(57)【要約】本発明は、水に曝露した際にシールする気体-または液体-透過性物質に関し、また、かかる物質の製造方法に関する。概して、本発明の物質は超吸収性繊維を含んでなる。本発明は、さらに、セルフシール媒体を含んでなる装置に関し、かかる装置の例としては、限定するものではないが、ピペットチップ等が挙げられる。【選択図】図１Ａ
2005501983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超吸収性繊維および第２繊維を含んでなる繊維ブレンドであって、第２繊維は超吸収性ではない、該繊維ブレンド。
【請求項２】
該ブレンドがヤーンである、請求項１記載の繊維ブレンド。
【請求項３】
該ブレンドがスライバである、請求項１記載の繊維ブレンド。
【請求項４】
超吸収性繊維が、アクリル酸系超吸収性物質、２層性ポリアクリロニトリル塩加水分解物、熱可塑性繊維と超吸収性粒子のブレンド、またはポリスクシンイミド加水分解物である、請求項１記載の繊維ブレンド。
【請求項５】
第２繊維が１成分ステープル繊維および／または２成分ステープル繊維である、請求項１記載の繊維ブレンド。
【請求項６】
１成分繊維が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン-6、ナイロン-6,6、ナイロンl2、コポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、コポリエステル、もしくはセルロース系繊維、またはそれらの組合せから製造される、請求項５記載の繊維ブレンド。
【請求項７】
２成分繊維が、ポリエチレン/ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン/ポリエチレンテレフタレート、コポリエステル/ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン/ナイロン、ポリプロピレン/ナイロン、またはナイロン-6,6 /ナイロン-6から製造される、請求項５記載の繊維ブレンド。
【請求項８】
内部と外部を有するキャビティー部からの水性液体の流出を防止する方法であって、該キャビティー部の該内部と該外部との間にセルフシール物質を配置することを含んでなり、該セルフシール物質が超吸収性繊維を含んでなる、前記方法。
【請求項９】
超吸収性繊維が、アクリル酸系超吸収性物質、２層性ポリアクリロニトリル塩加水分解物、熱可塑性繊維と超吸収性粒子のブレンド、またはポリスクシンイミド加水分解物である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
セルフシール物質が第２繊維をさらに含んでなる、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
第２繊維が１成分ステープル繊維および／または２成分ステープル繊維である、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
１成分繊維が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン-6、ナイロン-6,6、ナイロンl2、コポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、コポリエステル、もしくはセルロース系繊維、またはそれらの組合せから製造される、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
２成分繊維が、ポリエチレン/ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン/ポリエチレンテレフタレート、コポリエステル/ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン/ナイロン、ポリプロピレン/ナイロン、またはナイロン-6,6 /ナイロン-6から製造される、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
キャビティー部がピペットチップである、請求項８記載の方法。
【請求項１５】
第１端部および反対側の第２端部で開口している中空チューブ; 該第１端部および第２端部の間に位置する中心部材; ならびに、中空チューブの第１端部を吸引装置と結合させる手段;を含んでなるピペットチップであって、該中心部材が超吸収性繊維を含んでなる、前記ピペットチップ。
【請求項１６】
超吸収性繊維が、アクリル酸系超吸収性物質、２層性ポリアクリロニトリル塩加水分解物、熱可塑性繊維と超吸収性粒子のブレンド、またはポリスクシンイミド加水分解物である、請求項１５記載のピペットチップ。
【請求項１７】
セルフシール物質が第２繊維をさらに含んでなる、請求項１５記載のピペットチップ。
【請求項１８】
第２繊維が１成分ステープル繊維および／または２成分ステープル繊維である、請求項１７記載のピペットチップ。
【請求項１９】
１成分繊維が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン-6、ナイロン-6,6、ナイロンl2、コポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、コポリエステル、セルロース系繊維、またはそれらの組合せから製造される、請求項１８記載のピペットチップ。
【請求項２０】
２成分繊維が、ポリエチレン/ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン/ポリエチレンテレフタレート、コポリエステル/ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン/ナイロン、ポリプロピレン/ナイロン、またはナイロン-6,6 /ナイロン-6から製造される、請求項１８記載のピペットチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
1. 本発明の分野
