JP2001029452A - 湿潤性表面を有する金属製医療用具の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属製医療用具の表面に、高分子材料の被覆
層を設けることなく親水性高分子材料を固定化する方法
を提供する。 【解決手段】 γ−アミノプロピルトリメトキシシラン
水溶液（濃度：１０重量％）中にニッケル−チタン製ガ
イドワイヤ（断面外径０．５ｍｍ）を１分間浸漬した後
８０℃で１０分間加熱し、次に、酢酸水溶液（濃度：１
重量％）中に１分間浸漬した後８０℃で１０分間加熱
し、さらに、苛性ソーダ水溶液（濃度：０．１重量％）
で洗浄した後蒸留水で洗浄して８０℃で１０分間加熱す
る。次に、４，４’−ジフエニルメタンジイソシアネー
トの塩化メチレン溶液（濃度：６重量％）に３０秒間浸
漬して３０秒間風乾した後、分子量２５万のポリエチレ
ンオキサイド（濃度：６重量％）と１，４−ジアザビシ
クロ［２．２．２］オクタン（濃度：０．０４重量％）
の塩化メチレン溶液に１０秒間浸漬後、２分間風乾する
ことによりポリエチレンオキサイドをガイドワイヤ表面
に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湿潤性表面を有す
る金属製医療用具の製造方法に関し、詳しくは、金属製
医療用具の表面に、アルコキシ基を有するシランカップ
リング剤の水溶液による処理を施した後、親水性高分子
化合物を効率よく固定化させた、湿潤性表面を有する金
属製医療器具の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】心臓疾患等の検査・治療のため、血管内
にカテーテルを導入することが行われている。このよう
なカテーテルを目的の部位に送り込むには、予め金属製
のガイドワイヤーを血管内に導入し、このガイドワイヤ
ーに沿ってカテーテルを誘導する。一般的に、このよう
な医療用のガイドワイヤーには、それを体腔内に挿入す
るときの摩擦係数を低下させるために、例えばポリエチ
レンオキサイドのような水溶性高分子化合物がその基材
の表面に固定され、これによって、ガイドワイヤの表面
は湿潤性を有している。

【０００３】従来、このような金属製医療用具の表面に
潤滑性を付与するための処理としては、例えば、予めそ
の表面にポリウレタン等の高分子材料の被覆層を形成
し、さらにその被覆層の表面に無水マレイン酸共重合体
等の親水性の高分子材料を固定化する方法が採用されて
いる（例えば、特開平７−２７５３６６号公報等）。

【０００４】近年、血管内に導入する前記カテーテルの
径を、これまで以上に細くすることが求められるように
なり、これに伴って、前記のガイドワイヤーも細径化す
る必要が生じている。しかし、前述したように、予めガ
イドワイヤの表面にポリウレタン等の被覆層を形成し、
さらにその被覆層表面に親水性高分子材料を固定化する
必要がある。このため、ガイドワイヤーの外径は、その
表面に形成される前記被覆層の分だけ太くなり、これを
細径化することには限界があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ガイ
ドワイヤー等の金属製医療用具の表面に、高分子材料の
被覆層を設けることなく、効率よくポリエチレンオキサ
イド等の親水性高分子材料を固定化し、その外径を細径
化する方法を提供することにある。

【０００６】そこで本発明者は鋭意検討の結果、ニッケ
ル−チタン製ガイドワイヤーを、予め調製したγ−アミ
ノプロピルトリメトキシシランの水溶液に浸漬したとこ
ろ、その表面にポリエチレンオキサイドが容易に固定化
することを見出し、この知見に基づいて本発明を完成す
るに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、金属製医療用具の表面に、アルコキシ基を有するシ
ランカップリング剤の水溶液による処理を施し、次に酸
処理し、その後、親水性高分子化合物を固定化すること
を特徴とする湿潤性表面を有する金属製医療用具の製造
方法が提供される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について説明する。本発明の方法が適用できる金属製医
療用具は、体内に挿入される医療用具として使用され、
その表面に親水性高分子材料を固定し、潤滑性を付与す
ることが必要とされるものであればとくに限定されな
い。具体的には、例えば、種々のバルーンカテーテル等
に使用されるガイドワイヤ、消化管カテーテル等に使用
されるマンドリンまたは金属製ステント等が挙げられ
る。

