JP7448575B2 - 医療用成型品 - Google Patents
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Description
しかしながら、従来のウレタン樹脂を用いた成型品だと、体内への挿入中に、環境変化(温度変化・周囲の水分量の変化)に伴い、成型品の物理特性(硬さ及び強度等)が変化してしまうという問題点があった。例えば、体内への挿入中に、樹脂が柔らかくなりすぎると(ヤング率が低下しすぎると)、体内の奥に更に挿入することが困難になり、また、樹脂強度も低下する(引張破壊応力及び引張破壊ひずみが低下する)おそれがある。また、この事態を回避するために、ウレタン樹脂の硬さを上げ過ぎると、生体内への挿入初期に、生体組織を損傷しやすくなるという問題があった。
緊急の手術等の場合、温度環境を十分に整えられず、体内と大きく異なる温度(室温以下の温度等)・湿度環境で保管したカテーテルを使わざるを得ない状況も発生し得るため、特に上記の問題の解決が望まれていた。
即ち本発明は、
ポリオール(A)及びポリイソシアネート(B)を必須構成単量体とするウレタン樹脂を成型してなる医療用成型品であって、
前記医療用成型品が、体内に挿入して用いる医療用成型品であり、
前記ポリイソシアネート(B)が、一般式(1)で表される脂環式ポリイソシアネート(b1)を含有し、
前記ポリオール(A)が、水酸基価が30~300mgKOH/gであるジオール(a1)を含有する医療用成型品である。
前記のポリイソシアネート(B)は、上記の一般式(1)で表される脂環式ポリイソシアネート(b1)を含有する。
また、前記のポリオール(A)は、水酸基価が30~300mgKOH/gであるジオール(a1)を含有する。
なお、本願において、水酸基価は、JIS K0070-1992に準拠した方法で測定される値である。
上記のジオール(a1)の原料[化合物(a10)等]は、それぞれ1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
これらの化合物の内、前記の水酸基含有化合物(ジオール)としては、脂肪族ジオール(エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール及びドデカンジオール等)及び芳香族ジオール(ビスフェノールA等)等が挙げられる。
これらの化合物の内、前記のカルボキシ基含有化合物(ジカルボン酸)としては、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、フマル酸及びマレイン酸等)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸及びフタル酸等)等が挙げられる。
ポリラクトンジオールの具体例としては、ポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール等が挙げられる。
30mgKOH/g未満であると、引張破壊応力が低下し、300mgKOH/gを超えるとヤング率が高くなりすぎる。
前記のジオール(a1)の水酸基価は、引張破壊応力の観点から100mgKOH/g以上であることが好ましい。
前記のジオール(a2)としては、エチレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール及び1,12-ドデカンジオール等が挙げられる。
前記のポリオール(a3)としては、活性水素原子を3個以上有する炭素数2~20の化合物(a30)、及び、化合物(a30)への炭素数2~4のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
また、化合物(a30)への炭素数2~4のアルキレンオキサイドの付加モル数は、活性水素原子1モルにつき、1~5モルであることが好ましい。
これらの化合物の内、前記の水酸基含有化合物としては、グリセリン、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトール等が挙げられる。
また、前記のアミノ基含有化合物としては、エチレンジアミン(活性水素原子を4個有する化合物)等が挙げられる。
前記のポリオール(a3)として、好ましいものとしては、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミンへのプロピレンオキサイド4モル付加物(水酸基を4個有する化合物)等が挙げられる。
前記のポリオール(A)におけるジオール(a2)の重量割合は、ヤング率及び引張破壊応力の観点から、ポリオール(A)の重量を基準として0.05~19重量%であることが好ましく、更に好ましくは1~15重量%であり、特に好ましくは2~8重量%である。
前記のポリオール(A)におけるポリオール(a3)の重量割合は、ヤング率、引張破壊応力及び引張破壊ひずみの観点から、ポリオール(A)の重量を基準として0.05~15重量%であることが好ましく、更に好ましくは1~10重量%であり、特に好ましくは3~7重量%である。
前記のポリイソシアネート(B)は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