本発明は、水に曝露されたときにシールするかまたは透過性が低くなる気体透過性セルフシール媒体に関し、また、かかる媒体の製造方法および使用方法、ならびにかかる媒体から製造される装置またはかかる媒体を含んでなる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
2.  本発明の背景
2.1.  セルフシール媒体
セルフシール媒体は気体透過性または液体透過性であるが、特定の物質に曝露されたときには透過性が低くなる物質である。典型的なセルフシール媒体は、水性の液体または蒸気と接触した場合に気体または液体の通過を防止または抑止し、様々なフィルター用途や通気用途において極めて有用である。用途のひとつはシリンジからの空気の排気である。この場合、セルフシール通気口の使用により、有害であり得るシリンジ内容物が漏れるのを防止しながら、シリンジから空気を排除することができる。他の用途はピペットにおけるサンプルのオーバーフロー防止である。セルフシール媒体のその他の可能な用途としては、限定するものではないが、液体貯蔵における通気および／または静脈内薬物送達システム等の送達システムを挙げられる。
【０００３】
広範な用途においてセルフシール媒体が有用であるためには、該媒体が水に曝露された際に迅速に反応(すなわち、シール)し、接触することになる水溶液の混入がほとんどなくなるかまたは全くなくなり、そして、気体または液体を再度通過させるまで高い背圧(例えば、約7 psi以上)に耐え得ることが必要である。該媒体を医療用途で使用する場合、該媒体は生物適合性(例えば、潜在的な毒性化学物質を含まないこと)である必要もあろう。
【０００４】
米国特許第4,340,067号は、空気は排除し得るが、血液の排出は防止するとされているバイパスエレメントを有するシリンジについて記載している。このバイパスエレメントは、水に曝露されたときに膨潤する親水性物質から製造されている。開示されている親水性物質(すなわち、多孔性のろ紙およびポリ塩化ビニル(PVC)とアクリロニトリルのコポリマー)はある程度水を吸収することはするが、吸収があまりにも遅いので他の用途ではさほど使用できない。また、多くの用途においてPVCコポリマーを使用することは、これらがフリーラジカル工程を使用して製造されるために微量の開始剤、モノマー、可塑剤その他の毒性分子を含んでいることがあるという事実によって制限されている。
【０００５】
米国特許第4,924,860号、同5,125,415号、同5,156,811号、および同5,232,669号は、異なるメカニズムにより機能するセルフシール媒体について開示している。これらの媒体は、水と接触した際に粘性の非晶質塊を形成するカルボキシメチルセルロース(CMC）等の親水性物質を含浸させた多孔性プラスチックから製造されている。残念なことに、CMCおよびその関連物質は水に溶解することから、濡れると構造完全性を全く有さず、それらを含む媒体から容易に浸出する。米国特許第5,156,811号に開示されているもののような媒体の有用性は、セルロース粉末が水の粘度を増大させてシーリングが生じる時点までの時間の長さによりさらに制限される。また、従来のCMC等のセルフシール物質はこれらを収容している細孔を通る水の通過に影響を及ぼすのみであるという事実によっても制限される。このことは、例えば、CMCをベースとするセルフシール媒体の細孔の大部分が、水と接触した際に十分なシーリングが生じるようにCMC粒子を含有している必要があることを意味する。したがって、従来のセルフシール媒体は10〜20重量％のセルロース粉末を含有している。
【０００６】
従来のセルフシール媒体は、その高いセルロース含有量がいくつかの問題を引き起こしている。例えば、そのことにより、セルロース粒子が媒体から脱落し、その周囲を汚染し得る可能性を増大する。また、従来のセルフシール媒体は上記したように多量のシーリング物質を含有しなければいけないことから、該媒体に構造性を付与し得るプラスチックマトリックスを相対的に少ない量で含まなければならない。このことは、該媒体の機械的強度に対して、特に濡れた際に、悪影響を与え得る。
【０００７】
第３のタイプのセルフシール媒体が米国特許第4,769,026号および同5,364,595号に開示されている。この物質は、平均孔径が小さい多孔性の疎水性プラスチックからなる。したがって、該物質を使用することにより、セルロースをベースとするセルフシール物質に関した深刻な混入問題を回避することができる。しかしながら、該物質は、水の通過が可能となる前の背圧には中程度しか耐えることができない。
【０００８】
第４のタイプのセルフシール媒体が、２００２年５月１０日公開のLi Yaoらによる国際公開WO02/36708号に開示されている。該文献には、多孔性の熱可塑性マトリックス中に埋め込まれた超吸収性物質粒子を含んでなる媒体について記載されている。記載されている具体的な媒体は、熱可塑性粒子及び超吸収性粒子を焼結することにより製造される。
【０００９】
2.2.  超吸収性物質
水と接触した際に急速に膨潤はするが、水に溶解はしないという物質が過去１０年間に開発されてきた。該物質は、本明細書中では「超吸収性物質」と呼ぶが「超吸収性ポリマー」としても知られており、大量の水を吸収し、濡れたときにもその構造完全性を保持することができる。Tomoko IchikawaとToshinari Nakajima,"Super absorbent polymers"Concise Polymeric Materials Encyclopedia, 1523-1524 (Joseph C. Salamoneら; CRC; 1999)を参照されたい。
【００１０】
様々な超吸収性物質が当業者に公知である。例えば、米国特許第5,998,032号は、超吸収性物質について、ならびに女性用衛生用品および医療用品におけるその使用について記載している。他の例が米国特許第5,750,585号（水膨潤性かつ超吸収性のフォーム状マトリックスについて記載している）および米国特許第5,175,046号（超吸収性積層構造について記載している）に記載されている。超吸収性物質のさらなる例としては、限定するものではないが、米国特許第5,939,086号; 同5,836,929号; 同5,824,328号; 同5,797,347号; 同4,820,577号; 同4,724,114号; および同4,443,515号に開示されているものを挙げることができる。
