具有纳米复合材料阻隔涂层的收集容器组件的制作方法

专利名称：具有纳米复合材料阻隔涂层的收集容器组件的制作方法
技术领域：
本申请涉及包括用来降低透气性并提高保存限期的纳米复合材料阻隔涂层的塑 料收集容器组件。
背景技术：
塑料管由于用于制造此种管子的塑料材料的物理性能而具有对气体和/或水蒸 气传输的固有渗透性。因此，特别难以维持抽空塑料管的储存期限，该抽空塑料管含有用于 血液收集的类别的液体添加剂。还认为液体添加剂的体积和浓度的退化可能干扰该管子的 预期应用。有时，将混合组件用于血液收集，既包括用于氧气及其它气体阻隔的聚对苯二甲 酸乙二醇酯又包括用于水阻隔的聚丙烯管子。这样的组件对于一次性制品较昂贵并较难以 再循环。虽然可以通过使用更多材料略微改进阻隔性能，但是这也增加成本，这在一次性产 品中是尤其不合需要的。此外，用于血液收集的塑料管要求可为医疗应用中的使用所接受的某些执行标 准。此种执行标准包括在一年期间内维持大于大约90%的原始抽吸体积，可辐射消毒和在 试验和分析无干扰的能力。发明概述适合用于血液收集的抽空容器组件，包括(a)由第一聚合物材料形成的并具有 界定具有内表面的收集内部的侧壁的容器构件；(b)布置在该容器构件上的具有至多大约 30微米的厚度并衍生自水性分散体的纳米复合材料阻隔涂层，该水性分散体包括(i)分 散的阻隔基体聚合物；和(ii)具有大于50的长径比的基本上剥离型硅酸盐填料；和(c)布 置在所述开口中的可操作用来将该内部气密密封的一个或多个密封构件。所述内腔被抽空 并维持低于大气压的压力并显示比类似但没有纳米复合材料阻隔膜的组件低至少1. 5倍 的抽吸体积损失。还提供了适合用于容器组件的阻隔层涂覆的管子和它们的制备方法。所述纳米复合材料涂料的一种制备方法包括在浸涂管子之前从水性分散体蒸发 水以提高该分散体的固体含量。在另一个方面中，提供了具有纳米复合材料阻隔涂层的样品管，该纳米复合材料 阻隔涂层具有可操作用来指示该涂层厚度的不可见的标记染料。在此情况下，所述管子和涂层可以相对于可见光是透明的并相对于近红外光是吸 收性的。本发明的再进一步的特征和优点将从以下描述变得显而易见。附图简沭
下面将参照附图详细地描述本发明，在附图中

图1是收集管的透视图；图2和3示出了图1的管子的可刺穿封闭体，图3显示了沿线3-3的横截面；图4是本发明的包括图1-3的管子和封闭体的血液收集组件的透视图；图4A是显示抽空管的三层构造的详图；图4B是显示抽空管的两层构造的详图；图4C是显示可以根据本发明使用的塞子和遮蔽组件的详图；图5是阻隔层涂覆的PP管子与PET对照样品在25°C下的抽吸体积损失的绘图；图6是阻隔层涂覆的PP管子与PET对照样品在40°C下的抽吸体积损失的绘图；图7是火焰等离子处理的PP管子上的涂层的定性胶带试验结果的绘图；图8是显示根据不同方法制备的三种组合物的氧气透过率值的示意图，其中看出 浓缩分散体具有最低的透过率；图9是在水中的不同浓度的SDB 4927不可见标记染料的吸收光谱；图10是在水中的不同浓度的SDA 8700不可见标记染料的吸收光谱；图11是在水中的各种浓度的SDB 4927不可见标记染料在不同波长下的吸光率；图12是在水中稀释到各种浓度的实施例4的含SDB 4927染料的阻隔涂料组合物 (8衬％总固体与10mg/L SDB 4927染料导致干涂层中35衬％的蒙脱石)的吸收光谱；图13是经涂覆的BOPP基底的吸收光谱，该基底涂有实施例4的含SDB 4927染料 的阻隔组合物(8衬％总固体与20mg/L SDB 4927染料导致干涂层中35wt%的蒙脱石)；图14是具有线性基线的膜的吸光光谱，该膜由实施例5的含SDB4927染料的阻隔 组合物形成(8衬％总固体与20mg/L SDB 4927染料导致干膜中35wt%的蒙脱石)；图15是具有多项式基线的膜的吸光光谱，该膜由实施例5的含SDB4927染料的阻 隔组合物形成(8衬％总固体与20mg/L SDB 4927染料导致干膜中35wt%的蒙脱石)；图16是图14的校正光谱，其显示膜的扣除了线性基线的吸收光谱((吸光率-线 性基线)/波长(nm))；图17是图15的校正光谱，其显示膜的扣除了多项式基线的吸收光谱((吸光 率-多项式基线)/波长(nm))；图18示出了实施例5的阻隔涂料组合物中的SDB 4927染料的浓度和吸收峰面积 (即在846nm时在曲线(AUC)下的面积)的使用多项式基线的关系；图19显示了实施例6在载玻片上的涂层的厚度和吸收峰面积的关联，该实施例 6使用如实施例5所述的涂料组合物(具有8%总固体含20mg/L SDB 4927染料的浓缩聚 酯-蒙脱石涂料组合物，导致干膜中35衬％的蒙脱石)；图20显示了在BOPP和PET膜上的涂层的厚度/吸收峰面积的对比，该涂层使用 如实施例5所述的涂料组合物(具有8%总固体含20mg/L SDB4927染料的浓缩聚酯-蒙脱 石涂料组合物，导致干膜中35衬％的蒙脱石)；图21显示了含稀释染料的涂料组合物随着时间的吸收光谱(更多细节参见下面 阻隔涂料实施例8)；图22是1微米厚和0. 8微米厚的涂层的吸收率/波长(纳米)的绘图；图23是厚度/吸收峰面积的绘图；和
