JPS63292945A

JPS63292945A - ヒドロゲルおよびその製造方法

Info

Publication number: JPS63292945A
Application number: JP12847587A
Authority: JP
Inventors: Naoki Furuta; 直樹古田; Hideomi Koinuma; 秀臣鯉沼; Yasuhiko Yoshida; 泰彦吉田; Yasuhiro Kawamura; 泰弘河村
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1987-05-27
Filing date: 1987-05-27
Publication date: 1988-11-30

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】（産業上の利用分野）本発明は、ヒドロゲルおよびその製造方法ならびに超音
波伝達媒体に関するものである。詳しく述べると、含水
率が高くかつ滅菌が容易で、しかも生体適合性に優れた
ヒドロゲルおよびその製造方法ならびにこれを用いた超
音波伝達媒体に関するものである。

（従来の技術）開心術を的確に行なうためには術前に病変部の位置や形
状、それに隣接する正常な部分との関係等が詳細に診断
されることが望まれる。特に新生児等の重症例において
は、このことは手術結果を左右する重要な問題である。

超音波診断は、循環器領域における非侵襲的な検査方法
として近年著しく退歩普及し、これを用いた術前診断の
正確さは、最近の手術成績の向上に大いに役立っている
。

しかしながら、胸壁上からプローブを当てて肺や骨組織
を避けつつ術前の音波検査では心疾患や病変部について
十分な情報を得ることができない。

この限界を越えてざらに詳しく超音波診断を行なう方法
として開心術中の超音波検査が考えられる。

すなわち、胸骨正中切開後に心膜または心臓や血管を切
開する前にその外側よりプローブを直接当てて超音波検
査を行なえば、それぞれの内腔に関してより詳しい外科
的に有用な診断が得られる。

また、この術中超音波検査により行なった外科的処置が
的確であったかどうかを術中に確認することが可能で、
このことを再手術の防止や衝接管理の上で重要なことで
ある。

一方、心臓や血管壁に直接プローブを当てて超音波検査
を行なう場合、心臓や血管は心拍とともに画一的でない
動きをしており、またプローブにより圧迫を受けると不
整脈や血圧の低下を生じやすい。したがって、変形でき
ない接触面を有する従来型のプローブを拍動する心臓等
の表面に絶えず密着させ、安全に使用することは困難で
、実際には術中のリアルタイム超音波断層検査法の有用
性が十分に発揮されでいないのが実情である。この開心
術中の超音波検査に用いるための適当な接触媒体物質が
必要であり、すなわち、心臓の表面に密着したままその
動きを追従する柔かさと強度および生体適合性と超音波
特性に優れたゲル状弾性物質が必要がある。

従来、医療用器材として用いる材料としては、架橋した
ポリビニルアルコール系親水性高分子の網目の中にポリ
ビニルピロリドンが閉じ込められた構造を有する構造物
に４０％以上の水が含まれてなるヒドロゲルが知られて
おり、このヒドロゲルは、ポリビニルアルコール系親水
性高分子とポリビニルピロリドンとを混合し、しかる後
にポリビニルアルコール系親水性高分子のみを架橋不溶
化することにより得られる（特公昭５８−４４゜６９９
　＠　）。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このようなヒドロゲルは、Ｉｌ硫駿鼠等
未反応の架橋剤の処理の問題の他に、生体適合性が優れ
ているにもかかわらず滅菌が困難であるという欠点があ
った。すなわち、オートクレーブ滅菌を行なう場合、耐
熱性が不充分であり、また、エチレンオキサイドガス滅
菌を行なう場合、該ヒドロゲルが５巳の水を抱蔵してい
るために、この水にエチレンオキサイドガスが吸収され
て残留したり、あるいはその一部がエチレングリコール
に変化して残留するので、これらの毒性のためにエチレ
ンオキサイドガス滅菌は不可能である。

