JP5412013B2 - 医療用カテーテルチューブ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)高い操作性および安全性:体内への挿入時において、血管壁等を傷つけることなく迅速かつ正確に生体内の病変部までカテーテルを到達させる性質である。例えば、カテーテルの血管内等への挿入または引出しなどの際に術者の操作が基部から先端部に確実に伝達されるための位置調節性である。
(a)前記テトラフルオロエチレン重合体に含まれる重合体粒子を前記カテーテルチューブの軸方向に配向させるために、前記テトラフルオロエチレン重合体を、前記テトラフルオロエチレン重合体に対する親和性の高い、フッ素含有化合物を含む潤滑剤の共存下で、金属芯線上にペースト押出成形して押出被覆成形されたチューブ成形体を得る押出成形ステップ、
(b)前記の金属芯線上に押出被覆成形されたチューブ成形体に含まれる前記潤滑剤の少なくとも一部を除去するとともに前記テトラフロオロエチレン重合体に含まれる粒子間の隙間を狭めるために、前記の金属芯線上に押出被覆成形されたチューブ成形体を前記潤滑剤の沸点以上で乾燥する乾燥ステップ、
(c)前記テトラフロオロエチレン重合体に含まれる粒子同士を互いに融着させるために、前記乾燥ステップ後の前記の金属芯線上に押出被覆成形されたチューブ成形体を前記テトラフルオロエチレン重合体の融点以上で焼結する焼結ステップ、
の各工程を順次経て、延伸工程を経ずに医療用カテーテルチューブを得ることを特徴とする医療用カテーテルチューブの製造方法である。
(2)好適な実施形態では、前記押出成形ステップにおける前記テトラフルオロエチレン重合体が、乳化重合法によって製造されたテトラフルオロエチレン重合体粉末である。
(3)好適な実施形態では、前記潤滑剤の沸点が、100℃以上である。
(4)好適な実施形態では、前記テトラフルオロエチレン重合体の界面張力(T1)と、前記潤滑剤の界面張力(T2)の差(T1−T2)が、3.6dyne/cm未満である。
(5)好適な実施形態では、前記医療用カテーテルチューブの融点ピークは、320℃
以上である。
2 送りロール
3 ペースト押出機
4 押出機シリンダ
5 押出機マンドレル
6 ダイス
7 コアピン
8 チューブ成形体
9 第1乾燥炉
10 第2乾燥炉
11 第3乾燥炉
12 焼結炉
13 PTFE薄肉チューブ
14 巻取り機
本発明における医療用カテーテルチューブの「肉厚」は、0.10mm以下であり、例えば0.005〜0.10mm、好ましくは0.01〜0.09mm、さらに好ましくは0.02〜0.08mmである。肉厚を上記範囲内のように薄いものとして得ることができるので、例えば、チューブの細径化においても内径を比較的広くすることができ、薬剤の流量低減や血管内物質の流動抵抗を抑制することができる。ただし、カテーテルチューブの肉厚が小さすぎると、治療デバイス等の操作での摩擦抵抗が原因となって、チューブ内腔表面の潤滑性が低下してしまうため好ましくない。また肉厚が大きすぎるとカテーテルの血管への挿入性が劣り好ましくない。
本発明における薄肉医療用カテーテルチューブの融点ピークは、特に規定するものではないが、例えば320℃以上、好ましくは322℃以上、更に好ましくは324℃以上であることがあげられる。融点ピークが320℃未満であると、チューブが変形しやすく治療デバイス挿入の際の位置調節性に不具合が生じる可能性があり、好ましくない。融点ピークの上限値は、高いほど好ましいため、特に規定されるものではないが、例えば330℃以下、好ましくは329℃以下、更に好ましくは328℃以下であることがあげられる。
次に複屈折について説明する。プラスチック成形品の分子配向は、成形加工における流動や変形により形成されるが、これによりさまざまな性質に異方性が生じる。代表例が屈折率の異方性である。光学異方性を有する物体において観測される二つの異なる屈折率の差が複屈折として定義される。すなわち複屈折は、ある方向とその垂直方向との屈折率の差、すなわち分子配向の大きさの差を表す。通常、複屈折が大きいということは、一方向における屈折率が、その方向に直交する方向の屈折率よりも大きいことであり、一方向における分子配向が、その方向に直交する方向における分子配向より大きいことを示している。
本発明における医療用カテーテルチューブの「1.0mm変位時における引っ張り強度(S1)(N/mm2)と複屈折(Δn1)との関係」は、
S1 ≧ 170.0 × Δn1 + 3.0 であり、好ましくは、
S1 ≧ 200.0 × Δn1 + 3.0 であり、更に好ましくは
S1 ≧ 410.0 × Δn1 + 3.0 である。
S1 < 170.0 × Δn1 + 3.0
の場合、PTFE粒子の配向が低いために医療用カテーテルチューブの伸び、或いはPTFE粒子の滑落による内腔潤滑性の低下が生じる場合があり、その結果、ガイドワイヤ等の治療デバイス挿入の際の位置調節性やデバイス挿入が難渋するといった不具合が生じる可能性があって好ましくない。