图24是根据本发明通过轮廓测定法测量的厚度/通过分光光度计测定的厚度的 绘图。发明详述以下仅仅为了阐述的目的详细地描述本发明。在所附权利要求书中阐述的本发明 精神和范围内的修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。除非另有说明，本文所使用 的术语和缩写具有其常见的含义。以下是用于本说明书和所附权利要求书的术语的一些示 例性定义。措辞"浓缩分散体"、“浓缩纳米复合材料分散体"或类似术语是指剥离型硅酸 盐填料和基体聚合物在液态载体介质内的悬浮液、分散体、乳液或淤浆，其中通过除去一部 分液体载体介质来浓缩该分散体。“吸引体积"、“抽吸体积损失"诸如此类是通过如本文所述抽吸去离子水测定 的。术语"纳米复合材料"或"填充的聚合物纳米复合材料"是指基本上剥离型填 料和聚合物的混合物。根据ASTM D-3985-02或任何其它合适的规程，使用MOCON 0XTRAN/2/20模件和 下述条件，测量本发明中使用的涂层的"氧气透过速率"或"0TR"压力1大气压，温度 23°C，和相对湿度0%。本文所使用的"氧气透过率"是指材料的性能，它描述氧气传输穿过由该材料制 成的膜的容易性。本发明的复合材料膜具有比类似但不含填料的膜(具有相同厚度)小至 少10倍的氧气透过率。“阻隔涂料组合物"或"阻隔涂料混合物"包括含悬浮固体的液体，该液体使用 将该固体施加到基底上。这包括常规定义的胶态分散体、悬浮液、乳液和胶乳。例如，所谓 的"胶态分散体或胶乳"是指颗粒在液体中的任何分散体或悬浮液，颗粒具有大于分子尺 度的尺寸，例如大约0. 001-大约0. 1微米。乳液一般含有在液体中的大约0. 05-1. 0微米 的颗粒。“悬浮液"一般含有在液体中的大于1.0微米的颗粒。本发明的一个新颖方面是 阻隔涂料组合物提供剥落无机填料在液体中在例如大约5-大约20%固体的固体含量下的 更好分散，如下面更详细描述那样。根据本发明，一旦将"涂料混合物"干燥，就有时将它 称为〃干涂层〃或〃膜"。术语"不可见标记染料"旨在意指在可见光波长下基本上没有最大吸收并优选 在近红外(NIR)至红外(IR)区域中显示单个强吸收峰的染料物质。即，强吸收在大于700nm 至1200nm的区域中。优选地，用于本发明的不可见标记染料是水溶性的并与本发明的阻隔 涂料组合物形成均勻混合物。任选地，所述染料还可以溶于水混容性溶剂例如醇，例如甲 醇、乙醇或异丙醇和类似物，酮例如丙酮、甲基乙基酮和类似物，酯例如乙酸乙酯、乙酸正丁 酯和类似物。也可以采用各种其它极性水混容性溶剂，例如二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基乙 酰胺(NMAC)、二甲基亚砜(DMSO)乙腈和类似物。不可见标记染料一般地特征在于所形成 的阻隔涂层视觉上不可与类似但没有不可见标记染料形成的涂层区分并且所述染料通过 吸收可见光谱以外的光而有效指示整个涂层中的涂层厚度。本发明使用的涂层是透明的，因为它们让可见光自由透射而不会以任何相当大的 程度赋予颜色或散射光。在许多优选的实施方案中，经涂覆的管子或容器同样是透明的。
“类似但没有纳米复合材料阻隔膜的组件"是指基本上相同的但没有纳米复合 材料阻隔膜的容器组件。用于纳米复合材料涂料的液态载体介质是水性的；即，它含至少50%水，通常主 要由水构成。如果需要的话，在载体介质中可以包括少量有机溶剂。适合的溶剂可以包括 乙醇、甲醇、异丙醇、乙酸正丁酯、乙酸乙酯、丙酮、甲基乙基酮、甲苯、己烷、其它烃和它们的 组合。优选地，液态载体介质是水，不含任何其它溶剂。分散在液态载体介质中的剥离型硅酸盐填料包括由长径比高的薄片制成的层状 粘土化合物。“剥落"定义为对于层状填料来说，薄片颗粒的各层分离；本发明中所使用 的填料至少部分剥落，优选是基本上剥离型。长径比是薄片填料颗粒的侧向尺寸除以该 薄片厚度的结果。本发明中所使用的填料的长径比典型地为至少50，在一些情况下，至少 1,000.在或许的其它情况下，为5，000至大约30，000。至少一些填料颗粒的厚度低于1 微米，可能远低于lOOnm，优选小于lOnm。剥离型硅酸盐填料可以包括，例如，膨润土、蛭石、 蒙脱石、绿脱石、贝得石、富铬绿脱石、蚀变水辉石、皂石、合成锂皂石、锌蒙脱石、麦羟硅钠 石、水羟硅钠石、伊利石及它们的混合物。最优选的填料是蒙脱石或蛭石。合适的蒙脱石 以SCPX-2973剥离型Na蒙脱石淤浆、SCPX-2953剥离型Na蒙脱石固体和SCPX-2041剥离 型Na蒙脱石固体和淤浆形式商购，所有这些均获自Southern Clay Products (Gonzales, Texas)0硅酸盐填料可以酸或碱预处理，这是本领域已知的。填料预处理用的优选的酸选 自乙酸、甘氨酸和柠檬酸，优选的碱选自氢氧化铵、氢氧化钠和氢氧化钾。所使用的酸或碱 的用量应当是干燥阻隔涂层重量的大约10%-大约20%。剥离型填料的存在量为涂料配方的总固体重量的大约5-大约80%，优选 20-50%。本发明的组合物当干燥时，保持填料为充分分散的形式，从而导致大大地降低的 渗透率性能。可用于本发明涂料配方的基体聚合物不受特别限制。基体树脂可以包括均聚物和 /或共聚物，并作为乳液或胶乳分散在液态载体介质中。基体聚合物在本发明的涂料内形成 膜，其中薄片颗粒分散而形成纳米复合材料阻隔涂层。基体聚合物可以按分散体中总固体 的5-80wt %，优选30-60或70wt %的量存在。在很多情况下优选非弹性体聚合物，包括聚酯，聚酰胺，氯化聚合物，聚烯烃，聚氨 酯，聚醚，聚酮，聚碳酸酯，丙烯酸系树脂，乙烯属树脂和含氟聚合物。非弹性体聚合物一般 认为是具有大于23°C的玻璃化转变温度的那些，和/或结晶度大于10%的那些。合适的聚合物包括聚酯树脂，例如作为Eastek(Eastman Chemical Company, Kingsport TN)商购的那些。该Eastek聚合物是Tg大约30_35°C的磺基聚酯。优选的树脂包括一般从许多类别中选择的聚合物。所选的聚合物可以是可固化聚 合物，部分固化聚合物，或未固化聚合物，并可分散在水中。不可见标记染料可以是水溶性的红外(IR)敏感性有机或无机或混合有机_无机 化合物。在窄波长下具有强吸收的染料是尤其优选的。更加优选地，适合于本发明的染料 在电磁波谱的近红外(NIR)区域中，即在700nm-1200nm的区域中，更优选在750nm_1000nm 的范围内，最优选在750nm-850nm的范围内具有强吸收。如上所指出，优选水溶性的不可见 标记染料，然而，可溶于其它水混容性溶剂的染料也可以适合于本发明。
