JP3549643B2 - 医療用基材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液、輸液等医療分野において扱われる液体を収容・保存する容器、搬送するチューブ（連結管）等に適した軟質の医療用基材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
採血、輸血、輸液等の医療分野において用いられる容器やチューブの材料には安全性・衛生性の他、種々の性能が要求させるが、なかでも柔軟性、透明性、耐熱性（耐高圧蒸気滅菌性）およびこれらのバランスは重視される項目である。上記用途のポリマー素材としては従来から軟質ポリ塩化ビニルおよびエチレン酢酸ビニルコポリマー、低密度ポリエチレンの如きポリエチレン系ポリマーが代表例であるが、軟質ポリ塩化ビニルでは可塑剤の溶出、着色、廃棄処理などのおいて問題を生じることがある。ポリエチレン系の場合は柔軟性・透明性と耐熱性とのバランスに欠け、低密度品は柔軟性・透明性は比較的よいが、必然的に軟化点が低くなるので耐熱性が低下し、通常１００〜１２１℃で行われる高圧蒸気滅菌に耐えられず、ブロッキング、失透（白化）、容器表面へのアバタ状のムラの発生、変形などを生じやすい。
【０００３】
ポリプロピレンも医療容器用材料として広く使われているポリマーであり、一般的には耐熱性は十分であるが、高剛性であり（柔軟性に乏しく）、軟質化の工夫が必要である。軟質化の手段としては、▲１▼柔軟性のあるポリマー例えばオレフィン系エラストマーやスチレン系エラストマーのブレンド、▲２▼共重合が挙げられる。しかしながら、▲１▼は多量の柔軟剤の導入が必要であり、シート表面の粘着性増大によるブロッキングの問題の他、シート形成能低下による成形性・加工性の低下、柔軟剤の高価格などのため制限を受けやすい。▲２▼ではコモノマーとしてエチレンもしくはブテン−１を含むランダムコポリマーあるいはブロックコポリマーが代表例であり、特にランダムコポリマータイプは透明性にすぐれるという点で有利であるが、柔軟性を増すべくコモノマー成分の含量を増すと融点降下のため耐熱性が低下するばかりでなく、低分子量成分や無定形成分が多くなるので製品（容器）表面にべたつきの問題が生じる。一方、ブロックコポリマータイプでは耐衝撃性が増す利点があるが、透明性や柔軟性に劣る。また、クレージング（製品に応力を加えると、例えば曲げると、表面または内部に細かい割れが生じる現象）のため、製品の品位が低下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術の持つ上述の如き諸問題のうちのポリプロピレン系医療用基材の欠点を解消すべくなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者の検討で明らかになったのは、ランダムとブロックのいわゆる「ハイブリッドコポリマー」タイプの適用が課題解決につながることであり、プロピレンを主成分とするランダムコポリマー（Ａ）とプロピレン以外のα−オレフィンを主成分とするポリマー（Ｂ）とのブロックコポリマーを層成分として含む医療用基材を要旨とする本発明に至った。
【０００６】
本発明の基材におけるポリマー（以下Ｈ−ＰＰと称す）はポリプロピレン系ランダムコポリマーとポリプロピレン系ブロックコポリマーの特徴を兼備し、高圧蒸気滅菌処理しても良好な透明性と柔軟性が保持され、軟質ポリプロピレンにつきもののべたつきの問題もないので、性能バランスのとれた医療用の材料を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