本発明における「テトラフルオロエチレン重合体」中に含まれるテトラフルオロエチレン重合体粒子は、医療用カテーテルチューブの長手方向にできるだけ配向している方が好ましい。本発明の「ペースト押出成形することによって前記テトラフルオロエチレン重合体に含まれる重合体粒子を前記カテーテルチューブの軸方向に配向させた」という概念には、例えば広角X線回折により計測されるカテーテルチューブの長手方向の配向係数が0.2以上を示す(例えばフッ素樹脂ハンドブック(1990年、日刊工業新聞社刊、里川孝臣編)参照)場合が含まれる。長手方向に配向することによって隣り合う粒子の隙間が狭くなり、焼結時の粒子間の融着がより促進されるものと考えられる。すなわち、ペースト押出により、テトラフルオロエチレン重合体粒子の流動配向が長手方向に促進されて、粒子間融着が強くなるため、得られたチューブの引っ張り強度が向上するのである。
本発明における「潤滑剤」としては、特に限定されないが、例えばその潤滑剤をファインパウダーに添加することにより、得られるペーストが押出成形されることを可能にするものであって、かつ、上記テトラフルオロエチレン重合体(テトラフルオロエチレン重合体粉末を含む)と親和性のよい潤滑剤を用いることが好ましい。
またテトラフルオロエチレン重合体とフッ素含有化合物を含む潤滑剤とからなる組成物における各々の比率は、テトラフルオロエチレン重合体粉末100重量部に対して潤滑剤10〜100重量部の範囲で適応することができるが、押出成形性の観点から、25〜85重量部が好ましく、40〜70重量部が特に好ましい。
本発明における医療用カテーテルチューブの製造方法として、特に限定されないが、ペースト押出法を用いることが好ましく、ペースト押出法は、従来公知の方法を用いることができる(例えばフッ素樹脂ハンドブック(1990年、日刊工業新聞社刊、里川孝臣編)参照)。
(i)テトラフルオロエチレン重合体(PTFE)と親和性の高い潤滑剤を含むPTFE組成物をペースト押出成形することによって重合体粒子をできるだけ長手方向に配向(「テトラフルオロエチレン重合体が長手方向に配向してなる」に対応する)させたうえで(高親和性潤滑剤の利用による粒子の配向均一化。「テトラフルオロエチレン重合体と、当該重合体に対する親和性の高い潤滑剤とを含む組成物を、ペースト押出により成形する」に対応する)、
(ii)乾燥時にはその潤滑剤を揮発させてその重合体粒子の隙間を狭くし(潤滑剤除去による粒子の緊密化)、
(iii)焼結時にはそのPTFEの一部を融解させて、隙間の狭くなった粒子同士を互いに融着させる(粒子の融着化)ことを一つの特徴としている。粒子同士が互いに融着されていることから、実施形態で得られるカテーテルチューブは、例えば優れた引っ張り強度を備えている。
本明細書にいう評価値は、次の方法により測定された値を意味する。
タキカワエンジニアリング株式会社製 レーザーマイクロダイアメーターを用い、ペースト押出し時におけるチューブ外径をオンラインで計測した。チューブ外径平均に対して+0.03mm以上の外径が観測された場合、成形性は×、0.03mm未満の場合、成形性は○と判定した。
株式会社東洋精機製作所製 ストログラフEIIを用い、ロードセル50N、チャック間距離50mm、チャックスピード100mm/minにて耐伸び試験を実施した。耐伸び荷重として、前記チューブを長手方向に1.0mm伸ばしたときの応力値(N/mm2)を採用した。
タキカワエンジニアリング株式会社製 レーザーマイクロダイアメーターを用い、チューブ外径及び芯線径を計測した。肉厚は下式で算出した。
(肉厚/mm)=(チューブ外径/mm−芯線径/mm)/2
(融点ピーク)
株式会社島津製作所製 示唆走査熱量測定装置を用いて、昇温速度10℃/分、窒素ガス気流雰囲気化(30mL/分)の条件で測定を行った。融解吸熱量のピークを融点ピークとした。
Hewlett Packard社製 ガスクロ マトグラフ(GC System HP6890 series)を用いて、沸点を測定した。
複屈折の測定方法について説明する。複屈折は下式で表される。
Δn=Re/t
ここでΔnは複屈折、Reはレタデーション(単位は、例えばmm(ミリメートル))、tは試料厚み(単位は、例えばmm(ミリメートル))である。実際に測定できるのは、レタデーションと試料厚みであり、レタデーションとは2枚の偏光板に挟まれた測定光が試料を通過する際に、試料中の屈折率差により生じる位相差を示す。レタデーションは、王子計測機器株式会社製 簡易レタデーション測定器を用いて計測した。厚みは、前記のカテーテルチューブ肉厚の計測値を採用した。
テトラフルオロエチレン重合体粉末の界面張力(T1)は、ポリマーハンドブック第4版 V/33より抜粋した(18.6dyne/cm)。フッ素含有化合物を含む潤滑剤の界面張力(T2)は、吉田製作所社製 DUNOUY′S PRECISION TENSIONMETERを用い、23℃、相対湿度50%の状態で測定した。
株式会社島津製作所製 E−Zテストを用い、ロードセル1N、チャック間距離120mm、チャックスピード50mm/minにて耐キンク試験を実施した。キンク長さは下記式より算出される。
