増大した結合強度と完全性を示す。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
広範囲の臨床的使用法が存在する多くの医療機器が近年、発達してきた。例えば、医療機器は、傷害を受け及び／又は悪化した哺乳動物に固有の臓器を人工心臓弁あるいは人工関節などに置き換えることができるように、欠損した臓器をペースメーカーなどで調節しあるいは整えることを支援することができるように、傷害を受けた組織を人工皮膚組織片あるいは胸部埋込片などに置き換えることができるように、あるいは、血管内療法のカテーテル及び診断用カテーテルを用いる場合のように、伝統的な治療方式に代わる少侵襲性治療法を提供することができるように、発達してきた。そのような医療機器では、外傷性治療の代案が示されることはほとんどなく、また、人工関節がある場合のように、利用可能な可視治療だけがたいてい示される。
【０００３】
しかしながら、このような医療機器には、それらが役割を果たすのに必要な厳しい条件の下で適切に役割を果たすために精密な仕様が必要である。最終用途によっては、このような医療機器は、坑血栓性、坑免疫原性、可撓性に富み、マニピュレーター操作可能であって、半径方向強度及び長手方向強度の両方を示し、及び／又は、ある種の用途では生物分解性であるポリマー材料から、まず構成することができる。このような特性を兼ね備えた単一のポリマー材料はほとんどないため、たいていの医療機器は、２つ以上のポリマー材から構成されて、物理的諸性質の所望の組み合わせをもたらしている。複合ポリマー材料の使用に際しては、熱結合などのような接着剤直接結合法の使用によるなどして、互いにしっかりと結合されたポリマー材料が今度は必要になる。
【０００４】
このような医療機器の結合部位は、もちろん機器全体と同様に精密な仕様にされており、従って、高い強度と完全性とを示すのが好ましい。例えば、この結合部位は、この機器を挿入するのに必要な操作と運動とに耐えることができなければならない。このような結合部位は、例えば高圧蒸気滅菌養生、酸化エチレン滅菌養生及びガンマ放射線滅菌養生などの厳しい滅菌養生に耐えることもまたできなければならない。加えて、この結合部位は、その中へ植え込まれあるいは利用された組織によって加えられたどのような外部圧力にも耐えることができなければならない。血管内カテーテルのような医療機器では、その結合部位は、このようなカテーテルのバルーン部分を膨らませるために利用された１０気圧から約２０気圧以上までと同じほど高い、比較的高い内部圧力に耐えることができなければならない。このような高い内部圧力は、カテーテルの柄部分とバルーン部分との結合に悪い影響を及ぼすだけでなく、このように高い圧力によってカテーテルの柄部分が伸びて収縮するおそれがあることから、カテーテルの長手方向に沿って存在する他の結合部にも悪い影響を及ぼす。これらの厳しい条件の結果として、このような結合部位は、機能不全に耐えるように充分の強度がなければならない。
【０００５】
接着剤による結合の場合には、結合不全あるいは結合弱さは、さまざまな環境から引き起こされる。例えば、接着剤の塗布が不均一であるときと同様に、結合部位へ塗布する接着剤の量が適切でないと、結合部の弱さあるいは不全が生じることがある。加えて、直接結合法とは対照的に、接着剤を使用すると、その接着剤自体の物理的及び機械的性質の結果として、結合部位が不全の影響を受けやすくなる。最後に、たいていの接着剤は、接着剤とその接着剤が強度及び完全性のために塗布された面との間における、例えば極性相互作用すなわちファン・デル・ワールス力などの物理的相互作用だけを当てにしている。このような制限された物理的相互作用によって、いくつかの塗布については、不適切な結合強度がもたらされる。
【０００６】
結合不全は、含まれたポリマー材料の接着力が乏しいことからも引き起こされることがある。例えば、シリコーンゴムは、医療機器の製造において他の点では好ましい多くの性質及び特性を示すものの、それ自体を含む任意の材料に接着しにくい。従って、好ましいことにシリコーンゴムは、その血栓形成率が低く、また、可撓性に富むとともにマニピュレーター操作可能なものであるが、シリコーンとシリコーン含有ポリマーとを医療機器に混入させることは、ポリマーが一般に、医療機器の用途に普通用いられる他の材料と充分に接着しないのと同じように、問題をはらんだものである。機能的なものにされたモノマーをポリマーの中へ混入してポリマー材料の接着性を改善することはできるが、このようなモノマー配合改質によれば、その材料の好ましい他の性質が基本的に変化することがある。
【０００７】
従って、ポリマー材料、とりわけそのポリマー材料の好ましい性質を実質的に変化させることのないシリコーンを含んでいるポリマー材料の結合性を改善するための方法を提供することが好ましいであろう。このようなポリマー材料を混入している医療機器を提供して、そのような機器が所望の完全性及び強度を示すようにすることが、さらに好ましいであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリマー材料、とりわけシリコーンからなるポリマー材料を結合させるための改善された方法に関するものであるとともに、さらに、この方法によって互いに結合されたポリマー材料を含んでいる医療機器に関するものである。さらに詳しく言えば、本発明の方法には、ポリマー体、好ましくはシリコーンからなるポリマー体の表面処理であって、そのポリマー体の表面の性質を結合性が高まるように変化させるための表面処理が含まれている。さらにまた、本発明の方法によれば、ポリマー材料の結合性が高まり、その一方で、そのポリマー材料の残りの、機械的、物理的及び生物学的性質は、変化することなく維持される。