此类NIR染料的实例公开在JOEMHandbook 2 Absorption Spectra of Dyes for Diode Lasers, Matsuoka, Ky. ,bunshin Shuppan，1990 禾口 Chapter 2,2.3 of Development and Market Trend of Functional Coloring Materials in 1990' s, CMC Editorial Department, CMC, 1990中，例如多次甲基型着色材料，酞菁型着色材料，二硫醇金属络合盐 型着色材料，蒽醌型着色材料，三苯甲烷型着色材料，偶氮型分散染料和分子间CT着色材 料。代表性实例包括乙酸N-[4-[5-(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)-2，4-戊二烯叉基]-3-甲 基-2，5-环己二烯-1-叉基]-N, N- 二甲基铵、过氯酸N- [4- [5- (4- 二甲基氨基苯基)-3-苯 基-2-戊烯-1-叉基]-2，5-环己二烯-1-叉基]-N，N- 二甲基铵、双(二氯苯-1，2- 二硫 醇)镍(2 1)四丁基铵和聚乙烯咔唑-2，3-二氰基-5-硝基-1，4-萘醌络合物。可以 采用的一些具体的商业产品包括Pro-jet 830NP，得自Avecia of Blackley, Lancashire in the U.K.的改性铜酞菁和 ADS 830A，得自 American Dye Source Inc. of Montreal, Quebec, Canada的红外线吸收染料。NIR染料的其它实例包括2，4，5，7_四硝基芴酮或(2， 4，7-三硝基芴叉基)-丙二腈，它们描述在美国专利号7，323，889中，该文献全文引入本文 作为参考。水溶性的NIR染料是尤其优选的。可以采用的一些具体的水溶性商业产品 包括得自冊 Sands Corp 的 SDA 1910(Abs. Max. 910nm)、SDA 6122(Abs. Max. 868nm)、 SDA 1868 (Abs. Max. 868nm)、SDA 8700 (Abs. Max. 844nm)、SDA 8208 (Abs. Max. 824nm)、 SDB 4927 (Abs. Max. 822nm)、SDA 9362 (Abs. Max. 820nm) SDA 7563 (Abs. Max. 819nm)、SDA 9158 (Abs. Max. 808nm)、SDA 1842 (Abs. Max. 807nm)、SDB 8662 (Abs. Max. 784nm)、SDA 1372 (Abs. Max. 782nm)和 SDD5712 (Abs. Max. 781nm)。SDA 8700 和 SDB 4927 是尤其优选的。SDB-4927 是红外吸收性染料，即 2-(2_(2_ 氯 _3-(2_(1，3_ 二氢-1，1_ 二甲 基-3-(4-磺基丁基)-2H-苯并[e]吲哚-2-叉基)乙叉基)环己烯-1-基)乙烯 基)-1，1_ 二甲基-3-(4-磺基丁基)-1Η-苯并[e]吲哚银，内盐，游离酸，具有CAS号 [162411-28-1]，可以从 H. W. SandsCorp.，Jupiter, Fla 获得。它具有最大吸收822 纳米 (在甲醇中)，消光系数240，000L/ (mol. cm)，熔点253_255摄氏度(分解)，溶解度30mg/ mL (在甲醇中)，外观深绿粉末，分子量大约827克/摩尔，并与2-[2-[2-(氯_3-[2_(1， 3-二氢-1，1-二甲基_3-(4-磺基丁基)-2!1-苯并[e]吲哚_2_叉基)乙叉基]环己 烯-1-基]乙烯基]-1，1-二甲基-3-(4-磺基丁基-IH-苯并[e]吲哚银，内盐，游离酸， CAS 号162411-28-1 同义。SDA-5802 是红外吸收性染料，2_ [2- [2- (2-嘧啶硫)-3- [2_ (1，3_ 二氢-1，1- 二甲 基-3-(4-磺基丁基)-2!1-苯并[e]吲哚_2_叉基)]乙叉基环戊烯基]乙烯基]_1， 1-二甲基-3-(4-磺基丁基)-IH-苯并[e] Π引哚铕,内盐，钠盐，具有分子式C41H47N4NaO6S3 和分子量大约811克/30摩尔，可以从H. W. Sands Corp.，Jupiter，Fla获得。参见美国专 利号6，881，526和美国申请公开号US 2005/0214659。尤其优选的是，用于本发明的不可见标记染料在电磁波谱的NIR或IR区域中，优 选在NIR区域中具有强单一吸收峰。更优选，本发明的不可见标记染料基本上没有颜色，从 而对本发明的涂料组合物不赋予颜色。更加优选本发明的不可见标记染料当用于本发明涂 料组合物时形成透明膜。一般而言，所述染料按至少5mg/L，例如至少5mg/L且至多IOOmg/ L的量存在于分散体中。在一些情形下，所述染料按至少10mg/L且至多50mg/L的量存在于分散体中。本发明的阻隔涂料配方可以任选地采用至少一种或多于一种适合的表面活性剂 以降低表面张力，和帮助分散。表面活性剂包括或者称为湿润剂、消泡剂、乳化剂、分散剂、 流平剂等的材料。表面活性剂可以是阴离子、阳离子和非离子表面活性剂，并且每一类中的 许多表面活性剂可商购。在这些组合物中包括的合适的表面活性剂拥有足够低的临界胶束 浓度，以确保残留的表面活性剂没有牺牲干燥的阻隔涂层。在胶乳分散体内存在的阴离子 乳化剂的不利相互作用的情况下，应当保持额外的离子添加剂到最小。在其中表面活性剂 或乳化剂为非离子时抵销了这一变量。