CN1684726A - 包括辐射可固化的硅材料的医疗设备润滑剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于医疗设备的润滑剂。本发明的润滑剂使用硅氧烷环氧和乙烯基醚，当暴露于紫外线或强电子束下时环氧硅氧烷和乙烯基醚都会快速固化。由这些组分结合第二硅氧烷组分和光引发剂配制成的润滑剂与由使用RTV加上硅氧烷流体材料的现有技术方法配制成的润滑剂相比能提供改进的性能。通过消除现有技术较长的固化步骤的延迟，新组分的UV/EB固化速度使由它们制成的润滑剂与高速制造工艺更相容。

Description

包括辐射可固化的硅材料的医疗设备润滑剂
本申请要求2002年7月24日提交到美国专利商标局的临时申请60/398,186的优先权，该临时申请在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及医疗设备润滑剂和利用本发明的润滑剂涂覆医疗物品的方法。该涂层用于减小使诸如针头的医疗物品穿过组织所必需的力。该创新的涂层减小了未涂覆的医疗设备引起的扯曳，从而减少使用它们带来的疼痛。
背景技术
将润滑涂层应用到用来切割组织的医疗设备，诸如皮下注射器针头、外科用缝合针、解剖刀，长期以来就被认为是减小切割力和使用这些设备中所遇到的有关疼痛的方法。被最广泛认同的用于这些涂层的材料是硅氧烷。特别地，聚二甲基硅氧烷(PDMS)和可固化的氨基官能硅氧烷分散体的混合物是最常使用的硅氧烷润滑剂。功能上，PDMS用作降摩擦润滑剂。氨基官能硅氧烷分散体固化(交联)涂层与医疗设备切割边的结合。这些材料可从几个来源获得，最著名的是Dow-Corning，它们在粘度范围内推销其PDMS如DC-360医疗流体，以及氨基官能硅氧烷分散体如MDX-4159。早于25年前这些产品已经可以获得了，并为特定应用产生了各种方法和涂层制剂。这些方法包括单步和两步应用方法。
不幸的是，在皮下注射器针头的涂层中使用这些材料的一个缺点是与分散体有关的固化时间。该分散体是已知为室温硫化橡胶(RTV)的硅氧烷材料家族的一员。在这些材料中，通过将涂层暴露于大气湿度下触发固化。RTV硅氧烷需要少量的水来引发固化。根据Dow-Corning的产品文献，在环境条件下固化需要7-10天。现有技术中，固化能过通过温度加速，一个例子就是美国专利5,911,711(’711专利)中描述的两步法。不幸的是，’711专利中公开的固化时间的加速仍然制约了制造过程。虽然’711专利中公开的两步法涂覆工艺能通过降低穿透力来提供改进的产品性能，但是它仍然具有在涂覆步骤中间需要长的延迟时间以允许局部固化的缺陷。
美国专利5,985,355(’355专利)描述了另一使用两种涂层润滑剂的方法。’355专利中，将第一“找平”(leveling)涂层作为基底涂层施用以消除涂层基片上的凸凹。基底涂层之后接着是润滑性顶部涂层。不幸的是，’355专利的两步法也具有在涂覆步骤中间需要长的延迟时间以允许固化的缺陷。这个延迟时间造成了产品的制造问题，该产品本应该从两步涂层中获益。
在高速制造皮下注射器针头中，通过一种没有固化周期的工艺涂覆的针头可被暴露于大气下一个短暂的间隔，然后通常包装在不透气的包装中。不幸的是，缺少足够的暴露于大气湿度下已经显示将固化时间延长到4-5星期之多。该被延长的固化时间导致增加的前置时间制造和供应问题。在制造前置时间的增加可能产生产品，该产品在临床环境中不具有最佳的润滑剂功能，并因此增加患者的不适。
发明内容
本公开的发明为包含新颖材料的用于医疗设备的润滑剂。本发明的润滑剂能够避免现有技术方法需要延长的固化时间润滑医疗设备的缺点。不像现有技术中这些材料的固化机制依靠从空气摄取湿气来引发固化，本发明的润滑剂包括使用快速固化化合物，避免了现有技术的问题。
本创新涂层内的快速固化化合物为硅氧烷环氧(silicone epoxy)和乙烯基醚聚合物，当暴露于紫外线或强电子束下时两者都能快速固化。如所附试验数据所示，用这些成分配制的润滑剂与用如上所述的使用RTV+硅氧烷流体材料的现有技术方法所配制的润滑剂相比能提供改进的性能。新材料的紫外线或电子束(UV/EB)固化的速度产生与高速制造工艺更相容的润滑剂。特别是，当需要两步涂层润滑剂时，这些材料消除了过长的固化步骤的延迟。