Ｈ−ＰＰは通常公知の方法で製造され得る。まず、プロピレンとα−オレフィン（エチレン、ブテン−１、ヘキセン−１など）のランダムコポリマー（Ａ）を重合し、次いでα−オレフィン（エチレン、ブテン−１、ヘキセン−１など）を添加して重合を続ける方法が一般的である。重合触媒としてはＺｉｅｇｌｅｒ−Ｎａｔｔａ触媒が最も汎用的であり、場合によってはメタロセン触媒が使われる。立体規則性（アイソタクチックまたはシンジオタクチック）の度合、頭−頭結（尾−尾結合）の含量などにもよるが、本発明の医療容器用基材に適用されるＨ−ＰＰはランダムコポリマー（Ａ）中のプロピレン含量が９０〜９５モル％、ブロックコポリマー（すなわちＨ−ＰＰ）中のプロピレン含量が７０〜８５モル％であることがよい。ランダムコポリマー（Ａ）中のプロピレン含量が少ないと柔軟性は増すが融点が低下し（耐熱性が低下し）、プロピレン以外のα−オレフィンを主成分とするポリマー（Ｂ）の含量が多いと柔軟性は増すがクレージング等好ましからぬ現象が生じることがある。そして、成形性、成形物の力学的性質などを考慮すると温度２３０℃、荷重２１６０ｇのおけるメルトフローレイト（ＭＦＲ）が０．５〜２０より好ましくは０．８〜１５であるのがよい。
【０００８】
以下、本発明におけるＨ−ＰＰについて若干の補足説明を加える。
（１）ランダムコポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）におけるα−オレフィンは必ずしも同一であることを意味しない。すなわち（Ａ）中のコモノマー（α−オレフィン）がエチレンであり、（Ｂ）を形成するモノマーがブテン−１であることもあり得る。
（２）ランダムコポリマー（Ａ）におけるコモノマー（α−オレフィン）は必ずしも一種でなく、二種以上のこともあり得る。例えば、（Ａ）がプロピレン−エチレン−ブテン−１の三元共重合体（ターポリマー）であることもある。
Ｈ−ＰＰは通常（Ａ）−（Ｂ）型（ジブロック型）であるがマルチブロックタイプ例えば（Ａ）−（Ｂ）−（Ａ）型（トリブロック型）であってもよい。
【０００９】
冒頭に記載した如く、本発明の医療容器用基材は（Ａ）と（Ｂ）とのブロックコポリマーを層成分として含むが、ここで「層成分として含む」とは、▲１▼基材が該ブロックコポリマー（Ｈ−ＰＰ）のみからなる場合と、▲２▼基材が該ブロックコポリマー（Ｈ−ＰＰ）を少なくとも一層とし他のポリマー（または重合体組成物）を少なくとも一層とする多層体からなる場合があるという意味である。▲２▼は容器の力学的性質（強度、耐ピンホール性など）、ガス透過性（酸素、炭酸ガス、水蒸気などの）、成形性、熱シール性などを調節・改良するために採用される。「他のポリマー」としてはポリエチレン、ポリブテン−１、ポリエステル、ポリアミド、エチレンビニルアルコールコポリマー、などの他、本発明におけるブロックコポリマー（Ｈ−ＰＰ）以外のポリプロピレン系ポリマー（ポリプロピレンホモポリマー、ポリプロピレンコポリマー）が挙げられるが、本発明の趣旨を生かすためには、これらのポリマーの層をできるだけ薄くするのが良いのは勿論である。
【００１０】
なお、本発明におけるブロックコポリマー（Ｈ−ＰＰ）の透明性や柔軟性をさらに良くするための改質剤の添加を妨げるものではないことは言うまでもない。このような改質剤としては以下のようなエラストマーが適当であり、少量の添加（２０重量％程度以下）で大きな効果がある（通常のポリプロピレンコポリマーの場合に比して少ない添加で済む）。
【００１１】
（イ）オレフィン系熱可塑性エラストマー：エチレンとプロピレン、ブテン−１、ヘキセン−１などのα−オレフィン類のうち非晶性もしくは低結晶性のポリマーが好適であり、添加効果、成形性などを考慮すると、エチレン含有量が２０〜８０重量％より好ましくは２５〜７５重量％、ＭＦＲ（温度２３０℃、荷重２１６０ｇで測定）が０．５〜１５より好ましくは１〜１０程度のものがよい。