组合物的离子浓度增加，例如通过添加碱以调节PH， 例如KOH、NH40H和NaOH可引起填料附聚，这会负面影响透过率的下降。合乎需要的表面活性剂可包括SURFYNOL PSA 336 (Air Products，Inc.)、 SILffET L-77 (OSI Specialties, Inc.)禾Π ZONYL FSP 禾Π 8952 (DuPont Performance Chemicals and Intermediates)。加入到涂料组合物中的表面活性剂的用量和数量取决于 所选的特定表面活性剂，但应当限于实现基底润湿同时没有牺牲所需的阻隔涂层性能所需 的最小表面活性剂用量。例如，典型的表面活性剂用量可以小于或等于干燥阻隔涂层的大 约 15wt%0分散体还可包括额外的添加剂，例如杀微生物剂、胶态分散剂、消泡剂、分散剂、润 湿剂、流平剂和增稠剂。涂料混合物中的其它任选的组分包括调节PH的常规试剂，例如碱， 例如NH40H、NaOH或KOH ；或酸，例如乙酸、柠檬酸或甘氨酸，条件是如上所述，小心避免附
聚ο如上所述，根据一种方法生产本发明的分散体，其中在给定的浓度下，在液体介质 内分散硅酸盐填料和聚合物组分，随后通过选择性除去一部分液态载体介质，浓缩这一初 始分散体。在浓缩步骤中，选择性除去一部分液态载体介质，以增加分散体的固体含量。适 合的除去方法包括蒸发、蒸馏和类似方法。可在搅拌下，通过加热，优选在大约80°C _大约 100°C的温度下加热大约70-大约100分钟，直到大约-大约30%的液态载体蒸发，从 而蒸发掉液体。通常浓缩分散体，以致分散体的固体含量增加至少5%，即固体含量至少为起始未 浓缩的分散体的1. 05倍。更优选，除去足够液体，以致固体含量增加至少25%或至少50%。 浓缩的分散体一般包括大约5-25衬％固体，优选大约7-15wt%固体。在浓缩之前，分散体 通常包括大约3-7衬％的固体。预料不到的是，可在没有引起配方胶凝的情况下，通过蒸发 浓缩分散体。例如，许多硅酸盐填料，例如蒙脱石在相对低的固体含量下形成凝胶，并且硅 酸盐组分的固体含量常常限制了阻隔涂层中的最终固体含量。然后将不可见标记染料添加到浓缩分散体中。将按合乎需要量的染料溶解在水中 并且如果需要的话进一步稀释到合乎需要的浓度。然后，在搅拌同时将该染料水溶液添加 到浓缩分散体中以获得含充分分散的染料的浓缩分散体。通常将本发明的涂料配方施加到管子上并干燥，以形成透过率低的阻隔涂层，如 下文所述。所生产的涂膜提供优异的气体阻隔。一般而言，与不包括硅酸盐填料的类似阻 隔涂层相比，根据本发明生产的涂层显示出透氧率下降至少100倍。更优选，与不包括硅酸 盐填料的类似阻隔涂层相比，根据本发明生产的阻隔涂层显示出至少200倍，至少400倍， 甚至大于900倍的透气率下降。该涂层的合适的透气率值可以小于0. 02cc-mm/m2-天-大
12气压，或小于0. Olcc-mm/m2-天-大气压。应该进一步指出，向浓缩分散体中添加染料溶液 不危害所得的含染料的分散体的阻隔性能，该方面从下面更详细描述的具体实例变得更加 明朗。另外，根据本发明，令人惊奇地发现，与由没有经历选择性除去液态载体介质的类 似分散体，即在没有对分散体进行显著蒸发或液体液体除去的情况下，通过在较高的固体 含量下添加填料到聚合物胶乳内制备的分散体制备的类似涂层(相同组成和厚度)相比， 由浓缩(concentrated)，即浓缩(condensed)的分散体制备的涂层显示出优异的氧气阻隔 性能。明显地，本发明的阻隔性能优于未浓缩的配方，甚至在其中固体含量和组成相同的情 况下。与由没有经历蒸发步骤的分散体形成的膜相比，本发明的涂层显示出低至少10%，优 选至少20%的透过率值。除了降低的透气率以外，根据本发明产生的高固体的涂料配方还提供具有下述性 能的产品降低的干燥时间、较高的粘度和因此在单一步骤内较稠的浸涂样品、较好的悬浮 稳定性、降低的运输成本、在没有滴流的情况下较厚的喷涂层、涂料渗透到基底孔隙和缺陷 内减少，和在连续膜与纸张涂布应用中较厚的涂层。本发明的另一个非限制性优点是在本发明涂料组合物中使用不可见标记染料提 供包括NIR或IR染料的在1-10微米厚度下高透明的阻隔涂层，该NIR或IR染料能够实现 涂层厚度和均勻性的快速测量。优选地，本发明的不可见标记染料不赋予可观察到的颜色 或外观改变，并因此还可以充当安全标记以测定产品是否使用了本发明的阻隔涂层，和使 用了多少。此外，可以将纳米复合材料涂到管子上并可以在染料显示强吸收的固定波长下测 量涂层的厚度。因此，根据本发明的方法，在给定涂层体系中，涂层中的优选的染料产生在 涂层的可能厚度范围内按均勻方式随厚度增加的吸收。更加优选该增加是可再现的并且能 够代表随吸收强度变化的厚度。最优选地，涂层厚度和吸收强度之间的关系是线性的。从 随后的实施例可进一步看出，含不可见标记染料的此种涂料组合物可以容易地形成以便控 制涂层厚度以及覆盖度。根据本发明，提供了适合用于血液收集的抽空容器组件，该组件一般包括(a)由 第一聚合物材料形成并具有封闭底部、开放顶部和在它们之间的侧壁的容器构件；所说胡 侧壁界定具有内表面的收集内腔；(b)布置在该容器构件上的具有至多大约30微米的厚度 并衍生自水性分散体的纳米复合材料阻隔涂层，该水性分散体包括(i)分散的阻隔基体 聚合物；和(ii)具有大于50的长径比的基本上剥离型硅酸盐填料；和(c)布置在所述开口 中的可操作用来将该内部气密密封的密封构件；其中所述内腔被抽空并维持低于大气压的 压力并显示比类似但没有纳米复合材料阻隔膜的组件低至少1. 5倍的抽吸体积损失。典型 的构造示意性地示于图1-4中。图1-4示出了根据本发明一个实施方案的血液收集管和封闭体。在图1中，看出 管子10具有底壁部分12和与其连续的侧壁部分14。(侧壁部分14的多层涂层没有示于 图1中)。