(57)【要約】【課題】所定の機能を付与するために管の内面に表面改質処理が施された内面改質管において、付与された機能を十分に発揮させるとともに、当該機能を長期間維持させる。【解決手段】管１１０の内面に、微粒子１２０が表面の一部を露出させた状態で埋設された内面改質管１００において、微粒子１２０を、管１１０の厚み方向を基準として、管１１０の中央Ｃから管１１０の外面に向かう領域Ａ１よりも管１１０の中央Ｃから管１１０の内面に向かう領域Ａ２に偏在させ、微粒子１２０を構成する材料を、管１１０の内面を構成する材料と共有結合及びイオン結合し得ない材料とし、管１１０の内面の算術平均粗さＲａを、１ｎｍ以上１００μｍ以下とし、微粒子１２０の粒径を、１０ｎｍ以上１００μｍ以下とし、管１１０の内径を、０．０１ｍｍ以上１００ｍｍ以下とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の内面に、微粒子が表面の一部を露出させた状態で埋設された内面改質管であって、
前記微粒子が、前記管の厚み方向を基準として、前記管の中央から前記管の外面に向かう領域よりも前記管の中央から前記管の内面に向かう領域に偏在しており、
前記管の内面の算術平均粗さＲａが、１ｎｍ以上１００μｍ以下であり、
前記微粒子の粒径が、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であり、
前記管の内径が、０．０１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である
ことを特徴とする、内面改質管。
【請求項２】
前記管の肉厚に対する前記微粒子の前記埋設された部分の厚みの比が、１／１，０００，０００以上１／４以下である、請求項１に記載の内面改質管。
【請求項３】
前記微粒子を構成する材料が、前記管の内面を構成する材料と共有結合及びイオン結合しない材料である、請求項１又は２に記載の内面改質管。
【請求項４】
前記微粒子が、無機材料又は当該無機材料と他の成分とを含む複合材料である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内面改質管。
【請求項５】
前記無機材料が、ハイドロキシアパタイトである、請求項４に記載の内面改質管。
【請求項６】
前記微粒子が、光触媒活性材料である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内面改質管。
【請求項７】
前記光触媒活性材料が、酸化チタンである、請求項６に記載の内面改質管。
【請求項８】
前記管の内面を構成する材料が、熱可塑性樹脂である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の内面改質管。
【請求項９】
前記微粒子の表面に機能性物質が吸着されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の内面改質管。
【請求項１０】
前記機能性物質が、ヘパリン、ワルファリン、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、クエン酸又は２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）ポリマーである、請求項９に記載の内面改質管。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の内面改質管の製造方法であって、
溶融又は半溶融状態の前記管の内面に前記微粒子を吹き付けることで、前記管の内面に、表面の一部を露出させた状態で前記微粒子を埋設する埋設工程を含むことを特徴とする、内面改質管の製造方法。
【請求項１２】
前記埋設工程後に、前記微粒子の表面に機能性物質を吸着させる吸着工程を更に含む、請求項１１に記載の内面改質管の製造方法。
【請求項１３】
前記吸着工程後に、所定時間の経過後に前記微粒子の表面から脱落した前記機能性物質を補充するために、前記微粒子の表面に前記機能性物質を追加吸着させる追加吸着工程を更に含む、請求項１２に記載の内面改質管の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の製造方法に用いる内面改質管の製造装置であって、
前記管が樹脂製であり、
前記管の金型となるダイと、
前記ダイに前記微粒子を供給する微粒子供給部と、
押出機により前記ダイから前記管を押し出す際に、前記微粒子供給部により供給された前記微粒子を前記管の内面に吹き付ける微粒子吹付部と、
を備えることを特徴とする、内面改質管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管の内面が改質された内面改質管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、防水性、耐食性、耐熱性、絶縁性、耐摩耗性、潤滑性、密着性、装飾性、美観等の機能の付与を目的として、金属や樹脂等の板材、管材等の各種材料に対して、その表面を改質する表面改質処理が施されている。これらの表面改質が管の内面に施される場合もあるが、管内面を表面改質する方法としては、例えば、金属製や樹脂製等の管の内面に所定の機能を有する樹脂被膜をコーティングする技術（例えば、特許文献１及び２を参照）や、金属製や樹脂製等の管の内面に所定の機能を有する粒子を付着させる技術（例えば、特許文献３及び４を参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１８６６９５号公報
【特許文献２】特開平６−１１７５８１号公報
【特許文献３】特開昭６２−６３６７９号公報