(キンク長さ/mm)=(初期ループ長さ/mm)―(キンク時の引張り長さ/mm)
キンク時は目視で判定した。キンク長さが短いほど、耐キンク性に優れる。
株式会社東洋精機製作所製 ストログラフEIIを用い、チューブ先端にφ16.5mmのループを3周つくり、純水をチューブに注入後、ガイドワイヤーをストローク25mm、試験速度500mm/minで50回往復させた。1回目のガイドワイヤーを出し入れする応力、及び50回往復後のガイドワイヤーを出し入れする応力を内腔潤滑性の指標とした。初期及び50回往復後の応力に差がないほど、内腔潤滑性に優れる。
PTFEファインパウダーA(商品名:ポリフロンPTFE F−207、ダイキン工業社製)100重量部及び潤滑剤A(商品名:コーセゾールFC−1、幸成商事株式会社製、沸点120℃、界面張力15.5dyne/cm)56重量部をガラスビン中に添加し、恒温槽に50℃、24時間静置することにより熟成を行った後、室温まで冷却し、その後シェイクにより混合させた。混合後、予備成形体を得るために18mmφの予備成形用シリンダに1.0MPaの圧力で5分間圧縮する方法を採用した。さらに予備成形体の気泡を除去するため、得られた一次予備成形品を押出成形機のシリンダへ入れ、ヘッドを閉じて28MPaの圧力をかけて30秒間二次予備成形を行った。ペースト押出機3の押出機シリンダ4の内径は18mm、押出機マンドレル5の外径は12mm、また内径0.60mmのダイス6、外径0.56mmのコアピン7を使用し、シリンダ及びダイス温度を夫々30℃に設定した。
潤滑剤B(商品名:フロリナートFC−40、住友3M株式会社製、沸点155℃、表面張力16.0dyne/cm)56重量部を添加する以外は実施例1と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。ペースト押出における成形性は○であった。得られたPTFE薄肉チューブの1.0mm変位時における引張強度を測定したところ、7.6N/mm2であった。キンク長さを測定したところ、42mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.45N、50回往復の応力は0.47Nであった。
潤滑剤C(商品名:フロリナートFC−43、住友3M株式会社製、沸点174℃、表面張力16.0dyne/cm)56質量部を添加する以外は実施例1と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。ペースト押出における成形性は○であった。得られたPTFE薄肉チューブの1.0mm変位時における引張強度を測定したところ、6.4N/mm2であった。キンク長さを測定したところ、45mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.43N、50回往復の応力は0.45Nであった。
PTFEファインパウダーB(商品名:ポリフロンPTFE F−201、ダイキン工業社製)100質量部を添加する以外は実施例1と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。ペースト押出における成形性は○であった。得られたPTFE薄肉チューブの1.0mm変位時における引張強度を測定したところ、7.8N/mm2であった。またキンク長さを測定したところ、42mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.50N、50回往復の応力は0.48Nであった。
外径0.46mmのコアピン、内径0.50mmのダイス以外は実施例2と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。ペースト押出における成形性は○であった。得られたPTFE薄肉チューブの1.0mm変位時における引張強度を測定したところ、9.7N/mm2であった。またキンク長さを測定したところ、34mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.60N、50回往復の応力は0.58Nであった。
直径0.52mmの銀メッキ軟銅線に、PTFEデイスパージョン(商品名:PTFE AD−1、旭硝子株式会社製)の塗布及び焼付を繰り返して行うことにより、外径0.58mm、内径0.52mmであるPTFE薄肉チューブを作製した。得られたPTFE薄肉チューブの1.0mm変位時における引張強度を測定したところ、4.3N/mm2であった。またキンク長さを測定したところ、56mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.48N、50回往復の応力は0.73Nであった。
潤滑剤D(商品名:フロリナートFC−77、住友3M株式会社製、沸点97℃、表面張力15.0dyne/cm)56重量部を添加する以外は実施例1と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。但し均一に押出すことができず、ペースト押出しにおける成形性は×で、成形中に前記銀メッキ軟銅線が破断した。