【発明の開示】
【００１１】
3.   本発明の概要
本発明は、部分的には、超吸収性繊維を含んでなる物質、かかる物質の製造方法、およびそれらの使用方法に関する。本発明の特定の物質を用いることにより、空気その他の気体の通過は可能だが、水その他の水性の液体と接触した場合にはシールする、プラグ、ベント、および他の部品を提供することができる。
【００１２】
本発明の実施形態の一つは、超吸収性繊維および第２繊維を含んでなる繊維ブレンドであって、第２繊維は超吸収性ではない、該繊維ブレンドを包含する。
【００１３】
本発明の別の実施形態は、内部と外部を有するキャビティー部からの水性液体の流出を抑制する方法であって、該キャビティー部の該内部と該外部との間に超吸収性繊維を含むセルフシール物質を配置することを含んでなる、前記方法を包含する。
【００１４】
本発明のさらに別の実施形態は、第１端部およびその反対側の第２端部で開口している中空チューブ; 該第１端部および第２端部の間に位置する中心部材; ならびに、中空チューブの第１端部を吸引装置と結合させる手段;を含んでなるピペットチップであって、該中心部材が超吸収性繊維を含んでなる、前記ピペットチップを包含する。
【００１５】
3.1.  定義
本明細書中で使用する場合特に他の規定のないかぎり、「繊維」という用語は、幅に対して長さの比率が高く、かつ、繊維状物質へと加工するのに好適な特性を有する任意の糸状の物質または構造体を意味する。繊維は、限定するものではないが、合成または天然の物質から製造することができる。
【００１６】
本明細書中で使用する場合特に他の規定のないかぎり、「ステープル繊維」という用語は、特定の長さに切断された繊維を意味する。
【００１７】
本明細書中で使用する場合特に他の規定のないかぎり、「２成分繊維」という用語は、２つの異なる組成物からなる部分を（通常は、隣り合ってまたは一方がもう一方を内部に含んで（芯部と鞘部））組み合わせた繊維を意味する。
【００１８】
本明細書中で使用する場合特に他の規定のないかぎり、「超吸収性繊維」という用語は、超吸収性ポリマーから製造される繊維または超吸収性物質を含んでなる繊維を意味する。特定の超吸収性繊維は、超吸収性ポリマーから製造される繊維である。特定の超吸収性繊維は、超吸収性でない物質を実質的に含有しない(例えば、約10、5、1、または0.5重量％未満しか含有しない)。
【００１９】
「約」というを一連の数の前に使用するときには、それぞれの数に対して適用するものと解すべきであることに留意すべきである。例えば、「約10、20、または30」という表現は、「約10、約20、または約30」という表現と同一の意味を表す。
【００２０】
3.2.  図面の簡単な説明
本発明の特定の実施形態における態様は、添付の図面を参照することにより理解することができる。各図面（図１Ａ〜図１Ｄ）の簡単な説明は後述する。
【００２１】
4.  本発明の詳細な説明
本発明は、様々な用途に使用し得る物質に関する。本発明の具体的な物質は、気体または非水性液体に対して透過性を示すが、水性の液体または蒸気に曝露されたときにはシールするかまたは透過性が低くなるセルフシール媒体である。好ましい本発明の物質は、セルフシール用途のために特に好適なものとする１以上の特性を示す。かかる特性の例としては、限定するものではないが、水性液体による迅速な膨潤性、良好な柔軟性、超吸収性繊維の高い積載能（loading、吸収能）、水への最少の溶解性、および超吸収性繊維が水と接触した際に形成される膨潤ゲルの最少の移動性を挙げることができる。かかる用途の例としては、限定するものではないが、Li Yaoらによって２０００年１０月３１日に出願された米国特許出願第09/699,364号、およびそれに対応する２００２年５月１０日に公開された国際公開WO02/36708号に開示されているピペットチップフィルターその他の用途を挙げることができる（両文献は参照により本明細書中に組み入れるものとする）。
【００２２】
本発明の物質は、「第２繊維」と本発明において呼ばれるものと組み合わせてあってもよい超吸収性繊維を含んでなる。第２繊維とは、例えば、超吸収性材料製でなく、該物質の湿潤時強度を増大し、かつ／または超吸収剤が水と接触したときに形成し得る超吸収性ゲルの移動度を減少させる繊維である。本発明の特定の物質は、約100、90、80、70、60、50、40、30、20、10、5、または1重量％の超吸収性繊維と、約0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、95、または99重量％の第２繊維からなる。本発明の特定の物質は約40〜約95重量％超吸収性繊維を含んでなる。
【００２３】
本発明の特定の実施形態は、Li Yaoらにより２００１年４月２０日に出願された米国特許出願第09/838,200号（参照により本明細書にその全内容を組み入れるものとする）に記載されているように、結合繊維を使用して製造される機能性繊維および繊維状物質を包含する。該文献において「機能性繊維」と呼ばれるものは超吸収性繊維である。しかしながら、本発明の多くの物質は焼結により製造されたものではなく、すなわち、該物質は、結合繊維または焼結することにより超吸収性繊維となる他の物質を含有しない。
【００２４】
4.1.  超吸収性繊維
本発明のセルフシール媒体は、水を吸収したときに迅速に膨潤はするが、容易には水に溶けない超吸収性繊維を含んでいる。超吸収性繊維を製造することができる特定の超吸収性物質は、その構造完全性を維持しながら自重の約100％、200％、500％または1000％の水を吸収することができる。したがって、いかなる理論にも束縛されるものではないが、本発明の特定の物質が(液体または蒸気のいずれかの形態の)水と接触したとき、本発明の媒体に含まれている超吸収性繊維は膨潤して、この媒体を通る気体の通過を妨害および／または阻止する。
【００２５】