【特許文献４】特開２０１３−９６７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載された技術では、管の内面にコーティングした樹脂被膜と管内面との密着力が不足する場合がある。この密着力の不足は、特に、金属製の管と樹脂被膜のように、管の材料とそれをコーティングする材料とで異種材料を用いた場合に顕著である。このように密着力が不足すると、樹脂被膜が剥離し易いという問題があった。また、密着力を向上させるために接着剤等を用いて、管の内面と樹脂被膜とを接着させた場合には、接着力の向上を図るために、強い密着性を発揮できるような材料を選択する必要があり、管やコーティングする被膜の材料の自由度が狭くなる。さらに、管の内面に物理的又は化学的に粗面化処理等を行うことで密着力を高める方法もあるが、この場合には、管の機械的性質が変化するおそれがある。【０００５】
また、上記特許文献３及び４に記載された技術では、単に、粒子を管内面への付着を補助する液体に分散させて間の内面に塗布するだけであるので、管内面の単位面積に対する十分な付着量を担保することが困難である。また、十分な付着量を担保できたとしても、粒子の管内面への付着力が低いため、付着した粒子が管の内面から容易に脱落するおそれがある。【０００６】
なお、上記特許文献３に記載された技術では、粒子を管内面に付着させた後に、粒子を加熱溶融させることで、粒子を管内面に溶着させているが、そもそも粒子の付着量が少ないため、粒子が有する機能を十分に発揮させることができない。また、粒子を管内面に溶着させたとしても、結局は、管内面に機能性の物質（粒子）がコーティングされているだけであり、管内面と粒子との間の接触面積が小さいため、密着力が不足する。【０００７】
このように、上記特許文献１〜４に記載されたようなこれまでの技術では、表面改質によって所定の機能を付与しようとしても、当該機能を十分に発揮させることができず、発揮させることができたとしても、機能性を有する樹脂被膜が剥離したり、機能性を有する粒子が脱落したりすることで、その機能を長期間維持することが困難であった。また、管内面を表面改質した場合、剥離した樹脂被膜や脱落した粒子が管内部に残存してしまうことも問題であった。【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、所定の機能を付与するために管の内面に表面改質処理が施された内面改質管において、付与された機能を十分に発揮させるとともに、当該機能を長期間維持させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、管の内面に、微粒子を表面の一部を露出させた状態で埋設し、且つ、微粒子を、管の厚み方向を基準として、管の中央から管の外面に向かう領域よりも管の中央から管の内面に向かう領域に偏在させることにより、微粒子が有する機能を十分に発揮させるとともに、当該機能を長期間維持できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。【００１０】
すなわち、本発明は、管の内面に、微粒子が表面の一部を露出させた状態で埋設された内面改質管であって、前記微粒子が、前記管の厚み方向を基準として、前記管の中央から前記管の外面に向かう領域よりも前記管の中央から前記管の内面に向かう領域に偏在しており、前記管の内面の算術平均粗さＲａが、１ｎｍ以上１００μｍ以下であり、前記微粒子の粒径が、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であり、前記管の内径が、０．０１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とする、内面改質管である。
前記内面改質管において、前記管の肉厚に対する前記微粒子の前記埋設された部分の厚みの比が、１／１，０００，０００以上１／４以下であることが好ましい。
前記内面改質管において、前記微粒子を構成する材料が、前記管の内面を構成する材料と共有結合及びイオン結合しない材料であってもよい。
前記内面改質管において、前記微粒子が、無機材料又は当該無機材料と他の成分とを含む複合材料であってもよい。
この場合に、前記無機材料が、ハイドロキシアパタイトであってもよい。
前記内面改質管において、前記微粒子が、光触媒活性材料であってもよい。
前記光触媒活性材料が、酸化チタンであってもよい。
この場合に、前記管の内面を構成する材料が、熱可塑性樹脂であってもよい。
前記微粒子の表面に機能性物質が吸着されていてもよい。
この場合に、前記機能性物質が、ヘパリン、ワルファリン、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、クエン酸又は２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）ポリマーであってもよい。
また、本発明は、上述した内面改質管の製造方法であって、溶融又は半溶融状態の前記管の内面に前記微粒子を吹き付けることで、前記管の内面に、表面の一部を露出させた状態で前記微粒子を埋設する埋設工程を含むことを特徴とする、内面改質管の製造方法である。
前記内面改質管の製造方法において、前記埋設工程後に、前記微粒子の表面に機能性物質を吸着させる吸着工程を更に含んでいてもよい。
この場合に、前記吸着工程後に、所定時間の経過後に前記微粒子の表面から脱落した前記機能性物質を補充するために、前記微粒子の表面に前記機能性物質を追加吸着させる追加吸着工程を更に含んでいてもよい。
