JPH06308130A - 材料の抗血栓性判定方法及び判定装置 - Google Patents

材料の抗血栓性判定方法及び判定装置

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JPH06308130A
JPH06308130A JP10140393A JP10140393A JPH06308130A JP H06308130 A JPH06308130 A JP H06308130A JP 10140393 A JP10140393 A JP 10140393A JP 10140393 A JP10140393 A JP 10140393A JP H06308130 A JPH06308130 A JP H06308130A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動条件下における材料表面の抗血栓性を簡
便に判定する。 【構成】 液導入部(5)とスペーサー(6)から成る
フローセル部(4)、水晶振動子(1)、発振器(2)
および周波数カウンター(3)からなる吸着連続測定装
置を用い該振動子の表面に被試験材を形成・設置し、血
液流動下で血液から被試験材料への血液成分吸着量を水
晶振動子の共振周波数の変化から検知することによって
材料の抗血栓性を判定する。 【効果】 流動条件下における材料表面による抗血栓性
を簡便に判定することができ、医用材料の開発に極めて
有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は材料表面による血液の凝
固能を簡便に判定するための方法及び装置に関し、特
に、血液に対する凝固性のない材料表面の開発手段とし
て有用な材料の抗血栓性判定方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】生体中で用いる医用材料の開発におい
て、候補となる材料の抗血栓性を判定することは極めて
重要である。人工材料を血液と接触させた場合、生体が
その材料を異物と認識し、材料表面に血液成分が吸着し
血栓が形成される。抗血栓性に優れた材料とは、血液自
身の止血機構にはなんら変化を与えることなく、血液と
接触しても血栓が形成されない材料のことである。この
ことから、被試験材料を血液と接触させ、血液から材料
への血液成分吸着量変化を測定し、その変化量の大小を
もって材料の抗血栓性を判定することができる。
【0003】その場合、生体内と同様な血液流動条件下
において試験を行うことが判定の信頼性の点からして肝
要である。しかしながら、これまで流動条件下で試験を
行う簡便な手段がなかったので、従来は血液が静置され
ている状態で試験をして抗血栓性の判定を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は実
際の生体内環境とは異なる静置血液中に被試験材料を置
いて試験を行っていたので、被試験材料表面で生じる現
象も実際の生体内での現象とは非常に異なり、判定結果
と臨床結果とが必ずしも一致しないという不都合があっ
た。そのため、生体内に非常に近い条件で、しかも簡便
に材料表面の抗血栓性を判定する方法及び装置の開発が
望まれていた。
【0005】本発明は、このような要請に応えて、生体
内に近い流動条件下における材料表面の抗血栓性を簡便
に判定するための方法及び装置を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、フローセ
ルに水晶振動子を組み込んだ液中物質の吸着量連続測定
装置を先に提案した(特願平4−319186号)。本
発明は、この先の提案に係る測定装置を用い、その振動
子の表面に被試験材料を形成して血液流動下で血液から
被試験材料への血液成分吸着量を測定し、その吸着量変
化をもって材料の抗血栓性を判定することを特徴とす
る。
【0007】すなわち、本発明の抗血栓性判定方法で
は、フローセルの壁面の一部を構成する水晶振動子の表
面に被試験材料を形成し、このフローセルに血液を流し
血液流動下での被試験材料への血液成分吸着量を水晶振
動子の共振周波数の変化から検出することによって材料
の抗血栓性を判定する。水晶振動子の表面への被試験材
料の形成は化学的キャスティング、スパッタリング、又
はCVD等の方法によることができる。
【0008】フローセルに流す血液は全血であってもよ
いし、赤血球、白血球あるいは血小板のうち少なくとも
1種類の血液成分を含む成分血液であってもよい。ま
た、本発明による材料の抗血栓性の判定装置は、水晶振
動子と流路となる開口部を有するスペーサと液の流入及
び流出用スリットを有する液導入部とからなり壁面の一
部が水晶振動子で構成されるフローセル、水晶振動子を
発振させるための発振器及び水晶振動子の発振周波数を
検出するための周波数カウンターを含み、フローセルの
