JP2017051459A

JP2017051459A - 筒状樹脂部品

Info

Publication number: JP2017051459A
Application number: JP2015178202A
Authority: JP
Inventors: 竹林　仁; Hitoshi Takebayashi; 仁竹林; 憲一岩佐; Kenichi Iwasa
Original assignee: Toyo Tanso Co Ltd; Nissei Ltd
Current assignee: Toyo Tanso Co Ltd; Nissei Ltd
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-16

Abstract

【課題】本発明は、高温で保存された場合であっても親水性が低下するのを抑制することができる筒状樹脂部品を提供することを目的としている。
【解決手段】筒状のポリプロピレン１から成り、毛細管現象を利用して液体を吸い上げるものであって、上記筒状のポリプロピレン１の内周面には水酸基を有する官能基４が配置されることにより親水性が付与された筒状樹脂部品において、上記官能基４は、カルボキシル基よりも分子量が大きな官能基であることを特徴とするものであり、上記官能基４は、筒状のプラスチック樹脂の内周面に配置されたカルボキシル基と、水酸基を２以上有する多価アルコール及び／又は水酸基を２以上有するシラノールにおける何れか１つの水酸基と、が反応することにより形成されることが望ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、キャピラリー採血具等に用いられる筒状樹脂部品に関する。

筒状樹脂部品の一例としてはキャピラリー採血具がある。従来のキャピラリー採血具として、軸方向にストレートな筒状本体の先端部から毛細管現象を利用して血液を吸収するものが知られている（特許文献１参照）。また、毛細管現象を利用して血液を吸収する筒状本体を高分子材料から製作し、かつ、筒状本体の内面を親水性に処理し、また筒状本体内の所定の位置には吸引した血液量を所定の位置で止めるために液状封止用樹脂を配置し、この液状封止用樹脂の挿入を容易にするために筒状本体の吸引側先端部には外側に向かうに従って広がるテーパー面状の端部加工を施したものが知られている（特許文献２参照）。しかしながら、従来のキャピラリー採血具では、毛細管現象による吸い上げが必ずしも効果的ではなかった。

そこで、本出願人らは、筒状本体の吸い上げ側先端部に、透明または半透明のプラスチック樹脂製の毛細管吸引筒部が形成され、この毛細管吸引筒部の内部には、吸引した血液を保持可能な吸引採血保持孔が形成されており、この吸引採血保持孔は、吸い上げ側から反吸い上げ側に向かって内径が縮小された逆テーパー形状内面を有するとともに、少なくとも逆テーパー形状内面がフッ素ガス等による表面処理によって親水化されているようなキャピラリー採血具を提案した（特許文献３参照）。

特開平９−４３１５４号公報特開２００５−３４２１９８号公報特開２０１４−２１１４２９号公報

しかしながら、上述のフッ素ガス処理等によりプラスチック表面に親水基を配置する親水化処理方法では、処理直後は優れた親水性を発揮しうるが、高温で保存された場合に親水性が低下するという課題を有していた。したがって、改良の余地がある。

そこで本発明は、高温で保存された場合であっても親水性が低下するのを抑制することができる筒状樹脂部品を提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、筒状のプラスチック樹脂から成り、毛細管現象を利用して液体を吸い上げるものであって、上記筒状のプラスチック樹脂の内周面には水酸基を有する官能基が配置されることにより親水性が付与された筒状樹脂部品において、上記官能基は、カルボキシル基よりも分子量が大きな官能基であることを特徴とする。

本発明によれば、高温で保存された場合であっても親水性が低下するのを抑制することができるといった優れた効果を奏する。

従来の筒状樹脂部品を高温で保存したときの保存前後の状態を示す図であって、同図（ａ）は保存前の状態を示す説明図、同図（ｂ）は保存後の状態を示す説明図。本発明の筒状樹脂部品を高温で保存したときの保存前後の状態を示す図であって、同図（ａ）は保存前の状態を示す説明図、同図（ｂ）は保存後の状態を示す説明図。官能基を配置するために多価アルコールを用いた場合の説明図。官能基を配置するためにシラノールを用いた場合の説明図。本発明の筒状樹脂部品の一例を示すキャピラリー採血具の側面図。図５に示したキャピラリー採血具の要部拡大断面図。キャピラリーＡ、Ｚにおける経過日数と血液吸液時間との関係を示すグラフ。