また、本発明は、上述した製造方法に用いる内面改質管の製造装置であって、前記管が樹脂製であり、前記管の金型となるダイと、前記ダイに前記微粒子を供給する微粒子供給部と、押出機により前記ダイから前記管を押し出す際に、前記微粒子供給部により供給された前記微粒子を前記管の内面に吹き付ける微粒子吹付部と、を備えることを特徴とする、内面改質管の製造装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、所定の機能を付与するために管の内面に表面改質処理が施された内面改質管において、管の内面に、微粒子を表面の一部を露出させた状態で埋設し、且つ、微粒子を、管の厚み方向を基準として、管の中央から管の外面に向かう領域よりも管の中央から管の内面に向かう領域に偏在させることにより、微粒子が有する機能を十分に発揮させるとともに、当該機能を長期間維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内面改質管の構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態に係る内面改質管の製造方法及び製造装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る内面改質管の構成を示す断面図である。
【図４】同実施形態に係る内面改質管の製造方法の一例及び製造装置の構成を示す模式図である。
【図５Ａ】同実施形態に係る内面改質管の製造方法の他の例及び製造装置の構成を示す模式図である。
【図５Ｂ】同実施形態に係る内面改質管の製造方法の他の例及び製造装置の構成を示す模式図である。
【図６】同実施形態に係る内面改質管の製造方法における追加吸着工程を示す模式図である。
【図７】本発明の実施例における抗血栓性試験の試験方法を示す模式図である。
【図８】本発明の実施例における抗血栓性試験の試験結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面においては、同一の符号が付された構成要素は、実質的に同一の構造または機能を有するものとする。
【００１４】
なお、本発明に係る内面改質管については、以下の順序で説明する。
１  第１実施形態
１−１  内面改質管の構成
１−２  内面改質管の製造方法及び製造装置
２  第２実施形態
１−１  内面改質管の構成
１−２  内面改質管の製造方法及び製造装置
３  本発明に係る内面改質管の用途
【００１５】
≪第１実施形態≫
まず、図１及び図２を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る内面改質管１００について説明する。図１は、本実施形態に係る内面改質管１００の構成を示す断面図である。図２は、本実施形態に係る内面改質管１００の製造方法及び製造装置の構成を示す模式図である。以下、内面改質管１００の構成について説明した後に、当該内面改質管１００の製造方法及びこの製造方法に用いる装置例について説明する。
【００１６】
＜内面改質管１００の構成＞
図１に示すように、内面改質管１００は、管１１０の内面１１１に微粒子１２０が埋設されたものである。この微粒子１２０が、所定の機能（例えば、抗血栓機能、光触媒機能等）を有することで、管１１０の内面１１１を改質して、上記所定の機能を付与することができる。なお、所定の機能としては、上記の抗血栓機能や光触媒機能に限られず、例えば、抗菌性、生理活性、生体親和性、生体不活性、防水性、疎水性、撥水性、親水性、耐食性、耐熱性、絶縁性、耐摩耗性、潤滑性、他の材料との密着性等を付与する機能等であってもよい。
【００１７】
［埋設の意義］
ここで、微粒子１２０が管１１０の内面１１１に「埋設されている」とは、微粒子１２０がその表面の一部を露出させた状態で、且つ、微粒子１２０の表面の他の部分が、管１１０の内面１１１に埋没された状態、すなわち、管１１０の内壁の内部に存在する状態であることを意味している。すなわち、微粒子１２０が管１１０の内面１１１に埋設された状態においては、微粒子１２０には、管１１０の内面１１１から外部（管１１０の内部空間）に露出した露出領域と、管１１０の内壁の内部に存在する埋設領域とが存在する。従って、管１１０の内面１１１に微粒子１２０が単に付着した状態（直接付着している場合、接着剤等を介して付着している場合を共に含む。）や、管１１０の内面１１１に微粒子１２０を含む膜や層がコーティングされている状態とは異なる。
【００１８】
このように、微粒子１２０を管１１０に埋設させるためには、詳しくは後述するが、例えば、管１１０の成形加工中に、管１１０を構成する材料が溶融している状態で、微粒子１２０を管１１０の内面１１１になる面に向けて吹き付ければよく、これにより、管１１０の内面１１１の表面改質（例えば、所定機能の付与）が可能となる。
【００１９】
また、微粒子１２０が露出領域と埋設領域を有することで、以下のような効果を奏する。例えば、微粒子１２０の表面のうち露出領域の腐食等により微粒子１２０の機能が劣化したとしても、露出領域の内面側（図１の矢印ＷＯの方向側）の埋設領域には、機能が劣化していない部分があるため、その部分を表面に露出させることで、微粒子１２０の機能を長期間維持させることができる。
【００２０】
［管１１０］
管１１０は、内面改質管１００の基材となる管である。管１１０の断面形状は特に制限されるものではなく、例えば、円形、楕円形、多角形等の任意の形状とすることができる。
【００２１】
（材質）
管１１０の材質も特に制限されるものではなく、管１１０としては、例えば、金属製、樹脂等の任意の材質のものを用いることができる。管１１０に使用可能な金属としては、例えば、鉄、鋼、ステンレス、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、タンタル、ニオブ、又はこれらの合金等が挙げられる。これらの金属や合金等の管の外面には、各種めっきや表面処理が施されていてもよい。また、管１１０に使用可能な樹脂としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等が挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂等の汎用プラスチックや、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン等のエンジニアリングプラスチックやポリ乳酸、ポリグリコール酸、又はこれらの共重合体など生体吸収性高分子が挙げられる。これらの樹脂の中でも、本実施形態に係る内面改質管１００の製造を容易にするという観点からは、管１１０として熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。上述したような管１１０の材質は、内面改質管１００の用途や微粒子１２０の内面１１１への密着力等に応じて適宜決定すればよい。
