JPH03178663A - 医療用複合材料 - Google Patents

医療用複合材料

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JPH03178663A
JPH03178663A JP2216446A JP21644690A JPH03178663A JP H03178663 A JPH03178663 A JP H03178663A JP 2216446 A JP2216446 A JP 2216446A JP 21644690 A JP21644690 A JP 21644690A JP H03178663 A JPH03178663 A JP H03178663A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は薄層形成可能なポリマー材料でコートされた、
あるいは含浸された有孔担体(carrier)に基づ
いた、医療用の支持包帯(dressing)あるいは
支持装具作成用の複合材料に関する。
種々の医療分野で用いられる支持・補強装具は一般に帯
(band) 、包帯(bandage)と支持材料あ
るいは担体材料の形をとる。これらは一般に骨折への副
木施行、損傷関節の固定、また靭帯・筋肉の損傷例の支
持と固定に用いられる。また筋衰弱例の支持用、あるい
は変形の矯正用にも使用できる。
医療分野では、骨折治療用の支持包帯として、たとえば
西独特許第2.353.212号に記載されているよう
な、ポリウレタンを含有する、あるいはポリウレタン−
尿素を形成し、適用後に水分の結果として架橋するファ
ブリックバンド(fabric band)が知られて
いる。重合と硬化を開始するために、前もって水に浸す
ことが必要で、これは使用者にとって望ましくない場合
が多い。ここで水温が高すぎると重合反応が促進され、
その結果、単位時間当りの放出エネルギー量が増加する
。この事実と、また重ねすぎの装着、すなわちこのよう
な包帯のいわゆる「過大」は、ある環境下では患者に皮
膚火傷をもたらすことがある。
このような支持包帯の取り扱いに手袋が必要であること
は、さらに不便を感じさせる。さらに、これらの帯(b
and)は湿気を排除して製造しなくてはならず、一般
には相対温度が1%未満の環境で製造し、気密性防水性
のプラスチック/アルξニウムラミネートフィルムが他
の完全に密閉できる包装材料で包装しなくてはならない
。傷ついたり、−郵便用した包装は短時間で使用できな
くなる;完全に無水の繊維(fiber) シか担体材
料として使用できない。製造中および使用中の遊離イソ
シアン酸塩による毒物学的問題も、完全には排除できな
い。
公知の米国特許明細書第3,683,903号の支持包
帯作成用のもうひとつの包帯材料は、揮発性有機溶媒中
の熱可塑性樹脂溶液を含浸させた有孔柔軟性材料層から
成る。この包帯材料は密閉容器に保存でき包帯を適用後
、揮発性溶媒蒸発により固化する。
公知の米国特許明細書第2,218,710号および第
3.649.319号でも医療用支持包帯として使用す
る再活性化できる帯(band)があり、ここでは他の
支持包帯で通常用いられるギブスが、帯の製造中に水性
あるいはアルコール性溶液から適用後乾燥させたポリ酢
酸ビニルによって少なくとも部分的に置換されている。
支持包帯として使用する前に、この帯(band)は水
に浸すか、他の方法で湿らせなければならず、従って上
記の、活性化できる帯(band)の望ましくない不便
性を有する。
担体材料と薄層形成ポリマーから戒る公知の包帯材料は
、加熱あるいは水分含浸によって、適用前に再活性化の
必要があり、従って公知のギプス包帯と同じ不便性を示
す。
一方、揮発性有機溶媒中のポリマー溶液に浸した包帯材
料は即座に使用できることは一般の認めるところである
が、使用中に有毒な溶媒蒸気が出、さらに有機溶媒は皮
膚に有害である。
従って本発明の目的は、医療用の支持包帯、支持装具(
structuic)作成に適した、保存上、取り扱い
