(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３０μｍ以上の直径および１００ｐｐｍ未満の残留紡糸溶媒を有し、ゲル紡糸モノフィラメントであり、３００ｎｍ未満の表面粗さＲａを有する、ＵＨＭｗＰＥ糸。
【請求項２】
１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の靭性を有する、請求項１に記載のＵＨＭｗＰＥ糸。
【請求項３】
２５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の靭性を有する、請求項１に記載のＵＨＭｗＰＥ糸。
【請求項４】
前記直径が５０μｍ以上である、請求項１または２に記載のＵＨＭｗＰＥ糸。
【請求項５】
前記直径が１５０μｍ未満である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＵＨＭｗＰＥ糸。
【請求項６】
前記糸が２５０ｎｍ以下の表面粗さＲａを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＵＨＭｗＰＥ糸。
【請求項７】
ａ）  溶媒中のＵＨＭｗＰＥ溶液から溶液フィラメントを紡糸するステップと；
ｂ）  得られた前記溶液フィラメントを冷却してゲルフィラメントを形成するステップと；
ｃ）  前記ゲルフィラメントを乾燥させ、その間に前記溶媒が少なくとも部分的に除去されるステップと；
ｄ）  前記ゲルフィラメントを乾燥させるステップｃ）の後少なくとも１回の延伸ステップで前記ゲルフィラメントを延伸して、３０μｍ以上の直径および１００ｐｐｍ未満の残留紡糸溶媒残渣を有するモノフィラメントを得、このモノフィラメントが糸を形成するステップと；
を含み、
前記糸が３００ｎｍ未満の表面粗さＲａを有する、ＵＨＭｗＰＥ糸の製造方法。
【請求項８】
ゲルフィラメントの乾燥ステップｃ）が室温で実施される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記溶媒がデカリンである、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＵＨＭｗＰＥ糸で構成された縫合糸。
【請求項１１】
ＵＳＰ９−０、ＵＳＰ８−０またはＵＳＰ７−０を有する請求項１０に記載の縫合糸。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＵＨＭｗＰＥ糸で構成されたケーブル。
【請求項１３】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＵＨＭｗＰＥ糸を含む外科用メッシュ。
【請求項１４】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＵＨＭｗＰＥ糸を含む医療装置。
【請求項１５】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＵＨＭｗＰＥ糸の医療用途での使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本発明は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭｗＰＥ）糸およびその生産方法に関する。本発明は、この糸を含む医療装置にも関する。
【０００２】
［背景技術］
