(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出しプロセスのために、原料として生体再吸収性ポリマー樹脂を押出機へ提供するステップと、
前記押出しプロセスにおいて、前記押出機内へ供給する前の前記ポリマー樹脂原料に、乾燥ガスを通して、前記ポリマー樹脂原料から水分を除去するステップであって、前記乾燥ガスが、前記ポリマー樹脂原料を通る前に−４０℃未満の露点を有するステップと、
前記押出しプロセスにおいて、前記押出機へ前記ポリマー樹脂原料を供給する際に、前記押出機内へ供給する前に前記ポリマー樹脂原料の含水量を、５０ｐｐｍの下限を上回り、１０００ｐｐｍの上限を下回って維持するステップであって、
前記含水量が、前記押出機中で前記ポリマー樹脂の溶融物の可塑化を可能にし、その粘度を減少させ、前記ポリマー樹脂の溶融物におけるモノマー生成及び分子量損失を減少させる前記下限を上回って維持され、
前記含水量が、前記ポリマー樹脂の溶融物における加水分解による分子量損失を減少させる前記上限を下回って維持される、ステップと、
前記乾燥ガスの温度、前記乾燥ガスの流量、又は両方を調節して、前記ポリマー樹脂の含水量を、前記下限を上回り、前記上限を下回って維持するステップと、
を備え、
前記ポリマー樹脂原料の含水量を測定し、測定された前記ポリマー樹脂の含水量に基づいて、前記乾燥ガスの温度、又は前記乾燥ガスの流量、又は両方を調節するステップをさらに備える、方法。
【請求項２】
前記押出しプロセスの開始より前に前記乾燥ガスを前記ポリマー樹脂に通すステップをさらに含み、前記ポリマー樹脂の含水量が、前記押出しプロセスの開始より前に１００ｐｐｍと１０００ｐｐｍの間へ減少される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマー樹脂原料が密封容器内にあり、前記密封容器は周囲の水分の前記容器内への漏れを減少させる又は最小限にする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記乾燥ガスの温度が、当初は４０〜７０℃であり、前記ポリマー樹脂原料の含水量が５０ｐｐｍと１００ｐｐｍの間へ減少された後に２５〜３０℃に調節される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記生体再吸収性ポリマーが、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＬＡ）、ポリ（Ｄ−ラクチド）（ＰＤＬＡ）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド−ｃｏ−Ｄ，Ｌ−ラクチド）（ＰＬＤＬＡ）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド）（ＰＤＬＬＡ）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、及びポリ（Ｌ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＬＧＡ）からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、ポリマーの医療デバイス、特にステントを製作する方法に関する。
【０００２】
［関連技術の説明］
本発明は、生分解性及び生体再吸収性の医療デバイスの製作に関する。このようなデバイスとしては、これだけに限らないが、体内の管腔に埋め込まれるように構成された径方向に拡張可能な内部人工器官が挙げられる。「内部人工器官」は、体内に設置される人工デバイスに相当する。「管腔（ｌｕｍｅｎ）」は、血管などの管状器官の空洞を意味する。ステントは、そのような内部人工器官の例である。ステントは一般に円筒形状のデバイスであり、血管又は尿路及び胆管など他の解剖学的な管腔の一部分を開いた状態に保持し、場合によっては拡張するように機能する。ステントは、血管におけるアテローム硬化性狭窄の治療によく使用される。「狭窄」は、体の通路又は開口部が狭くなること又はその収縮を意味する。そのような治療において、ステントは、狭窄した領域を拡張させ、所定の位置にダイセクション（ｄｉｓｓｅｃｔｉｏｎｓ）を保持し、血管系における血管攣縮及び血管形成術後の急性閉塞を防止する。ステント留置又はバルーン血管形成後の問題が再狭窄である。「再狭窄」は、（バルーン血管形成、ステント留置（ｓｔｅｎｔｉｎｇ）、又は弁形成による）治療が見掛け上成功した後の血管又は心臓弁における狭窄の再発を意味する。
【０００３】
ステントは一般に、ワイヤ、管、又は円筒形状に巻かれた材料のシートから形成される構造要素又はストラットを相互接続するパターン又はネットワークを含むスキャフォールディング（ｓｃａｆｆｏｌｄｉｎｇ）からなる。このスキャフォールディングは、物理的に開いた状態を保持し、所望に応じ通路の壁を拡張することから、この名称が付けられている。ステントは、典型的には、ステントが治療部位に送達されて展開されることが可能なようにカテーテル上に圧縮又は圧着されることができる。
【０００４】
送達は、カテーテルを使用してステントを小さな管腔を通して挿入し、治療部位に輸送することを含む。展開は、ステントが望ましい位置にあるとき、ステントをより大きな直径に拡張することを含む。ステントによる機械的介入は、バルーン血管形成と比較して再狭窄率が減少している。
【０００５】
ステントは、機械的介入のためだけではなく、生物学的療法を提供する媒体としても使用される。薬剤入ステントは、治療用物質の局所的投与によって生物学的治療を可能にする。薬剤入ステントは、活性又は生物活性のある薬剤又は薬物を含むポリマー担体で金属又はポリマーのスキャフォールディングの表面をコーティングすることにより作製することができる。ポリマーのスキャフォールディングはまた、活性薬剤又は薬物の担体の役割をすることができる。
【０００６】
生分解性ステントは、いくつかの機械的要件を満たすことができなければならない。ステントは、ステントが血管の壁を支持するときにステントにかかる構造負荷（ｓｔｒａｃｔｕｒａｌ  ｌｏａｄｓ）、すなわち径方向の圧縮力に耐えることができなければならない。したがって、ステントは十分な径方向強度を持たなければならない。ステントが径方向圧縮力に抵抗する能力である径方向強度は、ステントの周方向にわたるステントの径方向降伏強度及び径方向剛性に関係する。ステントの（本出願の目的における）「径方向降伏強度」及び「径方向剛性」は、それを超えた場合に、ステントの直径が無負荷時の直径に戻らない、すなわち回復不能なステントの変形が存在する降伏応力条件を作り出す圧縮荷重として理解できる。径方向降伏強度を超えると、ステントがより大きくたわむことが期待され、大きな変形を引き起こすために最小限の力のみが必要とされる。
【０００７】
生分解性ステントは、臨床目的を果たしてから再吸収されるように設計されうる。いったん拡張すると、そのようなステントは、心臓の拍動によって誘発される周期的荷重を含むステント上に影響しうる様々な力にかかわらず、開存性を維持するために又は血管の構造的組織支持を実現するために、一定時間にわたりステントの寸法及び形状を適切に維持しなければならない。例示的な治療では、ステントは、一定時間にわたり管腔に開存性を与えて、その機械的特性が低下し、構造的一体性を失って再吸収される。
【０００８】
しかし、所望の治療成果を提供する生体吸収性ポリマーステントを作製する際、いくつかの課題がある。生分解性ステントの機械的挙動及び分解挙動並びに潜在的な臨床成果は、完成品の生分解性ステントの特性に対してかなり敏感である。これらの課題には、所望の治療成果を提供する完成品の特性を実現する製作方法の開発が含まれる。
【０００９】