【０００９】
シリコーンポリマー材料の表面の性質を変化させるような方法でそのシリコーンポリマー材料を表面処理することによって、そのシリコーンポリマー材料の結合性を向上させることができる、ということがここで分かった。更に詳しく言えば、シリコーンポリマー材料の表面が化学的に反応する成分、例えばヒドロキシル基、アミド基、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、エステル基、カルボニル基、これらの組み合わせなどにより、少なくとも部分的に機能化されるようになる結果をもたらす方法でシリコーンポリマー材料を表面処理すると、そのシリコーンポリマー材料の結合性が向上する、ということがここで分かった。このような取り組みによれば、ポリマーの表面が機能化され、その一方で、そのポリマーの内部性質は実質的に変化することなく維持される。従って、互換性のある材料あるいは接着剤、すなわちそのポリマー材料の表面における機能性と化学的に反応することのできる機能性が備わった材料あるいは接着剤を選ぶことで、表面処理されたそのポリマー材料と互換性のあるその材料あるいは接着剤との間に共有結合が起きる。その結果、そして、あまり表面処理されておらずかつそのポリマー体あるいは接着剤間における物理的相互作用だけに大きく基づいているポリマー体及び／又は接着剤と、そのポリマー体との間の結合とは異なり、本発明の実施において形成された結合によれば、物理的及び化学的相互作用の双方に基づいており、従って、より強い結合である、という利点がもたらされる。
【００１０】
本発明の方法は、シリコーン、とりわけ医療級のシリコーンエラストマーの結合性を向上させるのに特によく機能する、ということが分かった。一般に、シリコーンは、他のシリコーン材料を含んでいる他の材料に結合しにくいものである。しかしながら、本発明の方法に係る表面処理によれば、シリコーンの結合性が向上するようにシリコーンの表面の性質が充分に改質される。シリコーンの場合には、本発明の方法に係る表面処理によれば、シリコーン体の表面がヒドロキシル基、カルボキシル基あるいはこれらの両方で少なくとも部分的に機能化される。従って、ヒドロキシル基あるいはカルボキシル基と反応することのできる材料あるいは接着剤を選ぶことで、そのシリコーン体は、向上した完全性と強度とを備えて、互換性のあるそのような材料及び接着剤と共有結合を形成することができる。例えば、シリコーン体は、互換性のある接着剤、例えば広範囲の材料へのアクリル機能性が備わった紫外線硬化性接着剤とすぐに結合することができる。この広範囲の材料としては例えば、シリコーン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ウレタン、フッ化シリコーンなどがある。
【００１１】
従って、１つの観点では、本発明によって、少なくとも１つのポリマー体がシリコーンからなるポリマー体を結合するための改善された方法が提供される。とりわけ、この方法には、シリコーンからなるポリマー体の表面に、シリコーンからなるポリマー体の表面の結合性を向上させるのに効果的な条件の下で表面処理を受けさせるステップが備わっている。その表面処理によって、シリコーンからなるポリマー体の表面が化学的に反応する成分で少なくとも部分的に機能化されるようになるのが好ましい。その表面処理によって、シリコーンからなるポリマー体の表面がヒドロキシル機能性、カルボキシル機能性、あるいはこれらの組み合わせで少なくとも部分的に機能化されるようになるのが更に好ましい。本発明における１つの実施態様では、互換性のある接着剤がシリコーンからなるポリマー体の表面の少なくとも一部に塗布されるか、代わりに、結合されるべきポリマー体の表面の少なくとも一部に塗布され、前記２つの表面の少なくとも１つと、前記２つのポリマー体における２つの表面とが、これらの表面を効果的に結合する条件の下で接触するようになる。この接着剤は、シリコーンからなるポリマー体の表面におけるヒドロキシル機能性あるいはカルボキシル機能性と反応することのできる機能性、例えばアクリル機能性に由来する成長分子鎖の備わった紫外線硬化性接着剤であるのが好ましい。追加の実施態様では、シリコーンからなるポリマー体の表面は、接着剤の使用によることなく、その表面に効果的に結合する条件の下で互換性のある第２のポリマー体と容易に接触するようになることができる。
【００１２】
シリコーンからなるポリマー材料に加えて、本発明は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテル／ポリエステルブロックコポリマー、ポリエーテル／アミドブロックコポリマー、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエチレンやプロピレンのような炭化水素ポリマー、合成炭化水素エラストマー、天然ゴム、フッ化シリコーンポリカーボネート、ウレタン、これらの組み合わせなどのようなポリマー材料の結合性を向上させるのにたいそう適している。これらのポリマー材料の多くは、さまざまな種類のカテーテルと、冠動脈血管形成術のための、バルーンカテーテルを含んでいるカテーテル機器とに用いられていることがわかる。
