JP3628803B2 - 重合体の生体移植可能成分の摩耗防止方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体移植可能なポリマー材料に係り、特にこのような材料の耐摩擦性と耐酸化性を改善する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生物医学工学の進歩により、生体に移植可能な多数のポリマー材料が開発された。このようなポリマー材料は、人工関節内の回動面の形成等、整形外科の分野で広く用いられている。超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ；Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｐｏｋｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ）は、人工関節の部材を形成するのに広く用いられているポリマーの例である。
【０００３】
生体移植可能なポリマー材料に要求される特性のうちで、特に人工関節に必要なものは、摩擦が少ないこと、生体相容性、および耐摩耗性を含む機械特性が良好なことである。このような材料はまた、患者への移植に先立って殺菌しなければならない。
【０００４】
しかし、ポリマーや医療器具には熱殺菌で劣化するものがあるため、この殺菌方法は広く用いられてはいない。医療器具の殺菌方法としては、他にエチレンオキシドによるものであるが、エチレンオキシドは健康面や環境汚染の点で問題があり、好ましくない。このため、ポリマー材料を含む多くの医療器具の殺菌方法として好ましいのは、現在のところ、γ線、Ｘ線あるいは電子ビームの照射等のイオン化放射線への暴露とされている。
【０００５】
そして、現在のところ、生体移植可能なポリマー材料を含む多くの医療器具の殺菌方法として最も好ましいのは、ガンマン線照射による殺菌とされている。γ線照射による殺菌の効果は、γ線が、ポリマーの構造、形態およびいくつかの機械的性質に影響を与える化学反応をポリマーの内部で開始させることによると考えられる。γ線を照射している間は、イオン、励起分子、二重結合、酸化生成物、フレーラジカル等の様々な化学種がポリマーの内部に生成する。フレーラジカルは、γ線照射の最中に生成する化学種の中で、照射によるポリマーの性質の変化に最も寄与する化学種と考えられている。
【０００６】
ポリマー内で一旦フリーラジカルが生成すると、この化学種は、少なくとも４種類の大きな反応に関与する。フリーラジカルは、フリーラジカル除去のための水素との再結合もしくは側鎖を形成するための炭素分子との再結合、あるいはこれら両方との再結合反応に与る。フリーラジカルはまた、ポリマーの分子量の減少、およびポリマーの密度と結晶性の増加を伴って、ポリマーの機械的性質をいくつか劣化させる分子鎖切断反応にも与る。その他フリーラジカルが関与する反応に、架橋反応がある。最後に、フリーラジカルは、最初に反応を起こすことはなく、ポリマー材料の内部にとどまって、条件が許すときはいつでも反応可能な状態にある。
【０００７】
ポリマー材料中に酸素が存在することと、この材料を取り巻く環境は、フリーラジカルと溶解した酸素が、カルボニル基をもった化合物を生成し、分子鎖の切断と新しいフリーラジカルの生成を生じる酸化反応に寄与する。酸化は、（分子鎖の切断により）ポリマーの分子量を減少させ、機械的性質を劣化させる元となる。
【０００８】
ところで、ポリマー材料を空気中でγ線により殺菌すると、一部には酸化による効果もあって、ポリマーの耐摩耗性が減少すると考えられている。耐摩耗性は、関節補綴（プロテーゼ）に使うポリマー材料にあっては、特に大切な機械的性質である。このため、現在では、酸化による効果を極力抑えるため、ポリマー材料は、不活性ガス（アルゴン、ヘリウム、窒素等）中で殺菌している。Ｋｕｒｔｈ， Ｍ． 他「Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ ＵＨＭＷ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ 」， Ａｎｔｅｃ ８７， 第１１９８〜１１９７頁（１９８７年）；Ｓｔｒｅｉｃｈｅｒ， Ｒ．