［参照による組み込み］
本明細書で言及される全ての刊行物及び特許出願は、各個別の刊行物又は特許出願が参照により組み込まれるように特定的且つ個々に示唆されたのと同じ様に、並びに該個別の刊行物又は特許出願がいずれの図も含めて本明細書に完全に記載されたのと同じ様に、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００１０】
［発明の概要］
本発明の様々な実施形態は、押出しプロセスのために、原料として生分解性又は生体再吸収性ポリマー樹脂を押出機へ提供するステップと、押出しプロセスにおいて、押出機内へ供給する前のポリマー樹脂に、乾燥ガス（ｄｒｙｉｎｇ  ｇａｓ）を通して、ポリマー樹脂から水分を除去するステップであって、乾燥ガスが、ポリマー樹脂を通る前に実質的に含水量（ｍｏｉｓｔｕｒｅ  ｃｏｎｔｅｎｔ）を有しない、ステップと、押出機内へ供給する前に押出しプロセス中にポリマー樹脂の含水量を５０ｐｐｍと１０００ｐｐｍとの間の選択された範囲内に維持するステップと、乾燥ガスの温度、乾燥ガスの流量、又は両方を調節して、ポリマー樹脂の含水量を選択された範囲内に維持するステップと、を備える、方法を含む。
【００１１】
本発明のさらなる実施形態は、押出しプロセスのために押出機へ原料として生分解性ポリマー樹脂を提供するステップと、押出しプロセスにおいて、押出機へ供給する前のポリマー樹脂の含水量を５０ｐｐｍと１０００ｐｐｍとの間の選択された範囲内に制御するステップと、ポリマー樹脂を通る乾燥ガス流の含水量を調節して、ポリマー樹脂の含水量を制御するステップと、を備える、方法を含む。
【００１２】
本発明のさらなる実施形態は、ポリマー樹脂を保持するための樹脂ホッパーであって、出口孔を通してポリマー樹脂を押出機に供給するために押出機に接続するための出口孔を有する、樹脂ホッパーと、ドライガス流（ｄｒｙ  ｇａｓ  ｓｔｒｅａｍ）のソース、及びドライガス流ソースからのドライガス流を搬送するための導管と、モイストガス流（ｍｏｉｓｔ  ｇａｓ  ｓｔｒｅａｍ）のソース、及びモイストガス流ソースからのモイストガス流を搬送するための導管であって、モイストガス流を記ドライガス流に注入して乾燥ガス流を形成するように構成された、モイストガス流ソースからの導管と樹脂ホッパーへのガス入口孔へ乾燥ガス流を搬送するための導管と、樹脂ホッパーのガス出口孔から乾燥ガス流を搬送するための導管と、乾燥ガスの含水量をモニターするためのセンサと、乾燥ガスのモニターされた含水量に基づいて乾燥ガスの含水量を調節するために信号を生成する制御装置と、を備える、システムを含む。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、押出しプロセスのために、原料として生分解性ポリマー樹脂を押出機へ提供するステップと、押出しプロセスにおいて、押出機に入る前のポリマー樹脂に、二酸化炭素を含むガスを通すステップと、を備える方法であって、押出しプロセス中に押出機中のポリマー樹脂の溶融粘度を減少させる二酸化炭素の一部を、ポリマー樹脂が吸収し、ガスが、押出機に入る前にポリマー樹脂の含水量を減少させることもできる、方法を含む。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態は、押出しプロセスのために、原料として生分解性ポリマー樹脂を押出機へ提供するステップと、押出しプロセスにおいて、押出機に入る前のポリマー樹脂に、フレオン又は現在市場にあるフレオンの代替ガスのうちの１つを含むガスを通すステップと、を備える方法であって、押出しプロセス中に押出機中のポリマー樹脂の溶融粘度を減少させるフレオンの一部を、ポリマー樹脂が吸収し、ガスが、押出機に入る前にポリマー樹脂の含水量を減少させることもできる、方法を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ステントを示す図である。
【図２】ｉｎ  ｖｉｔｒｏ研究によるＰＬＬＡスキャフォールド分解速度定数ｋに対するモノマー含有量の影響を示す図である。
【図３】押出し前及び押出し中に、ポリマー樹脂の含水量を制御するための例示的システムを示す概略図である。
【図４】含水量が可変の乾燥ガスにより、押出し前及び押出し中に、ポリマー樹脂の含水量を制御するための例示的システムを示す概略図である。
【図５】含水量が可変の乾燥ガスにより、押出し前及び押出し中に、ポリマー樹脂の含水量を制御するための別の例示的システムを示す概略図である。
【００１６】
［発明の詳細な説明］
本発明の様々な実施形態は、ポリマー製埋込み型医療デバイスの製作に関する。特に、実施形態は、溶融加工のために生分解性ポリマーを調製する方法を含む。このような溶融加工方法は、調製された樹脂からポリマー構造体を形成するために使用することができ、形成された構造体は次いで埋込み型医療デバイスを形成するように加工される。代替として、このような溶融加工方法は、樹脂から埋込み型医療デバイスを直接形成することもできる。溶融加工方法は、押出、射出成形、射出ブロー成形、圧縮成形、又はバッチ溶融加工を含むことができるが、これらに限定されない。
【００１７】
本明細書に記載の方法は、一般に、任意の非晶質又は半結晶性ポリマーの埋込み型医療デバイス、特に、使用の際に負荷支持部分を有する又は使用中に変形を受ける部分を有するそのような医療デバイスに適用可能である。特に、これらの方法は、自己拡張型ステント、バルーン拡張型ステント、及びステントグラフトのような管状埋込み型医療デバイスに適用することができる。
【００１８】
ステントは、構造要素又はストラットを相互接続するパターン又はネットワークを含むことができる。図１は、ステント１００の図を示す。いくつかの実施形態では、ステントは、構造要素１０５を相互接続するパターン又はネットワークを有する本体、骨格、又はスキャフォールディングを含むことができる。ステント１００は、管（図示せず）から形成されうる。デバイスの構造パターンは実質的に任意の設計とすることができる。本明細書に開示の実施形態は、図１に示すステント又はステントパターンに限定されない。これらの実施形態は、他のパターン又は他のデバイスに容易に適用可能である。パターンの構造の変更は実質的に限定されない。
【００１９】
ステント１００のようなステントは、ポリマー管、又はシートを巻いて接着して管を形成することによってシートから作製されうる。管又はシートは、押出成形又は射出成形によって形成することができる。図１に示すようなステントパターンは、レーザー切断又は化学エッチングなどの技術を用いて管又はシートに形成することができる。次いで、ステントは、体内管腔内に送達するためにバルーン又はカテーテル上に圧着させることができる。
【００２０】
本発明の埋込み型医療デバイスは、生分解性、生体再吸収性、生体吸収性、又は生体安定性ポリマーから部分的又は完全に作製されうる。埋込み型医療デバイスを作製する際に使用するポリマーは、生体安定性、生体再吸収性（ｂｉｏｒｅｓｏｒｂａｂｌｅ）、生体吸収性（ｂｉｏａｂｓｏｒｂａｂｌｅ）、生分解性、又は生体浸食性にすることができる。生体安定性は、生分解性でないポリマーを意味する。生分解性、生体吸収性、生体再吸収性、及び生体浸食性という用語は、交換可能に使用され、血液などの体液にさらされたときに異なる分子レベルになるよう完全に分解及び／又は浸食されることができ、生体によって徐々に再吸収（ｒｅｓｏｒｂｅｄ）、吸収（ａｂｓｏｒｂｅｄ）、及び／又は除去されることが可能なポリマーを意味する。ポリマーの分解及び吸収のプロセスは、例えば加水分解及び代謝プロセスによって引き起こすことができる。
【００２１】