【００１３】
従って、別の観点では、本発明によって、本発明の方法で処理された少なくとも１つの材料が混入されている医療機器が提供される。本発明における１つの実施態様では、第１表面を備えてなる第１ポリマー体と第２表面を備えてなる第２ポリマー体とが備わっている医療機器が提供され、その第１表面は、その第１表面の結合性が類似の非処理第１表面に比べて向上するように表面処理を受けたものであり、第２表面にはこの第１表面と互換性のある機能性が備わっており、この第２表面は、共有結合の形成に基づいて第１表面と第２表面とが直接結合するように、その第１表面に対して対向関係にある。この第１表面は、その表面処理によって、化学的に反応する成分で少なくとも部分的に機能化されているのが好ましい。接着剤には、第１表面における機能性と反応することのできる機能性があるのが、さらに好ましい。
【００１４】
第２の実施態様では、本発明によって、第１表面を備えてなる第１ポリマー体と第２表面を備えてなる第２ポリマー体とが備わっている医療機器が提供され、その第１表面は、その第１表面の結合性が類似の非処理第１表面に比べて向上するように表面処理を受けたものであり、第２表面は、その第１表面に対して対向関係にあり、硬化した接着剤によって前記第１表面が前記第２表面に結合されている。この第１表面は、その表面処理によって、化学的に反応する成分で少なくとも部分的に機能化されているのが好ましい。接着剤には、第１表面における機能性と反応することのできる機能性があるのが、さらに好ましい。本発明の方法によって、そのポリマー材料をこの医療機器の中へ混入するように処理することで、その材料は好ましい機械的、物理的及び生物学的性質を維持し、その一方で、この医療機器の結合部位が所望の完全性及び強度を示す結果になるように、結合性は増大して示される。
【００１５】
本発明に係る前記の利点ならびに他の利点、及びそれらを獲得するための方法は、添付図面と併せて本発明における以下の実施態様を参照することで、更に明らかになるとともに、本発明自体が更によく理解されるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に示す本発明の実施例は、完全ではなく、発明を以下の詳細な説明で開示する厳密な形式に限定するものではない。むしろ当業者に本発明の原理と実践が認識及び理解されるように、実施例を選択及び説明してある。
【００１７】
本発明は、ポリマー材料、特にシリコーンを含むポリマー材料の改良された結合方法、さらに前記方法でともに結合した材料を含む医療機器に関する。さらに詳細には、本発明の方法は、ポリマー体、好ましくはシリコーンを含むポリマー体に対し、ポリマー材料の結合性を向上させる方法でポリマー体の表面特性を変化させるように表面処理を行うこと含む。さらに本発明の方法は、ポリマー材料のその他の機械的、物理的及び生物学的特性を実質的に変化させずに、本方法を適用したポリマー材料の結合性を向上させる。
【００１８】
本発明の方法は、結合性を向上させたいポリマー材料の表面に対して、ポリマー材料の表面特性を効果的に変化させる条件下で表面処理を行うステップより成る。さらに詳細には、本発明の方法による表面処理によって、例えばヒドロキシル基、アミド基、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、エステル基、カルボニル基、これらの組合わせなどの化学反応部分によって、ポリマー材料の表面が少なくとも部分的に機能化される。処理の後、ポリマー材料は、例えば適合性材料に直接結合させたり、材料の一つの表面の少なくとも１部分に適合性接着剤を塗布したりすることによって、別の材料に結合させることができる。それまでに表面をともに結合させるのに効果的な条件下で表面を相互に接触させることにより、同様の、未処理材料間の結合よりもはるかに強力な結合が生じる。「適合性接着剤」という語は、本明細書で使用するように、本発明の方法に従って表面処理を行ったポリマー材料表面の機能性と化学的相互作用を行える機能性を備えた接着剤を意味する。また「適合性材料」という語は、本明細書で使用するように、本発明の方法に従って表面処理を行ったポリマー材料表面の機能性と化学的相互作用を行える機能性を備えた材料を意味する。
【００１９】
いかなる理論にも縛られたくはないが、表面処理は、ヒドロキシル基、アミド基、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、エステル基、カルボニル基、それらの組合わせなどの化学反応部分によってポリマー材料表面を少なくとも部分的に機能化させて、ポリマー材料の結合性を向上させると考えられる。それまでに適合性材料又は接着剤、すなわち表面処理ポリマー材料の表面の機能性と反応可能な機能性を持つ材料又は接着剤を選択することにより、その後、表面処理ポリマー材料と適合性材料又は接着剤の間で共有結合が生じることがある。この化学的相互作用、すなわち活性化ポリマー材料と接着剤の間の共有結合と、物理的相互作用、すなわちポリマー材料と接着剤の間の「接着」の組合わせによって、生じる結合は、接着剤とポリマー材料との間の物理的相互作用のみに依存する際に得られる結合よりもはるかに強力となる。