本発明は、筒状のプラスチック樹脂から成り、毛細管現象を利用して液体を吸い上げるものであって、上記筒状のプラスチック樹脂の内周面には水酸基を有する官能基が配置されることにより親水性が付与された筒状樹脂部品において、上記官能基は、カルボキシル基よりも分子量が大きな官能基であることを特徴とする。

従来の筒状のプラスチック樹脂では、高温保存前は十分な親水性を示すが、高温保存後は親水性が低下する。これは、以下に示す理由によるものと考えられる。尚、プラスチック樹脂として、ポリプロピレンを用いた場合について説明する。高温保存前は、図１（ａ）に示すように、ポリプロピレン１に結合しているカルボキシル基２が外部に露出している。このため、筒体内面３には親水性の水酸基が多数存在するので、十分な親水性を示す。しかしながら、高温保存後は、図１（ｂ）に示すように、一部のポリプロピレン１が反転するため、ポリプロピレン１に結合しているカルボキシル基２の一部が外部に露出しなくなる。このため、筒体内面３に存在するカルボキシル基２（水酸基）の量が減少するので、親水性が低下する。

これに対して、本発明の筒状のプラスチック樹脂では、高温保存後であっても十分な親水性を示す。これは、以下に示す理由によるものと考えられる。高温保存前は、図２（ａ）に示すように、ポリプロピレン１に結合しており水酸基を備えた官能基４が外部に露出している。このため、筒体内面３には親水性の水酸基が多数存在するので、十分な親水性を示す。この点は図１（ａ）の場合と同様である。しかしながら、官能基４は上記カルボキシル基２よりも分子量が大きいので、高温保存した場合でもポリプロピレン１が反転し難い。したがって、高温保存後であっても、図２（ｂ）に示すように、多数の官能基４が外部に露出している状態が維持される。これにより、筒体内面３に存在する水酸基の量が余り減少しないので、親水性の低下が抑制される。この点で、図１（ｂ）の場合と異なる。

上記官能基４は、筒状のプラスチック樹脂の内周面に配置されたカルボキシル基と、水酸基を２以上有する多価アルコール及び／又は水酸基を２以上有するシラノールにおける何れか１つの水酸基と、が反応することにより形成されることが望ましい。
多価アルコールを用いた場合には、例えば図３に示す官能基４が形成されることになり、シラノールを用いた場合には、例えば図４に示す官能基４が形成されることになる。

上記多価アルコールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、グリセリン、又はポリビニルアルコールであることが望ましく、上記シラノールは、アルキルシランジオール、アルキルシラントリオール、ポリエーテルアルキルシランジオール、又はポリエーテルアルキルシラントリオールであることが望ましい。

上記官能基４が２以上の水酸基を有することが望ましい。
官能基４が２以上の水酸基を有していれば、表面にはより多数の親水基が存在することになるので、親水性が一層向上する。

キャピラリー採血具に用いられることが望ましい。
但し、本発明はキャピラリー採血具に限定するものではなく、毛管現象を用いる筒状のものであれば、どのようなものにも適用できる。尚、毛管現象を用いるということから、使用する液体の密度は１．２５ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、また、使用する液体の表面張力は２０ｍＮ／ｍ〜７２ｍＮ／ｍであることが好ましい。

ここで、本発明の具体的な実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図５は、本発明の筒状樹脂部品の一例を示すキャピラリー採血具であり、全体はポリプロピレンなどのプラスチック樹脂製で透明もしくは半透明の筒状本体として構成され、患者の血液に接触させて毛細管現象を利用して吸い上げる毛細管吸引筒部１１と、その後方に設けた中間筒部１２と、図示しない分析装置側と接続する接続筒部１３とを有し、各部１１〜１３はその内部空間が連通している。

