(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的にポリマー鎖を含むポリマー被覆で被覆されている生物医学的物品の製造方法であって、
４０〜３００ワットの電力を有するパルスプラズマを使用して前記物品の基材上に、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、（メタ）アクリル酸、２−ヒドロキシエチルアクリレート、ビニルピリジン、Ｎ−アクリロイルモルホリンおよびそれらの混合物からなる群から選択されるビニル化合物のアフターグロープラズマ誘導重合を行うことを含み、
物品の基材がプラズマ区域の外で８〜３０cm下流のところに配置され、モノマー導入口がプラズマ区域の外で６〜２５cm下流のところに配置され、
被覆のポリマー鎖が、ビニル化合物の非プラズマラジカル重合によって得られる繰返し単位と構造が同一である繰返し単位７０〜９８％と、物品の基材に対する架橋結合または共有結合のサイトである繰返し単位２〜３０％とからなり、
前記繰返し単位の割合をフーリエ変換赤外線減衰全反射（ＦＴＩＲ−ＡＴＲ）分光分析法によって測定することを特徴とする方法。
【請求項２】
繰返し単位の７６〜９８％、好ましくは８２％〜９８％が、モノマーの非プラズマラジカル重合によって得られる繰返し単位と構造が同一であり、繰返し単位の２〜２４％、好ましくは２〜１８％が、基材に対する架橋結合および／または共有結合のサイトを表す、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ビニル化合物がＮ−ビニルピロリドンである、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ポリマー被覆を形成するために少なくとも２種のモノマーが使用されている、請求項１記載の方法。
【請求項５】
生物医学的物品が視力矯正のための眼科用器具である、請求項１〜４記載の方法。
【請求項６】
コンタクトレンズ、眼内レンズまたは水晶体角膜インプラント（人工角膜）である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
レンズまたはインプラントが、ポリシロキサンおよび／またはペルフルオロアルキル基を含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
レンズまたはインプラントの前面および背面がそれぞれ異なるポリマーで被覆されている、請求項６または７記載の方法。
【請求項９】
プラズマが、直流（ＤＣ）、無線周波数（ＲＦ）またはマイクロ波（ＭＶ）プラズマである、請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
プラズマが誘導結合をもつＲＦプラズマである、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
周波数（ＲＦ）が１３．６MHzまたは２７．１２MHzである、請求項９または１０記載の方法。
【請求項１２】
プラズマ区域から下流の基材への距離が１０〜２５cmである、請求項１〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
プラズマ区域から下流のモノマー導入口への距離が８〜２０cmである、請求項１〜１２記截の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、被覆が、基材への密着性、耐久性、湿潤性、生体適合性および透過性に関して望ましい特徴を有するポリマーを含む、被覆された物品に関する。より詳細には、本発明は、特定のプラズマ条件下に、重合性不飽和化合物、好ましくは重合性ビニルまたはイソプロペニル化合物のアフターグロープラズマ誘導重合によって得ることができるポリマーで少なくとも部分的に被覆されている物品、たとえば生物医学的材料または物品に関し、特に、長時間装用コンタクトレンズを包含するコンタクトレンズに関する。本発明はさらに、前記特徴のポリマーで被覆された物品の製造方法に関する。
基材の保護、および基材が必要な程度には示さない望ましい表面特性を備えることをはじめとする多様な理由のために、一般に、基材に対する被覆を備えることが望ましい。眼科用器具、たとえばコンタクトレンズのような生物医学的器具の場合、涙流体のような水性液体で容易に湿潤させることができ、装用者の快適さにとって有利である水性流体層を保持することができる表面を有することが望ましい。コンタクトレンズ上に涙流体の連続層、すなわち、組織／レンズの界面を潤滑する層が存在することにより、コンタクトレンズの滑動が容易になる。さらには、タンパク質、脂質、ミネラル、細胞屑および他の汚染源もしくは微生物に対する付着性の問題、その上に被覆を有するコンタクトレンズ表面の透過性および安定特性が、非常に重要である。長時間装用コンタクトレンズの場合に特に必要とされる、レンズ材料の気体、水およびイオンの透過性が、好ましくは、表面に親水性を付与するために設けられる被覆によって損なわれてはならない。被覆は、熱、酸化および加水分解に対する安定性ならびに涙の成分からの付着物形成、および機械的応力によって生じる離層への抵抗性を示すべきである。
基材上にポリマー被覆を調製する多様な異なる方法が、従来技術で開示されている。被覆は、バルク重合、気相からの重合性物質の蒸着、ならびに重合性モノマー層による基材表面の被覆、および基材表面における前記モノマーの重合をはじめとする従来の重合方法のいずれかにより、基材の表面に調製することができる。古典的な「湿式」化学を使用する基材上の被覆の調製を開示する従来技術の代表として、無機または有機の基材に結合することができる官能化光開始剤を記載するヨーロッパ公開特許第６３２３２９号公報を挙げるべきである。前記開示の一つの実施態様は、光開始剤基を有する基材の表面に光重合性のエチレン性不飽和物質の薄い被覆を付着し、エチレン性不飽和物質の層を放射線重合させることによって得ることができる、光開始剤の層の上の薄い外側ポリマー層を含むコンタクトレンズに関する。
しかしながら、古典的な「湿式」化学を使用するこれらの方法では、コンタクトレンズを含む生物医学的器具の表面に必要な所望の被覆特性、たとえば耐離層性、安定性および透過性の特性を、常に得ることができるわけではない。
湿式化学方法とは実質的に異なる、多様な基材の上にポリマー被覆、特に薄い被覆を調製する方法は、放電によって発生するプラズマの影響下における、重合性の不飽和または飽和化合物の重合である。プラズマ誘導重合は、基本的に乾式であり、基材と被覆される材料の溶液との直接接触が起こらない方法で、ポリマーを表面に付着させることによって、表面を改質する物理的方法である。「プラズマ」とは、たとえばグロー放電によって生成される、基底状態もしくは何らかのより高い励起形態の状態にある電子、いずれかの極性のイオン、気体原子および分子ならびに光子からなるイオン化ガスをいう。しばしば「低温プラズマ」とも呼ばれる。プラズマ重合およびその用途の概説に関しては、以下を参照されたい。R．Hartmann“Plasmapolymerisation：Grundlagen，Technik und Angwendung（プラズマ重合：基礎、技術および応用）”，Jahrb．Oberflachentechnik（1993）49，pp．283-296，Battelle-Inst．e．V．Frankfurt/Main Germany；H．Yasuda，“Glow Discharge Polymerization”，Journal of Polymer Science：Macromolecular Reviews，vol．16（1981），pp．199-293；H．Yasuda，“Plasma Polymerization”，Academic Press，Inc．（1985）；Frank Jansen，“Plasma Deposition Processes”，in“Plasma Deposited Thin Films”，T．MortおよびF．Jansen編，CRC Press Boca Raton（19）；O．Aucielloら（編）“Plasma-Surface Interactions and Processing of Materials”Kluwer Academic Publishers in NATO ASI Series;Series E：Applied Sciences，vol．176（1990），pp．377-399；ならびにN．DilsizおよびG．Akovali“Plasma Polymerization of Selected Organic Compounds”，Polymer vol．37（1996）pp．333-341。
「プラズマグラフト」、「プラズマ付着」または「プラズマ被覆」とも呼ぶことができる、基材上に被覆を製造するプラズマ重合の場合、重合性不飽和基を有する適当な有機モノマーまたはモノマーの混合物を、反応器のプラズマ区域に導入すると、そこで、フラグメント化および／または活性化されて、活性化プラズマガスの複雑な混合物に加えて、さらに励起された種を形成する。励起種およびモノマーのフラグメントは、基材と接触すると、不確定な方法で再結合して、種々の基および化学結合の複雑な変種を含む、およそ不確定な構造になって、高度に架橋したポリマー付着物を基材上に形成する。プラズマ被覆工程でプラズマ反応器中に、またはプラズマ工程の後でプラズマ被覆した基材を、酸素または空気に露出したとき、Ｏ2、Ｎ2または酸素もしくは窒素を含有する分子が存在するならば、ポリマー付着物は多様な極性基を含む。