ＵＨＭｗＰＥ糸は、欧州特許出願公開第０２０５９６０Ａ号明細書、欧州特許出願公開第０２１３２０８Ａ１号明細書、米国特許第４４１３１１０号明細書、国際公開第０１／７３１７３Ａ１号パンフレットおよびＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｅｄ．Ｔ．Ｎａｋａｊｉｍａ，Ｗｏｏｄｈｅａｄ  Ｐｕｂｌ．Ｌｔｄ（１９９４），ＩＳＢＮ１−８５５−７３１８２−７およびその中で引用されている参考文献を含むさまざまな刊行物中で記載されている。これらの刊行物において、ＵＨＭｗＰＥマルチフィラメント糸はゲル紡糸プロセスにより製造されている。ゲル紡糸ＵＨＭｗＰＥマルチフィラメント糸は、高い弾性率および高い引張り強度といった有利な機械的特性を有する。しかしながら、これらの糸を形成するゲル紡糸フィラメントには、残留紡糸溶媒を含有するという欠点がある。残留紡糸溶媒のレベルは通常低いものではあるが、それでも、ヒトまたは動物の体に例えば炎症などの望ましくない反応を引き起こすかもしれないため、フィラメントを縫合糸およびケーブルなどの医療用途での使用に適したものにするためには典型的になお高すぎる。したがって、例えば蒸発、抽出、あるいは蒸発と抽出の組合せに関係し得る浄化プロセスにより残留紡糸溶媒を除去する必要がある。このような浄化プロセスはかなり煩雑であり、典型的には糸の機械的特性が洗浄プロセスの間に劣化する。さらに、この浄化プロセス中にフィラメントの表面の平滑さに不利な影響が及び、その結果フィラメントの摩擦係数が増すかもしれない。こうして、例えばこのフィラメントを含む縫合糸で創傷を縫い合わせることがさらに困難になる。同様に、糸がクリープを起こす速度は増加する。
【０００３】
マルチフィラメント糸には、この糸のフィラメントの間の小さな空隙部域または格子間空間が、細菌などの伝染性物質の隠れ場所として作用するかもしれないという点において、別の欠点を有する。
【０００４】
欧州特許出願公開第７４０００２Ａ１号明細書は、より小さな直径を有するゲル紡糸ポリオレフィンフィラメントを溶融することによって作られた糸を開示している。このプロセスにより、モノフィラメントが有する一定の特徴を伴いながら釣り糸に充分な直径を有する糸が作られる。しかしながら、この方法は潜在的に、マルチフィラメント糸に類似した細菌の隠れ場所となり得る内部細孔または開放気孔を導くかもしれない。同様に、溶融マルチフィラメントは比較的高い表面粗さを示し、そのため医療用途にあまり適さないものとなっている。
【０００５】
［発明の目的］
本発明の目的は、改良型ＵＨＭｗＰＥ糸を提供することにある。改良は、例えば上述の制限のうちの１つ以上を克服することであってよい。
【０００６】
［発明の開示］
したがって、３０μｍ以上の直径および１００ｐｐｍ未満の紡糸溶媒残渣を有する、モノフィラメントであるＵＨＭｗＰＥ糸が提供される。
【０００７】
この糸を形成するモノフィラメントは、取扱いの観点および機械的特性から見て、例えば縫合糸などの医療用途における糸として使用するために充分大きい直径を有する。こうして、モノフィラメントはマルチフィラメントの場合のように糸を作るのに撚合わせる必要がなく、そのため所要ステップ数は少なくなり、簡略化された糸製造方法が得られる。その上、モノフィラメントの閉鎖構造は、細菌を引込む空間を一切有していない。
【０００８】
本発明に関連して、本明細書中において糸とは、最終製品として使用され得るまたはその他のさまざまな品物を製造するために使用され得る、横径よりもはるかに大きい長さ寸法を有する製品または品物を意味するものと理解される。したがって、本明細書中の糸には、複数のモノフィラメントからなる糸および単一のモノフィラメントからなる糸の両方が含まれる。
【０００９】
モノフィラメントは本明細書において、単一の紡糸孔から得ることのできるフィラメントを意味するものとして理解される。本明細書中のモノフィラメントは、欧州特許出願公開第０７４０００２Ａ１号明細書中に記載されているものなどの一定のモノフィラメント特性を有する溶融マルチフィラメント糸を含まないことを留意されたい。本発明の目的では、モノフィラメントは、その横断方向直径よりはるかに長い長さ寸法を有する細長い物体である。好ましくは、モノフィラメントは、実質的に円形または楕円形の横断面を有する。モノフィラメントである糸と対比して、マルチフィラメント糸は、本明細書において、単一の糸を作り上げるように配置されている複数の個々のモノフィラメントを含む細長い物体として理解される。マルチフィラメント糸は潜在的には部分的に溶融したフィラメントを含んでいてよい。