【００２２】
（内径）
管１１０の内径ｒＴは、０．０１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。管１１０の内径ｒＴを上記範囲とし、且つ、後述するように、内面１１１の表面粗さを所定範囲とし、微粒子１２０の粒径を所定範囲とすることで、内面改質管１１０内に流体を導通させる際に、乱流の発生を抑制することが可能となる。乱流の発生をより効果的に抑制するためには、管１１０の内径ｒＴの下限を０．１ｍｍ以上とすることが好ましく、０．５ｍｍ以上とすることがより好ましい。また、管１１０の内径の上限ｒＴを８０ｍｍ以下とすることが好ましく、５０ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００２３】
（内面１１１の表面粗さ）
また、管１１０の内面１１１の算術平均粗さＲａは、１ｎｍ以上１００μｍ以下である。内面１１１のＲａを上記範囲とし、且つ、管１１０の内径ｒＴを所定範囲とし、微粒子１２０の粒径を所定範囲とすることで、内面改質管１１０内に流体を導通させる際に、乱流の発生を抑制することが可能となる。乱流の発生をより効果的に抑制するためには、内面１１１のＲａの下限を５ｎｍ以上とすることが好ましく、１０ｎｍ以上とすることがより好ましい。また、内面１１１のＲａの上限を５０μｍ以下とすることが好ましく、３０μｍ以下とすることがより好ましい。
【００２４】
ここで、本実施形態における算術平均粗さＲａとは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２０１３で定義される算術平均粗さを意味し、その測定値としては、管１１０の内面１１１のＲａは、例えば、管１１０を所定長さとなるように横断面で切断（輪切り）した後に、その長手方向に沿って切断して切り開いて平坦な状態とした後に、ＪＩＳ  Ｂ０６５９−１：２００２で規定する測定方法に準拠として測定した値を採用するものとする。
【００２５】
［微粒子１２０］
微粒子１２０は、管１１０の内面１１１に埋設（上述した定義を参照）され、所定の機能（例えば、抗血栓性、光触媒活性、防水性、耐食性、耐熱性、絶縁性、耐摩耗性、潤滑性、他の材料との密着性等を付与する機能）を有する微粒子である。この微粒子１２０の形状は、特に制限されず、球状、回転楕円体状、立方体、直方体、角錐等の幾何学的形状、針状、柱状、不定形状等、任意の形状としてよい。
【００２６】
（材質）
微粒子１２０の材質も特に制限されるものではなく、例えば、微粒子１２０を構成する材料が、管１１０の内面１１１を構成する材料（例えば、表面酸化、シランカップリング等の所定の表面処理や、微粒子１２０と化学結合可能な材料で構成される層を内面１１１に被覆するための塗装処理等の所定の処理が行われていない未処理状態のもの）と共有結合及びイオン結合しない材料であってもよい。このように、微粒子１２０が、管１１０の内面１１１を構成する材料と化学結合できない粒子であっても、本実施形態のように、微粒子１２０を内面１１１に埋設させることにより、内面１１１に微粒子１２０を強固に固定することが可能となる。
【００２７】
微粒子１２０の材質は、用途に応じて適宜選択すればよく、有機材料であっても無機材料でもよいが、例えば、微粒子１２０として、無機材料又は当該無機材料と他の成分とを含む複合材料を用いることができる。特に、無機材料として、ハイドロキシアパタイトのような生体親和性を有する材料を微粒子１２０として用いることで、内面改質管１００の内部に生体適合性が要求されるような用途に用いることができる。また、特定の方法により焼成したナノメートルオーダーのハイドロキシアパタイトは高い生体親和性を発現し、上記焼成ハイドロキシアパタイト又は当該焼成ハイドロキシアパタイトを含む複合材料を用いた場合には、高い生体親和性や抗血栓性を内面改質管１００の内壁に付与することが期待できる。
【００２８】
また、微粒子１２０としては、例えば、光触媒活性を有する材料（光触媒活性材料）であってもよい。このような材料を微粒子１２０として用いることで、内面改質管１００の内部に付着した汚染物質や細菌等を除去することが必要な用途に内面改質管１００を用いることができる。光触媒活性材料としては、特に制限されるものではないが、例えば、酸化チタンが挙げられ、酸化チタンでも特にアナターゼ型の結晶構造を有するものが好適である。
【００２９】
（粒径）
本実施形態における微粒子１２０の粒径ｒＰは、１０ｎｍ以上１００μｍ以下である。微粒子１２０の粒径ｒＰを上記範囲とし、且つ、管１１０の内径ｒＴを所定範囲とし、管１１０の内面１１１の算術平均粗さＲａを所定範囲とすることで、内面改質管１１０内に流体を導通させる際に、乱流の発生を抑制することが可能となる。乱流の発生をより効果的に抑制するためには、微粒子１２０の粒径ｒＰの下限を１５ｎｍ以上とすることが好ましく、２０ｎｍ以上とすることがより好ましい。また、微粒子１２０の粒径ｒＰの上限を５０μｍ以下とすることが好ましく、１０μｍ以下とすることがより好ましい。
【００３０】
