(57)【要約】【課題】これまで潤滑時潤滑耐久性の確保が困難であった金属材料、無機材料、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの基材に対して、コーティング樹脂層の膜厚をできるだけ薄くすることで、新しい機能を有する湿潤時潤滑耐久性に優れた各種医療用具を実現する。【解決手段】医療用具を構成する基材の表面に、表面活性化処理されたダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成し、さらにその表面に架橋構造を有する親水性高分子を化学的に固定化した後、アルカリ処理することにより、湿潤時に優れた潤滑耐久性を実現する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿潤時に潤滑性を有する医療用具であって、該医療用具を構成する基材の表面に、表面活性化処理されたダイヤモンドライクカーボン薄膜が存在し、さらにその表面に架橋構造を有する親水性高分子が化学的に固定化されていることを特徴とする医療用具
【請求項２】
ダイヤモンドライクカーボン薄膜の表面活性化処理がプラズマ照射により行われ、膜表面に官能基が導入されていることを特徴とする請求項１に記載の医療用具
【請求項３】
ダイヤモンドライクカーボン薄膜は膜厚が１ｎｍから３００ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし２に記載の医療用具
【請求項４】
親水性高分子はダイヤモンドライクカーボン薄膜の表面官能基と反応しうる官能基および架橋構造を形成しうる官能基を分子内に有することを特徴とする請求項１ないし３に記載の医療用具
【請求項５】
親水性高分子は無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物であることを特徴とする請求項１ないし４に記載の医療用具
【請求項６】
該医療用具を構成する基材の表面に、
（１）  
ダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成し、プラズマ照射による表面活性化処理を行って薄膜表面に官能基を導入した後、
（２）  
その表面に、無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物と架橋剤の混合溶液をコートし、乾燥、加熱処理した後、
（３）  
アルカリ処理することによる
潤滑性表面を有する医療用具の製造方法
【請求項７】
該医療用具を構成する基材の表面に、
（１）        
ダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成し、プラズマ照射による表面活性化処理を行って薄膜表面に官能基を導入した後、
（２）        
その表面に、無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物と架橋剤の混合溶液をコートし、乾燥、加熱処理した後、
（３）        
アルカリ金属アルコキサイドのアルコール溶液で処理することによる
潤滑性表面を有する医療用具の製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐久性に優れた湿潤時潤滑性を有する医療用具およびその製造方法を提供するものであり、カテーテル、ガイドワイヤー、血液フィルター又は血液体外循環システム、人工肺等の医療用具表面の機能化に有用な発明である。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、気管、消化管、尿管、血管、その他の体腔、又は、組織に挿入されるカテーテル、イントロデューサー等、又は、これらに挿入されるガイドワイヤーなどの医療用具は、挿入時に目的部位にアクセスするための操作性を向上し、血管内壁や粘膜などへの組織損傷を最小限にするためには、潤滑性を有する表面が必要である。表面摩擦抵抗を低減する目的で、基材としてフッ素系樹脂やポリオレフィン系樹脂など低摩擦材料の採用、あるいは基材表面に親水性高分子をコートして、湿潤時における潤滑性を向上している。
【０００３】
医療用具の基材としては、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの高分子材料、ニッケル／チタン系合金、ステンレス鋼などの金属材料、セラミックスあるいはヒドロキシアパタイトなどの無機材料、などが使用されている。
【０００４】
