JPH1024099A - 湿潤時に易滑性化表面を持つ医療用具とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カテーテルなどを体腔内等への挿入を容易に
するため表面が易滑性化された医療用具およびその製造
方法を提供する。 【解決手段】 ポリ塩化ビニルなどを素材とする医療用
具の表面に内層と外層の複合層を形成すると共に、内層
を親水性に乏しい架橋剤と反応性ポリウレタンからなる
水性液を基材表面に塗布し、乾燥処理して形成し、該外
層を活性水素をもつ水溶性ポリマとブロックイソシアネ
ート基をもつ水溶性ウレタンプレポリマからなる水溶液
を塗布し、加熱処理して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湿潤時に易滑性化
表面を持つ医療用具とその製造方法に関し、特に主とし
て体内に挿入する医療用具であり、体腔中に挿入し易い
ように滑りやすい表面を形成した医療用具、より具体的
には体腔中に挿入し易いカテーテル等の医療用具の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】血管、尿道など体腔中あるいは組織中に
挿入されるカテーテル類の使用にあたっては、これら医
療用具による組織の損傷を最小限にとどめることが望ま
しい。この目的で体内挿入時に、これら医療用具の表面
にしばしばオイルなどの潤滑剤が塗布されてきた。しか
し、これらは操作性が十分でないことから、摩擦係数の
低い素材を使用したり、これら素材を被覆するなどの種
々の技術的改良が試みられている。これらの中では表面
に親水性層を設ける手法が最も優れているため、各種の
素材が開発され、提案されているが、実用性のある従来
の技術は、大きくは次の３型に分類できる。

【０００３】グラフト重合の例：何らかの方法で、医
療用具の基材表面に発生させたラジカルを利用し、親水
性ポリマをグラフト重合させるものである。 イソシアネートと有機溶媒を使用する例：数多くの公
知例が見られる技術で、これを要約すると、医療用具の
基材表面に予め反応性官能基としてイソシアネート基を
持つ層を付与しこれに活性水素を含む親水性化合物を反
応させることにより医療用具表面に親水性層を形成させ
るものである。基材表面にイソシアネート層を形成させ
る方法としては、メチルエチルケトンなどのような有機
溶剤にイソシアネート化合物を溶解した原液を塗布する
方法が知られている（特公昭５９−１９５８２、特公平
１−３３１８１など）。しかし、これらの原液は水分吸
収などにより不安定化し易く原液の寿命が短いと共に、
有機溶剤系の使用による労働衛生および公害防止上の問
題が避けられなかった。 イソシアネートを用いないが、有機溶剤の使用は避け
られない例：有機溶剤、バインダーおよび親水性ポリマ
から構成させるコーティング剤を用い、湿潤性を発揮さ
せる方法（特開平７−４７１２０、特開昭４７−１５１
５９など）。 本発明は、これらと全く異なる新しいカテゴリーに属す
る技術を提供するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、医療
用具の基材表面を親水性層とする従来技術の問題点を解
決することにあり、具体的には、従来の処理技術の複雑
さを避け、処理プロセスが単純であり、処理工程での有
機溶媒を使用することなく、労働衛生・公害上の問題を
低減でき、イソシアネート含有原液の不安定の問題を解
決し、処理原液が長期間安定であり、さらに得られる表
面層が湿潤時優れた潤滑性及び耐久性を示す実用性の高
い医療用具とその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の医療用具は、医
療用具の基材表面に、該表面に接する内層と最外表面層
を構成する外層からなる複合層を持ち、該内層が外層形
成用の水溶性ポリマよりも親水性に乏しい架橋剤と反応
性ポリウレタンからなる水性液から得られた基材密着被
覆膜であり、該外層が活性水素をもつ水溶性ポリマとブ
ロックイソシアネート基をもつ水溶性ウレタンプレポリ
マからなる水溶液から得られた親水性水不溶性被覆膜で
あることを特徴とする湿潤時に易滑性化表面を持つ医療
用具である。本発明の医療用具の製造方法は、医療用具
に表面処理剤を付与して湿潤時に易滑性化表面を持つ医
療用具を製造するに際し、医療用具の基材表面に、該表
面に接する内層と最外表面層を構成する外層からなる複
合層を形成すると共に、該内層を外層形成用の水溶性ポ
リマよりも親水性に乏しい架橋剤と反応性ポリウレタン
からなる水性液を基材表面に塗布し、乾燥処理して形成
し、該外層を活性水素をもつ水溶性ポリマとブロックイ
ソシアネート基をもつ水溶性ウレタンプレポリマからな
る水溶液を塗布し、加熱処理して形成することを特徴と
する湿潤時に易滑性化表面を持つ医療用具の製造方法で
ある。