ここで、本実施形態における微粒子１２０の粒径とは、一次粒子の数平均粒子径を意味する。また、各粒子の粒径は、管１１０の厚み方向の長さとして測定された値を用いる。また、微粒子１２０の粒径の測定は、電子顕微鏡を用いて、少なくとも１００個以上の一次粒子について粒子径（本実施形態では、管１１０の厚み方向の長さ）を測定して、その平均値を計算すればよい。
【００３１】
（乱流の発生抑制効果について）
上述したように、管１１０の内径ｒＴ、管１１０の内面１１１の算術平均粗さＲａ、微粒子１２０の粒径ｒＰを所定範囲内とすることで、内面改質管１１０内に流体を導通させる際に、乱流の発生を抑制することが可能となる。粗面流路では層流が形成されず、管内の大部分は乱流域となるため、管１１０の内面１１１は平滑である方が層流域の形成に有利となるためである。本実施形態では、管１１０の内径ｒＴに対して微粒子１２０の粒径ｒＰが小さく、算術平均粗さＲａが小さいため、乱流の発生を効果的に抑制することができる。このように、内面改質管１１０内における乱流の発生を抑制することで、管１１０の内面１１１からの微粒子１２０の脱落を抑制することができる。また、内面改質管１００内において、微粒子１２０が埋設されている領域においても、埋設されていない場合と遜色なく流体を導通させることが可能であるので、内面が改質されることにより流体の導通が阻害されるということもない。
【００３２】
（微粒子１２０の偏在）
また、本実施形態では、微粒子１２０が、管１１０の厚み方向を基準として、管１１０の中央Ｃから管１１０の外面に向かう（図１の矢印ＷＯの方向）領域Ａ１よりも、管１１０の中央から管１１０の内面に向かう（図１の矢印ＷＩの方向）領域Ａ２に偏在している。このように、微粒子１２０が領域Ａ２に偏在していることにより、管１１０の材料（基材）の機械的性質を担保（内面１１１を改質していない状態の管１１０が有する機械的性質を維持）することが可能となる。なお、図１では、微粒子１２０が、管１１０内の領域Ａ２にのみ存在している例を示しているが、微粒子１２０の一部が領域Ａ１に存在していてもよい（この場合、微粒子１２０は、当然領域Ａ２にも存在しているが、領域Ａ２に存在する体積の方が、領域Ａ１に存在する体積よりも大きい）。
【００３３】
上記機械的性質を担保する効果をより効果的に発現させるためには、管１１０の肉厚ＬＴに対する微粒子１２０の埋設された部分（以下、「埋設部分」）の厚みＬＢの比（＝ＬＢ／ＬＴ、以下「偏在量」と称する。）が、１／１，０００，０００以上１／４以下であることが好適であり、１／５００，０００以上１／１０以下であることより好適であり、１／１０，０００以上１／１００以下であることが更に好適である。偏在量の値は、電子顕微鏡を用いて、少なくとも１００個以上の微粒子１２０について埋設部分の厚みＬＢを測定し、その平均値を管１１０の肉厚ＬＴで除した値とすればよい。
【００３４】
＜内面改質管１００の製造方法及び製造装置＞
以上、本実施形態に係る内面改質管１００の構成について説明したが、続いて、図２を参照しながら、かかる構成を有する内面改質管１００の製造方法及びこの製造方法に用いる製造装置について詳細に説明する。
【００３５】
［製造装置１０の構成］
内面改質管１００は、例えば、管１１０が樹脂製の場合には、図２（ａ）に示すような内面改質管製造装置１０（以下、「製造装置１０」と記載する。）を用いて製造することができる。製造装置１０は、図２（ａ）に示すように、ダイ１１と、本実施形態に係る微粒子供給部の一例としての微粒子供給口１２と、本実施形態に係る微粒子吹付部の一例としての微粒子吹付ノズル１３と、を備える。
【００３６】
（ダイ１１）
ダイ１１は、樹脂製の管１１０を成形する際の金型となるものである。ダイ１１内に管１１０の材料である樹脂を充填した後に、押出機（図示せず。）によりダイ１１から樹脂を押し出すことで、管１１０を成形することができる。管１１０を構成する樹脂をダイ１１から押し出す際の温度（溶出温度）は、特に制限されるものではなく、樹脂の融点又は軟化点以上の温度であればよい。
【００３７】
（微粒子供給口１２）
また、微粒子供給口１２は、ダイ１１内に微粒子１２０を供給するための投入口である。この微粒子供給口１２は、微粒子吹付ノズル１３と連通しており、微粒子供給口１２から微粒子１２０を投入することで、微粒子１２０は、ダイ１１内に設置された微粒子吹付ノズル１３に到達する。
【００３８】
（微粒子吹付ノズル１３）
微粒子吹付ノズル１３は、ダイ１１内に設置され、押出機によりダイ１１から押し出された溶融状態（半溶融状態を含む。以下同様。）の管１１０の内面１１１に向けて、微粒子供給口１２から供給された微粒子１２０を吹き付ける。この微粒子吹付ノズル１３は、所定圧力及び所定流量を有するガスに微粒子１２０を混合して吹き付ける。ガスの圧力と流量は、ダイ１１からの樹脂の押出速度に応じて適宜設定すればよい。
【００３９】
［内面改質管１００の製造方法］
上述した製造装置１０を用いれば、以下の方法により、樹脂製の管１１０の内面１１１に微粒子１２０が埋設された内面改質管１００を製造することができる。具体的には、図２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る内面改質管１００の製造方法は、押出機によりダイ１１から押し出された溶融又は半溶融状態の管１１０の内面に、微粒子吹付ノズル１３により微粒子１２０を吹き付けることで、管１１０の内面に、表面の一部を露出させた状態で微粒子１２０を埋設する埋設工程を含む。
【００４０】
（溶融状態について）
ここで、上記埋設工程においては、微粒子吹付ノズル１３から微粒子１２０を吹き付ける際に、管１１０全体が溶融状態であってもよいし、管１１０のうち少なくとも内面１１１が溶融状態であってもよい。また、本実施形態における「溶融状態（又は半溶融状態）」とは、所定の圧力及び流量のガス（エアや不活性ガス等）を用いて微粒子１２０を内面１１１に吹き付ける際に、微粒子１２０がその表面の一部が露出された状態で内面１１１に埋設される（埋め込まれる）程度の軟らかさを有している状態であればよく、必ずしも、管１１０を構成する樹脂が、融点又は軟化点以上の温度である必要は無い。