ざらに放射線滅菌を行なう場合、架橋が過度に進み、ま
た材料中でのフリーラジカルの反応等により酸素、過酸
化水素、水素等が発生する等のために使用には耐えられ
なかった。

したがって、本発明の目的は、新規なヒドロゲルおよび
その製造方法を提供すること（ある。本発明の他の目的
は、含水率が高くかつ滅菌が容易で、しかも生体適合性
に優れたヒドロゲルおよびその製造方法を提供すること
にある。本発明のさらに他の目的は、前記ヒドロゲルを
用いた超音波伝達媒体を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）これらの請書的は、５０〜９９重量％の水を含み、この
量の水が含まれ得る程度の架橋度でポリビニルアルコー
ル同士およびポリビニルピロリドン同士およびポリビニ
ルアルコールとポリビニルピロリドンを放射線照射によ
り架橋してなる水不溶性ヒドロゲルにより達成される。

また、本発明は、ポリビニルアルコールとポリビニルピ
ロリドンとの架橋度が７５〜９７重量％の水が含まれ得
る程度である水不溶性ヒドロゲルである。ざらに、本発
明はポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンとの
割合が重量比で１０：１〜１：１０．好ましくは３：１
〜１：３である水不溶性ヒドロゲルである。

これらの請書的は、ポリビニルアルコールとポリビニル
ピロリドンとの混合水溶液に放射線を照射することによ
りポリビニルアルコール同士およびポリビニルピロリド
ン同士およびポリビニルアルコールとポリビニルピロリ
ドを架橋し、５０〜９９重量％の水を含ませることを特
徴とする水不溶性ヒドロゲルの製造方法によっても達成
される。

また、本発明は、放射線の照射量が０．５〜６）１ｒａ
ｄ　、好ましくは１；中〜２．５Ｈｒａｄである水工）
ｄ性ヒドロゲルの製造方法である。本発明は、放射線が
γ線または電子線、好ましくはγ線である水不溶性ヒド
ロゲルの製造方法である。また、本発明は、ポリビニル
アルコールとポリビニルピロリドンとの割合が重】比で
１０：１〜１：１０、好ましくは３：１〜１：３である
水不溶性ヒドロゲルの製造方法である。

これらの請書的は、５０〜９９重１％の水を含み、この
量の水が含まれ得る程度の架橋度でポリビニルアルコー
ル同士およびポリビニルピロリドン同士およびポリビニ
ルアルコールとポリビニルピロリドンを放射線照射によ
り架橋してなる水不溶性ヒドロゲルのシート状物よりな
る超音波伝達媒体によっても達成される。

また、本発明は、ポリビニルアルコールとポリビニルピ
ロリドンとの架橋度が７５〜９７重量％の水が含まれ得
る程度である超音波伝達媒体である。さらに、本発明は
、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンとの割
合が重量比で１０：１〜１：１０、好ましくは３：１〜
１：３である超音波伝達媒体である。

（作用）本発明による水不溶性ヒドロゲルは、線状ポリビニルア
ルコールの分子と線状ポリビニルピロリドン分子とが互
いに均一に絡み合うと同時に線状ポリビニルアルコール
分子同士および線状ポリビニルピロリドン分子同士およ
び線状ポリビニルアルコール分子と線状ポリビニルピロ
リドン分子とが互いに架橋して網目構造を形成し、かつ
この構造物中に５０〜９９重量％の水を抱持してなるも
のである。

本発明で使用されるポリビニルアルコールは、酢酸ビニ
ルの単独重合体または少量割合（例えば０．５モル％以
下、好ましくは０．７モル％以下）の他の共重合性ビニ
ル単量体と酢酸ビニルとの共重合体の完全ケン化物、部
分ケン化物またはそれらのアセタール化物がある。その
ケン化度は５０〜１００％、好ましくは７０〜１００％
である。

