JP2009213525A - 潤滑性表面を有する医療用具とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
治療用ガイドワイヤーなどの製造においては、これまで、コーティング樹脂層の膜厚をできるだけ薄くするための各種方法が検討されてきたが、潤滑耐久性の確保が困難であった。本発明は親水性化合物を金属基材に対して直接にコーティングする新しい製造方法を開発することで、新しい機能を有する潤滑耐久性に優れた医療用具を実現する。
【解決手段】
医療用具を構成する金属基材の表面を、オゾンガスで処理し、金属表面に官能基を導入したのち、特定の親水性化合物を金属表面に化学的に固定化して存在させることによって、本発明の目的が達成される。
【選択図】なし

Description

本発明は耐久性に優れた湿潤時潤滑性を有する医療用具およびその製造方法を提供するものであり、ガイドワイヤーなどの金属製医療用具の表面の機能化に有用な発明である。

医療分野において、気管、消化管、尿管、血管、その他の体腔、又は、組織に挿入されるカテーテル、イントロデューサーおよびこれらに挿入されるガイドワイヤーなどの医療用具は、挿入時に目的部位にアクセスするための操作性を向上し、血管内壁や粘膜などへの組織損傷を最小限にするためには、潤滑性を有する表面が必要である。その目的のために、基材表面に親水性化合物をコートして、湿潤時における潤滑性を向上している。

ガイドワイヤーの基材としてはニッケル／チタン系合金、ステンレス鋼などの金属材料が好ましく使用されている。

しかしながら、これらの金属製基材に対して、親水性化合物を直接にコーティングした場合は、親水性化合物が簡単に剥離、脱落するという大きな問題が発生し、実用価値の無いものとなる。

本発明の目的は、ガイドワイヤーなどの金属製基材に対して、特定の親水性化合物を化学的に固定化することで、耐久性に優れた潤滑性を有する各種医療用具を提供することにある。さらに、治療用ガイドワイヤーの場合、基材として用いられる金属芯材の直径は検査用ガイドワイヤーのそれに比べて細いことから、基材に対するコーティング樹脂層の膜厚をできるだけ薄くする必要があり、本発明はこれらの課題に対する技術もあわせて解決することを目的とする。

本発明者は鋭意検討した結果、上記目的は、下記（１）から（８）の本発明により達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１）湿潤時に表面が潤滑性を有する医療用具であって、該医療用具を構成する金属表面をオゾンを含む酸素ガスで処理した後、その表面にさらに親水性化合物を固定化したことを特徴とする医療用具
（２）親水性化合物がオゾンを含む酸素ガスで処理された金属表面と反応しうる官能基を有することを特徴とする（１）に記載の医療用具
（３）親水性化合物が無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物であり、かつ架橋剤と反応して固定化されていることを特徴とする（１）ないし（２）に記載の医療用具
（４）医療用具を構成する金属表面をオゾン含有量０．２容量％以上３０容量％以下の乾燥酸素ガスを用いてオゾン処理することを特徴とする請求項１ないし３に記載の医療用具
（５）医療用具がガイドワイヤーであることを特徴とする（１）ないし（４）に記載の医療用具
（６）該医療用具を構成する金属基材の表面を、
１）オゾンを含む酸素ガスで処理した後、
２）その金属表面に反応性を有する親水性化合物およびその架橋剤の混合溶液をコートし、乾燥、加熱した後、
３）アルカリ処理することによる
潤滑性表面を有する医療用具の製造方法

本発明の目的は、金属基材への親水性化合物の直接コーティングによって高度な潤滑耐久性を付与しうる技術を開発すると共に、新しい機能を有するガイドワイヤーなどの医療用具を提供することにある。この目的は、ガイドワイヤーなどの金属基材の表面をオゾンガスで処理させた後、その表面に親水性化合物を化学的に固定化することによって達成されることを見出した。本発明に係るガイドワイヤーなどの医療用具は湿潤時において、摩擦係数が低く優れた潤滑性を有することから、実使用時における操作性に優れ、長期にわたり製品性能が変化することの無い潤滑耐久性に優れた医療用具が実現できる。

