JPH02220669A - 生体内外開通端子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、生体内外を電気的に連結するための導電性部
材及び／又は機械的に連結するための貫通孔を備えた生
体内外開通端子に関する。

〔従来の技術〕

医療技術の進歩に伴って、人体の内部と外部とを電気的
及び／又は機械的に開通させる必要性が信号等を電気的
信号として取り出したり、薬剤や栄養の補給及び人工腎
臓透析等を行う際、血液を採取するために、機械的に生
体内外部を連結することが必要である。従来、生体内外
を開通させるための端子材料として、シリコーン樹脂又
はフッ素樹脂等が使用されているが、これらの樹脂を使
用する場合には材料と接触する上皮が下降（ｄｏｗｎｇ
ｒｏｗｔｈ　）することが多く、その結果として端子材
料と皮膚との間に間隙が生じ、感染症や炎症をひき起し
、長期にわたっての使用ができないという欠点が生じる
。

そこで前記樹脂製の開通端子の欠点を解決するために、
端子材料としてヒドロキシアパタイト緻密体（特開昭５
９−１７４１４６号公報）、リン酸三カルシウム及び／
又はリン酸四カルシウム（特開昭６０−９２７６８号公
報）、リン酸カルシウム系ガラス及び／又はバイオガラ
ス（特開昭６３−９４３５号公報）等を使用することが
提案されており、これらの材料により製造した端子が、
皮膚組織に対して単に親和性を有するのみならず、皮膚
組織と緊密に、且つ一体的に接合することが知られてい
る。

しかしながら、前記材料は、いわゆる脆性材料であって
衝撃に弱く、破損の恐れがある上に、加工性に乏しく、
量産に適さないという欠点がある。

更に、前記材料は、生体内外の開通孔内に通す金属線又
は金属製、高分子製着しくは＋＋＊＊の生体内外連結チ
ューブとの親和性及び密着性にも欠け、従って、皮膚と
端子とが緊密に接しているにもがかわらず、開通孔内壁
とチューブ外壁との間に間隙が生じ、感染症等が生じる
可能性が十分に考えられるという欠点がある。

〔発明が解決しようとす漬課題〕

そこで、本発明の主要な目的は、生体親和性、特に皮膚
組織との親和性に富み、長期間にわたる使用に耐え得る
生体内外開通端子を提供することである。

本発明の別の目的は、靭性が高く、耐衝撃性が強く更に
加工性に富んだ生体内外開通端子を提供することである
。

本発明の更に別の目的は、生体内外の開通孔内に通す金
属線又は高分子製等の生体内外連結チューブとの親和性
及び密着性に富み、従って、感染症等を生じる恐れが全
くない生体内外開通端子を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、生体内外を電気的に連結するための導
電性部材及び／又は機械的に連結するための貫通孔を僅
えた端子において、前記端子の構成部材が、リン酸カル
シウム化合物４０〜９５重量％と、合成有機重合体６０
〜５重量％とを含有することを特徴とする生体内外開通
端子が提供される。

以下本発明を更に詳細に説明する。

本発明の生体内外開通端子は、リン酸カルシウム化合物
と、合成有機重合体とを特定量含有することを特徴とす
る。

本発明において、リン酸カルシウム化合物としては、リ
ン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸四カ
ルシウム、オキシアパタイト、ピロリン酸カルシウム、
フッ素アパタイト、ヒドロキシアパタイトの水酸基の水
酸基の一部がフッ素イオンで置換された化合物又はこれ
らの混合物等を挙げることができ、特に、皮膚組織との
親和性に優れたリン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタ
イト、リン酸四カルシウム及びフッ素アパタイト等から
なる群の１種又は２種以上より選択される化合物を使用
することが好ましい。更には、皮膚組織との親和性が最
も優れたヒドロキシアパタイトを使用することが最も好
ましい。

本発明において好ましく使用できる前記リン酸カルシウ
ム化合物は、湿式法、乾式法又は水熱法等の公知の製造
方法により、人工的に合成されたものであっても、また
骨等から得られる天然のものであっても共に使用できる
。更に、本発明において好ましく使用できるリン酸カル
シウム化合物は、有機重合体モノマーとの混合が可能で
ある限りは粉末状、顆粒状のいずれであっても好ましく
使用できる。