以下「イングロー」プラズマ重合と呼ぶこの技術では、基材は、プラズマ区域の中に配置することもできるし、あるいはまた、プラズマ区域の外（下）に配置することもでき、モノマーおよびプラズマガス流（たとえばＨ2、Ｈｅ、Ａｒ）をプラズマ区域に導入する。イングロープラズマ重合を使用するコンタクトレンズ上の被覆の調製に関して、米国特許第４，３１２，５７５号明細書は、密に架橋し、グロー放電重合法から得られた反応性生物を含む、超薄形で光学的に明澄であり、非透過性の遮断被覆を表面に形成された、軟質で高酸素透過性のポリマーレンズを含む軟質の角膜コンタクトレンズを開示している。特開昭６２−３１８０３号公報は、光学部品、たとえばコンタクトレンズの表面に薄膜を形成するための、酸素と飽和炭化水素との混合物のプラズマ重合を開示している。米国特許第４，７８３，３７４号明細書は、シラン、アルケンおよび酸素源の、プラズマに支援された化学蒸着アルケン−シランプラズマ反応生成物を含む、耐摩耗性の透明な被覆を有する眼科用レンズを開示している。特開昭６０−１６３９０１号公報は、コンタクトレンズ上に薄い親水性膜を形成するための、不飽和炭化水素と酸素との混合物のプラズマ重合を開示している。アセチレン−Ｈ2Ｏ−Ｎ2のポリマーの超薄層をポリ（メチルメタクリレート）コンタクトレンズにプラズマ蒸着することが、H．Yasudaらにより、J．Biomed．Mater．Res．（1975）pp．629-643に開示されている。ヨーロッパ公開特許第１５２２５６号公報は、酸素と、二重結合を有する炭化水素化合物との混合ガスをプラズマ重合させることによって得られる薄膜を表面に有する光学製品を開示している。米国特許第５，２６０，０９３号明細書、米国特許第５，３２６，５８４号明細書、国際公開特許９４／１１１１８号公報および米国特許第５，０８０，９２４号明細書は、無線周波数プラズマ誘導グラフトによって、基材の表面に生適合性ポリマー材料を共有結合的にグラフトすることにより、眼内レンズのような基材物質の表面を永久的に改質して、顕微鏡的に平滑な生適合性の表面をその上に発生させる方法を開示している。特開平６−２８９３３２号公報は、表面が親水性、疎水性のミクロドメイン構造を有するコンタクトレンズを開示している。親水性は、コンタクトレンズの表面の周囲にマスクを形成することによってプラズマ粒子の収束を生じさせるプラズマ処理を含む、表面親水性処理によって得られる。特開昭５８−２１６２２２号公報は、シリコーン樹脂レンズを低温プラズマ処理した後、Ｎ−ビニルピロリドンを低温プラズマ重合することによる、優れた透明性および親水性を有するコンタクトレンズの製造を開示している。シリコーンゴムコンタクトレンズに対する湿潤処理の技術としてのＮ−ビニルピロリドンのプラズマ重合が、M．Kuriakiらにより、高分子論文集（１９８５）８４１〜８４７頁に記載されている。
東ドイツ特許第２７７４６６号明細書および東ドイツ特許第２９８２６８号明細書は、プラズマ重合によってポリマー層を固体キャリヤに付着させた後、生物学的活性材料をポリマー層に付着させる、生物学的活性材料を固定化する方法を開示している。この方法では、マスクを自由に選択できる構造を有する固体キャリヤに設け、それにより、ポリマーを支持体のマスクされていない側だけに付着させることもできる。
イングロープラズマ重合によって調製されるポリマー被覆は、好適な親水性表面特性を有することができるが、規則的な繰返し単位の連鎖からはできておらず、不規則な三次元架橋ネットワークを形成する傾向を示す。A．P．AmeenらのPolymer，vol．35（1994）p.4382を参照されたい。これらの被覆は、コンタクトレンズのような生物医学的器具の被覆の場合に求められる透過特性の観点から望ましい、変化しないモノマー残基の高度に規則的な配列を持たない。イングロープラズマ重合法で遭遇するさらなる問題は、普通、被覆の付着と同時に、高度に活性化した分子フラグメントによるボンバードによって生じる、競合的な表面浸蝕プロセスが起こるということである。このように、イングロープラズマ重合は、コンタクトレンズのような生物医学的基材の上に、特に長時間装用レンズの場合の透過性に関してすべての性能要件を満たす被覆を調製するのには、不適当であることがわかった。
「イングロー」プラズマ重合法を改良したものが、「プラズマ誘導」重合または被覆もしくは付着とも呼ばれる「ポストプラズマ」重合または被覆もしくは付着ならびに「下流」プラズマ誘導重合または被覆もしくは付着あるいは「遠隔」プラズマ誘導重合または被覆もしくは付着とも呼ばれる「アフターグロー」プラズマ誘導重合または被覆もしくは付着である。
「ポストプラズマ」重合の場合、まず、基材の表面を非重合性プラズマガス（たとえばＨ2、ＨｅまたはＡｒ）で処理した後、後続工程で、プラズマ出力をオフにした状態で、そのように活性化した表面をモノマーに露出する。活性化の結果、表面上でプラズマによって誘導されたラジカルの形成が生じ、後続工程で、その上にモノマーの重合を開始させる。
良好な湿潤性を有するコンタクトレンズを調製するためのポストプラズマ重合が、特開平２−２２００２４号公報に開示されている。三段階の方法でメタクリレートポリマーを含むコンタクトレンズ基材のプラズマ処理を実施した後、酸素に露出し、水溶液中でグラフト重合させる。特開昭６２−１０６１６号公報および特開平５−２９５１４４号公報は、低温プラズマ処理を実施した後、親水性モノマーを表面にグラフト重合させることによる、コンタクトレンズ表面の処理を開示している。ドイツ国公開特許第２７４８５６８号公報は、親水性シリコーンコンタクトレンズを製造するための二段階の方法であって、レンズを低温ガスプラズマに付した後、酸化還元グラフト重合を実施して、処理面上に親水性樹脂膜を形成する方法を開示している。また、ヨーロッパ公開特許第５７４３５２号公報には、まずポリマー基材をプラズマに配してフリーラジカルを形成し、ついで酸素と接触させて表面にヒドロペルオキシ基を形成し、最後に、エチレン性不飽和モノマーと架橋剤とのグラフト重合を実施する、三段階のポストプラズマ重合法が開示されている。水性媒体を含有する乳化剤中のアクリレート類のガスプラズマ開始重合およびプラズマの非存在におけるポスト重合が、特開昭５９−０２５８０７号公報に開示されている。特開平４−０６７０１２号公報は、拡散プラズマを使用してプラズマ処理を実施する、コンタクトレンズ表面のプラズマ処理およびレンズ材料以外のポリマー材料を使用するレンズ表面の装飾を開示している。処理は、角膜への湿潤性を増すために、表面に親水性を付与するものである。ヨーロッパ公開特許第２２０９１９号公報は、眼への適合性および長期装用性を付与するために、グラフトされた親水性ポリマー被覆を表面に有する、トリオルガノビニルシランベースのポリマーを含むコンタクトレンズを開示している。被覆の製造のために、レンズ表面を低温ガスプラズマに付し、Ｏ2に露出して表面にペルオキシド基を形成し、ついでモノマー性ジオルガノジビニルシランの溶液に浸漬した後、レドックス重合または熱重合させる。国際特許公開９４／０６４８５号公報は、ベース材料上に調製されたプラズマ面に加水分解に安定な結合によって共有結合した炭水化物を含む、水性流体の連続層をその上に保持することができる一つ以上の湿潤面を有するコンタクトレンズを開示している。ベース材料上に調製されたプラズマ面は、ベース材料上のプラズマ処理面またはベース材料に被覆されたプラズマポリマーのいずれかを含む。特開平７−７２４３０号公報は、リン脂質タイプ構造を有するビニルモノマーを含有するモノマー成分が、活性放射線、たとえばプラズマによって処理されてペルオキシド結合が導入された、コンタクトレンズベース材料の表面にグラフト重合されている、良好な水湿潤性および防汚性を有するコンタクトレンズを開示している。
ポストプラズマ重合は、重合されるモノマーが高エネルギープラズマに露出されず、したがって、活性化および／またはフラグメント化を受けない方法であるが、低い付着速度のため、この方法は用途が限定される。
プラズマ出力をオフにした後で活性化基材上で重合を実施する、上記に説明したポストプラズマ重合法とは対照的に、「アフターグロー」プラズマ誘導重合は、プラズマの存在で重合を実施するが、基材およびモノマー原料の導入口がプラズマ区域の外（下）に位置している方法である。モノマーが高反応性プラズマガスの区域を通らないため、この方法ではモノマー分子のフラグメント化をおおむね避けることができる。この方法を用いると、一定の限界の範囲でポリマー付着物の構造を制御することができ、影響を受けやすい基材の望ましくない表面浸蝕を避けることができ、ポリマー付着物の形成は、主としてラジカル反応に基づく。
この改良されたプラズマ誘導重合法は、B．D．Ratnerにより、「Plasma Deposition of Organic Thin Films-Control of Film Chemistry」に記載されている。この中で、「グローから下流側に試料を配置して、その表面で凝縮し、重合することができる気相から反応性分子を受けるようにするが、それをグロー中の高エネルギー種によるボンバードにさらさないことが、多くの例で、比較的無傷の化学構造を有する膜を作り出すことが証明された」ことが述べられている。著者は、「プラズマ付着プロセスとともに有意な従来の重合が起こる条件を整えることができるならば、大部分の構造を保持することができる」と締めくくっている。A．Hartwickらは、Die Angewandte Makromolekulare Chemie 211（1993）pp．141-155において、アフターグロープラズマ重合に関して、不飽和モノマーからポリマー層を調製する新たな方法として報告している。著者は、実験パラメータ、たとえば付着速度、圧力、プラズマと付着区域との距離、還流および補助ガスの種類を挙げて、おおむね、アフターグロープラズマ重合によって調製されるポリマーが架橋し、したがって不溶性になると述べている。
D．YuおよびR．E．MarchantのMacromolecules．22（1989）p．2957および国際公開特許９２／０２１１４号公報は、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンモノマーをプラズマ重合させ、得られるポリマー中のカルボニル基を水素化ホウ素ナトリウム水溶液でアルコール基に還元することによる、生物医学的インプラント用のヒドロキシル化プラズマ重合膜の製造を開示している。この方法は、血液との接触面を改質し、生物医学的器具の適合性を高めるのに使用される。ドイツ公開特許第３５２２８１７号公報は、プラズマアフターグロー重合または有機金属化合物のグラフトによる殺菌性被覆の製造を開示している。特開昭５７−２０５４０３号公報は、高分子量モノマーが不活性ガスのプラズマに導入され、それがメッシュ型電極を通過し、両電極の外にあるベースプレート上に高分子量薄膜を製造するプラズマ重合によって、高分子量薄膜を製造する方法を開示している。プラズマ重合膜は、架橋結合を含まず、溶剤に可溶性である。これは、たとえば光学レンズの被覆として使用される。国際公開特許８７／０１０４０号公報は、角膜内皮組織に対する細胞損傷を著しく減少させる、好ましくは剛性で低エネルギー面を生み出すフルオロカーボン被覆のガスプラズマ付着によって改質されたポリ（メチルメタクリレート）であるポリマー基材を含む、改良された眼内レンズ材料を開示している。被覆のために、試料ディスクをキャパシタンスプレートの下流側に配置した。内皮の損傷に関して、フロオロカーボン被覆が、ＨＥＭＡ、ＮＶＰまたはエチレンオキシド被覆に比べて優れていることがわかった。
