JP2015033414A - 医療用放射線滅菌対応塩化ビニル樹脂組成物およびそれからなる医療用器具 - Google Patents

Abstract

【課題】医療用放射線滅菌対応塩化ビニル樹脂組成物であって、押出成形性に優れ、放射線滅菌に対し優れた耐変色性を有し、医療用材料に要求される溶出性試験において問題のない医療用放射線滅菌対応塩化ビニル樹脂組成物を提供すること。【解決手段】成分（ａ）塩化ビニル樹脂１００質量部、成分（ｂ）グリセリンエステル系可塑剤２０〜２５０質量部、を含有することを特徴とする医療用放射線滅菌対応塩化ビニル樹脂組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、医療用放射線滅菌対応塩化ビニル樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、γ線や電子線などの放射線を照射して滅菌する方法（以下、放射線滅菌と略すことがある。）に対し優れた耐変色性を有し、医療用材料に要求される溶出性試験において問題がなく、そのため医療用チューブや医療用バック等の医療用器具に好適に用いることのできる医療用放射線滅菌対応塩化ビニル樹脂組成物に関する。

カテーテル等の医療用チューブや、血液バッグ、薬液バッグおよびドレインバッグ等の医療用バックなどの医療用器具は、成形性、接着性、加工性、耐熱性、耐キンク性および低価格性等の観点から、軟質塩化ビニル樹脂製のものが広く用いられている。軟質塩化ビニル樹脂は、柔軟性、弾性及び耐寒性等の性質を付与するために塩化ビニル樹脂に可塑剤を配合し、必要に応じて安定剤などの各種添加剤を添加し、溶融混練することにより得られる。上記可塑剤としては、従来、ジ−２−エチルヘキシルフタレート（以下、ＤＥＨＰと略すことがある。）等のフタル酸エステル類が使用されてきた。（例えば、特許文献１）

医療用チューブは、血管、消化管、尿道あるいは気管などへ挿入して用いられる。また血液や薬液が医療用チューブを通って体内へと送られる。医療用バッグは、血液あるいは薬液を内容物としており、これらの内容物は、血管等から体内へと輸血あるいは輸液される。そのため医療用チューブや医療用バッグなどの医療用器具は、高度の滅菌処理が不可欠である。滅菌処理の方法としては、高度の滅菌ができること、及び梱包後の滅菌が可能であり、滅菌作業の迅速化やコスト低減を図ることができることから、コバルト６０などを線源とするγ線を用いる滅菌方法（以下、γ線滅菌と略すことがある。）や電子線を用いた滅菌方法などのいわゆる放射線滅菌が普及している。特にγ線滅菌は、γ線の透過力が大きいため、滅菌を均一に、ロット振れなく行うことができるので、広く普及している。

ところが、可塑剤としてＤＥＨＰを用いた軟質塩化ビニル樹脂製の医療用器具は、放射線滅菌を行うと変色する、特にγ線滅菌を行うと大きく変色するという問題があった。また、医療用器具は溶出物試験で問題のないことが不可欠であり、また溶出物の量がより少ないことを要求されている。

そこで可塑剤としてＤＥＨＰの替わりに、トリメリット酸２−エチルヘキシル（ＴＯＴＭ）やジイソノニルシクロヘキサン−１，２−ジカルボキシレート（ＤＩＮＣＨ）を含む軟質塩化ビニル樹脂が提案されている（例えば、特許文献２〜５）。しかし、これらの可塑剤を用いても、放射線滅菌を行うと変色する問題は依然として残っている。

特開昭６３−２１８７５０号公報 特開２００５−２３００５８号公報 特開２００５−４０３９７号公報 特開２００６−６１２２６号公報 特開２００８−１９５８９８号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、医療用塩化ビニル樹脂組成物であって、放射線滅菌に対する優れた耐変色性を有し、医療用材料に要求される溶出性試験において問題がなく、したがって医療用チューブや医療用バッグなどの医療用器具に好適に用いることのできる塩化ビニル樹脂組成物を提供することである。