【０００６】以下本発明について詳しく説明する。本発
明の医療用具の特徴はその表面層にあり、湿潤時に易滑
性表面を持つことを要する医療用具、である限りその種
類は特に限定されず、カテーテル等をその典型例として
挙げることができる。本発明の表面層を付与すべき医療
用具の基材も特に限定されないが、特に塩化ビニルポリ
マやオレフィン系ポリマ等のウレタン系ポリマよりも低
価格であるものが好ましく用いられる。本発明ではこれ
らの医療用具の基材表面に所定の内層と外層を付与する
ことからなる。まず湿潤時に優れた易滑性を示す最外表
面層を形成するための処理液は水性溶液であること、架
橋剤成分と主鎖成分を水性溶液に共存させること、架橋
剤成分としてブロックイソシアネート基をもつ水溶性ウ
レタンプレポリマを用い主鎖成分として活性水素をもつ
水溶性ポリマを用いることを特徴としている。

【０００７】本発明の外層形成用処理液を構成する主要
成分の一つである水溶性ポリマはイソシアネート基と反
応しうる活性水素をもつ水溶性ポリマであればその種類
は特に限定されず、ポリエチレングリコール、ポリエチ
レンオキサイド、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエ
チルセルロースなど、水酸基に基づく活性水素をもつ水
溶性ポリマなどが例示される。これら水溶性ポリマの重
合度も特に限定されないが、通常１００以上が好まし
い。水溶性ポリマとして特に好ましいのはポリエチレン
グリコールである。本発明の処理液を構成する主要成分
の一つであるブロックイソシアネート基をもつ水溶性ウ
レタンプレポリマはよく知られるようにジオールとジイ
ソシアネートとから未満にイソシアネート基をもつウレ
タンプレポリマをつくり、遊離のイソシアネート基をブ
ロック剤でブロックしたものである。ブロック剤はイソ
シアネート基を保護し加熱により脱離してイソシアネー
ト基を再生するものであり、オキシム、ラクタム、第３
級アルコール、フェノール、第２級芳香族アミン、アセ
チルアセトン、重亜硫酸塩などのイソシアネート基と反
応してアミド型化合物を形成するものなどが知られてい
る。この技術は、R.R.Myersra ら編“Treateseon Corti
ng ”Vol.１．A.Damusis ら“Urethane Coating”p431
などに記載されている。ブロック剤の種類によって解離
温度が異なる。本発明では低い解離温度、通常１５０℃
以下、好ましくは１００℃以下、特に好ましくは８０℃
以下の解製温度をもつブロック剤が好ましく、特に重亜
硫酸塩は好ましいブロック剤である（特公昭５２−３９
７２０，特公昭５３−２９１９８など）。尚本発明では
水溶性ウレタンプレポリマと表現したが、水溶性を示す
限りその重合度は特に限定されず２量体以上狭義の重合
体（ポリマ）も包含するものである。