侧壁部分14具有顶部边缘16并界定开口端18。对于管子10显示直侧壁部分 14，但是对于其它容器复杂侧壁形状也是可能的。图2-3示出了图1的开口端18的有用的 封闭体或密封构件20。任何适合材料的封闭体的各种其它构型是可能的。封闭体20包括 具有顶壁24的环形上部22。上部22具有底壁或唇部26，当封闭体在管子10中时该底壁或唇部在该管子的顶部边缘16上延伸。塞子20还包括具有外壁30的下环形部分或裙座 28，该外壁30与管子10的内壁表面形成过盈配合以维持塞子在管子中。裙座28还具有内 壁表面32，该内壁表面界定井34。顶壁24界定封闭体帽内腔36。隔膜38将井34和内腔 36隔离以便当准备使用管子组件时被插管穿入。图4示出了准备用于将血液样品吸入密闭 室内空间或收集内腔40的管子和塞子组件。在图4中，显示了涂有阻挡层15的管子10，该阻挡层15在粘合剂层17和面涂层 19中间。管子10通常是聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯管子，阻隔涂层15是本文所述的 纳米复合材料阻隔涂层。粘合剂层17可以是氨基甲酸酯树脂例如Neorez R600。面涂层 19可以是乙烯基丙烯酸类树脂例如Flexbond 325或树脂例如DigiGuard gloss 110。或 者，面涂层19可以是聚合物，或基于丙烯酸酯、二丙烯酸酯、多官能化丙烯酸酯的单体和/ 或大分子单体的共混物、或氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂或其它适合的允许使用例如UV辐射 而辐射固化或热固化的树脂。面涂层19保护阻挡层以及为产品提供优异的外观。图4A进一步示出了管子10的构造。在图4A所示的实施方案中，管子10包括容 器构件14、阻挡层15以及面涂层19。同样，图4B示出了包括容器14以及阻隔涂层15的 管子10的构造。图4C示出了包括塞子20以及遮蔽物52的塞子和遮蔽物组件50。遮蔽 物52具有延伸的遮蔽部分54，而塞子20配置用来在边缘60接受管子10。与适合的塞子 和遮蔽物组件有关的更多细节示于Niermarm等人的美国专利号6，602，206中，该文献的公 开内容全文引入本文作为参考。从上述显而易见，可用于本发明的管子不同于用于吹塑的预成型体，因为它们没 有螺纹。此外，本发明提供优于未涂覆管子的优点，因为起因于在管子底部处的典型的注 塑"门"的缺陷被上述阻隔涂层覆盖。至于管子10和封闭体20的制造和组成以及抽空水平、抗凝剂等等的更多细 节参见以下参考文献，它们的公开内容引入本文供参考=Ahern等人的于2005年2月 17 日公开的标题为"Multilayer Containers and Process for Forming Multilayer Containers"的美国专利申请公开号US 2005/0037165 Al ；Iskra的于2004年6月15日 颁布的标题为〃 Collection Assembly"的美国专利号6，749，078 ;Iskra的于2003年11 月25日颁布的标题为〃 Collection Container Assembly"的美国专利号6，651，835 ； DeSalvo 等人的于 2002 年 3 月 12 日颁布的标题为〃 Collection Container Assembly" 的美国专利号6，354，452 ；Konrad的于1999年2月16曰颁布的标题为"Holding Device With a Cylindrical Container and Blood Sampling Tube With Such a Holding Device"的美国专利号5，871，700 ；和Dufresne等人的于1989年5月16日颁布的标题 为〃 Body Fluid Sample Collection Tube Assembly"的美国专利号 4，830，217。抽空容器组件实施例使用以下材料和方法制造和试验本发明的抽空收集容器组件和类似但没有阻隔 涂层的组件材料1)内体积=5. 8424mL的13 X 75謹聚丙烯(PP)管。2)内体积=5. 988mL的13 X 75mm聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)管。3)涂层
a)阻隔涂料Nanolok PT MM 3580b)底漆材料=NeoRez 肪00c)面涂材料:Flexbond 3254) 13mm Citrate Hemogard Closures (塞子和遮蔽物)，用 SF-96-100 润滑5)球轴承-Laboratory. Stock，尺寸(数量)1/16〃 (1)，1/4" (1) ,5/16"(1).总球轴承体积=0. 3980mL。方法1)注射模塑PP管。2)用三-浸涂方法如下涂覆PP管浸涂1 底漆层通过稀释NeoRez R600 (Neoresins)到25%固体制备底漆层。将管子浸入该溶 液并立即抽出。保持该管子15秒，然后翻转并使用热风器在50°C环境下干燥大致30秒。溶液固体25%浸涂方法1浸涂干燥时间15秒，30秒干燥条件室温，50°C热风器管子的朝向顶部向上，顶部向下浸涂2 阻隔层阻隔层是Nanolok PT MM 3580 (聚酯聚合物与蒙脱石填料的纳米复合材料)， 优选含8-9%固体。推荐缓慢搅拌该配方。将涂底漆的管子顶部向上浸入该配方。立即取 出该管子并摇动45秒以除去液滴。在45秒后，顶部向下转动该管子并在室温下干燥15分 钟。可以用强制空气加速干燥，但是对于这些管子不那样。溶液固体8_9%浸涂方法1浸涂干燥时间45秒，15分钟干燥条件室温，室温(加速是可能的)管子的朝向顶部向上，顶部向下浸涂3 面涂层通过稀释Flexbond 325 (Air Products)到25%固体制备面涂层。