本発明者は、鋭意研究した結果、塩化ビニル樹脂の可塑剤としてグリセリンエステル系可塑剤を用いると、上記目的が達成されることを見出した。

すなわち、本発明の第一の発明によれば、
成分（ａ）塩化ビニル樹脂１００質量部、
成分（ｂ）グリセリンエステル系可塑剤２０〜２５０質量部、
を含有することを特徴とする医療用塩化ビニル樹脂組成物が提供される。

第二の発明によれば、上記成分（ｂ）が、グリセリンジアセトモノラウレートを主成分とすることを特徴とする第一の発明に記載の医療用塩化ビニル樹脂組成物が提供される。

第三の発明によれば、さらに成分（ｃ）シラン化合物を、上記成分（ａ）１００質量部に対して０．１〜１５質量部含有することを特徴とする第一の発明又は第二の発明に記載の医療用塩化ビニル樹脂組成物が提供される。

第四の発明によれば、医療用チューブ又は医療用バッグであって、第一の発明から第三の発明の何れか一つに記載の医療用塩化ビニル樹脂組成物からなることを特徴とする医療用チューブ又は医療用バッグが提供される。

本発明の医療用塩化ビニル樹脂組成物は、γ線や電子線などの放射線を照射して滅菌する方法、特にγ線滅菌に対する優れた耐変色性を有し、医療用材料に要求される溶出性試験において問題がなく、そのため、経管栄養チューブ、血液透析チューブ、呼吸器チューブ、カテーテル、圧モニターチューブおよびヘパリンチューブ等の医療用チューブ；血液バッグ、薬液バッグおよびドレインバッグ等の医療用バッグ；などの医療用器具に好適に用いられる。また本発明の医療用塩化ビニル樹脂組成物は、押出成形性が極めて良好であるため、医療用チューブに特に好適である。

本発明の医療用塩化ビニル樹脂組成物を構成する各成分について、説明する。

成分（ａ）「塩化ビニル樹脂」（必須成分）
本発明の成分（ａ）として用いる塩化ビニル樹脂は、−ＣＨ_２−ＣＨＣｌ−で表される基を有する全ての重合体を指し、塩化ビニルの単独重合体；塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル・（メタ）アクリル酸共重合体、塩化ビニル・（メタ）アクリル酸メチル共重合体、塩化ビニル・（メタ）アクリル酸エチル共重合体、塩化ビニル・マレイン酸エステル共重合体、塩化ビニル・エチレン共重合体、塩化ビニル・プロピレン共重合体、塩化ビニル・スチレン共重合体、塩化ビニル・イソブチレン共重合体、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル・スチレン・無水マレイン酸三元共重合体、塩化ビニル・スチレン・アクリロニトリル三元共重合体、塩化ビニル・ブタジエン共重合体、塩化ビニル・イソプレン共重合体、塩化ビニル・塩素化プロピレン共重合体、塩化ビニル・塩化ビニリデン・酢酸ビニル三元共重合体、塩化ビニル・アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル・各種ビニルエーテル共重合体等の塩化ビニルと塩化ビニルと共重合可能な他のモノマーとの共重合体；後塩素化ビニル共重合体等の塩化ビニル単独重合体や塩化ビニル系共重合体を改質したもの；さらには塩素化ポリエチレン等の構造上塩化ビニル樹脂と類似の塩素化ポリオレフィンを包含する。

塩化ビニル樹脂は、数平均重合度が３００以上７０００以下であるのが好ましく、更には５００以上２０００以下の重合度を有していることが望ましい。

本発明の成分（ａ）としては、これらの塩化ビニル樹脂の１種又は２種以上の混合物を用いることができる。

成分（ｂ）「グリセリンエステル系可塑剤」（必須成分）
本発明の成分（ｂ）として用いるグリセリンエステル系可塑剤は、グリセリンと酢酸などの炭素数２のカルボン酸；及び／又はカプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸などの炭素数８〜１８の脂肪酸；とのエステル化合物であり、下記の一般式（Ｉ）で示される。

（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、アシル基または水素原子を示し、該アシル基の炭素数は、２又は８〜１８である。）

上記炭素数２のカルボン酸としては、酢酸が好ましく、上記酢酸としては、例えば、工業用酢酸、食品用酢酸、無水酢酸を用いることができる。上記炭素数８〜１８の脂肪酸としては、制限されず、石油等を原料とする脂肪酸、ヤシ油やパーム核油などの天然油脂を原料とする脂肪酸の何れも用いることができる。