【０００８】水溶性ポリマと水溶性ウレタンプレポリマ
の使用量は意図する架橋密度やそれぞれの重合度等に応
じ適宜決定しうるが、通常水溶性ポリマ１００重量部当
たり０．５〜３０重量部の水溶性ウレタンプレポリマ
（固形成分）が用いられる。処理液中のこれら主要成分
の濃度も塗布手段やそれぞれの重合度等に応じ適宜決定
しうる。通常固形分濃度換算で３〜４０重量％程度が用
いられる。処理液は両主要成分の水溶液どうしを混和す
ることによって容易に調製できる。かくして調製した処
理液は適宜の手段で医療用品基材表面に予め付与した内
層上に塗布される。塗布手段の具体例としては処理液中
への浸漬、刷毛による塗布、スプレーによる吹き付けな
どがある。このようにして処理液を塗布した後表面を乾
燥し加熱処理する。乾燥はブロックイソシアネートの解
離温度より低温であることが好ましく、通常室温〜５０
℃程度で風乾される。加熱処理の最適温度はブロック剤
の種類によって異なるブロックイソシアネートの解離温
度等によって異なるが、通常８０〜１５０℃程度、好ま
しくは９０〜１２０℃程度である。加熱処理時間は通常
５〜２０分程度である。勿論医療用品の基材の種類や用
いる熱処理炉の工学的要件などに応じて最適条件は異な
るが、それぞれの組合せに応じ当業者が簡単な実験によ
り容易に決めることができる。

【０００９】このようにして加熱処理することにより、
水溶性ウレタンプレポリマのブロックイソシアネート基
が遊離のイソシアネート基に変換されて水溶性ポリマの
活性水素と反応して架橋結合を形成し高品質の親水性水
不溶性被覆膜が形成される。加熱処理後若干の未反応物
質等の水溶性成分が残存する可能性があるため温水で抽
出処理することが好ましい。この抽出処理はたとえば５
０〜８０℃の温水で１０分〜３時間程度行われる。次い
で乾燥することにより湿潤状態で優れた易滑性をもつ表
面が医療用具の最外表面層として付与される。

【００１０】次に内層について説明する。内層は上記し
た外層形成用に用いた水溶性ポリマよりも親水性に乏し
い架橋剤と該架橋剤と結合する活性基をもつ反応性ポリ
ウレタンとからなる水性原液を医療用具の基材表面に塗
布し、室温ないしは加温下に乾燥することによって形成
される。一方の成分である架橋剤は外層形成用に用いた
水溶性ポリマよりも親水性に乏しいものであることから
塩化ビニルポリマやポリオレフィン系ポリマ等の疎水性
ポリマ基材に対する親和性に富んでいる。これらの架橋
の種類は特に限定されない。その一例としては、水溶性
ないし水分散性のエポキシ化合物があり、市販品として
はナガセ化成工業株式会社製の「デナコール」系などが
ある。他方の成分である反応性ポリウレタンは外層との
親和性をもち架橋剤と反応しうる活性基をもつものであ
り、活性基としては遊離のイソシアネート基などが例示
される。これらの市販品としては第一工業製薬株式会社
製の反応性ポリウレタン分散体「スーパーフレックス」
系などがある。

【００１１】これら両成分を含有する水溶液ないし水分
散液を医療用具の基材表面に塗布する。塗布手段の具体
例としては処理液中への浸漬、刷毛による塗布、スプレ
ーによる吹き付けなどがある。塗布後室温ないし加温下
（たとえば９０℃前後）に乾燥することによって基材表
面に密着する被覆膜が形成される。この際温水等で抽出
処理して残存しうる未反応物質を除去することができ
る。このようにして形成した内層上に前記した外層を形
成することにより、基材表面と外層との密着性が顕著に
向上し、本発明の外層のもつ特性を最大限に発揮するこ
とが可能となる。

