JP6076367B2

JP6076367B2 - 医療用吸引装置のための疎水性多孔質の非機械的弁

Info

Publication number: JP6076367B2
Application number: JP2014540062A
Authority: JP
Inventors: マイケル・アーサー; グオチアン・マオ
Original assignee: ポレックスコーポレーション
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2032-11-01
Also published as: EP2773392B1; EP3020425B1; EP2773392A1; US20140296805A1; US10238777B2; CN104023761A; EP3020425A1; WO2013067106A1; CN104023761B; JP2015502775A

Description

本出願は、2011年11月3日提出の米国仮特許出願第61/555,000号に対する優先権を主張するもので、これを参照することによりその全体を本書に組み込む。

本発明は、疎水性多孔質非機械的弁の分野に属する。これらの弁は、医療用吸引装置に使用することができ、外科手術時の煙、エアロゾルまたは体液に晒されたときに、装置が時期尚早に遮断されることを遅延させるかまたは阻止する。

非機械的弁またはフィルターは、体液を吸引するための吸引装置に広く使用されてきた。これらの装置は一般に、体液が真空システムに入り込むのを阻止するための超吸収性材料などの吸水性薬剤を含む、焼結多孔質プラスチックで作成される。これらの装置のいくつかの例が、WO87/00439号（特許文献１）および米国特許第6,780,309号（特許文献２）および第3,982,538号（特許文献３）に提供されている。

これらの装置は一般に、米国特許第6,780,309号にある通り、部品全体で一様な化学組成、細孔径および細孔容積を持つ、焼結製品の単一部品を採用したフィルターである。このタイプの製品は、一部の用途の要件を満足すると考えられるが、高濃度の煙霧またはエアロゾルが発生する手術など、ある一定の用途ではうまく機能しない。煙霧は、フィルターの詰まりによる真空システムの時期尚早な遮断の原因となることがよくある。時期尚早な詰まりは、外科的処置中に発生する煙霧中の粒子または蒸気によって引き起こされる。そのフィルターが設計されている目的である体液とフィルターが接触していない場合でも、フィルターは比較的大量の外科手術時の煙霧に遭遇したときに機能しなくなる。外科手術時の煙霧およびエアロゾルへの暴露に耐えることができ、体液の通過を阻止する、非機械的弁に対するニーズがある。

体液の通過を阻止する適切な能力を達成するためには、焼結多孔質プラスチック非機械的弁は、比較的小さな細孔経を持つ必要がある。ところが、小さな細孔経は、外科手術時の煙霧が存在するとき、真空吸引キャニスターの時期尚早な遮断の原因となりうる。外科手術時の煙霧には、手術時に発生する有機粒子、水、および有機蒸気およびエアロゾルが含まれる。非機械的弁上に堆積した外科手術時の煙霧中のこれらの成分が、非機械的弁の細孔を塞ぎ、真空吸引キャニスターの時期尚早な遮断を引き起こす。

現在入手可能な製品の別の欠点は、手術中の吸引によって液体の泡沫または気泡が発生したときに、時期尚早な遮断が起こることである。泡沫または気泡は、液体よりもずっと前に、非機械的弁（フィルター）に到達する。泡沫または気泡が、現行の製品に対する自己シール性の作用を時期尚早に誘発し、吸引キャニスター内の液体が非常に少ない場合であっても、真空を遮断する。

手術中の吸引真空の時期尚早な遮断は、外科医に対する手術野が一時的に遮られうるため、命にかかわる影響を持ちうる。さらに、こうした事象によって、手術室内にいる時間が延長され、コストが増大する。当市場には、手術中に発生する煙霧、液体フラッシュ、泡沫または気泡によって引き起こされる真空吸引キャニスターの時期尚早な遮断を低減する非機械的弁に対するニーズがある。

真空ラインの汚染を阻止する、大量の液体の遮断能力および高い細菌性のエアロゾルろ過効率を持ち、外科的処置時の時期尚早な遮断を阻止する高い、煙、泡沫および液体フラッシング耐性を持つ、医療用吸引装置用の新しい非機械的弁のニーズがある。

WO87/00439号公報米国特許第6,780,309号公報米国特許第3,982,538号公報

本発明は、体液の通過を遅延させるかまたは阻止し、外科的処置時に遭遇する外科手術時の煙霧またはエアロゾルに晒されることによる閉塞または遮断に対する抵抗性のある多孔質非機械的弁を提供することにより、これらの問題を解決する。本発明の多孔質非機械的弁は、真空キャニスターシステムなどの真空システムの詰まりおよび時期尚早な遮断を低減および／または阻止する。これらの弁は、手術室内での損失時間を低減し、患者の安全性を向上させ、コストを低減し、体液の吸引に使用される真空システムの汚染を阻止する。

本発明の多孔質非機械的弁は、少なくとも2つの識別可能な成分を備える。識別可能な2つの成分の異なる実施形態には、a）異なる細孔構造を有する2つの成分、b）異なる化学組成を有する2つの成分、またはc）異なる細孔構造および異なる化学組成を有する2つの成分が含まれる。

1つの実施形態では、多孔質非機械的弁は、2つの成分を備え、1つの成分はその他の部分とは異なる細孔構造を有する。これらの弁は、煙霧または煙に対する抵抗性があり、結果的に弁および真空キャニスターシステムの遮断につながる時期尚早な圧力低下を低減する。

別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、自己密閉特性を持たない疎水性の外部成分を持ち、自己密閉性の内部成分を囲む。一部の実施形態では、これらの弁は、一体成型とすることができ、疎水性外部成分は、内部自己密閉成分上に成形される。

また別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、自己密閉層を囲むその外面にフッ素高分子被覆を持つ。

別の実施形態では、非機械的弁は自己密閉プラスチック層を備える。この実施形態では、弁は中空構造または中央管腔を持たない形状としうる。こうした形態は、円板、楕円体、ブロック、または吸引キャニスターもしくはその他の吸引装置にフィットするその他の形態などの異なる形状を取りうる。本実施形態は、層状の構造を持つことができ、1つの層は、自己密閉性媒体を持たない疎水性媒体を含み、また別の層は自己密閉性媒体を含む。疎水性層は、溶液、煙または蒸気に面し、自己密閉層は真空ラインに面する。疎水性層は、吸引プロセス中の気泡または泡沫による時期尚早な密閉を阻止し、また自己密閉層は、大量の液体が真空ラインを通過することを妨げる。これらの2つの層は、機能および方向を識別するために異なる色を持ちうる。2つの層はまた、類似したまたは異なる細孔径または気孔率を持ちうる。

一部の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は一般に、実質的に一様な壁の厚みを持つが、壁の厚みの変化は、本発明の範囲内に含まれる。1つの実施形態では、非機械的弁は、真空供給源に面した一方の端で開き、流体、煙霧およびエアロゾル液滴に面するもう一方の端で閉じた、中央管腔を有する円筒型の形状である。閉じた端は、その部品を通したより大きな流量が許容される浸透性のより高い材料を含むことができ、煙霧または煙を通過させることができ、また外科手術時の煙霧または煙中の粒子および蒸気による非機械的弁の詰まりに起因する真空システムの時期尚早な遮断を阻止する。このより浸透性の高い部分は、自己密閉性の添加物を持たせることも、または密閉能力を向上させるためにより厚くすることもできる。

疎水性の非自己密閉外面を持つ多孔質非機械的弁など、一部の実施形態の別の目的は、体液の洗い流し、体液の泡沫または泡沫内の気泡の破裂による、真空吸引装置の時期尚早な遮断を阻止することである。疎水性の非密閉外部層は、洗い流した液体、泡沫および気泡が、自己密閉性の内部領域へ浸入することを阻止し、背圧の急な増大およびシステム遮断の原因となる時期尚早の急速な密閉を阻止する。

1つの実施形態では、本発明の非機械的弁は焼結され、焼結多孔質基質を持つ。1つの実施形態では、焼結多孔質非機械的弁は、プラスチック粒子および流体吸収性粒子（超吸収性粒子など）を含み、弁は異なる細孔構造を持つ2つの領域を含む。これらのプラスチック粒子は、ポリオレフィン、ポリエステルまたはナイロンを含みうる。本発明での流体吸収性粒子は、水に急速に溶けることができ、高粘性の溶液またはゲルを形成する粒子状のポリマーを含む。