R．E．Marchantらは、Journal of Polymer Science Part A：Polymer Chemistry Vol．27，881-895（1989）で、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン（ＮＶＰ）のＲＦプラズマ重合から誘導される親水性ポリマー膜の調製および特性決定を報告している。使用したプラズマ系では、モノマー導入口が誘導コイルよりも２cm先まで延びていた。基材試料を、コイルから５〜３０cmのところに配置されたガラス棒トレーに取り付けた。付着したプラズマ重合ＮＶＰ（ＰＰＮＶＰ）の構造は、ＦＴＩＲ−ＡＴＲ分光分析法およびＥＳＣＡ（化学分析電子分光法）によって決定し、得られたスペクトルを直鎖状ＰＶＰのＩＲスペクトルと比較した。観察された主な違いは、Ｃ−Ｈ変形結合、Ｃ−Ｎ延伸およびラクタム環骨格モードを含む、ＰＰＮＶＰ膜の１６００〜１０００cm-1領域における幅広化と解像度の損失であった。プラズマによって得られたポリマーと、相当するＰＶＰ直鎖状ポリマーとのこれらの違いは、高エネルギープラズマ環境でより大きな程度に起こる分岐化、架橋および開環反応に帰すことができた。
プラズマ被覆法のアフターグロー態様に関する従来技術の文献を概観すると、この比較的若い技術を用いて得られる製品が、まだ相当する結果を含むということがわかる。文献の一つは、調製されたポリマーが架橋しており、したがって不溶性であると述べており、別の文献では、ポリマーは架橋しておらず、溶剤に可溶性であると記載されている。上記で引用したB．D．Ratnerは、比較的無傷の化学構造を有する膜を製造する可能性を考察しているが、他の文献には、望ましい透過特性を有する無傷のポリマー構造の高度な保持を報告しているものはない。それどころか、上記で引用したR．E．Marchantらは、報告された条件下でＮＶＰのアフターグロープラズマ重合が分岐化、架橋および開環反応につながり、直鎖状ＰＶＰとは大きく異なるポリマー生成物をもたらすと示している。
本発明の目的は、重合性不飽和化合物のプラズマ誘導重合により、基材に対する優れた密着性を有するポリマー被覆であって、該ポリマー鎖が、抑制された架橋を示しながらも、重合性不飽和化合物の非プラズマラジカル重合によって得られる繰返し単位と構造が同一である繰返し単位から主としてなり、その被覆が、抜群の熱、酸化および加水分解安定性、ならびに機械的応力によって生じる基材からの離層に対する耐性を示し、高分子量生体成分、たとえばタンパク質、糖タンパクおよび脂質に対しては抑制された透過性を有するのに対して、液体、気体、イオンおよび低分子量化合物に対する望ましい透過特性を示す、ポリマー被覆を提供することである。
本発明のさらなる目的は、有機ポリマーおよび無機物質、たとえば金属、セラミック材料、ガラス、ミネラルおよび黒鉛を含む炭素、またはこれらの物質の複合体を含む多様な基材に被着することができる、上述のタイプの被覆を提供することである。
本発明のより具体的な目的は、生物医学的物質または物品、特にコンタクトレンズ、最も具体的には、長時間装用コンタクトレンズに対する被覆であって、基材に対する良好な密着性および耐摩耗性を特徴とし、酸素、二酸化炭素、水およびイオンの良好な透過性、高い湿潤性、涙液ならびにタンパク質、脂質、ムチンおよび塩の付着に対する安定性を示し、６日６夜を越える連続装用でも、装用者に優れた快適さを示す被覆を提供することである。
本発明のさらなる目的は、上述の望ましい性質を有する被覆を、簡単で信頼できる一段階法で調製する方法を提供することである。
これらの目的は、プラズマ装置のアフターグロー区域中で、基材およびモノマー導入口のプラズマ区域までの距離を包含する具体的に制御される条件下で、基材上での重合性不飽和化合物のプラズマ誘導重合により、上述のような多様な所望の特徴を有するポリマー被覆を製造することができるという発見に基づいて、達成することができる。
したがって、本発明の主題は、少なくとも部分的にポリマー被覆で被覆されている基材を含む物品である。該物品は、基材上における重合性不飽和化合物のアフターグロープラズマ誘導重合によって得ることができる。この重合において、基材は、プラズマ区域の外で４〜４０cm下流のところに配置され、モノマー導入口は、プラズマ区域の外で３〜３５cm下流のところに配置される。被覆のポリマー鎖は、重合性不飽和化合物の非プラズマラジカル重合によって得られる繰返し単位と構造が同一である繰返し単位７０〜９８％と、基材に対する架橋結合および／または共有結合のサイトである繰返し単位２〜３０％とからなる。
さらなる目的は、重合性不飽和化合物（モノマー）の非プラズマラジカル重合によって得られる繰返し単位と構造が同一である繰返し単位７０〜９８％と、基材に対する架橋結合および／または供給結合のサイトである繰返し単位２〜３０％とからなるポリマー被覆で、少なくとも部分的に被覆されている基材を含む物品である。
本明細書中「重合性不飽和化合物」と「モノマー」とは、同義に使用する。
本発明によると、基材に対する被覆の密着性およびポリマー被覆の架橋度は、被覆された物品が熱、酸化および加水分解安定性ならびに機械的応力によって生じる離層に対する耐性を示し、被覆が、分子量５００未満の気体、水およびイオンに対して透過性であり、生体成分、たとえばタンパク質、糖タンパクおよび脂質に対しては抑制された透過性を有するようなものである。
本発明の特に好ましい態様では、上記に示したような、少なくとも部分的にポリマーで被覆された基材は、カテーテルおよび血管移植片、特に視力矯正のための眼内器具、たとえばコンタクトレンズ、眼内レンズまたは水晶体角膜インプラント、および最も具体的には長時間装用コンタクトレンズを含む生物医学的物質、物品または器具である。
本発明の特定の実施態様によると、ポリマー被覆は、２種以上の重合性不飽和化合物の混合物を使用する、上述したようなアフターグロープラズマ誘導重合によって得ることができるコポリマーである。この実施態様では、非プラズマラジカル共重合によって得られる繰返し単位と構造が同一である繰返し単位を主として有する、十分に確定される構造のコポリマー被覆を得ることができる。
本発明のもう一つの実施態様によると、ポリマーまたはコポリマー被覆の架橋度は、アフターグロープラズマ誘導重合に付されるモノマー原料に少なくとも１種の架橋剤を加えることにより、さらに制御することができる。
本発明のさらなる実施態様によると、好ましくはグロー放電を中断することなく、２種以上のコモノマーを、場合によっては架橋剤とともに１種ずつ順に重合に付すならば、本発明のアフターグロープラズマ誘導重合により、「仕立てられた」透過性および湿潤性の性能、ならびに確定された構造および形態を有する積層被覆を調製することができる。
本発明のさらなる主題は、基材上で重合性不飽和化合物のアフターグロープラズマ誘導重合を実施することを含む、上述のような物品を調製する方法であって、基材をプラズマ区域の外で４〜４０cm下流に配置し、モノマー導入口をプラズマ区域の外で３〜３５cm下流に配置する方法である。
本発明による重合性不飽和化合物のアフターグロープラズマ誘導重合は、以下のプラズマ条件下で実施することが好ましい。
電力              ４０〜３００W
電圧              ８・１０2〜４・１０3V
プラズマガス流    １〜１００sccm（標準cm3）
モノマー流        １〜５０mg／min
原料ガス流        １〜１００sccm
モノマー源の温度  −８０℃〜＋８０℃
周波数            １kHz〜２７．１２MHz
最適には１３．６MHzまたは２７．１２MHz
プラズマガス      Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ2
圧力              １・１０-4〜５mbar
プラズマ区域からの下流への基材の距離は、好ましくは８〜３０cmであり、最も好ましくは１０〜２５cmである。プラズマ区域から下流へのモノマー導入口の距離は、好ましくは６〜２５cmであり、最も好ましくは８〜２０cmである。
基材とプラズマ区域との間の距離、およびモノマー導入口とプラズマ区域との間の距離に関する前記の条件下で、基材上での重合性不飽和化合物のアフターグロープラズマ誘導重合によって得ることができる本発明のポリマー被覆は、イングロープラズマ誘導重合によって、またはこれらの条件が見られる以外のアフターグロープラズマ誘導重合によって得られる被覆とは違って、実際、ポリマー鎖の繰返し単位が、、それぞれの不飽和化合物の非プラズマラジカル重合によって得られる繰返し単位と構造においてかなりの程度に同一であるということを特徴とする。繰返し構造単位の７０〜９８％、好ましくは７６％〜９８％、より好ましくは８２〜９８％が、同じモノマーの非プラズマラジカル重合によって得られるポリマーと同じ構造を示す。残る２〜３０％、好ましくは２〜２４％、より好ましくは２〜１８％の構造単位は、被覆される基材に対する共有結合基として、または隣接するポリマー鎖の間の架橋サイトとして働く。
本発明のプラズマ誘導ポリマー被覆の定性的および定量的な特性決定は、通常、以下に概説するようにして決定することができる。
いずれもＮ−ビニルピロリドンに基づく３種の被覆を調製する。第一の被覆（１）は、ラジカル重合によって製造されたポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の溶液流延膜であり、第二の被覆（２）は、本発明にしたがって調製されたＰＶＰ膜であり、第三の被覆（３）は、いわゆる「イングロー」プラズマ重合したＰＶＰ膜（本発明の導入部を参照）である。上記３種の膜をフーリエ変換赤外減衰全反射分光分析法（ＦＴＩＲ−ＡＴＲ、実施例を参照）によって調査する。第一（１）および第二（２）の被覆は本質的に同一のＩＲスペクトルを示したが、第三（３）の被覆は、はっきりと異なるＩＲスペクトルを示す。ＦＴＩＲ−ＡＴＲ調査法の約５％検出限界に基づくと、被覆（１）および（２）は、化学構造において基本的に同一であると結論づけることができる。
基材およびモノマー導入口の位置の指定条件の下で、重合性不飽和化合物のプラズマ誘導重合における、アフターグローまたは下流の実施態様で、驚くほどに達成される被覆の均一な構造、および制御可能な比較的低い架橋度は、特に、生物医学的用途、物品または器具を含む生物学的系における使用という観点で、これらの被覆によって示される、広く多様な有利な性質の原因である被覆の特徴を構成する。