また、ポリビニルアルコールの重合度は５０〜５゜００
０、好ましくは１，８００〜２．２００である。。また
、ポリビニルピロリドンは、ビニルピロリドンの単独重
合体または少量割合（例えば０゜３モル％以下、好まし
くは０．７モル％以下）の他の共重合性ビニル単量体と
の共重合体であり、その分子量は通常ｉ、ｏｏｏ〜１．
０００．０００、好ましくは２，０００〜４６０，００
０である。さらに、これらのポリビニルアルコールとポ
リビニルピロリドンとの配合割合は、重量比で１Ｏ：１
〜１：１０．好ましくは３：１〜１：３である。すなわ
ち、前記重量比が１０：１未満でポリビニルアルコール
の量が少ないと、十分な物理的特性を保つことができず
、一方、前記重量比が１：１０を越えてポリビニルアル
コールの量が多いと、十分な物理的特性を保つことがで
きないからである。

本発明による水不溶性ヒドロゲルを製造するには、前記
ポリビニルアルコールとビニルピロリドンを水に溶解し
て得られる混合水溶液を、所定の成形用型に供給し、放
射線を照射することにより、線状ポリビニルアルコール
分子と線状ポリビニルピロリドン分子とが互いに均一に
絡み合うと同時に線状ポリビニルアルコール分子同士お
よび線状ポリビニルピロリドン分子同士および両者が互
いに架橋して網目構造を形成し、かつこの構造物中に５
０〜９９重」％の水を抱持してなるのである。

このとき使用される水は、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム等の水酸化アルカリでｐＨ６，０〜８．０に中和
されたイオン交換水、蒸貿水等が好ましくは、これによ
り蒸留水、イオン交換水等に含有されていた炭酸ガス等
による気泡発生が抑制される。これはアルカリイオンに
より高分子が帯電し、伸びた状態で架橋するため内部に
発生した気泡を取込むことがないことによるものと考え
られる。

成形用型とては金属製、合成樹脂製、セラミックス製、
ガラス製等があり、これらの型に前記混合水溶液を直接
供給して放射線照射を行なってもよいが、合成樹脂製、
アルミニウム箔製等の包材容器中に前記混合水溶液を収
納したのち、前記成形用型内あるいはその他の個所で放
射線の＠射が行なわれる。前記混合水溶液中のポリリマ
ー成分濃度は５０〜１重四％、好ましくは２５〜３重伍
％である。

放射線としては、γ線、電子線等があるが、架橋と同時
に滅菌が行なえるという点からγ線が好ましい。しかし
て、放射線の照射量は０．５〜６）ｔｒａｄ、好ましく
は、’ｌ〜２．５）ｔｒａｄである。特に前記のように
包材容器中で放射線照射を行なえば、架橋と滅菌とが同
時に行なわれた水不溶性ヒドロゲルが容器ごと得られる
ので、取扱いが極めて簡単であり、使用時に容器を開封
するだけで、滅菌された状態で使用される。放射線の照
射量を０゜５〜５８ｒａｄとしたのは、Ｑ、　５８ｒａ
ｄ未満では架橋度が不十分で自身で形状を保つことは困
難であり、一方、５　Ｍｒａｄを越えると固すぎて当接
する形状に対する密着性が低すぎるからである。この場
合の架橋度は、該水不溶性ヒドロゲルに５０〜９９重量
％の水が含まれ得る程度であり、好ましくは７５〜９７
重量％の水が含まれ得る程度である。

この水不溶性ヒドロゲルのシート状物を超音波伝達媒体
として使用する′場合には、その厚さは通常１〜７０１
Ｍ１１、好ましくは５〜５０１１ＩＩｎである。

このようにして得られる本発明の水不溶性ヒドロゲルは
、超音波診断装置使用時に不快感のあった超音波ゲルの
代りに超音波マットまたはその応用として現在盛んに研
究されている同装置の術中診断に使用される材料等の超
音波伝達媒体として使用される他に、徐放性担体、腸管
Ｐ１着防止膜等の医用材料としても使用できる。

