JPH04224758A - 放射線不透過性で光学的に透明な医療用チューブ - Google Patents

放射線不透過性で光学的に透明な医療用チューブ

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JPH04224758A
JPH04224758A JP3079299A JP7929991A JPH04224758A JP H04224758 A JPH04224758 A JP H04224758A JP 3079299 A JP3079299 A JP 3079299A JP 7929991 A JP7929991 A JP 7929991A JP H04224758 A JPH04224758 A JP H04224758A
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polymer
tube
halogenated
catheter
radiopaque
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JP3079299A
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Mutlu Karakelle
マットル・カラケイル
David E Spielvogel
デービッド・イー・スピールボゲル
Min-Shiu Lee
ミン−シュ・リー
Robert A Taller
ロバート・エイ・テイラー
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Becton Dickinson and Co
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Becton Dickinson and Co
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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】
【0001】本発明は医療用チューブに関する。さらに
詳細には,本発明は,光に対して透明ではあるがX線に
対しては不透過性であるカテーテルに関する。
【0002】医療用チューブ(主としてカテーテル)は
,液体を体中に投与するのに,又は体中から液体を除去
するのに広く使用されている。多くの場合,留置カテー
テルは,挿入された後ある時間所定の場所に置かれ,そ
の間,留置カテーテルは連続的に体液にさらされる。 カテーテル材料に対する先ず第一の要件は無毒性である
ことである。すなわち,カテーテルは,カテーテルが接
触する体液中にいかなる毒性物質も漏出することのない
材料から作製されなければならない。
【0003】体中への挿入に使用されるチューブは,光
学的に透明であって且つ放射線不透過性であることが極
めて望ましい。例えば,カテーテル据え付け後に,カテ
ーテルの正確な場所を求めなければならない場合が多い
。据え付けたカテーテルの場所を明らかにするための通
常の方法は,X線による方法である(但し,カテーテル
材料が放射線不透過性である場合)。患者に投与される
液体や患者から抜き取られる液体が容易に見えるという
点で,光学的透明性はカテーテルの望ましい特徴である
【0004】カテーテルを放射線不透過性にし且つ光学
的に透明にするよう設計された種々の組成物が開示され
ている。コニーズ(Coneys)による米国特許第4
,657,024号明細書は,放射線不透過性カテーテ
ルに関する初期の研究についてまとめており,放射線不
透過性無機材料とポリマーバインダーとのブレンド物を
光学的に透明なプラスチックの2つの層で挟み込んだ形
の改良されたカテーテルを開示している。コニーズによ
るカテーテルの他の実施態様においては,放射線不透過
性ブレンド物のストライプ(stripe)をプラスチ
ック中に埋め込んでいる。コニーズらによるカテーテル
は,ある程度の光学的透明性を与えるにすぎない。
【0005】ゴーセンズ(Goosens)による米国
特許第4,182,787号明細書は,ポリカーボネー
ト−ハロゲン化ポリカーボネートコポリマーを使用して
放射線不透過性を付与させている。
【0006】フライン(Flynn)による米国特許第
4,579,879号明細書は,ポリビニル樹脂を含有
したポリヨード安息香酸エステルと,その中に分散され
た形の白金キュアーによるシリコーンポリマーとを含ん
だ医療用チューブを作製するための放射線不透過性樹脂
組成物を開示している。
【0007】キャンブロン(Cambron)らによる
米国特許第4,722,344号明細書は,共有結合し
た原子番号の大きいハロゲン原子をポリマー構造の一部
として含んだポリウレタンで造られた透明な放射線不透
過性カテーテルについて開示している。
【0008】上記特許に記載の組成物により,カテーテ
ル設計物に対する大幅な改良が達成された。しかしなが
ら,特に,放射線不透過性で且つ光学的に透明であって
,しかも体液及び/又は体中に投与される液体と接触し
ても有毒物質を漏出する恐れのないカテーテルに関して
は,依然としてさらなる改良が求められている。本発明
の目的は,こうした要求を満たすことにある。
【0009】光学的に透明で且つ放射線不透過性のチュ
ーブは,無毒性で且つ生物学的適合性のあるベースポリ
マーによって包み込まれた放射線不透過性ハロゲン化物
質の層を有する。好ましいチューブにおいては,2つの
