JP3770970B2 - Surface treatment method of medical article by argon gas cluster ion beam - Google Patents
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Description
【0001】
この発明は、アルゴンガスクラスターイオンビームによる医療用物品の表面処理方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、高度の安全性や易処方性が要求される医療用物品の改質または加工により、不溶性異物の発生を抑え、かつ、揮発性や溶解性の異物の発生を抑えて、その二次的化学反応をも抑止し、また処方時の痛みを軽減すること等を可能とする、新しい医療用物品の表面処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】
従来より、医療で用いられている、注射筒、容器、栓、チューブ、パッキン類等には、より高い安全性が求められている。特に、高分子成形品としての物品については、接液状態で表面から充填材などが離脱し不溶性異物となることや、ブルーミング物質や揮発性物質と医薬品等が相互作用を起こして不溶性微粒子になるのを抑えること等は大変に重要な課題になっている。このような問題に対して、従来では、素材としての高分子組成の配合技術により対処していたが、他のポリマーを化学的処理でコーティングする方法や、テフロンフィルムなどを圧着ラミネートする方法等が開発されてきている。
【0003】
しかしながら、コーティング法の場合には、化学的性質の向上は僅かで、処理工程が煩雑になり、膜厚が不均一でコーティグ剤が剥離するという問題が依然として残っている。また、ラミネート法の場合には、化学的性質は相対的に向上するが、従来品に比べ数十パーセントのコストアップとなり、新形状への早い対応が難しいこと、焼却処分後のフロンガスの発生等の新たな問題がある。このように、いずれの問題に対しても解決の努力はなされているが、未だに抜本的解決法が見いだされていないのが実状である。ゴム栓を含めての高分子材使用製品の滅菌処理においても、問題を抱えている。伝統的に最も一般的な滅菌工程には、乾熱あるいは湿熱、またはエチレンオキサイドのような化学的滅菌剤を利用する。しかしながら、熱に感受性の高い高分子製品は、オートクレープ滅菌や乾熱滅菌には耐えられない。エチレンオキサイドおよびそれに由来する毒性のある分解物を破棄することは、環境への悪影響が懸念されており、そのうえ、滅菌製品からこれらの化学物質を揮散させるには時間のかかる操作が必要となる。このような状況のもとに、医用高分子材使用製品の滅菌手段として、放射線滅菌(radiation sterilization) は現在広く受け入れられるようにはなっているが、照射の結果として有害な影響をもたらすか否かの検討が遅れており、その上、処理工程が煩雑となっている。
【0004】
以上のように、それぞれの問題点を解決する方法が新たな問題を引き起こし、ますます工程を煩雑化して行くのが現状である。このような現状をみると、問題点の抜本的解決のためには、高分子素材のバルクとしての特性を損なわずして、しかも、他の物質によって、その表面を覆うことなく、表面を安定状態に改質することが肝要であることがわかる。
【0005】
この条件においては、物理的処理による表面改質が考えられる。しかしながら、一般に、この処理については、プラズマ処理等の多くの方法が提案されているが、その効果の程は未だに未知数である。
また、医療用物品の表面改質の問題は高分子を素材とするものに限られない。金属(合金を含めて)製品としての注射針、メス、針等の身体に対して処方するための器具にも現実的に解決しなければならない問題がある。
【0006】
たとえば、従来から医療用注射針については、その先端部や胴部を溶解法によって研磨をするか、針の表面へシリコンコーティングをして注射時の痛みを和らげていた。しかし、溶解研磨は溶解液中の物質が針の表面で再結晶したり、剥離した異物が再び付着する問題がある。また米国ではシリコーン製豊胸剤が製造物責任を問われ、製造メーカーが巨額の損害賠償を請求される事態が生じており、このため注射針用のシリコンコーティング剤は供給が停止されている。そのためメーカー各社は独自の対策も検討しているが、現状ではコーティング剤を使わずに、同じ効果を上げる方法は見出されていない。従って、コーティング剤を塗布されない針は20年前の痛さに戻ることになり、著しく苦痛を覚えるといった、古い問題が再発することになり、この点において、注射針の表面の改質、加工が焦眉の課題になっている。
【0007】
しかし、このような表面処理のための方策はいまだに手がかりさえ得られていないのである。
この発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであって、従来技術の問題点を解消することのできる医療用物品の新しい表面処理方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するものとして、常温常圧で気体状のアルゴンガスの塊状集合体であるクラスターをイオン化して生成させた希ガスクラスターイオンビームによる医療用物品の表面処理方法であって、金属から成形された医療用物品の表面に希ガスクラスターイオンを下記(a)および(b)の条件で照射して物品表面を改質または加工することを特徴とするアルゴンガスクラスターイオンビームによる医療用物品の表面処理方法を提供する。
a: 照射イオン数 1×10 14 〜3×10 15 ions/cm 2
b: イオン加速電圧 20keV〜25keV
【0009】
【発明の実施の形態】
この発明は、上記のとおりのアルゴンガスクラスターイオンビームによる処理を必須とするものであるが、この発明は、上記方法の態様としては、医療用物品が金属成形品としての注射針、メス、または針等であること等を具体的なものとし、アルゴンガスクラスターイオンによってこれら物品の表面を改質または加工するものである。