別の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、プラスチック粒子および超吸収性粒子で作成される焼結多孔質基質が含まれない。1つの実施形態では、多孔質非機械的弁は、プラスチック繊維またはプラスチック二成分繊維、およびプラスチック繊維および超吸収性繊維を含む押し出し繊維の管またはロッドなどの超吸収性繊維を含む。繊維ベースの多孔質非機械的弁は、選択した繊維の組み合わせでの引抜成形プロセスによって作成される。この実施形態では、多孔質非機械的弁は、押し出し繊維の管またはロッドの形態としうる。この実施形態では、繊維ベースの多孔質非機械的弁は、選択した繊維の組み合わせでの引抜成形プロセスによって作成される。繊維ベースの非機械的弁は、高い細孔容積および高い耐煙性を提供する。

本発明の多孔質非機械的弁は、さらに、変色指示薬、抗菌剤、殺菌剤、脱臭剤またはその組み合わせを含みうる。

本発明のその他の目的および利点は、本発明の実施形態についての以下の要約および詳細な説明を、添付した図面とともに考慮することで明白となる。

図1は、中央の円筒型の管腔１６の周囲の低細孔径の自己密閉成分１２および高細孔径の自己密閉成分１４を示す、本発明の1つの非機械的弁１０を表す図式である。図2は、中央の円筒型の管腔２６の周囲の自己密閉成分２４の外部に隣接した疎水性非自己密閉成分２２を示す、本発明の1つの非機械的弁２０を表す図式である。図3は、中央の円筒型の管腔３６の周囲の自己密閉成分３４の外部に隣接したフッ化高分子被覆成分３２を示す、本発明の1つの非機械的弁３０を表す図式である。図4は、中央の円筒型の管腔４６の周囲の自己密閉成分４４の外部に隣接した合体ろ過成分４２を示す、本発明の1つの非機械的弁４０を表す図式である。図5は、中央の円筒型の管腔５６の周囲の自己密閉成分５４の外部に隣接したファブリックシェル成分５２を示す、本発明の1つの非機械的弁５０を表す図式である。図６Aは、中央の円筒型の管腔６６の周囲の第一の成分である高透過性材料６２および第二の成分である低透過性材料６４を示す、本発明の1つの非機械的弁６０を表す図式である。図６Bは、中央の円筒型の管腔６６の周囲の高透過性材料６３成分および低透過性材料６５成分を示す、本発明の1つの非機械的弁６１を表す図式である。図7は、中央の円筒型の管腔76の周囲の高透過性材料72成分および低透過性材料74成分を示す、本発明の1つの非機械的弁70を表す図式である。図8は、中央の管腔86の周囲の高透過性材料82成分および低透過性材料84成分を示す、本発明の1つの非機械的弁80を表す図式である。図9は、中央の管腔96の周囲の高透過性材料92成分および低透過性材料94成分を示す、本発明の1つの非機械的弁90を表す図式である。図10は、中央の管腔106の周囲の高透過性材料102成分および低透過性材料104成分を示す、本発明の1つの非機械的弁100を表す図式である。図11は、層状構造を持つ繊維非機械的弁110を表す図式である。非自己密閉繊維層114は外面に位置し、自己密閉繊維層116は中間層である。図12は、自己密閉繊維ロッドの形態の非機械的弁120を表す図式である。

図13は、ロッドの形態の非機械的弁130を表す断面図である。ロッドは、非自己密閉繊維のシース132および自己密閉繊維コア134を持つ。図14は、ロッドの形態の複合非機械的弁140を表す断面図である。ロッドは、非自己密閉の焼結多孔質プラスチックシース142および自己密閉繊維コア144を持つ。図15は、複合非機械的弁150を表す図式である。弁は、自己密閉繊維管154の一端を覆う自己密閉焼結多孔質プラスチック層152を持つ。図16は、複合非機械的弁160を表す図式である。弁は、自己密閉繊維管164の一端の管腔内に自己密閉焼結多孔質プラスチック層162を持つ。

本発明は、体液の通過を遅延させるかまたは阻止し、外科的処置中に遭遇する外科手術時の煙霧またはエアロゾルに晒されることによる閉塞や遮断に対する抵抗性を持つ多孔質非機械的弁を提供する。

本明細書で高い煙耐性という用語は、かなりの煙またはエアロゾルとともに空気を通した後で、その部品が、著しく気流を失うことも、または圧力降下を増やすこともないことを意味する。

本明細書で高い泡沫または液体のフラッシング耐性という用語は、液体泡沫または液体のフラッシングに晒された後で、その部品が、著しく気流を失うことも、または圧力降下を増やすこともないことを意味する。

本明細書で自己密閉添加物という用語は、自己密閉粒子および繊維を含めて、大量の水を吸収し、高粘性の溶液またはゲルを形成することができるポリマーを含む。

本明細書で自己密閉非機械的弁という用語は、水溶性の液体が弁を通過することを阻止し、その他のガス媒体が弁を通して通過するのを著しく遅らせることができる弁を含む。

本明細書で細孔構造という用語は、細孔径、細孔容積および細孔形状を含むが、これに限定されない。

本発明の多孔質非機械的弁は、少なくとも2つの識別可能な成分を備える。識別可能な2つの成分には、a）異なる細孔構造を有する2つの成分、b）異なる化学組成を有する2つの成分、またはc）異なる細孔構造および異なる化学組成を有する2つの成分が含まれる。

1つの実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、2つの異なる成分を含み、それぞれが、1つの成分がもう一方の成分よりも大きな細孔径を持つよう、識別可能な材料組成を含む。1つの実施形態では、大きい方の細孔径材料は、自己密閉添加物を多く持ちうる。別の実施形態では、部品の流体浸入密閉能力は、浸透性の高い方の材料の厚みを増やすことで改善される。

別の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、異なる細孔構造を持ち異なる化学組成を持つ2つの成分を含みうる、少なくとも2つの識別可能な成分を含む。多孔質非機械的弁はまた、2つを超える成分も含みうる。

別の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、少なくとも2つの識別可能な成分を備える。1つの成分は自己密閉化学組成を持ち、もう一方の成分は自己密閉組成物を持たない。

別の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、外部成分と接した内部成分を含む。外部成分は自己密閉化学組成を持たず、内部成分は自己密閉組成物を持つ。

別の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、少なくとも2つの識別可能な成分を備える。1つの成分は疎水性被覆で被覆され、もう一方の成分は疎水性被覆がない。

さらに別の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、外部成分と接した内部成分を含む。外部成分は疎水性被覆を持ち、内部成分は疎水性被覆を持たない。1つの実施形態では、被覆はフッ化高分子ベースの被覆である。

別の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、少なくとも2つの識別可能な成分を備える。1つの成分は繊維ベースの材料を含み、もう一方の成分は焼結した多孔質プラスチックベースの材料を含む。特定の実施形態では、外部成分は繊維ベースの材料を含み、内部成分は自己密閉組成物を組み込んだ焼結多孔質プラスチック材料を含む。

なおも別の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、少なくとも2つの識別可能な成分を備える。1つの成分は繊維ベースの材料を含み、もう一方の成分は焼結した多孔質プラスチックベースの材料を含む。1つの実施形態では、外部成分は焼結多孔質プラスチック材料を含み、内部成分は自己密閉組成物を持つ繊維ベースの材料を含む。

一般に、吸引キャニスターで使用するための多孔質非機械的弁は、疎水性であり、1つの開いた端および1つの閉じた端である2つの端のある中空円筒の構造を持つ。この設計は、組立および気流の目的のためである。

本発明の多孔質非機械的弁は、弁の用途に応じて、円筒形、テーパー付き、層状、台形、球状、または多角形を含むがこれに限定されない異なる形状を持ちうる。一部の実施形態では、一部の形状の管腔は、空気が真空集塵システムなどの集塵システム内に入りうるように、弁内に位置する。これらの形状のいくつかは、添付した図1〜10および図13〜16に示している。その他の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、中空構造を持たないことがあり、例えば図12に示すものなど、ロッドまたは円板の形態としうる。またその他の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、例えば図11に示すものなど、層状構造を持つ。