【０００９】前記金属製医療用具に使用される金属材料
としては、例えば、ニッケル−チタン合金、ステンレ
ス、鉄、チタン、アルミニウム、スズ、亜鉛及びタング
ステン等が挙げられる。これらのなかでも、ニッケル−
チタン合金が好ましい。

【００１０】上記金属製医療用具は、なかでもガイドワ
イヤが好ましく使用される。ガイドワイヤの構造として
は、ワイヤのみのもの、コイルスプリング状のもの、コ
イルスプリングと芯線とを組み合わせたもの等が挙げら
れる。また、ワイヤの構造は、複数金属素線を用いた複
撚り構造、または、重ね撚り構造のものが挙げられる。

【００１１】本発明で使用するアルコキシ基を有するシ
ランカップリング剤は、シランカップリング剤のなかで
も、同一分子中に加水分解性基としてのアルコキシ基
と、有機官能性基を有するものである。

【００１２】前記アルコキシ基としては、炭素数１〜４
のものが挙げられ、具体的には例えば、メトキシ基、エ
トキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、イソプロポキシ
基及びイソブトキシ基等が挙げられる。これらのなかで
も、メトキシ基が好ましい。

【００１３】前記有機官能性基としては、炭化水素系、
エステル系、エポキシ系、アミン系、チオール系及びハ
ロゲン系のものが挙げられる。具体的には、例えば、炭
化水素系としてはビニル基等；エポキシ系としてはグリ
シドキシ基等；エステル系としてはメタクリル基等；ア
ミン系としてはアミノ基等；チオール系としてはメルカ
プト基、イソシアヌル基等：ハロゲン系としてはクロル
メチル基、クロルプロピル基等が挙げられる。これらの
なかでも、アミノ基が好ましい。

【００１４】前記アルコキシ基を有するシランカップリ
ング剤の具体例としては、例えば、ビニルトリメトキシ
シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β
−メトキシエトキシ）シラン等のビニル基を有するシラ
ンカップリング剤；β−（３，４−エポキシシクロヘキ
シル）エチルトリメトキシシラン等のエポキシ基を有す
るシランカップリング剤；γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジ
エトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキ
シシラン等のグリシドキシ基を有するシランカップリン
グ剤；γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシ
ラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラ
ン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等
のメタクリロキシ基を有するシランカップリング剤が挙
げられる。

【００１５】さらに、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミ
ノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエ
チル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β
（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フエニル−γ−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基を有する
シランカップリング剤；γ−メルカプトプロピルトリメ
トキシシラン等のメルカプト基を有するシランカップリ
ング剤；γ−イソシアン酸プロピルトリメトキシシラン
等のイソシアヌル基を有するシランカップリング剤；γ
−クロロプロピルトリメトキシシラン等のクロロプロピ
ル基を有するシランカップリング剤が挙げられる。

【００１６】これらのなかでも、アミノ基を有するシラ
ンカップリング剤が好ましく、とくに、γ−アミノプロ
ピルトリメトキシシランが好ましい。

【００１７】本発明においては、前記アルコキシ基を有
するシランカップリング剤は水溶液の状態で使用される
ことが必要である。水溶液の濃度は、とくに限定されな
いが、通常、１〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量
％の範囲で調製される。水溶液に調製された前記シラン
カップリング剤の分子中のアルコキシ基は、加水分解に
よりシラノール基を形成し、前記シラノール基は、金属
製医療用具表面に存在する金属原子と結合するものと考
えられる。

【００１８】本発明において酸処理に使用する酸は、と
くに限定されないが、通常、酢酸、塩酸等の無機酸が使
用される。また、前記酸処理は、酸の水溶液を用いて行
うことが好ましい。前記水溶液の濃度は、通常０．１〜
５重量％、好ましくは、０．５〜１．５重量％の範囲で
調製される。

【００１９】本発明で使用する親水性高分子化合物は、
分子中に親水性基を有する高分子化合物であって、天然
水溶性高分子化合物及び合成水溶性高分子化合物が挙げ
られる。親水性基としては、例えば、水酸基、アクリル
アミド基、カルボキシル基、アミノ基、エステル基及び
スルホニル基等が挙げられる。

【００２０】具体的には、天然水溶性高分子物質として
は、例えば、カルボキシメチルデンプン、ジアルデヒド
デンプン等のデンプン類；カルボキシメチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース類；タ
ンニン等のリグニン類；アルギン酸、アラビアゴムヘパ
リン、キチン、キトサン等の多糖類；ゼラチン、カゼイ
ン等のタンパク質等が挙げられる。

