JP2004534596A - 気泡付着防止用の内部親水性表面処理がなされた造影剤注入注射器 - Google Patents

Abstract

放射線診断撮影用の造影剤のような流体を注射するための注射器は、内部表面に親水性処理が施されている。これにより、注射器に対する気泡付着が少なくなる。注射器内で形成されるか注射器内に引き込まれた気泡は、内部表面に付着しにくくなるか内部表面から容易に離れるようになり、患者への使用に先立って排出されることができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者に臨床使用するためのポリマー注射器の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療の専門家は、血中の気泡が患者に損傷や死の危険があることを知っている。ガス塞栓症とも呼ばれる空気塞栓症は、気泡によって動脈や静脈が閉塞されるものである。空気は、手術や外傷事故の際に血管中に導入され得る。空気塞栓症の一例として、圧縮空気を呼吸しながら水中ダイビングするときによくある障害であるベンズがある。別のタイプの外傷塞栓症は、肺組織が破裂したときに起こり、空気の泡が肺の胞状部（肺胞）から近くの毛細血管や静脈に入り込む。そして、気泡は、心臓へと運ばれて、そこで詰まったときに心筋梗塞や心臓の筋肉組織の破壊を引き起こすが、通常は、空気は脳に上がっていく。その結果として脳に血液を送る血管の閉塞は、生命維持に必要な血液供給部の組織を餓死させる。神経組織は、酸素および栄養の供給停止から約５分後には回復不能な損傷を受けた状態になり、痙攣、意識不明、呼吸困難および死亡が起こり得る。
【０００３】
空気塞栓症の危険の見地から、手術の際に血流中に空気が入り込むのを避けるために細心の注意が払われる。例えば、静脈（ＩＶ）カテーテルは、使用の際に空気が静脈内に引きずりこまれないようにして配置される。薬の注射や針による接種は、空気が注射器から排出された後に行われる。これらの処置は、患者への空気の不注意な注入を最小限にするものである。空気が誤って注入されたときでも、一般には、注入された空気の量が少量であるか、あるいは、注入部位によっては害はない。患者の身体は、心臓や脳などの身体の危険な部分にガスが到達する前にガスを吸収できることがよくある。しかし、注射器やカテーテルの内部の空気の存在はなお、危惧の原因となる。
【０００４】
静脈または動脈への造影剤の注入は、気泡の入り込みを避けるために細心の注意が払われる手術中の具体例である。一例として、動脈造影とも呼ばれる血管造影は、Ｘ線、超音波、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）などの放射線療法を用いての動脈および静脈の診断上の映像である。循環構造を周囲器官から区別するためと循環流の動的観察を行うために、しばしば造影剤が血管に注射される。造影剤は、撮影方法（例えばＸ線）に対して不透明であるか、または、応答（例えばＭＲＩ）を増強する。血管造影の際の造影剤の電動注入が好ましいことがよくある。電動注射器は、予想どうりの流速を与え、粘りけのある造影剤を注入するのに十分な力を生じさせ、かつ、医療職員が撮影装置から離れていることを可能にするものである。
【０００５】
血管への空気の導入を避けることは、電動注射器の設計および操作において重要なことである。まず、これらの血管造影の処置では、一般に、多量の造影剤がかなりの圧力で注入され、そのために注入時に気泡は圧縮される。気泡は、血管中に注入されてから膨張し、その後、体内の危険な循環構造へとすぐに到達することができる。それゆえに、カテーテルを入れる患者の準備に先立って、注射器が充填されて空気が除去される。注射の際に残っているすべての気泡が注射器内にとどまるように、注射の際には注射器のプランジャの端部が持ち上げられる。注射器内に気泡を保つことは、注射器の流速によって補助される。内部表面上に形成された気泡は、低い流速を受けて、プランジャによってぬぐい取られるまではとどまる傾向にあり、操作中は注射器の後部にたまる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、設計および操作が空気塞栓症の危険を最小限にするが、注射器の準備に関連して不便さがある。医療専門家が良い臨床上の習慣として気泡を除去する時間を費やさねばならないだけでなく、患者の危惧を避けるために危険がない程度の少量の残留気泡がしばしば除去されている。気泡を除去するのに必要になる追加の時間は、撮影の手順を遅くするとともに、撮影を行うのに必要は人員を増加させる。診断撮影のための装備は高価であるので、手順の少しの遅れであっても診断撮影設備の使用量を減少させ、その結果、装備および設備の固定費用を償却するための患者あたりのコストが増大することになる。
【０００７】
したがって、身体に流体を注射する注射器には、気泡をたまりにくくする重大な必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、注射器の分野におけるこれらの問題や他の問題に向けられるとともに、水性流体を注射するときに気泡の付着を減少させるために注射器の内表面に親水性表面処理が施されている注射器の製造方法に向けられる。これにより、注射器の準備に必要な時間が短くなるとともに、患者の危惧も減少させる。