壁面を構成する水晶振動子の表面に被試験材料を形成し
て構成される。
【0009】そして、スペーサによって形成されるフロ
ーセルの流路の厚さは、流路の幅及び長さの1/50以
下に設定するのが好適である。
【0010】
【作 用】具体的操作にあたっては、血液を採取し、全
血または赤血球、白血球、あるいは血小板のうち少なく
とも1種類の血球成分を含む成分血液から吸着測定成分
を取り除いた成分血液をその平滑面の少なくとも一方に
被試験材料を被覆した水晶振動子が一体となったフロー
セル部内の平行な平滑面間に制御した流れで導入する。
温度一定およびベースライン吸着量飽和を共振周波数が
一定になることで確認したのちに、吸着測定成分を含む
成分血液をフローセル内に導入する。
【0011】このとき、水晶振動子の共振周波数が減少
すれば水晶振動子への血液成分吸着量が増加しているこ
とを示し、吸着量が判定できる。全血中の赤血球、白血
球あるいは血小板の1種類の血液成分を含む成分血液を
用いることで個々の血液成分の抗血栓性に与える影響を
知ることができる。
【0012】
【実施例】
〔実施例1〕本発明において使用する抗血栓性判定装置
の主要部を、図1及び図2に示すフローセル部分の詳細
図よって説明する。ATカットされた水晶振動子1の両
面に設けられた電極は発振器2に接続され、発振器2は
周波数カウンター3に接続されている。水晶振動子1の
上にスペーサ6をのせ、液入出口スリット7を有する液
導入部5で狭み込むことによってフローセル部4が構成
される。このとき、スペーサ6のくり貫き部分が流路と
なるが、液導入部5と水晶振動子1とスペーサ6によっ
て形成される流路の厚さは流路幅a及び流路長さbに対
し1/50以下になされている。また、前記液入出口ス
リット7はスペーサ6の開口部の全幅aにわたる長さを
有する。これにより、水晶振動子1上での流れは乱され
ることがなく、測定を高精度で行うことができる。
【0013】スペーサ6及び液導入部5を形成する材料
の材質は、例えばテフロンやシリコーンコートした塩化
ビニル等血液成分が吸着しにくいものを適宜選択すれば
よい。水晶振動子は、取扱い易さと測定感度の点から基
本共振周波数5〜10MHzで発振するものが好まし
い。水晶振動子1の血液流路に面する側の電極を含む全
面には、被試験材料を化学的なキャスティングあるいは
スパッタリング、CVDなどの物理的な方法で水晶振動
子の基本周波数の1/10以下の周波数変化となる質量
の膜として形成する。
【0014】発振器2に接続された水晶振動子1は、そ
の厚み方向に垂直に共振周波数(f 0)で振動するが、
水晶振動子の厚みに対して薄い(数%以内)血液成分吸
着層による質量荷重(ΔW)が生じたとき、次式のよう
な共振周波数の変化Δfが生じるので、この共振周波数
変化Δfから質量荷重ΔWすなわち血液成分吸着量を求
めることができる。 Δf=−f0ΔW/NAρ 但し、ΔW:質量変化、A:電極面積、ρ: 水晶の比
重、N:水晶の周波数定数である。
【0015】前記フローセル4及び発振器2は防水構造
とし、図3に示すように、全体を恒温槽10に浸漬する
ことができる。恒温槽10の温度は、温度センサー12
からの出力信号をもとにコンピュータ14で図示しない
ヒーターを制御することによって一定に維持される。フ
ローセル4には、ローラーポンプ16によってチューブ
18を介して容器20からの血液が循環される。血液循
環経路の途中にはダンパー22が設けられている。
【0016】この抗血栓性判定装置の性能を確認するた
め、直径2.5cmで基本共振周波数5MHzのATカ
ットされた水晶振動子にポリカーボネイトをコーティン
グし、さらにコラーゲン(ブタ皮由来typeI−C)
を固定した。コラーゲンの固定は、コラーゲン溶液(3
0μg/ml)内にポリカーボネイトをコートした水晶
振動子を浸漬し、4℃で約8時間静置する。その後、水
晶振動子を取り出し、生理食塩水で3回洗浄した後、自
然乾燥することにより行った。コラーゲンの厚みは約
0.15μmであった。
【0017】この水晶振動子と、厚さ0.2mmで開口
部のa及びb(図2)の寸法がそれぞれ15mmのテフ
ロン製スペーサ及びシリコーンコートした塩化ビニル製
の液導入部とでフローセル部を構成した。液導入部に
は、幅1mm、長さ15mmの矩形の入出口スリットを
スペーサとの接触面に設け、側面の液入出口に接続した
シリコーンチューブを介して血液(7ml)をずり速度
350/秒で循環させ、水晶振動子の共振周波数変化を
連続的にモニターした。この水晶振動子は1Hzの周波
数変化で18ng/cm2の質量変化を測定できる。恒
温槽は37℃に維持した。循環する血液は、ヘパリン採
血の健常人血液を遠心分離することにより得られた洗浄
赤血球浮遊液(WR)及び洗浄血小板浮遊液(WP)と
した。
【0018】この時の共振周波数の時間的変化を図4に
示す。図中、WR及びWPの矢印位置はそれぞれの成分