Ｍ．，「Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ＵＨＭＷＰＥ ｂｙ Ｉｏｎｉｚｉｎｇ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ Ｄｕｒｉｎｇ Ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ 」， １７ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ ＢｉｏＭａｔｅｒｉａｌｓ， 第１８１頁（１９９１年）参照。他に、γ線照射による殺菌前に、酸素雰囲気のパージのため、真空を利用した方法もある。Ｙｏｎｇ Ｚｈａｏ 他， 「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ 」，第５０巻，第１７９７〜１８０１頁（１９９３年）参照。
【０００９】
耐摩耗性は、人工関節の部材としては重要な性質であることは前に述べた。移植した人工関節を使用すると、自然な摩擦によって、微細な粒子（例えばポリマー材料からの粒子）がつくり出され、関節内を移動するが、人工関節内でのこのような摩耗による粒子の発生・移行という現象は、関節が機械的に適正な機能を果たす上で支障となる重大な問題である。この摩耗粒子はまた、骨の溶解や劣化にもつながる。骨溶解が人工関節の回りで進行した場合は、病変した組織を外科手術で除去し、人工関節を取り替えなければならない。
【００１０】
人工関節の部材に用いるポリマー材料にとっては、耐摩耗性に優れていることが重要であるため、殺菌しても耐摩耗性が良好なポリマー材料が得られれば、きわめて望ましい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、生体移植可能なポリマー材料の耐摩耗性を増大させる方法を提供することを目的とする。本発明はまた、医療に用いる高グレードの移植可能ポリマー材料の重要な性質が保持される殺菌方法を提供することも目的とする。さらに、本発明は、耐摩耗性が良好で酸化による影響を受けにくい生体移植可能ポリマー材料を提供することも目的とする。これらの目的は、以下の詳細な説明を読めば、当業者には明らかにあるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリマー部材の耐摩耗性を増強する方法を提供する。この方法は、生体相容性で人工関節の部材として使用されるポリマー部材に特に適している。種々のポリマー材料、特にＵＨＭＷＰＥが、耐摩耗性を増強し、耐酸化性を高めるため、本発明の方法に従って処理される。
【００１３】
本発明によれば、生体移植可能な部材など、一個またはそれ以上の加工済ポリマー部品を一個またはそれ以上のガス不透過性・可撓性のパッケージに入れる。パッケージはそれぞれ、少なくとも一個のヒートシール可能な開口を有する。パッケージとこの中に入れた部品は、ついで比較的高い真空力に曝す。パッケージは、真空の影響下で、シール後に部品に静水圧がかかるよう、ヒートシールされる。典型的には、パッケージは、真空を開始した後すぐに、通常は３０分以内にヒートシールする。次に、パッケージとこれに収められた部品は、部品を殺菌し、部品を構成するポリマーの架橋を促進するのに十分な時間をかけて放射線を照射する。部品の殺菌には、種々の形態のイオン化エネルギーを用いることができる。しかし、放射線殺菌の場合は、γ線を照射するのが好ましい。
【００１４】
他の態様においては、加工済のポリマー部品は、可撓性あるいは剛性の容器に収められる。そして、容器中の酸素を除去ないし最小にした後、容器を、不活性ガスあるいは不活性ガスと水素の混合ガスにより、約１．５〜４気圧に加圧する。この後、容器と部品は、部品を殺菌し、部品を構成するポリマーの架橋を促進するのに十分な時間をかけて放射線を照射する。
【００１５】
本発明の方法は、ポリマー部品の耐摩耗性を、他の重要な機械特性を維持しながら、増加させることが分った。本発明のもう一つの利点は、ポリマーの耐酸化特性が改善されることである。こうして得られた殺菌済のポリマー部品は、ゲル含有量が約７５〜１００％で、ポリマー中での架橋の度合いが高いことを示している。