なお、本明細書中に記載の含水率は、下記の定義による
。

含水率＝以下、実施例により本発明方法をさらに詳細に説明する
。

実施例１ポリビニルアルコール（重合度２０００．ケン化度９５
％＞６ｇおよびポリビニルピロリドン［（Ｋ２Ｏ）分子
量４０．０００１９．２９を水酸化ナトリウムでＤＨ７
，０に調整したイオン交換水１６０ｄに添加し、８０〜
９０°Ｃの温度で撹拌下に溶解したのち、室温にまで冷
却して水溶液を得た。この水溶液をポリエチレン製シー
トで作成した袋状物に供給し、２．２５Ｈｒａｄのγ線
を照射して厚さ５間の水不溶性ヒドロゲルを得た。この
ヒドロゲルには気泡は全くみら机なかった。

このようにして得られた水不溶性ヒドロゲルについて、
ＦＸ９０Ｑ　（９０メガ）（日本電子株式会社製）を用
いて室温で１３０−　Ｎ　Ｍ　Ｒ測定を行なった。すな
わち、サンプルを乾燥させたのち、５重量％水溶液とし
、対象物質として重水素化ベンゼンを添加し、１．＃セ
ルにより測定を行なった。

データの積算回数は８６，０００である。そのときのス
ペクトルは第１図のとおりであり、その拡大図は第２図
のとおりである。このヒドロゲルを沸騰水中で０．５時
間加熱したのち、乾燥したが、ポリビニルピロリドンの
溶出による減量は実質的に認められなかった。

比較例１ポリビニルアルコール（重合度２０００．ケン化度９５
％）６９、ポリビニルピロリドン［（Ｋ２Ｏ）分子量４
０，０００コ９゜２ｇおよび濃硫酸０．１ｄをイオン交
換水（ｐＨ６，５）に添加して溶解させたのち、９０°
Ｃで１時間反応させて水不溶性ヒドロゲルを得た。

このようにして１ｑられた水不溶性ヒドロゲルについて
実施例１と同様な方法でＮＭＲ測定を行なっだ、。その
ときのスペクトルは第３図のとおりであり、その拡大図
は第４図のとおりである。このヒドロゲルを沸騰水中で
０．５時間加熱したのち、乾燥したところ、ポリビニル
ピロリドンの溶出による減量があった。

第１図と第３図とを比較するとスペクトルは、幅および
ピーク位置共に変らないよう番こみえるが、これを拡大
した第２図とＭ４図とを比較すると１ａｏｐｐｍ付近（
カルボニル基に相当するシフト）に、酸架橋ではみられ
ないピーク（１７８〜１７９　ｐｐｍ付近）がγ線架橋
では出現している。これはポリビニルピロリドンが酸で
は変化しなかったが、γ線照射により変化してカルボニ
ル基付近の構造が変ったものと思われる。

実施例２〜３１第１表に示す割合のポリビニルアルコール（重合度２，
０００＞（ＰＶＡ）とポリビニルピロリドン（分子１４
０，０００）［ＰＶＰｒ　　（Ｋ＝３０）］とポリビニ
ルピロリドン（分子量３６０゜０００）［ＰＶＰｒ　（
Ｋ＝６０）］との合計量を第１表に示す濃度で、水酸化
ナトリウムでｐＨ７゜０に調整したイオン交換水１６０
ＩＩＪＩｌに添加し、８０〜９０℃の温度で撹拌下に溶
解したのち、室温にまで冷却して水溶液を得た。この水
溶液をポリエチレン製シートで作成した袋状物に供給し
、第１表に示す線層のγ線を照射して所定の厚みの水不
溶性ヒドロゲルを得た。

このようにして得られたシート状物を超音波診断装Ｈ（
ソニックスキャナーＴＳ−１０００，チル七株式会社製
）のプローブと被診断部位との間に介在させ、基本音響
特性を測定したところ、第２表の結果が得られた。