炭素数３〜７の脂肪酸や炭素数１９以上の脂肪酸を用いたのでは、放射線滅菌に対する耐変色性、押出成形性、溶出性試験に劣る。

グリセリンエステル系可塑剤としては、例えば、理研ビタミン株式会社の「ＢＩＯＣＩＺＥＲ（商品名）（主成分グリセリンジアセトモノラウレート）」をあげることができる。該ＢＩＯＣＩＺＥＲはパーム核油由来の脂肪酸を用いている。また「主成分」とは、５０質量％以上含むという意味である。

上記成分（ｂ）の配合量は、医療用塩化ビニル樹脂組成物を放射線滅菌に対する優れた耐変色性を有し、医療用材料に要求される溶出性試験において問題がないものにするために、成分（ａ）１００質量部に対して２０〜２５０質量部である。好ましくは２０〜１５０質量部である。２０質量部未満では放射線滅菌に対する耐変色性が不十分である。２５０質量部を超えると溶出性試験のΔｐＨ値が悪化したり、成分（ｂ）がブリードアウトしたりする。

成分（ｃ）「シラン化合物」（任意成分）
本発明の任意成分である成分（ｃ）シラン化合物は、アルコキシシラン化合物、クロロシラン化合物、アセトキシシラン化合物及びオルガノシラン化合物からなる群から選択される１種以上のシラン化合物である。

上記成分（ｃ）を、上記成分（ａ）１００重量部に対して０．１〜１５重量部用いることにより、放射線滅菌に対する耐変色性を向上させることができる。また押出成形性を極めて安定したものにすることができる。より好ましくは１〜１０質量部である。

上記アルコキシシラン化合物としては、例えば、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシランなどのモノアルコキシシラン化合物；ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルアミノエトキシプロピルジアルコキシシラン、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、γ−グリシド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メチルジメトキシシランなどのジアルコキシシラン化合物；メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−クロロ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−（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−（フェニル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−（ポリエチレンアミノ）プロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、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などのトリアルコキシシラン化合物；テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどのテトラアルコキシシラン化合物などがあげられる。

上記アセトキシシラン化合物としては、例えば、ビニルトリアセトキシシランなどがあげられる。

上記クロロシラン化合物としては、例えば、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−クロロプロピルメチルジクロロシランなどがあげられる。

上記オルガノシラン化合物は、前記アルコキシシラン化合物、アセトキシシラン化合物、クロロシラン化合物以外の、ケイ素原子に、アルキル基、ビニル基、（メタ）アクリル基、アリル基、酢酸メチル基などの基が直接結合しているシラン化合物を示すものであり、例えば、トリイソプロピルシラン、トリイソプロピルシリルアクリレート、アリルトリメチルシラン、トリメチルシリル酢酸メチルなどがあげられる。

これらのシラン化合物の中でも、耐放射線性と押出成形性の点から、モノアルコキシシラン化合物、ジアルコキシシラン化合物、トリアルコキシシラン化合物及びテトラアルコキシシラン化合物からなる群から選択される１種以上のアルコキシシラン化合物が好ましく、トリアルコキシシラン化合物およびテトラアルコキシシランがより好ましく、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランがさらに好ましい。

また、本発明においては、これらのシラン化合物を２種以上併用することも可能であり、特に限定されるものではない。

また本発明の医療用塩化ビニル樹脂組成物は、任意成分として、医療用途向け塩化ビニル樹脂及びその樹脂組成物に通常用いられる安定剤を配合してもよい。上記安定剤としては、例えば、有機スズ化合物、バリウム−亜鉛系およびカルシウム−亜鉛系の安定剤が挙げられる。安定剤の添加量は、成分（ａ）１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましい。

本発明の医療用塩化ビニル樹脂組成物は、成分（ａ）塩化ビニル樹脂、成分（ｂ）グリセリンエステル系可塑剤、及び所望に応じて用いる任意成分を、単軸押出機、二軸押出機、ロール、ミキサー又は各種のニーダー等を使用して溶融混練することにより得ることができる。好ましくは加圧ニーダーを用い、樹脂温度１２０〜１６０℃で、５〜１０分間の溶融混練することにより得ることができる。