さらに、従来のガイドワイヤーのようにポリウレタン樹脂あるいはポリアミド樹脂などの押出しチューブ（数十μ〜数百μの膜厚）に金属を挿入して中間コート層を形成すること無く、金属基材に対して親水性化合物を直接コーティングすることで、コーティング層の薄膜化が可能となり、ガイドワイヤーなど医療用具の機能化・高性能化とともに広範な用途への展開が期待でき、特に、潤滑性と潤滑耐久性に優れた治療用ガイドワイヤーなどの製造も可能となった。

本発明は医療用具を構成する金属基材の表面をオゾンを含む酸素ガスで処理した後、その表面に親水性化合物を化学的に固定化することによって、湿潤時に高度な潤滑性を有し、かつ潤滑耐久性に優れた医療用具を実現したものである。

本発明の医療用具を構成する金属基材としてはニッケル／チタン系合金、ステンレス鋼などの金属材料が好適に用いられる。

本発明におけるオゾン処理はオゾン含有量０．２容量％以上３０容量％以下、好ましくは２容量％以上１５容量％以下の乾燥酸素ガスを用いて、処理温度が１００℃以上２００℃以下、好ましくは、１３０℃以上１８０℃以下であって、処理時間が１０分以上１２０分未満、好ましくは３０分以上９０分未満の条件で行うと良い。乾燥酸素ガス中のオゾン含有量が０．２容量％より低いと酸化力が不足し、反対に３０容量％より高くなると過剰酸化の問題が生じる。

本発明におけるオゾン処理の効果については明確ではないが、おそらく、オゾンを含む酸素ガスで処理することによって、金属表面に酸化物の形成と共に、金属−OH結合などの官能基が生成し、この官能基と親水性化合物が有する官能基が反応して、親水性化合物が金属表面に直接強固に結合されるものと推定される。

本発明において使用される親水性化合物については、金属基材の表面をオゾンを含む酸素ガスで処理することによって金属表面に導入された官能基に対して反応性を有する親水性化合物であれば好適に使用しうる。例えば、各種無水マレイン酸共重合体、特に、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物などの親水性化合物は、オゾン処理された金属表面に対して強固に固定されることから特に好ましく用いられるが、なんらこれらに限定されるものではない。

また、該医療用具を構成する金属表面をオゾンを含む酸素ガスで処理した後、さらにその表面に対して反応性を有しかつ親水性化合物とも反応性しうる官能基を有する化合物を反応させることで、金属表面の官能基をさらに異なる種類の官能基に変換した場合は、色々な親水性化合物についても化学的固定化が可能となることから、各種医療用具の用途目的に対応した親水性化合物の選択が可能となる。

例えば、各種無水マレイン酸共重合体の他にも、ヒアルロン酸、あるいは水酸基、カルボキシル基、グリシジル基などの官能基を有するアクリル系モノマーを共重合した各種アクリル系ポリマー、ポリエチレングリコールおよびその誘導体、などが好適に使用されうるが、金属表面に対して化学的に固定化されるものであれば、なんらこれらに限定されるものではない。

本発明において最も好ましい親水性化合物としては、前記の方法で金属表面に導入された官能基と化学的に結合しうる官能基を分子内に有し、さらに、架橋剤を添加することで、親水性化合物の官能基と反応して架橋構造を生成することができる各種無水マレイン酸共重合体、特に、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物が挙げられる。特に、これらの酸無水物環を有する親水性化合物についてはオゾン処理によって金属表面に導入された官能基との反応性が優れており、強固に固定化されるとともに、架橋剤を用いて適量の架橋を導入することが可能なことから、非常に優れた潤滑耐久性を有する各種医療用具の製造が可能となる。また、人体に対する安全性も十分に確認されていることから、特に好ましく用いられる。

また、本発明の架橋剤としては、ジオール、ポリオール、ポリエチレングリコール、ジチオール、チオグリセロール、アミノアルコール、ジアミン、ポリアミン、など酸無水物環と反応性を有し、２つ以上の官能基を有する化合物が好ましく用いられる。

親水性化合物に対する架橋剤の配合割合は重量比で、親水性化合物１００部に対して架橋剤０．０３〜３．０部の範囲である。特に好ましい範囲は０．０５〜１部である。この範囲を外れると、潤滑性および潤滑耐久性が劣る。

