JPH0352304B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はその要部がハイドロキシアパタイト等
のアパタイト系材より成る生体端子に関する。

従来のcannula（挿管）といつた生体用端子は
その一端が生体皮膚上にあり他端が皮下に埋設さ
れて、その貫通孔を介して輸液、各種薬液等の注
入又は人工腎臓透析等のための決流の取り出し・
注入口等として使用されるものであり、主として
シリコーンゴム、ふつ素樹脂等の所謂生体不活性
材より形成されたものが既に提案されている。

しかし乍らこれらは生体にとつてはあくまでも
異物に他ならずその生体装置部位は一種の外傷を
受けた状態に置かれるものとなるので両者の間隙
からの細菌感染等により長時間の使用には到底耐
え得ないものであるのみならず、生体固体性に劣
るため例えば揺動により出血の心配等、幾つかの
問題を有するものであるため未だ充分に普及し得
ないものとなつている。

例えば人工膵臓等の近時その発展が著るしい所
謂薬物治療（ドラツグ・デリバリ）システム（ク
ラウス・ヘイルマン著「薬物治療システム」昭和
58年医菌薬出版発行等、参照）にあつては、イン
スリン等の薬物の注入経路の問題が未解決であり
（医器学誌昭和58年第53巻第２号第90頁以下参
照）、薬物注入口として半恒久的且つ安全に使用
し得る生体端子への希求は今日一段と高まつてい
るものと云えよう。

他方、近時ハイドロキシアパタイト焼結体等の
アパタイト系材の優れた生体親和性、更には骨誘
導性が解明されると共にその焼結体による人工歯
根、人工骨への利用が提案、実用されつつある
が、同焼結体の皮膚組織との生理学的反応性につ
いては先行技術に於いて全然未解明である。

上記に鑑み本発明者らは鋭意研究の結果、驚く
べきことにハイドロキシアパタイト焼結体等のア
パタイト系材は皮膚組織に対し単に親和性を有す
るのみならずこれら組織と緊密且つ一体的に接合
するという事実を知見し、本発明に到達したもの
である。

以下、本発明生体端子乃至栓或いは、導管につ
きその材料組成及び製法、形状乃至構造、使用の
態様等につき詳細に分説する。

材料組成・製法 本発明に於ける“アパタイト系材”とはその化
学組成がCa₁₀（PO₄）₆（OH）₂で表わされるハイド
ロキシアパタイトのみならず、OHイオンのかわ
りに１〜10％のカーボネート（CO₃）イオンやフ
ツソ、塩素イオン或いはそのCaの代わりにMg等
を含むこともあるその各種イオン置換体、或いは
これらを主成分とするも焼結性、強度、細孔度等
を向上すべくこれにCa₃（PO₄）₂、Ca₄O（PO₄）₂、
MgO、Na₂O、K₂O、CaF₂、Al₂O₃、SiO₂、
CaO、Fe₂O₃、MnO、MnO₂、ZnO、Ｃ、SrO、
PbO、BaO、TiO₂、ZrO₂又は各種高分子材等々
の周知各種添加剤を添加混合したものをも包含す
る。

ここで、高分子との複合剤とする場合は、比較
的毒性の少ないポリエチレン、ポリプロレン、ポ
リメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリエ
ステル、ABS樹脂、フツ素樹脂、ポリカーボネ
ート、ポリスルホン、エポキシ樹脂、シリコン樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂等の樹
脂を選ぶことができる。

他方、その製造法としては単体或いは金属等の
基材上での所謂焼結法を始めとして金属等の基材
へのプラズマ容射法等を例示し得、例えばその単
独焼結体は一般にハイドロキシアパタイト粉末を
金型又はラバープレス等により500〜3000Kg／cm²
程度の圧力下、所望の形状に圧縮成形し、次いで
これを700〜1300℃程度の温度で焼結処理して得
られるものであるが、その他の製法及び組成を含
めてより詳細は下記公知技術が参照される。すな
わち、特開昭51−40400、同52−64199、同52−
82893、同52−142707、同52−147606、同52−
149895、同53−28997、同53−75209、同53−
111000、同53−118411、同53−144194、同53−
110999、同54−158099、同55−51751、同55−
130854、同55−140756、同56−45814、同56−
166843、特公昭57−40776及び同57−40803号各公
報。