在根据本公开的创新润滑剂涂层中，环氧硅氧烷和乙烯基醚固化为与互穿聚合物网络(IPN)相似的基质。该基质将低表面能硅氧烷挤压到表面，从单一应用中产生两层润滑剂涂层，包括找平基底层和有益的润滑性顶层涂层。
附图说明
参考附图，本发明的前述和其他特点和优点将从下面的示例性实施例的详述中理解得更加清楚，附图中：
图1是在皮下注射器针头刺入橡胶瓶塞期间使用以200毫米/分钟运行的S intech Universal Testing Machine测得的刺透力的图表；和
图2与现有技术的润滑剂相比本发明的润滑剂的轴向曳力的图表。
具体实施方式
本发明提供一种创新润滑剂涂层和利用该创新涂层涂覆医疗设备的方法。本发明的润滑剂涂层为患者提供了减少使用现有市售的针头所带来的不适。该润滑性涂层能用在其他医疗设备中，其中通过增加润滑剂涂层可改善刺透皮肤或针口。
本发明的润滑剂使用紫外线或电子束(UV/EB)可固化材料替代上述的RTV硅氧烷分散体。根据本发明，本发明的润滑剂是混有阳离子型光引发剂的硅氧烷-环氧共聚物的组合，其用乙烯基醚和另外的第二硅氧烷组分分散。硅氧烷-环氧共聚物是有机官能聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚合物，其中甲基被包括丙烯酸酯、环氧乙烷、或其他容易聚合基团的活性有机部分取代。本发明的润滑剂所考虑的UV/EB可固化硅氧烷共聚物组分由Rhodia Silicones，Rock Hill SouthCarolina以商标名Silcolease作为离型纸涂层生产。Rhodia生产的这些辐射可固化的硅氧烷共聚物包括，但不限于，Silcolease PC-675、Silcolease PC-670、Silcolease PC-600和Silcolease PC-601。它们环氧改性聚二甲基硅氧烷，具有如下通式：
另外的辐射可固化硅氧烷-环氧共聚物材料由GE Silicone以各种商标名生产。在本发明的范围内可以预计也可采用能被某些照射形式快速固化的其他硅氧烷材料。
利用诸如鎓型光催化剂的相容性硼酸碘鎓阳离子型光引发剂来使用这些辐射可固化环氧硅氧烷。在一个示例性实施例中，鎓型光催化剂为二芳基碘鎓、四(五氟苯基)硼酸盐。在本发明领域内可以预计用来在本发明的工艺中催化环氧硅氧烷固化的相容性鎓盐光催化剂可以是现有技术中已知的任何鎓盐光催化剂。这些光催化剂包括，但不限于，以下二芳基碘鎓盐催化剂：六氟锑酸二(十二烷基苯基)碘、六氟砷酸二(十二烷基苯基)碘和六氟锑酸(4-辛基氧苯基)(苯基)碘。
在一个示例性实施例中，用在本发明的润滑剂中的阳离子型光引发剂材料由Rhodia Silicones，Rock Hill South Carolina以商标名Silcolease生产。Rhodia Silicones的这些光引发剂包括，但不限于，SilcoleasePC-702、SilcoleasePC-700和SilcoleasePC-702-30。特别地，SilcoleasePC-702是在二丙酮醇载体中的20％硼酸碘鎓盐阳离子型光引发剂。因为这些含有辐射可固化环氧硅氧烷和光引发剂的阳离子系统不受氧气抑制，它们适合所需的高速辐射固化处理。
这些材料的一个优点在于暴露于紫外(UV)照射或电子束照射(EB)后快速的固化时间。特别地，如果期望两步涂覆，则快速的固化时间是制造工艺的优点。利用这些材料制作的测试润滑剂的单涂层也显示了与上述现有技术的润滑剂相比的刺透力的减小，如图1和2所示。另外，如图2所示，采用这种方法的两步涂覆业已现证明进一步减小轴向曳力和峰值刺透力。
利用这些材料的一个挑战在于具有诸如用作第二硅氧烷成分的低粘度聚二甲基硅氧烷(PDMS)的其他材料的混合物，有时候难以充分地分散光引发剂，以便获得硅氧烷-环氧的完全固化。涉及在离型纸涂层中使用这些材料的已出版文献建议使用诸如DDVE和CHVE之类的UV/EB可固化乙烯基醚(VE)单体，其是可与环氧硅氧烷聚合物混合的化合物。这些UV/EB可固化乙烯基醚在存在有相容性鎓型催化剂的情况下经照射快速聚合。乙烯基醚帮助分散光引发剂(因此改善固化)，并且还有益于实现本发明的涂层的特性。