【００１２】
（ロ）スチレン系熱可塑性エラストマー：ブロック（ポリスチレン−エチレンブチレンコポリマー−ポリスチレン）（いわゆるＳＥＢＳ）とブロック（ポリスチレン−エチレンプロピレンコポリマー−ポリスチレン）（いわゆるＳＥＰＳ）が好適であり、ポリスチレン含有量が１０〜６０重量％より好ましくは１５〜５５重量％、ＭＦＲ（温度２３０℃、荷重２１６０ｇで測定）が０．５〜２０さらに好ましくは１〜１５のものがよい。
【００１３】
また、医療容器用基材の用途に要求される柔軟性、透明性、強度、ガスバリアー性あるいは単層体か多層体かによって異なるが、一般にはシートでは全体の厚さが好ましくは０．０８〜１ｍｍさらに好ましくは０．１〜０．８ｍｍ程度がよく、多層体の場合はブロックコポリマー（Ｈ−ＰＰ）層が全体の厚さの７０％以上を占めるのがよい。チューブの場合では全体の厚さが０．３〜２．０ｍｍさらに好ましくは０．５〜１．５ｍｍ程度がよく、複層チューブでは該ブロックコポリマー（Ｈ−ＰＰ）が全体の７０％以上を占めるのがよい。
【００１４】
本発明において医療容器とは赤血球、血小板、血漿などの血液成分、生理食塩水、電解質液、デキストラン製剤、マンニトール製剤、糖類製剤、アミノ酸製剤、脂肪乳剤などの輸液を収容・保存・搬送する容器やチューブを意味するが、このような製品は通常公知の方法で得られる。容器の場合は、単層もしくは多層用のＴダイあるいはサーキュラーダイを介して押出し（溶融温度はポリマーの組合わせによって異なるが、好ましくは１６０〜２５０℃さらに好ましくは１８０〜２３０℃の範囲がよい）、得られたフラット状のシート、パリソンなどについて、ブロー、延伸、サーモフォーミング、裁断、融着（シール）などの手法を適宜活用して所定の形状・形態に加工すればよい。シートは無延伸物、延伸物いずれでもよいが、シール性を考えると無延伸物の方が好ましい。本発明の趣旨を損なわない範囲で、安定剤、着色剤、フィラー、スリップ剤などを添加したり、シート間のブロッキングを防ぐために容器の内面や外面を粗面化（エンボス加工）したりすることもできる。チューブの製造は通常の単層押出しあるいは多層押出しで行われ得る。
【００１５】
本発明の医療容器用基材の応用例として、いわゆる「複室容器」がある。例えば輸液の場合、アミノ酸とブドウ糖とを含む液はメイラード反応による変質が起こりやすいので、各成分を別々の閉鎖系に保存しておき、患者への投与の直前に混合することが多いが、この際混合操作を無菌的に（クローズドシステム）行うために、また容易に操作するために、複数の収容室に区画された容器を用い、該収容室の各々に異なる輸液成分を保存しておき、使用直前に区画された収容室を何らかの手段でクローズドシステム内で連通させ混合する方法が実用化されるようになった。ここで使われる容器が複室容器であり、その一つの方式がイージリィピーラブルタイプである。すなわち収容空間の隔壁部のシールを比較的安定でかつ混合時（使用時）には容易に破断できる接着強度としたものである。技術的ポイントは製造時あるいは輸送時においては収容空間の隔壁シールが比較的安定で破断しにくく、使用時（混合時）には手、治具などで容易に破断され得る程度のシール強度を持つ一方、外界（大気）とつながる境界部（容器周縁部）はこれらの操作によって破断しない位の大きな強度を示すことである。したがって、容器を形成する材質の選定が重要となるのであるが、本発明の医療容器用基材はシール強度を調節しやすく、透明性、柔軟性も実用的な範囲にあるので、イージリィピーラブルタイプの複室容器用材料として向いている（以下の実施例にも示した）。
【００１６】
【実施例】
以下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