尚、皮膚組織との接合性という観点から本発明
に於いて特に有用な焼結体の相対密度（ハイドロ
キシアパタイト単結晶の密度を基準）は、60〜
99.5％より好ましくは85〜95％程度である。

形状乃至構造 本発明生体端子形態は使用目的に応じて所望の
ものとなし得るが、その典型例につき添付図面を
参照して詳説すれば次の通りである。

すなわち、第１図は本発明の生体端子の１例を
示す断面図であり、図中、薬物注入口として使用
される生体端子は共にハイドロキシアパタイト
焼結体より成る端子頭部２と同底部３とを一体的
に結合して成るものであり、その内部又は端部に
例えばミリポア・フイルタ 等の除菌用メンブラ
ン・フイルタ４を備えた金属製又はシリコーン樹
脂製等の合成樹脂製筒体５を装着して成るもので
あり、その貫通孔６を介して所望薬物が生体内に
注入される。

他方、ハイドロキシアパタイト焼結体（材）等
のアパタイト系材は皮膚組織との接触部分に介在
すれば所定の目的を達成し得るのであるから、生
体端子の要部のみを当該材で形成し他を合成樹脂
等の異種材で構成するようにしてもよく、或いは
その要部をアパタイト焼結被覆材（特開昭52−
82893号、同53−75209号及び同53−118411号公報
等、参照）で形成してもよい。

例えば微小金属管外周にハイドロキシアパタイ
ト溶射乃至焼結層を形成して成る微小管を生体端
子として使用し得る。

第２図は微小管状生体端子の断面図であり、
金管等の金属下７の外周にハイドロキシアパタイ
ト焼結被覆層乃至溶射層８を形成し、フイルタ１
０を有する除菌フイルタ手段９を端部に連結して
成るものであり、患者の皮膚に単に埋設、固定し
て使用される。

以上から明らかなように、本発明生体端子は多
様な形状・構造及び寸法をとり得るものであつて
特定形態に限定されるものではない。

使用態様 前述の通り、本発明によりハイドロキシアパタ
イト焼結体等のアパタイト系材による生体端子は
生体適合性を有するのみならず表皮、真皮等の皮
膚組織と界面接合し生体に安定的に固定されるも
のであることが明らかにされたので、各種ドラツ
グ・デリバリシステムに於ける薬物投入口として
広汎な応用が可能であり、使用に当つては皮膚に
埋設、固定（インプラント）された生体端子に、
マイクロ・ポンプ等で定量的に駆動された薬液を
挿入するチユーブ等を単に連絡すれば足りる。

ここで、本発明生体端子の特に有用な使用態様
として、薬物の駆動を電気化学的に行なう所謂イ
オントフオレーゼ（イオン導入療法）用注入口と
しての使用をあげ得る。

例えば従来人工膵臓に於けるインスリン・HCl
の注入は、微量定量注入ポンプ（前掲医器学誌参
照）によりなされるものであつたが、これに代え
て本発明インプラント端子を単に直流電源の陽極
に電気的に連結するのみでインスリン・カチオン
は極めて容易且つ安全に生体内に導入され得るも
のとなる。

なぜなら、通常のイオントフオレーゼは皮膚上
から施術されるものであるが、その場合専ら皮膚
角質層が電気的並びに物理的バリヤ層となり、イ
ンスリン等の比較的大分子の導入は困難であつた
が、本発明生体端子に依れば皮膚角質層はもはや
バリヤとなり得ないのでインピーダンス及び物理
的抵抗の著るしい抵抗がもたされ、しかも電流値
（通常、インスリンの場合直流乃至パルス直流で
数μA〜数ｍＡの範囲内）をコントロールするこ
とによりその定量的或いはグルコース・センサに
よるフイードバツク注入が容易に達成されるもの
である。

すなわち、本発明生体端子をイオントフオレー
ゼに使用する場合は、従来イオントフオレーゼに
於ける薬液含浸導子（一般にスポンジ、コツトン
等の保水材或いは親水性ゲル材より成る）に代え
て、インプラント生体端子に薬液注入導管を連結
して関導子とし、周知の各種生体電極（例えば、
特開昭58−10066又は特願昭56−106935号公報、
参照）より成る不関導子を皮膚の他の箇所に貼着
し、両者間に直流電流（イオン性薬剤がカチオン
ならば関導子陽極、等）を通ずれば足りるもので
ある。