比較例２〜１５なお、第１表においてゲルの硬さおよびゲルの破断強度
は、飯尾電機株式会社製のネオシートメーター型式Ｍ−
３０２（商品名）を用いて行なった。すなわ′ち、前記
ネオカードメーターにより試料に荷重をかけ、時間とプ
ランジャー変位から得られる第５図に示すグラフから、
Ａ、ＢおよびＦを読取り、次式により計算した。

ｒニブランジャー半径（ｃｍ　）Ｗ：荷重（１６５，３３ニスプリング定数（ｄｙｎｅ／　ｃｍ）（以
下余白）Ｃコトｅｏ■０−Ｎ０ぐ罰ωＮωΦ〇− Ｗ−？＋Ｃ％Ｊ　Ｃ’Ｊ　Ｃ’Ｊ　Ｃ％Ｊ　（％Ｊ　Ｎ
Ｃ’Ｊ　Ｃ’Ｊ　（％Ｊ　（’Ｊ　Ｍ　（”３第２表１３　２２．　ＯＯ，５６１５１０１７２２、００，８４１５３０１８２１、５０，７７１５２０２０２０、５０，４４１５１０２４２２、Ｏ０，７１１５２０２５２２，０１，２２１５３０２６２１、Ｏ０，７７１５２０２９２３、５０，７２１５３０２９２２、００，６８１５３０３０２２、００，８７１５３０３１２２、Ｏ０，７２１５３０３１２１、５０，７５１５３０実施例３２重合度２０００、ケン化度９９％のポリビニルアルコー
ル６ｇ、分子１４０，０００のポリビニルピロリドン６
．９ｇおよび分子量３６０．０００のポリビニルピロリ
ドン２．３９を水１６０威に溶解させ、得らたれた水溶
液をフィルム製の袋状体に入れて’１，５ｔ４ｒａｄの
γ線を照射して厚さ５Ｍのシート状ヒドロゲルを得た。

このヒドロゲルを超音波マット＠（ウルトラソニックス
キャナーＴＳ−１０００、チル七株式会社製）のプロー
ブと人体との間に介在させ、周波数１０Ｍ）−１２で上
腕静脈の画像特性を測定したところ、第６図のとおりで
あった。

比較例２実施例３２においてシート状ヒドロゲルの代りにグリー
スを用いて測定したところ、第７図のとおりであった。

比較例３実施例３２においてシート状ヒドロゲルの代りに市販の
超音波マット（ＫｉｔｅＣＯ，スリーム社製）を用いて
測定したところ、第８図のとおりであった。

第６〜８図の比較から明らかなように、本発明のヒドロ
ゲルを使用する第６図は上腕部を変形することのない鮮
明な画像である。

（発明の効果）以上述べたように、本発明は、５０〜９９重量％の水を
含み、この量の水が含まれ得る程度の架橋度でポリビニ
ルアルコール同士およびポリビニルピロリドン同士およ
びポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンを放射
線照射により架橋してなる水不溶性ヒドロゲルであるか
ら、含水率が高くかつ滅菌が容易で、しかも生体適合性
に優れており、さらに音響特性も優れているので、超音
波マット等の超音波伝達媒体として極めて優れた効果を
発揮する。