【０００９】
本発明の目的および利点は、添付図面とその説明から明らかになるであろう。
【００１０】
この明細書に組み込まれるとともにその一部をなす添付図面は、上述した本発明の概説および後述する実施形態の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
放射線診断撮影のための造影剤のような流体１２を注射するための注射器１０は、内部表面１４が親水性処理されており、これにより注射器１０への気泡の形成および付着が減少する。注射器１０内に形成または引き込まれた気泡は、内部表面１４に付着しにくく、または、内部表面１４から簡単に放れて、患者に使用するに先立って排出されることができる。したがって、注射器１０を準備するために要する時間が短くなるとともに、患者の危惧も避けられる。
【００１２】
図１を参照すると、注射器１０は、ここにおいてその全体が参照により組み込まれているBattiatoらの米国特許第５，８５５，５６８号およびNamery, Jr.の米国特許第５，９０２，２７６号に開示されるような方法で製作される。好ましくは、従来からの注射器胴部１６は、医療使用に要求される圧力および滅菌に適した特性を有する透明ポリマーから成形される。例えば、ILLUMENA（登録商標）電動注射器による造影剤（例えばOPTIRA（登録商標）造影剤）の注射のためのILLUMENA（登録商標）注射器１０には、コポリエステル材料が用いられている。これらはすべて、オハイオ州シンシナティにあるMallinckrodt社のLiebel-Flarscheimグループから入手可能である。他の適当な材料には、本開示の利益を有する分野の当業者に知られている他の材料とともに、ポリプロピレン材料が含まれる。注射器１０のプランジャ１８は、流体１２と内部表面１４に対して軟らかいゴム表面２０を与えている。
【００１３】
ポリプロピレンやコポリエステルのようなポリマーは、一般に、水性流体に対して低表面引力(low surface-attractive force)を有する。概して低い表面エネルギーは、水性流体１２を引きつけるために、内部表面１４について限られた極性の相互作用を与える。これにより、気泡は内部表面１４に容易に付着しやすい。用語「親水性」は、水性流体１２を引きつけて気泡の付着を最小限にする高表面エネルギーについて言及するために使用される。用語「疎水性」は、水性流体１２に対して小さい引力を与えて気泡の付着を増加させる低表面エネルギーについて言及するために使用される。
【００１４】
内部表面１４の酸化は、親水性反応特性を都合よく与え、ポリマー注射器１０への気泡付着を減少させる。酸化技術としては、コロナ処理、酸化酸（例えばクロム酸）、炎処理、酸素プラズマ処理などの種々の技術が知られている。また、物理的粗し処理またはエッチングを用いて表面積を増加させて、親水性特性を有するポリマーの薄い層でその表面を覆ってもよい。
【００１５】
酸素プラズマ表面処理は、気泡付着を決定するために、従来からのコポリエステルやポリプロピレンの注射器の実例となる処理(illustrative treatment)に使用されていた。酸素プラズマ表面処理は、無線周波数電磁場によってエネルギーを与えられる空気または過酸素雰囲気で満たされた閉鎖室を含む。酸素プラズマ表面処理は、それ自体を酸化プロセスの正確な制御（例えば、温度、雰囲気内容物、ＲＦ場の強度および分布、露出時間）に導く。また。酸素プラズマ表面処理は、注射器１０の内部表面１４に広がることが難しい場合に使用されてもよい。しかしながら、本発明の態様と一致する親水性内部表面１４を与えるためには、種々の技術とともに、注射器１０の種々の材料を選択できることが、本開示の利益を受ける分野の当業者によって認識されるであろう。
【００１６】
内部表面１４がどの程度親水性または疎水性であるかを計る一つの方法は、表面上に形成される流体の接触角を測定することである。また、内部表面１４に付着した気泡の大きさや数を観察したり、時間または注射器１０の動きによってどのくらい簡単に気泡が内部表面１４から離れるかを観察してもよい。図２を参照すると、注射器胴部１６の疎水性内部表面１４上に形成された流体滴Ａ、未処理の内部表面１４上の流体滴Ｂ、好ましい親水性内部表面１４上の流体滴Ｃの各接触角の測定が描かれている。
【００１７】
流体滴Ａは、疎水性内部表面１４に弱く付着しているので、より大きくてより球状の流体滴に形成されることができる。したがって、表面１４での流体滴に対する接線の接触角αは大きい。未処理表面１４についての流体滴Ｂは、より小さくて、より小さい接触角βを有する。親水性表面１４上の気泡は、さらに小さくて、最小の接触角Φを形成する。
【００１８】
６つのコポリエステル注射器を使用して、気泡付着の好都合な減少を示す実験が行われた。２つの注射器はプラズマ室内で疎水性表面処理が施された。２つの注射器はプラズマ室内で酸素プラズマを用いて親水性処理が施された。２つの注射器は未処理のままとした。その後、各注射器は、水、１６０OPTIRAY（登録商標）造影剤、２４０OPTIRAY（登録商標）造影剤、および、３５０OPTIRAY（登録商標）造影剤の４つの流体で満たされ、表１に示すように各注射器について各流体の接触角が測定された。
【００１９】
【表１】