以下に本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものでない。

使用した原材料
成分（ａ）塩化ビニル樹脂
成分（ａ−１）：
製造会社：株式会社カネカ
種類： ポリ塩化ビニル
平均重合度：７００

成分（ａ−２）：
製造会社：新第一塩ビ株式会社
種類： ポリ塩化ビニル
平均重合度：１３００

成分（ｂ）：グリセリンエステル系可塑剤
成分（ｂ−１）：
製造会社：理研ビタミン株式会社
商品名：ＢＩＯＣＩＺＥＲ
種類：グリセリン［モノ及びジ脂肪酸（Ｃ＝８〜１８）］酢酸混合エステル
（主成分グリセリンジアセトモノラウレート）
（ＣＡＳ Ｎｏ：９１０５２−１３−０）

成分（ｂ’）グリセリンエステル系可塑剤以外の可塑剤（比較成分）
比較成分（ｂ’−１）：
製造会社：株式会社ジェイプラス
商品名：ＤＯＰ
種類：ジ（２−エチルヘキシル）フタレート（ＤＥＨＰ）

比較成分（ｂ’−２）：
製造会社：花王株式会社
商品名：ＴＯＴＭ
種類：トリメリット酸２−エチルヘキシル（ＴＯＴＭ）

比較成分（ｂ’−３）：
製造会社： 株式会社ジェイプラス
商品名：ＤＯＡ
種類：ジ（２−エチルヘキシル）アジペート（ＤＥＨＡ）

比較成分（ｂ’−４）：
製造会社： ＢＡＳＦジャパン株式会社
商品名：Ｈｅｘａｍｏｌｌ^Ｒ ＤＩＮＣＨ
種類：ジイソノニルシクロヘキサン−１，２−ジカルボキシレート（ＤＩＮＣＨ）

成分（ｃ）シラン化合物
成分（ｃ−１）： トリアルコキシシラン化合物
製造会社：東レダウコーニングシリコン株式会社
商品名： Ｚ−６０３６
種類：３ − メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン

成分（ｃ−２）： トリアルコキシシラン化合物
製造会社：東レダウコーニングシリコン株式会社
商品名： Ｚ−６５１９
種類：ビニルトリエトキシシラン

成分（ｃ−３）： テトラアルコキシシラン化合物
製造会社：東レダウコーニングシリコン株式会社
商品名： Ｚ−６６９７
種類：テトラエトキシシラン

成分（ｄ）その他の任意成分１（安定剤）
成分（ｄ−１）：ジオクチル錫ジメルカプト系安定剤
製造会社：株式会社ＡＤＥＫＡ
種類： ジオクチル錫ジメルカプト

成分（ｄ−２）：カルシウム亜鉛系複合安定剤
製造会社：株式会社ＡＤＥＫＡ
種類： カルシウム亜鉛

成分（ｅ）その他の任意成分２（滑材）
成分（ｅ−１）： ポリエチレンワックス系滑材
製造会社：三井化学株式会社
種類：ポリエチレンワックス

成分（ｅ−２）： モンタン酸系滑材
製造会社：クラリアントジャパン株式会社
種類：モンタン酸部分鹸化エステル

評価方法
１．耐放射線変色（ΔＹＩ値）
（１）下記で得られた塩化ビニル樹脂組成物からテストロールを用いてシートを作成し、これを更にプレス装置を用いて２ｍｍ厚プレスシートに成形してテストサンプルとした。テストサンプルは２片用意した。
（２）上記で得られたテストサンプルについて、照射前の黄色度（ＹＩ値）をＪＩＳ
Ｋ７１０５に準拠し、コンピュータカラーマッチングシステム〔住化カラー（株）製〕を用いて測定した。
（３）次いで、上記テストサンプルの一つにはコバルト６０を線源とするγ線の２０ＫＧｙの照射を行い、もう一つには４０ＫＧｙの照射を行った。照射後サンプルを恒温恒湿の条件下（２３℃、５０％相対湿度）で３日間静置した。これはテストサンプルの着色黄変は、照射後もしばらくは徐々に進行するので、色を安定化させるためである。
（４）その後、照射後サンプルのＹＩ値を上記と同じ方法で測定して、各々の照射後ＹＩ値を求めた。変色度の評価指標として、下記式で定義した黄変度（ΔＹＩ値）を各々計算した。
ΔＹＩ値＝（照射後ＹＩ値）−（照射前ＹＩ値）