【００１６】
ＵＨＭＷＰＥを含む多くのポリマー材料は、人工関節の回動面形成に用いることができる。したがって、これらのポリマー材料は優れた耐摩耗性を有することが大切である。
【００１７】
本発明は、加工済のポリマー部材の耐摩耗性を改善する方法を提供する。本発明の方法によれば、耐摩耗性の改善処理を施すポリマー部材はまず、圧縮整形やＲＡＭ押し出し等公知の方法によって加工される。部材を構成するポリマーには、低密度のポリエチレン、高密度のポリエチレン、超高分子量のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、ポリ（メチルメタクリレート）、あるいは医用品に典型的に用いられる他の生体相容性ポリマーを用いることができる。しかし、好ましいポリマーは、人工臀部関節における股臼外皮のライナーや人工膝関節における脛骨のベアリング部材など種々の整形外科用移植片に広く用いられるＵＨＭＷＰＥである。
【００１８】
ある態様においては、本発明の処理を施す予定のポリマー部材を、まずヒートシール可能な開口を有する可撓性のパッケージに収める。好ましくは各部材を個別にパッケージに収めるのがよいが、パッケージ一個に二個以上の部材を収めてもよい。パッケージと部材はついで、ヒートシール可能な開口を開けたまま、かなり高度の真空に通す。真空は、約１０秒ないし３０分、好ましくは約３０秒間維持する。この後、パッケージは、真空を保ちながらヒートシールして、ガスが透過できないようにする。一度パッケージを真空中で封止し、ついで真空を解除すると、約７〜１４．７psi の静水圧が部材にかかる。
【００１９】
真空下でのヒートシールによるポリマー部材のパッケージ詰めは、パッケージ内を減圧し、ポリマー材料とパッケージ内部の雰囲気から酸素を除去する上で効果がある。さらに、ポリマー部材にかけられる静水圧は、放射線の照射中にポリマーの内部から水素ガスが発生するのを防止すると考えられる。
【００２０】
ポリマー部材を収めたパッケージを真空中でヒートシールした後は、部材を殺菌し、部材ポリマーの分子鎖に架橋を生じさせるのに十分な時間をかけてパッケージと部材を照射する。部材の殺菌用のイオン化放射線は、種々のものを用いることができる。例としては、γ線、Ｘ線および電子ビームがあるが、現在のところ好ましいのはγ線である。
【００２１】
本発明の一様相においては、パッケージ内の水素濃度は約３０〜１００容量％である。ポリマー部材は、好ましくはパッケージ中で、水素を多く含むガスを用い、水素ガスがポリマー部材中に存在するフリーラジカルと再結合するのに十分な時間をかけて、熟成させる。熟成時間は、部材とパッケージの照射後、少なくとも約４８時間がよい。
【００２２】
ポリマー部材を封止する可撓性のパッケージ材料は、医療器具を包装するのに広く用いられている高バリアで可撓性のパッケージ材料ならば、多くのタイプのものから選ぶことができる。パッケージ材料は、一層以上の箔層、種々のポリマー層およびヒートシールコーティングを含む、多層でヒートシール部を剥離できるものが好ましい。適当なパッケージ材料としては、ポリエステルフィルム−低密度ポリエチレン−箔−イオノマー−ヒートシールコーティングの多層材料やポリエステル−サーリン（Ｓｕｒｌｙｎ； 登録商標）−ナイロン−サーリン−箔−ＥＡＡ−線状低密度ポリエチレン−ヒートシールコーティングの多層材料がある。適当なパッケージ材料は、Ｔｏｌａｓ Ｈｅａｌｔｈ Ｃａｒｅ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ 社（ペンシルベニア州フィースタービル）等多くの業者から入手することができる。パッケージ材料の厚さは、２〜７ミルが好ましい。
【００２３】
本発明の方法によれば、パッケージおよびこれに隣接する環境内から酸素を完全にあるいはほぼ完全に取り除くことができる程度の比較的高い真空力が用いられる。この真空力は、約５００〜１０１３ｍｂａｒ程度がよく、好ましいのは約１０００ｍｂａｒである。典型的には、真空力は、パッケージとポリマー材料上に約１０秒ないし３０分、好ましくは約３０秒間適用する。真空力を維持してある間に、パッケージはヒートシールしてガスを透過させないようにする。このような真空下でのパッケージ材料のヒートシール技術は、当業者には容易に行えるものである。真空下でのパッケージのヒートシールが可能な適当な真空包装装置は、当業者には知られている。適当な真空包装装置の例としては、Ｍｕｌｔｉｖａｃ社（ミズーリ州カンザスシチー）のＭｕｌｔｉＶａｃ Ａ３４２ がある。