【0010】
なお、ここで記載している「改質または加工」は、物品表面の物理的または化学的な変更をもたらすものであることを意味しており、たとえば表面の清浄化、平坦化、親水化または疎水化をはじめ、物品からの溶出物の発生や不溶性粒子の発生の抑制等の作用効果を奏すものであることを示している。
また、この発明において採用しているアルゴンガスクラスターイオンビームは、新しいイオンビーム手段として常温常圧で気体状の元素または分子のクラスターのイオンを用いるという画期的なものである。
【0011】
単元素または単分子というモノマーのイオンビームに比べて、数百から数千個の元素または分子が塊状に集合してイオン化されたこのガスクラスターイオンビームは、個体表面への衝突時に放出される個々の粒子のエネルギーは数百から数千分の一となり、低エネルギービームとして低損傷で、しかも高密度で大面積処理が可能であるという特徴を有している。
【0012】
ただ、このようなガスクラスターイオンビームについては、その応用はまさにこれからの課題であって、上記の特徴がどのように生かされるのかが手さぐりで検討されている状況にある。
この発明は、医療用物品特有の問題の解決のための手段として、上記のとおりのガスクラスターイオンビーム照射の方法が優れた作用効果を奏するとの全く予期しえない知見に基づいてはじめて完成されたものである。
【0013】
以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明の方法について説明する。もちろん、この発明は、以下の例によって限定されるものではない。
【0014】
【実施例】
装置
図1は、この発明の実施例に用いた処理装置(30keVガスクラスターイオンビーム装置)の構成を例示したものである。簡単に説明すると、常温常圧において気体状の、アルゴン(Ar)ガスをノズル(1)に導入し、噴出されたクラスターをスキマー(2)を介して取出し、これをイオナイザー(3)によりイオン化してクラスターイオンとする。
【0015】
このイオンを、アクセレーター(4)により加速してホルダー(5)に支持した被処理物品の表面に照射する。
装置には真空排気手段とともに、中性のガスクラスタービームの検出器(6)、質量分離部としてのマスフィルター(7)、ファラデーカップ(8)、ガスクラスターイオンビームの検出器(9)等が備えられてもいる。
例1
図2に示したサイズの塩素化ブチルゴム栓を試料とし、アルゴンガスクラスターイオンビームを照射した。
【0016】
照射条件は次のとおりとした。
<照射イオン数> 1×1014〜5×1015ions/cm2
<イオン加速電圧> 20keV〜25keV
<ガス圧> 4000Torr
<引出し電圧> 12V
照射後のゴム栓について、未照射のものと比較して不溶性異物微粒子の発生について試験した。
【0017】
試験では、GL瓶に20ml 0.45μm濾過水を入れてゴム栓を施栓し、沸騰して40分間放置し、RION KR01で1検体2mlづつ3回測定による平均値として評価した。
図3は、その結果を示したものであって、不溶性異物の発生は、アルゴンガスクラスターイオンビームの照射により、照射イオンに比例して顕著に抑制されることが確認された。従来のラミネートゴム栓以上の効果が得られている。
例2
試料として、外径0.45mm、SUS製、電解研磨処理した静脈用注射針を用いた。図4は、処理前の先端部を示した写真であり、異物が付着していることがわかる。
【0018】
このものに対して、以下の条件でアルゴンクラスターイオンビームを照射した。
<照射イオン数> 1×1014〜3×1015ions/cm2
<イオン加速電圧> 20keV〜25keV
<ガス圧> 4000Torr
<引出し電圧> 12V
図5は、照射量3×1014ions/cm2 で処理した後の表面状態を示した写真であり、異物の除去による優れた平坦化効果が得られることが確認された。
【0019】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この発明により、医療用物品の表面の優れた改質、加工が可能とされる。
医療用物品の安全性を顕著に高め、また処方時の痛みを顕著に緩和する等の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例に用いたアルゴンガスクラスターイオンビーム照射装置の構成を例示した図である。
【図2】 試料としてのゴム栓を示した側面図である。
【図3】 ゴム栓からの不溶性異物の発生試験の結果を示した図である。
【図4】 電解研磨された注射針の先端の表面状態を示した顕微鏡写真である。
【図5】 図4に対応して、この発明の方法による処理後の表面状態を示した顕微鏡写真である。[0001]
The present invention relates to a surface treatment method for medical articles using an argon gas cluster ion beam. More specifically, the present invention suppresses the generation of insoluble foreign substances and the generation of volatile and soluble foreign substances by modifying or processing medical articles that require a high degree of safety and easy prescription. The present invention also relates to a surface treatment method for a new medical article that can suppress the secondary chemical reaction and reduce pain during prescription.