【００１０】
ＵＨＭｗＰＥは本明細書において、５ｄｌ／ｇ超の固有粘度（ＩＶ）を有するポリエチレンとして定義される。固有粘度は、ＭｎおよびＭｗなどの実際のモル質量パラメータよりも容易に決定できるモル質量（分子量とも呼ばれる）のための一つの尺度である。ＩＶは、デカリン中において１３５℃でＰＴＣ−１７９方法（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ  Ｉｎｃ．Ｒｅｖ．Ａｐｒ．２９，１９８２）により決定され（溶解時間は１６時間であり、酸化防止剤としてのＤＢＰＣの量は溶液１ｌあたり２ｇである）、異なる濃度における粘度がゼロ濃度に外挿される。５ｄｌ／ｇ超のＩＶを有する伸張ポリオレフィン繊維は、分子鎖が長いため、高い引張り強度、弾性率および破断時エネルギー吸収などの非常に優れた機械的特性を有する。さらに好ましくは、１０ｄｌ／ｇ超のＩＶを有するポリエチレンが選択される。これは、このようなゲル紡糸ＵＨＭｗＰＥ糸が、高い強度、低い相対密度、優れた耐加水分解性そしてすばらしい摩耗特性の組合せを提供するために、インプラントを含めたさまざまな生物医学的用途における使用に適したものとなっているからである。
【００１１】
好ましくは、本発明のＵＨＭｗＰＥは、線状ポリエチレン、すなわち炭素原子１００個あたり１個未満の側鎖または分岐、そして好ましくは炭素原子３００個あたり１個未満の側鎖（１分岐は一般に少なくとも１０個の炭素原子を含む）を伴うポリエチレンである。好ましくはポリエチレンのみが存在するが、代替的には、ポリエチレンはさらに、例えばプロピレン、ブテン、ペンテン、４−メチルペンテンまたはオクテンなど、それと共重合し得るかまたはし得ない最高５ｍｏｌ％のアルケンを含んでいてよい。ポリエチレンはさらに、最高１５重量％まで、好ましくは１〜１０重量％で、酸化防止剤、熱安定剤、着色剤などのこのような繊維に通常用いられる添加剤を含んでいてよい。ＵＨＭｗＰＥにはさらに、好ましくは最高１０ｍｏｌ％まで、より低い分子量を有するポリエチレンが添加されてよい。
【００１２】
モノフィラメントの直径は本明細書において、以下の公式１にしたがって糸のｄｔｅｘ（ｇ／１０ｋｍ）から計算される糸の平均直径Ｄを意味するものと理解される：
【数１】
0005585851.tif 000002
なお式中、モノフィラメントの密度ρは９７０ｋｇ／ｍ３であると仮定されている。
【００１３】
本発明に係る糸は、縫合糸として使用されるのに充分大きい直径を有する。大きい直径を有するフィラメントは、外科医による取扱いの間（例えば摩擦に関して）より丈夫であり、より耐摩耗性が高い。３０μｍの直径を有する糸はＵＳＰ９−０の縫合糸として使用可能である。別の実施形態においては、糸は４０μｍの直径を有し、これはＵＳＰ８−０の縫合糸として使用可能である。５０μｍの直径を有する糸は、ＵＳＰ７−０の縫合糸として使用されてよい。直径が大きくなればなるほど合計強度は高くなるが、典型的には、比強度は直径の増加に伴って減少する。１００ｐｐｍ以下のレベルまで残留溶媒を除去するのは困難であることから、糸の直径は好ましくは１５０μｍ以下である。さらに一層好ましくは、糸の直径は１００μｍ以下である。
【００１４】