【００２４】
上述のように、パッケージに収められたポリマー材料は、好ましくはγ線を照射する。γ線は、医療器具の殺菌用に許容されている持続時間と線量を守って照射される。約２０〜６０ＫＧｙ の線量は通常許容範囲であり、好ましいのは３５〜５０ＫＧｙ である。照射の工程は、典型的には約１０分ないし数時間、最も好ましくは約１〜３時間継続される。
【００２５】
他の態様においては、加工済のポリマー部材は、剛性あるいは可撓性の容器に収める。そして容器内の酸素をすべてあるいはほとんど排出する。次に、容器を不活性ガス（例えばアルゴン、ヘリウムあるいは窒素）、あるいは不活性ガスと水素の混合ガスとともに、約１．５ないし４気圧になるまで加圧する。その後は、容器とこの中に封止したポリマー部材に、γ線、Ｘ線あるいは電子ビームを、部材を殺菌し、この部材を校正するポリマーの架橋を促進するのに十分な程度まで照射する。
【００２６】
容器を排気しないこの態様の変形例も利用することができる。この変形例においては、容器はまず、酸素と入れ替えるため、十分な量の不活性ガスに通す。ついで容器は、不活性ガスあるいは不活性ガスと水素の混合ガスにより、所望の圧力まで加圧する。
【００２７】
加圧に用いるガスのうち、不活性ガスと水素ガスの混合ガスによるものは、水素の割合を多くする。この水素を多く含む不活性ガスとの混合ガスは、容器中のポリマー材料１ｇ当り少なくとも約２．２×１０^-3モルの水素ガスを含むようにする。さらに、パッケージ容器の容量に占める水素ガスの割合は、約３０〜９５容量％にするのが好ましい。
【００２８】
この態様においても、放射線照射後に、水素原子がポリマー部材中のフリーラジカルと再結合するのに十分な時間をかけて、ポリマー部材を熟成させるのも効果がある。この熟成にふさわしい時間は、好ましくは最低約４８時間である。
【００２９】
当業者ならば、不活性ガスとともに１．５ないし４気圧まで加圧するのに適した容器は、容易に選択できるであろう。可撓性の容器の封止は、もちろん加圧時の圧力に耐え得る程度の強度をもっていなければならない。
【００３０】
ポリマーへの放射線照射は、ポリマーの分子鎖中に、フリーラジカルを含む多種類の化学種を生成することが知られている。フリーラジカルは、上述のように、多くの反応に関与する。本発明の方法によれば、酸化反応系で利用される酸素が欠乏するため、フリーラジカルが、隣接するポリマー鎖との架橋反応に関与しやすくなる化学的な環境がつくり出されると考えられる。さらに、ポリマーへの放射線照射は、生成したフリーラジカルの量に比例する量の水素ガスの発生を促す。さらに、ポリマー部材を真空下でガス不透過性の可撓性容器に収めるという本発明の方法を用いると、静水圧がポリマー部材に適用されると考えられる。本発明の方法は、ポリマー部材から水素ガスが拡散するのを防止する上で効果があると考えられる。さらに、パッケージ容器を不活性ガスとともに約１．５〜４気圧に加圧する態様においては、その加圧が水素の拡散を防止すると考えられる。また、他の態様においては、可撓性のパッケージ容器を用いるために、静水圧がかかり、水素ガスがポリマー部材から拡散するのを防止すると考えられる。これらの現象は、ポリマー部材中のフリーラジカルの数を減らすのに役立ち、部材が酸化される蓋然性をも減少させている。
【００３１】
上述のように、本発明の方法は、水素のポリマーからの拡散量を減少させ、水素がポリマー中により多くとどまらせるのに寄与すると考えられる。したがって、水素がポリマー中のフリーラジカルと再結合して、酸化反応に関与するフリーラジカルの数を減少させることが明らかであるため、ポリマーの分子鎖切断反応が最小限に抑制される。ポリマー部材のパッケージへの収納後は、パッケージ容器中の水素濃度は、約２．２×１０^−５モル／ｇ、より好ましくは約１．８３×１０^−５モル／ｇに維持する。
【００３２】