上の問題のない、無溶媒で毒性学的に認容できる、支持
する肢への適用が容易で、硬化後、強度増加や軽量とい
った好ましい性質を示す複合材料を提供することである
本発明により、本目的は薄層形成可能なポリマー材料で
コートされた、あるいは含浸された有孔柔軟性担体に基
づく、医療用支持包帯あるいは支持装具作成用の複合材
料において、前記ポリマー材料が水性ポリマー分散の形
態で、そのポリマー粒子が水分除去により薄層形成可能
であることを特徴とする複合材料により遠戚される。
本発明による複合材料は個体凝集状態の有孔担体を含む
。ここで有孔とは所望の形状の孔(pore)、すなわ
ち、布地や他の繊維性材料の繊維間の隙間や多泡性材料
の孔、を有するという物体の性状と解釈される。
多泡性材料や硬化気泡(cured form)では、
固体で充填されていない体積(νolune)を孔と表
現し、開孔と閉孔に区別される。開孔は一般は後者の表
面から始まり、その内部に続き、時には完全に貫通する
固体内の管(chnnel )と解釈される。
孔の毛管現象により、吸収性が有孔性と連結されること
が多い。かなり大量の液体を吸収でき、少なくともその
一部を保持できる材料を吸収性があると表現する。
本発明の範囲内では、吸収性に加えである程度の柔軟性
を有する材料が担体として好まれるが、ここで柔軟とは
材料が与えられた個体表面に少なくともほぼ適合できる
こと、あるいは形成可能であることを意味する。
とりわけ不織布、織布、編布といった平布構造、帯、お
よびひものような布状、帯状、あるいは繊維状材料が好
んで用いられる。
担体材料作成には天然あるいは合成繊維が適当である。
天然繊維は植物性、動物性共に適当である。植物性繊維
は、例えば綿のような植物性繊維と、例えば麻や黄麻の
ようなラフイア繊維、また例えばサイザルのような硬繊
維と解釈される。動物性繊維は例えば羊毛のようなウー
ルでも、例えば馬の毛のような動物の毛髪でもよい。さ
らに天然および/あるいは合成ポリマーを加工および/
あるいは再生した化学繊維も担体材料として使用できる
。これには、例えばビスコースと酢酸セルロース、蛋白
質繊維のような変形天然物質と、例えばポリエステル繊
維、ボリアミド繊維、PVC繊維のような純合成繊維の
両方が含まれる。
例えばミネラル繊維、ロック繊維、グラス繊維、カーボ
ン繊維、メタル繊維、スラグ繊維といった無機繊維も担
体材料として使用できる。
さらに、上記の繊維型の組み合わせも、担体材料として
可能で、帯(band)、不織布、ひも(card)お
よび/あるいは織布、不織布形態の平布構造にすること
ができる。
さらに、多泡性材料やスポンジは、全合成ポリマー以上
に、吸収担体としてとりわけ適当である。
このような吸収性多泡性材料は当業者既知であり、例え
ば、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポ
リウレタンに基づくものがある。
本発明によれば、上記担体は少なくとも一部は水性ポリ
マー分散液で含浸される。本発明の範囲内で用いること
のできる水性ポリマー分散液は、(ポリマー)エマルジ
ョンと同義的に表現されることが多いが、当業者既知で
あり、接着剤として広く用いられている。適当なポリマ
ー分散液の例はUllmann、 Enzyklopa
die der technischanChemie
  (工業化学百科事典(Encyclopedia 
ofIndustrial Che+++1stry)
 〕、〕第14巻、241−242に記載されている。
本発明により、担体材料含浸に水性分散液形態で用いら
れる適当なポリマー材料には、ビニルエステルのような
ビニル誘導体、スチレン、アクリル酸誘導体、メタクリ
ル酸誘導体のホモポリマーおよび/あるいはモノポリマ
ーと、ポリウレタンに基づく有機ポリマーがあり、本有
機ポリマーは陽イオン型、陰イオン型ポリウレタンイオ
ノマーとりわけスルホン酸塩基やカルボキシル基を含む
ポリウレタン樹脂に基づく陽イオンイオノマーが望まし
い。