【００２０】
化学反応部分によってポリマー材料表面を少なくとも部分的に機能化できる表面処理はすべて、本発明の方法での使用に適している。例えば適切な表面処理としては、これに限定されるわけではないが、例えば紫外線、赤外線又は可視線などの有効量の電磁放射線をポリマー材料表面に照射すること；酸素、オゾン、過酸化物、酸素フッ素（Ｏ２／Ｆ２）混合物、空気／フッ素混合物、フッ素混合物、過酸などの、気体、液体、プラズマあるいはその組合わせなどである各種の酸化試薬にポリマー表面を接触させること；プラズマ処理が挙げられる。好ましくは、本発明の方法の実施で使用される表面処理は、酸化化学処理又は酸化プラズマ処理である。さらに好ましくは、本発明の方法の実施で使用される表面処理は、酸化プラズマ処理である。好ましい酸化プラズマは、少なくとも酸素から、又は酸素と空気及び／又はアルゴン（Ａｒ）及びアンモニア（ＮＨ３）などの１種類以上の非還元ガスの混合物から生成されるプラズマである。
【００２１】
プラズマは一般に、適切な圧力を維持したガス雰囲気中での放電によって生成される。プラズマ処理システムは通常、減圧又は大気圧などの望ましい圧力を維持できるチャンバより成り、その中に表面処理を行うポリマー材料を置き、適切な放電を発生させる。本発明の常法での使用に適したガスプラズマ処理システムは多数市販されており、このようなシステムは一般に既知である。好ましいガスプラズマ処理システムの具体例は、カリフォルニア州フォスターシティのＨｉｍｏｎｔ／Ｐｌａｓｍａ ＳｃｉｅｎｃｅによるＰｌａｓｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅ ３５０として市販されている。このシステムは、１３．５６ＭＨｚ及び０〜５００ワットの出力で動作するＲＦ固体発電機を装備している。さらにマイクロプロセッサコントローラと完全真空ポンプパッケージも含まれている。システムにはさらに、４２．５ｃｍ × ３４．３ｃｍ × １７．５ｃｍの無障害作業体積を持つ処理チャンバを備えている。
【００２２】
本発明による方法の表面処理として使用するのに適した酸化プラズマを発生する、好ましいプラズマ処理機器を図１に示す。機器１０は、参照番号１２によって図式的に表現されているガスプラズマ処理システムを含む。システム１２は処理チャンバ１４を備え、この中で何れかのポリマー材料及び／又は以下で説明する医療機器の部分に対して、ポリマー材料又は部分の表面の特性を変更するために、ガスプラズマ処理が施される。参照番号１６で図式表現されたガス源は、処理チャンバ１４に操作できるように連結されている。ガス源１６は、酸素及び随意に１種類以上のその他の処理ガスより成る酸化ガス１８を処理チャンバに供給する。酸化ガス１８は、純粋な又は空気中の酸素であるか、アルゴン（Ａｒ）又はアンモニア（ＮＨ₃）などの１種類以上の非還元ガスと酸素との混合物であることが好ましい。さらに好ましくは、酸化ガス１８は純粋な酸素より成る。図１に示す実施例において酸化ガス１８は、処理チャンバ１４内のガスプラズマに変換され、そのまま維持される。
【００２３】
参照番号１１０によって図式的に表現されるエネルギー源は、エネルギー源１１０によって、酸化ガス１８の少なくとも一部がイオン化してガスプラズマを生成するのに十分な量のエネルギーが供給されるように、処理チャンバ１４に随意に連結される。このようなエネルギーを供給するために、直流電気エネルギー、無線周波（ＲＦ）エネルギー及びマイクロ波エネルギーを含む３個の電源が広く使用されている。この３種類のエネルギーなどはいずれも要求に応じて使用できる。しかし、ＲＦエネルギー源は通常、感度が最大であり、最も干渉を受けにくい。したがってＲＦエネルギー源が好ましい。
【００２４】
本発明の原理を実施するために機器１０を使用する１つの手順に従って、処理を行う１種類以上のポリマー材料１１２を処理チャンバ１４に入れる。そしてチャンバ１４を、約１０ミリトル（ｍＴｏｒｒ）〜約１００ｍＴｏｒｒ、好ましくは約３０ｍＴｏｒｒ〜６０ｍＴｏｒｒの望ましい基準圧力まで減圧する。さらにチャンバ１４は、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム又はその混合物を約１０標準ｍｌ／分〜約７５０標準ｍｌ／分の速度で非反応性ガスをチャンバ内に流して、随意に洗浄される。その後、酸化ガス１８を処理チャンバ１４に入れる。酸化ガス１８の適切な供給速度は、約０標準ｍｌ／分〜約７５０標準ｍｌ／分であり、これは約５０ｍＴｏｒｒ〜約５００ｍＴｏｒｒの範囲の圧力にほぼ等しい。そして、エネルギー源１１０から適切なイオン化エネルギーを加えて、プラズマを生成させる。上で示したＰｌａｓｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅ ３５０機器を用いて、約５０ワット〜５００ワットの範囲の電力設定が適切であり、約５０ワット〜約４００ワットの範囲の電力設定が好ましい。次にポリマー材料１１２は、ポリマー材料の結合性を向上させるのに十分な時間、酸化ガスプラズマによって処理する。一般に、約３０秒〜約１０分の範囲にわたる時間のガスプラズマ処理が適切である。プラズマ処理の後、１つの選択肢として、ポリマー材料１１２をただちにに処理チャンバ１２から取り出してもよい。あるいは、ポリマー材料１１２をさらに酸化ガス１８の雰囲気下で、例えば最大５分あるいはそれ以上の時間さらに調整することもできる。ガスプラズマ処理及び／又は調整ステップは必要ならば、１回以上繰返してもよい。