本発明は、ポリマーの広範な架橋を進める上でも効果があると考えられる。この架橋が起こると、分子量が増大して分子鎖の切断がより少なくなるため、ポリマー部材の耐摩耗性が増大すると考えられる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をさらに説明するため、実施例をいくつか掲げる。
〔実施例１〕
圧縮整形したＵＨＭＷＰＥ（ドイツ国ヴレーデンのＰｏｌｙ ＨｉＳｏｌｉｄｕｒ／Ｍｅｄｉｔｅｃｈ のＧＵＲ ４１２ ）から、直径が２５．４ｍｍで厚さが１２．７ｍｍのディスクを製造した。このディスクをついで、可撓性でアルミ箔にポリマーをコーディングした多層容器中に、以下の条件の下に封止した。容器の封止前に１組の試料を１０００ｍｂａｒの真空に曝し、もう一組の試料は容器に収納後、３００ｍｂａｒ下で空気中で封止した。さらに三番目の組の試料は、１００ｍｂａｒの真空に曝し、ついで封止前に窒素とともに３００ｍｂａｒの圧力まで裏込めした。封止後、各組の試料はすべて、線量４０ＫＧｙ のγ線で約２時間２０分間照射した。そして、殺菌後に、パッケージ内での水素ガスの組成比を測定した。この測定は、すべて同じ温度（２３℃）下で行われ、測定時にバッグ内側の圧力は、殺菌後はすべての試料について等しくした。すなわち、パッケージの固さは最終的なパッケージの容積には関与しない。得られたデータを下記の表１に示す。
【００３４】

【００３５】
表１のデータは、本発明の方法で処理した試料容器内には、水素はほとんど存在しなくなることを示している。ポリマーに適用された静水圧が水素がポリマーから拡散するのを防止したため、多分水素はポリマーの内部に残留しているのであろう。
【００３６】
〔実施例２〕
ポリマーにおける架橋の程度を評価するため、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−９０／の方法Ｃに従って、ＵＨＭＷＰＥのゲル量を測定した。厚さ２００μ、重量０．６ｇのＵＨＭＷＰＥ製フィルムを、Ｇｕｒ ４１２ のＵＨＭＷＰＥから削り取った。このフィルムを５枚、実施例１と同様にして空気中でパッケージに詰め、また他の５枚を１０００ｍｂａｒの真空下で同じくパッケージに詰めた。パッケージに収納後、すべての試料を線量４０ＫＧｙ のγ線で約２時間２０分間照射した。結果を下記表２に示す。
【００３７】
表２のデータは、空気を含むパッケージ中でγ線照射された試料には、ゲルが存在しないことを示している。これは、これら試料の数平均分子量が約３，０００，０００ から５００，０００ 未満に減少したことを意味する。逆に、真空中で容器に詰めた試料は、平均で８７．９８ ％のゲルを含み、試料中で架橋が広く起こったことを示している。
【００３８】

【００３９】
本発明によって処理したＵＨＭＷＰＥの耐摩耗性は、下記の実施例３および４で説明する方法で評価した。
【００４０】
〔実施例３〕
臀部のカップライナーを１０個、圧縮成形したＧＵＲ ４１２ のＵＨＭＷＰＥから機械加工により製造した。そして先の実施例１と同じ方法により、このうち５個を真空中でパッケージに詰め、他の５個は空気中でパッケージに詰めた。他方、臀部のカップライナーをもう１０個、ＲＡＭで押し出し成形したＧＵＲ ４１５ のＵＨＭＷＰＥ（インジアナ州フォートウェインのＰｏｌｙ Ｈｉ Ｓｏｌｉｄｕｒ 社製）から機械加工により製造した。これらの試料は、１２ステーションを有するＭＡＴＣＯ／ＰＭＭＥＤ 臀部シミュレータを使ってテストした。このシミュレータは、Ｐａｕｌ式臀部負荷轡（Ｐａｕｌ，Ｊ．Ｐ．， 「Ｐｒｏｃ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇ．」，１８１（３Ｊ）：８−１５，１９６６）と同期するカップの二軸揺れ運動をつくり出すコンピュータ制御式の水圧システムである。体重には７５６Ｎを採用したが、これは１９６６Ｎの最大負荷を生み出した。シミュレータによるテストはすべて、少なくとも２００万サイクルについて、１．１Ｈｚで実行した。７個のインターバルを選択し、ポリエチレンの耐摩耗性を、試料の重量損失に基づいて測定した。試料の重量損失はすべて、同じインターバル中に血清に浸漬したテストをしていない試料についていくつか重量の増加を測定し、試料の流体吸収により補正した。耐摩耗率は、耐摩耗性のデータから、最初の非線形の部分（約１００，０００ サイクル分）から始めて、線形回帰によって決定した。全体の摩耗率は、最初の重量（約６ｇ）から最終の重量を差し引き、上述の流体吸収による重量の増加を補正して求めた。