【００１２】

【実施例】次に実施例により本発明を説明する。

【００１３】（摩擦係数の測定）カテーテルなどの円柱
状器材は２本平行にガラス板に張り付け、５０ｇの底面
を扁平にした分銅を器材上にのせ、生理食塩水中で、ガ
ラスを徐々に傾斜させて分銅が始動するときの傾斜角θ
を測定した。摩擦係数μはμ＝ｔａｎθとして求めた。
器材がカテーテルにあっては、カテーテルの中空に適合
する芯線を挿入することにより測定中の変形を避け測定
した。なお、同様な手段で測定した代表的な市販カテー
テル〔Ａ〕に対する測定値は０．０３〜０．０４であ
り、市販カテーテル〔Ｂ〕のそれは０．１２〜０．１５
であった。

【００１４】（耐久性試験） （１）機械的摩擦抵抗試験および（２）乾湿繰り返し試
験を行った。 （１）機械的摩擦抵抗試験は静摩擦係数測定時と同様に
試料をセットし、５０ｇ分銅により湿潤下、１，０００
回擦過した前後の静摩擦係数を測定比較した。 （２）乾湿繰り返し試験は、水中での湿潤と５０℃での
乾燥を繰り返し、サイクルと静摩擦係数の変化を測定す
るもので、被覆湿潤膜の構造も合わせ反映する特徴を持
つ。

【００１５】実施例１ ポリ塩化ビニルチューブを易滑性化するため、先ず内層
を形成させた実施例であり、特に原液組成および乾燥条
件を検討した。なお、効果の評価法として、後述のよう
に、一定条件で親水性外層を形成し、その静摩擦係数を
測定することによった。先ず、市販の反応性ポリウレタ
ン水分散体「スーパーフレックス」Ｒ−３０００（第一
製薬工業（株））とエポキシ系架橋剤の「デナコール」
ＥＸ６１４Ｂ（ナガセ化成工業（株））を混和して内層
形成用水性処理原液とした。ディップ用原液組成、すな
わち、Ｒ−３０００の濃度（１００％）（実験番号１〜
７）と希釈溶液（濃度５０％）（実験番号８〜１０）お
よびエポキシ系架橋剤添加量、および乾燥条件は表１に
示した。なお、Ｒ−３０００を１００部に対し、ＥＸ−
６１４Ｂを１．５部（実験番号１〜３）および３．０部
（実験番号４〜１０）、また、乾燥条件は室温（２５
℃）で２４時間乾燥（実験番号１，４，８）、その後さ
らにそれぞれ９０℃（実験番号５）、９５℃（実験番号
２，６，８）および１１０℃（実験条件３，７，１０）
でいずれも２０分間の乾燥である。内層の評価を易滑性
化後の製品で評価する方法をとるため、同一条件での外
層を形成した。外層形成は、次の方法による。水溶性ポ
リマとしてポリエチレングリコール（分子量３５，００
０（ＰＥＧ３５０００））を選択し、１５wt％水溶液と
して用いた。また、重亜硫酸塩をブロック剤としたブロ
ック化イソシアネートを含む水溶性ウレタンプレポリマ
として第一工業製薬製「エラストロン」を用いた。水溶
性ポリマ９０部と「エラストロン」（有効成分２０％、
ＮＣＯ含有率５％）６．７部を混和し、さらに、熱解離
触媒として１０wt％酢酸亜鉛水溶液０．７部を混合し、
塗れ性改善のためパーフルオロアルキルカルボン酸カリ
ウム塩溶液（大日本インキ社製）３部を添加して塗布用
水性原液とした。この原液を内層を形成した基材表面に
ディップ法で塗布した。内層原液の組成、基材へ塗布後
の乾燥条件の影響を表１にまとめた。内層形成時の熱乾
燥条件の影響は、室温での乾燥物が僅か劣るように見え
るものの実用的には問題がない。また、内層用原液組成
の差異に対しては応答は鈍く、総合的に工程の安定性が
認められる。