UV可固化的乙烯基醚，在本发明的范围内可以预计包括，但不限于，2-乙基-1-己醇的单乙烯基醚，单乙烯基醚；正十二烷醇，二乙烯基醚；1，4-环己二醇和二乙烯基醚；或氢中止聚乙烯(四氢呋喃)。
特别地，一些测试已经表明乙烯基醚组分的快速固化(比硅氧烷-环氧快)能用来使环氧硅氧烷和诸如PDMS的第二硅氧烷组分被“挤压”到涂层表面。在GE Silicones已出版的名为Novel Radiation CurableVinyl Ether-Epoxysilicone Composition and Coating的报告中，“挤压”现象在用作离型纸涂层的内容中有描述，该报告在此全部引作参考。
使用乙烯基醚引起的“挤压”现象已经被表面分析所证实，该表面分析显示作为该效应的证据：硅氧烷浓度在涂层表面处高于在涂覆槽处。这种挤压效应的一个可能的优点是切割边的润滑允许形成两层涂层，其中基底层用于抹平表面粗糙度，顶部涂层用于主要润滑剂，如美国专利5,985,355所述，在此引入该专利用作参考。该挤压效应与配制成分有关。GE Silicone报告还描述了一些离型纸涂层，其中相被颠倒过来，涂层表面富含乙烯基醚。
本发明的润滑剂内的第二硅氧烷组分提供了具有增强的润滑性能的制剂。在本发明范围内预计第二硅氧烷组分包括，但不限于，以下组分：NuSil MED-361、各种粘度范围可获得的PDMS硅氧烷流体、NuSil MED-4162、具有分散在有机溶剂中的硅氧烷成分的硅氧烷分散体产品。特别地，NuSil Med-4162是二甲苯溶液中的有高分子量聚二甲基硅氧烷的分散体。在本发明范围内预计可以使用在现有技术中已知的在各种溶剂载体中的各种分子量的聚二甲基硅氧烷。这些聚二甲基硅氧烷包括但不限于甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、硅氧烷氯化物、乙烯基三甲氧基(methroyl)硅烷、二(三甲氧基甲硅烷基)丙胺、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷和有机硅三(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)异氰脲酸酯等。
诸如氟硅氧烷的额外的聚甲基硅氧烷也在本发明的考虑范围内。在本发明的范围内还预计各种硅氧烷的共聚物也可使用。这些共聚物包括但不限于NuSil MED-420，其为含有聚二甲基硅氧烷和三氟丙基甲基硅氧烷的共聚物，或Dow Corning MDX4-4159，其为氨基官能二甲基硅氧烷共聚物的分散体。
在可选的示例性实施例中可预计固化这些材料的额外的有益方法。硅氧烷-环氧和DDVE都作为紫外线/电子束可固化聚合物售卖。在该可选示例性固化方法中，γ辐射用来给许多医疗设备灭菌。γ辐射能触发本发明的涂层的固化。有利的是，使用γ辐射通过使用产品灭菌周期固化应用到在密封容器中的针头的润滑剂而消除了在组装过程中需要专门的UV或EB固化状态。为灭菌目的使用γ辐射能很大程度地降低与组装过程有关的费用和时间。γ灭菌器辐射剂量通常在大约10-30千戈瑞(kiloGray)的范围内。
参考下面的示例性例子能更好地理解本发明的润滑剂以及将它应用到医疗物品上的方法。这些例子仅用于解释本发明的润滑剂而不应该被认作是对本发明范围的限制。用在示例性例子中的材料如下：
例1单涂层润滑方法
Silcolease PC-675：一种来自Rhodia Silicones的UV/EB可固化硅氧烷-环氧共聚物。
Silcolease PC-702：一种来自Rhodia Silicones的硼酸鎓碘光引发剂，用作UV/EB固化催化剂。
Rapi-Cure DDVE：一种来自International Specialty Polymers的UV/EB可固化十二烷基乙烯基醚。
NuSil Med-361：来自NuSil的350Cst.聚二甲基硅氧烷流体。
NuSil MED 4162：一种分散在载体溶剂中的完全固化的聚二甲基硅氧烷共聚物。
Silocolease PC-702用作两种UV/EB可固化组分的催化剂。在本发明范围内预计也可使用其他用作新型润滑剂的材料源。
配制成分：
NuSil MED-4162    5.1％
NuSil MED-361     1.5％
Silcolease PC-675 1.4％