被覆の具体的な利点は、基材が、ポリマー有機材料であろうが、金属、セラミック材料、ガラスもしくは鉱物または炭素、特に黒鉛もしくはガラス状炭素のような無機物質であろうが、基材の性質から大きく独立して得られる、被覆基材の表面に対する強力な密着性である。また、上述の基材２種以上を包含する複合材料を、本発明の被覆で被覆してもよい。
本発明の被覆のポリマー鎖の高い構造均一性、および低い架橋度、ならびに基材に対する被覆の優れた密着性が、広く多様な用途で、以下を含む優れた特徴を有する本発明の被覆を提供する。
基材に対する優れた密着性および耐摩耗性；
優れた熱酸化および加水分解に対する安定性、ならびに機械的応力によって生じる離層に対する耐性；
液体、気体、イオンおよび低分子量化合物に対する、良好な透過特性；
生体成分、たとえばタンパク質、糖タンパクおよび脂質に対する、抑制された透過性；
温度変化、オートクレーブ処理、生物浸蝕、膨潤およびせん断力に対する高い耐性；
サブミクロン区域までの平滑面、均一なシート厚および優れた潤滑性
生物学的環境における高い抵抗性および耐久性、生物学的系からの成分、たとえばタンパク質、脂質、糖タンパク、塩および代謝産物ならびに細胞屑の不可逆性付着物の形成に対する良好な耐性；
化粧品、溶剤蒸気および埃のような環境からの物質の吸収が低い傾向；
微生物を付着させる傾向が実質的にないこと。
密着性および透過性に関する被覆の格別の特徴は、被覆の中のポリマー鎖が、まだ顕著な運動性および移動性を有するという事実による。
プラズマ発生装置のアフターグロー区域に導入し、その中で保持することができる限り、本発明の物品の調製のために被覆される基材の形態に関して、実質的に制限はない。本発明によって被覆することができる基材の形態の具体例には、フィルム、繊維、膜、シート、ホース、管、中空繊維、カプセル、ビーズおよび粉末タイプ物質を含む異なるサイズの顆粒、ならびに複合体および積層体が包含される。本発明の範囲で想定される基材の具体的な群は、生物医学的材料または物品、特に視力矯正のための眼科用器具である。これらには、コンタクトレンズ、眼内レンズおよび水晶体角膜インプラント（人工角膜）が包含される。
基材は、それ自体が十分には親水性ではない生物医学的器具、たとえばコンタクトレンズに従来から使用される材料を包含する。このような材料は、当業者には公知であり、たとえば、ポリシロキサン類、フッ素化（メタ）アクリレート類もしくはたとえば他の重合性カルボン酸から誘導される同等なフッ素化コモノマー、アルキル（メタ）アクリレート類もしくは他の重合性カルボン酸から誘導される同等なアルキルコモノマーまたはフッ素化ポリオレフィン類、たとえばフッ素化エチレンもしくはプロピレンポリマー類およびコポリマー類、または好ましくはペルフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソールのような特定のジオキソール類と組み合わせたテトラフルオロエチレンを含むことができる。好適な基材の例は、たとえば、Neofocon、Pasifocon、Telefocon、Silafocon、Fluorsilfocon、Paflufocon、Silafocon、Elastofilcon、EluorofoconまたはTeflon ＡＦ材料、たとえば、ペルフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール約６３〜７３モル％と、テトラフルオロエチレン約３７〜２７モル％との、またはペルフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール約８０〜９０モル％とテトラフルオロエチレン約２０〜１０モル％とのコポリマーであるTeflon ＡＦ 1600またはTeflon ＡＦ 2400である。
基材はまた、それ自体が親水性である生物医学的器具、たとえばコンタクトレンズの製造に従来から使用される材料を包含する。その理由は、反応性基、たとえばアミノまたはヒドロキシ基が、本来、材料中に存在し、したがって、それから製造される生物医学的器具の表面にも存在するからである。このような材料は、当業者に公知である。典型的な例は、たとえば、Polymacon、Tefilcon、Methafilcon、Deltafilcon、Bufilcon、Phemfilcon、Ocufilcon、Focofilcon、Etafilcon、Hefilcon、Vifilcon、Tetrafilcon、Perfilcon、Droxifilcon、Dimefilcon、Isofilcon、MafilconまたはAtlafilconを含む。これらの材料の大部分は、ＨＥＭＡをベースにしたものであるが、適切な材料はまた、反応性基、たとえばヒドロキシ基もしくはアミノ基を有する、ポリビニルアルコールのような他の基本的なモノマーまたはポリマーをベースにしたものでもよい。
基材は、腎透析膜、血液貯蔵バッグ、ペースメーカ導線または血管移植片の製造に従来から使用される、どのような血液接触材料であってもよい。たとえば、基材は、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサン、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルキル−ポリエーテル、ポリ塩化ビニルまたはDacron（登録商標）であってもよい。
本発明の具体的に好ましい実施態様では、被覆される基材は、長期装用、すなわち、６日６夜を越え、約３０日までの期間に至る連続装用に適したコンタクトレンズである。このタイプのソフトコンタクトレンズには、ポリシロキサンおよび／またはペルフルオロアルキル−ポリエーテル基を含む、所望の高い酸素透過性、ならびに高いイオンおよび水の透過性を示すものがある。このタイプの基材を本発明にしたがって親水性モノマーで被覆するならば、従来の表面被覆されたコンタクトレンズに比較して、以下の望ましい性質を示す、被覆されたコンタクトレンズが得られる。
酸素、二酸化炭素、水およびイオンに対する透過性の増大；
眼液環境における優れた湿潤性、潤滑性および安定性；
装用者にとって向上された快適さ、ならびに眼の環境で生じる物質、たとえばタンパク質、脂質、ムチンおよび塩の不可逆性付着に対する耐性の改善；
微生物の付着性の減少；
オートクレーブ内でのリン酸緩衝溶液中の殺菌処理の際、被覆内で微小亀裂が形成する傾向の減少；
角膜腫脹および眼の刺激が非常に低いことを含む、眼の表面における優れた性能、および３０日までの長期にわたるレンズの連続装用時の眼の表面における、非常に良好な移動性。
インプラントの場合、親水性モノマーから調製される本発明の被覆は、優れた生体適合性を示し、生体組織への良好な耐久性の一体化につながる、開環し、わずかに架橋したポリマー構造を含む表面特性を有する物品を提供する。
アフターグロープラズマ誘導重合によってポリマー被覆を調製するために使用できるモノマーは、蒸発させ、プラズマ発生装置のアフターグロー区域に導入して、その中に設けられた基材と接触させることができるならば、どのような重合性不飽和化合物であってもよい。好ましいモノマーは、（メタ）アクリル酸誘導体、ビニルエーテル類、Ｎ−ビニルピロリドンおよびビニルピリジンのようなビニル化合物である。
好ましいアクリル酸系誘導体の具体例には、アクリル酸、メタクリル酸、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、ジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＭＡＥＭＡ）、２−ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡ）、Ｎ−アクリロイルモルホリン（ＮＡＭ）およびエチレングリコールジメタクリレート（ＥＤＧＭＡ）がある。
Ｎ−ビニルピロリドンは、本発明によってポリマー被覆を調製するのに、特に好ましいモノマーである。
適当なビニルエーテル類の具体例は、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテルおよびメトキシエチルビニルエーテルである。
上記のモノマー、すなわちビニル化合物は、別個に使用するか、混合物として使用することができる。
プラズマ反応器のアフターグロー、または下流区域での重合性不飽和化合物のプラズマ誘導重合により、ポリマー被覆を基材表面の少なくとも一部に調製すると、本発明の被覆物品が得られる。物理的プラズマパラメータを含む処理パラメータは、付着工程に関し、重合性不飽和化合物の非プラズマラジカル重合によって得られる繰返し単位と構造が同一である所望の量の繰返し単位、所望の架橋度ならびに所望の形態および形状が、特定の基材上に得られるような方法で制御される。これらのパラメータおよび特性ならびに被覆の厚さは、プラズマおよび反応のパラメータを適切に選択することにより、広い範囲の中で仕立てることができる。他の被覆法に比較して、本発明の方法は、以下の利点を提供する（たとえばコンタクトレンズを被覆する場合）。
−段階法として実施することができる。
被覆された基材が、無菌条件下で得られる。
表面浸蝕速度が非常に低く、付着速度が高い。
平滑で、ピンホールのない被覆が得られる。
１μｍを越える比較的厚い被覆まで、被覆の厚さを容易に制御できる。
被覆中に残るラジカルの含有量が低い。
空気と二次反応を起こして、ヒドロペルオキシドおよび他の反応性種を形成することがない。
浸出性部分を含まず、被覆の熱および加水分解安定性が優れている。
被覆のＵＶおよび光に対する安定性が高い。
良好な縁被覆を含む、非平坦基材上での層の厚さが均一である。
表面基が均質である。
バイオポリマーおよび他の生体成分の変性および不可逆性吸着（生汚損）の傾向が低い「ブラシ形」表面構造の含有量が高い。
用いるモノマーのフラグメント化がなく、被覆工程で基材の表面が原子、イオン、励起種または高エネルギーＵＶ線によるボンバードを受けることがなく、被覆および／または基材の望ましくない二次的変化および有害な表面浸蝕につながらない。
熱、水熱および機械的応力によって、被覆が離層する傾向がない。
前述のように、本発明は、重要な態様において、本発明のポリマー被覆を適切なレンズ本体の上に含むコンタクトレンズであって、高い酸素透過性、眼の表面での良好な動き、ならびにイオンおよび水の高い透過性を含む被覆の抜群の性質に基づき、長期間、たとえば３０日までの期間、装用することができるコンタクトレンズに関する。このようなコンタクトレンズの重要な特性およびそれらの測定方法を、以下に説明する。