生分解性ポリマーから作られたステントは、その意図された機能、例えば血管開存性（ｖａｓｃｕｌａｒ  ｐａｔｅｎｃｙ）の維持及び／又は薬物の送達が達成されるまでの期間に体内に留まるように意図されている。分解、浸食、吸収、及び／又は再吸収のプロセスが完了した後、生分解性ステントの全ての部分又はステントの生分解性部分は残存しない。いくつかの実施形態では、正に無視できる形跡又は残留物が後に残されることがある。
【００２２】
治療期間の長さは、治療される身体の異常によって異なる。病変血管におけるステントの使用に関わる冠動脈性心疾患の治療では、その期間は数ヶ月から数年の範囲となりうる。典型的には、期間は約６ヶ月、１２ヶ月、１８ヶ月、又は２年までとなる。状況によっては、治療期間は２年を超えることがある。
【００２３】
ステントは、高い径方向強度、高い剛性又は高いモジュラス（ｍｏｄｕｌｕｓ）、及び高い破壊靭性などのいくつかの機械的要件を有する。そのような要件を満たすステントは、病変血管に関する送達、展開、及び治療を大いに促進する。径方向強度及び剛性に関して、ステントは、選択された直径の血管の壁を所望時間にわたり支持することができるように、ステントにかかる構造負荷すなわち径方向圧縮力に耐えるのに十分な径方向強度を持たなければならない。径方向強度及び／又は剛性が不十分なポリマーステントは、血管内に留置した後の十分な時間にわたり所望の直径で管腔を維持することができない結果となる可能性がある。四肢の血管のようなかなりの運動を経験する血管では、ポリマーステントは、それらの変形に適応しまたその元の形状に戻ることができなければならない。この可逆性は、冠状血管に対するステント留置に必要な弾性及び圧縮抵抗よりも高いレベルの弾性及び圧縮抵抗を必要とする。
【００２４】
さらに、ステントは、圧着、拡張、及び周期的荷重を可能にするために破断に対する十分な靱性及び抵抗を持つべきである。ステントの使用のこれらの側面は、ステントの様々な部分の変形に関わる。十分な靱性は、ステントの早期の機械的故障につながる可能性がある使用中の亀裂又は破断を防止するために重要である。
【００２５】
金属と比較したポリマーの強度の不足は、ポリマーの構造体を変形にさらすことによってステント作製プロセスに変形ステップ（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｓｔｅｐ）を組み入れることで対処されることがある。ポリマーの変形は、強度を変形の方向に沿って増加させる傾向があり、これは、変形方向に沿った誘導されたポリマー鎖配向によるものと考えられる。
【００２６】
生物学的条件又は人体内の条件下で堅固な又は剛性の半結晶ポリマーが、スキャフォールディング材料として使用するのに特に適切である。具体的には、約３７℃の人体温度を十分に上回るガラス転移温度（Ｔｇ）を有するポリマーが留置時に堅固であるはずである。ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＬＡ）はそのようなポリマーの一例である。
【００２７】
生体吸収性ポリマースキャフォールディングに使用する生分解性ポリマーのさらなる例として、ポリ（Ｄ−ラクチド）（ＰＤＬＡ）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド−ｃｏ−Ｄ，Ｌ−ラクチド）（ＰＬＤＬＡ）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド）（ＰＤＬＬＡ）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、及びポリ（Ｌ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＬＧＡ）がある。ＰＬＬＧＡについては、ステントスキャフォールディングを、５〜１５ｍｏｌ％の間のモルパーセントのＧＡを有するＰＬＬＧＡから作ることができる。このＰＬＬＧＡは、８５：１５（若しくは８２：１８〜８８：１２の範囲）又は９５：５（若しくは９３：７〜９７：３の範囲）の（ＬＡ：ＧＡ）のモルパーセント、或いは８５：１５又は９５：５のＰＬＬＧＡとして識別される市販のＰＬＬＧＡ製品の（ＬＡ：ＧＡ）のモルパーセントを有することが可能である。上記の例は、使用されうるポリマーの全てではない。例えば、Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ、第２版、Ｓｅｖｅｒｉａｎ  Ｄｕｍｉｔｒｉｕ編、第４章に見られるように他の例を多数挙げることができる。
【００２８】
生体吸収性ステントの製作プロセスの詳細な議論は、他の箇所、例えば米国特許出願公開第２００７／０２８３５５２号で見ることができる。生体吸収性ステントの作製方法は、以下のステップを含むことができる。
（１）押出しを用いて生分解性ポリマーからポリマー管を形成するステップ、
（２）形成された管を径方向に変形して径方向強度を高めるステップ、
（３）レーザー切断を用いてステントパターンを変形された管にレーザー加工することで、変形された管からステントスキャフォールディングを形成するステップであって、例示的実施形態では、ストラットの厚さを、１００〜２００ミクロン、或いはより狭く１２０〜１８０、１３０〜１７０、又は１４０〜１６０ミクロンとすることができるステップ、
（４）任意選択で、スキャフォールディング上に治療コーティングを形成するステップ、
（５）送達バルーン上にステントを圧着するステップ、及び
（６）電子ビーム（Ｅビーム）放射を用いて滅菌するステップ。
【００２９】
ステップ（１）に関して、押出機は一般的に、ポリマー溶融物が入口から出口孔に運搬されて通るバレルを備える。ポリマー樹脂は通常、ホッパーと呼ばれる容器から押出機内へ供給される。ホッパーは、密封されずに周囲の空気に樹脂をさらすことを可能にしてよく、或いは代わりに、密封されてそのような曝露を最小限にする又は防止することができる。樹脂は、固体として、例えばペレット又は顆粒の形態で、ホッパーから押出機バレルにその近位端付近で供給される。固体ポリマーは、バレルを通って運搬され、例えば回転スクリューとの相互作用で混合されるにつれて溶融される。押出機バレル中のポリマーは、ポリマーの溶解温度（Ｔｍ）より高い温度に加熱され、一般に周囲環境よりはるかに高い圧力にさらされる。ポリマーについて、粘度及び温度は反比例するため、押出し温度は、押出機を通じてポリマーの望ましい流量を可能にするレベルまで上げられる。
【００３０】
製作ステップの一部又は全部の加工パラメータは、望ましい臨床結果のために重要な機械的特性及び分解特性を備えるステント完成品を提供することにとって、極めて重要である。分解特性は、機械的特性の時間依存性と、生分解又は生体再吸収速度、例えば完全な再吸収のための時間との両方を含む。本発明者らは、ステント完成品の特性及び臨床的挙動がいくつかの加工パラメータに対しかなり敏感であることを見出した。
【００３１】
特に、発明者らによる研究では、ポリ（Ｌ−ラクチド）の分解プロファイルが、ステント完成品の数平均分子量（Ｍｎ）及びＰＬＬＡの分解速度定数に強く依存することを示した（米国特許出願第１３／１０４，７３２号）。系統的研究において、本発明者らは、ＰＬＬＡの分解速度定数がＬ−ラクチド（ＬＬＡ）モノマー含有量に強く依存することを見出した。図２は、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ研究によるＰＬＬＡスキャフォールド分解速度定数ｋに対するＬＬＡモノマー含有量の影響を示す。そして、ＰＬＬＡスキャフォールドの加水分解が、ＬＬＡモノマー含有量の増加とともに増加することが示されている。結果として、時間の関数としてのＭｎ及び径方向強度は、ＬＬＡモノマー含有量にも依存する。異なるＬＬＡモノマー濃度でのＰＬＬＡスキャフォールドのｉｎ  ｖｉｔｒｏ再吸収研究により、ＬＬＡモノマー含有量が増加するにつれてＭｎがより速く低下することを示した。これらの研究はまた、ＬＬＡモノマー含有量が増加するのに従って、スキャフォールドの径方向強度が維持される時間がより短くなることを示した。