また、一般式(1)において、R2は、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基及びブチル基等)を表す。R2は、引張破壊応力の観点から水素原子であることが好ましい。
また、一般式(1)における全てのR1は同じ基又は結合である。
また、一般式(1)における全てのR2は同じ基である。
本発明の医療用成型品は、前記の一般式(1)で表される脂環式ポリイソシアネート(b1)を構成単位として有するウレタン樹脂を用いており、体内への挿入前後の環境変化(温度等の変化)があっても、硬さ(ヤング率)の変化が小さく、かつ、優れた強度(十分な引張破壊応力及び引張破壊ひずみ)を維持できるという効果を奏する。そのメカニズムとしては以下の内容が推定される。
前記の一般式(1)で表される脂環式ポリイソシアネート(b1)は、1つのシクロヘキサン環を中心に左右対称となるように、イソシアネート基が直接又はアルキレン基を介して結合し、また、1つのシクロヘキサン環を中心に左右対称となるように、水素原子又はアルキル基が結合している。このため、脂環式ポリイソシアネート(b1)を構成単位として有するウレタン分子同士の相互作用が強くなり、温度等の変化に伴う物性の変化も小さくなっているものと推定される。
2mmol/g以上であると、高温での引張破壊応力が向上し、10mmol/g以下であると、低温での引張破壊ひずみが向上する。
m:ウレタン樹脂を構成するポリオール(pa)由来単位の個数
Ai:ウレタン樹脂を構成するi番目のポリオール(pa)が有する水酸基の数から2を減算した数値
また、数式(1)において、n及びBiは、それぞれ、ウレタン樹脂を構成するポリイソシアネート(B)成分の内、1分子あたりのイソシアネート基の数が3以上であるポリイソシアネート(pb)における以下の値を意味する。
n:ウレタン樹脂を構成するポリイソシアネート(pb)由来単位の個数
Bi:ウレタン樹脂を構成するi番目のポリイソシアネート(pb)が有するイソシアネート基の数から2を減算した数値
また、ウレタン樹脂が、前記のウレタンプレポリマー(P)と水とを反応させてなるウレタン樹脂である場合、ウレタンプレポリマー(P)を構成するポリオール(A)の活性水素含有基のモル当量に対する、ウレタン樹脂を構成するポリイソシアネート(B)のイソシアネート基のモル当量の比率(イソシアネート基のモル当量/活性水素含有基のモル当量)は、硬さ及び強度の観点から、好ましくは1.01~1.1である。
また、ウレタンプレポリマー(P)を構成するポリオール(A)の活性水素含有基と水が有する活性水素含有基の合計モル当量に対する、ウレタン樹脂を構成するポリイソシアネート(B)のイソシアネート基のモル当量の比率(イソシアネート基のモル当量/活性水素含有基のモル当量)は、硬さ及び強度の観点から、好ましくは0.9~1.0である。
(1)全てのポリオール(A)成分と、全てのポリイソシアネート(B)成分とを、好ましくは20~140℃(更に好ましくは80~120℃)の温度で、好ましくは1~10時間反応させ、ウレタン樹脂を製造する。
(2)ポリオール(A)の内、ジオール(a1)と、ポリイソシアネート(B)成分とを、好ましくは20~140℃(更に好ましくは80~120℃)の温度で、好ましくは1~10時間反応させ、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P1)を製造する。次いで、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P1)と、ジオール(a2)と、ポリオール(a3)とを、好ましくは20~140℃(更に好ましくは80~120℃)の温度で、好ましくは1~10時間反応させ、ウレタン樹脂を製造する。
(3)ポリオール(A)の内、ジオール(a1)と、ポリイソシアネート(B)成分とを、好ましくは20~140℃(更に好ましくは80~120℃)の温度で、好ましくは1~10時間反応させ、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P2)を製造する。次いで、イソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(P2)と、ジオール(a2)と、ポリオール(a3)とを、好ましくは20~140℃(更に好ましくは80~120℃)の温度で、好ましくは1~10時間反応させ、イソシアネート基を有するウレタンポリマー(P3)を製造する。イソシアネート基を有するウレタンポリマー(P3)と水(大気中の水等)とを、好ましくは20~50℃の温度及び好ましくは20~80%RHの湿度で、好ましくは1~7日間反応させて、ウレタン樹脂を製造する。
<測定方法>
前記の(1)~(3)に記載の方法等により製造したウレタン樹脂を、温度25℃、湿度65%RHに調整した室内に1日間静置した後、更に、0℃10%RH、23℃50%RH、又は、40℃100%RHの温度及び湿度に調整した室内に1日静置した後、JIS K 7161-1に従い、ヤング率、引張破壊応力、引張破壊ひずみを測定する。
<ヤング率>