これらの親水性化合物と架橋剤を上記の配合組成で混合した溶液を作成し、この溶液に浸漬する方法、溶液を塗布する方法、溶液を噴霧する方法など、従来から一般に採用されている方法を用いることができる。

上記のコーティング溶液に用いられる溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤、エタノール、メタノールなどのアルコール系溶剤、テトラヒドロフラン、あるいはそれらの混合溶剤、など汎用的な有機溶剤が使用しうる。これらの溶剤に、０．５〜１０重量％、好ましくは１〜８重量％の濃度に溶解してコーティング溶液を調製する。

上記のコーティング溶液に浸漬した後、乾燥し、引き続き、６０〜１３０℃の温度で１０〜３００分の加熱処理を行う。この処理によって、親水性化合物に架橋構造が導入され、潤滑耐久性が大きく向上する。

さらに、アルカリ溶液に浸漬し、親水性化合物のカルボキシル基をアルカリ塩にすることで、潤滑性、および潤滑耐久性の優れた医療用具の製造が可能となる。このアルカリ処理に用いられるアルカリとしては、上記カルボキシル基をアルカリ塩へ変換する目的を達成できるアルカリであれば使用可能であるが、潤滑耐久性の点から、特に、アルカリ金属アルコキサイドのアルコール溶液で処理するのが最も良い結果を与える。

アルカリ処理後、エタノール、水などで十分洗浄を行い、アルカリを完全に除去することが好ましい。

以下に本発明に係る具体的な実施例および比較例について、より詳しく説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
（親水性化合物の合成）

メチルビニルエーテル無水マレイン酸共重合体＜IPS社製GANTREZ−AN169＞10 gを200 mlのエチルアルコールに溶解し，1時間エチルアルコール加熱還流下にエステル化反応を行なった。反応溶液を1000mlのヘキサン中へ滴下して，反応性生物を再沈殿させた。反応性生物を濾別して，室温にて24時間減圧乾燥して固体状のメチルビニルエーテル無水マレイン酸共重合体の部分エステル化物（以下PHEと称す）を得た。赤外吸収スペクトルの測定から，酸無水物環が残存していることを確認した。
このPHEをアセトン溶液に6重量％濃度に調整し，コーティング溶液＜1＞とした。
（コーティング溶液の調整）
コーティング溶液＜1＞に架橋剤としてPEG200をPHEに対して0.15重量％となるように添加し，コーティング溶液＜2＞とした。
＜実施例１＞

直径0.4 mmのSUS316製ワイヤーをアセトン中において超音波洗浄し、乾燥した。さらに、このワイヤーに、高純度酸素ガスを原料に放電式オゾナイザーで調整したオゾン含有量２容量％の乾燥酸素ガスを一方向にオーバーフローさせながら、１８０℃の加熱下に６０分間接触させて、オゾン処理した。この処理した基材を上記に調製したコーティング溶液＜2＞に浸漬することによって基材表面にコーティング溶液＜2＞を塗布し，風乾後，80℃で2時間間乾燥を行なった。さらに，125℃2時間の熱処理によって，PHE分子中の酸無水物基と金属基材表面に導入された水酸基および架橋剤との反応を行ない，潤滑剤を化学結合により基材表面に化学的に固定化した。その後，5重量％のナトリウムエトキシドのエチルアルコール溶液中に浸漬し，室温で3分間処理した。さらに，水洗を十分に行い，70℃30分乾燥した。上記方法にて得られたワイヤーは水の中において優れた潤滑性を示した。また，このワイヤーを水の中において手で扱くことにより，潤滑性が消失するまでの手扱きの回数を測定したが350回まで潤滑性を維持し，潤滑耐久性に優れることが確認された。
＜比較例1＞

直径0.4 mmのSUS316製ワイヤーをアセトン中において超音波洗浄後，オゾンガスを処理すること無く，この金属基材をそのまま上記に調製したコーティング溶液＜2＞に浸漬することによって基材表面にコーティング溶液＜2＞を塗布し，風乾後，80℃で2時間間乾燥を行なった。さらに，125℃2時間の熱処理によって，PHE分子中の酸無水物基と架橋剤との反応を行ない，その後，5重量％のナトリウムエトキシドのエチルアルコール溶液中に浸漬し，室温で3分間処理した。さらに，水洗を十分に行い，70℃30分乾燥した。このワイヤーを水の中において手で扱くことにより，潤滑性が消失するまでの手扱きの回数を測定したが30回で潤滑性を消失し，潤滑耐久性が著しく劣っていた。
＜比較例２＞