酸素伝達度および透過率
本明細書に使用するレンズの「酸素伝達度」とは、酸素が特定の眼科用レンズを通過する速度である。酸素伝達度Ｄk／ｔは、従来からbarrer／mmの単位で表されている。ｔは、測定される区域での材料の平均厚さ（mm単位）であり、「barrer」は次のように定義される。
［（cm3酸素）（mm）／（cm2）（sec）（mmHg）］・１０-9
レンズ材料の「酸素透過率」Ｄkは、レンズの厚さに依存しない。酸素透過率は、酸素が材料を通過する速度である。酸素透過率は、従来からbarrer単位で表されている。「barrer」は次のように定義される。
［（cm3酸素）（mm）／（cm2）（sec）（mmHg）］・１０-10
これらは、当該技術で一般に使用されている単位である。したがって、当該技術における使用と一致させるため、単位「barrer」は、上記に定義した意味を有する。たとえば、９０barrerのＤk（「酸素透過率barrer」）および９０μm（０．０９０mm）の厚さを有するレンズは、１００barrer／mmのＤk／ｔ（「酸素伝達度barrer」／mm）を有することになる。
長時間装用レンズの外面から内面までの酸素伝達度は、長期装用期間中の実質的な角膜腫脹を防ぐのに十分でなければならない。角膜は、夜の就寝期間中、まぶたを閉じているとき、酸素を遮断する結果として、約３〜４％腫れることが知られている。また、従来のコンタクトレンズを約８時間（夜どおし）装用すると、角膜が約１１％腫れることが知られている。しかし、許容可能な長時間装用コンタクトレンズは、通常の就寝期間を含めて約２４時間装用した後でも、約８％未満、より好ましくは約６％未満、最も好ましくは約４％未満の角膜腫脹しか引き起こさない。好ましい長時間装用コンタクトレンズは、通常の就寝期間を含めて約７日間装用した後でも、約１０％未満、より好ましくは約７％未満、最も好ましくは約５％未満の角膜腫脹しか引き起こさない。したがって、長期装用レンズは、角膜腫脹に関連する上記の性質を得るために、酸素拡散を生じさせるのに十分な量で酸素透過性ポリマーを有しなければならない。好ましくは、長期装用レンズは、レンズの外面からレンズの内面に延びる酸素透過性ポリマーの連続相を有するものである。
レンズの酸素透過率およびレンズ材料の酸素伝達度は、以下の技術によって測定することができる。Ｄｋ１０００計器（ジョージア州ノークロスのApplied Design and Development社から市販）または同様な分析機器を使用して、湿セル中（すなわち、気体流を約１００％の相対湿度に維持）、３４℃で酸素フラックス（Ｊ）を測定する。既知の割合（たとえば２１％）の酸素を有する空気流を、約１０〜２０cm3／minの速度でレンズの片側から通し、同時に、窒素流を約１０〜２０cm3／minの速度でレンズの反対側から通す。系を包囲するバロメータ圧Ｐmeasuredを測定する。MitotoyaマイクロメータＶＬ−５０または同様な計器を使用して約１０個所を測定し、測定値を平均することにより、試験に付される区域のレンズ厚さ（ｔ）を測定する。Ｄｋ１０００計器を使用して、窒素流中の酸素（すなわち、レンズ中に拡散した酸素）の濃度を測定する。以下の式から、レンズ材料の酸素透過率Ｄkを測定する。
Ｄk＝Ｊｔ（Ｐoxygen）
式中、
Ｊ＝酸素フラックス［μｌＯ2／cm2−min］
Ｐoxygen＝（Ｐmeasured−Ｐwater vapor）・（気流中％Ｏ2）［mmHg］
＝気流中の酸素の分圧
Ｐmeasured＝バロメータ圧［mmHg］
Ｐwater vapor＝０mmHg、３４℃（乾燥セル中）における水蒸気圧［mmHg］
Ｐwater vapor＝４０mmHg、３４℃（湿潤セル中）における水蒸気圧［mmHg］
ｔ＝露出試験区域でのレンズの平均厚さ［mm］
Ｄkは、barrerの単位、すなわち、［（cm3酸素）（mm）／cm2］・［sec／mmHg］・１０-10で表す。
材料の酸素伝達度（Ｄk／ｔ）は、酸素透過率（Ｄk）をレンズの平均厚さ（ｔ）で割ることによって、計算することができる。
本発明の長時間装用レンズの酸素伝達度（Ｄk／ｔ）は、好ましくは少なくとも７０barrer／mmであり、より好ましくは少なくとも７５barrer／mmであり、最も好ましくは少なくとも８７barrer／mmである。レンズの中心厚さは通常、３０μmを越え、好ましくは約３０〜約２００μmであり、より好ましくは約４０〜約１５０μmであり、さらに好ましくは約５０〜１２０μmであり、最も好ましくは約６０〜１００μmである。
イオノフラックス測定技術
本明細書で「イオノフラックス技術」と呼ぶ以下の技術は、レンズのイオン透過性を測定するための好ましい方法である。この技術は、眼の表面における十分な動きの可能性を測定するために、使用することができる。
「イオノフラックス技術」は、温度センサ（ＬＲ０１／Ｔ、カタログ番号３０２５２０（ＷＴＷ））、塩溶液を入れたドナーチェンバ、脱イオン水約６０mlを入れた受けチェンバ、攪拌棒およびサーモスタットを装備した電極である電気伝導計（ＬＦ２０００／Ｃ、カタログ番号３００１０５、Wissenschaftlich-Technische Werkstatten GmbH（ＷＴＷ）、ドイツ）の使用を含む。
ドナーチェンバは、ドナー溶液がレンズの周囲に通過しないように（すなわち、イオンがレンズを通過するだけであるように）、コンタクトレンズをそこに封止するために特別に設計されている。ドナーチェンバは、受け溶液に浸漬される端部にねじが切られてたガラス管からなる。ガラス管は、中央に位置する直径約９mmの穴を含む。ガラス管と嵌合するようにねじを切られたふたが、中央に位置する直径約８mmの穴を含むレンズ保持部材を保持する。レンズ保持部材は、レンズの内面（凹面）の縁と嵌合し、それを封止するように設計されたオス部と、レンズの外面（凸面）の縁と嵌合し、それを封止するように設計されたメス部とを含む。
測定されるレンズが、レンズ保持部材に、オス部とメス部との間に配置される。オス部およびメス部は、レンズとオス部またはメス部それぞれとの間に配置される可撓性の封止リングを含む。レンズをレンズ保持部材に配置した後、レンズ保持部材をねじ付きのふたに配置する。ふたをガラス管にねじ付けて、ドナーチェンバを画定する。ドナーチェンバには、０．１モルＮａＣｌ溶液１６mlが充填される。受けチェンバには、脱イオン水６０mlが充填される。電気伝導度計のリードを受けチェンバの脱イオン水に浸漬し、攪拌棒を受けチェンバに加える。受けチェンバをサーモスタットに配置し、温度を約３５℃に保持する。最後に、ドナーチェンバを受けチェンバに浸漬する。
ドナーチェンバを受けチェンバに浸漬した１０分後から、伝導率の測定を２０分ごとに約３時間実施する。次のように、フィックの法則を適用することにより、イオノフラックス拡散係数Ｄを測定する。
Ｄ＝−ｎ′／（Ａ・ｄｃ／ｄｘ）
式中、ｎ′＝イオン輸送速度（モル／min）
Ａ＝レンズ露出面積（mm2）
Ｄ＝イオノフラックス拡散係数［mm2／min］
ｄｃ＝濃度差［モル／Ｌ］
ｄｘ＝レンズ厚さ［mm］
眼の表面における十分な動きを達成するためには、約６．４・１０-6mm2／minを越えるイオノフラックス拡散係数が好ましい。より好ましくは、イオノフラックス拡散係数は、約２．６・１０-6mm2／minよりも大きく、最も好ましくは、イオノフラックス拡散係数は、約１．５・１０-5mm2／minよりも大きい。イオノフラックス係数は、レンズを通過するイオンの透過性と相関し、それにより眼の表面における動きを予測させるものであることを、強調しなければならない。
接触角の測定
動的Wilhelmy法により、Kruess Ｋ12計器（Kruess GmbH、Hamburg）を使用して、前進水接触角および後退水接触角を測定した。詳細に関しては、D.A．Brandrethの“Dynamic contact angles and contact angle hysteresis”，Journal of Colloid and Interface Science，vo1．62，1977，pp．205-212およびR．Knapikowski，M．Kudraの“Kontaktwinkelmessungen nach dem Wilhelmy-Prinzip-Ein Statistischer Ansatz zur Fehlerbeurteilung”，Chem．Technik，vo1．45，1993，pp．179-185を参照されたい。通常、以下のパラメータ、すなわち前進角、後退角およびヒステリシスを、以下のように測定する。
非プラズマラジカル重合ポリマーと同一の構造を有するポリマー被覆における繰返し単位の割合の測定
定量は、フーリエ変換赤外減衰全反射（ＦＴＩＲ−ＡＴＲ）分光分析法によって測定する。液体窒素で冷却した媒体帯域通過水銀カドミウムテルル化物（ＭＣＴ）検出器を備えたBruker ＩＦＳ-55ＦＴＩＲ分光計を使用する。Graseby Specac NICから得ることができる３２・２０・３mmの寸法および４５°の端面角を有するゲルマニウム台形結晶を、内反射要素（ＩＲＥ）として用いる。
スペクトルに関して、４cm-1の解像度で５００回の走査を符号化する。
ラジカル重合によって製造されるポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の溶液流延膜（厚さ０．００５mm）と、上記のプラズマ誘導アフターグロー法によって調製したＰＶＰ被覆コンタクトレンズ（ＰＶＰ−ＣＬ）とを、上記の設備によって調査する。最適な接触を達成するため、ＡＴＲ測定のための試料をゲルマニウム結晶面にぴったり押しつける。被覆面を下に向けて、レンズを結晶の上に配置する。ＰＶＰのスペクトルにおける波数１６６８、１４９４、１４６１、１４２４、１３７５および１２８７cm-1の吸収バンド、ならびにＰＶＰ−ＣＬのスペクトルにおける１６７１、１４９４、１４６２、１３７５および１２８７cm-1の吸収バンドを、比較のために選択する。吸光の相対強度に基づく計算から、以下の構造の繰返し単位を９０％±８％含むポリマー被覆が含有されていた。
0003926847.tif 000002
本発明のポリマー被覆の厚さは、通常、１〜５，０００nmの範囲にあり、好ましくは５〜１，０００nmの範囲にあり、より好ましくは１５〜３５０nmの範囲にあり、特に好ましくは３０〜１５０nmの範囲にある。
実施例
本発明のポリマー被覆によって被覆されたコンタクトレンズに関する以下の実施例において、具体的な実施態様を参照して、本発明をさらに説明する。これらの実施例は、請求の範囲を制限しようとするものではない。すべての温度は摂氏で表す。