しかしながら、これらの基材に対して、親水性高分子を直接にコーティングした場合は、親水性高分子が簡単に剥離、脱落するという大きな問題が発生し、実用価値の無いものとなる。特に、金属材料、無機材料、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂などに対して直接にコーティングした場合はこの問題はさらに深刻である。
【０００５】
基材がポリウレタン系樹脂やポリアミド系樹脂などである場合は、親水性高分子をコートする前に、あらかじめイソシアネート系化合物などの反応性官能基を有する化合物で基材表面の前処理を行う、あるいは親水性高分子の変性やブレンドによる改質などを行うことで、親水性高分子の剥離、脱落が抑制されて潤滑耐久性が向上することが知られている。（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。しかし、基材が金属材料、無機材料、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂などの場合は、これらの方法を採用しても、改良効果は小さく、実用に耐える潤滑耐久性を確保することは困難であった。また、イソシアネート化合物など毒性のある化合物の使用は安全性の面からも好ましくない。
一方、ステント（金属材料）の表面に表面活性化されたＤＬＣ薄膜を固定し、その表面に再狭窄防止効果を有する薬剤を生分解性ポリマーに含有させて固定することを特徴とするステントの特許が公開になった（特許文献４）。しかしながら、この発明には、高度な潤滑性と潤滑耐久性に優れた医療器具やその製造方法に関する記載は全く無い。
【特許文献１】特開昭５９−０８１３４１号
【特許文献２】特開昭５９−１９５８２号
【特許文献３】米国特許第４１００３０９号
【特許文献４】特開２００７−１９５８８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、これまで潤滑耐久性の確保が困難であった金属材料、無機材料、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの基材に対して、特定の親水性高分子を化学的に固定化することで、耐久性に優れた潤滑性を有する各種医療用具を提供することにある。  さらに、治療用ガイドワイヤーの場合、基材として用いられる金属芯材の直径は検査用ガイドワイヤーのそれに比べて細いことから、基材に対するコーティング樹脂層の膜厚をできるだけ薄くする必要があり、本発明はこれらの課題に対する技術もあわせて解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は鋭意検討した結果、上記目的は、下記（１）から（７）の本発明により達成されることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
（１）医療用具を構成する基材の表面に、表面活性化処理されたダイヤモンドライクカーボン薄膜が存在し、さらにその表面に架橋構造を有する親水性高分子が化学的に固定化されていることを特徴とする湿潤時に潤滑性を有する医療用具。
（２）ダイヤモンドライクカーボン薄膜の表面活性化処理がプラズマ照射により行われ、膜表面に官能基が導入されていることを特徴とする（１）に記載の医療用具。
（３）ダイヤモンドライクカーボン薄膜は膜厚が１ｎｍから３００ｎｍであることを特徴とする（１）ないし（２）に記載の医療用具。
（４）親水性高分子はダイヤモンドライクカーボン薄膜の表面官能基と反応しうる官能基および架橋構造を形成しうる官能基を分子内に有することを特徴とする（１）ないし（３）に記載の医療用具。
（５）親水性高分子は無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物であることを特徴とする（１）ないし（４）に記載の医療用具。
（６）該医療用具を構成する基材の表面に、
１．ダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成し、プラズマ照射による表面活性化処理を行って薄膜表面に官能基を導入した後、
２．その表面に、無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物と架橋剤の混合溶液をコートし、乾燥、加熱処理した後、
３．アルカリ処理することによる
潤滑性表面を有する医療用具の製造方法。
（７）該医療用具を構成する基材の表面に、
１．ダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成し、プラズマ照射による表面活性化処理を行って薄膜表面に反応性官能基を導入した後、
