JPH07204262A

JPH07204262A - 低摩擦性医療用具

Info

Publication number: JPH07204262A
Application number: JP6006716A
Authority: JP
Inventors: Masato Onishi; 誠人大西; Kenichi Shimura; 賢一志村; Naoki Ishii; 直樹石井
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 1995-08-08
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JP3580843B2

Abstract

(57)【要約】【目的】体液や水系液体による湿潤時に永続的な潤滑性
を発現する低摩擦性医療用具及びその簡便な製造方法を
提供する。【構成】酸無水物を分子内に有する合成高分子を構成成
分とする表面に、該酸無水物と反応しうる官能基を有す
る水膨潤性高分子を結合させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療用具に関する。さ
らに詳しくは、基材表面に固定化された水膨潤性重合体
により低摩擦性を発現しており、血管や生体組織を著し
く損傷させることなく、比較的容易に血管や生体組織へ
挿入したり脱着したりすることができる操作性及び生体
適合性に優れた医療用具に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、カテーテル等の医療用具は、
血管などの組織損傷の低減、操作性を向上させるといっ
た点から低摩擦材料を基材表面に用いていたり、材料表
面の低摩擦化のために、潤滑剤、低摩擦性樹脂、水膨潤
性重合体などをコーティングしている。例えば、低摩擦
基材としてフッ素樹脂やポリエチレン樹脂などを用いた
り、材料表面にフッ素樹脂やシリコン樹脂、シリコンオ
イル、オリーブオイル、グリセリンなどを塗布してい
る。しかしながら、これらの方法は、潤滑性物質の基材
表面からの脱離、剥離、溶出といった安全面や効果の持
続性において、問題があるものが多い。

【０００３】近年では、実用性や安全性の面から、水膨
潤性ポリマーをコーティングする方法が研究されてい
る。例えば、米国特許第４１００３０９号では、イソシ
アネートを用いて水膨潤性ポリマー（ポリビニルピロリ
ドン）をコートする方法が開示されている。また、イソ
シアネートを利用して、反応性官能基を共重合した水膨
潤性ポリマーをコートする方法（特開昭５９−８１３４
１号）やポリエチレンオキサイド（特開昭５８−１９３
７６６号）をコートする方法が開示されている。しかし
ながら、これらの方法は、基材と水膨潤性ポリマー層と
の結合が不十分であり、溶出や剥離が起こる。特に、ポ
リエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンのよ
うに、イソシアネートと反応する官能基を持たない基材
に対しては結合性が悪かった。

【０００４】基材との結合性を向上させた例として、特
公平１−５５０２３号がある。これは、アミノ基、イミ
ノ基、カルボキシル基、メルカプト基の少なくとも１種
以上が存在している表面に、ポリイソシアネートを介し
てポリエーテル、ポリアミド、ポリシロキサン等の共重
合体を結合させる方法である。しかしながらが、この方
法も上記官能基を有していない基材に対しての結合性は
悪かった。

【０００５】上記各種の表面潤滑化方法は、イソシアネ
ート化合物と水膨潤性ポリマーの２種類の化合物を均一
にコーティングしなければならなかったり、複数のコー
ティング操作（例えば、ポリイソシアナートなどの架橋
性化合物のコーティングと水膨潤性ポリマーのコーティ
ング）を必要としており、操作性の面において好ましく
なかった。また、イソシアネート基などの反応性官能基
を分子内に複数有する化合物は、高い反応性を有してお
り容易に空気中の水分や不純物と反応するため、工程や
試薬の管理が煩雑となったり、人体に対しても有害であ
ることなどの欠点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、上記問題点を解決し、体液や水系液体中におい
て永続的な低摩擦性表面を有する安全性の高い医療用具
とその簡便な製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
の発明により達成される。即ち、（１）酸無水物を分子内に有する合成高分子からなる医
療用具において、該医療用具の表面に、該酸無水物と反
応しうる官能基を有する水膨潤性重合体が被覆された低
摩擦性医療用具。

【０００８】（２）該官能基がヒドロキシ基、アミノ
基、エポキシ基である（１）記載の低摩擦性医療用具。

【０００９】（３）該水膨潤性重合体が、親水性単量体
と該官能基を有する単量体との共重合体である（１）
（２）記載の低摩擦性医療用具。

【００１０】（４）酸無水物を分子内に有する合成高分
子を構成成分とする基材表面に、該酸無水物と反応しう
る官能基を有する水膨潤性高分子を被覆した後、３０℃
以上で加熱処理を行うことを特徴とする低摩擦性医療用
具の製造方法。