本発明においては、前記リン酸カルシウム化合物の表面
を、予め改質しておくことが好ましい。

該改質処理を行うことにより、生体内外開通端子の強度
を増加させることができ、また生理食塩水中の長期間浸
漬においても強度劣化を防止することができる。更に、
表面改質したリン酸カルシウム化合物を使用することに
より、合成有機重合体との親和性が著しく向上し、端子
製造にあたっての原料混合時にも、特別な混合法や熟練
等を必要とせず、容易に均一混合が可能になる。

前記リン酸カルシウム化合物の表面を改質するための改
質剤としては、例えば、４−メタクリロイルオキシエト
キシカルボニルフタル酸（以下、４−ＭＥＣＰと称する
）、４−メタクリロイルオキシエトキシカルボニルフタ
ル酸無水物（以下、４−ＭＥＣＰＡと称する）、ｐ−ビ
ニル安息香酸等の不飽和ポリカルボン酸及びその無水物
；２−メタクリロイルオキシエチルホスフェート等の不
飽和ポリリン酸及びその無水物；１０−メタクリロイル
オキシデシルチオホスフェート等の不飽和ポリチオリン
酸及びその無水物等を好ましく挙げることができる。前
記改質剤の中では、４−ＭＥＣＰＡ、４−ＭＥＣＰは少
量でリン酸カルシウム化合物の表面を改質できるため、
特に好ましい。

改質剤の使用量は、リン酸カルシウム化合物と合成有機
重合体の原料モノマーとの親和性が向上し、端子製造に
あたっての原料混合時に容易に均一に混合でき、更に、
生体内外開通端子の強度の劣化を防止できるように、リ
ン酸カルシウム化合物の表面を改質できる量を使用する
ことが好ましい。かかる量は、特に限定はされるもので
はないが、例えば、リン酸カルシウム化合物１００重量
部に対して、０．０５重量部以上、特に好ましくは０．
１〜０．５重量部使用することが望ましい。

この場合に最も高強度の端子が製造できる。また前記改
質剤の量を増加することは、もちろん可能であるが、経
済性及び生体親和性の観点から。

２．０重量部以下が好ましい。

改質方法もリン酸カルシウム化合物の表面を改質し得る
かぎり、任意の方法が使用できる。例えば、メタクリル
酸メチル、メタクリル酸トリフルオロエチル等の合成有
機重合体のモノマー、アセトン等の溶媒に改質剤を溶解
し、次いで、リン酸カルシウム化合物を投入し、３〜１
０分間撹拌後、リン酸カルシウム化合物の沈殿物を自然
乾燥又は加熱乾燥する方法により改質できる。

本発明において好ましく使用できる有機重合体としては
、生体に対し毒性がなく、且つリン酸カルシウム化合物
との親和性があれば特に限定されず１例えば、ポリ乳酸
ポリグリコール酸等のカルボン酸系重合体；ポリメタク
リル酸メチル（以下。

ＰＭＭＡと称す）、ポリ（メタクリル酸トリフルオロエ
チル）（以下、ＰＴＦＥＭＡと称す）等のカルボン酸エ
ステル系重合体；及びポリエチレン（以下、ＰＥと称す
）、ポリプロピレン等のオレフィン系重合体が好ましく
使用できる。これらの重合体のうちでは、強度及びリン
酸カルシウム化合物との親和性が高いという観点から、
特に、ＰＭＭＡ及びＰＴＦＥＭＡが好ましい。これらの
合成有機重合体は、いずれも公知の方法にて製造される
重合体が好ましく使用できる。

本発明において、リン酸カルシウム化合物及び合成有機
重合体との配合割合は、リン酸カルシウム化合物４０〜
９５重量％、好ましくは５０〜８５重量％１合成有機重
合体６０〜５重量％好ましくは５０〜１５重量％である
。リン酸カルシウム化合物の量が、４０重量％未満であ
ると、加工後に表面処理を施しても表層部に面積比で５
０％以上のリン酸カルシウム化合物を露出させることが
できず、従って、十分な皮膚組織との親和性を有する生
体内外開通端子を製造することが困難である。又、リン
酸カルシウム化合物の量が、９５重量％を超えると、生
体内外開通端子自体の加工が困難になる。