直径0.4 mmのSUS316製ワイヤーをアセトン中において超音波洗浄し、乾燥した。さらに、このワイヤーに、高純度酸素ガスを原料に放電式オゾナイザーで調整したオゾン含有量２容量％の乾燥酸素ガスを一方向にオーバーフローさせながら、１８０℃の加熱下に６０分間接触させて、オゾン処理した。この処理した基材を上記に調製したコーティング溶液＜1＞に浸漬することによって基材表面にコーティング溶液＜1＞を塗布し，風乾後，80℃で2時間間乾燥を行なった。さらに，125℃2時間の熱処理によって，PHE分子中の酸無水物基と金属基材表面に導入された水酸基の反応を行ない，潤滑剤を化学結合により基材表面に化学的に固定化した。その後，5重量％のナトリウムエトキシドのエチルアルコール溶液中に浸漬し，室温で3分間処理した。さらに，水洗を十分に行い，70℃30分乾燥した。上記方法にて得られたワイヤーを水の中において手で扱くことにより，潤滑性が消失するまでの手扱きの回数を測定したが10回であり，潤滑耐久性が著しく劣るものであった。
＜実施例2＞

直径0.45 mmのニッケル／チタン合金製ワイヤーをアセトン中において超音波洗浄し、乾燥した。このワイヤーに、高純度酸素ガスを原料に放電式オゾナイザーで調整したオゾン含有量２容量％の乾燥酸素ガスを一方向にオーバーフローさせながら、１８０℃の加熱下に６０分間接触させて、オゾン処理した。この処理した基材を上記に調製したコーティング溶液＜2＞に浸漬することによって基材表面にコーティング溶液＜2＞を塗布し，風乾後，80℃で2時間間乾燥を行なった。さらに，125℃2時間の熱処理によって，PHE分子中の酸無水物基と金属基材表面に導入された水酸基および架橋剤としてブタンジオールを用いて架橋反応を行ない，潤滑剤を化学結合により基材表面に化学的に固定化した。その後，5重量％のナトリウムエトキシドのエチルアルコール溶液中に浸漬し，室温で3分間処理した。さらに，水洗を十分に行い，70℃30分乾燥した。上記方法にて得られたワイヤーは水の中において優れた潤滑性を示した。また，このワイヤーを水の中において手で扱くことにより，潤滑性が消失するまでの手扱きの回数を測定したが300回まで潤滑性を維持し，潤滑耐久性に優れることが確認された。

本発明により得られる技術によって、耐久性に優れた潤滑性を有するガイドワイヤーなど医療用具を提供することが可能になった。特に、これまで金属への親水性高分子の直接コーティングでは潤滑耐久性の確保が困難であったが、本発明に係る薄膜コーティング技術によって、新しい機能を有する医療用具などへの展開を含めた幅広い応用が期待できる。

Claims (6)

1. 湿潤時に表面が潤滑性を有する医療用具であって、該医療用具を構成する金属表面をオゾンを含む酸素ガスで処理した後、その表面にさらに親水性化合物を固定化したことを特徴とする医療用具
2. 親水性化合物がオゾンを含む酸素ガスで処理した金属表面に反応しうる官能基を有することを特徴とする請求項１に記載の医療用具
3. 親水性化合物が無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物であり、かつ架橋剤と反応して固定化されていることを特徴とする請求項１ないし請求項２に記載の医療用具
4. 医療用具を構成する金属表面をオゾン含有量０．２容量％以上３０容量％以下の乾燥酸素ガスを用いてオゾン処理することを特徴とする請求項１ないし３に記載の医療用具
5. 医療用具がガイドワイヤーであることを特徴とする請求項１ないし４に記載の医療用具
6. 医療用具を構成する金属基材の表面を、
   （１）オゾンを含む酸素ガスで処理した後、
   （２）その金属表面に反応性を有する該親水性化合物およびその架橋剤の混合溶液をコートし、乾燥、加熱した後、
   （３）アルカリ処理することによる
   潤滑性表面を有する医療用具の製造方法