【００１１】（５）酸無水物を分子内に有する合成高分
子を構成成分とする基材表面に、酸無水物と反応しうる
官能基を有する水膨潤性高分子を被覆した後、該水膨潤
性高分子を架橋することを特徴とする低摩擦性医療用具
の製造方法。

【００１２】酸無水物とは、カルボン酸２分子が水１分
子を失って縮合した化合物であり、一般式（ＲＣＯ）₂Ｏで表される。酸無水物を分子内に含む合成高分子は特に
限定されないが、酸無水物を含む単量体、例えば無水マ
レイン酸を共重合した合成高分子などを好適に例示でき
る。好ましくは、無水マレイン酸を含むポリエチレンや
ポリプロピレンである。無水マレイン酸を含むこれらの
ポリオレフィンは、近年、オレフィンの改質や多層成形
における接着性ポリマーとして需要が増加しており、
「変性ポリオレフィン」として生産・販売されているた
め、容易に入手することができる。また、成形加工性に
も優れた熱可塑性ポリマーであり、物性・加工性・安定
性（耐劣化性）・安全性・コスト等の面から好ましい。

【００１３】酸無水物を有する合成高分子は、基材の表
面層に存在していればよい。従って、該高分子単体で成
形加工された基材であってもかまわないし、アロイ化に
より成形加工され基材表面に存在している基材であって
もよい。たとえば、ポリオレフィン、ポリエーテル、ポ
リウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルや
それらの共重合体などの基材の表面に、酸無水物を有す
る合成高分子層を、多層成形、ラミネート、コーティン
グ、ブレンドなどによって、低摩擦化が必要とされる部
位のみに存在させてもよい。

【００１４】酸無水物の含量は、合成高分子を構成する
単量体とのモル組成において、０．０１モル％以上ある
ことが好ましく、さらに好ましくは０．５〜５０モル％
である。酸無水物と反応する官能基としては、ヒドロキ
シ基、アミノ基、エポキシ基などが存在するが、好まし
くは、反応性の面よりエポキシ基である。これらの官能
基を有する水膨潤性高分子とは、吸水して溶解もしくは
膨潤する高分子であり、アクリルアミドやジメチルアク
リルアミドのようなアクリルアミド類、ビニルピロリド
ン類、ビニルエーテル類などの親水性単量体と上記官能
基を有する単量体との共重合体を例示できる。これら水
膨潤性高分子は、材料表面に固定化された後、体液や生
理食塩水と接触すると、吸水して表面に高含水性層を形
成する。この高含水性層は、医療用具の表面と生体組織
との直接的な接触を回避させる「潤滑層」となり、摩擦
を低減させることとなる。

【００１５】共重合体としては、ランダム、ブロック、
グラフト共重合体などが存在するが、好ましくはブロッ
クもしくはグラフト共重合体である。ブロック共重合体
やグラフト共重合体の優位性については、今後、詳細な
研究を必要とするが、現時点での推測を、ビニルピロリ
ドン（ＶＰ）とグリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）の
共重合体を例にして、以下に示す。ＶＰとＧＭＡのブロ
ック共重合体やグラフト共重合体は、反応性を発現する
ドメイン（ポリＧＭＡ）を有しており、反応性基（ＧＭ
Ａ）や親水性基（ＶＰ）がランダムに分散しているポリ
マーと比べて、基材表面の酸無水物との反応性や結合性
が強くなる。なぜなら、ポリＧＭＡ部分はポリＶＰ部分
と比べて疎水的であり、基材表面への吸着性に勝るた
め、基材表面層の酸無水物とも反応しやすくなると考え
られる。また、分子間同士のＰＧＭＡドメインを介して
の結合（架橋）においても、複数の結合（架橋）がチェ
ーン状に生成するため、強固な表面改質層を形成するこ
ととなる。一方、ランダムに導入されたＧＭＡは、ＧＭ
Ａ分子の周辺に存在するＶＰの影響により、基材表面の
酸無水物との反応性が低下していると推測している。ま
た、ブロック共重合体等のポリＤＭＡＡドメインは、水
を十分吸水するため良好な潤滑性を発現できることとな
るが、ＧＭＡがランダムに分散している共重合体は、ラ
ンダムに生成したＧＭＡ間の分子内架橋やＧＭＡ自体の
疎水性により、ＤＭＡＡの吸水性や膨潤性が抑制される
ため、潤滑性が低くなる。これらの水膨潤性高分子に
おいて、酸無水物と反応しうる官能基の含量は、親水性
単量体とのモル組成において、２〜５０％が好ましく、
さらに好ましくは５〜２５％である。