本発明の多孔質非機械的弁は、非機械的弁が適切な気流を供給する限り、中空構造を持ってもよく、また中空構造を持たなくてもよい。これらの弁は、煙霧または煙に対する抵抗性があり、結果的に弁および真空キャニスターシステムの遮断につながる時期尚早な圧力低下を低減する。

別の実施形態では、非機械的弁は、自己密閉特性を持たない疎水性の外部成分を持ち、自己密閉性の内部成分を囲む。一部の実施形態では、これらの弁は、一体成型とすることができ、疎水性外部成分は、内部自己密閉成分上に成形される。

また別の実施形態では、非機械的弁は、自己密閉層を囲むその外面にフッ素高分子被覆を持つ。

本発明の非機械的弁は一般に、実質的に一様な壁の厚みを持つが、壁の厚みの変化は、本発明の範囲内に含まれる。1つの実施形態では、非機械的弁は一般に、真空供給源に面した一方の端で開き、流体およびエアロゾル液滴に面するもう一方の端で閉じた、中央管腔を有する円筒型の形状である。閉じた端は、その部品を通したより大きな流量が許容される浸透性のより高い材料を含むことができ、煙霧または煙を通過させることができ、また外科手術時の煙霧または煙中の粒子および蒸気による非機械的弁の詰まりに起因する真空システムの時期尚早な遮断を阻止する。このより浸透性の高い部分は、自己密閉性の添加物を持たせることも、または密閉能力を向上させるためにより厚くすることもできる。

1つの実施形態では、本発明の非機械的弁は焼結され、焼結多孔質基質を持つ。1つの実施形態では、焼結多孔質非機械的弁は、プラスチック粒子および流体吸収性粒子を含み、弁は異なる細孔構造を持つ2つの領域を含む。本発明での流体吸収性粒子は、水に急速に溶けることができ、高粘性の溶液またはゲルを形成する粒子状のポリマーを含む。

別の実施形態では、本発明の多孔質非機械的弁は、プラスチック粒子および超吸収性粒子で作成される焼結多孔質基質が含まれない。1つの実施形態では、多孔質非機械的弁は、プラスチック繊維またはプラスチック二成分繊維、およびプラスチック繊維および超吸収性繊維を含む押し出し繊維の管またはロッドなどの超吸収性繊維を含む。繊維ベースの多孔質非機械的弁は、選択した繊維の組み合わせでの引抜成形プロセスによって作成される。

1つの実施形態では、本発明の繊維ベースの非機械的弁は、プラスチック二成分結合繊維および超吸収性繊維を含む。超吸収性繊維は、水中でその重量の少なくとも10倍を吸収する。超吸収性繊維は、約5〜約80重量パーセント（繊維製品の重量%）、約10〜約70重量%、約10〜約60重量%、または約10〜約50重量%の量で使用される。

本発明は、前述の任意の請求項の多孔質非機械的弁を真空吸引装置に挿入する手順と、多孔質非機械的弁を越えて真空を適用する手順と、流体または水分を多孔質非機械的弁に接触させる手順とを含む、真空吸引装置の詰まりを低減する方法を提供するが、多孔質非機械的弁を通した流体または水分の通過は、多孔質非機械的弁によって遅らされるか、阻止される。

本発明の多孔質非機械的弁は、いかなる真空吸引装置にも使用しうる。1つの実施形態では、真空吸引装置は、手術で使用される医療用真空吸引装置である。

プラスチック粒子
異なる実施形態では、多孔質非機械的弁のプラスチック粒子は、ポリオレフィン、ポリエステルまたはナイロンを含む。1つの実施形態では、多孔質非機械的弁のプラスチック粒子は、ポリオレフィンを含む。一部の実施形態では、ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレンおよび／またはその共重合体を含む。1つの実施形態では、ポリエチレンは高密度ポリエチレン（HDPE）を含む。別の実施形態では、ポリオレフィンは超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）を含む。

本明細書で使用される高密度ポリエチレンは、約0.92 g/cm³〜約0.97 g/cm³の範囲の密度を持つポリエチレンを指す。一部の実施形態では、高密度ポリエチレンは、約50〜約90の範囲の結晶化度（密度からの%）を有する。本明細書で使用される超高分子量ポリエチレンは、1,000,000より大きな分子量を持つポリエチレンを指す。

本発明で使用しうる一部の高分子粒子は、WO02/36708号にも記載されている。

好ましい多孔質基質は、有機高分子で作成される。有機高分子の例には、アタクチックおよびシンタクチックホモポリマー、統計、ランダム、および交互共重合体、周期、ブロック、およびグラフト共重合体、規則性および不規則性の一本鎖および二本鎖ポリマー、およびその混合物を含むが、これに限定されない。特定の有機高分子の例には、ポリオレフィン、オレフィン共重合体ゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体、メタロセン触媒のポリオレフィン共重合体、およびその混合物を含むが、これに限定されない。ポリオレフィンには、エチレン、プロピレン、１‐ブテン、ブタジエン、１‐ペンテン、１‐ヘキセン、１‐オクテン、イソプレン、２‐メチル‐ｉ‐ブテン、３‐メチル‐ｉ‐ブテン、４‐メチル‐ｉ‐ペンテン、およびその混合物のポリマーが含まれるが、これに限定されない。特定のポリオレフィンには、ポリエチレンおよびポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド（ナイロンなど）、ポリ（エーテルスルホン）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、およびポリウレタンが含まれるが、これに限定されない。

多孔質基質は、主成分として架橋オレフィンを含む非晶質オレフィン共重合体ゴムおよびランダム弾性共重合体で作成することができる。オレフィン共重合体ゴムの例には、ジエン成分を欠いたオレフィン共重合体ゴム（エチレン‐プロピレン共重合体ゴム、エチレン‐ブテン‐１共重合体ゴム、およびプロピレン‐エチレン共重合体ゴムなど）、エチレン‐プロピレン非共役ジエン共重合体ゴム（エチレン‐プロピレン‐シクロペンタジエン共重合体ゴム、エチレン‐プロピレン‐4‐ヘキサジエン共重合体ゴム、エチレン‐プロピレン‐シクロオクタジエン共重合体ゴム、エチレン‐プロピレン‐メチレンノルボネン共重合体ゴム、およびエチレン‐プロピレン‐エチリデンノルボネン共重合体ゴムなど）、エチレン‐ブタジエン共重合体ゴム、およびその混合物を含むが、これに限定されない。

多孔質基質はさらに、メタロセン触媒のポリオレフィンで作成することもでき、この例には、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン‐プロピレンゴム、エチレン‐プロピレン‐ジエンターポリマー、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン‐マレイン酸無水物共重合体、エチレン‐酢酸エチル共重合体、およびその混合物を含むが、これに限定されない。

自己密閉性媒体、超吸収性粒子
本発明での使用に適切な吸水性のゲル化および超吸収性材料は、カルボキシルメチルセルロース（CMC）、ヒドロキシプロピルセルロース（HPC）、加水分解デンプン、アクリロニトリルグラフト共重合体、中和デンプン‐アクリル酸グラフト共重合体、鹸化アクリル酸エステル‐酢酸ビニル共重合体、加水分解アクリロニトリル共重合体、アクリルアミド共重合体、変性架橋ポリビニルアルコール、中和自己架橋性ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸塩、中和架橋イソブチレン‐マレイン酸無水物共重合体、およびその塩および混合物、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウムおよびポリ（2‐プロペンアミド‐コ（co）‐2‐プロペン酸）のナトリウム塩、アルギン酸塩、グアールガム、キサンタンガム、こんにゃく（Konjac）ゴム、タラ（Tara）ゴムまたは寒天からなる群から選択した高分子で作成した粒子である。