【００２５】
上で述べた動作パラメータは、酸化ガス１８としてどの酸化ガスを使用するかによって最適化できる。例えば、酸化ガス１８が純粋な酸素である場合、機器１０は、約０．０１Ｔｏｒｒ〜約０．０９Ｔｏｒｒ、好ましくは約０．０５Ｔｏｒｒ〜０．０９Ｔｏｒｒの基準ガス圧力と、約１０標準ｍｌ／分〜約１００標準ｍｌ／分、好ましくは約８０標準ｍｌ／分〜約１００標準ｍｌ／分のガス１８の流速にて動作させることが好ましい。
【００２６】
酸化ガス１８が酸素とアンモニアの混合物（Ｏ₂／ＮＨ₃）である場合、機器１０は約３０ｍＴｏｒｒ〜約９０ｍＴｏｒｒの基準ガス圧力で動作させることが好ましい。Ｏ２：ＮＨ３比は、好ましくは約０．５：１〜約５：１に、さらに好ましくは約２：１に維持される。アンモニアガスの流速は約２０標準ｍｌ／分〜約１００標準ｍｌ／分であることが好ましく、一方、酸素ガスの流速は約８０標準ｍｌ／分〜約１００標準ｍｌ／分であることが好ましい。
【００２７】
酸化ガス１８が酸素とアルゴンの混合物である場合、機器１０は約３０ｍＴｏｒｒ〜約１００ｍＴｏｒｒの基準ガス圧力で動作させることが好ましい。Ｏ２：Ａｒ比は、好ましくは約０．５：１〜約５：１に、さらに好ましくは約５：１に維持される。アルゴンガスの流速は約４０標準ｍｌ／分〜約１００標準ｍｌ／分であることが好ましく、酸素ガスの流速は約８０標準ｍｌ／分〜約１００標準ｍｌ／分であることが好ましい。
【００２８】
酸化ガス１８が空気中の純粋な酸素である場合、機器１０は約３０ｍＴｏｒｒ〜約１００ｍＴｏｒｒの基準ガス圧力で動作させることが好ましい。Ｏ₂：空気比は、好ましくは約０．５：１〜約５：１に、さらに好ましくは約１：１に維持される。空気ガスの流速は約８０標準ｍｌ／分〜約１００標準ｍｌ／分であることが好ましく、酸素ガスの流速は約８０標準ｍｌ／分〜約１００標準ｍｌ／分であることが好ましい。
【００２９】
各酸化ガス１８について、プラズマ処理及び酸化ガス後処理は、酸化処理が望ましい程度に達するまで、すなわちポリマー材料表面に結合可能な機能性が生成するまで、十分長く行うことが望ましい。どちらの処理も十分な時間行われない場合、あるいは時間が長すぎる場合、ポリマー材料の結合性が必要な程度まで向上しないおそれがある。指針として、プラズマ処理時間は約１〜約５分が好ましく、約１〜約３分であることがさらに好ましく、酸化ガス後処理時間は約３〜約１０分が好ましく、約３分〜約５分であることがさらに好ましい。さらに、この３種類の典型的な酸化ガスの場合、機器１０は約１０〜約５００ワットの出力で動作することが好ましく、約５０〜４００ワットの出力で動作することがさらに好ましい。チャンバ１４の温度は室温から最高８０℃に変化することがさらに好ましい。
【００３０】
このようなプラズマ処理の後、ポリマー材料１１２の表面は、化学反応部分によって少なくとも部分的に機能化されるため、ポリマー材料１１２の結合性が向上する。表面処理ポリマー材料はその後、別の適合性ポリマー材料と結合されるか、あるいは選択した適合性接着剤を塗布して別のポリマー材料と結合される。表面処理ポリマー材料を別の適合性ポリマー材料に直接結合させる場合、２種類のポリマー材料表面をともに結合させるのに十分な条件下で、表面処理ポリマー材を適合性ポリマー材料の表面に接触させるだけである。このような直接結合は随意に、例えば電磁放射線、電子ビーム照射などの適切なエネルギーによるエネルギーを加えて、あるいは、水分、酸、塩基などの例えば適切な化学試薬を使用して、触媒作用を及ぼしてもよい。
【００３１】
表面処理ポリマー材料に適合性接着剤を塗布して別のポリマー材料に結合させる場合、接着剤は処理ポリマー材料の表面、あるいは処理ポリマー材料を結合させるポリマー材料の表面、あるいはその両方に塗布してもよい。接着剤を表面処理ポリマー材料に塗布する場合、プラズマ処理の６０分以内に表面処理ポリマー材料に接着剤を塗布することが好ましく、３０分以内に塗布することがさらに好ましい。接着剤の塗布後、２種類のポリマー材料表面をともに結合させるのに十分な条件下で、表面処理ポリマー材料を、結合させるポリマー材料に接触させる。選択した接着剤は放射線によって硬化するため、その後結合部位に、接着剤を硬化させるのに十分な量の硬化エネルギーを照射することが望ましい。
【００３２】
結合させるポリマー材料の一方又は両方に、本発明の方法によって表面処理を行える。具体的には、結合させるポリマー材料が両方とも結合困難なことが既知である場合、本発明の方法に従って両方の表面に表面処理を行うことは好都合である。しかし、一方の材料が結合困難なことが既知である場合、結合困難なことが既知である材料のみを表面処理すると、その材料の結合性が向上し、そのため、２種類の材料間の結合強度が向上する。
【００３３】