層はいずれも熱可塑性であって,好ましいベース層はポ
リウレタンである。好ましい放射線不透過性材料はハロ
ゲン化ポリウレタンであり,このときポリマー鎖に共有
結合したハロゲン原子によってチューブに対し放射線不
透過性が付与される。
【0010】本発明の1つの実施態様においては,放射
線不透過性ポリマーの1つ以上の長さ方向ストライプが
ベースポリマー層によって包み込まれる。他の実施態様
における本発明のカテーテルは,カテーテルの内壁と外
壁に積層されたベースポリマー層によって包み込まれた
放射線不透過性ポリマーの層を有する。
【0011】従って,本発明のカテーテルは,患者の体
中に投与される溶液が視認できるよう光学的に透明であ
り,またカテーテル自体がX線により視認できるよう放
射線不透過性である。放射線不透過性は,ポリウレタン
ベース層によって包み込まれたハロゲン化ポリウレタン
の層によって与えられる。従ってこのハロゲン化ポリウ
レタンは,カテーテルの保管中に空気と接触することが
ないし,また使用中に患者の血液流れと接触することが
ない。このため,放射線不透過性物質の分解により起こ
る遊離臭素や遊離ヨウ素や有毒性有機化合物の放出が防
止される。従って,カテーテルの使用時においては,い
かなる有毒性物質もカテーテルから患者の血液流れ中に
漏出することがない。
【0012】本発明には多くの異なった形の実施態様が
あるが,ここでは本発明の好ましい実施態様について詳
細に説明することとする。但し,以下に記載の開示内容
は,本発明の原理の代表的な例として考えるべきであり
,また本発明が以下に記載の実施態様に限定されるもの
でないことは言うまでもない。本発明の範囲は,特許請
求の範囲及びその等価物によって規定される。
【0013】患者の血液流れと接触する無毒性の生物学
的適合性ポリマーと,患者の血液流れから隔離された放
射線不透過性のハロゲン化ポリマーもしくはハロゲン化
ポリマー組成物とを含んだ本発明のカテーテル構造物に
ついて,図面を参照しつつ説明し,次いで,各成分を形
成するのに使用される物質について説明する。
【0014】図面を参照すると,図1と図2は,内腔1
4を画定しているプラスチック本体部12を有する典型
的なカテーテルチューブ10を示している。本体部12
は,内壁16と外壁18を有している。図2から明確に
わかるように,放射線不透過性ポリマーの1つ以上のス
トライプ20が,カテーテル長さの少なくとも一部に沿
って長さ方向に配置され,そして本体部12中に包み込
まれている。図2には,好ましい6個のストライプを有
した形のカテーテルが示されているが,1〜9個のいか
なるストライプ数であってもよい。
【0015】図3は本発明のチューブの他の実施態様を
示しており,放射線不透過性ポリマー22の層が,内腔
14a,内壁16a,及び外壁18aを画定するプラス
チック本体部の積層24と26によって包み込まれてい
る。
【0016】本発明のカテーテルの本体部は,生物学的
適合性があって,且つ体液と長時間接触しても有毒物質
を放出しない熱可塑性ベースポリマーであればいかなる
ポリマーでもよい。好ましいベースポリマーは,柔軟性
があって,しかも曲がりくねった体液通路(例えば患者
の血液流路)に入れていくに足る機械的強度をもったポ
リマーである。本発明は,これらの特性を有するポリマ
ー又はコポリマーのベース材料を使用するが,好ましい
ベース材料としては,ポリオレフィン(例えばポリエチ
レンやポリプロピレン),フッ素化エチレンプロピレン
コポリマー(FEP),ポリエステル,ポリウレタンウ
レア,及びポリウレタン等がある。最も好ましいのはポ
リウレタンである。
【0017】ポリウレタンベースポリマーは,ポリエス
テルポリウレタン,シリコーン−ウレタンブロックコポ
リマー,又はポリウレタンのいずれでもよいが,好まし
いのはポリウレタンであり,これはジイソシーネート,
ポリグリコール,及び連鎖延長剤の反応生成物である。
【0018】適切なジイソシアネートとしては,4,4
’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)等の
芳香族ジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート
や4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート
等の脂環式ジイソシアネート;及びヘキサメチレンジイ
ソシアネート(HMDI)等の脂肪族ジイソシアネート
;がある。
【0019】ポリグリコール成分としては,ポリエステ
ルグリコール,シリコーングリコール,及びポリエーテ
ルグリコール等がある。好ましいのはポリエーテルグリ
コールである。適切なポリエステルグリコールとしては
,例えばポリカプロラクトンやポリエチレンアジペート
がある。適切なシリコーングリコールとしては,例えば
ダウコーニング社から市販のQ4−3667のようなポ
リジメチルシロキサン−ポリエチレンオキシドコポリマ
ーがある。
【0020】好ましいポリエーテルグリコールとしては
,ポリエチレンオキシドグリコール,ポリプロピレンオ
キシドグリコール,及びポリテトラメチレンオキシドグ
リコール(PTMEG)等がある。最も好ましいのはポ
リテトラメチレンオキシドグリコールである。本発明に
使用されるPEMEGの分子量は,通常約600〜3,
300であり,好ましくは約1,000〜2,000で
ある。これらの物質は,ポリメグ(Polymeg;登