水と接触したときに急速に膨れるが、水には溶けない材料を、本書では超吸収性材料と呼ぶ。超吸収性ポリマーは、大量の水を吸収し、湿った状態でその構造的完全性を保持できる。「Tomoko Ichikawa and Toshinari Nakajima, "Superabsortive Polymers" Concise Polymeric Materials Encyclopedia, 1523-1524 (Joseph C. Salamone, ed.; CRC; 1999)」を参照。多様な超吸収性材料が当業者に知られている。例えば、米国特許第5,998,032号には、超吸収性材料および女性用衛生用品および医療用物品でのその使用について記載がある。その他の例が、水で膨れる超吸収性泡沫基質を描写した米国特許第5,750,585号、および超吸収性の積層構造を開示した米国特許第5,175,046号に開示されている。超吸収性材料のその他の例には、米国特許第5,939,086号、第5,836,929号、第5,824,328号、第5,797,347号、第4,820,577号、第4,724,114号、および第4,443,515号に開示されたものが含まれるが、これに限定されない。

好ましい液体吸収性および超吸収性材料には、カルボキシルメチルセルロース（CMC）、ヒドロキシプロピルセルロース（HPC）、加水分解デンプン、アクリロニトリルグラフト共重合体、中和デンプン‐アクリル酸グラフト共重合体、鹸化アクリル酸エステル‐酢酸ビニル共重合体、加水分解アクリロニトリル共重合体、アクリルアミド共重合体、変性架橋ポリビニルアルコール、中和自己架橋性ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸塩、中和架橋イソブチレン‐マレイン酸無水物共重合体、およびその塩および混合物、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウムおよびポリ（2‐プロペンアミド‐co‐2‐プロペン酸）のナトリウム塩、アルギン酸塩、グアールガム、キサンタンガム、Konjacゴム、Taraゴムまたは寒天からなる群から選択される高分子で作成した好ましい超吸収性の介在物および粒子が含まれる。

本明細書で同じく超吸収性材料と呼ばれるいくつかの自己密閉添加物で、本発明に採用しうるものには、カルボキシメチルセルロース（CMC）、グアールガム、ヒドロキシプロピルセルロース（HPC）、アルギン酸塩、キサンタンガム、Konjacゴム、Taraゴムまたは寒天など、水中で高粘性の溶液を生成するセルロースベースの材料、ならびにアクリル酸ベースのポリマー、およびアクリルアミドベースのポリマーなどの、合成超吸収性分子が含まれるが、これに限定されない。これらの分子は、非常に低濃度で粘性の溶液を生成する。本開示で必要とされる材料は、一般に1%水溶液中1000 cpsを超える粘性を持つ。本発明で使用しうるその他の自己密閉添加物には、加水分解デンプンアクリロニトリルグラフト共重合体、中和デンプン‐アクリル酸グラフト共重合体、鹸化アクリル酸エステル‐酢酸ビニル共重合体、加水分解アクリロニトリル共重合体、アクリルアミド共重合体、変性架橋ポリビニルアルコール、中和自己架橋性ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸塩、および中和架橋イソブチレン‐マレイン酸無水物共重合体、およびその塩および混合物からなる群から選択される高分子で作成した好ましい超吸収性の介在物および粒子が含まれるが、これに限定されない。

プラスチック繊維
多孔質繊維基質には、プラスチック繊維が含まれうる。1つの実施形態では、プラスチック繊維は、プラスチック二成分結合繊維である。本明細書のプラスチック二成分結合繊維には、ポリエチレン（PE）／ポリエチレンテレフタラート（PET）、ポリプロピレン（PP）／PET、コポリエステル／PET、PE／ナイロン、PP／ナイロン、ナイロン／ナイロン、PE／PP、およびPET／PP繊維が含まれるが、これに限定されない。

自己密閉性媒体、超吸収性繊維
超吸収性繊維には、ポリアクリロニトリル繊維、変性ポリアクリロニトリル繊維、ポリアクリル酸ベース繊維、ポリオキシアルキレングリコール繊維および天然の（naturally based) 変性セルロース繊維が含まれるが、これに限定されない。超吸収性繊維は、水を吸収したときに急速に膨れることができるが、水には簡単には溶けない。超吸収性繊維を作成できる特定の超吸収性材料は、水中でその重量の約100、200、500、または1000パーセントを超える吸収の能力があり、一方でその構造的完全性を維持する。その結果、理論によって制限されることなく、本発明の特定の材料が、水に接触すると、それに含まれる超吸収性繊維が膨れて、液体およびガスの両方がそれを通って通過することを阻止および／または抑制する。水と接触すると、超吸収性材料は膨れてゲルを形成する。現在使用されている超吸収性ポリマーのほとんどは、3次元ネットワーク様の分子構造を持つナトリウムアクリル酸塩ベースのポリマーである。少量の架橋薬が、超吸収性ポリマーの性質を変化させるにあたり大きな役割を果たす。架橋薬のタイプおよび量が、腫脹能力およびゲルモジュールの両方を管理する。その他の適切な水膨張材料には、架橋多糖類または変性セルロース製品などの天然の超吸収性繊維があるが、これに限定されない。本発明の特定の実施形態で有用な繊維を提供するために使用できるさらにその他の超吸収性材料、またそうした繊維の様々な織物形態については下記に説明する。採用しうる超吸収性繊維は、US2003/0099576号に記載がある。

アクリル酸ベースの超吸収性繊維は、エチレン性不飽和のカルボン酸モノマーおよび共重合可能エチレン性不飽和モノマーから作成できる。これらの繊維は、第二の基質共重合体の溶液中でその非交差結合状態にある重合体物質の溶液または分散系を、ガス状の環境に押し出すことで形成されるが、ここで溶剤が除去されて繊維が形成され、その後で基質共重合体が架橋結合される。本発明で使用できるその他の超吸収性繊維は、二層の加水分解ポリアクリロニトリル塩繊維であるが、これは、コア／シース構造の二成分繊維を示し、シースは、ポリナトリウムアクリル酸塩またはポリアンモニウムアクリル酸塩など（ただし、これに限定されない）の加水分解ポリアクリロニトリル塩の外層であり、コアはポリアクリロニトリルである。別のタイプの超吸収性繊維、加水分解ポリスクシンイミドは、ポリスクシンイミド繊維に由来する、部分的に加水分解し、内部的に可塑化し、架橋結合した、超吸収性繊維を含む。架橋結合し加水分解したポリスクシンイミド繊維は、高分子鎖に沿って分布した少なくとも3つの二価または多価の部分を含むポリアミドで作成される。繊維として提供でき、本発明の様々な実施形態で使用される超吸収性材料の特定の例には、加水分解デンプンアクリロニトリルグラフト共重合体、中和デンプン‐アクリル酸グラフト共重合体、鹸化アクリル酸エステル‐酢酸ビニル共重合体、加水分解アクリロニトリル共重合体、アクリルアミド共重合体、変性架橋ポリビニルアルコール、中和自己架橋性ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸塩、中和架橋イソブチレン‐無水マレイン酸共重合体、およびその塩および混合物が含まれるが、これに限定されない。

フッ化高分子被覆。
別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、フッ化高分子被覆を含む。1つの実施形態では、フッ化材料は噴霧被覆される。装置上に被覆できるフッ化ポリマーには、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）または、Cytonix LLC（メリーランド州ベルツビル）製のポリペルフルオロアルキルおよびポリペルフルオロエーテルなどのその他のタイプの過フッ素化ポリマーが含まれる。Miller-Stephenson（カリフォルニア州シルマー）製のMS-122シリーズ、MS-136シリーズのエアロゾルベースの離型製品、およびMS 143シリーズおよびMS 145シリーズの溶液ベースの離型製品、またはCytonix（メリーランド州ベルツビル）製のFluoroPel、FluorAcryl、Fluorothane、FluoroSyl、およびFluoroTac製品などの、PTFE溶液およびまたエアロゾルも使用しうる。1つの実施形態では、フッ化高分子被覆は、多孔質非機械的弁の外面上にある。1つの実施形態では、多孔質非機械的弁の外面上のフッ化高分子被覆は、撥油性を持つ（図3）。フッ化高分子被覆は、時期尚早な真空遮断の原因となりうる外科手術時の煙霧中の有機蒸気および粒子に対する良好な抵抗性を持つ多孔質非機械的弁を提供する。被覆は、吸引プロセス中に発生する泡沫および気泡によって引き起こされる時期尚早な遮断の防止もする。