【００２１】合成水溶性高分子物質としては、例えば、
ポリビニルアルコール；ポリエチレンオキサイド等のポ
リアルキレンオキサイド類；ポリエチレングリコール等
のポリアルキレングリコール類；ポリアクリル酸ソーダ
等のアクリル酸類；メチルビニルエーテル−無水マレイ
ン酸共重合体またはその水溶性塩、無水マレイン酸エチ
ルエステル重合体またはその水溶性塩等の無水マレイン
酸重合体類；ポリヒドロキシエチルフタル酸等のエステ
ルフタル酸重合体類；ポリジメチロールプロピオン酸エ
ステル等の水溶性ポリエステル類；ポリアクリルアミド
またはその加水分解物、ポリアクリルアミド四級化物等
のアクリルアミド重合体類等が挙げられる。さらに、ポ
リビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリエチレ
ンスルホネート、水溶性ナイロン等も使用することがで
きる。これらのなかでも、ポリエチレンオキサイド、ポ
リアクリルアミド及びポリビニルピロリドンが好まし
い。

【００２２】前記ポリエチレンオキサイドは、エチレン
オキサイドを単量体とする重合体またはエチレンオキサ
イドとプロピレンオキサイドの共重合体であって、ポリ
エチレングリコールと言われる比較的分子量の低いもの
を含む水溶性樹脂であり、その数平均分子量は通常５千
〜５０万の範囲のものである。エチレンオキサイドとプ
ロピレンオキサイドの共重合体中のプロピレンオキサイ
ドの比率は、通常２０モル％以下、好ましくは１０モル
％〜１モル％の範囲である。

【００２３】前記親水性高分子化合物は、適当な溶媒に
溶解して使用することが好ましい。溶媒は、非水系のも
のがとくに好ましく、例えば、塩化メチレン、酢酸エチ
ル、アセトン、クロロホルム、メチルエチルケトン、エ
チレンジクロライド等が挙げられる。親水性高分子化合
物の溶液の濃度は、通常、０．１〜３０重量％、好まし
くは５〜２０重量％である。

【００２４】本発明を具体的に実施するには、先ず、金
属製医療用具の表面に、アルコキシ基を有するシランカ
ップリング剤の水溶液による処理を施す。前記処理の手
段はとくに限定されないが、通常、金属製医療用具の表
面に前記アルコキシ基を有するシランカップリング剤の
水溶液を接触させ、その後、水分を除去して所定時間加
熱する方法により行われる。

【００２５】金属製医療用具の表面に前記水溶液を接触
させる方法は、通常、前記水溶液中に金属製医療用具を
浸漬する方法、前記水溶液をスプレーその他の方法によ
って金属製医療用具の表面に塗布する方法等が挙げられ
る。前記水溶液中に金属製医療用具を浸漬する方法の場
合は、浸漬時間は５秒〜５分間、このましくは、３０秒
〜２分間である。

【００２６】その後、水分を除去して所定時間加熱する
方法は、室温において風乾した後、オーブン等により加
熱する方法、風乾せずにそのままオーブン中にて加熱す
る方法等により行われる。加熱温度は、６０〜９０℃、
好ましくは７５〜８５℃である。加熱時間は、１〜２０
分間、好ましくは５〜１５分間である。上述した処理を
施すことにより、金属製医療用具の表面に前記シランカ
ップリング剤が結合する。結合の形式は明確ではない
が、金属原子とシランカップリング剤のケイ素原子とが
酸素原子を介して結合するものと考えられる。

【００２７】次に、前記金属製医療用具に酸処理を施
す。前記酸処理の手段はとくに限定されないが、通常、
前記金属製医療用具と酸水溶液とを接触させ、その後、
水分を除去して所定時間加熱する方法により行われる。
金属製医療用具と酸水溶液とを接触させる方法及びその
後、水分を除去して所定時間加熱する方法は、前述した
方法と同様な方法で行う。

【００２８】なお、前記金属製医療用具の表面をアミノ
基を有するシランカップリング剤の水溶液により処理し
た後、前記酸処理を行った場合は、その後さらに、前記
金属製医療用具の表面と苛性ソーダ水溶液とを接触さ
せ、次いで、蒸留水を用いて水洗した後、７０〜９０℃
で加熱することが好ましい。