【００３２】
さらに、ＰＬＬＡの分子量の最も重大な減少を引き起こす加工ステップは押出し（又はより一般的には溶融加工）及びＥビーム滅菌であることが見出された。さらに、ＬＬＡモノマー生成の主要な発生源が押出しステップであることが見出された。分子量の低下とモノマー生成の両方が押出し温度とともに増加する。
【００３３】
このように、臨床的挙動で重要なステント特性（Ｍｎ及びＬ−ラクチドモノマー含有量）が押出しパラメータに依存するため、ステント作製のためのＰＬＬＡ樹脂などの生分解性ポリマー樹脂の管内への押出しが極めて重要な製作ステップである。押出しステップは、樹脂特性と満たさなければならない管の多数の要件との両方の理由から課題がある。
【００３４】
１つの課題は、使用される高分子量ＰＬＬＡ（例えば２６０〜３７０ｋＤａのＭｎ）樹脂が高い固有の粘度（３．３〜４．３ｄｌ／ｇ）を有することである。（ポリマーの）固有の粘度は、ポリマーの質量濃度ｃに対する相対粘度ηｒの自然対数の比、すなわちηｉｎｈ＝ｌｎ（ηｒ／ｃ）である。高い温度及び圧力が、そのような樹脂を押出すために又は一般的には溶融加工するために必要である。例えば、パラメータには、２１０℃と２６０℃の間の押出し温度、約２０００ｐｓｉの押出機バレル圧力、並びに約１０分の滞留時間が含まれる。高温度、高せん断力、及び長い滞留時間が、分子量の大幅な低下、例えば押出し前の２６５ｋＤａのＭｎから押出し後の１８０ｋＤａのＭｎをもたらす熱誘導された鎖切断を引き起こすと考えられる。
【００３５】
より低いＩＶ又は分子量の樹脂は、加工（より低い温度、圧力、せん断力）がはるかに容易になるが、押出しと滅菌の両方でのＭｎの低下により望ましい臨床結果に対してステント完成品の最終のＭｎが低くなり過ぎることがある。径方向強度の大きさ及び径方向強度が維持される時間は、ステント完成品のＭｎが低下するほど減少する。径方向強度が血管を支持するのに十分なほど高く且つ十分な時間にわたって維持されるように、完成品のＭｎは十分に高くなければならない。
【００３６】
さらに、本発明者らは、ＰＬＬＡの加工において、高過ぎる溶融加工温度が過剰なモノマーの生成及びオリゴマーをもたらし、次いでこれらの全てが患者に埋め込まれた完成品の分解時間に影響することを見出した。モノマーの生成は、エステル交換反応（末端基バックバイティング（ｅｎｄ  ｇｒｏｕｐ  ｂａｃｋ  ｂｉｔｉｎｇ））によって引き起こされる。この解重合反応は、押出し中の臨界温度及び滞留時間の超過の組み合わせによって引き起こされ、それによってこの追加的な分解メカニズムを生じる。分解速度の増大により、吸収を完了するための時間が減少し、また径方向強度が維持される時間が短縮される。したがって、満足なステント性能のためにモノマー含有量に対する上限が存在する。ＰＬＬＡにおけるＬＬＡモノマーでは、ＬＬＡは一般に１ｗｔ％未満とされうる。前述のように、高いＩＶの樹脂を加工するための押出し中のより大きな温度及び溶融滞留時間により、モノマー含有量が増大する。
【００３７】
他の課題としては、（１）粘度が（ＩＶ）５に比例するため、ＩＶの小さな変化が重大なプロセスの変更をもたらすこと、（２）管の大きさの内径（ＩＤ）、外径（ＯＤ）、同心度、及び楕円率について厳密な仕様を満たさなければならないこと、並びに、（３）ゲル数（ｇｅｌ  ｃｏｕｎｔｓ）が低くなければならず、そのため高密度のスクリーンパックを要することがある。これは、高い動作圧力及び追加的な局所的せん断発熱につながる。
【００３８】
押出しにおける別の重要な課題は、生分解性ポリマー樹脂の含水量に対処することである。本発明者らの研究では、ＰＬＬＡ樹脂の水分レベルが押出し中の分子量とモノマー含有量の両方の制御のための極めて重要なパラメータであることが示された。本発明者らは、押出し中の樹脂の多過ぎる水分及び少な過ぎる水分が、押出し構造体の特性及びステント完成品に望ましくない影響をもたらす可能性があることを認識している。
【００３９】
本発明者らは、樹脂の水分レベルが高過ぎる（例えば、１０００ｐｐｍより大きい）とき、分子量の低下又は樹脂のＩＶの損失が増大することを見出した。分子量の損失の増大は、高い加工温度でのより多い加水分解による鎖切断から生じると考えられる。これは、２１０℃（４１０°Ｆ）ほどの低い温度で押出しが行われても観察された。
【００４０】
含水量が低すぎる（例えば、５０ｐｐｍより低い）とき、押出機におけるＰＬＬＡ樹脂の溶融粘度が増大することが研究から見出された。結果として、押出機における加工温度は、製品の品質及び一貫性（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）を維持する（例えば、押出品の透明性を維持する）ように増大され、例えば、２３８℃（４６０°Ｆ）以上に増大された。ポリマー樹脂の含水量は溶融粘度を減少させる重大な可塑剤として作用すると考えられる。したがって、低含水量での増大した溶融粘度は、可塑化効果の損失又は可塑化効果の度合いの減少によるものであったと考えられる。分子量損失及びモノマー生成の増大が、低含水量樹脂からより高温度で押し出された管で観察された。これらの効果は、部分的には、分子量を減少させモノマーを生成する反応の増大によって引き起こされたと考えられる。
【００４１】
ＰＬＬＡ樹脂の含水量を減少させる従来の方法が本発明者らによって実施された。この方法では、ＰＬＬＡ樹脂が、真空オーブンで５ｐｐｍ未満の非常に低いレベルまで乾燥された。例えば、樹脂は約６０℃で６時間、次いで約１２０℃で６時間、真空オーブンでベークされた。次いで乾燥された樹脂は、押出しプロセス中に数回、押出機のオープンホッパーに移送された。乾燥された樹脂がオープンホッパーに移送された後、押出し中にその水分レベルが上昇することが見出された。製品一貫性が欠けていることが見出された。具体的には、押出し実行中に押し出された管のモノマー含有量が変動することが見出された。時間が進むに従って、管のモノマー含有量が減少することが見出された。オープンホッパー内のより長い滞留時間の樹脂がこの機構の環境から水分を吸収したため、押出機に入る樹脂の含水量が時間とともに増大したと考えられる。押出し実行の開始時に入るホッパー内での滞留時間がより短い低含水量樹脂が、より高い溶融粘度を有し、それによりランダムな鎖切断を生じうるせん断力による機械的分解が起こる、と仮定される。
【００４２】
したがって、要約すると、大き過ぎる含水量は分子量の損失の増大をもたらし、小さ過ぎる含水量はモノマー生成及び分子量損失の増大をもたらすことになる。大きい含水量によってランダムな加水分解が引き起こされる。臨界温度（約２２０〜２４０℃）及び臨界滞留時間が超過すると（約１３分）、モノマー含有量が増大される。同時に作用する３つの分解機構、すなわち、（１）ランダムな鎖切断を引き起こすせん断力による機械的分解、（２）鎖切断も引き起こす加水分解、及び（３）本質的に解重合であるモノマー生成が存在する。３つ全てが同時に起こり、それぞれの程度は、せん断力、温度、滞留時間、及び含水量の複雑さに応じて変わる。
【００４３】