将管子浸入 该溶液并立即抽出。顶部向上保持该管子15秒，然后翻转并使用热风器在50°C环境下干燥 大致30秒。溶液固体25%浸涂方法1浸涂干燥时间15秒，30秒干燥条件室温，50°C热风器管子的朝向顶部向上，顶部向下3)用0. 3980mL球轴承填充每个经涂覆管子，以代表存在于现实柠檬酸盐管子产 品中的0.40mL DI H2O0使用球轴承代替H2O消除湿传递对抽吸体积保留测量的影响。4)用抽空压力=215. 335mmHg抽空管子并在抽空之后立即放入储存器。储存条件25°C，50% RH ；40°C, 50% RH5)在给定时间点从存储器取出管子并试验抽吸体积。a)时间点0、1、3、6、13、20、30、62、91、122 天6)在实验室条件(20_25°C )下抽吸体积试验a)物质清空管子组件b)使用抽吸体积机器R&DPAS-010将DI H2O抽入管子c)压力设置到760mmHgd) Luer-Lok Blood Transfer Device 输送水 15 秒设备1)重力测量体积抽吸方法所使用的设备是桉重量测定抽吸体积的分析天平。该 分析天平是 Mettler Toledo 的 Bohdan Model BA-200 (序列 #1322470389)。数据分析1)经由数据的线性回归计算随着时间的抽吸体积损失速率。2)为了获得合适的回归拟合，移动数据窗口以仅让稳态的空气透过三个月。3)已知聚丙烯比PET让气体外出得快(一旦在真空下就将溶解的空气从聚合物 基体内部释放到管子内部中)，因此推迟数据分析的起始点直到PET对照样品达到稳态(30 天和更长)。4)引入回归分析中的最终时间点30、60、90、120天。每个回归的总数据点=80。5)所有统计分析在MiniTab中进行。针对估算的回归拟合值评价每个数据点。经 由Cook的距离分析识别强异常值，而证实回归常数中的不平衡重。6)如果任何数据点显示相对于其余组的提高的Cook距离，则从回归分析中将它 淘汰。7)每个经处理的线性回归的斜率用作随着时间的平均抽吸体积损失的估算值。抽 吸体积损失充当不同管子树脂和涂层体系之间的对比点。结果涂有阻隔涂层的聚丙烯管子在抽吸体积试验中优于PET管子，在25°C显示1. 72x 的改进。涂层性能比自然PET更大程度地受温度增加的影响。在40°C下，经涂覆的PP显示 相对于PET对照样品的0. 92x改进。表1-经涂覆的聚丙烯管子/PET对照样品的抽吸体积损失数据
权利要求
1.适合用于生物样品收集的抽空容器组件，包括(a)由第一聚合物材料形成的并具有侧壁以及一个或多个开口端的容器构件，该侧壁 界定具有内表面的内腔；(b)布置在容器构件表面上的具有至多大约30微米的厚度并衍生自水性分散体的纳 米复合材料阻隔涂层，该水性分散体包括(i)分散的阻隔基体聚合物；和(ii)具有大于50 的长径比的基本上剥离型硅酸盐填料；和(c)布置在所述容器构件的开口中的可操作用来将该内腔气密密封的密封构件；其中所述内腔被抽空并维持低于大气压的压力并显示比类似但没有纳米复合材料阻隔膜的组件低至少1. 5倍的抽吸体积损失。
2.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述组件用于血液收集。
3.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述组件显示比类似但没有纳米复合材料阻 隔膜的组件低至少2倍的抽吸体积损失。
4.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述组件显示比类似但没有纳米复合材料阻 隔膜的组件低至少5倍的抽吸体积损失。
5.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述组件显示比类似但没有纳米复合材料阻 隔膜的组件低至少10倍的抽吸体积损失。
6.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述组件显示比类似但没有纳米复合材料阻 隔膜的组件低至少25倍的抽吸体积损失。
7.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述组件显示比类似但没有纳米复合材料阻 隔膜的组件低至少40至100倍的抽吸体积损失。
8.根据权利要求1的抽空容器组件，具有总长度、预定体积，以及外径和其中所述密封 构件是针可穿入的。
9.权利要求8的抽空容器组件，其中所述外径在5-15mm之间。
10.权利要求8的抽空容器组件，其中所述总长度在40mm-140mm之间。
11.权利要求8的抽空容器组件，其中最大装填体积在400ml-30CC之间。
12.权利要求8的抽空容器组件，其中最大装填体积在2-lOcc之间。
13.权利要求1的抽空容器组件，其中所述侧壁具有5mm-l.5mm的平均厚度，其中所述 纳米复合材料阻隔涂层的厚度小于20微米，优选小于10微米，更优选小于6微米。
14.权利要求1的抽空容器组件，其中所述阻隔涂层和所述容器构件的总平均厚度小 于1. 5mm，并且由所述涂层贡献的厚度的百分率小于所述厚度的4%。
15.权利要求14的抽空容器组件，其中所述阻隔涂层的微米数占所述厚度的不到3%。
16.权利要求14的抽空容器组件，其中所述阻隔涂层的微米数占所述厚度的不到2%。
17.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述容器内腔在其中具有影响凝结的材料。
18.根据权利要求17的抽空容器组件，其中所述影响凝结的材料是抗凝剂。