適当なビニル誘導体ポリマーは、酢酸ビニル、プロピオ
ン酸ビニル、およびラウリル酸ビニルと脂肪酸ビニルエ
ステルのような高級ビニルエステルといったビニルエス
テルのモノポリマーとコポリマーである。
これらのモノマーは、それだけで、あるいは混合物形態
で用いることができる。酢酸ビニルとプロピオン酸ビニ
ルに適当なコモノマーは特に、ラウリル酸ビニルや脂肪
酸ビニルエステルのような高級ビニルエステルとマレイ
ン酸エステル、アクリル酸エステル、エチレン、塩化ビ
ニル、不飽和脂肪酸である。ポリ酢酸ビニルが特に好ま
しい。
ポリ酢酸ビニル分散液は、例えば米国特許明細書第1,
084,581号に記載されている。
エマルジョンポリマーや分散ポリマーは、少なくとも一
部(at 1east in part)は、ポリマー
材料として好まれる。このようなポリマーの調製は当業
者にはエマルジョン重合として知られている。
本工程原理は、とりわけ(inter alia)、U
llmann(上記引用文献)第19巻132頁以下、
およびEncyclopedia of Polyme
r 5cience and Engineering
第6巻、 Willey & 5ons、 New Y
ork 1986+  1−51頁に説明されている。
本工程に基づいて、新奇の規定性状を有するポリマー分
散液を作成する方法は、例えば、西独特許第3,242
,486号、3.323.570号に記載されている。
エマルジョン重合に用いられる補助剤も同様に知られて
おり、本質上、開始剤、乳化剤および安定剤あるいは保
護コロイドに分けられる。多種類の補助剤と、多数の組
み合わせ可能例が文献中に見られる。
本発明により含浸剤として用いられるポリマー分散液の
固体含有量は重量で30%から80%である。
水分の割合が高すぎると、例えば硬化乾燥時間が長いこ
とが、粘性が低すぎるために含浸剤が担体から滴下する
などの適用上の不都合が生じるので、重量で30%未満
の個体含有量を有する水性含浸剤は不都合である。一方
、重量で80%以上の固体含有量を有する水性含浸剤は
、例えば、適用中の早発の薄層形成を避けるために、使
用すべきではない。
本発明の範囲内で使用できる好適な水性含浸剤は、固形
含有量が重量で50%から75%である。
本発明による複合材料中に含まれる所望の補助剤は、例
えば、乳化剤、消泡剤、増量剤、可塑剤、粘着性付与剤
、fi縮剤、溶剤、pH調節剤、着色色素、保存剤、醋
化剤、抗老化剤、抗疲労剤等といったポリマー分散液用
の補助剤として当業者既知のものである。
上記担体材料の、上記含浸剤での含浸は、例えば、担体
を含浸剤に浸し、取り出した後液滴を切ることにより行
われる。含浸剤を担体に適用する別の方法としては、例
えば、散布、流し込み(casting)、噴霧および
ブレード(blade)適用などが可能である。帯状担
体の場合は、含浸は例えば、帯を含浸剤浴中にくぐらせ
、適当な場合は続いて含浸帯を反対方向に進む20一ラ
ー間のニップを通して圧搾するという方法で行える。所
望であれば、引き続きこの帯をロール状に巻き上げられ
る。適当な場合は、水分除去および/あるいは、例えば
スプレードライ合成樹脂分散液といった再分散粉末の添
加の当業者既知の適当法により、含浸剤の固体含有量を
本発明により与えられた限界内で増量できる。
本発明によって用いられる含浸剤のために、本発明によ
る複合材料は、すぐに使用できる状態では、薄層形成や
それによる粘着性をまだ示さない。
薄層形成は含浸剤に含まれる残留水分が除去された時に
初めて開始される。薄層形成は、薄層を形成するための
ポリマー粒子の合着および/あるいは融合と解釈される
。これが起こる最低温度は薄層形成温度と呼ばれる。本
発明により含浸剤として用いられるポリマー分散液は、
薄層形成温度、なるべくなら白点化(white po
int)が適用温度以下であるように選択する。当業者
は白点化を最低薄層形成温度と解釈し、この温度では分
散液はもはや乾燥して均質の透明薄層を生じることはな
い。
本発明による複合材料は、例えば蒸発によるような、水