このように、ポリマー樹脂の可塑化を可能にする下限を上回り、より大きい含水量において観察される分子量の損失を減らす上限を下回るように、押出し中のポリマー樹脂の含水量を制御するための方法が必要とされることが上記の研究に基づいて見出された。水分の上限は、全く又は重大な加水分解を生じないように十分に低い。さらに、水又は他の作用物を用いて一貫したレベルで生分解性樹脂を可塑化するための方法が必要とされる。押出し中のＰＬＬＡ樹脂の一貫した可塑化は、均一且つ一貫した押出品、例えば、管の外観、分子量、モノマー含有量、及び他の特性の達成を促進する。例示的下限は、５０、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、及び４００ｐｐｍを含む。例示的上限は、１００、２００、３００、５００、７００、１０００、２０００、及び３０００ｐｐｍを含む。例示的範囲は、上記の下限とそれより高い上記の上限のいずれかとの任意の組み合わせを含む。例示的な好ましい範囲は、５０〜１０００ｐｐｍとすることができる。押出し温度（溶融されたＰＬＬＡ）がより低いと、含水量がより大きくなりうる。
【００４４】
押出しのためにポリマー樹脂における水分を制御するある種の実施形態は、樹脂を押出機に供給するための出口を有する容器内にポリマー樹脂を配置することを含む。容器は、ホッパー乾燥機と呼ばれることがある。樹脂は、容器から押出機内に直接供給されうる。容器は、周囲の水分、すなわち相対湿度に応じて含水量を有する周囲空気へのポリマー樹脂の曝露を最小限にする又は防止するために密封可能である。いくつかの実際的な実装形態では、ＰＬＬＡにおける低いが安定した又は一定の水分レベルを維持するために、押出し前又は押出し中に周囲の水分の密封容器内への漏れがある。押出しの開始の前に、密封容器内の樹脂は、樹脂中に乾燥ガスを循環させてポリマー樹脂の含水量を非常に低いレベルへ減少させることで乾燥させることができる。例えば、樹脂は、５０ｐｐｍと１０００ｐｐｍの間、或いはより狭く１００〜５００ｐｐｍ又は１００〜３００ｐｐｍの含水量にまで乾燥されうる。乾燥時間は、例えば、１〜６時間又はより狭く４〜６時間、或いは６時間より長くしてもよい。
【００４５】
乾燥ガスは、空気又は窒素のような低含水量ガスとすることができる。乾燥ガスは、圧縮ガスタンクのようなソースによって供給されうる。ドライガス流を樹脂に通した後、樹脂から吸収された水分をガスから除去するためにドライガス流をデシカント床に通すことができる。その後、ガスを樹脂へ再循環させることができる。ホッパー内のポリマー樹脂を乾燥させるための例示的機器として、コネチカット州イーストウィンザーのＤｒｉ−Ａｉｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．製のＤｒｉ−Ａｉｒデシカント乾燥器がある。
【００４６】
樹脂を通った乾燥ガスに水分が存在しない又は実質的に存在しないことが可能である。例えば、乾燥ガスは、−４０又は−４５℃未満の露点を有する空気でありうる。水分センサは、乾燥ガスが樹脂を循環する前に乾燥ガスの含水量（例えば、露点温度、相対湿度）をモニターすることができる。乾燥プロセスの温度は、乾燥ガスの温度又は容器内部の温度に対応しうる。乾燥温度は、２５〜７０℃、或いはより狭く２５〜３０℃、３０〜４０℃、４０〜５０℃、５０〜６０℃、又は６０〜７０℃でありうる。温度センサは、容器を通る前の乾燥ガスの温度、及び容器内部の温度をモニターすることができる。乾燥ガスの流量は、乾燥温度において５〜１５ｍ３／ｈとすることができる。押出し中、樹脂を通る乾燥ガスの循環が維持されうる。樹脂から水分を除去する速度は温度が高いほど速いため、より高い温度が好まれることがある。したがって、含水量の選択された範囲に達するために必要な乾燥時間は、温度の増加とともに減少する。
【００４７】
いくつかの実施形態では、樹脂の水分レベルは、押出し中、選択された範囲内になるように制御されうる。押出し前の乾燥条件を維持することにより、樹脂の含水量が減少し続けることがある。したがって、乾燥では水分が存在しない又は実質的に存在しないため、乾燥ガスの継続した循環により、樹脂の含水量が望ましい下限より下へ減少することがある。
【００４８】
容器内部又は容器を出た後の乾燥ガスの水分レベルは、相対湿度又は水分のｐｐｍを測定する水分センサによってモニターすることができる。高精度の湿度センサは、カリフォニア州サンノゼのＶａｉｓａｌａより入手できる。代わりに、樹脂のサンプルを容器から取り出して樹脂の含水量を決定してもよい。乾燥温度、乾燥ガスの流量、又は両方は、望ましい範囲、特に下限より上の樹脂の含水量を維持するために調節されうる。
【００４９】
ある種の実施形態では、乾燥ガス又は容器の温度を低下させて樹脂の含水量を制御することができる。例示的実施形態では、温度は、６０〜７０℃から２５〜３０℃に低下させることができ、より一般的には、５、１０、１５、２０、３０、３５、又は４０℃だけ低下されうる。例示的実施形態では、樹脂の含水量を下限より上に維持するように流量を減少させることができる。流量は、初期流量の７５〜９５％、５０〜７５％、２５〜５０％、１０〜２５％、又は１０％未満に減少させることができる。いくつかの実施形態では、乾燥ガスの流量は押出し開始後の一定の時間にわたり停止されうる。
【００５０】
含水量は、そのような（１つ又は複数の）調節の後に定期的にモニターされうる。そのような調節の後に含水量が上限より上に増大した場合、乾燥ガスの温度、流量、又は両方は、樹脂の含水量を上限より下に維持するように調節することができる。例示的実施形態では、温度は、５、１０、１５、２０、３０、３５、又は４０℃だけ上昇されうる。例示的実施形態では、乾燥ガスの流量は、樹脂の含水量を上限より下に維持するように増大させることができる。流量は、初期流量の７５〜１００％、５０〜７５％、２５〜５０％、又は１０〜２５％に増大されうる。いくつかの実施形態では、流量を止めて初期レベル、より高いレベル、又はより低いレベルに戻した後に再開することができる。
【００５１】
図３は、押出し前及び押出し中にポリマー樹脂の含水量を制御するための例示的システム１２０の概略図を示す。システム１２０は、矢印１２４で示されるように押出機（図示せず）に供給される樹脂を保持する樹脂ホッパー１２２を備える。乾燥ガス流１２８はホッパー１２２に入り、ホッパー内の樹脂を通る。乾燥ガス１２８の温度及び湿度は、ホッパー１２２に入る前に温度及び湿度センサ１３０によってモニターされる。乾燥ガス流１２９は、樹脂を通って樹脂から水分を除去した後にホッパー１２２から出る。湿度センサ１３３は、乾燥ガス流１２９の湿度をモニターする。圧力センサ１３１は、乾燥ガス流１２８の圧力をモニターする。乾燥ガス流１２９は、ポリマー樹脂から吸収された水分を乾燥ガスから除去するためにデシカント床などの乾燥器ユニット１２６に送られる。システム１２０は、２つのデシカント床（図示せず）を備えることができる。乾燥ガスが一方の床に通され、その間に他方の床が再生される（水分が除去される）ことが可能である。過圧弁１３４は、システムから過剰圧力を開放する。乾燥器ユニット１２６は、乾燥ガス流１２９から水分を除去して、水分が存在しない又は実質的に存在しない乾燥ガス流１２８を生成する。乾燥ガスの温度は、樹脂の含水量を制御するために熱交換器（図示せず）によって調節することができる。乾燥ガスの流量は、流量制御装置（図示せず）によって増加又は減少させることができる。
【００５２】
本発明のさらなる実施形態は、前記ポリマー樹脂を通る乾燥ガス流の含水量を調節することによって、押出し中のポリマー樹脂の含水量を、選択された範囲内又は目標値の特定の許容差内に制御することを含む。選択された範囲は、前述のように下限と上限の間にされうる。そのような実施形態では、前述のようにポリマー樹脂を密封容器に収容でき、それにより、外部環境と比べてわずかに正圧の圧力で容器又はホッパードライヤ内への周囲の水分の漏れを最小限にする又は防止する。乾燥ガス流の含水量の調節は、ポリマー樹脂を通る前、ポリマー樹脂を通った後、又は両方で乾燥流の含水量に基づくことができる。
【００５３】