変色指示薬
本発明の多孔質非機械的弁は、さらに少なくとも1つの変色指示薬を含む。本発明の実施形態によると、変色指示薬は、液体または流体を含むエアロゾルと接触したとき、多孔質非機械的弁の色を少なくとも部分的に変化させる働きをする。一部の実施形態では、変色指示薬は、液体に接触したとき、多孔質非機械的弁を、第一の色から第二の色に変化させる。その他の実施形態では、変色指示薬は、多孔質非機械的弁を、無色または白色から有色に変える。さらなる実施形態では、変色指示薬は、多孔質非機械的弁を第一の色調から同色の異なる色調に変える。本発明の実施形態によると、多孔質非機械的弁の変色は、選択した変色指示薬の固有性に依存する。

一部の実施形態では、変色指示薬は、食品用色素、アゾ化合物またはアゾ色素を含む無機または有機色素を含む。一部の実施形態では、変色指示薬は遷移金属塩などの無機塩を含まない。さらに、一部の実施形態では、変色指示薬は検体と結合して変色する共役体または錯体を含まない。一部の実施形態では、本発明の自己密閉バリア組成物はタンパク質または他の生体分子を含まない。

本発明の実施形態によると、食品用色素から成る変色指示薬は、食品色素の無毒性のために生体試料とともに使用してよい。一部の実施形態では、変色指示薬は、連邦食品医薬品化粧品青色1号、連邦食品医薬品化粧品青色2号、連邦食品医薬品化粧品緑色3号、連邦食品医薬品化粧品赤色40号、連邦食品医薬品化粧品赤色3号、連邦食品医薬品化粧品黄色5号、連邦食品医薬品化粧品黄色6号、溶媒赤色24号、溶媒赤色26号、溶媒赤色164号、溶媒黄色124号、溶媒青色35号またはその組み合わせから成る。

一部の実施形態によると、変色指示薬は生成される色に対するpH依存を示す。結果として一部の実施形態では、変色指示薬は、バリア組成物との液体接触だけでなく、接触液体の相対的pHも示す。一部の実施形態では、pH依存性を示す変色指示薬は、メチルバイオレット、エオシンイエロー、マラカイトグリーン、チモールブルー、メチルイエロー、ブロモフェノールブルー、コンゴレッド、メチルオレンジ、ブロモクレゾールグリーン、メチルレッド、リトマス、ブロモクレゾールパープル、ブロモフェノールレッド、ブロモチモールブルー、フェノールレッド、ニュートラルレッド、ナフトールフタレイン、クレゾールレッド、フェノールフタレイン、チモールフタレイン、アルカリブルー、アリザリンイエローR、インディゴカルミン、イプシロンブルーまたはその組み合わせを含む。

多孔質非機械的弁を作成する方法
本発明の多孔質非機械的弁を作成する1つの方法には、成形および焼結が関与する。

プラスチック粒子および超吸収性粒子または自己密閉粒子を、自己密閉製品を提供する割合で混合する。一般に、プラスチック粒子は50〜95%、60〜90%、70〜80%重量%の範囲で、超吸収性粒子は5〜50%、10〜40%、20〜30%重量%の範囲である。

一部の実施形態では、混合した粒子を、約90°Ｃ〜約２６０°Ｃ、または約１４０°Ｃ〜約２１０°Cの範囲の温度で焼結する。本発明の実施形態によると、焼結温度は、プラスチック粒子の固有性に依存し、それにより選択され、当業者には周知である。

一部の実施形態では、混合した粒子は約30秒から30分の範囲の時間枠で焼結される。その他の実施形態では、プラスチック粒子は約1分から約15分、または約5分から約10分の範囲の時間枠で焼結される。一部の実施形態では、焼結工程は加熱、浸漬および／または焙焼サイクルを含む。さらに、一部の実施形態では、プラスチック粒子は、環境気圧（1気圧）下で焼結される。その他の実施形態では、プラスチック粒子は、環境気圧より高い気圧下で焼結される。

別の実施形態では、弁は焼結プロセスによっては作成されない。この実施形態では、繊維ベースの非機械的弁は、加熱したダイを通した引抜成形により形成しうる。温度および速度は、材料の組成に依存する。繊維は、管またはロッドの形態で押し出され、希望の長さに切断される。繊維が管の形態の場合、管の一端は、固体非多孔質プラグ、焼結多孔質プラグ、焼結自己密閉多孔質プラグ、または繊維プラグで栓をすることができる。

物理化学的性質
一部の実施形態では、本発明の非機械的弁の細孔径の範囲は、約0.5〜約400ミクロン、約1.0〜約300ミクロン、約1.0〜約200ミクロン、または約5.0〜約100ミクロンである。

一部の実施形態では、本発明の非機械的弁の細孔容積の範囲は、約5%〜約90%、約10%〜約85%、または約20%〜約80%である。

本出願の異なる実施形態は、例えば粒子が使用されるとき、粒子および繊維、または繊維のみなど、細孔の形状の差異を示しうる。

様々な実施形態
1つの実施形態では、多孔質非機械的弁の閉じた端は、非機械的弁のもう一方の成分よりも大きな細孔径を持つ（図1）。大きな細孔径の成分は、外科手術時の煙霧に対するより良好な抵抗性を持つ多孔質非機械的弁を提供し、時期尚早な遮断を低減する一方、小さな細孔径を持つ成分は良好に体液を遮断する。

別の実施形態では、焼結非機械的弁は、2つの成分を含み、その2つの成分は、異なる化学組成を持つ。1つの実施形態では、2つの成分は、非機械的弁の2つの表面（外面および内表面）である（図2）。焼結非機械的弁の外面は、焼結高分子粒子を含む一方、内表面は焼結高分子粒子と焼結吸水性粒子の両方を含む。こうした吸水性の材料は、樹脂の重量の5、10または100倍を超える水を吸収できる材料、または水に急速に溶解し、高粘性溶液を形成できる材料を含みうる。この場合には、外部層は疎水性であり、吸水性でも自己密閉性でもなく、一方で内部層は吸水性で自己密閉性である。粒子および水分または有機蒸気を含む煙霧がフィルターに到達すると、外部の疎水性層が蒸気または粒子が吸水性層に浸透するのを防ぎ、それによって、時期尚早な真空遮断を防止する。外部層はまた、吸引キャニスター内での吸引プロセス中の泡沫および気泡によって引き起こされる時期尚早な真空遮断を阻止することもできる。

1つの実施形態では、多孔質非機械的弁は、第一の成分および第二の成分を含み、第一の成分は、第二の成分とは異なる細孔構造を持つ。

別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、焼結プラスチック粒子および焼結超吸収性粒子を含む。

さらに別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、第一の成分および第二の成分を含み、第一の成分は、第二の成分とは異なる化学組成を持つ。

別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、第一の成分および第二の成分を含み、第一の成分は、プラスチック粒子および超吸収性粒子の焼結自己密閉基質を含み、また第二の成分は、超吸収性繊維を含む自己密閉繊維基質を含む。

さらに別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、第一の成分および第二の成分を含み、第一の成分は、プラスチック粒子および超吸収性粒子の焼結自己密閉基質を含み、また第二の成分は、非自己密閉繊維を含む。

別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、第一の成分および第二の成分を含み、第一の成分は、プラスチック粒子の焼結非自己密閉基質を含み、また第二の成分は、超吸収性繊維を含む自己密閉繊維基質を含む。

別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、第一の成分および第二の成分を含み、第一の成分は第二の成分の外側にあり、第一の成分は、自己密閉性でなく、第二の成分は自己密閉性である。

別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、第一の成分および第二の成分を含み、第一の成分は、プラスチック二成分繊維を含み、第二の成分はプラスチック二成分繊維および超吸収性繊維を含む。

さらに別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、プラスチック粒子、超吸収性粒子および外面のフッ化高分子被覆を含む。

さらに別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、自己密閉添加物をさらに含む。

別の実施形態では、多孔質非機械的弁は、プラスチック繊維および超吸収性繊維を含む。

別の実施形態では、焼結多孔質非機械的弁はさらに、多孔質ラッピングシェルを含む。非機械的弁用の多孔質ラッピングシェルは、不織布繊維、スクリーン、または合体フィルターとしうる（図4-5）。吸引キャニスター用の焼結非機械的弁の外面に取り付けられたこれらのシェルは、外科手術時の煙霧中の粒子および蒸気を阻止し、時期尚早な真空遮断を低減するのに役立つ。