分を除去できる適用条件下では接着目的に使用できる。
薄層形成は、加熱、曝気および/あるいは乾燥剤の添加
により開始、あるいは少なくとも促進できる。
少なくとも十分な防水蒸気様式で包装すれば、本発明に
よる複合材料は、すぐに使用できる状態で、難なく長期
間保存できる。−郵便用した包装でさえ難なく再密閉し
、少なくとも一定期間保存できる。従って複合材料の一
部を取り分けることが可能である。適用において特別な
安全上の注意は不要である。適用は事前処置および/あ
るいは事後処置なしで一作業過程で行える。しかし、当
業者既知の、残留水物の蒸発あるいは揮発を促進する処
置は、薄層形成を速め乾燥時間を短縮する。
乾燥過程後、複合材料が少なくとも室温およびそれ以下
ではもはや粘着性を示さず、従って、担体材料が固いプ
ラスチック基剤にしつかり埋めこまれた、補強された、
繊維補強が望ましいが、プラスチックとなるような処方
が選択できる。複合物の硬度、強度、緊度(stiff
ness)あるいは柔軟性は、担体、使用ポリマー分散
液および、例えば可塑化剤といった補助剤を適当に選択
することにより、規定条件に合わせられる。このような
支持複合体には、例えば、ホモポリマーの酢酸ビニル、
メタクリル酸塩エステルあるいはスチレン分散液の′よ
うな「硬い(hard) J分散液が選択される。
既知の可塑剤例の簡単なリストとして、例えばラウリル
酸ビニルのようなポリマーに組み込まれた可塑剤、例え
ば軟樹脂(soft resins)や脂肪族カルボン
酸ポリエステルのようなポリマー可塑剤、例えばフタル
酸エステルのようなモノマー可塑剤が挙げられる。
分散液あるいは添加剤の適当な選択により、複合材料を
乾燥過程後、防水性にも、再乳化可能にも調節すること
ができる。乾燥後防水性となる複合材料には、活性基に
よって(Encyclopedia ofPolyme
r 5cience and Engineering
、 J、 Wiley &5ons 、第8巻、 66
2.663頁、 New York 1987+参照)
あるいは多座金属塩によって(西独特許第3,434.
668号記載)架橋結合を可能にする合成樹脂分散液が
用いられる。
本発明による複合材料は、すぐ使用できる状態で、水性
分散液からの水分蒸発を防ぐ密閉包装内で都合よく保存
できる。使用に当り、複合材料の一部あるいは全部を包
装から取り出し、意図する医療目的に使用できる。本発
明による複合材料は、硬直あるいは柔軟包帯作成、肢の
不動化と固定および筋肉衰弱と関節損傷例での支持包帯
と支持装具作成に適当である。また矯正用の整形外科用
装具作成にも適当である。
さらに、本発明による複合材料は、既存の支持包帯や整
形外科用装具の補修材料として使用でき、例えば補綴の
修理などに使える。
上記の全適用において、複合材料は散型に重ねることも
できる。
本発明による複合材料製造には、エマルジョン重合の従
来法により作成した水性ポリマー分散液が原則として使
える。下記の例のうち数例はこのような従来の重合法の
例である。
胤袈班上土 保護コロイドとして、重量比l:1のアクリルアミドと
N−第三−ブチルアクリルアミドのコポリマー6gを水
180 mlに溶かしたもの、乳化剤として脂肪族アル
コール/エチレンオキシド付加物の10%酸性リン酸エ
ステル溶液12gおよびラウリル硫酸ナトリウム0.6
9 gを、攪拌器、環流冷却器、温度計および気体引入
管を備えたフラスコに入れた。窒素ガス下で、酢酸ビニ
ル30gと過硫酸カリウム0.9g水溶液の80%と亜
硫酸ナトリウム0.06 g水溶液を加えた。反応混合
物を75°Cまで徐々に加熱し、重合反応開始後、重炭
酸ナトリウム0.48 g溶液を加えた。−回分は合計
289In1の水が使われる量とした。次の2時間以内
に、酢酸ビニル261gを追加した。重合がほぼ完了し
た後、残りの過硫酸カリウムを加え、可視環流が止まる
まで重合反応物を90°Cで加熱した。分散液をゆっく
り攪拌して25°Cまで冷却した。
粘性900 cp (Epprechtによる)K値5