残留紡糸溶媒は、本明細書において、最終的モノフィラメント中になおも残留する、モノフィラメント製造中に使用した溶媒の含有量を意味するものとして理解される。製糸プロセスにおいては、ＵＨＭｗＰＥのゲル紡糸用の公知の溶媒のいずれでも使用することができる。紡糸溶媒の適切な例としては、脂肪族および脂環式炭化水素例えばその異性体を含めたオクタン、ノナン、デカンおよびパラフィン；石油留分；鉱油；灯油；芳香族炭化水素例えばデカリンおよびテトラリンなどのその水素化誘導体を含めたトルエン、キシレン、およびナフタレン；ハロゲン化炭化水素、例えばモノクロロベンゼン；およびシクロアルカンまたはシクロアルケン、例えばカリーン（ｃａｒｅｅｎ）、フッ素、カンフェン、メンタン、ジペンテン、ナフタレン、アセナフタレン、メチルシクロペンタンジエン、トリシクロデカン、１，２，４，５−テトラメチル−１，４−シクロヘキサジエン、フルオレノン、ナフトインダン、テトラメチル−ｐ−ベンゾジキノン、エチルフオレン、フルオランテンおよびナフテノンが含まれる。同様に、ＵＨＭＷＰＥのゲル紡糸のために以上で列挙した紡糸溶媒の組合せを使用してもよく、溶剤の組合せも単純化を期して紡糸溶媒と呼ばれる。一実施形態では、最適な紡糸溶媒は、例えばパラフィン油など室温で低い蒸気圧を有する。同様に、本発明の方法は、例えばデカリン、テトラリンおよび灯油グレードなどの室温で比較的揮発性の紡糸溶媒のために特に有利であることも発見された。最も好ましくは、紡糸溶媒はデカリンである。
【００１５】
大きい直径と低い紡糸溶媒残渣の組合せによりモノフィラメントは医療用途において使用するのにきわめて適したものとなる。
【００１６】
直径が３０μｍ以上であると、さらなる撚合せまたは溶融プロセス無しでモノフィラメントを糸として使用することができ、細孔内に細菌が隠れる可能性が低いという利点が得られる。
【００１７】
残留紡糸溶媒含有量が１００ｐｐｍ以下であると、大部分の医療用途で使用するために厄介な浄化プロセスを行なう必要がなくなる。好ましくは、残留溶媒含有量は８０ｐｐｍ以下であり、さらに一層好ましくは、６０ｐｐｍ以下である。溶媒含有量が低くなると、モノフィラメント糸は一部の特殊な医療用途にとってさらに一層適したものとなる。
【００１８】
本発明の一実施形態において、糸は１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の靭性を有する。このような靭性はメッシュでの使用に適している。縫合糸などの特に高い靭性が必要とされる用途においては、糸は好ましくは２５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の靭性を有する。
【００１９】
本発明の一実施形態において、モノフィラメントの表面粗さＲａは３００ｎｍ以下であり、好ましくは２５０ｎｍ以下である。低い表面粗さには、縫合糸などの医療用途のために使用された場合に平滑な縫い合わせが得られるという利点がある。モノフィラメントは好ましくは、その線形密度の変動係数が低い。利点は、それがより均質であること、すなわちモノフィラメントの長さに沿った機械的および物理的特性に差が少ないという点にある。この糸は同様に、改善された機械的および物理的特性も有している。さらに、糸は特にコーティングプロセスまたは糸巻取りおよび／または高速糸輸送を含むプロセスの場合などの製造または使用中における高速での取扱いに改善を示す。
【００２０】
本発明の別の態様において、糸がモノフィラメントであるＵＨＭｗＰＥ糸の製造方法が提供されている。この方法には、以下のステップが含まれる：
ａ）  溶媒中のＵＨＭｗＰＥ溶液から溶液フィラメントを紡糸するステップと；
ｂ）  得られた溶液フィラメントを冷却してゲルフィラメントを形成するステップと；
ｃ）  ゲルフィラメントを乾燥させ、その間に溶媒が少なくとも部分的に除去されるステップと；
ｄ）  ゲルフィラメントを乾燥させるステップｃ）の後少なくとも１回の延伸ステップでゲルフィラメントを延伸して、３０μｍ以上の直径および１００ｐｐｍ未満の残留紡糸溶媒残渣を有するモノフィラメントを得、このモノフィラメントが糸を形成するステップ。
【００２１】