Rapi-Cure DDVE    0.5％
Silcolease PC-702 0.1％
己烷              91.4％
在该示例性的例子中，通过将上述所示百分比的组分与相容性有机载体溶剂(己烷)混合来准备本发明的润滑剂。在本发明范围内预计可以使用现有技术中已知的任何相容性有机溶剂。通过将套管浸入混合物然后慢慢抽取而施用该混合物。可选地，本发明的润滑剂可通过现有技术中已知的其他方法来施用，例如喷、轧(padding)或冲流(passing through a flowing cascade)。然后通过将套管上的润滑剂涂层暴露于UV光源下而固化。
例2 两步涂覆方法
该方法有三个步骤组成：
1.施用上述的单涂层润滑方法所列成分的第一涂层。
2.通过暴露于UV光源下固化针头上的润滑剂。
3.施用分散在载体溶剂中的硅氧烷的第二涂层。
包括固化步骤是为了确保基于溶剂的第二涂层不会冲掉一部分第一涂层。典型的第二涂层为在载体溶剂中稀释的近似为6％MED-361、或近似为1％MED-361和近似为5％NuSil MED-4162的混合物。
例3 刺透力的比较
下面的数据是通过使用21规格针头和West Co.1888-127Gray药瓶塞收集的。利用以200毫米/分钟运行的Sintech Universal TestingMchine将针头刺入瓶塞。结果在图1和图2列出。
尽管本发明的润滑剂使用多种环氧硅氧烷共聚物，但是在本发明范围内预计其他辐射可固化硅氧烷也可用在本发明的润滑剂中。同样，虽然本发明的润滑剂中使用鎓型光引发剂，但是在本发明范围内预计其他与辐射可固化硅氧烷相容的光引发剂也可使用。
前面已经描述了本发明的某些特定实施例。本公开不限于所述的示例性实施例的范围，这些实施例用于解释本公开的各个方面，功能上相同的方法和组分也可用在本发明的范围内。事实上，本公开的各种修改，除了那些这里已经示出和描述的，对于本领域普通技术人员来说根据前面描述将是非常明显的，所有这些修改都被包括在本发明内。

Claims (22)

1.一种用于医疗设备的润滑剂，包括：
辐射可固化的硅氧烷共聚物；
第二硅氧烷组分；和
光引发剂。
2.如权利要求1所述的润滑剂，其进一步包括乙烯基醚。
3.如权利要求2所述的润滑剂，其中所述乙烯基醚选自2-乙基-1-己醇的单乙烯基醚，单乙烯基醚；正十二烷醇，二乙烯基醚；1，4-环己二醇和二乙烯基醚；或氢中止聚(四氢呋喃)。
4.如权利要求1所述的润滑剂，其中所述辐射可固化的硅氧烷共聚物为环氧改性聚二甲基硅氧烷。
5.如权利要求1所述的润滑剂，其中所述光引发剂选自二芳基碘鎓、四(五氟苯基)硼酸盐、六氟锑酸二(十二烷基苯基)碘、六氟砷酸二(十二烷基苯基)碘和六氟锑酸(4-辛基氧苯基)(苯基)碘。
6.如权利要求1所述的润滑剂，其中所述第二硅氧烷组分选自聚二甲基硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、硅氧烷氯化物、乙烯基三甲氧基硅烷、二(三甲氧基甲硅烷基)丙胺、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷和有机硅三(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)异氰脲酸酯。
7.如权利要求1所述的润滑剂，其中所述辐射可固化的硅氧烷共聚物通过紫外线、电子束辐射和γ幅射中的至少一种固化。
8.一种润滑皮下注射器针头的方法，包括：
将包括辐射可固化的硅氧烷共聚物、第二硅氧烷组分、光引发剂和乙烯基醚的涂层混合物施用于皮下注射器针头的刺透表面；和
通过暴露于辐射下固化所述涂层。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述辐射选自紫外线、电子束辐射和γ幅射。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述涂层通过以下方式中的至少一种施用于所述皮下注射器针头：i)浸，ii)喷，iii)轧，和iv)冲流。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述乙烯基醚选自2-乙基-1-己醇的单乙烯基醚、正十二烷醇的单乙烯基醚、1，4-环己二醇的二乙烯基醚和氢中止聚(四氢呋喃)的二乙烯基醚。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述辐射可固化的硅氧烷共聚物为环氧硅氧烷共聚物。