別の実施形態では、非機械的弁は、フィルター内またはフィルターの中空部内に脱臭剤成分も含みうる。脱臭剤は、芳香、または活性炭などの匂い吸収性の材料としうる。

また別の実施形態では、非機械的弁は、消毒剤、または殺菌薬、殺菌剤および／または殺ウイルス剤、抗真菌剤または抗原生動物剤などの抗菌剤を、フィルター内またはフィルターの中空部内に含めることもできる。こうした組成物は、当業者には周知の通りである。

また別の実施形態では、非機械的弁は、変色指示薬を第一の成分、第二の成分または第一の成分および第二の成分の両方に組み込むこともできる。

以下の実施例は、本発明をさらに説明するためのものであるが、同時にそれらに限定されるものではない。むしろ、本明細書の記述を読めば、本発明の精神を逸脱することなくその様々な実施形態、変更および等価物に至る手段について当業者に示唆しうることが明確に理解される。

異なる細孔径の2つの領域を持つ二成分の製品
UHMWPE粒子（平均粒度150ミクロン）およびカルボキシメチルセルロース（CMC）粒子の混合物を型内に入れ、均等に分配し、振動させて、材料を（図1の形状を持つ）型穴の第一の部分に装填した。次に、HDPE（平均粒度250ミクロン）およびCMC粒子（平均粒度120ミクロン）の混合物を型穴の第二の部分に配置した。両方のプロセスを、空気圧式振動機で20〜40秒、20〜40 psi（1.38〜2.76 bar）で振動させた。

材料を型内で最高170°Cで約15分間加熱した。いったん、型が170°Cに達したら、その温度で10秒間維持した。型を室温まで冷まし、部品を型から取り出した。結果的にできた部品は、2つの識別可能な成分または領域を持ち、1つの成分は、細孔径が20〜40ミクロンの範囲で、別の成分は、細孔径が70〜90ミクロンの範囲である。

これらの非機械的弁5個を気流について検査したところ、-1.0インチHg（-33mbar）真空で2.35〜2.46標準立方フィート／分（SCFM）（66〜70リットル／分）の値が測定された。-27インチHg（-914 mbar）真空で、水の浸入について検査したが、5個のすべての弁が試験に合格し、水の通過はなかった。この例および以下の例での陰圧は、非機械的弁内部の圧力が、雰囲気の圧力よりも低いことを意味する。

自己密閉内表面および疎水性外面を持つ非機械的弁
UHMWPE粒子（平均粒度150ミクロン）およびCMC粒子の混合物を型穴に装填し、均等に配分し、振動させた。材料を型内で最高170°Cで約15分間加熱した。いったん、型が170°Cに達したら、その温度で10秒間維持した。型を室温まで冷まし、部品を型から取り出した。結果的にできた部品は、細孔径が20〜40ミクロンの範囲であった。この自己密閉部品を非機械的弁の内部部品として使用した。

次に、上記で作成した自己密閉部品を、直径が1 mm大きく深さが0.5 mm深い別の型穴に入れた。UHMWPE（平均粒度150ミクロン）粒子を、自己密閉部品と型壁の間の隙間に充填し、型を空気圧式振動機で20〜40秒間、20〜40 psi（1.38-2.76 bar）で振動させた。

材料を型内で最高170°Cで約5分間加熱した。いったん、型が170°Cに達したら、その温度で10秒間維持した。型を室温まで冷まし、部品を型から取り出した。結果的にできた部品は、2つの識別可能な成分を持ち、1つの成分は、細孔径が20〜40ミクロンの範囲で、自己密閉性を持つ内部領域で、また外部の疎水性成分は、細孔径が20〜40ミクロンの範囲であった。部品は図2に示す形状で、長さ約42 mm、直径13.5 mm、および壁の厚み3 mmであった。部品は、-4.75インチHgで平均気流約50標準立方フィート／時（-160 mbarで24リットル／分）であった。水の浸入についても、-27インチHg（-914 mbar）真空で検査した。部品は検査に合格し、水の通過はなかった。

表面にフッ化高分子被覆を持つ非機械的弁
HDPE粒子（平均粒度150ミクロン）およびカルボキシメチルセルロース（CMC）粒子の混合物を型穴に装填し、均等に配分し、振動させた。材料を型内で最高170°Cで約15分間加熱した。いったん、型が170°Cに達したら、その温度で10秒間維持した。型を室温まで冷まし、部品を型から取り出した。結果的にできた部品は、細孔径が20〜40ミクロンの範囲であった。部品は円筒状の形状で、長さ約42 mm、直径13.5 mm、および壁の厚み3 mmであった。部品は、-1.65インチHgで平均気流約50標準立方フィート／時（-56 mbarで24リットル／分）であった。

次に外面部品を2% FluoroPel溶液（Cytonix、メリーランド州ベルツビル）で噴霧被覆した。被覆した部品を、室温で乾燥させた。水接触角は、外面で90度以上であった。部品は、-5インチHgで平均気流約50標準立方フィート／時（-169 mbarで24リットル／分）であった。水の浸入についても、-27インチHg（-914 mbar）真空で検査した。被覆した部品は検査に合格し、水の通過はなかった。

その表面を被覆するPTFEベースの離型剤を持つ非機械的弁
UHMWPE粒子（平均粒度150ミクロン）およびカルボキシメチルセルロース（CMC）粒子の混合物を型穴に装填し、均等に配分し、振動させた。材料を型内で最高170°Cで約15分間加熱した。いったん、型が170°Cに達したら、その温度で10秒間維持した。型を室温まで冷まし、部品を型から取り出した。結果的にできた部品は、細孔径が20〜40ミクロンの範囲であった。部品は円筒の形状で、長さ約42 mm、直径13.5 mm、および壁の厚み3 mmであった。部品は、-1.65インチHgで平均気流約50標準立方フィート／時（-56 mbarで24リットル／分）であった。

次に外面部品を、MS-122AD離型エアロゾルで噴霧被覆した。被覆した部品を、室温で乾燥させた。水接触角は、外面で90度以上であった。部品は、-2インチHgで平均気流約50標準立方フィート／時（-67 mbarで24リットル／分）であった。水の浸入についても、-27インチHg（-914 mbar）真空で検査した。被覆した部品は検査に合格し、水の通過はなかった。

生物分解性の二成分繊維および超吸収性繊維を持つ繊維非機械的弁
同心性二成分繊維（70%）とOasis（登録商標）超吸収性繊維（30%）（重量%）中の合成焼結可能ポリ（乳酸）（PLA）またはその共重合体の引抜成形により、非機械的弁を作成した。特定の実施形態で、二成分材料のコアおよびシース材料はどちらもPLAであり、コアPLAは、シースPLAの融解温度よりも高い融解温度を持つ（Far Eastern Textile Ltd.香港または中国、Ingeo SLN2450CM、4デニール）。コアとシースの間の融解温度の差異は、１０℃を超える、２０℃を超える、または３０℃を超えることが好ましい。重合体の融解温度は、高分子化学技術で通常の技量を持つ当業者に周知の通り、結晶化、共重合または混合物の操作により制御できる。超吸収性繊維は、M² Polymer technologies, Inc.（米国イリノイ州ウエストダンディー）製である。

30ポンドのOasis（登録商標）超吸収性繊維および70ポンドのPLA／PLA二成分繊維（Far Eastern Textile Ltd.香港または中国、Ingeo SLN2450CM、4デニール）を混合して、Hollingsworth Mini-Carderですいて25グレインのスライバにする。Oasis（登録商標）超吸収性繊維の長さは52 mmで、その直径は5.0デニールである。PLAステープルの長さは52 mmで、その直径は4.0デニールである。

オーブン引抜成形プロセスを使用して、混合したスライバを張り合わせて、繊維の自己密閉ロッドを作成する。混合したスライバを、204〜221°Cの温度のオーブンで引抜成形し、35〜100°Cの温度でダイを介して圧縮する。引抜成形速度は5〜10 mm／秒である。このプロセスは、円筒形の多孔質自己密閉繊維基質を生成する。ダイがこの基質を圧縮してロッドの形に成形し、その後、空冷され、所定の長さに切断された。