【００４１】
（微粒子１２０の吹き付け方法）
また、管１１０の内面１１１に微粒子１２０を吹き付ける方法としては、管１１０の製造又は成形過程において管１１０を構成する材料が溶融状態であることを利用し、管１１０の製造又は成形過程で微粒子１２０を内面１１１に吹き付けてもよく、管１１０の製造又は成形後に管１１０を加熱し、少なくとも内面１１１を溶融させた状態で微粒子１２０を吹き付けてもよい。
【００４２】
（製造条件）
ダイ１１から管１１０を構成する樹脂を押し出す際の溶出温度、微粒子１２０を内面１１１に吹き付ける際の微粒子吹付ノズル１３によるエアの圧力及びエア流量は、特に制限されるものではない。ただし、上述した微粒子１２０の埋設状態、偏在量、管１１０の内面１１１の算術平均粗さＲａの好適範囲を実現するためには、溶出温度を１００〜５００℃とすることが好ましい。また、エアの圧力は、０〜１ＭＰａとすることが好ましく、０．００１〜１ＭＰａとすることがより好ましい。さらに、エア流量は、０〜５００Ｌ／分とすることが好ましく、０．０００１〜５００Ｌ／分とすることがより好ましい。
【００４３】
（その他）
なお、内面改質管１００の製造装置としては、管１１０が樹脂製の場合、上述した製造装置１０以外の製造装置であってもよく、上述した製造方法を実施可能な装置であれば特に制限はされるものではない。また、管１１０が樹脂以外の材質（例えば、金属製）の場合には、当然、製造装置１０以外の装置で製造することとなる。この場合でも、管１１０の少なくとも内面１１１を溶融状態とするこができ、この溶融状態において、微粒子１２０を内面１１１に吹き付けることが可能な装置であれば、内面改質管１００の製造装置として用いることができる。
【００４４】
≪第２実施形態≫
次に、図３〜図６を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る内面改質管２００について説明する。図３は、本実施形態に係る内面改質管２００の構成を示す断面図である。図４は、本実施形態に係る内面改質管２００の製造方法の一例及び製造装置の構成を示す模式図である。図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態に係る内面改質管２００の製造方法の他の例及び製造装置の構成を示す模式図である。図６は、本実施形態に係る内面改質管２００の製造方法における追加吸着工程を示す模式図である。以下、内面改質管２００の構成について説明した後に、当該内面改質管２００の製造方法及びこの製造方法に用いる装置例について説明する。
【００４５】
＜内面改質管２００の構成＞
図３に示すように、内面改質管２００は、管１１０の内面１１１に微粒子２２０が埋設され、さらに、微粒子２２０の表面に機能性物質２３０が吸着されたものである。微粒子２２０を介して管１１０の内面１１１に固定された機能性物質２３０が、所定の機能（例えば、抗血栓機能、光触媒機能等）を有することで、管１１０の内面１１１を改質して、上記所定の機能を付与することができる。なお、所定の機能としては、上述したダイ１実施形態と同様である。このように、本実施形態に係る内面改質管２００は、微粒子２２０ではなく機能性物質２３０により管１１０の内面１１１を改質する点で、第１実施形態に係る内面改質管１００とは異なる。以下、内面改質管２００の構成のうち、第１実施形態と異なる点について説明し、その他の構成については、第１実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００４６】
［微粒子２２０］
微粒子２２０は、上述した微粒子１２０と基本的には同様であるが、微粒子２２０が所定の機能を必ずしも有している必要が無い点で微粒子１２０と異なる。すなわち、第１実施形態では、機能性物質２３０を有していないため、微粒子１２０自体が、内面１１１を改質するための所定の機能を有している必要があったが、本実施形態では、機能性物質２３０により内面１１１を改質するための所定の機能を付与することができるため、微粒子２２０自体が所定の機能を有していなくてもよい。
【００４７】
また、微粒子２２０は、微粒子１２０と異なり、その表面に、機能性物質２３０を物理的又は化学的に吸着可能な性質を有している必要がある。これにより、機能性物質２３０が、微粒子２２０を介して管１１０の内面１１１に固定され、内面１１１を改質して、所定の機能を付与することができる。
【００４８】
［機能性物質２３０］
機能性物質２３０は、上述したように、抗血栓機能、光触媒機能等の所定の機能を有する物質であり、その形状は特に制限されるものではなく、粒状、針状、不定形状等任意の形状とすることができる。また、機能性物質２３０の大きさも特に制限されるものではないが、微粒子２２０に吸着して簡単には脱離しない程度の大きさであることが必要である。機能性物質２３０が有する機能としては、上述した微粒子１２０と同様の機能であればよい。
【００４９】
機能性物質２３０の具体例としては、特に制限されるものではないが、例えば、微粒子２２０が上述したハイドロキシアパタイト又はハイドロキシアパタイトを含む複合材料である場合には、例えば、ヘパリン、ワルファリン、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、クエン酸又は２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（ＭＰＣ）ポリマー等を用いることができる。このような物質は、ハイドロキシアパタイトに対する吸着性に優れ、抗血栓性を有する。従って、機能性物質２３０として、上記のような物質を用いた場合には、内面改質管２００を、血液を導通させるチューブ（例えば、人工透析や人工心肺用のカテーテル）等の用途に用いることができる。このような用途に、抗血栓機能が付与された内面改質管２００を用いると、チューブ内での血液の凝固を顕著に抑制することができる。