0℃10%RH、23℃50%RH、及び、40℃100%RHで測定した全てのヤング率(MPa)が、15以上200以下であることが好ましく、30以上150以下であることが更に好ましい。
<引張破壊応力>
0℃10%RH、23℃50%RH、及び、40℃100%RHで測定した全ての引張破壊応力(MPa)が、50以上であることが好ましく、150以上であることが更に好ましい。
<引張破壊ひずみ>
0℃10%RH、23℃50%RH、及び、40℃100%RHで測定した全ての引張破壊ひずみ(%)が、200以上であることが好ましく、300以上であることが更に好ましい。
体内に挿入して用いる医療用成型品としては、体内の目的箇所と、体外の目的箇所をつなぐことができる管状の医療用成型品(カテーテル等)等が挙げられる。
前記の管上の医療用成型品の直径としては、1~20mmであることが好ましく、2~10mmであることが更に好ましい。
医療用成型品の形に応じた型に、ウレタン樹脂の原料等[前記のポリオール(A)、前記のポリイソシアネート(B)、前記のウレタンプレポリマー(P1)~(P3)、前記の触媒及び後述の添加剤等]を投入し、前記のウレタン化反応を進行させることで、ウレタン樹脂の製造とともに、医療用成型品を得る方法等が挙げられる。
前記の酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール化合物〔トリエチレングリコール-ビス[3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリチル-テトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]及び2,2-チオ-ジエチレンビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]等〕及び亜リン酸エステル化合物[トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト、2,2-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(2,6-ジ-t-ブチルフェニル)ペンタエリスリトール-ジ-ホスファイト及びテトラキス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)4,4’-ビフェニレン-ジ-ホスホナイト等]等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、サリチル酸誘導体(サリチル酸フェニル、サリチル酸-p-オクチルフェニル及びサリチル酸-p-第3ブチルフェニル等)、ベンゾフェノン化合物[2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシ-5-スルホベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-2’-カルボキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-5-スルホベンゾフェノントリヒドレート、2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクタデシロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、4-ドデシロキシ-2-ヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-(2-ヒドロキシ-3-メタクリロキシ)プロポキシベンゾフェノン及びビス(2-メトキシ-4-ヒドロキシ-5-ベンゾイルフェニル)メタン等]、ベンゾトリアゾール化合物{2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチル-フェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-ブチル-フェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-t-ブチル-5’-メチル-フェニル)-5-クロロベンゾトリアゾ-ル、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-ブチル-フェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-4’-n-オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-アミルフェニル)ベンゾトリアゾ-ル、2-[2’-ヒドロキシ-3’-(3”,4”,5”,6”-テトラヒドロフタルイミドメチル)-5’-メチルフェニル]ベンゾトリアゾール及び2,2-メチレンビス[4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)-6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール]等};シアノアクリレート化合物(2-エチルヘキシル-2-シアノ-3,3’-ジフェニルアクリレート及びエチル-2-シアノ-3,3’-ジフェニルアクリレート等)等が挙げられる。