１．基材としてコンタクトレンズの調製
実施例Ａ−１
マクロマー合成
ヒドロキシエチルプロポキシ末端基を有するポリ（ジメチルシロキサン）ジアルカノール（信越化学工業）１モル当量（約１００ｇ）を、室温（約２１℃）で、ジブチルスズジラウレート触媒（Pfaltz & Bauer社、米コネチカット州ウォーターベリー）約０．２ｇの存在において、イソホロンジイソシアネート（Aldrich Chemical社、米ウィスコンシン州ミルウォーキー）２モル当量（約２１．２ｇ）と反応させることにより、ポリシロキサンマクロマーを調製した。約４８時間の反応時間の後、前工程からの反応生成物８０ｇに、ポリ（エチレングリコール）（「ＰＥＧ」、数平均分子量（Ｍｎ）約６１０、Dow Chemical社、米ミネソタ州ミッドランド）２．０２モル当量（約３８．７ｇ）およびジブチルスズジラウレート約０．１７ｇ（ＰＥＧ基準で約０．４３重量％）を加えた。混合物を均一にするのに十分な量のクロロホルム（Aldrich Chemical社）を加えた。この混合物を室温で約１５時間攪拌した。次に、周囲の油浴により温度を実質的に一定に維持しながら、混合物を約４４〜４８℃で約８時間攪拌した。そして、混合物を室温で約８時間攪拌することにより、クロロホルムを蒸発させ、固形分約５０重量％の最終濃度を達成した。そして、イソシアナトエチルメタクリレート（「ＩＥＭ」Monomer Polymer社、米ペンシルバニア州フィースタービル）約２．１４モル当量（約１０．４ｇ）を混合物に加えた。最後に、混合物をアルミ箔で覆い、室温で約１７時間攪拌すると、Ｍｎが約４，０００の、ポリシロキサン含有マクロマーが得られた。
実施例Ａ−２
コンタクトレンズの製造
まず、ほぼ実施例Ａ−１に記載した手順によって、ポリシロキサンマクロマーを調製した。
ポリシロキサン含有マクロマー約１８０ｇ、３−メタクリルオキシプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シラン（信越化学）約１５ｇ、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（「ＨＥＭＡ」）約４ｇ、エチレングリコールジメタクリレート（「ＥＧＤＭＡ」）約１ｇおよびDarocur（登録商標）1173光開始剤約１ｇを、室温で約１６時間混合することにより、コポリマー前駆体溶液を調製した。
次に、該コポリマー前駆体溶液を重合させて、コンタクトレンズを形成した。すなわち、ポリプロピレンのコンタクトレンズ型に、コポリマー前駆体溶液を充填した。約３〜６mW／cm2の紫外線（約３００〜４００nm）を、型の中の溶液に、室温で約３時間照射した。ＵＶ光が重合を開始させ、それにより、溶液を、型の形状を有するコンタクトレンズに成形した。レンズをイソプロパノールで抽出して、残存したクロロホルム溶媒および未反応成分を除去した。好ましい得られたポリマーは、ポリシロキサンマクロマー約８１．８重量％、ＴＲＩＳ約１３．６％、２−ヒドロキシエチルメタクリレート約３．６％およびＥＧＤＭＡ約０．９％を含有していた。
レンズマトリックスから実質的にすべてのガスを除去するのに十分な期間、レンズを適切な減圧下に置くことにより、コンタクトレンズをガス抜きした。この組成を有する、完全に水和し、ガス抜きされたコンタクトレンズは、Ｄk約８７barrer、水分含有率約１９重量％および弾性率約２．５MPaを示した。イオノフラックスイオン透過係数は、約３．１４・１０-5mm2／minであると測定された。
実施例Ａ−３
マクロマー合成
１，０３０ｇ／モルの平均分子量を有し、末端基滴定によるとヒドロキシル基１．９６meq／ｇを含むペルフルオロポリエーテルFomblin（登録商標）ＺＤＯＬ（Ausimont社、イタリア、ミラノ）５１．５ｇ（５０mmol）を、ジブチルスズジラウレート５０mgとともに三つロフラスコに導入した。攪拌しながらフラスコの中身を約２０mbarまで真空排気した後、減圧下にアルゴンを通した。この操作を２回繰り返した。続いて、アルゴン雰囲気下に維持された蒸留したてのイソホロンジイソシアネート２２．２ｇ（０．１モル）を、アルゴンと向流に加えた。水浴で冷却することにより、フラスコ中の温度を３０℃未満に維持した。室温で一夜攪拌すると、反応は完了した。イソシアネート滴定はＮＣＯ含有量１．４０meq／ｇを示した（理論値１．３５meq／ｇ）。
平均分子量２，０００ｇ／モルのα，ω−ヒドロキシプロピル末端ポリジメチルシロキサンＫＦ−6001（信越化学）２０２ｇ（滴定によるとヒドロキシル基１．００meq／ｇ）を、フラスコに導入した。フラスコの中身を約０．１mbarまで真空排気した後、減圧下にアルゴンを通した。この操作を２回繰り返した。脱ガスしたシロキサンを、アルゴン下に維持された蒸留したてトルエン２０２mlに溶解し、ジブチルスズジラウレート（ＤＢＴＤＬ）１００mgを加えた。溶液が完全に均一化した後、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）と反応したすべてのペルフルオロポリエーテルをアルゴン下に加えた。室温で一夜攪拌すると、反応は完了した。溶媒を高減圧下に室温で留去した。マイクロ滴定は、ヒドロキシル基０．３６meq／ｇ（理論値０．３７meq／ｇ）を示した。２−イソシアナトエチルメタクリレート（ＩＥＭ）１３．７８ｇ（８８．９mmol）を、アルゴン下にα，ω−ヒドロキシプロピル末端ポリシロキサン−ペルフルオロポリエーテル−ポリシロキサン３元ブロックコポリマー（化学量論的平均量の３ブロックのコポリマー、ただし、他のブロック長のものもまた存在する）２４７ｇに加えた。混合物を室温で３日間攪拌した。すると、マイクロ滴定はもはやイソシアナト基の存在を示さなかった（検出限界０．０１meq／ｇ）。メタクリル基０．３４meq／ｇが見出された（理論値０．３４meq／ｇ）。
このようにして調製されたマクロマーは完全に無色透明であった。これは、空気中、室温で、光のないところで、分子量の変化を起こさずに数ヶ月間貯蔵することができた。
実施例Ａ−４
コンタクトレンズの製造
実施例Ａ−３によって得られたマクロマー１３．０ｇを、エタノール（Fluka，puriss．p．a．）（７０重量％溶液）５．６ｇに溶解した。溶液が完全に均一化した後、３−トリス（トリメチルシリルオキシ）シリルプロピルメタクリレート（信越化学のＴＲＩＳ、製品番号ＫＦ−2801）５．２ｇ、蒸留したてのＮ，Ｎ−ジメタクリルアミド（ＤＭＡ）７．８ｇおよび光開始剤Darocur（登録商標）1173（Ciba）１６０mgを加えた。この溶液を、約１〜２barのアルゴン圧の下に、０．４５mmの孔径を有するTeflon膜に通してろ過した。ろ過した溶液をフラスコに入れ、液体窒素中で凍結し、フラスコを高減圧下で真空排気し、フラスコを封止した状態で溶液を室温に戻した。このガス抜き操作を２回繰り返した。次に、マクロマー／コモノマー溶液を含むフラスコを、不活性ガス雰囲気のグローブボックスに移し、溶液をピペットでポリプロピレン製の無塵コンタクトレンズ型に移した。型を閉じ、ＵＶ線（１５mW／cm2、５分）によって重合反応を起こさせ、同時に架橋させた。そして、型を開放して、エタノール中に置き、得られたレンズを膨潤させて型から出した。蒸留したジクロロメタンを絶えず補充しながらレンズを２４時間抽出し、ついで高減圧で乾燥させた。乾燥させたレンズを、耐オートクレーブ性ガラスびんに入れて、リン酸緩衝生理食塩水中で平衡させた後、１２０℃で３０分間オートクレーブ処理した。オートクレーブ処理したレンズに対し、すべての物理的データ測定を実施した。
このようにして製造されたレンズは、以下のデータによって特徴づけられた。
酸素透過率（Ｄk）：７７barrer（以下に説明する「湿式」法によって測定）
平衡化したレンズの水分含有率：３２重量％
破断伸び（３５℃）：３６０％
弾性率（３０℃）：０．５MPa（英国Polymer Laboratories社のMinimatを使用して測定）
イオノフラックスイオン透過係数：７１．０・１０-6mm2／min
コンタクトレンズの製造
実施例Ａ−５
以下の組成（重量％）を有するコモノマーの混合物を使用したことを除き、コンタクトレンズを製造するための実施例Ａ−４で記載した方法を繰り返した。
５５％      実施例Ｂ−１のマクロマー
２２％      ＴＲＩＳ
２２．５％  ＤＭＡ
０．５％    ２−ヒドロキシ−３−メタクリルオキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（Blemer（登録商標）ＱＡ）
製造したレンズは、以下のデータの特徴を示した。
イオノフラックスイオン透過係数：８．５・１０-6mm2／min
Ｏ2Ｄk：１０６barrer
水分含有率：２３％
実施例Ａ−６
コンタクトレンズの製造
以下の組成（重量％）を有するコモノマーの混合物を使用したことを除き、実施例Ａ−４で記載した手順にしたがってレンズを調製した。
６０％      実施例Ａ−３のマクロマー
２５％      ＴＲＩＳ
１５％      ＤＭＡ
製造したレンズは、以下のデータの特徴を示した。
イオノフラックスイオン透過係数：１．５・１０-6mm2／min
Ｏ2Ｄk：１３０barrer
水分含有率：７％
実施例７−Ａ
マクロマー合成
α，ω−ビスアミノプロピルポリジメチルシロキサンとＤ（＋）グルコン酸δ−ラクトンとの反応
まず、合成に用いるアミノ官能化ポリジメチルシロキサン（Ｘ−22−161−Ｃ、信越化学）をアセトニトリル中に微細に分散させ、抽出した後、分子蒸留にかけた。
Ｈ2Ｏを排除しながら、次の反応を実施した。すなわち、無水ＴＨＦ２００mlに溶解した精製アミノ官能化ポリジメチルシロキサン（ＮＨ2０．３７５meq／g、Ｍｎ（ＶＰＯ）３，４００〜３，９００（ＶＰＯ＝蒸気圧浸透圧測定））２００ｇを、無水ＴＨＦ５０ml中のＤ（＋）グルコン酸δ−ラクトン１３．３５ｇ（７５mmol）の懸濁液に滴下し、混合物を４０℃で約２４時間攪拌して、ラクトンを完全に反応させた。薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）によって反応をモニターした。シリカゲル、イソプロパノール／Ｈ2Ｏ／酢酸エチル６：３：１、硫酸セリウム（IV）／モリブドリン酸溶液（ＣＰＳ剤）で染色した。反応が完了した後、溶液を乾燥状態まで濃縮し、残留物を３Pa（０．０３mbar）で４８時間乾燥させた。α，ω−ビス（３−グルコンアミドプロピル）ポリジメチルシロキサン２１３．３ｇが得られた。過塩素酸によるアミノ基の滴定は、アミノ基の９９．８％を越えた量が転換したことを示した。