２．その表面に、無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物と架橋剤の混合溶液をコートし、乾燥、加熱処理した後、
３．アルカリ金属アルコキサイドのアルコール溶液で処理することによる
潤滑性表面を有する医療用具の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の目的は、これまで潤滑耐久性の確保が困難であった金属材料、無機材料、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの基材に対しても、高度な潤滑耐久性を付与しうる技術を開発すると共に、新しい機能を有する医療器具を提供することにある。この目的は、これらの基材の表面に表面活性化処理されたダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成し、さらにその表面に適量の架橋構造を導入した親水性高分子を化学的に固定化することによって達成されることを見出した。本発明に係るガイドワイヤー、カテーテルなどの各種医療器具は湿潤時において、摩擦係数が低く優れた潤滑性を有することから、実使用時における操作性に優れ、長期にわたり製品性能が変化することの無い潤滑耐久性に優れた各種医療器具が実現できる。さらに、ガイドワイヤーにおいても、従来、ポリウレタン樹脂あるいはポリアミド樹脂などの押出しチューブ（数十μの膜厚）に金属を挿入して中間コート層を形成すること無く、金属基材に対して親水性高分子を数μの厚さに直接コーティングすることで、潤滑性と潤滑耐久性に優れた治療用ガイドワイヤーの製造が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は医療用具を構成する基材の表面に、ダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成し、その表面をプラズマなどによる表面活性化処理を行って、官能基を導入した後、さらにその表面の反応性官能基に親水性高分子を化学結合により固定すると共に親水性高分子に適量の架橋構造を導入し、さらにアルカリによる処理を行うことによって、湿潤時に高度な潤滑性を有し、かつ潤滑耐久性に優れた各種医療用具を実現したものである。    
【００１１】
本発明の医療用具を構成する基材としては、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの高分子材料、ニッケル／チタン系合金、ステンレス鋼などの金属材料、セラミックス材料などの無機材料、更に、それらの材料を複合した基材など、従来から一般的に使用されている基材が使用可能である。特に、本発明においては、親水性高分子の直接コーティングが困難な金属材料、無機材料、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂などの基材に対しても、親水性高分子を直接コートすることで潤滑性や潤滑耐久性を確保することができることから、用途に応じた基材の活用ならびに表面を構成する樹脂の薄膜化なども可能となり、各種医療用具の機能化・高性能化とともに広範な用途への展開が期待できる。
【００１２】
上記基材の表面に形成されたダイヤモンドライクカーボン薄膜(DLC膜)はダイヤモンドに類似したカーボンからなる薄膜であり、非常に緻密でかつ強固な膜である。DLC膜は、スパッタ法、DCマグネトロンスパッタ法、RFマグネトロンスパッタ法、化学気相堆積法(CVD法)、プラズマCVD法、プラズマイオン注入法、重畳型ＲＦプラズマイオン注入法、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法またはレーザーアブレーション法などの公知の方法により基材の表面に形成することができる。
【００１３】
ＤＬＣ膜の膜厚は本発明の効果が得られるならば、薄いほど好ましい。また、膜の厚さが３００ｎｍ以上になると変形の際にクラックが発生し、ＤＬＣ膜が剥離するという問題が起こる。好ましい膜厚の範囲は１ｎｍから３００ｎｍである。
【００１４】
ＤＬＣ膜の表面は平滑で不活性であるため、この表面に親水性高分子を直接コーティングしても、簡単に剥離してしまう。しかし、その表面にプラズマなどの照射による表面活性化処理を行うことで、表面の炭素−炭素結合の一部を開裂させて、ＤＬＣ膜の表面にフリーラジカルまたはイオン種を生起させることができる。生成したフリーラジカルまたはイオン種を活用して、ＤＬＣ膜の表面に水酸基、カルボキシル基、アミノ基などの官能基を導入することができる。ＤＬＣ膜の炭素−炭素結合の開裂は、例えば、アルゴン、ネオン、ヘリウム、クリプトン、キセノン、窒素、酸素、アンモニア、水素、水蒸気、アセチレン、などのガスにより発生させたプラズマにＤＬＣ膜を曝すことにより行えばよい。ガスは単独で用いても混合ガスとして用いてもよい。