【００１６】本発明において、低摩擦性医療用具とは、
唾液、消化液、血液等の体液や生理食塩水、水等の水系
液体に濡れた状態で、挿入、脱着、移動、体内留置時な
どに、摩擦抵抗が低い表面を有する医療用具である。摩
擦抵抗の測定は、医療用具と同様の表面を有するシート
を作製し、図１のような測定器により測定することがで
きる。簡易的には、指で擦ることにより評価できる。水
膨潤性高分子が結合した低摩擦性表面は、ヌルヌルとし
た感触を有することが特徴である。

【００１７】低摩擦性が要求される医療用具としては、
限定されないが、検査や治療などに使用される下記の医
療器を例示できる。

【００１８】１）胃管カテーテル、栄養カテーテル、経
管栄養用（ＥＤ）チューブなどの経口ないし経鼻的に消
化器管内に挿入ないし留置されるカテーテル類。２）酸素カテーテル、酸素カヌラ、気管内チューブのチ
ューブやカフ、気管切開チューブのチューブやカフ、
気管内吸引カテーテルなど経口ないし経鼻的に気道ない
し気管内に挿入ないし留置されるカテーテル類３）尿道カテーテル、導尿カテーテル、バルーンカテー
テルのカテーテルやバルーンなどの尿道ないし尿管内
に挿入ないし留置されるカテーテル類４）吸引カテーテル、排液カテーテル、直腸カテーテル
など各種体腔、臓器、組織内に挿入ないし留置される
カテーテル類。５）留置針、ＩＶＨカテーテル、サーモダイリューショ
ンカテーテル、血管造影用カテーテル、血管拡張用カ
テーテル及びダイレーターあるいはイントロデユーサな
どの血管内に挿入ないし留置されるカテーテル類。あ
るいは、これらのカテーテル用のガイドワイヤー、スタ
イレット等。６）各種器官挿入用の検査器具や治療器具、コンタクト
レンズ等

【００１９】本発明の低摩擦性医療用具は、酸無水物を
有する合成高分子を構成成分とする基材表面に、該酸無
水物と反応しうる官能基を有する水膨潤性高分子を被覆
し、３０℃以上で加熱処理を行うことにより得られる。
加熱処理は、水膨潤性高分子と基材表面の酸無水物との
反応や水膨潤性高分子間の反応を促進し、その温度は、
好ましくは３０〜１２０℃以上、さらに好ましくは５０
〜８０℃以上である。酸無水物の反応を促進するため
に、触媒、特にトリアルキルアミン化合物やピリジンな
どの３級アミン化合物が好適に使用される。

【００２０】また、水膨潤性低摩擦表面の耐久性を向上
させたり潤滑性を制御することを目的として、水膨潤性
高分子を被覆した後、該水膨潤性高分子に架橋処理を施
こすことも可能である。つまり、少量の３次元網目構造
を形成させることにより潤滑性を著しく低下させること
なく表面潤滑化層の強度を高めることができる。しかし
ながら、架橋構造が多くなり過ぎると、水膨潤性が低下
して表面の低摩擦性が損なわれるため、架橋の形成には
注意を要する。架橋せしめる方法としては、一般的な種
々の方法が適用可能である。例えば、光、熱、もしくは
放射線を用いて活性ラジカルを発生させて該ポリマーを
架橋せしめたり、それに加えて重合性多官能モノマーを
添加する方法や、多官能性の架橋剤を塗布する方法、触
媒を用いて分子内の官能基同士を架橋させる方法などを
例示できる。例えば、エポキシ基のように反応性に富む
官能基を含んだ水膨潤性高分子であれば、エポキシ基間
での重合、ジアミノ化合物、ジヒドロキシ化合物、ジア
ルデヒド化合物などにより容易に架橋することができ
る。