α，ω−ビス−３−グルコンアミドプロピルポリジメチルシロキサンとＩＥＭとの反応
上記で得られた生成物（２１３．３ｇ）を、無水ＴＨＦ８００mlに溶解し、触媒量のジブチルスズジラウレート（ＤＢＴＤＬ）を加えて、溶液を４０℃に加熱した。無水ＴＨＦ２０ml中のＩＥＭ１４ｇ（９０mmol）を、約４時間かけてこの溶液に滴下した。これは、グルコンアミド単位あたりＩＥＭ１．２当量の濃度に相当する。ＩＲ分光分析法によってＮＣＯ結合の存在をモニタしながら、反応を４８時間実施した。反応溶液を濃縮し、生成物を、氷冷しながら褐色のガラスフラスコ中で、３Pa（０．０３mbar）で２４時間乾燥させた。
収量：高い光学透明度を有する無色のゴム状弾性生成物２２７．２ｇ
実施例Ａ−８
コンタクトレンズの製造
重合の前に、用いたアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡ）および（３−メタクリロイルオキシプロピル）トリス（トリメチルシリルオキシ）シラン（ＴＲＩＳ）から、蒸留によって重合禁止剤を除いた。ＤＭＡ０．８０ｇ（８．１mmol）およびＴＲＩＳ０．８０４ｇ（１．９mmol）を５０mlの丸底フラスコに秤量し、フラスコを氷冷しながらＮ2で半時間フラッシュした。実施例Ａ−７のマクロマー０．８０ｇを、窒素気流下で丸底フラスコに移し、３Pa（０．０３mbar）で２４時間ガス抜きした後、あらかじめＮ2で半時間フラッシュしておいたエタノール２．７ｇに溶解した。続いて、試料の調製および重合を、グローブボックスの中、酸素の非存在において実施した。上記モノマー混合物と実施例Ａ−７のマクロマー溶液とを混合して、Darocur（登録商標）1173の０．０１２ｇ（０．２１mmol）を添加し、混合物をマイクロろ過（０．４５mmフィルタ）にかけた。この混合物１８０μｌをポリプロピレン型に導入した後、適切なポリプロピレンのふたで型を閉じた。混合物を、相応な装備を有するＵＶオーブン中、窒素雰囲気中で、ＵＶ−Ａ水銀高圧ランプによって５分間照射した。ランプ（５器、それぞれＴＬＫ40Ｗ／10Ｒ、Philips）は、挿入したホルダの上下に配置した。照射強度は１４．５mW／cm2であった。
ポリプロピレン型を開き、完成したディスクまたはレンズを、塩化メチレンとエタノールとの溶剤混合物（２：３）に浸すことによって取り出した。レンズおよびディスクを、特殊なポリプロピレンのかごに入れ、エタノール中、室温で４８時間抽出した後、１０Pa（０．１mbar）で、４０℃で２４時間乾燥させた（１２０℃で３０分間オートクレーブ処理）。ディスクは、弾性率０．７MPa、酸素透過率９６barrer、ショアーＡ硬さ５３およびイオノフラックス２７．０・１０-6mm2／minを示した。
II．プラズマグラフト被覆の生成
実施例Ｂ−１
Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのプラズマ誘導重合（ポリＮＶＰ被覆タイプ１）
実施例Ａ−２から得たレンズ２個、実施例Ａ−４から得たレンズ２個、実施例Ａ−５から得たレンズ２個および実施例Ａ−８から得たレンズ２個を含む基材を、イソプロパノール中で抽出し、乾燥させた後、プラズマ反応器の中のガラスホルダに配置した。基材とプラズマ区域の下縁との距離は２５cmであった。反応器を０．０１０mbarの圧力まで真空排気し、これらの条件で１時間保持した。次に、反応器のプラズマ区域へのアルゴンガス流量を４０sccmにセットし、反応器中の圧力を０．３mbarに調節し、ＲＦ発生器（２７．１２MHz無線周波数発生器、HFA Koppold & Co．、Hoehenkirchen、ドイツ）をオンにした。１００Wの出力を有するプラズマ放電を、１分間の全期間維持した。その後、ＮＶＰのプラズマ誘導重合の、以下のパラメータを維持した。
プラズマ励起のためのアルゴン流量：３０sccm
モノマー（ＮＶＰ）輸送のためのアルゴンキャリヤガス流量：５０sccm
モノマー（ＮＶＰ）蒸発装置の温度：４５℃
圧力：０．３５mbar
プラズマ出力：６０W
１０分の付着後、プラズマ放電を中断し、反応器を真空排気し、０．０１０mbarの圧力で３０分間維持した。そして、乾燥窒素を使用して内圧を大気圧にした。
次に、基材をひっくり返し、基材の反対側に対して、すべての手順を繰り返した。
次に、試料を反応器から取り出し、ＨＰＬＣ水中で抽出し、ＡＦＭ、ＡＴＲ−ＦＴＩＲおよび接触角測定によって分析した。被覆の厚さは、シリコンウェーハに付着させた類似の被覆に対して実施した偏光解析によって測定して、１６０〜２００nmの範囲であった。
改質した基材の分析
0003926847.tif 000003
実施例Ｂ−２
Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのプラズマ誘導重合（ポリＮＶＰ被覆タイプ２）
実施例Ｂ−１と同様にして、実施例Ａ−２から得たレンズ２個、実施例Ａ−４から得たレンズ２個および実施例Ａ−８から得たレンズ２個を含む基材を、イソプロパノール中で抽出し、乾燥させた後、反応器の中に、プラズマ区域の下縁から２０cmの距離に位置ぎめされたガラスホルダに配置した。試料を取り付けた後、系の圧力を０．０１０mbarに下げ、これらの条件で１時間保持した。次に、反応器のプラズマ区域へのアルゴンプラズマガスの流量を４０sccmにセットし、反応器の圧力を０．２mbarに調節し、ＲＦ発生器をオンにした。出力１００Wのプラズマ放電を１分間維持した。この前処理期間の後、ＮＶＰのプラズマ誘導グラフトの以下のパラメータを設定した。
プラズマ励起のためのアルゴン流量：２０sccm
モノマー（ＮＶＰ）輸送のためのアルゴンキャリヤガス流量：２５sccm
モノマー（ＮＶＰ）蒸発装置の温度：４０℃
圧力：０．３０mbar
プラズマ区域の下縁と基材との距離：１５cm
１００Wのプラズマ出力で、グラフト重合を７．５分間実施した。反応期間が終了すると、０．０１０mbarのベース圧を回復し、３０分間維持した。そして、乾燥窒素を使用してベース圧を大気圧にした。
次に、基材をひっくり返し、すべての手順を繰り返して、基材の反対側を被覆した。
次に、試料を反応器から取り出し、ＨＰＬＣ水中で抽出し、ＡＦＭ、ＡＴＲ−ＦＴＩＲおよび接触角測定によって分析した。
原子間力顕微鏡測定（ＡＦＭ）による被覆の厚さの測定
上記に概説した手順にしたがって、コンタクトレンズをＰＶＰで被覆した。プラズマ処理工程に付す前に、レンズの半分を、レンズのこの部分へのポリマーの付着を防ぐため、薄いTeflon膜でぴったり覆っておいた。Teflonシールドを除去し、ph７．４のリン酸緩衝溶液中、１２１℃で３０分間オートクレーブ処理した後、水和したレンズの表面をタッピングモードのＡＦＭによって調査した。このようにして、レンズ表面の被覆区域と未被覆区域との間の段差を明確に識別した。被覆の厚さに相当する段の高さは、６０〜７０nmの範囲にあることがわかった。
改質した基材の分析
0003926847.tif 000004
実施例Ｂ−３
Ｎ−ビニル−２−ピロリドンのプラズマ誘導重合（ポリＮＶＰ被覆タイプ３）
実施例Ｂ−１と同様にして、実施例Ａ−２から得たレンズ２個、実施例Ａ−５から得たレンズ２個、実施例Ａ−８から得たレンズ２個および２枚のSilastic膜（２cm・１cm）を含む基材を、イソプロパノール中で抽出し、乾燥させた後、ガラスホルダに配置し、プラズマ反応器の中に、プラズマ区域の下縁から１０cmの距離に位置ぎめした。次に、反応器を０．０１０mbarまで真空排気し、この圧で１時間保持した。次に、基材の表面を、１７０Wのプラズマ出力、２０sccmのアルゴン流量および０．１５mbarの圧で作動するアルゴンプラズマで、１分間活性化した。その後、ＮＶＰリザーバ（４０℃に維持）から、ＮＶＰ蒸気を２分間、０．２５mbarの反応室に導入した。プラズマ区域へのアルゴン流量、およびＮＶＰ源（キャリヤガス）を通過するアルゴン流量を、いずれも１０sccmにセットし、反応器の圧力を０．３５mbarに調節し、ＲＦ発生器をオンにした。ＮＶＰのプラズマ誘導重合を、１５０Wのプラズマ出力で１０分間実施した。反応期間が終了すると、０．０１０mbarのベース圧を回復し、３０分間維持した。そして、乾燥窒素を使用して内圧を大気圧にした。同じ手順によって基材の反対側を被覆した後、基材を反応器から取り出し、ＨＰＬＣ水中で抽出し、ＡＦＭ、ＡＴＲ−ＦＴＩＲおよび接触角測定によって分析した。被覆の厚さは４０〜５０nmの範囲であった（ＡＦＭによって測定）。
改質した基材の分析
0003926847.tif 000005
被覆の熱酸化および加水分解安定性ならびにせん断力の下での離層に対するその耐性の測定
上記に概説した手順にしたがって、コンタクトレンズをＰＶＰで被覆した。多数の摩耗および応力試験の前後で、原子間力顕微鏡測定（ＡＦＭ）およびフーリエ変換赤外減衰全反射（ＦＴＩＲ−ＡＴＲ）分光分析法を用いて、被覆の均一さおよび被覆の厚さを測定した。ＦＴＩＲ−ＡＴＲ測定値は、オートクレーブ処理の間に被覆の厚さが変化しないことを実証し、ＡＦＭによって被覆層の微少亀裂の形成または部分的離層は見出されなかった。繰り返し５回の膨潤（水）および乾燥サイクルを実施して、異なる膨潤係数による相当なせん断力をレンズ／被覆の界面相に加えた後でも、被覆厚の減少、または部分的もしくは断片的な離層は、ＦＴＩＲ−ＡＴＲまたはＡＦＭ調査によって見出されなかった。
実施例Ｂ−４
Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドのプラズマ誘導重合（ポリＤＭＡ被覆タイプ１）
この実施例に使用した基材は、実施例Ａ−２から得たレンズ２個、実施例Ａ−４から得たレンズ２個および２枚のSilastic膜（２cm・１cm）であった。基材を、反応器の中に、プラズマ区域の下縁から１６cmの距離に位置ぎめした。次に、反応器を０．０１２mbarの圧まで真空排気し、この圧で４０分間維持した。プラズマ区域へのアルゴンプラズマの流量を２０sccmにセットし、反応器の圧を０．１５mbarに調節し、ＲＦ発生器をオンにした。出力１７０Wのプラズマ放電を１分間維持した後、反応器を再び０．０６０mbarまで真空排気した。その後、温度調節（３０℃）したＤＭＡリザーバから、ＤＭＡ蒸気を２分間、０．２５mbarの反応室に導入した。そして、プラズマ区域へのアルゴン流量および３０℃に維持したＤＭＡリザーバを通過するアルゴン流量を１０sccmにセットし、反応器の圧力を０．３０mbarに調節し、プラズマによるグラフトを開始した。１５０Wのプラズマ放電出力で１０分間、ＤＭＡを重合した。反応期間が終了すると、０．０１２mbarのベース圧を回復し、３０分間維持した。そして、窒素を使用して反応器圧を大気圧まで上げた。同じ手順によって基材の反対側を被覆した後、基材を蒸留水で洗浄し、ＨＰＬＣ水中で抽出し、分析した。