尚、イオントフオレーゼ自体の詳細は前掲公報
の記載が参照される。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

実験例 １ １ 生体端子の構造 ハイドロキシアパタイト粉末は、0.5モル／
水酸カルシウムの0.3モル／リン酸溶液を
徐々に滴下し、37℃で１日反応させて合成し、
これを濾過乾燥して得た。この合成粉末を金型
に充填し、800Kg／cm²の圧力で圧縮成形し径２
mmの貫通孔を有し且つカサ密度1.6ｇ／cm³の圧
粉体を得た。これを端子頭部形状（第１図参
照）に旋盤及び歯科用ダイヤモンドバーで切
削、加工した。同様に前記合成粉末を金型に充
填圧縮成形、切削加工して端子底部（第１図参
照）とした。次いで、両圧粉体の貫通孔を接合
し、更に両者間に予め水を加え乳鉢でよく練つ
たゲル状アパタイト粉末を塗布し、接着した。
これを1250℃で１時間焼結処理して圧縮強度
5000Kg／cm²、曲げ強度1200Kg／cm²、相対密度95
％且つ接着部も均一に焼結した第１図に図示の
通りの生体端子を得た。

ここに於いて、端子底部は直径5.4mm、厚さ
２mm、端子頭部首部分の径は４mm及び内径２mm
である。

尚、焼結温度を1100℃とした場合に得られる
焼結体にあつては、相対密度85％、圧縮強度
3000Kg／cm²、曲げ強度700Kg／cm²であつた。尚、
最終的に、合成樹脂筒体に配設された除菌フイ
ルタ手段を第１図の様に端子内に装着して試供
品とした。

２ 動物実験 上記生体端子を雑種成犬の側腹部皮膚に埋設
し、経時観察した結果、端子は底部及び首部分
に於いて術後約２週目で皮膚組織と強く結合接
着して引つ張つても取れない状態となり、１年
経過後でも肉眼的には炎症反応などの異常所見
は何ら認められなかつた。

また、通常の組織学的検索でも炎症細胞など
は認められなかつた。

他方、対照とした同形状のシリコーンゴム製
端子にあつては術後４週目でも皮膚との接着は
全然認められず既に炎症性の発赤が認められ
た。又、２ケ月目には炎症が進行し化膿し始
め、３ケ月目には脱落した。

実験例 前記ハイドロキシアパタイト粉末に添加剤とし
てCa₃（PO₄）₂7％、MgO、0.8、％Na₂O1.8％、
K₂O0.2％及びCaFe0.2％を添加して混合粉末を出
発材料とした点を除き、他は前記例として同様に
して計１mmの金管を含む小円柱状焼結体（外形３
mm）を製造し、これを研摩材で研摩処理して添付
第２図に図示する形状の微小管状端子を得た。

この端子の焼結体部分の長さは８mm、外径２mm
であつた。

次にこれに除菌フイルタ手段を第２図のように
連結した後、成犬胸部にその先端が皮下に位置す
るように刺通埋設した処、約３週後には皮膚組織
と完全に接合、固定された状態となつた。

そこで、端子端部を生理食塩水の充填された導
管に接合し、直流抵抗を測定した結果（不関導子
としてはアドバンスエレクトロード社製心電図用
電極レクトロード を他の剃毛胸部に貼着使用）、
1.7kΩの値が得られた。角質層を介した皮膚抵抗
が通常100kΩ程度であることと対比すると、低下
の著るしい低下が認められる。

【図面の簡単な説明】

添付第１乃至２図は本発明生体端子の模式断面
図である。 ，……薬物治療システム用生体端子、２…
…端子頭部、３……端子底部、４，１０……除菌
フイルタ、５，９……筒体、６……貫通孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも皮膚組織との接触部分がアパタイ
   ト系材より成り、細菌防御用フイルタ手段が内部
   及至端部に設けられており且つ薬液導通路を備え
   ていることを特徴とする経皮的治療システム用生
   体端子。 ２ 少なくとも皮膚組織との接触部分がアパタイ
   ト系材より成り、細菌防御用フイルタ手段が内部
   及至端部に設けられており且つ薬液導通路を備え
   ている経皮的治療システム用生体端子からなるイ
   オントフオレーゼ用端子。