19.根据权利要求18的抽空容器组件，其中所述抗凝剂选自肝素、柠檬酸(盐)、EDTA、 CTAD和它们的组合。
20.根据权利要求17的抽空容器组件，其中所述影响凝结的材料是凝结剂。
21.根据权利要求17的抽空容器组件，其中所述凝结剂选自氧化硅、凝血因子、蛇毒和 它们的组合。
22.根据权利要求1的抽空容器组件容器，还包括布置在所述纳米复合材料阻隔涂层 上的面涂层。
23.根据权利要求22的抽空容器组件，其中所述面涂层包含乙烯基丙烯酸类树脂。
24.根据权利要求1的抽空容器组件，还包括布置在容器体和所述纳米复合材料阻隔 涂层之间的粘合剂层。
25.根据权利要求24的抽空容器组件，其中所述粘合剂层包含氨基甲酸酯树脂。
26.根据权利要求24的抽空容器组件，其中所述粘合剂层包括通过气体等离子处理改 性的表面。
27.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述容器构件包含聚烯烃基聚合物。
28.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述容器构件包含聚酯基聚合物。
29.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述容器构件包含选自聚丙烯、聚对苯二甲 酸乙二醇酯和环状烯烃共聚物的聚合物。
30.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述容器构件由聚丙烯形成。
31.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述纳米复合材料阻隔涂层具有至多30微 米的厚度。
32.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述纳米复合材料阻隔涂层具有2-20微米的厚度。
33.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述纳米复合材料阻隔涂层具有3-10微米的厚度。
34.根据权利要求1的抽空容器组件容器，其中所述纳米复合材料阻隔涂层具有4-6微 米的厚度。
35.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述剥离型硅酸盐填料包括选自膨润土、蛭 石、蒙脱石、绿脱石、贝得石、富铬绿脱石、蚀变水辉石、皂石、合成锂皂石、锌蒙脱石、麦羟硅 钠石、水羟硅钠石、伊利石及它们的组合的化合物。
36.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述剥离型硅酸盐填料包括蒙脱石。
37.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述剥离型硅酸盐填料包含具有至少100的 平均长径比的薄片。
38.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述剥离型硅酸盐填料包含具有至少250的 平均长径比的薄片。
39.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述剥离型硅酸盐填料包含具有至少500的 平均长径比的薄片。
40.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述剥离型硅酸盐填料包含具有至少1，000 的平均长径比的薄片。
41.根据权利要求1的抽空容器组件容器，其中所述剥离型硅酸盐填料包含具有至少 5，000的平均长径比的薄片。
42.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述阻隔基体聚合物包括选自聚酯、聚酰 胺、氯化聚合物、聚烯烃、聚氨酯、聚醚、聚酮、聚碳酸酯、丙烯酸系树脂、乙烯属树脂、含氟聚 合物和它们的组合的聚合物。
43.根据权利要求1的抽空容器组件管状容器，其中所述阻隔基体聚合物包括聚酯树脂。
44.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述阻隔基体聚合物包括磺化聚酯树脂。
45.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述阻隔涂层显示小于0.02CC-mm/ m2-天-大气压的特征氧气透过率。
46.根据权利要求1的抽空容器组件，其中所述涂层显示小于O.Olcc-mm/m2-天-大气 压的特征氧气透过率。
47.适合用于生物样品收集组件的经涂覆容器，包括(a)由第一聚合物材料形成并具有侧壁的容器构件；和(b)布置在所述容器构件上的衍生自水性分散体的纳米复合材料气体阻隔涂层，所述 水性分散体包括(i)分散的阻隔基体聚合物；和(ii)具有大于50的长径比的基本上剥离 型硅酸盐填料；和(iii)不可见标记水溶性染料；其中所述不可见标记染料按有效指示所述涂层的厚度和其均勻性的量选择和存在。
48.根据权利要求39的抽空容器组件，其中所述容器适合用于血液收集。
49.根据权利要求45的经涂覆容器，其中所述不可见标记染料在电磁波谱的近红外 (NIR)区域中具有吸收峰。
50.根据权利要求45的经涂覆容器，其中所述不可见标记染料在大于大约700nm至大 约1200nm的区域中具有吸收峰。
51.根据权利要求45的经涂覆容器，其中所述不可见标记染料在大于大约750nm至大 约lOOOnm的区域中具有吸收峰。
52.根据权利要求45的经涂覆容器，其中所述不可见标记染料在大于大约750nm至大 约850nm的区域中具有吸收峰。