また、該水不溶性ヒドロゲルは、ポリビニルアルコール
とポリビニルピロリドンとの混合水溶液に放射線を照射
することによりポリビニルアルコール同士およびポリビ
ニルピロリドン同士およびポリビニルアルコールとポリ
ビニルピロリドンを架橋し、５０〜９９重口％の水を含
ませることにより製造されるものであるから、未反応の
架橋剤が製品中に残留するという問題は全くなく、特に
γ線照射を行なう場合には架橋と滅菌とが同時に行なわ
れるので、作業工程が簡略化でき、しかも品質が一定化
できるという利点である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による水不溶性ヒドロゲルの一例のＮＭ
Ｒスペクトル、第２図は第１図の主要部の拡大図、第３
図は従来の水不溶性ヒドロゲルの。 −例のＮＭＲスペクトル、第４図は第３図の主要部の拡
大図、第５図はゲル強度計算のためのグラフ、６図は本
発明による水不溶性ヒドロゲルシートを超音波マットに
使用したときの超音波診断装置で得られる画像写真であ
り、また、第７〜８図はそれぞれ従来のグリースおよび
超音波マットを使用したときの画像写真である。笥８１゛ξ１心：ｉ’ｈＩ・・πγ　８・・　ｉ′ぐミ雪し゛　１　　　ｉａ：’ｉ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）５０〜９９重量％の水を含み、この量の水が含ま
れ得る程度の架橋度でポリビニルアルコール同士および
ポリビニルピロリドン同士およびポリビニルアルコール
とポリビニルピロリドンを放射線照射により架橋してな
る水不溶性ヒドロゲル。
（２）ポリビニルアルコール同士およびポリビニルピロ
リドン同士およびポリビニルアルコールリとポリビニル
ピロリドンと架橋度が７５〜９７重量％の水が含まれ得
る程度である特許請求の範囲第１項に記載の水不溶性ヒ
ドロゲル。
（３）ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンと
の割合が重量比で１０：１〜１：１０である特許請求の
範囲第１項または第２項に記載の水不溶性ヒドロゲル。
（４）ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンと
の割合が重量比で３：１〜１：３である特許請求の範囲
第１項または第３項のいずれか一つに記載の水不溶性ヒ
ドロゲル。
（５）ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンと
の混合水溶液に放射線を照射することによりポリビニル
アルコール同士およびポリビニルピロリドン同士および
ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンを架橋し
、５０〜９９重量％の水を含ませることを特徴とする水
不溶性ヒドロゲルの製造方法。
（６）放射線の照射量が０．５〜６Ｍｒａｄである特許
請求の範囲第５項に記載の水不溶性ヒドロゲルの製造方
法。
（７）放射線の照射量が１〜２．５Ｍｒａｄである特許
請求の範囲第５項に記載の水不溶性ヒドロゲルの製造方
法。
（８）放射線がγ線または電子線である特許請求の範囲
第５項ないし第７項のいずれか一つに記載の水不溶性ヒ
ドロゲルの製造方法。
（９）放射線がγ線である特許請求の範囲第５項ないし
第７項のいずれか一つに記載の水不溶性ヒドロゲルの製
造方法。
（１０）ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドン
との割合が重量比で１０：１〜１：１０である特許請求
の範囲第５項ないし第９項のいずれか一つに記載の水不
溶性ヒドロゲルの製造方法。
（１１）ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドン
との割合が重量比で３：１〜１：３である特許請求の範
囲第５項ないし第９項のいずれか一つに記載の水不溶性
ヒドロゲルの製造方法。
（１２）水は水酸化アルカリにより、ｐＨを６．０〜８
．０に調整したのちに使用されてなる特許請求の範囲第
５項ないし第９項のいずれか一つに記載の水不溶性ヒド
ロゲルの製造方法。
（１３）５０〜９９重量％を含み、この量の水が含まれ
得る程度の架橋度でポリビリルアルコール同士およびポ
リビニルピロリドンと同士およびポリビニルアルコール
とポリビニルピロリドンを放射線照射により架橋してな
る水不溶性ヒドロゲルのシート状物よりなる超音波伝達
媒体。
（１４）ポリビニルアルコール同士およびポリビニルピ
ロリドン同士およびポリビニルアルコールとポリビニル
ピロリドン架橋度が７５〜９７重量％の水が含まれ得る
程度である特許請求の範囲第１３項に記載の超音波伝達
媒体。
（１５）ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドン
との割合が重量比で１０：１〜１：１０である特許請求
の範囲第１３項ないし第１４項のいずれか一つに記載の
超音波伝達媒体。
（１６）ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドン
との割合が重量比で３：１〜１：３である特許請求の範
囲第１３項ないし第１４項のいずれか一つに記載に超音
波伝達媒体。