潤滑剤E(商品名:アイソパーM、エクソンモービル株式会社製、沸点198℃、界面張力 )56重量部を添加する以外は実施例1と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。但しPTFE粒子がフィブリル化し均一に押出すことができず、ペースト押出しにおける成形性は×で、成形中に前記銀メッキ軟銅線が破断した。
表1における各実施例と比較例の結果から、フッ素含有化合物を含む潤滑剤をテトラフルオロエチレン系重合体粉末に加えペースト押出しすることにより、成形性及び耐キンク性、耐伸び性、内腔潤滑性の低下を抑えることにつながっていることが分かる。特に耐伸び性においてはペースト押出しによるPTFE粒子の配向効果が大きい。即ち、PTFE粒子の配向及び融着によって、外力に対して大きな強度を示すようになり、耐キンク性、耐伸び性 、内腔潤滑性が向上するからである。
PTFEファインパウダーA(商品名:ポリフロンPTFE F−207、ダイキン工業社製)100重量部及び潤滑剤A(商品名:フロリナートFC−40、住友3M株式会社製、沸点155℃、表面張力16.0dyne/cm)56重量部をガラスビン中に添加し、恒温槽に50℃、24時間静置することにより熟成を行った後、室温まで冷却し、その後シェイクにより混合させた。この潤滑剤Aは、テトラフロオロエチレン重合体に対する親和性が高く、パーフルオロテトラヒドロフラン系のフッ素含有化合物を含み、かつ沸点が150℃以上である。
外径0.56mmのコアピン、内径0.61mmのダイスを採用すること以外は、実施例6と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。得られたPTFE薄肉チューブの複屈折を測定したところ、6.4×10-3であった。また1.0mm変位時における引張強度を測定したところ、7.0N/mm2であった。キンク長さを測定したところ、43mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.48N、50回往復の応力は0.47Nであった。
外径0.56mmのコアピン、内径0.58mmのダイスを採用すること以外は実施例6と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。得られたPTFE薄肉チューブの複屈折を測定したところ、8.9×10-3であった。また1.0mm変位時における引張強度を測定したところ、6.4N/mm2であった。キンク長さを測定したところ、45mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.43N、50回往復の応力は0.45Nであった。
PTFEファインパウダーB(商品名:フルオンPTFE CD090、旭硝子株式会社製)100質量部を添加する以外は、実施例6と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。得られたPTFE薄肉チューブの複屈折を測定したところ、1.3×10-2であった。また1mm変位時における引張強度を測定したところ、5.9N/mm2であった。またキンク長さを測定したところ、46mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.50N、50回往復の応力は0.48Nであった。
PTFEファインパウダーC(商品名:テフロンPTFE 640−J、三井デユポンフロロケミカル株式会社製)100質量部を添加する以外は、実施例6と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。得られたPTFE薄肉チューブの複屈折を測定したところ、1.2×10-2であった。また1mm変位時における引張強度を測定したところ、7.0N/mm2であった。またキンク長さを測定したところ、42mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.49N、50回往復の応力は0.47Nであった。
外径0.46mmのコアピン、内径0.50mmのダイスを採用すること以外は、実施例6と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。得られたPTFE薄肉チューブの複屈折を測定したところ、1.2×10-2であった。また1mm変位時における引張強度を測定したところ、9.7N/mm2であった。またキンク長さを測定したところ、34mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.60N、50回往復の応力は0.58Nであった。