【００５０】
＜内面改質管２００の製造方法及び製造装置＞
以上、本実施形態に係る内面改質管２００の構成について説明したが、続いて、図４〜図６を参照しながら、かかる構成を有する内面改質管２００の製造方法及びこの製造方法に用いる製造装置について詳細に説明する。
【００５１】
［製造装置１０の構成］
内面改質管２００は、例えば、管１１０が樹脂製の場合には、上述した第１実施形態と同様の製造装置１０を用いて製造することができる。なお、製造装置１０の詳細な説明は、上記第１実施形態と重複するため省略する。
【００５２】
［内面改質管２００の製造方法］
上述した製造装置１０を用いれば、以下の方法により、樹脂製の管１１０の内面１１１に微粒子２２０が埋設され、さらに、微粒子２２０の表面に機能性物質２３０が吸着された内面改質管２００を製造することができる。具体的には、本実施形態に係る内面改質管２００の製造方法は、上述した第１実施形態における埋設工程後に、微粒子２２０の表面に機能性物質２３０を吸着させる吸着工程を更に含む。この吸着工程としては、主に、予め微粒子２２０の表面に機能性物質２３０を吸着させた後に、機能性物質２３０が吸着した微粒子２２０を溶融状態又は半溶融状態の管１１０の内面１１１に吹き付ける方法（以下、「製法１」と称する。）と、微粒子２２０を溶融状態又は半溶融状態の管１１０の内面１１１に吹き付けた後に、機能性物質２３０を内面１１１に埋設された微粒子２２０に吸着させる方法（以下、「製法２」と称する。）の２通りが考えられる。以下、製法１、製法２の順に詳細な方法を説明する。なお、吸着工程は、製法１及び製法２以外の方法であっても差し支えない。
【００５３】
（吸着工程：製法１）
製法１では、図４（ａ）に示すように、予め表面に機能性物質２３０（例えば、ヘパリン）が吸着（又はコーティング）された微粒子２２０（例えば、ハイドロキシアパタイト）を微粒子供給口１２から投入し、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、この微粒子２２０を微粒子吹付ノズル１３により、ダイ１１から押し出された溶融状態又は半溶融状態の管１１０の内面１１１に吹き付ける。これにより、１ステップで（管１１０の押し出し成形と同時に）内面改質管２００を製造することができる。なお、図４では、機能性物質２３０が微粒子２２０の表面全体にコーティングされた状態を例示しているが、勿論このような状態には限られず、機能性物質２３０が微粒子２２０の表面の一部に吸着された状態であってもよい。
【００５４】
（吸着工程：製法２）
製法２では、初めに、図５Ａ（ａ）及び（ｂ）に示すように、上述した第１実施形態と同様にして、微粒子２２０を管１１０の内面１１１に埋設させる。次に、内面１１１に微粒子２２０が埋設された管１１０の内部に、機能性物質２３０の溶液（例えば、ヘパリン等を水等の溶媒に分散させたヘパリン溶液）を流通させる。このようにして、管１１０内を機能性物質２３０が通過する際に、途中に存在する微粒子２２０に表面に物理的又は化学的に吸着されることで、内面改質管２００を製造することができる。この製法２の場合には、製法１とは異なり、１ステップで内面改質管２００を製造することはできないが、以下の点でメリットがある。すなわち、製法１の場合には、微粒子２２０を管１１０の内面１１１に埋設させる場合、内面１１０との界面１１１には機能性物質２３０が存在していることになり、微粒子２２０の内面１１１への密着力が低下する可能性があるが、製法２の場合には、このようなことが無いため、微粒子２２０の内面１１１への密着力をより高くすることができる。また、機能性物質２３０が希少物質である場合、機能付与に必要な微粒子２２０の露出面のみに効率よく機能性物質２３０を固定化できる、というメリットがある。
【００５５】
（追加吸着工程）
また、本実施形態に係る内面改質管２００の製造方法は、上述した吸着工程後、所定時間の経過後に、微粒子２２０の表面から脱落した機能性物質２３０を補充するために、微粒子２２０の表面に機能性物質２３０を追加吸着させる追加吸着工程を更に含んでいてもよい。図面を用いて説明すると、例えば、図６（ａ）に示すように、埋設工程及び吸着工程を経て製造された内面改質管２００を使用している間に、図６（ｂ）に示すように、機能性物質２３０（例えば、ヘパリン）が微粒子２２０の表面から脱落して、内面改質管２００の機能（例えば、抗血栓機能）が低下したとする。この場合に、図６（ｃ）に示すように、例えば、上記製法２と同様にして、機能性物質２３０の溶液（例えば、ヘパリン溶液）を、機能性物質２３０が脱落した内面改質管２００内を再度流通させるという簡便な方法により、機能性物質２３０が脱落した微粒子２２０の表面に、機能性物質２３０を再度吸着させることができ、これにより、内面改質管２００が製造時と同等の機能を復元することができる。なお、追加吸着工程の方法としては、上述したような吸着工程の製法２のような方法には限られず、機能性物質２３０が脱落した微粒子２２０の表面に、機能性物質２３０を再度吸着させることができるような方法であれば特に制限されるものではない。
【００５６】
このような追加吸着工程を用いれば、内面改質管２００が、機能性物質２３０が有する機能を長期的に（場合によっては半永久的に）保持することができる。例えば、機能性物質２３０として抗血栓性を有するヘパリン等の物質を用い、微粒子２２０として機能性物質２３０を吸着可能なハイドロキシアパタイト等の材料を用いた内面改質管２００を、人工透析や人工心肺等に用いるカテーテルとして使用した場合を想定する。このケースでは、カテーテルとして用いる内面改質管２００を使用する過程で、ヘパリン等の機能性物質２３０が微粒子２２０の表面から脱落したとしても、内面改質管２００を体内に挿入した状態で、ヘパリン溶液等の機能性物質２３０の溶液を流通させるという簡易な方法で、ヘパリン等が有する抗血栓機能を元の状態に戻すことができる。