水と接触したときに、超吸収性物質は膨潤してゲルを形成する。現在使用されている殆どの超吸収性ポリマーは、３次元ネットワーク様の分子構造を有するアクリル酸ナトリウムをベースとするポリマーである。少量の架橋剤が、超吸収性ポリマーの特性を改変するのに大きな役割を果たす。架橋剤の種類と量によって膨潤能とゲル弾性率(gel modulus)の両方が制御される。他の好適な水膨潤性物質としては、限定するものではないが、架橋多糖類または改変セルロース生成物等の天然物をベースとする超吸収性繊維を挙げることができる。本発明の特定の実施形態において有用である繊維を提供するために使用し得るさらなる他の超吸収性物質を、かかる繊維の様々な加工形態(fabric form)と同様に、以下に記載する。
【００２６】
4.1.1.  アクリル酸系繊維
超吸収性繊維は、エチレン性不飽和カルボン酸モノマーおよび共重合し得るエチレン性不飽和モノマーから製造し得る。これらの繊維を形成するには、架橋されていない状態の２次マトリックスコポリマーの溶液中にポリマー物質を溶解または分散した溶液または分散液を気体環境中に押出すことにより、溶媒が除去されて繊維を形成し、次いでマトリックスコポリマーを架橋させる。例えば、米国特許第5,466,733号および同第5,607,550号、ならびに欧州特許出願第268498号（各文献は参照により本明細書中に組み入れるものとする）を参照されたい。この技術は、Oasis Technical Absorbents Ltd, UKおよびCamelot (Canada)によって使用されている。
【００２７】
この方法によって製造される繊維の一例は、ポリアクリル酸ナトリウムの繊維であり、その構造を以下に示す:
【化１】
2005501983.tif 000003
【００２８】
[式中、x、yおよびzは、ポリマー鎖中の各部分のモル分率を表し、x、yおよびzの合計は 1.0である。Rはアルキルなどの置換基であり、Naはアミンである。このように、特定の繊維ではポリマー鎖にわたり分布されるアクリレート部分およびアクリル酸部分を含む。]
【００２９】
4.1.2.  ２層性ポリアクリロニトリル塩加水分解物繊維
本発明で使用し得る超吸収性繊維の別の例は、芯部/鞘部構造の２成分繊維であって、この場合、鞘部は、限定するものではないが、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムまたはポリアクリル酸アンモニウム等のポリアクリロニトリル塩加水分解物からなる外層であり、芯部はポリアクリロニトリルである。かかる繊維の例としては、LANSEAL F (Toyobo、Japan)を挙げることができ、この繊維は、アクリル製繊維から作られた芯部とポリアクリレート系超吸収剤から作られた鞘部を有する。特定の繊維においては、その外層が水を吸収することにより直径が約１２倍に膨潤する。
【００３０】
特定のポリアクリロニトリル加水分解物の分子式を以下に示す：
【化２】
2005501983.tif 000004
【００３１】
[式中、x、yおよびzは、ポリマー鎖中の各部分のモル分率を表し、x、yおよびzの合計は 1.0である。Rはアルキルなどの置換基であり、該ポリマーに結合する官能基部分としては、アクリル酸アンモニウム、アクリル酸、およびアクリロニトリル非加水分解物が挙げられる。]
【００３２】
4.1.3.  繊維と超吸収性粒子のブレンド
本発明において使用し得る他の超吸収性繊維は、熱可塑性ポリマー繊維と、加熱結合させることにより熱可塑性繊維へ結合させ得る超吸収性粒子とから製造される。例えば、ポリマー繊維と超吸収性粒子との間で接着が生じる温度まで該繊維を加熱することによりそれらを結合させることができる。例えば、米国特許第6,194,630号を参照されたい。なお、該文献は参照により本明細書中に組み入れるものとする。
【００３３】
4.1.4.  ポリスクシンイミド加水分解物
別のタイプの超吸収性繊維は、ポリスクシンイミド繊維から誘導され、部分的に加水分解され、内部が可塑化され、架橋されている超吸収性繊維からなる。例えば、米国特許第6,150,495号および同5,997,791号（両文献は参照により本明細書中に組み入れるものとする）を参照されたい。架橋ポリスクシンイミド加水分解物繊維は、ポリマー鎖全体にわたり分布する以下の式で示される少なくとも３つの２価または多価部分を含有するポリアミドから製造される。
【化３】
2005501983.tif 000005
【００３４】
[式中、Mは、アルカリ金属カチオン、アンモニウムまたは４級アンモニウムを表し； Rは、２価または多価の架橋剤部分を表し； x、yおよびzは、ポリアミド中の各部分のモル分率を表し、それぞれ、約0.01〜約0.20、約0.60〜約0.90、および約0.01〜約0.30であって、かつ、x、yおよびzの合計は1.0であり； nは独立して変動し得る0〜4の整数であり； R1およびR2は、ポリスクシンイミド内部可塑化のために使用したモノアミン化合物上の置換基であり、これらは同じであっても異なっていてもよい。]
【００３５】
4.1.5.  不織性湿式超吸収性物質
本発明の様々な実施形態において使用し得る他の超吸収性物質が、欧州特許出願第437816号（本文献は参照により本明細書中に組み入れるものとする）に開示されている。これらの繊維は、超吸収性ポリマー粒子をブレンドし、超吸収性スラリー/繊維混合物を乾燥させて不織性湿式超吸収性物質を製造する工程によって製造された不織性湿式超吸収性物質として提供される。
【００３６】
本発明で使用し得るさらに別の物質が、欧州特許出願第359615号（本文献も参照により本明細書中に組み入れるものとする）に開示されている。該文献には、セルロース繊維の湿式ウェブに乾燥固体吸収剤を直接適用した後にその湿式ウェブを乾燥させる、超吸収性繊維状構造体の製造方法が開示されている。
【００３７】
4.1.6.  他の繊維およびその選択