特定の許容差は、目標値の上側、下側、又は上下両側における、目標値からの特定の許容可能なずれを意味する。ポリマー樹脂含水量の目標値からの特定の許容差は、１ｐｐｍ未満、１〜２ｐｐｍ、２〜３ｐｐｍ、２〜５ｐｐｍ、５〜１０ｐｐｍ、１０〜１５ｐｐｍ、１０〜２０ｐｐｍ、１５〜２０ｐｐｍ、２０〜３０ｐｐｍ、３０〜５０ｐｐｍ、５０〜１００ｐｐｍ、１００〜２００ｐｐｍ、又は２００ｐｐｍより大とすることができる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、乾燥ガスの含水量の調節は、選択された範囲内にポリマー樹脂の含水量を維持するために、乾燥ガス流の含水量を増加又は減少させることを含む。樹脂ホッパー又は乾燥ガスの温度はプロセス中に変動されうるが、樹脂の含水量は、乾燥プロセスの温度を調節することなく、選択された範囲内に制御されうる。乾燥ガスの流量は調節されうるが、樹脂の含水量は、水分が存在しないドライガス流の流量を調節することなく制御されうる。後述するように、乾燥ガスの流量調節は、モイストガス流のドライガス流への注入に基づくことができる。
【００５５】
密封容器内のポリマー樹脂の含水量と乾燥ガスの含水量との間の関係が、ポリマー樹脂の含水量を選択された範囲内に維持する乾燥ガスの含水量に対する調節を決定するために使用されうる。特に、ポリマー樹脂の含水量の選択された範囲が、乾燥ガスの含水量の選択された範囲に対応することができる。この関係は乾燥ガスの温度に依存する。したがって、所与の温度において、選択された範囲内への乾燥ガスの含水量の制御が、対応する選択された範囲内へポリマー樹脂の含水量を制御することになる。乾燥ガスの含水量が、例えば、相対湿度としてモニターされてよく、対応するポリマー樹脂の含水量がｐｐｍの単位でモニターされてもよい。乾燥ガス流の相対湿度は、乾燥ガスの含水量を調節するために即座のフィードバックを提供できるインラインセンサを用いて即座にモニターすることが可能である。ポリマー樹脂の含水量の測定では、その測定がオフラインで行われ遂行に数分間かかるため、そのようなフィードバックは別個にできない。
【００５６】
密封容器内のポリマー樹脂の含水量と乾燥ガスの含水量との間の関係は、実験的に決定されうる。例えば、選択された温度において、乾燥ガスの含水量の関数としてのポリマー樹脂の含水量が決定されうる。対応する範囲はそのようなデータから特定されうる。
【００５７】
方法は、選択された範囲又は目標値にポリマー樹脂の含水量を維持するための乾燥流の温度を選択することを含むことができる。選択された温度におけるポリマー樹脂の含水量の選択された範囲又は目標値に対応する乾燥流の含水量の範囲又は目標値がもたらされる。次いで、乾燥流含水量の選択された範囲又は目標値に、乾燥ガスの含水量を維持することができる。この維持は、乾燥流の含水量が、選択された範囲から又は特定の許容差のある目標値から逸脱するときに、乾燥流の含水量を調節することに対応することができる。
【００５８】
例えば、選択された温度において、樹脂の目標含水量が乾燥ガスの目標含水量に対応する。乾燥ガスの測定された含水量は乾燥ガスの目標含水量と比較される。次いで、乾燥ガスの含水量を調節して、目標含水量の特定の許容差内に乾燥ガスの含水量を維持することができる。
【００５９】
乾燥ガスの含水量の調節は、樹脂容器への入口で測定される乾燥ガスの含水量に基づくことができる。代わりに、乾燥ガスの含水量の調節は、樹脂を通った後に樹脂容器の出口で測定される乾燥ガスの含水量に基づくこともできる。別の好ましい方法では、乾燥ガスの含水量の調節は、樹脂容器の出口と入口の両方における含水量並びに２つの含水量の差に基づく。この場合、入口と出口における乾燥ガスの含水量の目標値が、目標樹脂含有量に対応する目標含水量である。また、入口と出口の乾燥ガスの含水量の目標差はゼロであり、これはゼロが平衡状態を表すからである。このように、乾燥ガスの含水量は、出口と入口における含水量が、特定の許容差の範囲内及び平衡状態の特定の許容差の範囲内に維持されるように調節される。
【００６０】
ある種の実施形態では、乾燥ガス流は第１のガス流を含むことができ、より高い含水量を有する第２のガス流を第１のガス流に注入することによって含水量を変化させることができる。乾燥ガス流の含水量は、第２のガス流の第１のガス流への注入流量を増大させることにより増大させることができる。いくつかの実施形態では、第１のガス流は、前述のように水分が存在しない又は実質的に存在しないドライガス流とすることができる。例えば、第１のガス流は−４０又は−４５℃未満の露点を有する。
【００６１】
図４は、含水量が可変の乾燥ガスを用いて、押出し前及び押出し中にポリマー樹脂の含水量を制御するための例示的システム１５０の概略図を示す。システム１５０は、矢印１５４で示されるように押出機（図示せず）に供給される樹脂を保持する樹脂ホッパー１５２を備える。
【００６２】
乾燥ガス流１５８はホッパー１５２に入り、ホッパー内の樹脂を通る。乾燥ガス１５８の温度及び湿度は、ホッパー１５２に入る前に温度及び湿度センサ１６０によってモニターされる。乾燥ガス流１６２は、樹脂を通った後にホッパー１５２から出る。湿度センサ１６３は、乾燥ガス流１６２の水分（例えば湿度）をモニターする。センサ１６１は、乾燥ガス流１５８の圧力をモニターする。乾燥ガス流１６２は、デシカント床などのドライヤ部１６４に送られる。過圧弁１６５は、システムから過剰圧力を開放する。ドライヤ部１６４は、乾燥ガス流１６２から水分を除去して、水分が存在しない又は実質的に存在しないドライガス流１６８を生成する。乾燥ガス流１５８は、モイストガス流１７０をドライガス１６８に注入することによって生成される。乾燥ガス流１５８の含水量は、ドライガス流１６８と組み合わされるモイストガス流１７０の量を調節することによって変化させられる。
【００６３】
モイストガス流１７０は、湿度調整ユニット１７２によって生成される。流量制御装置１７８によって調整されたガス流１７６が、圧縮ガスソース１７４からユニット１７２に供給される。湿度調整ユニット１７２は、選択された相対湿度のような選択された値で一定の含水量を有するモイストガス流１７０を供給することができる。乾燥ガス流１５８の含水量は、モイストガス流１７０の流量を調節することによって調節される。この調節は、流量制御装置１７８によってガス流１７６から湿度調整ユニット１７２への流量を変化させることにより行うことができる。ガス流１７６の流量の調節を介した乾燥ガス流１５８の含水量の調節は、ホッパー１５２の入口及び出口における乾燥ガス流１５８の相対湿度（ＲＨ）測定値に基づいている。ＲＨｅｎｔｒ及びＲＨｅｘｉｔが目標ＲＨと比較され、ＡＢＳ（ＲＨｅｎｔｒ−ＲＨｅｘｉｔ）が目標値のゼロと比較される。これらの量が目標値の特定の許容差内になるように流量の調節が行われる。
【００６４】
湿度調整ユニットは、ノースカロライナ州のＰａｒａｍｅｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｂｌａｃｋ  Ｍｏｕｎｔａｉｎから入手してもよい。例えば、９３１０シリーズの１００  ＣＦＭ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｕｎｉｔは、選択された温度及び湿度を有する気流を生成することができる。Ｄｒｉ−Ａｉｒデシカント乾燥器からの乾燥空気と混ぜて、任意の温度及び湿度を有するガス流が生成されうる。Ｄｒｉ−Ａｉｒシステムは閉ループシステムであるが、加湿されたガスがループに注入されると圧力が管理されうるホッパーは完全に気密ではなく、ループ内の通気弁を過剰なループ圧力を防止するために開けることができる。窒素など他の不活性搬送ガスが使用されてもよい。
【００６５】