9の易流動性の均質分散液が得られた。
且製頁L± 例1を反復したが、ここではアクリルアミドと、N−第
三−ブチルアクリルアミドのより高分子のコポリマー(
K値]04)を用いた。K値64.6、粘性2+ 10
0cp (Epprecht)の易流動性展性の分散液
が得られた。本分散液においても1年以上の保存で沈殿
は見られなかった。
胤製皿主± 前出例で記載した方法で、酢酸ビニル279gとクロト
ン酸9.6gの共重合が、計284 caの水を使って
行われた。しかし、(ここでは)以下の量の保護コロイ
ドと乳化剤を用いたニ アクリルアミド/N−第三一ブチルアクリルアミドコポ
リマー(K値98、重量比1:l)6.0gi ココナツ脂肪族アルコールへのリン酸化エチレンオキシ
ド付加生成物の10%溶液18.0 g ;ラウリル硫
酸塩1.4g。
卓越した流動行動を示す希アルカリ可溶性の均質分散液
が得られた。粘性は1.500 cp(Epprech
t)でに値は61であった。
本分散液を1年間以上保存し、有害な変化は観察されな
かった。
劃」旧殊に一 例3を反復したが、ここではアクリルアミド/N−第三
一ブチルアクリルアミドコポリマー6gに代えてその9
gを用いた。粘性3.400cp(Epprech t
 )の易展性、アルカリ可溶性分散液が得られ、1年以
上の保存後もなお変化しなかった。
馴mニ アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチルお
よび少量のメタクリル酸のコポリマーを以下の方法で調
製した。
脱イオン水 重量割合 246.9 C1□/C0−脂肪族アルコールエーテル−スルホン酸
エステル(エトキシル化度4);活性物質100% 重
量割合 3.50ベルオキソニ(2)硫酸カリウム 重
量割合 0.24炭酸水素ナトリウム 重量割合 0.
5以上を反応器に入れた。後者を20分間窒素でフラッ
シュ(flush) した後75°Cまで加熱した。
これと別に、下記のエマルジョンを貯蔵容器内で調製し
た。
脱イオン水 重量比 246.9 CI!/C0−脂肪族アルコールエーテル−スルホン酸
エステル(エトキシル化度4) 非イオン性乳化剤 重量割合 5.00ベルオキソニ(
2)硫酸塩  重量割合1.9アクリル酸2−エチルへ
キシル重量割合225.4メタクリル酸メチル 重合割
合 254.8メタクリル酸    重合割合 9.8
ベルオキソニ(2)硫酸カリウム重量割合0.24と脱
イオン水重量割合9.56の溶液を滴下漏斗内で調製し
た。
エマルジョン前(pre−emulsion)物質の反
応容器への注入を75°Cで開始し、発熱反応の維持に
よりエマルジョンを約2時間以内に添加した。内部反応
温度は7Bから82°Cであった。その後滴下漏斗内で
調製した脱イオン水重量割合4.56中ペルオキソニ(
2)硫酸カリウム重量割合0.24溶液を再開始のため
に加えた。木目的のために、反応混合物を60分間、8
5〜90°Cの温度範囲に保った。30°Cまで冷却後
、混合物を脱イオン水重量割合45中炭酸水素ナトリウ
ム重量割合5溶液で中和した。
水性分散液形態のコポリマーが得られた。
胤製孤亙± 本発明による酢酸ビニル分散液は下記のように調製した
: ポリビニルアルコールを保護コロイドとし個体含有量が
重量で65%の市販の酢酸ビニルホモポリマー水性分散
液3kgを最初にビーカーに入れる。
高速攪拌しながら、市販のホモポリ酢酸ビニル(hpm
opolyvinyl acetate)再分散粉末を
徐々に加えた。ここで本粉末は段階的に加え、すなわち
添加を数回中断し、攪拌器を止め、系に「脱気」、すな
わち攪拌により混入した空気を再び出すこと、の機会を
与えた。全粉末添加後、本発明により使用できる分散液
は固体含有量が重量で72%であった。
下記の適用例において、本発明による複合材料は種々の
担体材料に調製例6に従って得た水性ポリ酢酸ビニル分
散液を含浸して調製した。コートされたあるいは含浸さ
れた担体材料を、その後反対方向へ回転する20一ラー