【００１５】
また、紫外光またはオゾン雰囲気における紫外光照射などによって炭素−炭素結合を開裂させてもよい。開裂された炭素−炭素結合は水と容易に反応するため、ＤＬＣ膜の表面に水酸基またはカルボキシル基などを容易に導入することができる。
【００１６】
また、プラズマ源となるガスに鎖式または環式の炭化水素、酸素を含む有機化合物、および窒素を含む有機化合物を用いれば、炭素−炭素結合が開裂するとともに、プラズマ中のイオン種と反応するため、ガス種に応じた官能基をＤＬＣ膜の表面に直接導入することも可能である。
【００１７】
さらに、これらの表面官能基に対して反応しうる官能基を有する化合物を反応させることで、異なる種類の官能基に変換することも可能である。例えば、ＤＬＣ表面に導入された水酸基は３−アミノプロピルトリメトキシシランなどの各種官能基含有アルコキシシラン化合物、ポリイソシアネート化合物、２−イソシアネートエチルアクリレート、チオグリコール酸、などと反応させることで、アミノ基、イソシアネート基、アクリル基、チオール基、などに容易に変換することができる。
【００１８】
本発明は、上記の方法に従って導入されたＤＬＣ表面官能基に対して、反応性を有する親水性高分子を化学的に固定化するとともに、親水性高分子に適量の架橋を導入することで、これまで、潤滑耐久性の確保が困難であった基材を用いて、優れた潤滑耐久性を有する各種医療用具の製造が可能であることを見出したものである。
【００１９】
本発明における親水性高分子には、前記のＤＬＣ表面に導入された官能基と化学的に結合しうる官能基を分子内に有し、さらに、架橋剤を添加することで、親水性高分子の官能基と反応して架橋構造を生成しうる親水性高分子が用いられる。例えば、各種無水マレイン酸共重合体、特に、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物、ヒアルロン酸、および水酸基、カルボキシル基、グリシジル基などの官能基を有するアクリル系モノマーを共重合した各種アクリル系ポリマー、ポリエチレングリコールおよびその誘導体、などが好適に使用されうる。
【００２０】
特に、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物は、ＤＬＣ表面の各種官能基との反応性に優れ、かつ架橋導入にも有利な酸無水物環を有する高分子化合物であり、かつ人体に対する安全性も十分に確認されていることから、特に好ましく用いられる。
【００２１】
また、本発明の架橋剤としては、ジオール、ポリオール、ポリエチレングリコール、ジチオール、チオグリセロール、アミノアルコール、ジアミン、ポリアミン、など酸無水物環と反応性を有し、２つ以上の官能基を有する化合物であれば使用しうる。
【００２２】
親水性高分子に対する架橋剤の配合割合は重量比で、親水性高分子１００部に対して架橋剤０．０３〜３．０部の範囲である。特に好ましい範囲は０．０５〜１部である。この範囲を外れると、潤滑性および潤滑耐久性が劣悪なものとなる。
【００２３】
該医療用具を構成する金属やテフロンなどの基材の表面にＤＬＣ薄膜を形成し、さらにプラズマ照射による表面活性化処理を行って薄膜表面に官能基を導入した後、その表面に、無水マレイン酸共重合体あるいはその変性物などの親水性高分子をコーティングするためには、これらの親水性高分子と架橋剤を上記の配合組成で混合した溶液を作成し、この溶液に浸漬する方法、溶液を塗布する方法、溶液を噴霧する方法など、従来から一般に採用されている方法を用いることができる。特に、浸漬する方法が効率よく均一にコーティングできることから好ましい。
【００２４】
上記のコーティング溶液に用いられる溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤、エタノール、メタノールなどのアルコール系溶剤、テトラヒドロフラン、あるいはそれらの混合溶剤、など汎用的な有機溶剤が使用しうる。これらの溶剤に、０．５〜１０重量％、好ましくは１〜８重量％の濃度に溶解してコーティング溶液を調製する。
【００２５】
上記のコーティング溶液に浸漬した後、乾燥し、引き続き、６０〜１３０℃の温度で１０〜３００分の加熱処理を行う。この処理によって、親水性高分子に架橋構造が導入され、潤滑耐久性が大きく向上する。
【００２６】