当該技術分野において、直径が増大するに伴い抽出または蒸発による溶媒の除去が一層困難になるという点で直径の大きなフィラメントには問題があるとするのは、一般的な先入観である。例えば欧州特許出願公開第０７４０００２Ａ１号明細書では、ゲル紡糸フィラメントの厚みが大きくなれば溶媒除去の効率および完全さが妨げられる、と述べられている。欧州特許出願公開第０７４０００２Ａ１号明細書では、より小さい直径のフィラメントを溶融してさらに大きい直径をもつ糸を作ることによってこの問題を解決している。しかしながら、この方法では、ポリオレフィンフィラメントの製造プロセスに加えて繊維を溶融するステップが求められる。
【００２２】
一方、本発明の方法によると意外にも、延伸前にゲルフィラメントを乾燥させた結果、最終的モノフィラメント中の残留溶媒が１００ｐｐｍ未満になることが発見された。同様に意外にも、ゲルフィラメントの乾燥が糸の延伸性に対し実質的な影響を一切及ぼすことがないことも発見された。
【００２３】
溶媒中のＵＨＭｗＰＥの溶液は、１つの紡糸孔または複数の紡糸孔を含む紡糸プレートから紡糸される。好ましくは、フィラメントの紡糸は、紡糸すべき溶液の流速が制御された形で行なわれる。一実施形態において、ＵＨＭｗＰＥ溶液は、紡糸孔の前に存在する流速制御手段を含む紡糸プレートから紡糸される。流速制御手段は、定量ポンプであってよい。紡糸プレートが、異なる紡糸孔と結びつけられた複数の流速制御手段を含む実施形態では、各々の流速制御手段は好ましくは個別にそれぞれの紡糸孔からの紡糸速度を制御する。あるいは、複数の流速制御手段は同様に、異なる紡糸孔からの流速を同じ要領で制御してもよい。
【００２４】
より直径の大きいフィラメントを製造する際には不定流速の影響がさらに大きいものとなるため、溶液流速の制御は、本発明において特に有利である。紡糸孔の直径が大きいと、フィラメントの直径全体にわたり特性が変動する可能性が高くなる。結果として、モノフィラメントの均質性は高くなる。
【００２５】
本発明は同様に、本発明に係るモノフィラメント糸を含む医療装置にも関する。このような医療装置は、本発明に係る糸で構成された外科用縫合糸であってよい。
【００２６】
外科用縫合糸は、感染を受けやすい創傷の縫い合わせに使用されるため、極めて高い清浄度を有していなければならない。本発明に係る糸で構成された縫合糸は、それが清浄でかつ細菌を引込む危険性の少ないものであるため、特に有利である。モノフィラメントは、複合効果により絡み合いが少ない堅く平滑な表面を有する。これは、創傷を閉じる作業の間の利点でもある。
【００２７】
別の実施例は、本発明に係るモノフィラメント糸を含む外科用メッシュである。糸が清浄であり細菌が隠れる危険性が少ないということは、外科用メッシュにとっても有利である。さらに、糸は、可とう性が高く軽量であるため、メッシュとしての使用に特に適したものとなっている。
【００２８】
本発明の別の態様は、医療向け用途のための本発明に係るモノフィラメント糸の使用を提供している。医療用途向け製品の好例としては、縫合糸、メッシュおよびケーブルのみならず、エンドレスループ製品、袋様、バルーン様の製品およびその他の織物製品および／または編組製品も含まれる。ケーブルの好例としては、外傷固定ケーブル、胸骨閉鎖ケーブルおよび予防用または経プロテーゼケーブル、長骨骨折固定ケーブル、小骨骨折固定ケーブルがある。同様に靭帯交換などのためのチューブ様製品も考慮される。
【００２９】
本発明について、以下の実施例を参考にしてより詳しく説明する。
【００３０】
［方法］
・  ＩＶ：  固有粘度は、溶液１ｌあたり２ｇの量で酸化防止剤としてＤＢＰＣを用い、１６時間の溶解時間で、デカリン中１３５℃でのＰＴＣ−１７９方法（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ  Ｉｎｃ．  Ｒｅｖ．  Ａｐｒ．  ２９，  １９８２）にしたがい、異なる濃度で測定された粘度をゼロ濃度に外挿することにより決定された；