13.如权利要求8所述的方法，其中所述光引发剂选自二芳基碘鎓、四(五氟苯基)硼酸盐、六氟锑酸二(十二烷基苯基)碘、六氟砷酸二(十二烷基苯基)碘和六氟锑酸(4-辛基氧苯基)(苯基)碘。
14.如权利要求8所述的方法，其中所述第二硅氧烷组分选自聚二甲基硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、硅氧烷氯化物、乙烯基三甲氧基硅烷、二(三甲氧基甲硅烷基)丙胺、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷和有机硅三(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)异氰脲酸酯。
15.如权利要求8所述的方法，其进一步包括在辐射所述涂层前将所述皮下注射器针头包装在密封外壳中的步骤。
16.一种润滑皮下注射器针头的方法，包括：
将包括辐射可固化的硅氧烷共聚物、第二硅氧烷组分、光引发剂和乙烯基醚的第一涂层混合物施用于皮下注射器针头的刺透表面；
通过暴露于辐射下固化所述第一涂层；和
施用包括在载体溶剂中分散的第二硅氧烷组分的第二涂层混合物。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述第一涂层中的所述乙烯基醚选自2-乙基-1-己醇的单乙烯基醚、正十二烷醇的单乙烯基醚、1，4-环己二醇的二乙烯基醚和氢中止聚(四氢呋喃)的二乙烯基醚。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述第一涂层中的所述辐射可固化的硅氧烷共聚物为环氧硅氧烷共聚物。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述第一涂层中的所述光引发剂选自二芳基碘鎓、四(五氟苯基)硼酸盐、六氟锑酸二(十二烷基苯基)碘、六氟砷酸二(十二烷基苯基)碘和六氟锑酸(4-辛基氧苯基)(苯基)碘。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述第一涂层中的所述第二硅氧烷组分选自聚二甲基硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、硅氧烷氯化物、乙烯基三甲氧基硅烷、二(三甲氧基甲硅烷基)丙胺、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷和有机硅三(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)异氰脲酸酯。
21.如权利要求16所述的方法，其中所述第二涂层中的所述第二硅氧烷组分选自聚二甲基硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、硅氧烷氯化物、乙烯基三甲氧基硅烷、二(三甲氧基甲硅烷基)丙胺、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷和有机硅三(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)异氰脲酸酯。
22.如权利要求16所述的方法，其中所述第二涂层中的所述第二硅氧烷组分为选自聚二甲基硅氧烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、硅氧烷氯化物、乙烯基三甲氧基硅烷、二(三甲氧基甲硅烷基)丙胺、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷和有机硅三(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)异氰脲酸酯的至少两种硅氧烷组分的混合物。
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