毛細管吸引筒部１１は、全体的な外観は先細り形状であるが、毛細管吸引筒部１１の内部には、吸引採血保持孔１５が形成されており、吸引採血保持孔１５は、吸い上げ側から反吸い上げ側に向かって内径が縮小された逆テーパー形状面１４を有し、かつ、その容積はほぼ所定の採血量となるように設計されている。尚、図６において、Ａ＝０．９０ｍｍ、Ｂ＝０．６０ｍｍ、Ｃ＝４．０ｍｍとなっている。

上記プラスチック樹脂製の筒状本体は、以下の２つの工程を経て親水化されている。
（１）フッ素ガスによる表面処理によって、カルボキシル基を配置する工程。
（２）水酸基を２以上有する有機化合物における何れか１つの水酸基と、上記カルボキシル基の水酸基とが反応することにより、筒状のプラスチック樹脂の表面に官能基（上記カルボキシル基よりも分子量が大きな官能基であって、１以上の水酸基が残存することによって親水化している）を配置する工程。

ここで、上記（１）の工程について、以下に説明する。
フッ素ガスによる表面処理は、所定の温度で、フッ素ガスと酸素ガスとの混合ガスに、キャピラリー採血具を接触させることにより行われる。

フッ素ガスによる表面処理の温度は０℃〜１００℃の範囲であることが好ましく、特に、０℃〜５０℃であることが好ましい。表面処理の温度が０℃未満になると、処理の速度が遅くなりカルボキシル基を十分に配置することができない〔したがって、上記（２）の工程でプラスチック樹脂の表面に官能基を十分に配置することができない〕ことがある一方、表面処理の温度が１００℃を超えると、キャピラリー採血具がフッ素ガスとの過剰な反応によって分解されることがある。

また、混合ガス中のフッ素ガス濃度は、０．１ｖｏｌ％〜２０ｖｏｌ％とすることが好ましく、特に、１ｖｏｌ％〜１０ｖｏｌ％であることが好ましい。フッ素ガス濃度が０．１ｖｏｌ％を下まわると、処理の速度が遅くなりカルボキシル基を十分に配置することができないことがある一方、フッ素ガス濃度が２０ｖｏｌ％を超えると、キャピラリー採血具がフッ素ガスとの過剰な反応によって分解されることがある。尚、混合ガス中の酸素ガス濃度は特に限定されないが、親水性を示すカルボキシル基が生成しやすくなるため、１ｖｏｌ％〜９９ｖｏｌ％の範囲が好ましい。また、混合ガスには、窒素ガスやヘリウムガス等の不活性ガスが含まれていてもよい。

接触時間は１分〜１日であることが好ましく、特に１０分〜５時間であることが好ましい。浸漬時間が１分未満になるとカルボキシル基を十分に配置することができないことがある一方、１日を超えても効果に変わりがない。

次に、上記（２）の工程について、以下に説明する。
溶液濃度は、０．１重量％〜１０重量％であることが好ましく、特に０．５重量％〜５重量％、その中でも１重量％〜３重量％であることが好ましい。０．１重量％未満になるとプラスチック樹脂の表面に官能基を十分に配置することができず、十分な経時安定効果が得られないことがある一方、１０質量％を超えると筒状樹脂部品（キャピラリー）内部に侵入した溶液が乾燥され難く、乾燥後に残ることがある。

溶液温度は、１０℃〜９０℃であることが好ましく、特に２０℃〜８０℃、その中でも３０℃〜７０℃であることが好ましい。１０℃未満になると反応が遅くてプラスチック樹脂の表面に官能基を十分に配置することができず、十分な経時安定効果が得られないことがある一方、９０℃を超えると溶液の蒸発が顕著になり、溶液濃度を一定に管理し難くなることがある。

浸漬時間は、１分〜１日であることが好ましく、特に５分〜１０時間、その中でも１０分〜５時間であることが好ましい。１分未満になるとプラスチック樹脂の表面に官能基を十分に配置することができず、十分な経時安定効果が得られないことがある一方、１日を超えても効果に変わりがない。