改質した基材の分析
0003926847.tif 000006
実施例Ｂ−５
Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドのプラズマ誘導重合（ポリＤＭＡ被覆タイプ２）
実施例Ａ−５から得たレンズ２個および実施例Ａ−８から得たレンズ２個に対するＤＭＡのプラズマ誘導重合を、実施例Ｂ−４にしたがって実施した。ただし、０．３０mbarではなく０．３５mbarの圧力を、ＤＭＡプラズマ誘導付着工程に使用した。
改質した基材の分析
0003926847.tif 000007
実施例Ｂ−６
２−ヒドロキシエチルメタクリレートのプラズマ誘導重合（ポリＨＥＭＡ被覆）
この実施例に使用した基材は、実施例Ａ−２から得たレンズ２個、実施例Ａ−４から得たレンズ２個、実施例Ａ−８から得たレンズ２個および２枚のSilastic膜（２cm・１cm）であった。このモノマーを用いるプラズマ誘導重合法は、実施例Ｂ−５のＤＭＡプラズマ誘導重合法に対応するが、ＤＭＡ重合に使用した１５０Wのプラズマ放電出力ではなく、１１０Wの出力を２−ＨＥＭＡプラズマ誘導重合に使用した。
改質した基材に対する接触角
0003926847.tif 000008
実施例Ｂ−７
Ｎ−アクリロイルモルホリンのプラズマ誘導重合（ポリＮＡＭ被覆）
１cm・２cmのサイズのSilastic膜を基材として使用した。実施例Ｂ−４のＤＭＡのプラズマ誘導重合と同様にして、ＮＡＭのプラズマ誘導重合を実施したが、ＮＡＭ蒸気をプラズマ反応器に導入する全期間中、ＮＡＭリザーバの温度を５０℃に維持した。プラズマ誘導重合工程の間、１５０Wのプラズマ出力および０．３０mbarの圧力の代わりに、２４０Wのプラズマ出力および０．２５mbarの圧力を加えた。
この被覆によるSilastic膜に対する接触角：２４°前進／１６°後退／８°ヒステリシス
実施例Ｂ−８
メタクリル酸のプラズマ誘導重合（ポリＭＡＡ被覆）
実施例Ａ−６から得たレンズ２個、実施例Ａ−８から得たレンズ２個および２枚のSilastic膜（２cm・１cm）を含む基材を、イソプロパノール中で抽出した後、ガラスホルダに配置し、プラズマ反応器の中に、プラズマ区域の下縁から１６cmの距離に位置ぎめした。反応器を０．０１０mbarで４０分間真空排気した後、アルゴンプラズマを基材の清浄および活性化に使用した。アルゴンプラズマによる活性化に使用したパラメータは次のとおりであった。
アルゴン流量：２０sccm
圧力：０．１５mbar
プラズマ出力：１７０W
プラズマ期間：１分
次に、冷却した（０℃）ＭＡＡリザーバから、ＭＡＡ蒸気を２分間、０．２５mbarの反応室に導入した。以下の条件の下でＭＡＡのプラズマ誘導重合を実施した。
プラズマ励起のためのアルゴン流量：１０sccm
モノマー（ＭＡＡ）輸送のためのアルゴンキャリヤガス流量：１０sccm
モノマー蒸発装置の温度：０℃
圧力：０．３５mbar
プラズマ出力：１５０W
プラズマ放電を合計１０分間維持した。この期間の後、反応器を真空排気し、０．０１０mbarの圧力で３０分間維持した。そして、乾燥窒素を使用して内圧を大気圧にした。基材をひっくり返し、同じ手順を使用して基材の反対側を被覆した。
改質した基材に対する接触角
0003926847.tif 000009
実施例Ｂ−９
４−ビニルピリジン（ポリ−４−ＶＰＹ被覆）のプラズマ誘導重合
ＭＡＡのプラズマ誘導重合のための実施例Ｂ−８に記載した方法を、同じ基材に対し、４−ＶＰＹのプラズマ誘導重合について繰り返した。
改質した基材に対する接触角
0003926847.tif 000010
実施例Ｂ−１０
２−ヒドロキシエチルアクリレートのプラズマ誘導重合（ポリＨＥＡ被覆）
実施例Ｂ−８に記載した方法を、Silastic膜に対するこのプラズマ誘導重合について繰り返したが、全重合処理期間中、モノマー蒸発装置の温度を２５℃に維持した。
III．「両面」被覆コンタクトレンズの製造
実施例Ｂ−１１
基材の片側に対するメチルメタクリレート（ポリＭＭＡ被覆）のプラズマ誘導重合および基材の反対側に対するＮ−ビニル−２−ピロリドンのプラズマ誘導重合（ポリＮＶＰ被覆タイプ３）
実施例Ａ−６から得たレンズ４個および４枚のSilastic膜（２cm・１cm）を含む基材を、イソプロパノール中で抽出した後、ガラスホルダに配置し、プラズマ反応器の中に、プラズマ区域の下縁から８cmの距離に位置ぎめした。反応器を０．０１０mbarで４０分間真空排気した後、アルゴンプラズマを基材の清浄および活性化に使用した。アルゴンプラズマによる活性化に使用したパラメータは、次のとおりであった。
アルゴン流量：２０sccm
圧力：０．０８mbar
プラズマ出力：１７０W
プラズマ期間：１分
次に、冷却した（−３５℃）ＭＡＡリザーバから、ＭＡＡ蒸気を２分間、０．２５mbarの反応器に導入した。以下の条件の下で、ＭＡＡのプラズマ誘導重合を実施した。
プラズマ励起のためのアルゴン流量：１０sccm
モノマー（ＭＡＡ）輸送のためのアルゴンキャリヤガス流量：５sccm
モノマー蒸発装置の温度：−３５℃
圧力：０．３５mbar
プラズマ出力：１５０W
プラズマ放電を、１０分間の全期間維持した。この期間の後、プラズマ放電を中断し、反応器を真空排気し、０．０１０mbarの圧力で３０分間維持した。そして、乾燥窒素を使用して内圧を大気圧にし、基材をひっくり返し、実施例Ｂ−３に記載した手順を使用して基材の反対側を被覆した。両方の被覆の構造をＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光分析法によって測定した。
IV．積層被覆の調製
実施例Ｂ−１２
ポリＮＶＰタイプ３被覆ですでに被覆された基材に対するＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドのプラズマ誘導重合（ポリＤＭＡ被覆）
実施例Ｂ−３にしたがって、実施例Ａ−４から得たレンズ２個、実施例Ａ−６から得たレンズ２個および２枚のSilastic膜（２cm・１cm）を、ポリＮＶＰタイプ３被覆で被覆した。ただし、被覆時間は１０分ではなく、５分しかなかった。その後、基材を反応器から取り出さず、実施例Ｂ−４にしたがって、ただし５分間だけ、ポリＤＭＡでさらに被覆した。ＡＴＲ−ＦＴＩＲ分光分析法により、いずれの被覆も基材表面上ではっきりと検出することができた。
改質した基材に対する接触角
0003926847.tif 000011
Ｖ．コポリマー被覆の調製
実施例Ｂ−１３
Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドとＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレートとの混合物のプラズマ誘導重合（ポリＤＭＡ−ポリＤＭＡＥＭＡ被覆）
実施例Ｂ−４にしたがって、実施例Ａ−４から得たレンズ２個、実施例Ａ−６から得たレンズ２個および２枚のSilastic膜（２cm・１cm）を被覆した。ただし、ＤＭＡではなく、ＤＭＡとＤＭＡＥＭＡとの１：１の混合物を、プラズマ誘導グラフトのモノマー源として使用した。
改質した基材に対する接触角
0003926847.tif 000012
VI．架橋コポリマー被覆の調製
実施例Ｂ−１４
２−ヒドロキシエチルメタクリレート（８０％）とエチレングリコールジメタクリレート（２０％）との混合物のプラズマ誘導重合（架橋ポリＨＥＭＡ被覆）
実施例Ｂ−６にしたがって、実施例Ａ−４から得たレンズ２個、実施例Ａ−６から得たレンズ２個および２枚のSilastic膜（２cm・１ｃｍ）を被覆した。ただし、ＨＥＭＡではなく、ＨＥＭＡとＥＧＤＭＡとの容量比４：１の混合物をプラズマ誘導グラフトのモノマー源として使用した。
改質した基材に対する接触角
0003926847.tif 000013
VII．プラズマ誘導被覆中の繰返し単位の測定
実施例Ｃ−１
ポリビニルピロリドン繰返し構造単位のＦＴＩＲ−ＡＴＲ吸収に関する較正曲線の画定
Ｎ−ビニルピロリドン（ＮＶＰ）と４−ビニルピリジン（ＮＶＰｙ）とのアフターグローグラフト重合によって調製された被覆中のビニルポリマー構造の量を定量するため、標準的な重合手順（エタノール中１０％溶液、ＡＩＢＮ（α，α′−アゾイソブチロニトリル）を触媒として使用、７０℃、反応時間８時間）によって、ＮＶＰとＮＶＰｙとの通常のコポリマーを数多く調製した。
これらのコポリマーのＰＶＰ含有量を、1Ｎ−ＮＭＲによって測定した。次に、対応するエタノール溶液を、厚さ４０μmのポリプロピレン（ＰＰ）膜にスピンキャストすることにより、コポリマーの被覆を調製した。コポリマー被覆の厚さは、１２０〜１４０nmにセットした。ゲルマニウム結晶を使用することにより、ＰＰ上のコポリマー被覆のＦＴＩＲ−ＡＴＲスペクトルを記録した。１６７０cm-1におけるＰＶＰセグメントのカルボニル基の吸光度、および下層ＰＰ膜の−ＣＨ−基の吸光度を測定した。各コポリマー膜に対する三つの測定値に関し、相対吸光度Ｅ1／Ｅ2を計算した。そして、Ｅ1／Ｅ2の平均値をコポリマーのＰＶＰ含有率に対してプロットした。
表Ｉは、上記手順によって得られたデータを示す。したがって、重量％でのＰＶＰ含有率を相対吸光度（Ｅ1／Ｅ2）と相関させることができた。前記の相関から得られる線形回帰は、次のようになる。
ｙ＝０．４９１３×−３３．７１４
式中、ｙは相対吸光度Ｅ1／Ｅ2であり、ｘは重量％によるＰＶＰ含有率を表す。
上記の回帰は、下記（実施例Ｃ−２）において、プラズマ誘導アフターグロー被覆法で得られる被覆における繰返しＰＶＰ単位の定量に使用した。
0003926847.tif 000014
実施例Ｃ−２
アフターグロープラズマグラフトＰＶＰ被覆におけるＰＶＰ構造要素の含有量の測定
実施例Ｂ−１およびＢ−３に概説した手順にしたがって、厚さ４０μmのＰＰ膜に対して、プラズマ誘導ＰＶＰ被覆を調製した。前記実施例に記載したようにして、被覆材料の中のＰＶＰセグメントのＦＴＩＲ−ＡＴＲ吸光度に関するデータを測定した。上記較正曲線（実施例Ｃ−１を参照）を使用して、ＰＶＰ繰返し単位の割合を、それらの相対吸光度に基づいて計算した。その結果、プラズマ誘導アフターグロー法で保持されるＰＶＰ含有率は、それぞれ９７．９、８８．７および８７．４％であった（表IIを参照）。
0003926847.tif 000015
厚めの被覆（１２０〜１４０nm）に必要な長い露出時間が、ＰＶＰ繰返し単位の含有率を減らす。