[0002]
[Prior art and its problems]
Conventionally, higher safety is required for syringes, containers, stoppers, tubes, packings, and the like used in medicine. In particular, in the case of an article as a polymer molded product, the filler or the like is detached from the surface in the wet state and becomes an insoluble foreign substance, or the blooming substance or volatile substance interacts with a pharmaceutical agent to become insoluble fine particles. It has become a very important issue to suppress this. Conventionally, such a problem has been dealt with by blending technology of a polymer composition as a raw material, but there are a method of coating other polymers by chemical treatment, a method of pressure laminating a Teflon film, etc. It has been developed.
[0003]
However, in the case of the coating method, the chemical properties are only slightly improved, the processing steps become complicated, the film thickness is not uniform, and the coating agent still peels off. In the case of the laminate method, the chemical properties are relatively improved, but the cost is increased by several tens of percent compared to the conventional product, and it is difficult to respond quickly to the new shape, generation of CFCs after incineration, etc. There is a new problem. In this way, efforts have been made to solve both problems, but the reality is that no fundamental solution has yet been found. There are also problems in sterilization of products using polymer materials including rubber stoppers. Traditionally, the most common sterilization process utilizes dry or wet heat, or a chemical sterilant such as ethylene oxide. However, polymer products that are sensitive to heat cannot withstand autoclave sterilization or dry heat sterilization. Discarding ethylene oxide and toxic degradation products derived from it is concerned about adverse environmental impacts, and in addition, it takes time-consuming operations to volatilize these chemical substances from sterilized products. Under these circumstances, radiation sterilization is now widely accepted as a means of sterilization of products using medical polymer materials, but it may cause harmful effects as a result of irradiation. However, the process is complicated.
[0004]
As described above, the method of solving each problem causes new problems, and the process is increasingly complicated. Looking at the current situation, in order to drastically solve the problem, the surface of the polymer material can be stabilized without damaging the bulk properties of the polymer material and without covering the surface with other substances. It turns out that it is important to modify the state.
[0005]
Under these conditions, surface modification by physical treatment can be considered. However, in general, many methods such as plasma processing have been proposed for this processing, but the effect is still unknown.
Further, the problem of surface modification of medical articles is not limited to those made of polymers. There are also problems that must be solved practically in devices for prescribing the body, such as injection needles, scalpels, and needles, as metal (including alloys) products.
[0006]
For example, conventionally, with regard to a medical injection needle, the tip and body of the needle have been polished by a dissolution method, or the surface of the needle has been coated with silicon to relieve pain during injection. However, dissolution polishing has a problem that a substance in the solution is recrystallized on the surface of the needle or a peeled foreign substance adheres again. In addition, in the US, silicone breast augmentation agents have been charged with product liability, and manufacturers have been demanding significant damages. For this reason, the supply of silicone coating agents for injection needles has been suspended. For this reason, manufacturers are considering their own measures, but at present, no method has been found to achieve the same effect without using a coating agent. Therefore, the needle not coated with the coating agent will return to the pain of 20 years ago, and the old problem of remarkably suffering will reoccur. In this respect, the surface of the injection needle is improved and processed. It has become a challenge.
[0007]
However, there are still no clues for such surface treatment.
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object thereof is to provide a new surface treatment method for a medical article that can solve the problems of the prior art.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, as to solve the above problems, the surface treatment method of a medical article according gaseous clusters noble gas cluster ion beam was generated by ionizing a massive collection of argon gas at normal temperature and pressure Argon gas cluster ions characterized in that the surface of a medical article molded from metal is irradiated with rare gas cluster ions under the following conditions (a) and (b) to modify or process the article surface: A surface treatment method for a medical article using a beam is provided.
a: number of irradiated
b:
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention is as an essential treatment with argon gas cluster ion beam as described above, the present invention is, as the embodiment of the above method, pharmaceuticals Ryoyo needle of the article as a metal formed article, female, Alternatively, the surface of these articles is modified or processed with argon gas cluster ions.
[0010]
The “modification or processing” described herein means that the surface of the article is physically or chemically changed. For example, the surface is cleaned, flattened, hydrophilized, It shows that it has effects such as hydrophobization, suppression of generation of eluate from articles and generation of insoluble particles.