尚、本実施の形態では、作業性の観点から筒状本体全体に上記（１）（２）に示す処理を行い、筒状本体全体に官能基を配置したが、これに限定するものではなく、少なくとも毛細管吸引筒部１１の内面に上記官能基を配置（親水化）することで所望の効果を挙げることができる。
また、本発明は毛細管吸引筒部１１の如く先細り円筒状に限定するものではなく、内径が同一の円筒状、或いは方形筒状等、筒状のものであれば、どのようなものであっても適用しうる。

（実施例）
先ず、図５に示したポリプロピレン製のキャピラリー採血具（表面処理前）をフッ素表面処理容器に入れ、真空ポンプにて減圧した後、フッ素ガス５ｖｏｌ％、酸素ガス９５ｖｏｌの混合ガスを導入してキャピラリー採血具全体に接触させた。その後、２０℃で６０分間反応させてキャピラリー採血具の表面にカルボキシル基を配置した。次に、当該処理を施したキャピラリー採血具を、８０℃のメトキシエトキシプロピルシラントリオール１ｗｔ％水溶液に５時間浸漬した後、８０℃で５時間乾燥させて、キャピラリー採血具の表面に、水酸基を備えた官能基を配置した。
このようにして作製したキャピラリー採血具を、以下、キャピラリーＡと称する。

（比較例）
表面にカルボキシル基を配置したキャピラリー採血具を、メトキシエトキシプロピルシラントリオール水溶液に浸漬しなかった他は、上記実施例と同様である。
このようにして作製したキャピラリー採血具を、以下、キャピラリーＺと称する。

（血液吸い上げ速度試験）
上記キャピラリーＡ、Ｚについて、温度５０℃、湿度７０〜８０％の雰囲気で保存し、保存前と所定期間経過時〔２日、８日（キャピラリーＡのみ）、及び１６日経過時〕とに血液吸い上げ速度試験を行った。尚、当該試験は、吸い上げ側先端部を血液に接触させ、キャピラリー採血具の毛細管吸引筒部を液面と垂直になるようにした状態で血液が吸引採血保持孔を満たすまでの時間を計測するものである。その結果を図７に示す。

図７から明らかなように、キャピラリーＺでは、保存期間が長くなるとともに吸液時間が極めて長くなるのに対し、キャピラリーＡでは保存期間が長くなっても吸液時間が余り長くならず、経時安定性が向上することが分かった。

本発明は、キャピラリー採血具、インクジェットプリンタ等のノズル、スポイト、マイクロ流路などに用いることができる。

１：ポリプロピレン
２：カルボキシル基
３：筒体内面
４：官能基
１１：毛細管吸引筒部
１２：中間筒部
１３：接続筒部
１４：逆テーパー形状面
１５：吸引採血保持孔

Claims

筒状のプラスチック樹脂から成り、毛細管現象を利用して液体を吸い上げるものであって、上記筒状のプラスチック樹脂の内周面には水酸基を有する官能基が配置されることにより親水性が付与された筒状樹脂部品において、
上記官能基は、カルボキシル基よりも分子量が大きな官能基であることを特徴とする筒状樹脂部品。
上記官能基は、筒状のプラスチック樹脂の内周面に配置されたカルボキシル基と、水酸基を２以上有する多価アルコール及び／又は水酸基を２以上有するシラノールにおける何れか１つの水酸基と、が反応することにより形成される、請求項１に記載の筒状樹脂部品。
上記多価アルコールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、グリセリン、又はポリビニルアルコールである、請求項２記載の筒状樹脂部品。
上記シラノールは、アルキルシランジオール、アルキルシラントリオール、ポリエーテルアルキルシランジオール、又はポリエーテルアルキルシラントリオールである、請求項２記載の筒状樹脂部品。
上記官能基が２以上の水酸基を有する、請求項１〜４の何れか１項に記載の筒状樹脂部品。
キャピラリー採血具に用いられる、請求項１〜５の何れか１項に記載の筒状樹脂部品。