（１）実施例１〜５、比較例１，２
（１−１）実験方法
▲１▼原料ポリマーの準備：使用したポリマーおよび重合体組成物（いずれもペレット状）を以下に示す。
Ｘ_１：ランダムコポリマー（Ａ）成分中のプロピレン含量が９３モル％で、ブロックコポリマー中のプロピレン含量が８５モル％のＨ−ＰＰ。コモノマーはブテン−１で、ＭＦＲは１．８。
Ｘ_２：ランダムコポリマー（Ａ）成分中のプロピレン含量が９０モル％で、ブロックコポリマー中のプロピレン含量が７７モル％のＨ−ＰＰ。コモノマーはエチレンで、ＭＦＲは２．２。
Ｘ_３：ランダムコポリマー（Ａ）成分中のプロピレン含量が９５モル％で、ブロックコポリマー中のプロピレン含量が７０モル％のＨ−ＰＰ。コモノマーはブテン−１で、ＭＦＲは２．０。
Ｙ_１：プロピレン含量が８５モル％のポリプロピレンランダムコポリマー。コモノマーはブテン−１で、ＭＦＲは１．９。
Ｙ_２：プロピレン含量が７７モル％のポリプロピレンブロックコポリマー。コモノマーはブテン−１で、ＭＦＲは２．３。
Ｚ：プロピレン含量が９５モル％のポリプロピレンランダムコポリマー。コモノマーはエチレンで、ＭＦＲは１．７。
Ｓ：Ｘ_１とＳＥＢＳ（スチレン含有２０重量％、ＭＦＲ１．０）との重合体組成物（重量比９０：１０）。重合体組成物Ｓは、２軸溶融混合押出機を用いて溶融温度２００℃で混練することによって得た。
【００１７】
▲２▼シートの作製：上記▲１▼のポリマーまたは重合体組成物を適宜選択して、１９０〜２１０℃で溶融し、単層型または２種２層型のインフレダイから吐出させ（ブローアップ比１．２）、水冷リングで冷却後、５ｍ／分の速度で巻取って、厚さ０．０３ｍｍ，折径１５０ｍｍのインフレシートを得た。シート構成を表１に示す。
▲３▼容器の作製：▲２▼で得られたシートを２４０ｍｍ長に裁断し、熱シールしてバッグを作製し、生理食塩水５００ｍｌを入れて密封した。
▲４▼高圧蒸気滅菌テスト：▲３▼で得られた生理食塩水入り容器をレトルト型高圧蒸気滅菌機に入れ、温度１１０℃、ゲージ圧１．８ｋｇ／ｃｍ^２、時間６０分の条件で処理した。室温まで冷却後さらに３日間放置し、▲５▼および▲６▼の測定用サンプルとした。
▲５▼シート物性の測定：▲４▼の３日間放置後の容器シートを切り取り、波長４５０ｍｍにおける水中透過率を島津ダブルビーム型自記分光光度計ＵＶ−３００にて測定し、透明性の尺度とした。また、ＪＩＳＫ７１１３に準じて引張弾性率を測定し、柔軟性の尺度とした。
▲６▼容器（シート）表面の調査：▲４▼の３日間放置後の容器表面のべたつき状態を肉眼観察するとともに、手でさわって調べた。
▲７▼表面のしわ試験：▲４▼の３日間放置後の容器のシート部分を指でつまみ（約３秒間）、放した後のしわの状態を観察し、クレージングの発生の程度を調べる試験の代用とした。
▲８▼溶出物試験：日本薬局方一般試験法「輸液用プラスチック容器試験法」に準じて、▲２▼で得られたシートについて試験した。
【００１８】
（１−２）実験結果（表１参照）
【表１】

【００１９】
▲１▼シートの押出し成形は順調であり、いずれの組成においても、異物、発泡、ブロッキングなどは観察されず、均一なシートが得られた。
▲２▼実施例１〜５のシートの溶出物は、日本薬局方に適合することが観察された。
▲３▼表１から次のことが明らかである。
【００２０】
（イ）ポリプロピレンを主成分とするランダムコポリマー（Ａ）とポリエチレンもしくはポリブテン−１（Ｂ）とのブロックコポリマー（Ｈ−ＰＰ）を層成分として含むシートは透明性にすぐれており、柔軟性も（０．３０ｍｍ程度の肉厚では）ソフトバックとして十分通用する。
（ロ）Ｈ−ＰＰを層成分として含む容器（シート）は表面にべたつき現象が発生せず、しわ（クレージング）も問題にならない。