The argon gas cluster ion beam employed in the present invention is an epoch-making technique in which ions of a cluster of gaseous elements or molecules at normal temperature and pressure are used as a new ion beam means.
[0011]
Compared to the monomer ion beam of a single element or single molecule, this gas cluster ion beam, in which hundreds to thousands of elements or molecules are aggregated and ionized, is emitted individually upon collision with a solid surface. The energy of the particles is from a few hundred to a few thousandths, and is characterized by low damage as a low energy beam and high density and large area processing.
[0012]
However, the application of such a gas cluster ion beam is an issue to be solved in the future, and there is a situation in which it is being investigated how to utilize the above features.
The present invention has been completed for the first time based on the completely unexpected knowledge that the gas cluster ion beam irradiation method as described above has an excellent effect as a means for solving the problems peculiar to medical articles. It is a thing.
[0013]
Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail with reference to examples. Of course, the present invention is not limited to the following examples.
[0014]
【Example】
Apparatus FIG. 1 illustrates the configuration of a processing apparatus (30 keV gas cluster ion beam apparatus) used in an embodiment of the present invention. Briefly, gaseous at normal temperature and normal pressure by introducing argon (Ar) gas to the nozzle (1), taken out through the skimmer (2) the jetted cluster, ionized by this ionizer (3) To cluster ions.
[0015]
The ions are accelerated by the accelerator (4) and irradiated onto the surface of the article to be processed supported by the holder (5).
The device includes a neutral gas cluster beam detector (6), a mass filter (7) as a mass separation unit, a Faraday cup (8), a gas cluster ion beam detector (9) and the like, together with vacuum evacuation means. It is also provided.
Example 1
A chlorinated butyl rubber plug of the size shown in FIG. 2 was used as a sample and irradiated with an argon gas cluster ion beam.
[0016]
Irradiation conditions were as follows.
<Number of irradiated ions> 1 × 10 14 to 5 × 10 15 ions / cm 2
<Ion acceleration voltage> 20 keV to 25 keV
<Gas pressure> 4000 Torr
<Drawer voltage> 12V
The rubber plug after the irradiation was tested for the generation of insoluble foreign particles compared to the unirradiated one.
[0017]
In the test, 20 ml 0.45 μm filtered water was put into a GL bottle, a rubber stopper was plugged, boiled and left for 40 minutes, and evaluated by RION KR01 as an average value obtained by measuring 2 ml per
FIG. 3 shows the results, and it was confirmed that the generation of insoluble foreign matter was significantly suppressed in proportion to the irradiated ions by irradiation with an argon gas cluster ion beam. The effect more than the conventional laminated rubber stopper is acquired.
Example 2
As a sample, an intravenous needle having an outer diameter of 0.45 mm, made of SUS and subjected to electrolytic polishing treatment was used. FIG. 4 is a photograph showing the tip before processing, and it can be seen that foreign matter is adhered.
[0018]
This was irradiated with an argon cluster ion beam under the following conditions.
<Number of irradiated ions> 1 × 10 14 to 3 × 10 15 ions / cm 2
<Ion acceleration voltage> 20 keV to 25 keV
<Gas pressure> 4000 Torr
<Drawer voltage> 12V
FIG. 5 is a photograph showing the surface state after the treatment at an irradiation dose of 3 × 10 14 ions / cm 2 , and it was confirmed that an excellent flattening effect by removing foreign matters was obtained.
[0019]
【The invention's effect】
As described in detail above, the present invention enables excellent modification and processing of the surface of a medical article.
Excellent effects such as remarkably enhancing the safety of medical articles and remarkably relieving pain during prescription can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an argon gas cluster ion beam irradiation apparatus used in an example.
FIG. 2 is a side view showing a rubber stopper as a sample.
FIG. 3 is a view showing a result of an insoluble foreign matter generation test from a rubber stopper.
FIG. 4 is a photomicrograph showing the surface state of the tip of an electropolished injection needle.
FIG. 5 is a photomicrograph showing the surface state after the treatment by the method of the present invention corresponding to FIG.
Claims (2)
a: 照射イオン数 1×10 14 〜3×10 15 ions/cm 2
b: イオン加速電圧 20keV〜25keV A surface treatment method of a medical article using an argon gas cluster ion beam formed by ionizing clusters that are aggregates of gaseous argon gas at room temperature and normal pressure, the surface of the medical article formed from metal A surface treatment method for a medical article using an argon gas cluster ion beam, wherein the surface of the article is modified or processed by irradiating with argon gas cluster ions under the following conditions (a) and (b) :
a: number of irradiated ions 1 × 10 14 to 3 × 10 15 ions / cm 2
b: Ion acceleration voltage 20 keV to 25 keV
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