JPH0533634B2 - - Google Patents

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つて、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
急増している。例えば、血圧、血流状態、心電信
号等を電気的信号として取り出したり、薬剤が栄
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ツ素
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（down
growth）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〓が生じ、感染症や炎症を
ひき起し、長期にわたつ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59−174146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
であつて衝撃に弱く、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、高分子製若しくは陶製の生
体内外連結チユーブとの親和性及び密着性にも欠
け、従つて、皮膚と端子とが緊密に接しているに
もかかわらず、開通孔内壁とチユーブ外壁との間
に間〓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る課題〕 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ユ
ーブとの親和性及び密着性に富み、従つて、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／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％とを含有し、且
つ前記リン酸カルシウム化合物の表面がリン酸カ
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、前記端子の強度劣化を防止する改質剤
により改質処理してな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、改質処理された
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、フツ素アパタイト、ヒドロ
キシアパタイトの水酸基の水酸基の一部がフツ素
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ツ素アパタイト
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
ものであつても、また骨等から得られる天然のも
のであつ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つても好ましく
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、予め改質しておく必要がある。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、端子製造にあたつての原
料混合時にも、特別な混合法や熟練法を必要とせ
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エート等の不飽和
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エ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、端子製造にあたつ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、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、３〜10分間攪拌後、
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、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）、ポリブロピレン等のオレフ
イ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
％、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50％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、従つ
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つて製造
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、ダイヤモンドカツター、ダイヤモ
ンドデイスク等により、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、該核にエピタキシヤル成長が起
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、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
シウム化合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つて、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、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織親和性を示す。 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
結チユーブが配置される。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ユーブを通すため
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つて、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ユーブを
配置しておき、一体的に重合すれば、間〓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ユーブの外表面に予
め接着剤を塗布しておいてもよく、端子と金属線
や生体内外連結チユ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
の接着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ツク等
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。 参考例 １ ヒドロキシアパタイトの粉末及びPMMA又は
PTFEMA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５×５×10mmの角柱状の複合体を製
造した。この場合、配合割合は、ヒドロキシアパ
タイト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つて表層
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％以上となつた。 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
％以上となつた。しかしながら、重量比が30％の
場合は、１カ月浸漬した後であつても、ヒドロキ
シアパタイトの面積比を50％以上とすることはで
きなかつた。

【表】

【表】 参考例 ２ 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３mmφ、10mmＬの
円柱状に加工した。円柱状に加工した後の、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
つ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
かに少なかつた。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。

【表】 参考例 ３ アセトンに改質剤として、４−MECPを溶解
し、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
面改質を行つた。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
つた。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
した。 参考例 ４ 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カ月間浸漬し、濡れたままの状態
で曲げ強度を測定した。曲げ試験は、JIS R1601
に従い、三点曲げにて実施した。その結果を表４
に示す。 参考例 ５ 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
成が得られにくかつた。

〔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
生体内外連結チユーブとの親和性及び密着性に富
み、従つて、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
チユーブ。

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％とを含有し、且つ前記リン酸カ
   ルシウム化合物の表面が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、前記
   端子の強度劣化を防止する改質剤により改質処理
   してなることを特徴とする生体内外開通端子。 ２ 生体組織と接触する前記端子の表層部に、前
   記改質処理された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記載の生体内外開通端子。 ３ 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、該表層部に前
   記改質処理された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のいずれか１項記載の生体内外開通端
   子。