【００４１】
図１のデータは、空気中で容器詰めして放射線照射した試料は約３０ｍｇ重量が減少したが、真空中で容器詰めして放射線照射した試料は約１６ｍｇしか重量が減少しなかったことを示している。同様に、ＲＡＭ押出法で成形したＵＨＭＷＰＥ試料も、真空中で容器詰めした試料（約１７ｍｇ損失）よりも、空気中で容器詰めした試料（約２８ｍｇ損失）の方が重量損失が大きかった。
【００４２】
重量損失が大きい、空気中で容器詰めして放射線照射した試料は、耐摩耗性が低いが、これは明らかにポリマー分子鎖の切断反応（分子量の低下を招く）に起因する。
【００４３】
〔実施例４〕
耐摩耗性を別の方法でも評価した。この方法は、金属ピンの下に置いた試料を回転させて、試料の浸食破壊をみるものである。この摩耗試験を行うときは、圧縮成形したＵＨＭＷＰＥ（ＧＵＲ４１２）とＲＡＭ押出法によるＵＨＭＷＰＥ（ＧＵＲ４１５）から、それぞれ１０個のディスクを製造する。試料のディスクは、直径を１．２５インチ、厚さを０．２５インチとした。実施例１で説明したように、各型のディスクからそれぞれ５個を選んで空気中での容器詰めと放射線照射を行い、他方残りの５個については、真空中での容器詰めと放射線照射を行った。
【００４４】
容器詰めと照射の後は、「Ｐｉｎ−ｏｎ−Ｄｉｓｋ」 法によって、各試料について耐摩耗性を評価した。この評価方法は、直径０．２５インチの金属ピンを、テスト試料の表面に接触させながら置く。そして、テスト試料のディスクを１１２ｒｐｍ の速度で回転させながら、ピンに１５２Ｎの負荷をかける。金属ピンによって形成された摩耗によるトラックを、プロフィロメータ（ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｅｒ）を使って、２００万サイクルごとに５回のインターバルを取り、ＵＨＭＷＰＥ試料の体積変化を測定した。そして、２回目の測定から５回目の測定にかけての体積変化について、線形回帰を行って耐摩耗率を決定した。
【００４５】
図２からは、ＧＵＲ ４１２ から圧縮成形で製造した試料でも、空気中で容器詰めして放射線照射したものの摩耗率（１．０１ｍｍ^３ ／ １，０００，０００ サイクル）は、真空中で容器詰めして放射線照射した試料の摩耗率（０．４８ｍｍ^３ ／ １，０００，０００ サイクル）より、はるかに大きいことが分る。他方、ＲＡＭ押し出しによるＧＵＲ ４１５ 試料は、真空中で容器詰めして放射線照射したものの耐摩耗率の減少はかなり小さくなることが分る。すなわち、空気中で容器詰めして放射線照射した試料の摩耗率が０．７８ｍｍ^３ ／ １，０００，０００ サイクルであるのに対し、真空中で容器詰めして放射線照射した試料の摩耗率は０．７４ｍｍ^３ ／ １，０００，０００ サイクルである。
【００４６】
また、もう一つの耐摩耗性の基準にも、この評価方法を使った。すなわち、摩耗の効果を評価するため、摩耗によるトラックの穴を定量的に評価した。下記の表３は、摩耗トラック内にピット（小穴）が存在するか否かを観察した結果を示す。
【００４７】

【００４８】
上述の製造方法の説明と例示は、本発明の範囲を示す目的で行ったものである。ポリマー試料の製造に用いる材料、真空の圧力、放射線源等の変更は、当業者ならば容易にできるであろう。しかし、そのような変更は、本出願の特許請求の範囲にもあるように、本発明の範囲内にあるものと思料される。
【００４９】
本発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
１）前記真空力は、包装容器内とこの包装容器に隣接する環境から実質的にすべての酸素を除去するのに十分なものである請求項１記載の方法。
２）前記真空力は、約５００〜１０１３ｍｂａｒである請求項１記載の方法。
３）前記部品に適用される静水圧は、約７〜１４．７ｐｓｉ である請求項１記載の方法。
４）前記可撓性包装容器内に含まれるガスは、少量のモルの水素である請求項１記載の方法。