ポリエチレン／ポリプロピレン二成分繊維および超吸収性繊維を持つ繊維非機械的弁
非機械的弁を、合成焼結可能ポリエチレン／ポリプロピレン（PE／PP）同心性二成分繊維（70%）（FiberVisions（ジョージア州ダルース）製）とOasis（登録商標）超吸収性繊維（30%）（重量）の引抜成形で作成する。超吸収性繊維は、M² Polymer technologies, Inc.（米国イリノイ州ウエストダンディー）製である。

30ポンドのOasis（登録商標）超吸収性繊維と70ポンドのポリエチレン／ポリプロピレン（PE／PP）同心性二成分繊維を混合し、Hollingsworth Mini-Carderですいて25グレインのスライバにする。Oasis（登録商標）超吸収性繊維の長さは52 mmで、その直径は5.0デニールである。ポリエチレン／ポリプロピレン（PE／PP）同心性二成分繊維のステープルの長さは52 mmで、その直径は6.0デニールである。

オーブン引抜成形プロセスを使用して、混合したスライバを張り合わせて、繊維の自己密閉ロッドを作成する。二成分繊維は、同軸シースおよびコア材料で構成される。焼結を促進するために、シース材料はコア材料よりも融点が低いものである。オーブンは、二成分繊維のシース材料をその他の二成分繊維と超吸収性繊維に熱的に結合（溶解）させる。スライバを、125〜170°Cの温度のオーブンで引抜成形し、35〜100°Cの温度でダイを介して圧縮する。引抜成形速度は2.5〜10 mm／秒である。このプロセスは、円筒形の自己密閉多孔性繊維基質を生成する。ダイがこの基質を圧縮してロッドの形に成形し、その後、空冷され、所定の長さに切断する。

ポリエチレン／ポリエステル二成分繊維および超吸収性繊維を持つ繊維非機械的弁
非機械的弁を、合成焼結可能ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維（70%）（FiberVisions（ジョージア州ダルース）製）とOasis（登録商標）超吸収性繊維（30%）（wt）の引抜成形で作成する。超吸収性繊維は、M² Polymer technologies, Inc.（米国イリノイ州ウエストダンディー）製である。

30ポンドのOasis（登録商標）超吸収性繊維と70ポンドのポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維を混合し、Hollingsworth Mini-Carderですいて25グレインのスライバにする。Oasis（登録商標）超吸収性繊維の長さは52 mmで、その直径は5.0デニールである。ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維ステープルの長さは52 mmで、その直径は6.0デニールである。

オーブン引抜成形プロセスを使用して、混合したスライバを張り合わせて、繊維の自己密閉ロッドを作成する。二成分繊維は、同軸シースおよびコア材料で構成される。焼結を促進するために、シース材料はコア材料よりも融点が低い。オーブンは、二成分繊維のシース材料をその他の二成分繊維と超吸収性繊維に熱的に結合（溶解）させる。スライバを、175〜220°Cの温度のオーブンで引抜成形し、35〜100°Cの温度でダイを介して圧縮する。引抜成形速度は2.5〜10 mm／秒である。このプロセスは、円筒形の自己密閉多孔性繊維基質を生成する。ダイがこの基質を圧縮してロッドの形に成形し、その後、空冷され、所定の長さに切断する。

非自己密閉二成分繊維シースおよび超吸収性繊維を含む自己密閉コアを持つ繊維非機械的弁
非機械的弁コアを、合成焼結可能ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維（50%）（FiberVisions（ジョージア州ダルース）製）とOasis（登録商標）超吸収性繊維（50%）（重量）の引抜成形で作成する。超吸収性繊維は、M² Polymer technologies, Inc.（米国イリノイ州ウエストダンディー）製である。
50ポンドのOasis（登録商標）超吸収性繊維と50ポンドのポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維を混合し、Hollingsworth Mini-Carderですいて25グレインのスライバにする。Oasis（登録商標）超吸収性繊維の長さは52 mmで、その直径は5.0デニールである。ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維ステープルの長さは52 mmで、その直径は6.0デニールである。

オーブン引抜成形プロセスを使用して、混合したスライバを張り合わせて、繊維の自己密閉ロッドを作成する。スライバを、175〜220°Cの温度のオーブンで引抜成形し、35〜100°Cの温度で10 mmダイを介して圧縮する。引抜成形速度は2.5〜10 mm／秒である。この工程は、直径10 mmの円筒形の自己密閉多孔性繊維基質を生成する。

ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維を、Hollingsworth Mini-Carderですいて25グレインのスライバにする。ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維ステープルの長さは52 mmで、その直径は6.0デニールである。

直径10 mmの自己密閉ロッドおよびPE／PETスライバを、175〜220°Cの温度のオーブンで一緒に引抜成形し、35〜100°Cの温度で15 mmダイを介して圧縮する。自己密閉ロッドは、ダイの中心にあり、PE／PET繊維がその周りにある。引抜成形速度は5〜10 mm／秒である。このプロセスは、中心の10 mmの自己密閉成分と、外側の2.5 mmシース非自己密閉繊維成分とを持つ、直径15 mmの円筒型の自己密閉多孔質繊維ロッドを生成する。

非自己密閉二成分繊維シースおよび超吸収性繊維を含む自己密閉コアを持つ繊維非機械的弁
自己密閉スライバは、70ポンドのOasis（登録商標）超吸収性繊維と30ポンドの焼結可能ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維を混合して、Hollingsworth Mini-Carderですいて作成される。スライバは25グラムである。PE／PETスライバは、焼結可能ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維をHollingsworth Mini-Carderですいて作成される。スライバは25グラムである。Oasis（登録商標）超吸収性繊維の長さは52 mmで、その直径は5.0デニールである。ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維ステープルの長さは52 mmで、その直径は6.0デニールである。

自己密閉スライバおよびPE／PETスライバを、175〜220°Cの温度のオーブンで一緒に引抜成形し、35〜100°Cの温度でダイを介して圧縮する。自己密閉スライバは、ダイの中央に引き出され、PE／PETスライバは、ダイの端部に引き出される。引抜成形速度は2.5〜10 mm／秒である。これにより、中央の自己密閉成分と、非自己密閉シースとを持つ、円筒型の自己密閉多孔質繊維ロッドが生成される。

非自己密閉二成分繊維外層および自己密閉中間層のサンドイッチ層状構造を持つ繊維非機械的弁
自己密閉スライバは、70ポンドのOasis（登録商標）超吸収性繊維と30ポンドの焼結可能ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維を混合して、Hollingsworth Mini-Carderですいて作成される。スライバは25グラムである。PE／PETスライバは、焼結可能ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維をHollingsworth Mini-Carderですいて作成される。スライバは25グラムである。Oasis（登録商標）超吸収性繊維の長さは52 mmで、その直径は5.0デニールである。ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維ステープルの長さは52 mmで、その直径は6.0デニールである。

自己密閉スライバおよびPE／PETスライバを、175〜220°Cの温度のオーブンで一緒に引抜成形し、35〜100°Cの温度でシートダイを介して圧縮する。自己密閉スライバは、ダイの中央に引き出され、PE／PETスライバは、自己密閉スライバの両側に引き出される。引抜成形速度は2.5〜10 mm／秒である。これにより、中央に自己密閉成分、および両側に非自己密閉を持つ、シート状の自己密閉多孔質繊維が生成される。シートの厚みは3 mm〜15 mmとすることができ、自己密閉層の厚みは2 mm〜13 mmで変化しうる。シートは、円板または装置の設計に適したその他の形態にダイで打ち抜くことができる。

ポリエチレン／ポリエステル二成分繊維および超吸収性繊維管および多孔質プラスチック自己密閉プラグを含む複合非機械的弁
非機械的弁を、合成焼結可能ポリエチレン／ポリエステル（PE／PET）同心性二成分繊維（70%）（FiberVisions（ジョージア州ダルース）製）とOasis（登録商標）超吸収性繊維（30%）（wt）の引抜成形で作成する。超吸収性繊維は、M² Polymer technologies, Inc.（米国イリノイ州ウエストダンディー）製である。