本発明の方法は、例えば結合困難な材料など、結合性の向上が必要とされ、化学反応部分の付与が可能ないずれのポリマー材料にも適用できる。本明細書で使用するように、「化学反応部分」という語は、適合性接着剤及び／又は結合される第２のポリマー体の該当する適合性反応基を使用して化学架橋反応を及ぼすことのできる部分を意味する。このような化学反応部分としては、これに限定されるわけではないが、ヒドロキシル基、アミド基、アミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、エステル基、カルボニル基などが挙げられる。好ましい化学反応部分は、熱；ＵＶ又は赤外線などの電磁波放射；電子ビーム照射などの適切な硬化エネルギー源にさらした時に結合を迅速に発生させるために、放射線によって架橋可能な化学反応部分である。本明細書で使用するように、「結合性」という語は、材料が他の材料又は接着剤と化学共有結合を形成する能力を意味する。したがって、本明細書で使用するように、「向上した結合性」又は「向上した結合強度」という語は、材料が共有結合を形成する能力の向上、あるいは、同様の未処理材料がそれぞれ共有結合を形成する能力、又は同様の未処理材料によって形成される共有結合にそれぞれ対応する共有結合強度の向上を意味する。
【００３４】
本発明の方法による表面処理によって役立つポリマー材料の例としては、これに限定されるわけではないが、ポリエチレンテレフタレート、デラウェア州ウィルミントンのＥ．Ｉ． ＤｕＰｏｎｔ でＮｅＭｏｕｒｓにより "ＨＹＴＲＥＬ" という商標名で市販されているポリエステルエラストマーなどのポリエステル；ポリエーテル／ポリエステルブロック共重合体；ナイロン−１１及びナイロン−１２などのナイロンポリマー；（ニュージャージー州グレンロックのＡｔｏｃｈｅｍにより "ＰＥＢＡＸ" という商標名で市販されているものなどの）ポリエーテル／アミド共重合体；ポリアミド；ポリイミド；ポリウレタン；ポリエチレン（例えば直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ））及びポリプロピレンなどのポリオレフィンポリマー；天然ゴム；（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙにより "４００１６ ｇｒａｄｅ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ" という商標名で市販されているものなどの）シリコンゴムエラストマー；ポリカーボネート；ポリウレタン；ポリアクリレート；ポリ塩化ビニル；これらの組合わせなどが挙げられる。
【００３５】
ポリマー構成要素に加え、結合されるポリマー体はさらに抗酸化剤、紫外線及び他の光線安定剤、製造時の触媒残留物、炭酸カルシウム、粘土、放射線不透過性充填剤として使用される硫酸バリウムなどの有機及び無機充填剤、カーボンブラック及び他の色素などの追加構成要素を含むことがある。このような追加構成要素は、存在する場合、従来の常法に従って使用できる。
【００３６】
本発明の方法は、シリコーンより成るポリマー体の、例えばシリコーン、ポリエステル、ポリエーテル／ポリエステルブロック共重合体、ナイロンポリマー、ポリエーテル／アミドブロック共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエチレン及びポリプロピレンなどの炭化水素ポリマー、合成炭化水素エラストマー、天然ゴム、シリコーンゴムエラストマー；ポリカーボネート；ポリウレタン；ポリアクリレート；ポリ塩化ビニル；これらの組合わせなどの１種類以上のポリマーより成る第２のポリマー体に対する結合性を向上させるために使用することが好ましい。本発明の方法は、シリコーンより成るポリマー体の、ポリエステルエラストマー又はポリエーテル／アミドブロック共重合体より成る第２のポリマー体に対する結合性を向上させるために使用することがさらに好ましい。
【００３７】
上述のポリマー材の多くは、各種のカテーテル、バルーンカテーテルを含む冠動脈血管形成術のためのカテーテル機器などの医療機器に用いられているため、本発明の方法は各種医療機器の製造に都合良く組み込むことができる。本発明によって医療機器に組み込まれるポリマー材料を処理することによって、ポリマー材料は望ましい特性を維持しながら、医療機器に作成された結合部位が望ましい完全性及び強度を示すように結合性の向上を示す。このような医療機器用途の例としては、これに限定されるわけではないが、シリコーンカテーテルセグメントのシリコーン又は非シリコーンカテーテルセグメントへの結合；シリコーンバルーンのシリコーン又は非シリコーンカテーテルシャフトへの結合；シリコーンカテーテルチップのシリコーン又は非シリコーンカテーテルセグメント（例えばガイディング血管造影及び血管形成用カテーテル）への結合；シリコーンインプラント部品のシリコーン又は非シリコーンインプラント部品への結合；非シリコーンカテーテルハブのシリコーンカテーテルチューブセグメントへの結合；及びシリコーンフィルムの非シリコーンフィルム又は他のシリコーンフィルムへの結合が挙げられる。
【００３８】
本発明による代表的な医療機器の具体例の１つを図２に示す。図２は具体的に、例えば冠動脈拡張に使用するバルーンカテーテル２０の透視図である。バルーンカテーテル２０はシャフト２２及びバルーン２４より成る。シャフト２２は、上に挙げた適切ないずれかの材料より成るか、その組合わせより成る多層チューブでもよい。バルーン２４は好ましくはシリコーンゴムエラストマーより成り、さらに、好ましくは最低１０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）の破裂圧を備える。図２に示す実施例に示すように、シャフト２２及びバルーン２４は直接、すなわち接着剤を使用せずに結合される。