間にあるニップを通して圧搾しロール状に巻き上げた。
このようにして製造したロールを密閉できるポリエチレ
ン袋に包装した。
遺皿七はニー 幅7.5 cm、単位面積あたり重量300g/rIf
のグラス繊維編布を上記のように処理した。適用した含
浸剤は300g/nfであった。
渥里皿主± 幅1 cm、単位面積あたり重量95g/rdのポリエ
ステル/綿編布を上記のように処理した。適用した含浸
剤は250g/rdであった。
濫且班l土 試験柱(test cylinder)は各層が一致し
ぴったり重なるように巻いた。試験柱の内径は各々75
閣であった。安定性測定のため巻いた試験柱を50°C
1相対湿度30%で24時間乾燥した後、室温(20°
C)で1時間保存した。
この方法で下記の試験柱を巻き乾燥した。
遺」l舛1ニー 適用例1からの4重試験柱 通且斑i± 適用例2から8重および12重の試験柱を巻いた。
試−一駄± 適用例3に従って巻き、調整した、適用例4よび5から
の試験柱の安定性を万能試験機(universal 
testing machine)(Franck)を
用いて測定した。
試験柱は、その軸が与圧板(plessure pla
te)に平行となるように、一対の与圧板間に置く。
試験柱を1o変形させるに要する試験力を測定した(試
験速度50■/分) 4       4        7、5 c川  
   228N5       8      11c
m      13ON5      12     
 11a++     31ON上記試験結果は本発明
による支持包帯が乾燥後、卓越した強度を有することを
示す。
この発明の具体的な実施態様はつぎのとおりである。
(1)前記有孔担体が吸収性のある布状および/あるい
は繊維状材料形態であることを特徴とする特記請求項(
1)記載の複合材料。
(2)前記有孔担体が少なくとも部分的に水性ポリマー
分散液に浸透含浸されることを特徴とする請求 合材料。
(3)前記ポリマー材料が全部あるいは一部エマルジョ
ンボリマーあるいは分散ポリマーから或ることを特徴と
する、上記請求項(1)または上記実施態様環(1)〜
(2)いずれか一項記載の複合材料。
(4)前記有孔担体が布状あるいは帯状繊維材料である
ことを特徴とする上記請求項(1)または実施態様環(
2)〜(3)いずれか一項記載の複合材料。
(5)前記有孔担体が多泡性材料であることを特徴とす
る上記請求項(1)または上記実施態様環(2)〜(3
)いずれか一項記載の複合材料。
(6)前記水性ポリマー分散液がビニル誘導体あるいは
ポリウレタンに基づくホモポリマーあるいはコポリマー
の分散液であることを特徴とする上記請求項(1)また
は上記実施態様環(1)〜(5)いずれか一項記載の複
合材料。
(7)酢酸ビニルのホモポリマーあるいはコポリマーが
前記ポリマー分散液中のポリマーとして存在することを
特徴とする上記実施態様環(6)記載の複合材料。
(8)前記ポリマー分散液の固体含有量が重量で30%
から重量で80%までであることを特徴とする上記請求
項(1)または上記実施態様環(1)〜(7)いずれか
一項記載の複合材料。
(9)前記ポリマー分散液が従来の添加物を含むことを
特徴とする上記請求項(1)または実施態様環(1)〜
(8)いずれか一項記載の複合材料。
(10)本材料が不活性材料の防水蒸気性包装に封入さ
れていることを特徴とする上記請求項〈1)または上記
実施態様環(1)〜(9)いずれか一項記載の複合材料

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  薄層形成可能なポリマー材料を負荷した有孔柔軟性担
    体に基づく、医療用支持包帯あるいは支持装具作成用の
    複合材料において、前記ポリマー材料が水性ポリマー分
    散液形態で、そのポリマー粒子が水分除去により薄層形
    成可能であることを特徴とする複合材料。
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