さらに、アルカリ溶液にて浸漬することにより、親水性高分子のカルボキシル基をアルカリ塩にすることで、潤滑性、および潤滑耐久性の優れた医療用具の製造が可能となる。このアルカリ処理に用いられるアルカリとしては、上記カルボキシル基をアルカリ塩へ変換する目的を達成できるアルカリであれば使用可能であるが、潤滑耐久性の点から、特に、アルカリ金属アルコキサイドのアルコール溶液で処理するのが最も良い結果を与える。
【００２７】
アルカリ処理後、エタノール、水などで十分洗浄を行い、アルカリを完全に除去することが好ましい。
【実施例】
【００２８】
以下に本発明に係る具体的な実施例および比較例についてより詳しく説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
( 親水性化合物の合成 )
【００２９】
メチルビニルエーテル無水マレイン酸共重合体＜IPS社製GANTREZ−AN169＞１０ gを200 mlのエチルアルコールに溶解し，1時間エチルアルコール加熱還流下にエステル化反応を行なった。反応溶液を1000mlのヘキサン中へ滴下して，反応生成物を再沈殿させた。反応生成物を濾別して，室温にて24時間減圧乾燥して固体状のメチルビニルエーテル無水マレイン酸共重合体の部分エステル化物（以下PHEと称す）を得た。赤外吸収スペクトルの測定から，酸無水物環が残存していることを確認した。
このPHEをアセトン溶液の6重量％濃度に調整し，コーティング溶液＜1＞とした。
(  コーティング溶液の調整 )
【００３０】
コーティング溶液＜1＞に架橋剤としてPEG200をPHEに対して0.15重量％となるように添加し，コーティング溶液＜2＞とした。
＜実施例１＞
【００３１】
直径0.45mmのNiTiワイヤの表面にダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成し，さらにプラズマ照射による表面活性化処理を行なって反応性官能基を導入したNiTiワイヤ基材を作成した。この基材を上記に調製したコーティング溶液＜2＞に浸漬することによって基材表面にコーティング溶液＜2＞を塗布し，風乾後，80℃30分間乾燥を行なった。
【００３２】
さらに，125℃2時間の熱処理によって，PHE分子中の酸無水物基と基材表面の反応性官能基および架橋剤との反応を行ない，潤滑成分を化学結合により基材表面に固定化した。
その後，5重量％のナトリウムエトキシドエチルアルコール溶液中に浸漬し，室温で3分間処理した。さらに，水洗を十分に行い，60℃30分乾燥した。
【００３３】
上記方法にて得られたNiTiワイヤは水の中において優れた潤滑性を示した。また，このワイヤを水の中において手で扱くことにより，潤滑性が消失するまでの手扱きの回数を測定したが330回まで潤滑性を維持し，潤滑耐久性に優れることが確認された。
＜実施例２＞
【００３４】
NiTiワイヤの代わりに基材としてテフロンを用いたこと以外は実施例1と同様の条件で加工処理を行った。このようにして潤滑剤がコートされたテフロンは非常に優れた潤滑性を示し、また水中における手扱き回数も350回で，潤滑耐久性にも優れていた。
＜実施例３＞
【００３５】
架橋剤濃度をPHEに対して0.2重量％としたこと以外は実施例１と同様の条件で加工処理を行ったNiTiワイヤは水中での手扱き回数が260回までの潤滑耐久性を維持した。
＜実施例４＞
【００３６】
架橋剤としてPEG200の代わりに1,4-ブタンジオールを使用し，その添加量をPHEに対して0.1重量％としたこと以外は実施例１と同様の条件で加工処理を行ったNiTiワイヤは水中における手扱き回数が250回までの潤滑耐久性を維持した。
＜比較例1＞
【００３７】
コーティング溶液＜1＞に架橋剤を入れないで，それ以外については実施例1と同様の条件で加工処理を行ったNiTiワイヤは水中での手扱き回数が20回であり，潤滑耐久性は劣るものであった。
＜比較例２＞
【００３８】
ダイヤモンドライクカーボン薄膜を形成していないNiTiワイヤ基材を用いたこと以外は実施例1と同様の条件で加工処理を行ったNiTiワイヤについては，水中において潤滑性がほとんど認められず、手扱き回数は0回と潤滑耐久性は非常に劣悪なものであった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明により得られる技術によって、耐久性に優れた潤滑性を有する各種医療用具を提供することが可能になった。特に、これまで潤滑耐久性の確保が困難であった金属材料、無機材料、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの基材に対しても、本発明に係る薄膜コーティング技術によって、新しい機能を有する医療用具などへの展開を含めた幅広い応用が期待できる。