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直鎖状高分子を有する低摩擦ハイドロゲルおよびその製造方法

国内特許コード P05A008211
整理番号 H12-18
掲載日 2006年1月27日
出願番号 特願2001-013617
公開番号 特開2002-212452
登録番号 特許第5048183号
出願日 平成13年1月22日(2001.1.22)
公開日 平成14年7月31日(2002.7.31)
登録日 平成24年7月27日(2012.7.27)
発明者
  • 長田 義仁
  • グン チェンピン
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 直鎖状高分子を有する低摩擦ハイドロゲルおよびその製造方法
発明の概要 【解決すべき課題】これまでにない低摩擦な材料を提供する。
【解決手段】高分子ゲルに対し、直鎖状高分子が混合されているか、またはグラフト重合されてなる低摩擦ハイドロゲル。
従来技術、競合技術の概要
低摩擦で機械運動を実現するにはボールベアリングを使うか、シリコーンオイルやグリセリンなどの潤滑剤存在下で滑り摩擦を実現する方法が通常取られる。前者の場合には、装置が複雑になるだけでなく、低速下では摩擦が増大するという欠点を有する。後者の場合には潤滑剤の脱離、溶出のため逐次補給をしなければならず、効果の持続性に問題がある。潤滑剤無しの低摩擦運動はこれまでにあまり例がなく、唯一超高分子量ポリエチレンやテフロンを使った例があるのみで、これらの場合でも、摩擦係数は0.01以下とすることは困難である。
【0003】
一方、高分子ハイドロゲルは、他の固体物質などに比べて表面の摩擦係数が10-2~10-3と非常に小さいことを発明者らは世界に先駆けて明らかにしており(J.Phys.Chem.B,101,5487-5489(1997)、J.Chem.Phys.,109,8062-8068(1998)、J.Phys.Chem.B,103,6001-6006(1999)、J.Phys.Chem.B,103,6007-6014(1999)、The Japan Academy,75,122-126(1999)J.Phys.Chem.B,104,3423-3428(2000)、)、生体関節の摩擦機構の解明や、さらには人工関節などへの応用が期待されている。
【0004】
特表平10-500038には、関節等の負傷箇所の修復および表面仕上げに用いる、シリコーンポリマー等のポリマーマトリックスと水和ゲルを含有する硬化性材料が記載されている。水和ゲルは、親水性で水不溶性の高分子からなり表面の摩擦力を下げる。
特開平8-19599には、医療用具の表面に、反応性官能基を有する水溶性、水膨潤性高分子と抗血栓剤からなる湿潤時にハイドロゲルを形成する層を有する医療用具が記載されている。カテーテル等の医療用具表面に固定化したハイドロゲル層が潤滑層となり摩擦を低減している。
特開平6-71818には、繊維基布と水溶性アルギン酸塩を含有した樹脂皮膜からなる複合シートを用いた、水に対する摩擦抵抗の小さい水中衣料が記載されている。
このように、医療用具等の開発において、材料表面の摩擦抵抗の小さい材料の開発がなされているが、人工関節等への応用を考えた場合、関節の摩擦係数は0.001~0.03であり、生体内並みの低摩擦の材料また低速度下での低摩擦の実現という点では、満足できるものは得られていない。
産業上の利用分野
本発明は、直鎖状高分子を有する低摩擦のハイドロゲルおよびその製造方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 アクリルアミド、メタクリルアミドおよびそれらの誘導体からなる群から選択される1種または2種以上のモノマーにより構成される高分子ゲルに対し、アクリルアミド、メタクリルアミドおよびそれらの誘導体からなる群から選択される1種または2種以上のモノマーにより構成される直鎖状高分子が混合されている低摩擦ハイドロゲル。
【請求項2】 高分子ゲルを構成するモノマーと直鎖状高分子を構成するモノマーとが同種のモノマーであることを特徴とする、請求項1に記載の低摩擦ハイドロゲル。
【請求項3】 摩擦係数が0.01以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の低摩擦ハイドロゲル。
【請求項4】 低摩擦ハイドロゲル全重量に対する直鎖状高分子の含有率が2~300重量%であることを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載の低摩擦ハイドロゲル。
【請求項5】 高分子ゲルがイオン性ゲルであることを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載の低摩擦ハイドロゲル。
【請求項6】 低摩擦ハイドロゲルを製造する方法であって、アクリルアミド、メタクリルアミドおよびそれらの誘導体からなる群から選択される1種または2種以上のモノマーにより構成される高分子ゲルに、アクリルアミド、メタクリルアミドおよびそれらの誘導体からなる群から選択される1種または2種以上のモノマーにより構成される直鎖状高分子又は直鎖状高分子を形成するモノマーを混合し、重合することにより、高分子ゲルに直鎖状高分子を含有させることを特徴とする、前記低摩擦ハイドロゲルを製造する方法。
【請求項7】 低摩擦ハイドロゲルを製造する方法であって、高分子ゲルを形成するモノマーであるアクリルアミド、メタクリルアミドおよびそれらの誘導体ならびにポリビニルアルコールからなる群から選択される1種又は2種以上とともに、アクリルアミド、メタクリルアミドおよびそれらの誘導体からなる群から選択される1種または2種以上のモノマーにより構成される直鎖状高分子を混合し、重合することにより、高分子ゲルに直鎖状高分子を含有させることを特徴とする、前記低摩擦ハイドロゲルを製造する方法。
【請求項8】 高分子ゲルを形成するモノマーと直鎖状高分子を形成するモノマーとが同種のモノマーであることを特徴とする、請求項またはに記載の方法。
産業区分
  • 高分子化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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