繊維として提供され、本発明の様々な実施形態において使用され得る超吸収性物質の具体的な例としては、限定するものではないが、デンプンアクリロニトリルグラフトコポリマー加水分解物; 中和デンプン-アクリル酸グラフトコポリマー; ケン化アクリル酸エステル-酢酸ビニルコポリマー; アクリロニトリルコポリマー加水分解物; アクリルアミドコポリマー; 改変架橋ポリビニルアルコール; 中和自己架橋ポリアクリル酸; 架橋ポリアクリル酸塩; 中和架橋イソブチレン-マレイン酸無水物コポリマー;ならびにその塩および混合物を挙げることができる。
【００３８】
本発明において使用することができる他の超吸収性物質としては、限定するものではないが、米国特許第6,433,058号; 同6,416,697号; 同6,403,674号; 同6,353,148号; 同6,342,298号; 同6,323,252号; 同6,319,558号; 同6,194,630号; 同6,187,828号; 同6,046,377号; 同5,998,032号; 同5,939,086号; 同5,836,929号; 同5,824,328号; 同5,797,347号; 同5,750,585号; 同5,175,046号; 同4,820,577号; 同4,724,114号; および同4,443,515号に開示されているものなどが挙げられる。なお、各文献は参照により本明細書中に組み入れるものとする。さらなる例としては、限定するものではないが、処理済ポリアクリロニトリル繊維(例えば、金属水酸化物またはアンモニアで処理された繊維); 部分的に中和された架橋無水マレイン酸コポリマー紡糸繊維; アクリレート/アクリロニトリルコポリマー等の超吸収性ポリマーと一緒に紡糸したポリアクリロニトリル; 日本国特許第89/104,829号（該文献は本明細書中に参照により組み入れるものとする）に記載されたもののような架橋されたポリアクリレートおよびコポリマー繊維; 米国特許第5,002,814号（該文献は本明細書中に参照により組み入れるものとする）に記載されたもののような超吸収性物質を含有する繊維フロック; および、米国特許第4,963,638号（該文献は本明細書中に参照により組み入れるものとする）に記載されたもののようなポリオキシアルキレングリコール繊維等を挙げることができる。天然物をベースとする超吸収性繊維としては、セルロース誘導体をベースとする超吸収性物質と同様に、限定するものではないが、架橋多糖類および改変セルロース生成物を本発明の特定の実施形態において使用し得る。好ましい超吸収性繊維の例は、LANSEAL (Toyobo、Japan); N-38 タイプ101、タイプ102、タイプ121とタイプ122 (Oasis Technical Absorbents, UK) ; および、Camelot 808,908とFIBERSORB (Arco Chemicals)である。
【００３９】
本発明の様々な実施形態において使用し得るいくつかのその他の市販の超吸収性繊維およびその相対的特徴のいくつかを以下の表１に列記する。
【表１】
2005501983.tif 000006
【００４０】
本発明の物質中に使用される超吸収性材料の選択は、その材料の物理的特性および化学的特性等の様々な因子に依存することは当業者にとっては明らかである。例えば、超吸収性材料を選択する際に考えられる因子としては、限定するものではないが、その材料が吸収することができる水の量、水の吸収速度、水を吸収したときに膨潤する程度、非水性溶媒と接触した場合のその溶媒に対する溶解度、熱安定性、および生体適合性等を挙げることができる。
【００４１】
超吸収性材料（物質）の物理的特性および化学的特性は、少なくとも部分的に、該物質を製造する原料である特定の分子の物理的特性および化学的特性に依存する。例えば、特定のポリマーから製造される超吸収性物質のバルク特性は、そのポリマーの平均分子量および親水性に依存し得る。超吸収性物質のバルク特性は、ポリマー同士を結合する架橋の量と種類にも依存し得る。
【００４２】
架橋は少なくとも２種類のタイプおよびそれらを組み合わせたものであることができる。第１のタイプは共有結合性架橋であり、当技術分野で周知の方法によりポリマー同士が互いに共有結合する。第２のタイプは物理的架橋であり、ポリマーは水素結合、イオン結合、その他の非共有結合性相互作用により会合し、これにより結晶性または半結晶性の超吸収性物質が得られる。共有結合的に架橋した超吸収性物質は、通常、物理的に架橋した物質よりも耐久性に優れるが、しばしば、架橋工程からの化学残留物を含有する。したがって、かかる残留物の浸出を回避しなければならない用途での使用には、化学的に架橋した超吸収性物質は適さないことがある。
【００４３】
超吸収性物質の耐久性および強靭性は、通常、架橋の増加に伴い増大する。しかしながら、超吸収性物質が迅速に膨潤し水を吸収する能力は、共有結合的架橋の増加に伴い減少する。例えば、ポリアクリル酸ナトリウムをベースとする超吸収性物質は、多数のイオン性官能基を有する長い織り合わされたポリマー鎖を含有する。水と接触した際に、このイオン性官能基が解離し、イオン化ポリマーネットワークが形成される。イオン性架橋が除かれると該物質の膨潤が起こり、ポリマー鎖に結合したアニオン同士の反発により膨潤が促進される。該物質が膨潤すると大きな空隙容量が形成され、このことにより、ポリマーマトリックスがこれ以上膨張することができなくなるまで水を吸収し得る。膨張の規模は、少なくとも部分的に、架橋の程度により決まる。分子内架橋がないと、超吸収性物質は無限に膨張するであろう。すなわち、該物質は溶解するであろう。
【００４４】
超吸収性物質が水を吸収する度合いは、それに含まれるイオン性官能基の濃度および架橋密度に関連する。一般的に、水の吸収は、イオン性官能基濃度の増加および／または架橋密度の減少に伴い増加する。当然、超吸収性物質の粒子または封入体がセルフシール物質の多孔性マトリックス内に捕捉されている時には、それらを囲んでいる該マトリックスによっても膨張が制限される。
【００４５】
4.2.  第２繊維
本発明の特定の物質を提供するために、第２の繊維を超吸収性繊維と組み合わせることができる。この第２繊維は様々な理由から使用することができる。かかる理由としては、限定するものではないが、最終生成物のコスト低下、湿潤時強度および乾燥時強度の増大、ならびに、湿潤時における超吸収性物質の移動防止能力の増大等を挙げることができる。