５）前記可撓性包装容器中のガスは、約 ２．２ × １０^−５モル／ｇ未満の水素である上記実施態様４）記載の方法。
６）前記放射線照射工程は、γ線、Ｘ線または電子ビームを用いて行われる請求項１記載の方法。
７）前記放射線照射工程は、約２０〜６０ＫＧｙ の線量になるまで行われる上記実施態様６）記載の方法。
８）前記放射線照射工程の後には、前記部品のゲル含量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７６５−９０ による測定方法で約７５〜１００％になる請求項１記載の方法。
９）前記可撓性包装容器は、一層ないしそれ以上のポリマーフィルムで包囲された金属箔から製造される請求項１記載の方法。
１０）前記ポリマー部品は、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタンおよびポリ（メチルメタクリレート）からなる群より選択されるポリマーから製造される請求項１記載の方法。
【００５０】
１１）前記ポリマー部品は、数平均分子量が約百万を越える超高分子量ポリエチレンから製造される請求項１記載の方法。
１２）前記ポリマー部品は、圧縮成形によって製造される上記実施態様１１）記載の方法。
１３）前記ポリマー部品は、ＲＡＭ押出法によって製造される上記実施態様１１）記載の方法。
１４）前記方法はさらに、前記放射線照射工程の後に、前記ポリマー部品を、水素に富んだ包装容器の雰囲気中で、水素原子がポリマーのフリーラジカルと再結合するのに十分な時間をかけて、熟成する工程を含む請求項１記載の方法。
１５）前記包装容器内の水素の富んだ雰囲気は、約３０〜１００容量％の水素を含む上記実施態様１４）記載の方法。
１６）前記ポリマー部品は、少なくとも４８時間熟成される上記実施態様１４）記載の方法。
１７）前記包装容器内の酸素濃度を最小にする工程は、前記包装容器を不活性ガスでフラッシュする工程を含む請求項２記載の方法。
１８）前記包装容器内の酸素濃度を最小にする工程は、前記包装容器に真空力を適用する工程を含む請求項２記載の方法。
１９）前記不活性ガスは、アルゴン、ヘリウムおよび窒素からなる群より選択される請求項２記載の方法。
２０）前記包装容器は剛性である請求項２記載の方法。
【００５１】
２１）前記包装容器は可撓性である請求項２記載の方法。
２２）前記放射線照射工程は、γ線、Ｘ線または電子ビームを用いて行われる請求項２記載の方法。
２３）前記放射線照射工程は、約２０〜６０ＫＧｙ の線量になるまで行われる上記実施態様２２）記載の方法。
２４）前記水素ガスと不活性ガスの混合ガスは、水素濃度が、前記包装容器内にあるポリマー部品１ｇ当り少なくとも約２．２ × １０^−３モルで、かつ混合ガスの約３０〜９５容量％である請求項３記載の方法。
２５）前記ポリマー部品は、少なくとも４８時間熟成される請求項３記載の方法。
２６）前記包装容器内の酸素濃度を最小にする工程は、前記包装容器を不活性ガスでフラッシュする工程を含む請求項３記載の方法。
２７）前記包装容器内の酸素濃度を最小にする工程は、前記包装容器に真空力を適用する工程を含む請求項３記載の方法。
２８）前記不活性ガスは、アルゴン、ヘリウムおよび窒素からなる群より選択される請求項３記載の方法。
２９）前記包装容器は剛性である請求項３記載の方法。
３０）前記包装容器は可撓性である請求項３記載の方法。
【００５２】
３１）前記放射線照射工程は、γ線、Ｘ線または電子ビームを用いて行われる請求項３記載の方法。
３２）前記放射線照射工程は、約２０〜６０ＫＧｙ の線量になるまで行われる上記実施態様３１）記載の方法。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、生体移植可能なポリマー部品の耐摩耗性と耐酸化性を改善する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例３で測定した種々の試料の摩耗率（摩擦１００万回当りの重量の損失［ｍｇ］ ）をプロットした棒グラフ図。
【図２】実施例４で測定した種々の試料の摩耗率（摩擦１００万回当りの体積の損失［ｍｍ^３ ］ ）をプロットした棒グラフ図。

Claims (4)