【００２１】

【実施例】

（実施例１〜３）アジピン酸２塩化物７２．３ｇ中に５
０℃でトリエチレングリコール２９．７ｇを滴下した
後、５０℃で３時間塩酸を減圧除去して得られたオリゴ
エステル２２．５ｇにメチルエチルケトン４．５ｇを加
え、水酸化ナトリウム５ｇ，３１％過酸化水素６．９３
ｇ，界面活性剤ジオクチルホスフェート０．４４ｇ、水
１２０ｇよりなる溶液中に滴下し、−５℃で２０分間反
応させた。得られた生成物は、水洗、メタノール洗浄を
繰り返した後、乾燥させて分子内に複数のパーオキサイ
ド基を有するポリ過酸化物を（ＰＰＯ）を得た。続い
て、このＰＰＯを重合開始剤として０．５ｇ、グリシジ
ルメタクリレート（ＧＭＡ）９．５ｇを、ベンゼン３０
ｇを溶媒として、６５℃２４時間、減圧下で撹拌しなが
ら重合した。反応物は、ジエチルエーテルで再沈して、
分子内にパーオキサイド基を有するポリＧＭＡを得た。
続いて、このポリＧＭＡ１ｇを重合開始剤とし、親水性
モノマーとしてジメチルアクリルアミド（ＤＭＡＡ）８
ｇをＤＭＳＯ中に仕込み、７０℃、１８時間重合させる
ことにより、反応性ドメインとしてポリＧＭＡ、水膨潤
性の親水性ドメインとしてポリＤＭＡＡを有するブロッ
クコポリマー（実施例１）を得た。組成比（モル比）を
Ｈ¹−ＮＭＲで分析したところ、ＤＭＡＡ：ＧＭＡ＝１
０．１：１であった。同様にして、実施例２として組成
比（モル比）をＤＭＡＡ：ＧＭＡ＝７．１：１としたブ
ロックポリマーを，実施例３としてＤＭＡＡの代わりに
ビニルピロリドンを使用したブロックポリマー（組成比
（モル比）はビニルピロリドン：ＧＭＡ＝６．６：１）
を得た。

【００２２】上記ブロックポリマーの２％テトラヒドロ
フラン（ＴＨＦ）溶液（ピリジンを１ｗｔ％含む）に、
エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸３元共
重合体（住化シーディーエフ化学：ボンダインＴＸ８０
３０）よりなるシート（２００μ）を、２５℃で３０秒
浸漬した後、８０℃のオーブン中で１８時間反応させ、
水洗−乾燥を行った。得られたシートは、湿潤下で表面
がヌルヌルと潤滑性を示し、低摩擦性表面となった。

【００２３】図１に示したように、水中（１）にて重さ
１Ｋｇの真鍮製円柱状の重り（２）を３０°傾いたプラ
スチック板状に接着した評価用シート（４）の上に静か
にのせ、１００ｃｍ／ｍｉｎの速さで、１ｃｍの幅を１
００回繰り返して上下に移動させ、その時の抵抗値の変
化を測定した。

【００２４】潤滑性の指標として１００回試験後の最終
摩擦抵抗値、また潤滑性の持続的指標として下式（Ａ）
の摩擦抵抗値の変化（Δ摩擦抵抗値）を表１に示す。 Δ摩擦抵抗値＝（最終摩擦抵抗値）−（初期摩擦抵
抗値）（Ａ）

【００２５】摩擦抵抗値は７０ｇｆ前後、また、Δ摩擦
抵抗値も１０ｇｆ以下であり、１００回の移動試験にお
いても安定した低摩擦性を示した。走査型電子顕微鏡
（日本電子ＪＳＭ８４０）でシートの表面と断面を観察
した結果、試験前後で変化がないことから、表面改質層
が剥離することなく安定して結合していることが確認で
きた。

【００２６】（比較例１）実施例１〜３で用いた基材シ
ート（エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸
３元共重合体）よりなるシート（２００μ）に対して、
実施例１〜３と同様の試験を行った。結果を表１に示
す。Δ摩擦抵抗値が大きくなっているが、これはシート
の極表面の酸化層が、重りにより削られたことに起因す
ると推測している。