【００４６】
第２繊維は、ステープル１成分繊維および／またはステープル２成分繊維であることができる。１成分繊維の例としては、限定するものではないが、ポリエチレン (PE)、ポリプロピレン (PP)、ポリスチレン (PS)、ナイロン-6、ナイロン-6,6、ナイロンl2、コポリアミド、ポリエチレンテレフタレート (PET)、ポリブチレンテレフタレート (PBT)、コポリエステル (CoPET)、およびセルロース系繊維（例えば、レーヨンおよびTencel）等を挙げることができる。好適な２成分繊維の例としては、限定するものではないが、PE/PET、PP/PET、CoPET/PET、PE/ナイロン、PP/ナイロン、ナイロン-6,6/ナイロン-6等を挙げることができる。
【００４７】
第２繊維として使用し得る他の繊維は、Li Yaoらにより２００１年４月２０日に出願された米国特許出願第09/838,200号（参照により本明細書にその全内容を組み入れるものとする）に開示されている。
【００４８】
4.3.  配合および製造
本発明の物質は、ヤーンを製造する周知の方法を用いて製造することができる。例えば、米国特許第6,319,558号を参照されたい（本文献は参照により本明細書中に組み入れるものとする）。繊維産業において公知でありかつ使用されている方法としては、限定するものではないが、混紡(blending)、梳綿（毛）(carding)、延伸・前紡(drawing)、レデューシング(reducing)、紡績・紡糸(spinning)、単式巻取り(single end winding)、最終巻取り(final winding)および加撚(twisting)を挙げることができる。また、本発明の物質は、紙（例えば、ろ紙）等の製造業において使用されている湿式法その他の技法を用いても作ることができる。例えば、欧州特許出願第437816号および同359615号を参照されたい（両文献は参照により本明細書中に組み入れるものとする）。
【００４９】
本発明の様々な態様において製造されかつ／または使用される繊維の構造は、限定するものではないが、鞘部/芯部（sheath/core）構造、海の中の島（island-in-sea）構造、および複数の成分が隣り合った構造等を挙げることができる。例えば、Li Yaoらにより２００１年４月２０日に出願された米国出願第09/838,200号（全内容を参照により本明細書中に組み入れるものとする）を参照されたい。
【００５０】
任意の１種以上の第２繊維に加えて、１種以上の異なるタイプの超吸収性繊維を使用して本発明の物質を提供することができる。通常、本発明の物質中の超吸収性繊維の全体量は、約5〜約99重量％、好ましくは約40〜約95重量％の範囲である。本発明の物質は他の物質をさらに任意で含むことができ、かかる物質の例としては、限定するものではないが、仕上げ剤および染料を挙げることができる。仕上げ剤の例としては、限定するものではないが、界面活性剤、潤滑剤、軟化剤、および静電防止剤、ならびに、抗酸化剤および抗菌薬等の他の仕上げ剤を挙げることができる。界面活性剤および潤滑剤の例としては、限定するものではないが、Tween-20（登録商標）およびAfilan（登録商標）(脂肪酸ポリグリコールエステル)を挙げることができる。これらの物質の相対量は当業者には容易に明らかであるが、典型的には本発明の物質を調製する原料としての混合物に対して約0.005〜約1重量％、より好ましくは約0.01〜約0.75重量％、および最も好ましくは約0.015〜約0.5重量％の範囲である。
【００５１】
好ましい超吸収性繊維および第２繊維はステープル繊維である。特定のステープルの長さは、限定するものではないが、例えば、約5 mm〜約80 mmの範囲である。他の特定の長さは約25 mmより長いものである。超吸収性繊維および第２繊維の直径は、限定するものではないが、例えば、1.0〜約20デニール、好ましくは約2.0〜約10デニールである。
【００５２】
4.4.  セルフシール装置
本発明の特定の実施形態においては、スライバまたはヤーン形態の繊維ブレンドを製造し、特定の長さに切断し、次いで、血清用ピペットまたは使い捨てピペットチップ等の水または水溶液移送装置の頂部末端に詰める。繊維ブレンドのセルフシール機能によって、移送される液体を吸い込みすぎた場合の汚染から液体移送装置(ピペッターまたはピペット装置)が保護される。
【００５３】
本発明を適用することにより、血清用ピペットおよびピペットチップの吸い込みすぎが原因でピペット機構（ピペッター）がサンプル流体により汚染されるのを防止することができる。過去には一般的であった口によるピペッティングは、実行がためらわれる実験手法である。しかしながら、本発明は、推奨手法に従わずに流体を吸い込みすぎたとしても、その人の口の中に流体が吸い込まれるのを防ぐ。本発明のセルフシール繊維部品は、水溶液と接触した場合、いかなる液体分注装置でも空気または液体の引き続く流入に対して有効なバリアを形成する。また、本発明は、油/水の分離装置および他の漏水防止装置にも適用することができる。例えば、Li Yaoらにより２０００年１０月３１日に出願された米国特許出願第09/699,364号、およびそれに対応する２００２年５月１０日に公開された国際公開W002/36708号（両文献は、参照により本明細書中に組み入れるものとする）を参照されたい。
【００５４】
繊維プラグをチューブ状の装置中に挿入する普遍的な周知方法がいくつかある。超吸収性繊維を単純な熱可塑性ピペット中に挿入することができる１つの方法は、ジャケット付漏斗/押し込みロッド挿入アセンブリの使用である。このアセンブリを使用して、ジャケット付漏斗取付具をピペットチューブの頂部リム上に配置する。この時点で、ブレンドされた超吸収性繊維スライバを、単一の漏斗取付具中に機械的に供給するかまたは一列に並んだ一連の取付具の頂部を横切って引っ張る。取付具内部または一連の取付具の頂部を横切って位置決めしたら、カッティング装置またはピンチング装置を用いて繊維スライバを特定の長さに切断し、物質の束ねられておらず結合していないプラグを形成する。繊維を漏斗取付具の内部または上部に配置し、適当な長さに切断したら、いくつかの方法でプラグをピペット中に挿入することができる。かかる方法の例としては、限定するものではないが、先丸型の(blunted end)押し込みロッドでピペット中に押し込む方法、鉤型または有刺型押し込みロッドでピペット中に押し込む方法、高圧ガスジェットを用いてピペット中へ吹き込む方法、真空にしてピペット中へ押し込む方法等を挙げることができる。