【００５７】
≪本発明に係る内面改質管の用途≫
以上、説明した第１実施形態及び第２実施形態を含む本発明に係る内面改質管の用途としては、上述したような、人工透析や人工心肺、経管栄養等に用いるカテーテルや体外循環チューブ、血液回路の他にも、消化器治療、循環器治療、外科治療、呼吸器治療、脳神経外科治療等に用いるカテーテル、ドレーンチューブ、人工血管、ステントグラフト等の抗血栓性や感染制御、バイオフィルム形成阻害や形成されたバイオフィルム除去等のような様々な用途に用いることができる。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明を実施例及び比較例により、更に具体的に説明するが、本発明は、これらの例によって何ら限定されるものではない。【００５９】
［内面改質管の作製］
本実施例では、上述した第１実施形態に係る内面改質管１００の製造方法、上述した第２実施形態に係る内面改質管２００の製法１及び製法２のそれぞれの方法を用いて、それぞれ実施例１〜３の内面改質管を作製した。具体的には、管としてポリ塩化ビニル製の管（内径：１２ｍｍ）を用い、微粒子としてハイドロキシアパタイトの微粒子（株式会社ソフセラ製「ＳＨＡｐ」、平均粒径：４２ｎｍ）、機能性物質としてヘパリンナトリウムを用いて、下記表１に示す内面改質管を作製した。また、対照用として、未処理の状態のポリ塩化ビニル製の管（実施例１〜３で使用したものと同じもの）を比較例１として用いた。【００６０】
【表１】
2015125789.tif 000003
【００６１】
［表面粗さと偏在量の測定］
上述したようにして作製した実施例１〜３及び比較例１の内面改質管の内面に算術平均粗さＲａ（ｎｍ）及び偏在量ＬＢ／ＬＴの測定を行った。それぞれの測定方法は、上述した通りであるが、算術平均粗さＲａの測定方法の詳細な条件は以下の通りである。まず、実施例１〜３及び比較例１の内面改質管を横断面で切断（輪切り）し、長さ２０ｍｍの管サンプルを得た。その管サンプルを長手方向に沿って切断し、さらにミクロトームにより薄切片を作製した。作製した薄切片を走査型電子顕微鏡にて倍率５０，０００倍で管内面を撮影し、得られた画像から算術平均粗さＲａを算出した。【００６２】
［試験方法］
上述したようにして作製した実施例１〜３及び比較例１の内面改質管を用いて、抗血栓性試験を行った。具体的には、まず、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、実施例１〜３及び比較例１の内面改質管を長軸側に切り開き、３７℃の恒温パッド上に保温した。次いで、図７（ｃ）に示すように、保温した実施例１〜３及び比較例１の内面改質管のそれぞれに、ウサギ（日本白色種、雄性、２．９７ｋｇ）の血液を約０．２ｍＬずつ静かに滴下し、図７（ｄ）に示すように、３７℃の恒温パッド上に放置した。１５分間静置後、図７（ｅ）に示すように、内面改質管を傾斜させて血液の流動性を観察した。以降、５分毎に観察した。【００６３】
観察開始３５分経過後に血液中に血小板（血餅）を加えた実施例１〜３及び比較例１の内面改質管をＰＢＳ（組織洗浄用０．０１ｍｏｌ／Ｌ）溶液で洗浄し、１．５％グルタルアルデヒド含有ＰＢＳ溶液に浸し、冷蔵（約４℃）保存した。各内面改質管上の血液の流動性が無くなった時間を記録した。【００６４】
上記試験は、実施例１〜３及び比較例１の内面改質管のそれぞれに関し、２サンプルずつ（第１サンプルと第２サンプル）同様の方法で行った。【００６５】
［測定結果・試験結果］
上記測定及び試験の結果を以下の表２に示す。また、実施例１〜３及び比較例１の内面改質管の第１サンプルの試験後の状態を写真撮影した結果を、参考までに図８に示した。【００６６】
【表２】
2015125789.tif 000004
【００６７】
表２に示すように、実施例２及び３のように、機能性物質を微粒子に吸着させたものについては、抗血栓機能を有することがわかった。【００６８】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述した形態に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で当業者が想到し得る他の形態または各種の変更例についても本発明の技術的範囲に属するものと理解される。
【符号の説明】
【００６９】
１０    内面改質管製造装置
１１    ダイ
１２    微粒子供給口
１３    微粒子吹付ノズル
１００    内面改質管
１１０    管
１１１    （管の）内面
１２０、２２０    微粒子
２３０    機能性物質
【図１】
2015125789.tif 000005
【図２】
2015125789.tif 000006
【図３】
2015125789.tif 000007
【図４】
2015125789.tif 000008
【図５Ａ】
2015125789.tif 000009
【図５Ｂ】
2015125789.tif 000010
【図６】
2015125789.tif 000011
【図７】
2015125789.tif 000012
【図８】
2015125789.tif 000013
【国際調査報告】
2015125789.tif 000014
2015125789.tif 000015
2015125789.tif 000016
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