本発明による生体内外開通端子は、好ましくは。

リン酸カルシウム化合物の粉末又は顆粒並びに合成有機
重合体のモノマーとを混合し、好ましくは４０〜１００
℃で１〜１０時間段階的に加熱重合した後に、所望の形
状に加工することによって製造できる。

この際、本発明に用いる材料が靭性及び加工性に優れて
いるため、所望の形状に加工するには、例えば、旋盤、
ダイヤモンドカッター、ダイヤモンドディスク等により
、容易に加工することができる。

本発明の生体内外開通端子の製造においては、更に、生
体内外開通端子の表面の処理を行うことが好ましい。表
面処理は、好ましくは、例えば。

旋盤等による加工後の半製品である端子を、少なくとも
カルシウムイオン及びリンイオンを含有する溶液中に浸
漬して行う。この処理により、端子表面に最初から露出
しているリン酸カルシウム化合物を核として、該核にエ
ピタキシャル成長が起こりリン酸カルシウム化合物が析
出し、表層部を覆う。このようにして、当初の混合時に
は、期待し得ない程の広い面積にリン酸カルシウム化合
物を露出させることが可能となる。

本発明の生体内外開通端子の製造においては、加工時の
切削による熱のために、耐熱性の低い合成有機重合体が
表層部を薄く被覆する場合があるが、かかる場合には、
例えば、プラズマ処理を行うことにより１合成有機重合
体薄膜を飛ばし、リン酸カルシウム化合物を露出させる
ことができる。

この際、切削加工時に薄膜で被覆されたリン酸カルシウ
ム化合物のみでなく、切削加工時には、表面にまで達し
ていない比較的浅い位置に存在するリン酸カルシウム化
合物までをも露出させることが可能である。この場合に
も、当初の混合時には、期待し得ない程の広い面積にリ
ン酸カルシウム化金物を露出させることが可能となる。

なお、前記プラズマ処理によって、表面が活性化され、
その結果として生体活性が向上する場合もある。

当然ながら、前記の溶液浸漬処理及びプラズマ処理を組
合せて実施することにより、効果は相乗的に増大する。

本発明の生体内外開通端子において、表層部に露出させ
るリン酸カルシウム化合物の面積比は、５０％以上が好
ましく、特に７０％以上が好ましい、その理由は１本発
明の生体内外開通端子と皮膚組織との親和性は表層部に
露出しているリン酸カルシウム化合物の面積比に依存す
ると容易に推測されるためである。実際に、５０％以上
の面積比でリン酸カルシウム化合物が露出している限り
。

皮膚組織と緊密且つ一体的に接合し、面積比が増加する
と、リン酸カルシウム化合物単独の生体内外開通端子と
全く遜色のない皮膚組ｌ！ａ親和性を示す。

本発明による生体内外開通端子においては、中心部に生
体内外を電気的に連結するための導電性金属線及び／又
は機械的に連結するための貫通孔としての金属製、高分
子製又は陶製の生体内外連結チューブが配置される。本
発明による生体内外開通端子の材料は、加工性に富むの
で端子製造後に前記金属線や生体内外連結チューブを通
すための孔を開通させることも可能である。好ましくは
、端子を製造するにあたって２加熱重合時に端子中心部
に予め金属線や生体内外連結チューブを配置しておき、
一体的に重合すれば、間隙のない、緊密な生体内外開通
端子が製造できる。更に、金属線や生体内外連結チュー
ブの外表面に予め接着剤を塗布しておいてもよく、端子
と金属線や生体内外連結チューブとの一体性は一層向上
する。しかし、本発明による生体内外開通端子の材料は
、金属、高分子材料等と高い接着性を有するため、必ず
しも接着剤を使用しなくても所望の緊密性を維持できる
。なお、使用する接着剤は所望の接層強度が提供される
限り、特に限定されない。