【００３９】
本発明による医療機器の別の実施例では、医療機器の各種部品を結合するのに接着剤を使用してもよい。本発明のこのような実施例を図３に示す。図３は具体的に、シャフト３２及びバルーン３４より成るバルーンカテーテル３０の透視図である。シャフト３２は接着剤３６によってバルーン３４に結合されている。シャフト３２は、上に述べた適切なポリマー材料の何れかより成るか、そのようなポリマー材料の組合わせよりなる多層チューブでもよい。バルーン３４は好ましくはシリコーンゴムエラストマーより成り、さらに、好ましくは最低１０ｐｓｉの破裂圧を備えている。
【００４０】
表面処理ポリマー材料は別の適合性材料に直接結合させるか、あるいは適合性接着剤を塗布して別の材料に結合させてもよい。接着剤結合が望ましい場合、表面処理ポリマー材料の表面に存在する化学反応部分と化学的に相互作用することが可能な接着剤はいずれも、本発明の方法を実施する際に使用できる。選択した接着剤は、表面処理ポリマー材料の表面と、すなわちポリマー材料の表面の化学反応部分と共有結合を形成することによって、化学的に相互作用可能であることが好ましい。例えば化学反応部分がヒドロキシル基又はカルボニル基である場合、適切な接着剤としては、（コネチカット州トリントンのＤｙｍａｘにより "Ｄｙｍａｘ １８９−ＭＴ" という商標名で市販されているものなどの）ＵＶ硬化性接着剤、（イリノイ州カナキーのＨｅｎｋｅｌｓにより "Ｓｉｃｏｍｅｔ" という商標名で市販されているものなどの）シアノアクリレート接着剤、（ノースカロライナ州ローリーのＬｏｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙにより "Ｆｕｓｏｒ" という商標名で市販されているものなどの）２成分エポキシ接着剤、（ノースカロライナ州ローリーのＬｏｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙにより "Ｔｙｒｉｔｅ" という商標名で市販されているものなどの）ウレタン接着剤、（カリフォルニア州カーペンテリアのＮｕＳｉｌ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙにより "Ｍｅｄ−１５１１" という商標名で販売されているものなどの）シリコーン接着剤などが挙げられる。これらの接着剤はそれぞれ、本発明に従って表面処理されたポリマー材料と、ＵＶ接着剤の場合と同様にフリーラジカル機構によって、シアノアクリレート接着剤の場合と同様にイオン機構によって、又はエポキシ、ウレタン及びシリコーン接着剤によって縮合機構によって、共有結合を形成することができる。
【００４１】
本発明の方法に従って表面処理及び結合されるポリマー材料表面に存在する潤滑剤、抗酸化剤、可塑剤、離型剤などの不純物は、処理ポリマー材料及び選択した接着剤の間の望ましい共有結合を形成する際に減少させることができる。したがってポリマー材料表面は、表面処理前に極性又は非極性溶媒によって随意に洗浄してもよい。このために使用できる代表的な溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン；塩化メチレン、１，１，１−トリクロロエタンなどの塩素化炭化水素；ペンタン、ｎ−ヘキサン、石油エーテル、他の洗浄用溶剤などの炭化水素；ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル；及びそれらの混合物が挙げられる。非イオン性、アニオン及びカチオン界面活性剤の水溶液を戦場駅として使用し、必要ならば引き続いて水や蒸留水で洗浄して、洗浄しないと本発明による表面処理と干渉する可能性のある表面不純物をすべて除去することも、本発明の範囲内である。
【００４２】
ここで以下の非制限的な実施例を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
【００４３】
【実施例１】
シリコーン（カリフォリニア州カーペンテリアのＮｕＳｉｌ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙによる市販品）を押出成形して、内径（ＩＤ）０．０６０インチ、外径（ＯＤ）０．０７７インチのチューブを形成した。デュロメーター硬さ２５ＤのＢｉｌｕｍｅｎポリエーテル／アミドブロック共重合体（ニュージャージー州グレンロックＡｔｏｃｈｅｍによる "ＰＥＢＡＸ" という商標名の市販品）を押出成形して、ＯＤ０．０５１インチのチューブを形成した。デュロメーター硬さ４５ＤのＢｉｌｕｍｅｎポリエステルエラストマー（デラウェア州ウィルミントンのＤｕＰｏｎｔ ｄｅ ＮｅＭｏｕｒｓ， Ｉｎｃ．による "Ｈｙｔｒｅｌ" という商標名の市販品）を押出成形して、外径０．０５３インチのチューブを形成した。得られた押出成形チューブは長さ２．５インチに切断し、イソプロピルアルコールを用いて清拭した。室温で一晩乾燥させた後、チューブすべてをプラズマチャンバに入れ、酸素プラズマで処理した。酸素プラズマ条件及び手順を以下に示す；
【００４４】
ステップ１：窒素パージ