1. 生体移植可能な加工済ポリマー部品の耐摩耗性を改善する方法であって、
   一個またはそれ以上の加工済ポリマー部品を用意する工程と、
   前記ポリマー部品を、一個またはそれ以上のシール可能なガス不透過性の包装容器に入れる工程と、
   前記包装容器内から実質的にすべての酸素を除去する工程と、
   前記包装容器を不活性ガスと水素ガスの混合ガスにより、約１．５気圧を越える圧力で加圧する工程と、
   前記加圧した包装容器と前記ポリマー部品に、前記ポリマー部品を殺菌し、前記ポリマー部品の材料となっているポリマー中での架橋を促進するのに十分な時間をかけて、放射線を照射する工程と、
   前記ポリマー部品を、前記放射線照射した包装容器の雰囲気中で、水素原子が前記ポリマー部品中のフリーラジカルと再結合するのに十分な時間をかけて、熟成する工程とを含む方法。
2. 低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタンおよびポリ（メチルメタクリレート）からなる群より選択されるポリマーから製造された加工済ポリマー部品の耐摩耗性を改善する方法であって、
   一個またはそれ以上の加工済ポリマー部品を用意する工程と、
   前記ポリマー部品を、少なくとも１個のヒートシール可能な開口を有する一個またはそれ以上のガス不透過性・可撓性の包装容器に入れる工程と、
   前記包装容器と前記ポリマー部品を真空に曝す工程と、
   前記可撓性包装容器が真空に曝されている間に、この容器を封止すると同時に前記部品に静水圧がかかるよう、この容器をヒートシールする工程と、
   前記ヒートシールした包装容器と前記ポリマー部品に、前記ポリマー部品を殺菌し、前記ポリマー部品の材料となっているポリマー中での架橋を促進するのに十分な時間をかけて放射線を照射する工程と、
   前記ポリマー部品を、前記包装容器の水素に富んだ雰囲気中で、水素原子がポリマーのフリーラジカルと再結合するのに十分な時間をかけて、熟成する工程とを含む方法。
3. 低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタンおよびポリ（メチルメタクリレート）からなる群より選択されるポリマーから製造された加工済ポリマー部品の耐摩耗性を改善する方法であって、
   一個またはそれ以上の加工済ポリマー部品を用意する工程と、
   前記ポリマー部品を、一個またはそれ以上のシール可能なガス不透過性の包装容器に入れる工程と、
   前記包装容器内から実質的にすべての酸素を除去する工程と、
   前記包装容器を不活性ガスにより、約１．５〜４気圧を越える圧力で加圧する工程と、
   前記加圧した包装容器と前記ポリマー部品に、前記ポリマー部品を殺菌し、前記ポリマー部品の材料となっているポリマー中での架橋を促進するのに十分な時間をかけて放射線を照射する工程と、
   前記ポリマー部品を、前記包装容器の水素に富んだ雰囲気中で、水素原子がポリマーのフリーラジカルと再結合するのに十分な時間をかけて、熟成する工程とを含む方法。
4. 低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタンおよびポリ（メチルメタクリレート）からなる群より選択されるポリマーから製造された加工済ポリマー部品の耐摩耗性を改善する方法であって、
   一個またはそれ以上の加工済ポリマー部品を用意する工程と、
   前記ポリマー部品を、一個またはそれ以上のシール可能なガス不透過性の包装容器に入れる工程と、
   前記包装容器内から実質的にすべての酸素を除去する工程と、
   前記包装容器を不活性ガスと水素ガスの混合ガスにより、約１．５気圧を越える圧力で加圧する工程と、
   前記加圧した包装容器と前記ポリマー部品に、前記ポリマー部品を殺菌し、前記ポリマー部品の材料となっているポリマー中での架橋を促進するのに十分な時間をかけて、放射線を照射する工程と、
   前記ポリマー部品を、前記放射線照射した包装容器の雰囲気中で、水素原子が前記ポリマー部品中のフリーラジカルと再結合するのに十分な時間をかけて、熟成する工程とを含む方法。

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