オーブン引抜成形プロセスを使用して、混合したスライバを張り合わせて、繊維の自己密閉管を作成する。二成分繊維は、同軸シースおよびコア材料で構成される。焼結を促進するために、シース材料はコア材料よりも融点が低い。オーブンは、二成分繊維のシース材料をその他の二成分繊維と超吸収性繊維に熱的に結合（溶解）させた。スライバを、175〜220°Cの温度のオーブンで引抜成形し、35〜100°Cの温度でダイを介して圧縮する。引抜成形速度は2.5〜10 mm／秒である。このプロセスは、円筒形の自己密閉多孔性繊維管基質を生成する。ダイがこの基質を圧縮して管の形に成形し、その後、空冷され、所定の長さに切断される。管は、異なる外径および内径を持ちうる。一例として、管は、外径25 mmおよび内径10 mmを持つ。直径10 mmおよび厚み5 mmの焼結多孔質自己密閉プラグを、繊維自己密閉管に差し込んで、中空構造および開いた端と閉じた端を持つ、複合非機械的弁を形成する。

ポリエチレン／ポリエステル二成分繊維および超吸収性繊維ロッドコアおよび疎水性非自己密閉多孔質プラスチックシースを含む複合非機械的弁
UHMWPE粒子（平均粒度150ミクロン）を、管型に装填して、170°Cで約5分間焼結する。型を室温まで冷まし、部品を型から取り出す。結果的にできる疎水性多孔質プラスチック管は、平均細孔径約30ミクロンおよび細孔容積約40%を持つ。管は、異なる外径および内径を持ちうる。

上記の実施例5〜7で開示された通りに作成された繊維自己密閉ロッドを、多孔質プラスチック管に挿入する。繊維自己密閉ロッドは、焼結疎水性非自己密閉管の内径とほぼ同じ直径を持つ。結果的な複合非機械的弁は、疎水性非自己密閉多孔質プラスチックシースおよび繊維自己密閉コアを持つ。

複数成分非機械的弁が時期尚早な遮断を防止する。
焼結した単一成分自己密閉多孔質プラスチック非機械的弁（実施例4で開示した、MS-122ADフロロポリマー被覆前のもの）、フッ素重合体被覆した単一成分自己密閉多孔質プラスチック非機械的弁（実施例4で開示）および二層自己密閉多孔質プラスチック非機械的弁（実施例2で開示）を、水への浸漬の前後での圧力降下および気流変化について比較した。50 SCFHでの圧力低下を、部品を水に浸す前に記録した。表面積の90%の範囲が水に浸されるように、部品を水に5秒間浸した。部品を水から取り出した直後に圧力低下を記録した。表1は、水への浸漬の前後での圧力低下の変化を示す。データから、二組成の非機械的弁が、容器転倒や水での洗い流しに起因する時期尚早な圧力低下を阻止しうることが示された。

上記に引用されるすべての特許、出版物および抄録は、その全体を参照することにより本明細書に組み込む。当然ながら、上述の内容は、本発明の望ましい実施形態にのみ関連し、以下の請求の範囲に定義した通り、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、それに対して多数の変形または変更が可能である。

Claims

疎水性非自己密閉成分を含有する多孔質外部成分および焼結多孔質自己密閉成分を含有する多孔質内部成分を備えた多孔質非機械的弁であって、該多孔質内部成分が中央円筒型管腔を囲んでおり、また前記多孔質非機械的弁が前記多孔質非機械的弁を介して液体の流れを妨げるかまたは遅延させる、多孔質非機械的弁。
前記多孔質内部成分がプラスチック粒子および超吸収性粒子の焼結自己密閉基質を含み、また前記多孔質外部成分が非自己密閉繊維基質を含む、請求項１記載の多孔質非機械的弁。
前記多孔質非機械的弁の多孔質外部成分の外面にフッ化高分子被覆を含む、請求項１記載の多孔質非機械的弁。
前記プラスチック粒子がポリオレフィン、ポリエステルまたはナイロン粒子である、請
求項２の多孔質非機械的弁。
前記ポリオレフィンプラスチック粒子がポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子
量ポリエチレンまたはポリプロピレンである、請求項４記載の多孔質非機械的弁。
前記非自己密閉繊維基質が、ポリエチレン（ＰＥ）／ポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）／ＰＥＴ、コポリエステル／ＰＥＴ、ＰＥ／ナイロン、
ＰＰ／ナイロン、ナイロン／ナイロン、ＰＥ／ＰＰ、またはＰＥＴ／ＰＰ二成分繊維であ
る、請求項２記載の多孔質非機械的弁。
前記超吸収性粒子が、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピル
セルロース（ＨＰＣ）、加水分解デンプン、アクリロニトリルグラフト共重合体、中和デ
ンプン‐アクリル酸グラフト共重合体、鹸化アクリル酸エステル‐酢酸ビニル共重合体、
加水分解アクリロニトリル共重合体、アクリルアミド共重合体、変性架橋ポリビニルアル
コール、中和自己架橋性ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸塩、中和架橋イソブチレン
‐マレイン酸無水物共重合体、およびそれらの塩および混合物、ポリアクリル酸、ポリア
クリル酸ナトリウムおよびポリ（２‐プロペンアミド‐コ（ｃｏ）‐２‐プロペン酸）の
ナトリウム塩、アルギン酸塩、グアールガム、キサンタンガム、コンニャク（Ｋｏｎｊａ
ｃ）ゴム、タラ（Ｔａｒａ）ゴムまたは寒天である、請求項２に記載の多孔質非機械的弁
。
変色指示薬、抗菌剤、殺菌剤、脱臭剤またはそれらの組み合わせをさらに含む、請求項
１記載の多孔質非機械的弁。
真空吸引装置の作動方法であって、
請求項１に記載の前記多孔質非機械的弁が前記真空吸引装置に挿入されること、
真空が前記多孔質非機械的弁を越えて適用されること、および
流体または水分が前記多孔質非機械的弁と接触することを含み、
前記多孔質非機械的弁を介した前記流体または水分の通過が、前記多孔質非機械的弁に
より遅延されるか、または阻止される、
上記方法。
請求項１に記載の多孔質非機械的弁を備える、真空吸引装置。
前記多孔質内部成分がプラスチック粒子および超吸収性粒子の焼結自己密閉基質を含み、また前記多孔質外部成分がプラスチック粒子の疎水性焼結非自己密閉基質を含む、請求項１記載の多孔質非機械的弁。
前記プラスチック粒子がポリオレフィン、ポリエステルまたはナイロン粒子である、請
求項１１の多孔質非機械的弁。
前記ポリオレフィンプラスチック粒子がポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子
量ポリエチレンまたはポリプロピレンである、請求項１２記載の多孔質非機械的弁。
前記超吸収性粒子が、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピル
セルロース（ＨＰＣ）、加水分解デンプン、アクリロニトリルグラフト共重合体、中和デ
ンプン‐アクリル酸グラフト共重合体、鹸化アクリル酸エステル‐酢酸ビニル共重合体、
加水分解アクリロニトリル共重合体、アクリルアミド共重合体、変性架橋ポリビニルアル
コール、中和自己架橋性ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸塩、中和架橋イソブチレン
‐マレイン酸無水物共重合体、およびそれらの塩および混合物、ポリアクリル酸、ポリア
クリル酸ナトリウムおよびポリ（２‐プロペンアミド‐コ（ｃｏ）‐２‐プロペン酸）の
ナトリウム塩、アルギン酸塩、グアールガム、キサンタンガム、コンニャク（Ｋｏｎｊａ
ｃ）ゴム、タラ（Ｔａｒａ）ゴムまたは寒天である、請求項１１に記載の多孔質非機械的
弁。
前記多孔質外部成分が、前記多孔質内部成分とは異なる細孔構造および／または化学組成を有する、請求項１に記載の多孔質非機械的弁。
前記多孔質外部成分が、前記多孔質内部成分と接している、請求項１に記載の多孔質非機械的弁。
前記多孔質外部成分が、前記多孔質内部成分に隣接している、請求項１に記載の多孔質非機械的弁。