【００２９】前記酸処理によって起こる反応の機構は明
確ではないが、前記金属製医療用具の表面に結合したシ
ランカップリング剤の分子中のシラノール基が、隣接す
るシラノール基と脱水縮合反応を行い、前記金属製医療
用具表面にオキシラン結合を形成するものと考えられ
る。

【００３０】続いて、前記金属製医療用具の表面に親水
性高分子化合物を反応させる。金属製医療用具の表面に
親水性高分子化合物を固定化させる方法は、通常、前記
金属製医療用具の表面に、多官能イソシアネート化合物
による処理を行った後、前記親水性高分子化合物を反応
させることにより行われる。

【００３１】前記処理の手段はとくに限定されないが、
通常、金属製医療用具の表面に前記多官能イソシアネー
ト化合物の溶液とを接触させ、その後、溶媒を除去して
所定時間加熱する方法により行われる。

【００３２】金属製医療用具の表面に前記多官能イソシ
アネート化合物の溶液を接触させる方法は、通常、前記
溶液中に金属製医療用具を浸漬する方法、前記溶液をス
プレーその他の方法によって金属製医療用具の表面に塗
布する方法等が挙げられる。前記溶液中に金属製医療用
具を浸漬する方法の場合は、浸漬時間は５秒〜５分間、
好ましくは、３０秒〜２分間である。

【００３３】前記多官能イソシアネート化合物は、分子
中にイソシアネート基を２個有する化合物であって、通
常、炭素数が、２〜１３の範囲のものである。具体例と
しては、エチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジ
イソシアネート、キシレンジイソシアネート、トルエン
ジイソシアネート、ジフエニルジイソシアネート、ナフ
タレンジイソシアネート、フエニレンジイソシアネー
ト、シクロヘキシレンジイソシアネート、４，４’−ジ
フエニルメタンジイソシアネート等が挙げられる。中で
も、４，４’−ジフエニルメタンジイソシアネートが好
ましい。

【００３４】ジイソシアナート化合物は、適当な溶媒に
溶解して使用することが好ましい。溶媒は、ジイソシア
ネート化合物と反応しないものであればとくに限定され
ないが、例えば、塩化メチレン、酢酸エチル、アセト
ン、クロロホルム、メチルエチルケトン、エチレンジク
ロライド等が挙げられる。溶液中のジイソシアネート化
合物の濃度は、通常、０．５〜５０重量％、好ましくは
５〜３０重量％である。

【００３５】金属製医療用具は、前記多官能イソシアネ
ート化合物の溶液と接触させた後、次いで、室温におい
て溶媒を除去する。溶媒を除去するための時間は、通
常、３０秒間〜数十分間、好ましくは、５〜２０分間で
ある。

【００３６】続いて、親水性高分子化合物を溶解した溶
液を、浸漬、スプレーその他の方法により上記医療用具
の表面と接触させ、次に、室温において溶媒を除去す
る。浸漬の場合は、浸漬時間は５〜６０秒間であり、溶
媒を除去するための時間は、通常、３０秒〜数十分間で
ある。

【００３７】その後、上記金属製医療用具を、２０〜５
０℃の範囲で、好ましくは３０〜４０℃の範囲で加熱処
理し、親水性高分子化合物を硬化させる。この場合、処
理時間は、通常１〜１２０分間である。なお、この後、
水洗することにより、未反応の親水性高分子化合物を除
去することが好ましい。

【００３８】本発明において、親水性高分子化合物とし
てポリエチレンオキサイドを用いる場合は、ポリエチレ
ンオキサイドと後述するジシクロアミジン化合物を併用
することが好ましい。当該ジシクロアミジン化合物は、
６員環と５員環もしくは７員環とを有する強塩基性第３
級アミン化合物であって、ポリエチレンオキサイドの硬
化反応における触媒としてはたらく。具体的には、１，
８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７、
１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５、
１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン等が挙
げられる。

【００３９】前記ジシクロアミジン化合物は、ポリエチ
レンオキサイドと一緒に適当な溶媒に溶解して使用する
ことが好ましい。溶媒は、上記と同様なものを挙げるこ
とができ、ジシクロアミジン化合物の濃度は、通常、
０．００５〜１重量％、好ましくは０．０１〜０．５重
量％である。