血液を添加したタイミングを示す。図4から明らかなよ
うに、WRの添加では水晶振動子の共振周波数に変化が
見られなかったが、WPを添加すると共振周波数が時間
と共に直線的に変化した。このとき、水晶振動子の表面
をギムザ染色法により観察すると、一部分離しきれなか
った白血球の粘着とともに主に血小板の粘着が観察され
た。FITC標識抗ヒトモノクロナール抗体を用いて血
小板膜糖タンパクGPIbを観察したところ、血小板粘
着数と共振周波数の変化量はほぼ比例関係にあった。こ
のように、本発明の抗血栓性判定装置によると材料の抗
血栓性を簡便に判定できることが示された。
【0019】〔実施例2〕前記実施例1の抗血栓性判定
装置を用い、ポリカーボネイトとシリコーンの抗血栓性
比較試験を行った。直径2.5cmの基本共振周波数5
MHzのATカットされた水晶振動子に、市販のポリカ
ーボネイトおよびシリコーンを溶液に溶かしてキャスト
し、乾燥後の厚さが約10nmの膜を形成させた。この
上にスペーサ6及び液導入部5を配置してフローセルを
構成した。
【0020】ヘパリン採血した血液より血小板及び白血
球を取り除いた成分血液をずり速度350/秒の速度で
約10分間循環し、温度が一定となり、タンパク質吸着
が飽和するのを待った。次に血液(全血)を流したとこ
ろポリカーボネイトは約15分間で周波数変化は200
Hzであり、吸着量は質量に変換すると3.6μg/c
2であった。一方、シリコーンの周波数変化は20H
z以下であり、吸着量は質量に変換すると0.36μg
/cm2以下であった。
【0021】これからシリコーンはポリカーボネイトに
比し、血液成分吸着量が少なく、抗血栓性に優れた材料
であるとの結果を得た。これは臨床試験等の結果とも良
い対応を示し、本法が材料の抗血栓性を判定する方法と
して有効であることが判明した。
【0022】
【発明の効果】本発明によると、血液流動条件下におけ
る材料表面の抗血栓性を簡便に判定することができ、そ
の判定結果の信頼性も高いので医用材料の開発に極めて
有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の装置の全体図。
【図2】 本発明の装置のフローセル部分の図。
【図3】 本発明の装置を恒温槽に組み込んだ図。
【図4】 水晶振動子の共振周波数の時間変化を示す
図。
【符号の説明】
1 被試験材料被覆水晶振動子 2 発振器 3 周波数カウンター 4 フローセル 5 液導入部 6 スペーサー 7 液入出口スリット 10 恒温槽 12 温度センサー 14 コンピュータ 16 ローラーポンプ 18 チューブ 20 容器 22 ダンパー

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フローセルの壁面の一部を構成する水晶
    振動子の表面に被試験材料を形成し、前記フローセルに
    血液を流し血液流動下での前記被試験材料への血液成分
    吸着量を前記水晶振動子の共振周波数の変化から検出す
    ることを特徴とする材料の抗血栓性判定方法。
  2. 【請求項2】 前記水晶振動子の表面への被試験材料の
    形成は化学的キャスティング、スパッタリング又はCV
    Dによることを特徴とする請求項1記載の材料の抗血栓
    性判定方法。
  3. 【請求項3】 前記フローセルに流す血液は全血である
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の材料の抗血栓性
    判定方法。
  4. 【請求項4】 前記フローセルに流す血液は赤血球、白
    血球あるいは血小板のうち少なくとも1種類の血液成分
    を含む成分血液であることを特徴とする請求項1又は2
    記載の材料の抗血栓性判定方法。
  5. 【請求項5】 水晶振動子と流路となる開口部を有する
    スペーサと液の流入及び流出用スリットを有する液導入
    部とからなり壁面の一部が前記水晶振動子で構成される
    フローセル、前記水晶振動子を発振させるための発振器
    及び前記水晶振動子の発振周波数を検出するための周波
    数カウンターを含み、前記フローセルの壁面を構成する
    水晶振動子の表面に被試験材料を形成したことを特徴と
    する材料の抗血栓性判定装置。
  6. 【請求項6】 前記スペーサによって形成されるフロー
    セルの流路の厚さが流路の幅及び長さの1/50以下に
    設定されていることを特徴とする請求項5記載の材料の
    抗血栓性判定装置。
  7. 【請求項7】 前記水晶振動子の表面への被試験材料の
    形成は化学的キャスティング、スパッタリング、又はC
    VDによることを特徴とする請求項5又は6記載の材料
    の抗血栓性判定装置。
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