【００２０】
接触角の測定から明らかなように、親水性表面処理では、４つの各流体について接触角が約８０−９０％ほどかなり小さくなった。
【００２１】
約７−１６°の小さい接触角の利点は、各タイプの流体１２と所定体積の空気を含む各注射器１０を激しく振ることによっても示された。激しく振られた注射器１０は置かれるようにした。観察した結果、疎水性の注射器１０は他のものに比べてより多くてより大きい気泡を含み、プランジャ２０の動作でぬぐい取らない限り気泡がいつまでも注射器の側面にくっついている傾向にあった。未処理の注射器についても同様であったが、その程度は小さかった。親水性の注射器では、注射器１０が置かれたとき、内部表面１４上に残っている気泡は少なかった。これらの気泡は、注射器をゆっくりと回転させたときに簡単に内部表面１４から離れた。
【００２２】
本発明の使用は図３に示される。ここにおいて、親水性注射器の製造プロセス３０は、ポリマー注射器胴部を成形することによって行われる（ブロック３２）。プランジャも同様に製作される（ブロック３４）。酸素プラズマなどによる酸化表面処理が前記胴部に施され、場合によってはプランジャにも施される（ブロック３６）。これにより、親水性内部表面が形成される。注射器の材料や注射される流体に応じて、胴部の内部および／またはプランジャの周囲をなめらかにしてもよい（ブロック３８）。そして、プランジャを胴部に挿入することによって注射器が組み立てられる（ブロック４０）。注射器は滅菌処理されてから（ブロック４２）包装される（ブロック４４）。
【００２３】
上述したように、親水性内部表面の利点を有する注射器は、造影剤のような水性流体で満たされるときに形成される気泡を減少させ、これにより診断撮影サービスを提供するのに要する時間を短くできる。
【００２４】
本発明は種々の実施形態の記述によって説明されてきており、これらの実施形態はかなり詳細に説明されているが、添付の特許請求の範囲をそのような細部にいかなるようにも限定することは出願人の意図ではない。追加の利点および変更は、その分野の当業者には容易に明らかになるであろう。例えば、ガラスのような他の材料からなる注射器がより親水性になるように処理されてもよい。さらに別の例として、プランジャ１８は、手動操作注射用のピストンを形成するピストンアームに連結されてもよい。このように、より広い態様での本発明は、特定の詳細、代表的な装置および方法、ならびに、図示および説明された例に限定されない。したがって、出願人の一般的発明概念の精神または範囲から外れることなく、そのような詳細から離脱してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一態様の注射器を示す図。
【図２】疎水性、未処理、親水性の各表面の流体接触角を示す断面図。
【図３】電動注射器での造影剤注射に適したポリマー注射器を製作するための操作の順序を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１０…注射器
１２…流体
１４…内部表面
１６…注射器胴部
１８…プランジャ
２０…ゴム表面

Claims (12)

1. 動物の身体に水性流体を注射するのに使用する注射器内の気泡を減少させる方法であって、
   注射器の内部表面を親水性表面処理し、プランジャを挿入することによって前記注射器を組み立てることを特徴とする方法。
2. 前記プランジャを酸化表面処理することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 親水性表面処理が酸化表面処理からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 酸化表面処理が酸素プラズマ表面処理からなることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記内部表面を含む中空円筒状注射器胴部をポリプロピレンおよびコポリエステルの群から選択されるポリマーから成形することをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 親水性表面処理が前記内部表面上での流体滴の接触角を約７°まで小さくすることをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 親水性表面処理が前記内部表面上での流体滴の接触角を約７°ないし１６°の範囲に小さくすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 動物の身体に水性流体を注射するための注射器アセンブリであって、
   開放した後端部、放出開口部を有する閉じた前端部、および、水性流体に対する親水性反応を有する中間の内部表面を含む中空円筒状注射器胴部と、
   前記開放後端部に挿入されるプランジャとを備えることを特徴とする注射器アセンブリ。
9. 前記内部表面は前記親水性反応を有する酸化層を含むことを特徴とする請求項８に記載の注射器アセンブリ。
10. 前記酸化層は、ポリマーからなる前記内部表面を処理する酸素プラズマによって形成されることを特徴とする請求項８に記載の注射器アセンブリ。
11. 前記内部表面の前記親水性反応は、前記内部表面上で流体滴に約７°の接触角を生じさせることを特徴とする請求項８に記載の注射器アセンブリ。
12. 前記内部表面の前記親水性反応は、前記内部表面上で流体滴に約７°ないし１６°の接触角を生じさせることを特徴とする請求項８に記載の注射器アセンブリ。

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