いくつかの実施形態では、押出し前の乾燥プロセスの開始において、乾燥ガスのＲＨの目標値が、樹脂を非常に迅速に乾燥させるために非常に低い値に設定されてもよい。この目標ＲＨは、押出しのための目標ポリマー樹脂の含水量に対応するＲＨの目標値を下回ることができる。そして乾燥ガスの露点は、例えば−４０℃に初期設定されうる。この初期段階で、モイストガス流１７０の流量はゼロに設定されてもよい。しかし、押出しが始まる前に、目標ＲＨを増大させることによって乾燥ガス流の含水量が増大されて、樹脂の平衡含水量は選択された範囲、例えば５０〜１０００ｐｐｍとなる。
【００６６】
この初期段階の間、乾燥ガスは６０〜７０℃のような高めの温度になることがあるが、２５〜３０℃のような低めの温度になることもある。一般的には、乾燥ガスの温度は２０℃と７０℃の間でありうる。初期段階で乾燥ガスの温度を高く維持する利点は、樹脂がより迅速に平衡水分レベルに達することである。制御された低いレベルの水分を有する乾燥ガスがホッパー内に供給される限り、樹脂は固定された水分量のままとなる。押出し前及び押出し中の乾燥プロセスの第２の段階では、乾燥ガス及びポリマーの含水量が目標に達するように制御されたとき、乾燥温度は、２５〜７０℃、或いはより狭く２５〜３０、３０〜４０、４０〜５０、５０〜６０、又は６０〜７０℃でありうる。例示的実施形態では、初期段階で乾燥ガスの温度は６０〜７０℃であり、第２段階で乾燥ガスの温度は２５〜４０℃である。
【００６７】
他の実施形態では、乾燥器ユニットからのドライガス流への注入のために、乾燥器ユニットと、固定された含水量を有する事前調整ガスのソース（例えば、窒素、圧縮空気のタンク）と、の間に、遮断一方向弁を配置することができる。樹脂を保持するホッパー／乾燥器には、２つの湿度センサが取り付けられ、１つはガス／空気入口ソースのすぐ上のホッパー底部に、もう１つはホッパー／乾燥器の上部に付けられている。図５は、含水量が可変の乾燥ガスを用いて、押出し前及び押出し中にポリマー樹脂の含水量を制御するための別の例示的システム２００の概略図を示す。システム２００は、押出機２０４に供給される樹脂を保持する樹脂ホッパー２０２を備える。
【００６８】
含水量が可変の乾燥ガス流２０６がホッパー２０２に入り、ホッパー内の樹脂を通る。流れの方向は矢印２０５で示されている。ホッパー２０２は、湿度をホッパーの入口及び出口でそれぞれ測定するために、ホッパーの底部の湿度センサ２０８及びホッパーの上部の湿度センサ２１０を有する。乾燥ガス流２１２は、ホッパー２０２を出て、ドライガス２１３を生成するために乾燥器ユニット２１４に送られる。乾燥器ユニット２１４は、乾燥ガス流２１２から水分を除去して、水分が存在しない又は実質的に存在しないドライガス流２１３を生成する。圧縮空気ソース２１６は、乾燥器ユニット２１４のためのガスソースとして使用される。モイストガス流２１８をドライガス流２１３に注入することによって、選択された含水量を有する乾燥ガス流２０６が生成される。
【００６９】
乾燥ガス流２０６の含水量は、ドライガス流２１３に注入されるモイストガス流２１８の量を調節することによって変化させられる。モイストガス流２１８のソースは、５０ｐｐｍと１０，０００ｐｐｍの間とされうる選択された一定の含水量を有するガス（例えば、窒素又は空気）を含む事前調整ガスタンク２２０である。遮断一方向弁２２２が、乾燥器ユニット２１４と事前調整ガスタンク２２０の間に配置される。弁２２２は、ドライガス流２１３に注入されるモイストガス流２１８の注入を制御し、したがって乾燥ガス２０６の含水量を制御する。湿度センサ２０８及び２１０からの測定値は、樹脂が目標含水量の特定の許容差内に制御されるように乾燥ガス２０６の水分量を調節するために、弁２２２へのフィードバックとして使用される。システムは、センサ２０８及び２１０が同じ含水量を測定するときに平衡状態にある。
【００７０】
図４に示した実施形態と同様の別の実施形態は、一定の相対湿度を有するホッパーにモイストガスを供給する。湿潤含水量は、５０及び２０００ｐｐｍの含水量を有する空気又は窒素とされうる。例えば１５ｐｓｉと２０ｐｓｉの間のわずかな正圧が、ホッパー内で維持されうる。さらに、乾燥ガス及びホッパー内の温度は、周囲温度よりわずかに高くすることができ、例えば、その温度は、２０℃と４０℃の間又はより狭く３０℃と３５℃の間でありうる。発明者らによる以前の実験では、ＰＬＬＡの水分平衡が室温においても驚くほど非常に迅速であることが示されている。したがって、樹脂はモイストガス環境に迅速に反応することが期待される。システムは２時間未満に平衡に達することが期待される。平衡は出口のガスの含水量に等しい入口のガスの含水量によって証明される。そのような方法は、樹脂が押出機に投入されつつ常に一定の含水量を有することになることを確実にする。
【００７１】
本発明のさらなる実施形態は、水分又は水以外の物質を用いた、押出機内へ供給するためのポリマー樹脂の可塑化を含むことができる。ある種の実施形態では、二酸化炭素をポリマー樹脂の可塑化のために使用することができる。いくつかの実施形態では、二酸化炭素を含むガスがホッパー内のポリマー樹脂に通される。ガスは、１００％の二酸化炭素にすることができ、気体、液体、又は超臨界状態にすることができる。ガスは、二酸化炭素と、空気、窒素、又は水など他のガスとの混合であってもよい。
【００７２】
ポリマー樹脂は二酸化炭素を吸収し、二酸化炭素で飽和するまで、樹脂を通る二酸化炭素の流れが継続しうる。二酸化炭素の流れは、押出しプロセスを通じて継続されうる。前述のようにホッパーは、周囲の水分に対する樹脂の曝露を最小限にするために密封されるか又は正圧を有することができる。
【００７３】
二酸化炭素は樹脂に浸透し、樹脂の溶融粘度を減少させることによって押出し中に可塑剤として作用する。水分と異なり、二酸化炭素はＰＬＬＡに対し不活性であり、ＰＬＬＡを合成するための溶媒として使用され、ＰＬＬＡ樹脂の化学分解を引き起こさない。Ｖｏｄａ，Ｓ．他  Ｐｏｌｙｍｅｒ  ４５（２００４）７８３９〜７８４３。二酸化炭素による可塑化は、押出機内のポリマー樹脂の溶融粘度を低下させて、モノマー生成及び熱分解が減少される低い押出し温度を可能にする。ある気圧に対するＰＬＬＡ中の二酸化炭素の溶解度について公表されたデータを外挿すると、２５℃でのＰＬＬＡ中のＣＯ２の溶解度は、およそ０．５％又は５０００ｐｐｍである。Ｌｉａｏ，Ｘ．他  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｉｎｔ  ２０１０；５９：１７０９〜１７１８。
【００７４】
ガスの温度は、２５から７０℃、或いはより狭く２５〜３０、３０〜４０、４０〜５０、５０〜６０、又は６０〜７０℃でありうる。押出機に入る樹脂の二酸化炭素含有量は、５００〜１０，０００ｐｐｍ、５００〜５０００ｐｐｍ、１０００〜２０００ｐｐｍ、２０００〜３０００ｐｐｍ、３０００〜４０００ｐｐｍ、又は４０００〜５０００ｐｐｍとすることができる。
【００７５】
いくつかの実施形態では、ガスは乾性又は低含水量を有することができる。例えば、含水量は、１５００ｐｐｍ未満とされうる。樹脂を通るドライガス流は、ポリマー樹脂の水分の低く一貫したレベルを可能にするように樹脂から水分を除去することができる。樹脂の目標含水量は、２０ｐｐｍ未満、２０〜５０ｐｐｍ、５０〜１００ｐｐｍ、１００〜３００ｐｐｍ、３００〜１０００ｐｐｍ、又は５０〜１０００ｐｐｍとされうる。溶融粘度に関しては、二酸化炭素が可塑化を実現するため、低い水分レベルは問題にならない。
【００７６】
いくつかの実施形態では、上記及び図５及び６に示したように、モイストガスをドライガス流と混合するのではなく、二酸化炭素を乾燥空気又は窒素のようなドライガス流と混合することができる。二酸化炭素の相対容量パーセントは、１％〜９９％、或いはより狭く１〜１０％、１０〜５０％、５０〜８０％、又は８０〜９０％とされうる。
【００７７】