【００２７】（参考例）実施例１と同様にして、反応性
ドメインとしてポリＧＭＡ、親水性ドメインとしてポリ
ＤＭＡＡを有するブロックコポリマー（組成比（モル
比）がＤＭＡＡ：ＧＭＡ＝２．８：１）を合成した。実
施例１〜３と同様に、エチレン−アクリル酸エステル−
無水マレイン酸３元共重合体（住化シーディーエフ化
学：ボンダインＴＸ８０３０）よりなるシート（２００
μ）に固定化した。実施例１〜３と同様の試験を行い、
結果を表１に示す。基材シートと比較すると、表面の潤
滑性は向上していた。

【００２８】（実施例４）エチレン−アクリル酸エステ
ル−無水マレイン酸３元共重合体（住化シーディーエフ
化学：ボンダインＴＸ８０３０）とポリエチレンを１：
１でブレンドした後、内径３ｍｍ，外径４ｍｍのカテー
テルチューブに成形した。このチューブの内に、実施例
１の２％ＴＨＦ溶液（ピリジンを１ｗｔ％含む）を、シ
リンジポンプで注入して３０秒、室温で放置した後、溶
液を排出させた。続いて、８０℃のオーブン中で１８時
間反応させ、水洗−乾燥を行った後、カッターで切り開
いてチューブの内面をむき出し、水を滴下させて潤滑性
を調べたところ、ヌルヌルとした低摩擦性表面となって
いた。

【００２９】（実施例５、６）エチレン−アクリル酸エ
ステル−無水マレイン酸３元共重合体（住化シーディー
エフ化学：ボンダインＡＸ８３９０）に増感剤としてタ
ングステンを５０ｗｔ％練り込んだＸ線造影用カテーテ
ル（外径３．６ｍｍ）を作製した。このチューブを、実
施例２または実施例３の２％ＴＨＦ溶液（ピリジンを１
ｗｔ％含む）からなるコート漕に室温で３秒浸漬した
後、乾燥させ、６０℃のオーブン中で４０時間反応させ
た。水洗−乾燥を行った後、チューブ表面に水を滴下さ
せて潤滑性を調べたところ、ヌルヌルとした低摩擦性表
面となっていた。また、指先で２０回程度強く擦っても
潤滑性は失われることがなかった。

【００３０】（実施例７）エチレン−アクリル酸エステ
ル−無水マレイン酸３元共重合体（住化シーディーエフ
化学：ボンダインＴＸ８０３０）とポリエチレンを１：
１でブレンドした材料よりなる、内径３ｍｍ，外径４ｍ
ｍのカテーテルを作製した。架橋剤としてヘキサメチレ
ンジアミンを０．１％含んだ実施例１の２％ＴＨＦ溶液
（トリエチルアミンを１ｗｔ％含む）にこのチューブを
室温で３０秒浸漬した後、８０℃のオーブン中で１８時
間反応させた。チューブを生理食塩水に浸漬して、指で
擦ったところ、未処理のチューブと比較して滑りやすい
低摩擦性表面となっていた。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】本発明の低摩擦性医療用具は、水膨潤性
の水膨潤性重合体を材料表面に化学的に堅固に固定化し
ているため、材料表面にシリコンオイルやグリセリンな
どの潤滑剤を塗布する方法において見られる材料表面か
らの潤滑剤の脱離や溶出という現象も観察されず、高い
安全性と耐久性を有する低摩擦性医療用具となってい
る。従って、唾液や消化液、血液などの体液や生理食塩
水、水等の水系液体に濡れた状態、即ち湿潤状態におけ
る摩擦抵抗は極めて小さくなり、このためカテーテル挿
入や脱着の際、挿入（脱着）操作の容易性、患者の苦痛
軽減、粘膜や血管内膜の損傷防止等の利点が得られる。
更に、本発明は、イソシアネートのような反応性の高い
架橋性化合物を使用することなく、一度のコーティング
で潤滑性が得られるため、医療用具の製造時の操作性や
安全性にも優れることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の潤滑性の試験方法を示す概略図。

【符号の説明】

１水２真鍮製円柱状の重り３ポリエチレンシート４試料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸無水物を分子内に有する合成高分子基
材からなる医療用具において、該基材の表面に該酸無水
物と反応しうる官能基を有する水膨潤性重合体が被覆し
てなることを特徴とする低摩擦性医療用具。