【００１６】

【表１】

【００１７】実施例２ 本実施例では、内層形成被覆膜層の抽出処理の実施効果
を調べた。内層形成用原液組成および乾燥条件は、実施
例１の実験番号４〜７とし、乾燥後に７０℃で１時間温
湯で洗浄した。外層は実施例１と同一条件で被覆処理を
行った。７０℃洗浄物の静摩擦係数の測定結果は、それ
ぞれ０．０６、０．０５、０．０５および０．０５であ
り、低温乾燥側に、７０℃温水での洗浄効果が僅かであ
るが現れている。従って、洗浄の正効果と洗浄工程付加
の負効果は、目的に応じ選定できることになる。

【００１８】実施例３ 本実施例では耐久性試験結果を示した。 （１）機械的摩擦抵抗試験：５０ｇ分銅による１，００
０回擦過試験を実施例１の実験番号６および９の試料を
用いて実施した。試験前後の静摩擦係数間に有意差が認
められなかった。なお、市販カテーテル〔Ａ〕および
〔Ｂ〕とも試験前後の変化は認められなかった。 （２）乾湿繰り返し試験：本試験には実施例１の実験番
号６および１０の試料を用いた。乾湿繰り返しを１０サ
イクル実施したが、試験前後の静摩擦係数間に有意の差
が認められなかった。市販カテーテル〔Ａ〕では１０サ
イクル後も値の変化はなかったが、市販カテーテル
〔Ｂ〕では４サイクル後の静摩擦係数は急激な上昇を示
し５サイクル後には０．５以上に達した。

【００１９】実施例４ 本発明による易滑性化ポリ塩化ビニルのｉｎ ｖｉｔｒ
ｏ血液適合性評価を行った。試料はポリ塩化ビニルの面
積２５ｍｍ² （５ｍｍ×５ｍｍ）、厚さ１ｍｍのプレー
トを用い、実施例１実験番号４の条件で内層を形成さ
せ、外層は実施例１と同様に処理後、温水洗浄し、親水
性被覆膜を形成させた。一方、対照試料として、未処理
プレートを準備した。評価は、シャーレの底に置いたプ
レートに犬のＰＲＰを注加し、３７℃、２時間インキュ
ベーションした。プレート上に付着した血小板をグルタ
ールアルデヒドで固定化した。対照試料も同様に処理
し、両者の血小板付着状態を走査型電子顕微鏡で比較観
察した。この結果、本発明の技術による被覆処理物は、
明らかに血小板の付着量も少なく、その凝集状態も軽度
であった。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、ポリ塩化ビニルなどを素材と
する医療用具の易滑性化を可能にするもので、処理工程
で有機溶媒を用いることがなく、公害や労働衛生上の問
題を起こすことの少ない、シンプルな技術である。易滑
性化された医療用具は、湿潤時の潤滑性およびその耐久
性が優れ、体腔等への挿入が容易である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 医療用具の基材表面に、該表面に接する
   内層と最外表面層を構成する外層からなる複合層を持
   ち、該内層が外層形成用の水溶性ポリマよりも親水性に
   乏しい架橋剤と反応性ポリウレタンからなる水性液から
   得られた基材密着被覆膜であり、該外層が活性水素をも
   つ水溶性ポリマとブロックイソシアネート基をもつ水溶
   性ウレタンプレポリマからなる水溶液から得られた親水
   性水不溶性被覆膜であることを特徴とする湿潤時に易滑
   性化表面を持つ医療用具。
2. 【請求項２】 医療用具に表面処理剤を付与して湿潤時
   に易滑性化表面を持つ医療用具を製造するに際し、医療
   用具の基材表面に、該表面に接する内層と最外表面層を
   構成する外層からなる複合層を形成すると共に、該内層
   を外層形成用の水溶性ポリマよりも親水性に乏しい架橋
   剤と反応性ポリウレタンからなる水性液を基材表面に塗
   布し、乾燥処理して形成し、該外層を活性水素をもつ水
   溶性ポリマとブロックイソシアネート基をもつ水溶性ウ
   レタンプレポリマからなる水溶液を塗布し、加熱処理し
   て形成することを特徴とする湿潤時に易滑性化表面を持
   つ医療用具の製造方法。