ある種の実施形態では、フレオン（ｆｒｅｏｎ）がポリマー樹脂を可塑化するために使用されうる。いくつかの実施形態では、フレオンを含むガスを、樹脂を含むホッパーに加える又は通すことができる。フレオンは、閉循環ループにおいてホッパーを通って循環されうる。ポリマー樹脂はフレオンの一部を吸収しうる。樹脂を通るガスの流れは、樹脂がフレオンで飽和するまで継続されうる。ガスの流れは、押出しプロセスを通じて継続されうる。
【００７８】
いくつかの実施形態では、二酸化炭素に関して説明したように、ガスは乾性又は低含水量を有することができる。樹脂の目標含水量は、フレオンが樹脂を可塑化するので、二酸化炭素に関して説明したのと同じレベルにすることができる。
【００７９】
ポリマー樹脂用の可塑剤として使用するためのフレオンの種類の選択は、いくつかの因子によって規定されうる。これらの因子は、フレオンがポリマー樹脂のための溶媒でありポリマー樹脂溶融物を可塑化することを含む。さらに、フレオンは、押出品から容易に除去されるべきである。したがって、フレオンは、２５℃で３００Ｔｏｒｒ以上の高い蒸気圧を有し、周囲条件すなわち２５〜３０℃のもとで気体又は低沸点液体であるべきである。その結果、可塑剤は蒸発して押出品から容易に除去される。除去の速度は、押出し後に押出品を加熱することによって増大できる。さらに、フレオンは、無毒性且つ不燃性であるべきである。表１は、ＰＬＬＡの押出しに役立つことが期待されるフレオン可塑剤の一覧である。
【００８０】
【表１】
0006016282.tif 000002
【００８１】
本発明のために、以下の用語及び定義が適用される。
【００８２】
「相対湿度」は、空気と水蒸気の混合物における水蒸気の量の測定値である。相対湿度は、通常、空気と水蒸気の混合物における水蒸気の分圧として定義され、それらの条件での飽和蒸気圧の百分率として与えられる。
【００８３】
「露点」は、水蒸気が水に凝縮するように一定の大気圧で所与の湿潤空気塊が冷却されるべき温度である。凝縮された水は露と呼ばれる。露点は飽和温度である。露点は相対湿度に関連付けられる。高い相対湿度は、露点が現在の気温に近いことを示す。１００％の相対湿度は、露点が現在温度と等しく、空気が最大限に水で飽和されていることを示す。露点が一定のままで温度が上昇すると、相対湿度が低下することになる。
【００８４】
「分子量」という用語は、分子量の１つ又は複数の定義を意味することがある。「分子量」は、個別のセグメント、ブロック、又はポリマー鎖の分子量を意味することがある。「分子量」はまた、セグメント、ブロック、又はポリマー鎖の型の重量平均分子量又は数平均分子量を意味することもある。
【００８５】
数平均分子量（Ｍｎ）は、個別のセグメント、ブロック、又はポリマー鎖の分子量の一般的な算術平均値を意味する。分子量は、典型的には「ダルトン」と呼ばれるグラム／モルで表される。これは、Ｎ個のポリマー分子の分子量を測定し、重量を合計してＮで割ることによって決定される。
【００８６】
【数１】
0006016282.tif 000003
ここで、Ｎｉは分子量Ｍｉを有するポリマー分子の数である。重量平均分子量は、以下の式によって与えられる。
【００８７】
【数２】
0006016282.tif 000004
ここで、Ｎｉは分子量Ｍｉの分子の数である。特に指示がない限り、「分子量」は数平均分子量（Ｍｎ）を意味する。
【００８８】
「半結晶性ポリマー」は、結晶分子構造の領域及び非結晶領域を有する又は有することが可能なポリマーを意味する。結晶領域は、非結晶領域内に分散又は埋め込みされうる晶子又は球晶と呼ばれることがある。
【００８９】
「ガラス転移温度」Ｔｇは、ポリマーの非晶質ドメインが、大気圧において、脆いガラス状態から固体の変形可能な又は延性のある状態に変わる温度である。言い換えれば、Ｔｇは、ポリマー鎖におけるセグメント運動の開始が起きる温度に対応する。非晶質又は半結晶性ポリマーが温度上昇にさらされたとき、ポリマーの膨張係数と熱容量の両方が温度の上昇とともに増大し、分子運動の増大を示す。温度が上昇するにつれて熱容量が増大する。熱容量の増大は、運動による熱放散の増大に対応する。所与のポリマーのＴｇは加熱速度に依存する可能性があり、ポリマーの熱履歴並びに結晶化度に影響されうる。さらに、ポリマーの化学構造が移動度に影響を与えることによってガラス転移に大きく影響する。
【００９０】
Ｔｇは、ガラス転移が行われる温度範囲の近似の中間点として決定することができる［ＡＳＴＭ  Ｄ８８３〜９０］。Ｔｇの最もよく使用される定義は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）での加熱のエネルギー放出を使用する。本明細書では、Ｔｇは、２０℃／分の加熱速度で示差走査熱量測定（ＤＳＣ）で測定されたガラス転移温度を意味する。
【００９１】
「応力」は、平面内の小面積を通して作用する力に見られるような単位面積当たりの力を言う。応力は、面に垂直及び平行の成分に分割することができ、それぞれ法線応力及びせん断応力と呼ばれる。引張応力は、例えば、拡張（長さの増加）をもたらす垂直成分の加えられる力である。また、圧縮応力は、材料の圧縮（長さの減少）をもたらす材料に加えられる垂直成分の力である。応力は、長さの変化を示す材料の変形をもたらす。「拡張」又は「圧縮」は、材料の試料が応力を受けたときの試料の長さの増加又は減少として定義されうる。
【００９２】
「歪み」は、所与の応力又負荷において材料に発生する拡張又は圧縮の量を意味する。歪みは、元の長さに対する分数又は百分率、すなわち元の長さで割った長さの変化として表すことができる。したがって、歪みは、拡張の場合に正となり圧縮の場合に負となる。
【００９３】
「強度」は、材料が破壊される前に耐える軸に沿った最大応力を意味する。極限強度は、試験中に加えられた最大負荷を元の断面積で割って計算される。
【００９４】
「モジュラス」は、材料に加えた単位面積当たりの応力又は力の成分を、加えた力により生じる加えた力の軸に沿った歪みによって割った比として定義することができる。モジュラスは典型的には、線形領域における低歪みの応力−歪み曲線の初期の傾きである。例えば、材料が引張モジュラス及び圧縮モジュラスの両方を有する。
【００９５】
材料に対する引張応力は、材料が破壊される前に耐える軸に沿った最大引張応力を意味する「引張強度」に達するまで増大しうる。極限引張強度は、試験中に加えられた最大負荷を元の断面積で割って計算される。同様に、「圧縮強度」は軸方向に向けられた押す力に耐える材料の能力である。圧縮強度の限界に達すると材料は破壊される。
【００９６】
「靭性」は、破壊の前に吸収されるエネルギーの量であり、材料を破壊するために必要な仕事量と同等である。靭性の一つの尺度は、歪みゼロから破壊歪みまでの応力−ひずみ曲線下の面積である。この場合の靭性の単位は、材料の単位体積当たりのエネルギーとされる。例えば、Ｌ．Ｈ．Ｖａｎ  Ｖｌａｃｋ「Ｅｌｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」、ｐｐ．２７０−２７１、Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ（Ｒｅａｄｉｎｇ，ＰＡ，１９８９）を参照されたい。
【００９７】
本発明の特定の実施形態を示し記述してきたが、本発明のより広い態様において本発明から逸脱することなく変更及び改変が可能であることは、当業者には明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨及び範囲に含まれる全ての変更及び改変をその範囲内に包含する。
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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