53.根据权利要求45的经涂覆容器，其中所述不可见标记染料选自SDA1910； SDA 6122 ； SDA 1868 ；SDA 8700 ； SDA 8208 ； SDB 4927 ； SDA9362 ；SDA 7563 ； SDA 9158 ； SDA 1842 ；SDB 8662 ； SDA 1372 和 SDD 5712。
54.根据权利要求45的经涂覆容器，其中所述不可见标记染料选自SDA8700和SDB 4927。
55.适合用于生物样品收集组件的经涂覆容器，包括(a)由第一聚合物材料形成并具有侧壁的容器构件；和(b)邻接所述容器构件的第一涂层；(c)邻接所述第一涂层的第二涂层；其中所述第一涂层是衍生自水性分散体的纳米复合材料气体阻隔涂层，所述水性分散 体包括(i)分散的阻隔基体聚合物；和(ii)具有大于50的长径比的基本上剥离型硅酸盐 填料。
56.权利要求55的经涂覆容器，其中所述第一涂层包含第一不可见染料；所述第二涂 层包含第二不可见染料，所述第一和第二染料的吸收峰在幅度或波长方面不同。
57.权利要求55的经涂覆容器，其中所述纳米复合材料阻隔涂层是由水性分散体制备 的，在施加于容器体上之前通过从所述分散体蒸发水而将所述分散体浓缩至少5%。
58.适合用于生物样品收集组件的经涂覆容器，包括(a)由第一聚合物材料形成并具有封闭底部、开放顶部和在它们之间的侧壁的容器构件；和(b)布置在所述容器构件上的衍生自水性分散体的纳米复合材料气体阻隔涂层，所述 水性分散体包括(i)分散的阻隔基体聚合物；和(ii)具有大于50的长径比的基本上剥离 型硅酸盐填料；其中所述纳米复合材料阻隔涂层是由水性分散由制备的，在施加于容器由上之前通过 从所述分散由蒸发水而将所述分散体浓缩至少5%。
59.根据权利要求58的方法，其中所述容器适合用于血液收集。
60.根据权利要求58的经涂覆容器，其中通过选择性地除去液态载体介质的一部分而 将所述分散体的固体含量提高至少25%。
61.根据权利要求58的浓缩纳米复合材料分散体，其中通过选择性地除去液态载体介 质的一部分而将所述分散体的固体含量提高至少50%。
62.根据权利要求58的浓缩纳米复合材料分散体，其中通过蒸发掉所述液态载体介质 的一部分来提高所述分散体的固体含量。
63.根据权利要求58的浓缩纳米复合材料分散体，其中所述浓缩分散体具有5-25wt% 的固体含量。
64.根据权利要求58的浓缩纳米复合材料分散体，其中所述浓缩分散体具有7-15wt% 的固体含量。
65.具有阻隔涂膜的适合用于生物样品收集组件的管状容器的制备方法，所述方法包 括以下步骤(a)制备包括基体聚合物和剥离型硅酸盐填料的水性分散体；(b)通过从所述分散体中蒸发水浓缩所述分散体以致所述分散体的固体含量增加至少5% ；(c)将所述浓缩分散体的层施加到由第一聚合物材料形成并具有封闭底部、开放顶部 和在它们之间的侧壁的容器构件上；和(d)将所述浓缩分散体干燥而产生阻隔涂膜，该阻隔涂膜显示比类似但不包括硅酸盐 填料的涂膜低至少200倍的透过率。
66.根据权利要求65的方法，其中所述容器适合用于血液收集。
67.根据权利要求65的方法，其中通过选择性地除去液态载体介质的一部分而将所述 分散体的固体含量提高至少25%。
68.根据权利要求65的方法，其中通过选择性地除去液态载体介质的一部分而将所述 分散体的固体含量提高至少50%。
69.根据权利要求65的方法，其中通过蒸发掉所述液态载体介质的一部分来提高所述 分散体的固体含量。
70.根据权利要求65的方法，其中所述浓缩分散体具有5-25wt%的固体含量。
71.根据权利要求65的方法，其中所述浓缩分散体具有7-15wt%的固体含量。
72.根据权利要求65的方法，其中通过浸涂将所述浓缩分散体施加于所述容器构件的 外表面上。
73.根据权利要求65的方法，其中用涂料的装填和吸气法将所述浓缩分散体施加于所 述容器构件的内表面上。
74.根据权利要求65的方法，其中通过以单个浸涂步骤的浸涂将所述浓缩分散体施加 于所述容器构件的外表面上。
75.根据权利要求65的方法，其中在施加所述纳米复合材料分散体之前将粘合剂层施 加于所述容器构件上。
76.具有阻隔涂膜的适合用于生物样品收集组件的管状容器的制备方法，包括(a)提供由第一聚合物材料形成并具有封闭底部、开放顶部和在它们之间的侧壁的容 器构件；(b)处理所述聚合物容器构件以提高它的表面能；(c)将水性纳米复合材料阻隔涂料组合物直接地施加到所述经处理表面上，所述水性 纳米复合材料阻隔组合物包括(i)分散的阻隔基体聚合物；和(ii)具有大于50的长径比 的基本上剥离型硅酸盐填料。
77.根据权利要求76的方法，其中所述容器适合用于血液收集。
78.根据权利要求77的方法，其中在施加所述纳米复合材料阻隔组合物之前气体等离 子处理所述聚合物容器构件。
79.根据权利要求78的方法，其中在施加所述纳米复合材料阻隔组合物之前火焰等离 子处理所述聚合物容器构件。
全文摘要
适合用于血液收集的抽空容器组件，包括(a)由第一聚合物材料形成并具有侧壁和一个或多个开口的容器构件；(b)布置在该容器构件上的具有至多大约30微米的厚度并衍生自水性分散体的纳米复合材料阻隔涂层，该水性分散体包括(i)分散的阻隔基体聚合物；和(ii)具有大于50的长径比的基本上剥离型硅酸盐填料；和(c)布置在所述开口中的可操作用来将内腔气密密封的一个或多个密封构件；其中所述内腔被抽空并维持低于大气压的压力并显示比类似但没有纳米复合材料阻隔膜的组件低至少1.5倍的抽吸体积损失。
文档编号B65D25/34GK102007049SQ200980113260
公开日2011年4月6日 申请日期2009年3月19日 优先权日2008年3月20日
发明者C·A·菲尼, D·P·卡利姆, H·A·戈德堡, J·F·小帕默, L·萨曼塔拉, M·法雷尔, P·R·索斯基 申请人:Inmat公司, 贝克顿·迪金森公司