【００４０】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。 （実施例）室温にて調製したγ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン水溶液（濃度：１０重量％）中に、ニッケ
ル−チタン製ガイドワイヤ（断面外径０．５ｍｍ）を１
分間浸漬した後取り出し、続いて、８０℃で１０分間加
熱した。次に、前記ガイドワイヤを酢酸水溶液（濃度：
１重量％）中に１分間浸漬した後取り出し、８０℃で１
０分間加熱した。さらに、前記ガイドワイヤの表面を苛
性ソーダ水溶液（濃度：０．１重量％）で洗浄した後、
さらに蒸留水で洗浄して、再び８０℃で１０分間加熱し
た（ガイドワイヤ１）。

【００４１】また、ポリウレタン溶液（２重量％テトラ
ヒドロフラン溶液）にニッケル−チタン製ガイドワイヤ
（断面外径０．５ｍｍ）を１分間浸漬した後取り出し、
室温にて３０秒間風乾した（ガイドワイヤ２）。

【００４２】次に、上記のガイドワイヤ１及びガイドワ
イヤ２を、それぞれ、４，４’−ジフエニルメタンジイ
ソシアネートの塩化メチレン溶液（濃度：６重量％）に
３０秒間浸漬して引き上げ、３０秒間風乾し、続いて、
分子量２５万のポリエチレンオキサイド（濃度：６重量
％）と１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン
（濃度：０．０４重量％）の塩化メチレン溶液に１０秒
間浸漬後、２分間風乾した。

【００４３】さらに、上記のガイドワイヤ１及びガイド
ワイヤ２を、４０℃で６０分間加熱処理し、その後、水
洗して未反応のポリエチレンオキサイドを除去して、表
面にポリエチレンオキサイドが固定されたニッケル−チ
タン製ガイドワイヤを調製した。上記の方法で処理した
ニッケル−チタン製ガイドワイヤの断面外径は、ガイド
ワイヤ１（本発明）は０．５１ｍｍであり、外径の増加
がわずかであった。これに対して、ガイドワイヤ２（従
来例）は０．７５ｍｍであり、外径が大幅に増加した。

【００４４】上述した方法により、ポリエチレンオキサ
イドを固定化したガイドワイヤの試験片（長さ５ｃｍ）
を、加硫ゴムシート（幅５ｃｍ、長さ２５ｃｍ、厚さ１
０ｍｍ）の表面に形成されたＶ字型の溝（幅５ｍｍ、深
さ２ｍｍ、長さ２５ｃｍ）に置き、これら全体を３７℃
の水槽内に水平に入れた後、該ゴムシートを傾斜させ
て、Ｖ字型の溝に置いた前記ガイドワイヤの試験片が滑
り落ちるときの傾斜角度（θ）の正接（ｔａｎθ）を、
静止摩擦係数として測定し、湿潤性を評価した。数値が
小さい程、湿潤性が優れている。

【００４５】上記の方法で処理したガイドワイヤ１は、
静摩擦係数が０．２１（ｎ＝１０の平均値）であり、ま
た、ガイドワイヤ２は、静摩擦係数が０．２２（ｎ＝１
０の平均値）であった。これは、ポリエチレンオキサイ
ドの処理を施さない場合の静摩擦係数（０．８）（ｎ＝
１０の平均値）と比較して、きわめて小さい値を示し、
効率よく湿潤性が付与されていることが分かる。

【００４６】

【発明の効果】かくして本発明によれば、ガイドワイヤ
ー等の金属製医療用具の表面に、高分子材料の被覆層を
設けることなく、効率よくポリエチレンオキサイド等の
親水性高分子材料を固定化することができる。

【００４７】本発明により、金属製医療用具表面にポリ
エチレンオキサイド等の親水性高分子材料を固定化した
場合、例えば、ガイドワイヤは、その断面外径がほとん
ど増加することがないから、これまで以上にガイドワイ
ヤを細径化することができ、血管内に導入するカテーテ
ルの細径化に対応することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C081 AC06 AC08 BB01 CA052 CA062 CA072 CA082 CA102 CA162 CA172 CA182 CA212 CA232 CA272 CA282 CD022 CD032 CD042 CD062 CD092 CD112 CD152 CD31 CE08 CE11 CG02 CG03 CG05 CG08 DA04 DA15 DC03 DC04 DC05 DC14

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製医療用具の表面に、アルコキシ基
   を有するシランカップリング剤の水溶液による処理を施
   し、次に酸処理し、その後、親水性高分子化合物を固定
   化することを特徴とする湿潤性表面を有する金属製医療
   用具の製造方法。