（ハ）単なるランダムコポリマーの場合（比較例１）には、透明性や柔軟性が良い領域ではシート表面にべたつきが発生しやすい（比較例２では容器表面が濡れていると感じられるほどのべたつき状態であった）。
（ニ）単なるブロックポリマーの場合（比較例２）には、透明性と柔軟性に劣る他、クレージングのために製品（容器）の品位に問題がある。
【００２１】
（２）実施例６，７（複室容器への応用）
（２−１）実験方法
▲１▼複室容器の作製：実施例３および５で使ったインフレシートを３５０ｍｍ長に裁断し、中央部の幅７ｍｍを温度１２０℃、圧力２ｋｇ／ｃｍ^２，時間５秒の条件で熱シール後、片方の室にアミノ酸３ｗｔ／Ｖ％水溶液、もう一方の室にブドウ糖１５ｗｔ／Ｖ％水溶液各３００ｍｌを入れ、両端を幅１０ｍｍ、温度１６０℃、圧力４ｋｇ／ｃｍ^２、時間５秒の条件で熱シールし、区画室が２個の薬液入り複室容器を作製した。それぞれを実施例６および７とする。
▲２▼高圧蒸気滅菌：▲１▼の容器を高圧蒸気滅菌機に入れ、窒素雰囲気下で、温度１１０℃、ゲージ圧１．８ｋｇ／ｃｍ^２、時間３０分の条件において滅菌し、室温まで冷却した。
▲３▼シール強度の測定：▲２▼の容器を窒素雰囲気中で３〜５日放置した後、容器の中央部（仕切り部）および端部（周縁部）のシール部を切り取り、３００ｍｍ／分の速度で１８０度剥離強度を測定し、１５ｍｍ幅の時のシール強度に換算した。
▲４▼容器の仕切り部の破断性（連通性）の評価：５日間放置後の▲２▼の容器を机の上に寝かせて置き、一方の区画室側を手で押さえる程度で、仕切り部のシールが破断するか否かを確認した（各例につき５回テスト）。
【００２２】
（２−２）実験結果
▲１▼シール強度：容器の仕切り部のシール強度は実施例６では０．４〜０．６ｋｇ／１５ｍｍ、実施例７では０．５〜０．６ｋｇ／１５ｍｍであった。また周縁部のシール強度は実施例６，７ともに２．４〜２．６ｋｇ／１５ｍｍであった。
▲２▼容器の仕切り部の破断性（連結性）：実施例６および実施例７ともに良好であり、容易に連通させることができた。上記▲１▼のシール強度のデータもこれを裏付けている。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明の医療容器用基材はプロピレンを主成分とするランダムコポリマー（Ａ）とプロピレン以外のα−オレフィンを主成分とするブロックコポリマー（Ｂ）の特性を巧みに利用したものであり、透明性、柔軟性、耐熱性、外観などのバランスにすぐれている。また複室容器への応用も可能であり、生産性にも富むので、医療分野に有効に利用できる。

Claims (5)

1. プロピレンを主成分とするランダムコポリマー（Ａ）とプロピレン以外のα−オレフィンを主成分とするポリマー（Ｂ）とのブロックコポリマーを層成分として含む医療用基材であって、前記ランダムコポリマー（Ａ）がプロピレンとエチレンもしくはブテン−１とのランダムコポリマーであり、前記α−オレフィンを主成分とするポリマー（Ｂ）がポリエチレンまたはポリブテン−１であり、かつ、前記ランダムコポリマー（Ａ）中のプロピレン含量が９０〜９５モル％であり、さらに、前記ブロックコポリマー中のプロピレン含量が７０〜８５モル％であることを特徴とする医療用基材。
2. 引張弾性率が３０００ｋｇ／ｃｍ²以下である請求項１記載の医療用基材。
3. 前記医療用基材は、医療容器用基材である請求項１に記載の医療用基材。
4. 前記医療用基材は、医療用複室容器用材料である請求項１に記載の医療用基材。
5. 前記医療用基材は、医療用複室容器用材料であり、かつ区画された収容空間の隔壁部のシールを安定でかつ混合時に容易に破断できる接着強度とするイージリィピーラブルタイプ用の複室容器用材料である請求項１に記載の医療用基材。