本発明による生体内外開通端子においては、機械的強度
及び靭性等を更に改善するために、端子内部の適切な位
置に金属を配置してもよい。この場合、金属としては、
前記目的に沿う限り特に限定されないが、リン酸カルシ
ウム化合物と合成有機重合体との混合物に何等かの原因
でクラック等が生じる場合も考えられるため、毒性が少
ない又は無いといわれるステンレス（３１６Ｌ）やチタ
ン等を使用することが好ましい。

〔実施例〕

以下に実施例により、本発明の生体内外開通端子を更に
詳細に説明する。

１１何よ ヒドロキシアパタイトの粉末及びＰＭＭＡ又はＰＴＦＥ
ＭＡの各モノマーを、ボールミルにて均一に混合し、次
いで４０℃から１００℃まで段階的に加熱重合させて５
Ｘ５Ｘ１０ｍ＋の角柱状の複合体を製造した。この場合
、配合割合は、ヒドロキシアバタイ１−の配合割合を重
量比で、３０．４０．５０．７０．８５及び９５％とし
た。次いで、製造した角柱状の複合体を表１に示す組成
を有し、温度３７℃に維持した疑似体液中に３日間浸漬
した後、走査電顕により撮影した写真を画像処理する方
法によって表層部に露出しているヒドロキシアパタイト
の面積比を測定した。その結果を表２に示す。

表２より明らかなように、ヒドロキシアパタイトの配合
割合が５０重量％以上の場合には、ヒドロキシアパタイ
トの面積比も５０％以上となった。

なお、前記の疑似体液中に７日間浸漬した後には、ヒド
ロキシアパタイトの配合割合が４０重量％の場合にも、
ヒドロキシアパタイトの面積比が５０％以上となった。

しかしながら１重量比が３０％の場合は、１力月浸漬し
た後であっても、ヒドロキシアパタイトの面積比を５ｏ
％以上とすることはできなかった。

（以下余白） 表 疑 似 体 液 の 組 成 歩」」１劃 参考例１に記載の方法と同様にして角柱状複合体を各々
製造し、更に旋盤にて３ｍφ、１０ｎｍＬの円柱状に加
工した。円柱状に加工した後の１表層部に露出したヒド
ロキシアパタイトの面積比を表３に示す。表３より明ら
かなように、加工後であって表面処理以前の状態では、
密度より算出されるよりも、ヒドロキシアパタイトの露
出量ははるかに少なかった。これは、旋盤加工の際に、
ＰＭＭＡ及びＰＴＦＥＭＡが一部溶融して、ヒドロキシ
アパタイトを薄く被覆したためである。この後、プラズ
マ処理装置（島津製作所製のＬＣＶＤ−２０）にて、表
層部の処理を施したところ、表３に示す如くに顕著にヒ
ドロキシアパタイトが露出した。更に、参考例１と同様
の方法にて、疑似体液中に３日間浸漬処理したところ、
ヒドロキシアパタイト露出面積比は更に増加した。

奎」目」ｙ アセトンに改質剤として、４−ＭＥＣＰを溶解し１次い
でリン酸カルシウム化合物として、リン酸四カルシウム
、リン酸三カルシウム及びヒドロキシアパタイトの各粉
末を投入後、各々を沈殿させてから、沈殿物を採取し、
乾燥して各材料の表面改質を行った。その後、各沈殿物
にＰＭＭＡ又はＰＴＦＥＭＡの各モノマーを各々混合し
、加熱、重合させてリン酸カルシウム化合物と合成有機
重合体との複合体を参考例１と同様に製造した。この場
合のリン酸カルシウム化合物と合成有機重合体との濡れ
は非常に良好であり、混合が容易であった。なお、配合
割合は、いずれもリン酸カルシウム化合物を８０重量％
、有機重合体を２０重量％とじた。

贅（史土 リン酸カルシウム化合物としてヒドロキシアパタイトの
みを使用した以外は全て参考例３と同様にして、リン酸
カルシウム化合物と合成有機重合体との複合体を製造し
た。これらの複合体を乾燥状態及び生体中に近似させる
ために生理食塩水（３７℃）中に３力月間浸漬し、濡れ
たままの状態で曲げ強度を測定した。曲げ試験は、ＪＩ
ＳＲ１６０１に従い、三点間げにて実施した。その結果
を表４に示す。