２．耐放射線溶出性
（１）テストサンプルは、上記の１．耐放射線変色（ΔＹＩ値）の測定と同じ方法で作成したものを用いた。
（２）γ線を照射前のテストサンプルと、コバルト６０を線源とするγ線を４０ＫＧｙ照射後のテストサンプルについて、日本医療器材協会が定めた医療用プラスチック試験規格の塩化ビニル樹脂コンパウンドI規格に準拠し、ΔｐＨと紫外吸収スペクトルを測定した。
（３）即ち、テストサンプルを３ｍｍ四方に裁断し、所定量精秤して硬質ガラス製容器に投入し、１２１℃で１時間加熱抽出した。前記抽出液を所定量精秤し、試験液を作成した。またテストサンプルを投入しなかったこと以外は上記と同様の操作を行い、ブランクを作成した。
（４）上記で得た試験液の水素イオン指数（ｐＨ）とブランクの水素イオン指数（ｐＨ）を測定し、その差（ΔｐＨ）を計算した。
（５）また上記で得た試験液の波長２２０〜３５０ｎｍにおける紫外線吸収スペクトルの吸光度の最大値と、ブランクの波長２２０〜３５０ｎｍにおける紫外線吸収スペクトルの吸光度の最大値を測定し、その差（ΔＵＶ）を計算した。
（６）上記のようにしてγ線を照射前のテストサンプルのΔｐＨとΔＵＶ、及びγ線を４０ＫＧｙ照射後のテストサンプルのΔｐＨとΔＵＶを求めた
（７）ΔｐＨについては、照射前、照射後の何れも１．５以下を合格と判断した。
（８）ΔＵＶについては、照射前、照射後の何れも０．１以下を合格と判断した。

３．押出成形性
４０ｍｍ単軸押出機と平板型の金型を用い、金型出口樹脂温度１８０℃、スクリュー回転数４０ｒｐｍの条件で、押出シート成形を行い、ドローダウン性、押出シートの表面外観や形状を観察し、次の基準で評価した。
◎：ドローダウン性、押出シートの表面外観や形状について全く問題ない。
○：押出シートの表面にやや肌荒れがあるが、ドローダウン性や押出シートの形状については問題ない。
△：押出シートの表面に肌荒れがあり、端部の形状に乱れがあるが、ドローダウン性については問題ない。
×：押出シートの表面に顕著な肌荒れがあり、端部の形状に大きな乱れがあり、ドローダウン性も悪い。

実施例１〜１４、比較例１〜６
表１〜３の何れか１に示す量（質量部）の成分を、加圧ニーダーを用いて約１６０℃で溶融混練して塩化ビニル樹脂組成物を得た。上記の試験１〜３を行った。結果を表１〜３の何れか１に示す。

表１および表２に示すように、実施例の本発明の医療用塩化ビニル樹脂組成物は、放射線滅菌に対し優れた耐変色性を有し、医療用材料に要求される溶出性試験において問題がなく、押出成形性にも優れる。これに対して比較例では、放射線滅菌に対する耐変色性、医療用材料に要求される溶出性試験、及び押出成形性の少なくとも何れか一つが劣った。

Claims (4)

1. 成分（ａ）塩化ビニル樹脂１００質量部；
   成分（ｂ）グリセリンエステル系可塑剤２０〜２５０質量部、
   を含有することを特徴とする医療用塩化ビニル樹脂組成物。
   
2. 上記成分（ｂ）が、グリセリンジアセトモノラウレートを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の医療用塩化ビニル樹脂組成物。
   
3. さらに成分（ｃ）シラン化合物を、上記成分（ａ）１００質量部に対して０．１〜１５質量部含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の医療用塩化ビニル樹脂組成物。
   
4. 医療用チューブ又は医療用バッグであって、請求項１〜３の何れか１項に記載の医療用塩化ビニル樹脂組成物からなることを特徴とする医療用チューブ又は医療用バッグ。