前記の添加剤を用いる場合、添加剤の重量割合は、引張破壊応力の観点から、ウレタン樹脂の重量を基準として0.1~5重量%であることが好ましい。
尚、以下において部は重量部を表す。
還流冷却管、攪拌棒及び温度計をセットした4つ口フラスコに、ジオール(a1)としてのPTMG-650(a1-1)を60.7部、ポリイソシアネート(b1)としての1,4-H6XDI(b1-1){1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(フォルティモ1,4-H6XDI;三井化学(株)製)}を32.1部投入し、110℃で8時間反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(P-1)を得た。ウレタンプレポリマー(P-1)のイソシアネート基含量は6.6重量%であった。
なお、上記のイソシアネート基含量は、JISK7301-1995、6.3イソシアネート基含有率に準拠して測定した。
前記のプレポリマー(P-1)が入った4つ口フラスコに、表1に記載のジオール(a2)及びポリオール(a3)を表1に記載の部数で混合し、シート成形金型[成型後の厚みが1mmとなるように設計]に流し込み110℃で1時間硬化させた後、温度50℃で湿度50%RHで1日間養生して1mmの厚みを有するシート状のウレタン樹脂を得た。
得られたウレタン樹脂の表面について、フーリエ変換赤外分光光度計で測定(反射型IR測定)した結果、イソシアネート基に由来するシグナル(2,270cm-1)が消失していることを確認した。
実施例1において、ジオール(a1)、ジオール(a2)、ポリオール(a3)及びポリイソシアネート(b1)の種類及び投入重量を、表1の通り変更した以外は、実施例1と同様にして実施し、ウレタン樹脂を得た。
なお、表1に記載した原料は以下の通りである。
(a1-1):PTMG-650[水酸基価が170mgKOH/gであるポリテトラメチレングリコール、三菱ケミカル(株)製]
(a1-2):PTMG-1000[水酸基価が112mgKOH/gであるポリテトラメチレングリコール、三菱ケミカル(株)製]
(a1-3):PTMG-2000[水酸基価が56mgKOH/gであるポリテトラメチレングリコール、三菱ケミカル(株)製]
(a1-4):サンニックスPP-400[水酸基価が280mgKOH/gであるポリプロピレングリコール、三洋化成工業(株)製]
(a1-5):サンニックスPP-3000[水酸基価が35mgKOH/gであるポリプロピレングリコール、三洋化成工業(株)製]
(a1’-1):PTMG-4000[水酸基価が28mgKOH/gであるポリテトラメチレングリコール、三菱ケミカル(株)製]
(a2-1):1,4-ブタンジオール[水酸基価が1247mgKOH/gである化合物、三菱ケミカル(株)製]
(a2-2):1,3-ブタンジオール[水酸基価が1247mgKOH/gである化合物、東京化成工業(株)製]
(a2-3):エチレングリコール[水酸基価が1807mgKOH/gである化合物、三菱ケミカル(株)製]
(a2-4):1,12-ドデカンジオール[水酸基価が554mgKOH/gである化合物、東京化成工業(株)製]
(a3-1):N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン[水酸基価が750mgKOH/gである水酸基を4つ有する化合物、東京化成工業(株)製]
(a3-2):トリメチロールプロパン[水酸基価が1254mgKOH/gである水酸基を3つ有する化合物、三菱ガス化学(株)製]
(a3-3):ペンタエリトリトール[水酸基価が1648mgKOH/gである水酸基を4つ有する化合物、東京化成工業(株)製]
なお、評価基準は以下の通りとし、結果を表1に記載した。
<ヤング率(MPa)>
◎:30以上150以下
○:15以上30未満又は150超200以下
×:15未満又は200超
<引張破壊応力(MPa)>
◎:150以上
○:50以上150未満
×:50未満
<引張破壊ひずみ(%)>
◎:300以上
○:200以上、300未満
×:200未満
Claims (3)
- ポリオール(A)及びポリイソシアネート(B)を必須構成単量体とするウレタン樹脂を成型してなる医療用成型品であって、
前記医療用成型品が、体内に挿入して用いる医療用成型品であり、
前記ポリイソシアネート(B)が、一般式(1)で表される脂環式ポリイソシアネート(b1)を含有し、
前記ポリオール(A)が、水酸基価が30~300mgKOH/gであるジオール(a1)を含有し、前記ジオール(a1)が、ポリテトラメチレングリコール及びポリプロピレングリコールからなる群から選ばれる少なくとも1種である医療用成型品。
- 前記ポリオール(A)が、水酸基価が500mgKOH/g以上であるジオール(a2)を含有する請求項1に記載の医療用成型品。
- 前記ポリオール(A)が、1分子あたりの水酸基の数が3~6であるポリオール(a3)を含有する請求項1又は2に記載の医療用成型品。
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