見九盤且 ヒドロキシアパタイト粉末の表面処理を行わない以外は
全て参考例４と同様にして、曲げ強度を測定した。その
結果を、同様に表４に示す。

この場合には、ヒドロキシアパタイト粉末とＰＭＭＡ又
はＰＴＦＥＭＡとの濡れが悪く、実施例４の場合と比較
して混合が困難であり、均一な組成が得られにくかった
。

（以下余白） 去】１１１ ヒドロキシアパタイト５０重量部と、ＰＭＭＡ５０重量
部又はＰＴＦＥＭＡ５０重量部とを参考例１と同様に各
々混合し、加熱重合して生体内外開通端子を作製した。

作製した生体内外開通端子を第１図に示す、第１図にお
いて、生体内外開通端子１の中心には、生体内外連結チ
ューブ２が配設される。該生体内外連結チューブ２は、
重合時において直径１ｍｓのポリ塩化ビニル製のチュー
ブを配置し、一体的に加熱重合することにより得られる
。次いで得られた生体内外開通端子の表層部をプラズマ
処理してから、参考例１と同様に疑似体液中に浸漬し１
表層部にヒドロキシアパタイトを面積比で５０％露出さ
せた５次いで表面処理した生体内外開通端子の双方の端
子を成犬腹部皮膚に埋入し、経時的に観察を行った。そ
の結果上皮の下降も生じず、皮膚との緊密性も良好であ
り、炎症反応等は全く発生しなかった。

失誰何ス ヒドロキシアパタイトの量を７０重量部とし、表層部へ
の露出を７０％とした以外は、実施例１と同様に生体内
外開通端子を作製し、試験を行った。その結果皮膚との
親和性に優れ、上皮の下降も生じず、皮膚との緊密性も
良好であり、炎症反応等は全く発生しなかった。また１
年経過後においても、同等問題が生じなかった。

ル艶涯よ ヒドロキシアパタイトの量を３０重量％とじ、表層部へ
の露出を３０％とした以外は実施例１と同様に生体内外
開通端子を作製し、試験を行った。

その結果上皮は若干下降がｗＡ察され、長期の使用には
問題が生じた。

なお、本発明による生体内外開通端子においては、中心
部に配置したポリ塩化ビニル製のチューブと端子の開通
孔内壁との接着性は極めて良好であり、又、ＰＭＭＡ及
びＰＴＦＥＭＡの相違による差は認められなかった。

〔発明の効果〕 本発明による生体内外開通端子は、生体親和性、特に皮
膚組織との親和性に富み、長期間にわたる使用に耐え得
ることが可能である。しかも、本発明による生体内外開
通端子は、靭性が高く、耐衝撃性が強く、加工性にも富
んでおり、更に、生体内外の開通孔内に通す金属線や高
分子製等の生体内外連結チューブとの親和性及び密着性
に富み、従って、感染が生じる恐れの全くない生体内外
開通端子である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、生体内外開通端子の概略断面図である。 １・・生体内外開通端子、２・・生体内外連結チューブ
。 特許出顕人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）生体内外を電気的に連結するための導電性部材及び
   ／又は機械的に連結するための貫通孔を備えた端子にお
   いて、前記端子の構成部材が、リン酸カルシウム化合物
   ４０〜９５重量％と、合成有機重合体６０〜５重量％と
   を含有することを特徴とする生体内外開通端子。 ２）前記リン酸カルシウム化合物と、合成有機重合体と
   の親和性を向上させ、且つ前記端子の強度劣化を防止す
   る改質剤により、前記リン酸カルシウム化合物の表面を
   改質処理してなる請求項１記載の生体内外開通端子。 ３）生体組織と接触する前記端子の表層部に、リン酸カ
   ルシウム化合物を面積比で５０％以上露出させることを
   特徴とする請求項１又は２記載の生体内外開通端子。 ４）前記端子の生体組織と接する表層部を、所望の形状
   に加工した後に表面処理し、該表層部にリン酸カルシウ
   ム化合物を面積比で５０％以上露出させることを特徴と
   する請求項１、２又は３のいずれか１項記載の生体内外
   開通端子。