直径0.52mmの銀メッキ軟銅線に、PTFEデイスパージョンD(商品名:PTFEデイスパージョンAD−1、旭硝子株式会社製)の塗布及び焼付を繰り返して行うことにより、外径0.58mm、内径0.52mmであるPTFE薄肉チューブを作製した。得られたPTFE薄肉チューブの複屈折を測定したところ、2.0×10-3であった。また1mm変位時における引張強度を測定したところ、4.3N/mm2であった。またキンク長さを測定したところ、56mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.48N、50回往復の応力は0.73Nであった。
直径0.42mmの銀メッキ軟銅線に塗布及び焼付する以外は、比較例4と同様にPTFE薄肉チューブを作製し、外径0.48mm、内径0.42mmであるPTFE薄肉チューブを得た。得られたPTFE薄肉チューブの複屈折を測定したところ、2.1×10-3であった。また1mm変位時における引張強度を測定したところ、4.1N/mm2であった。またキンク長さを測定したところ、48mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.61N、50回往復の応力は0.84Nであった。
比較例4と同様にPTFE薄肉チューブを作製し、外径0.46mm、内径0.42mmであるPTFE薄肉チューブを得た。得られたPTFE薄肉チューブの複屈折を測定したところ、2.3×10-3であった。また1mm変位時における引張強度を測定したところ、3.7N/mm2であった。またキンク長さを測定したところ、62mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.63N、50回往復の応力は1.15Nであった。
PTFEデイスパージョンE(商品名:テフロンPTFEデイスパージョン 30、三井デユポンフロロケミカル株式会社製)を使用する以外は、比較例4と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。得られたPTFE薄肉チューブの複屈折を測定したところ、2.2×10-3であった。また1mm変位時における引張強度を測定したところ、4.1N/mm2であった。またキンク長さを測定したところ、58mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.52N、50回往復の応力は0.80Nであった。
PTFEデイスパージョンF(商品名:ポリフロンPTFEデイスパージョン D−1E、ダイキン工業株式会社製)を使用する以外は、比較例4と同様にPTFE薄肉チューブを作製した。得られたPTFE薄肉チューブの複屈折を測定したところ、2.2×10-3であった。また1mm変位時における引張強度を測定したところ、4.0N/mm2であった。またキンク長さを測定したところ、55mmであった。また内腔潤滑性試験の1回往復の応力は0.50N、50回往復の応力は0.77Nであった。
Claims (5)
- テトラフルオロエチレン重合体を含む医療用カテーテルチューブの製造方法であって、
(a)前記テトラフルオロエチレン重合体に含まれる重合体粒子を前記カテーテルチューブの軸方向に配向させるために、前記テトラフルオロエチレン重合体を、前記テトラフルオロエチレン重合体に対する親和性の高い、フッ素含有化合物を含む潤滑剤の共存下で、金属芯線上にペースト押出成形して押出被覆成形されたチューブ成形体を得る押出成形ステップ、
(b)前記の金属芯線上に押出被覆成形されたチューブ成形体に含まれる前記潤滑剤の少なくとも一部を除去するとともに前記テトラフロオロエチレン重合体に含まれる粒子間の隙間を狭めるために、前記の金属芯線上に押出被覆成形されたチューブ成形体を前記潤滑剤の沸点以上で乾燥する乾燥ステップ、
(c)前記テトラフロオロエチレン重合体に含まれる粒子同士を互いに融着させるために、前記乾燥ステップ後の前記の金属芯線上に押出被覆成形されたチューブ成形体を前記テトラフルオロエチレン重合体の融点以上で焼結する焼結ステップ、
の各工程を順次経て、延伸工程を経ずに医療用カテーテルチューブを得ることを特徴とする医療用カテーテルチューブの製造方法。 - 前記押出成形ステップにおける前記テトラフルオロエチレン重合体が、乳化重合法によって製造されたテトラフルオロエチレン重合体粉末である請求項1に記載の製造方法。
- 前記潤滑剤の沸点が、100℃以上である請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記テトラフルオロエチレン重合体の界面張力(T1)と、前記潤滑剤の界面張力(T2)の差(T1−T2)が、3.6dyne/cm未満である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記医療用カテーテルチューブの融点ピークが、320℃以上である請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
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