時間＝２分
基準圧力＝５０ｍＴｏｒｒ
ステップ２：酸素プラズマ処理
無線周波数出力＝４０％
処理時間＝３分
酸素ガス流速＝１００ｃｍ３／分
基準圧力＝５０ｍＴｏｒｒ
ステップ３：酸素後処理
無線周波数出力＝０
処理時間＝５分
酸素ガス流速＝１００ｃｍ３／分
基準圧力＝５０ｍＴｏｒｒ
【００４５】
ガスプラズマ処理後３０分以内に、ＵＶ硬化性接着剤（コネチカット州トリントンのＤｙｍａｘによる "Ｄｙｍａｘ １８９−ＭＴ" という商標名の市販品）をＰＥＢＡＸチューブ及びＨｙｔｒｅｌチューブの端から２−４ｍｍに塗布した。シリコーン及び／又はプラスチックチューブを回転させて、接着剤がチューブ管に均一に分布するようにした。その後、組立てた各チューブにＵＶ光（波長＝３６５ｎｍ）を出力４００ｍＷ／ｃｍ２で２５秒間、約２ｃｍ離れたところから照射し、接着剤を硬化させた。対照サンプルは、結合前にチューブの表面処理を行わないことを除いて、同じ方法で作成した。
【００４６】
その後、表面処理チューブアセンブリに対して各種の結合後処理を行った。具体的には、１つのグループを室温で３日間保持した。別のグループに対しては、例えば５５℃、相対湿度８０％で７日間保持して、湿潤熟成を行った。さらに別のグループに対しては、７０℃、相対湿度２０％未満で７日間保持して、乾燥熟成を行った。最後に２つのグループに滅菌処理を行った。具体的には片方のグループはエチレンオキシド（ＥＴＯ）滅菌により２度滅菌を行い、もう片方のグループには２５−３８Ｋｇｙでガンマ線照射を１回行って滅菌した。
【００４７】
それから、サンプルの結合強度を試験するために、バルーン破裂試験を行った。バルーン破裂試験は具体的には、結合したチューブのＰＥＢＡＸ又はＨｙｔｒｅｌの端をＴｏｕｈｙ−Ｂｏｒｓｔコネクタに接続して行った。結合チューブのシリコーン端は折り曲げて、クランプで止めた。結合チューブの各部分の測定開始圧力は５ｐｓｉであった。その後、圧力は連続的に５ｐｓｉ刻みで上昇させ、結合が壊れるか、バルーンが破裂するまで各圧力で６秒間保持した。バルーン破裂実験の結果を、以下の表１及び２に示す。
【００４８】
【表１】

【００４９】
【表２】

【００５０】
表１及び表２のデータで示すように、本発明の方法による表面処理は、他のポリマーに対するシリコーンの結合強度を著しく向上させ、すべての例で対照サンプルよりも高い圧力にてバルーン破裂又は漏れが生じた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法に用いることのできる機器の斜視図を示している。
【図２】 本発明に係る第１の代表的な医療機器の斜視図を示している。
【図３】 本発明に係る第２の代表的な医療機器の斜視図を示している。
【符号の説明】
１０ 機器
１２ システム
１４ 処理チャンバ
１６ ガス源
１８ 酸化ガス
２０，３０ バルーンカテーテル
２２，３２ シャフト
２４，３４ バルーン
３６ 接着剤
１１０ エネルギー源
１１２ ポリマー材料

Claims (4)

1. 医療用カテーテルの製造方法であって、
   （ａ）第１チューブ状ポリマー体のシリコーンからなる第１表面を、第１表面の少なくとも一部にヒドロキシル基及び/又はカルボキシル基を導入するのに効果的な条件の下で酸化プラズマ処理するステップと、
   （ｂ）ポリエステルエラストマー又はポリエーテル/アミドブロックコポリマーからなる第２表面を含む第２チューブ状ポリマー体を提供するステップとを備え、第１チューブ状ポリマー体の少なくとも第１部分及び第２チューブ状ポリマー体の少なくとも第２部分はその一方が他方の内側になるように嵌め合い可能であり、第１表面及び第２表面が互いに接触し、
   （ｃ）前記ヒドロキシル基及び/又はカルボキシル基と化学的に反応して共有結合を形成することができる接着剤を第１及び第２表面の少なくとも一方の少なくとも一部に、塗布するステップ、及び
   （ｄ）接着剤を第１及び第２表面の少なくとも一方の少なくとも一部に塗布した後に、それらの表面を共に結合させるのに効果的な条件の下で、それらの表面を互いに接触させるステップを備えてなる方法。
2. 接着剤が、放射線硬化性接着剤であり、かつ、前記ステップ（ｄ）が、その接着剤を硬化させるのに効果的な条件の下に、その接着剤を硬化エネルギーで処理することからなる請求項１に記載の方法。
3. （ａ）第１チューブ状の形態である第１ポリマー体であって、前記第１ポリマー体はヒドロキシル基及び/又はカルボキシル基を導入するのに効果的な条件の下で酸化プラズマ処理を受けたシリコーンからなる第１表面を備えており、（ｂ）ポリエステルエラストマー又はポリエーテル/アミドブロックコポリマーからなる第２表面を備え、前記第２表面が前記第１表面に対して対向関係にある第２チューブの形態である第２ポリマー体、及び
   （ｃ）前記ヒドロキシル基及び/又はカルボキシル基と化学的に反応し、前記第１表面を前記第２表面に結合させている硬化した接着剤、
   とを備えてなる医療用カテーテル。
4. 第１ポリマー体が、カテーテルバルーンであり、かつ、第２ポリマー体が、カテーテルの柄及びカテーテルの先端からなる群から選ばれた少なくとも１つの構造体である請求項３に記載の医療用カテーテル。

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