・  Ｄｔｅｘ：既定の長さ（約１８ｃｍ）の繊維片を秤量することによって繊維の線形密度（ｄｔｅｘ、ｇ／１０ｋｍ）を測定した。繊維のｄｔｅｘは、ミリグラム単位の重量を１０で除することにより計算された。
・  引張り特性：引張り試験は、１ｋＮのロードセルおよびＩｎｓｔｒｏｎ放物線繊維グリップの備わったＩｎｓｔｒｏｎ  Ｚ０１０引張り試験機上で実施された。引張り強度は、各々の個別の試料について測定された線形密度および破断点力から決定された。引張り弾性率は、０．３〜０．１％ひずみ間のコード弾性率として決定された。破断点伸びおよびひずみは、ゼロひずみで０．０８Ｎの張力で１００ｍｍのゲージ長を使用して決定された。ゲージ長は、平坦な空気圧グリップ区分の始まりに至るまで放物線グリップ区分上の全繊維長を包含する。引張り試験中のひずみ速度は５０ｍｍ／分であった。
・  直径測定：直径は、公式１にしたがって計算された。
・  溶媒含有量：溶媒含有量は、２段階式マルチヘッドスペース抽出（ＭＨＥ）ガスクロマトグラフィ（ＡＴ−ｗａｘが充填されたＡｌｌｔｅｃｈカラムおよび炎イオン化検出器を伴うＡｇｉｌｅｎｔ６８９０Ｎガスクロマトグラフ）を介して定量的に測定された。被検糸を密閉ヘッドスペースバイアル（Ｐｅｒｋｉｎ  ＥｌｍｅｒヘッドスペースサンプラーＴｕｒｂｏｍａｔｒｉｘ４０）内に入れた。バイアルは３０分間１３５℃の温度で脱離装置に置かれた。ワックスカラム内に蒸気相を注入した後溶媒を炎イオン比検出器で検出する。バイアルを減圧した後、３０分間１３５℃まで２回目の加熱を行なう。蒸気相を再度注入した後、クロマトグラムの記録を反復した。溶媒含有量は、２回の測定中に試料について得たピーク面積および較正線に基づいて計算された。
・  表面粗さ：表面粗さＲａは光学式粗面計（ＶｅｅｃｏＮＴ１１００）を用いて決定された。測定前に被検糸を金でコーティングして、望ましくない内部反射を防いだ。被検糸をＶＳＩモード（垂直走査型干渉分光法）を用いて走査した。走査の後、円筒および傾動補正により粗面を補正して光学式粗面計のオペレーティングソフトを用いてフィラメントの円筒形状に調整した。表面粗さは、オペレーティングソフトにより走査データから計算した。
【００３１】
［実施例１］
ゲル紡糸方法を介してＵＨＭｗＰＥモノフィラメントを作製した。デカリン中のＩＶ１８ｄｌ／ｇのＵＨＭｗＰＥ１０．５ｗｔ％の溶液を、直径２ｍｍの紡糸孔を１つ有する紡糸プレートを通して約１８０℃で溶液モノフィラメントへと紡糸した。溶液モノフィラメントは、紡糸孔から２５ｍｍの空隙へと出た後に、水浴に入った。溶液モノフィラメントを約２０℃に保った水浴中で冷却し、空隙内の紡糸されたままの状態のフィラメントに３という延伸比が適用されるような速度で巻き取った。紡糸速度は０．６４ｍ／分で一定に保った。ゲルフィラメントを２４時間室温で空気乾燥させた。その後ゲルフィラメントをさらに、長さ９０ｃｍの石油加熱式管状オーブン内で２段階延伸した。最初の延伸ステップは、入口速度を０．２ｍ／分にそして出口速度を１ｍ／分に設定することによって５という延伸比で１３０℃で実施した。第２の延伸ステップは、入口速度を０．０６３ｍ／分にそして出口速度を０．６ｍ／分に設定することによって９．５という延伸比で１４９℃で実施した。
【００３２】
糸の直径、残留溶媒含有量および表面粗さＲａは、以上で記述した方法によって測定し、結果は表１に示されている。糸は、医療用途に使用されるのに充分低い溶媒含有量と表面粗さＲａを有する。
【００３３】
【表１】
0005585851.tif 000003
【００３４】
糸の引張り特性も同様に上述の方法によって測定し、結果は表２に示されている。モノフィラメントの強度も、縫合糸ならびに外科用メッシュとして使用するのに充分高いものである。
【００３５】
【表２】
0005585851.tif 000004