【００５５】
先丸型、有刺型、または鉤型の押し込みロッドを使用する場合、押し込みロッドの挿入深さはプローブのねじ込み深さを制御することによって容易に制御される。いくつかの場合、特に、繊維プラグを挿入するために高圧ガスまたは真空を使用する場合においては、繊維プラグを捕捉するためのトラップを使用し、繊維プラグの挿入深さを制御するのが望ましいであろう。
【実施例】
【００５６】
5.  実施例
本発明の物質、装置および方法の具体例のいくつかを以下に示す。なお、これら実施例は、特許請求の範囲に記載されている発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００５７】
5.1.  実施例１: 繊維の配合
本発明の物質を提供するために使用することができる具体的な繊維の配合について表２に示す。
【表２】
2005501983.tif 000007
【００５８】
5.2.  実施例２: ピペットチップ
以下の実施例は、5 ml 血清用 ピペットに使用するセルフシール繊維インサートの製造方法について示す。40 lbのToyobo N-38 超吸収性繊維と10 lbのFiber Innovation ポリエステル繊維をブレンドし、Hollingsworth Mini-Carderにより25グレインのスライバにカーディング（梳綿）する。Toyobo N-38の長さは51 mmであり、その直径は5.0デニールである。ポリエステルステープルの長さは52 mmであり、その直径は3.0デニールである。セルフシールスライバを25 mm長のインサートに切断する。インサートの一片は自動的にパーツフィーダによりフィードガイドチューブ中に挿入され、次いで、該インサートは押し込みロッドによって5 mlの血清用ピペットの充填領域中に押し込まれる。
【００５９】
5.3.  実施例３: ピペットチップ
以下に示すのは、50 ml 血清用 ピペットに使用するセルフシール繊維インサートの製造方法を示す別の実施例である。35 lbのCamelot 908 超吸収性繊維と15 lbのAcordis Rayon 6150とをブレンドし、Hollingsworth Mini-Carderによって40グレインのスライバにカーディングする。Camelot 908の長さは52mmであり、その直径は10デニールである。Rayonの長さは52 mmであり、その直径は3.0デニールである。セルフシールスライバを40 mm長のインサートに切断する。インサートの一片は自動的にパーツフィーダによりフィードガイドチューブ中に挿入され、次いで、該インサートは押し込みロッドによって50 ml血清用ピペット中の充填領域に押し込まれる。
【００６０】
5.4.  実施例４: ピペットおよびピペットチップ
図1A〜1Dは、本発明のピペットおよびピペットチップを表す。図1Aおよび1Bは、液体サンプルを吸い込んで分注するためのピペットチップ40を表す。このピペットチップ40は、基本的に、第１端部44とその反対側の第２端部46で開口しているガラス等の非反応性物質製のテーパー状中空チューブ部材42、および、チューブ部材42中に配置された本発明のセルフシール媒体製のプラグ部材48を含んでなり、プラグ部材48とチューブの第２端部46との間に液体サンプルチャンバ50が画定される。また、このプラグ部材は、プラグ部材とチューブの第１端部44との間の気体バリアまたはチャンバ52を画定するようにチューブの第１端部44から離れて配置されている。
【００６１】
チューブ部材42の第１端部44は、図1Bに全体が示されているように当技術分野で公知の様式で、適切な吸引装置54に脱着可能な状態で取り付けられる。所定容量の液体を吸い込んでチャンバ50内に入れるのに適した吸入装置のいずれも使用することができ、該装置の例としては、添付図面中に示した定量用ピペッター、または、実験分析分野で液体を吸い込むために慣用されている吸引ポンプ、弾性バルブ、ベローズ等を挙げることができる。図1B中に例示される吸引装置54は、シリンダーまたはチューブ56と、チューブ56中をスライド可能であって、チューブ56の一端から外へ伸びるプランジャー60に取り付けられたピストン58を含んでなる。チューブ56の他端はピペットチップ40の第１端部44に固定されている。ピストン58は伸縮スプリング62により上方へ押されてピストンの押しのけ量と同等の所定量の液体を吸い込む。
【００６２】
プラグ部材48は、チューブ42の内壁に対して固定して保持され、摩擦によりシールされるが接着性物質その他の異種物質により物理的には内壁に結合しないように、十分な圧力(例えば、約1800 lb/in2)の力または圧力でチューブ42に嵌合固定されるが好ましい。プラグ部材は、チューブ42の両端の中間の所定の位置でその形状に適合する寸法のテーパー状の円錐台形態をしているので、チューブ中に押し込まれるにつれて圧縮され、所望の位置で解放されてチューブの内壁に対してシールすると共に、所定の寸法の液体サンプルチャンバ50を画定する。液体サンプルチャンバは、吸引装置の１回の完全な動作で吸い込まれ得る液体サンプル容量よりも多い所定の容量となるように設定されている。プラグ部材48の下のチャンバ50の寸法は、吸い込まれた液体サンプル66がプラグ部材48と実際に接触してしまうリスクを低減するための実質的な空気ギャップ64が、プラグ部材48と液体サンプル66との間に存在し得る大きさである。空気ギャップは、チャンバ50の総容量の約10％〜約40％の範囲にあるのが好ましい。したがって、吸引装置の１回の完全な動作により、図1Aに示すチャンバ50の容量の約60％〜約90％を充填するのに十分な液体しか吸い込まない。
【００６３】
図1Cはピペットチップ40の平面図である。プラグ部材48は、超吸収性繊維と任意で第２繊維とを含んでなる本発明のセルフシール媒体で形成されている。
【００６４】
ピペットチューブ54中に液体サンプルを吸い込むためには、初めに、吸引装置またはプランジャーを適宜押し下げまたは押し込み、サンプリングしようとする液体表面下にチップ端部46を沈める。プラグ部材48中に吸い込まれたエアゾール滴はいずれも、その液体を吸収する超吸収性繊維と接触する。しかしながら、プラグ部材48の他の部分はブロックされない状態のままであり、プラグ部材48を通る気体の通過は可能であって、サンプルを吸い込み、次いで、サンプルを排除または排出する。チューブ状部材42がサンプリング工程中におおよそ直立した状態で維持され、かつ、傾けたり弾ませたりしないかぎり、プラグ部材48に液体は全く接触しない。なぜならば、所定容量のサンプルチャンバ50により生じる空気ギャップ52が、吸引装置の１回の動作により吸い込まれる液体の容量よりも実質的に大きいからである。サンプルを吸い込んだら、ピペットと取り付けられているピペットチップを容器またはサンプル収集器の上部位置へ注意して移動させ、その中へ、その後の研究または分析のために排出する。この移動作業の間、サンプルは吸引した状態でチューブ中に維持される。ピペットチップを収集器上部に位置させたら、吸引装置を作動させて、プラグ部材から気体を吹き出させるかまたは空気を取り込ませ、ピペットから液体サンプルを強制的に排出させる。
【００６５】
何らかの理由によってサンプリング工程中に液体サンプル66が実際にプラグ部材と接触してしまう場合、さらなる気体の通過に対してプラグ部材48を完全にシールするのに十分な量の液体がセルフシール媒体に吸収される。しかし、該セルフシール媒体はサンプルを汚染しないのが好ましいが、サンプルを捨てる必要はない。このことは、サンプルが、例えば、極めて高価であったり、単離するのが困難であったりするとき特に重要である。
【００６６】
図1Dは、改変ピペットチップ70を示す。該ピペットチップは、先と同様に、一方の端部76から液体サンプルを吸い込んでピペット中へ入れるように適切なピペットまたは吸引装置54をもう一方の端部74に保持するための中空の円錐台状またはテーパー状のチューブ部材72を含んでなる。図1A〜1Cの実施形態中のプラグ部材48と同じ物質からなるプラグ部材78は、プラグ部材78の一方の側に液体サンプルチャンバ80を、プラグ部材78の反対の側に空気バリヤチャンバ82を画定するように、部材72の両端間の中間点でこの部材中に力または摩擦で嵌合される。しかしながら、図1Dでは、部材72の内壁に、プラグ部材78を収容し、かつ、チューブ部材72のボアに沿ってプラグ部材がさらに動いてしまうことを防止する段または肩84が設けられている。前述の実施形態と同様に、吸い込んだサンプルとプラグ部材との間に空気ギャップが残るように、サンプルチャンバ80は、吸引装置を１回完全に作動させることにより吸い込まれる液体サンプル量よりも実質的に大きい容量を有する。改変ピペットチップ70は、上述した図1A〜1Cのピペットチップ40と同様に作動する。
【００６７】
本発明のピペットチップは、ピペッターまたは吸引装置の汚染とその結果として次のサンプルとの交差汚染のリスクを大いに低減し、また、潜在的に感染性である物質または他の危険物質を扱う時の人間へのリスクを実質的に低減し得る。さらに、他のピペット装置と異なり、本発明のセルフシール媒体では、サンプルが該プラグ部材と接触したときに、該サンプルが、例えば、セルロース粉末によって汚染されない。
【００６８】
上記した本発明の実施形態は単なる例示を目的とするものであり、当業者であれば、通常の実験を行なうことにより、本明細書中に記載した特定の物質、方法および装置の多数の均等物を認識または認知し得るであろう。かかる均等物の全てが本発明の範囲内にあるとみなされ、添付された請求の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１Ａ】本発明のピペットチップを表す。
【図１Ｂ】本発明のピペットを表す。
【図１Ｃ】本発明のピペットチップの平面図を表す。
【図１Ｄ】本発明の第２のピペットチップを表す。
【図１Ａ】
2005501983.tif 000008
【図１Ｂ】
2005501983.tif 000009
【図１Ｃ】
2005501983.tif 000010
【図１Ｄ】
2005501983.tif 000011
【国際公開パンフレット】
2005501983.tif 000012
2005501983.tif 000013
2005501983.tif 000014
2005501983.tif 000015
2005501983.tif 000016
2005501983.tif 000017
2005501983.tif 000018
2005501983.tif 000019
2005501983.tif 000020
2005501983.tif 000021
2005501983.tif 000022
2005501983.tif 000023
2005501983.tif 000024
2005501983.tif 000025
2005501983.tif 000026
2005501983.tif 000027
2005501983.tif 000028
2005501983.tif 000029
2005501983.tif 000030
2005501983.tif 000031
2005501983.tif 000032
2005501983.tif 000033
2005501983.tif 000034
2005501983.tif 000035
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005501983.tif 000036
2005501983.tif 000037
【国際調査報告】
2005501983.tif 000038
2005501983.tif 000039
2005501983.tif 000040
2005501983.tif 000041
2005501983.tif 000042