録商標)〔クェーカー・オーツ社(Quaker  O
ats  Co.)〕やテラタン(Terathane
;登録商標)(デュポン社)の商品名で市販されている
【0021】連鎖延長剤としては,水及び/又は炭素原
子が最大10個までの低分子量の枝分かれジオールもし
くは非枝分かれジオール,ジアミン,ジアミノアルコー
ル,あるいはこれらの混合物がある。連鎖延長剤の代表
的な例としては,1,4−ブタンジオール(BDO),
エチレングリコール,ジエチレングリコール,トリエチ
レングリコール,1,2−プロパンジオール,1,3−
プロパンジオール,1,6−ヘキサンジオール,1,4
−ビス−ヒドロキシメチルシクロヘキサン,ヒドロキノ
ンジヒドロキシエチルエーテル,エタノールアミン,エ
チレンジアミン,ヘキサメチレンジアミン,及び2−メ
チル−ペンタメチレンジアミン等がある。好ましい連鎖
延長剤は,1,6−ヘキサンジオール,エチレンジアミ
ン,ヘキサメチレンジアミン,及びBDOであり,最も
好ましいのはBDOである。
【0022】適切なポリウレタンベースポリマーは,約
20〜90重量%(好ましくは約25〜80重量%)の
ハードセグメント(HS)含量,約40A〜90D(好
ましくは約70A〜75D)のショアー硬度範囲,及び
約3,000〜10,000psiの引張強さを有する
。予め定めたハードセグメントのパーセントから成分比
を算出して上記ショアー硬度範囲内のポリウレタンを得
ることは,当技術者にとっては容易に実施しうる。
【0023】本発明の透明で放射線不透過性のハロゲン
化組成物は,高沸点のハロゲン化有機化合物に押出可能
なマトリックスポリマーをブレンドしたものである。適
切なハロゲン化有機化合物としては,例えば,ポリヨー
ド安息香酸エステル,オクタブロモジフェニルオキシド
,及びジブロモネオペンチルグリコール等がある。適切
なマトリックスポリマーとしては,例えば,ポリオレフ
ィン,ポリビニル(polyvinyls),及びポリ
ウレタン等があり,好ましいのはポリウレタンである。 本発明のブレンド物は,約10〜60重量%(好ましく
は約25〜50重量%)のハロゲン化有機化合物を含有
する。
【0024】放射線不透過性物質は,ポリマー鎖に共有
結合した臭素基又はヨウ素基を有する押出可能なポリマ
ーであるのが好ましい。適切なハロゲン化ポリマーは,
従来法に従ってハロゲン化出発原料から作製される,臭
素化もしくはヨウ素化されたポリオレフィン,ポリカー
ボネート,及びポリエステルである。使用することので
きるハロゲン化ポリマーの例が,前記の米国特許第4,
182,787号明細書に記載されている。
【0025】最も好ましい放射線不透過性ポリマーは,
約50〜80重量%のハードセグメント含量を有する臭
素化ポリウレタン及びヨウ素化ポリウレタンであり,こ
れらは臭素置換イソシアネートもしくはヨウ素置換イソ
シアネート,ポリグリコール,及び連鎖延長剤を使用し
て,以下に記載の方法のいずれかによって作製すること
ができる。適切なハロゲン化イソシアネートとしては,
ジブロモジフェニルメタンジイソシアネート,テトラブ
ロモジフェニルメタンジイソシアネート,ジブロモジシ
クロヘキシルメタンジイソシアネート,及びテトラブロ
モジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等がある。 適切なハロゲン化連鎖延長剤は,臭素化脂肪族グリコー
ル,臭素化芳香族グリコール,ヨウ素化脂肪族グリコー
ル,及びヨウ素化芳香族グリコールである。当然のこと
ながら,このようなハロゲン化グリコールは,ポリエー
テルグリコールやポリエステルグリコールの一部として
使用してもよい。適切なハロゲン化出発原料の例及びそ
の供給源が,前記の米国特許第4,722,344号明
細書に記載されている。
【0026】本発明のカテーテルは,約30〜60容量
%のハロゲン化ポリマー又はハロゲン化ポリマー組成物
を,前述のストライプ又は層の形で含んでもよい。
【0027】本発明のベースポリウレタンすなわちハロ
ゲン化ポリウレタンは,従来の二段法すなわちプレポリ
マー法によって作製することができる。本方法の1つの
例として,各ヒドロキシル基がジイソシアネート1分子
と反応して1つのイソシアネート末端基を有するプレポ
リマーが得られるよう(従来よりキャッピングと呼ばれ
ている方法),ヒドロキシル含有成分(すなわち,連鎖
延長剤とポリグリコール)を適切な溶媒中〔例えば,ジ
メチルホルムアミドかあるいは好ましくはジメチルアセ
トアミド(DMAC)〕にて約2当量のジイソシアネー
トと反応させる。次いで,その末端イソシアネート基と
連鎖延長剤との間の反応よって,プレポリマー分子がさ
らに連鎖延長される。プレポリマー法によるベースポリ
マーの作製例が実施例1に示されているが,この従来法
に対する種々の改良法は当技術者によく知られている。
【0028】これとは別に,ベースポリマーは,バルク
重合法又はワンショット重合法によって作製することも
できる。バルク重合法においては,プロセスの初めに全
成分が混合され,そして通常は撹拌しながら重合開始剤
(例えば,熱,触媒,及び放射線照射等)にて処理され
る。
【0029】本発明の1つの適切なバルク重合法におい
ては,ポリグリコールと連鎖延長剤との混合物を,所望
のハードセグメント−ソフトセグメント比に従った所定
の比率にて,従来の重合装置中に仕込む。激しく撹拌し
ながら,ジイソシアネートを一度に全部加える。反応が
自発的に進まない場合は,発熱反応を誘起するよう充分
に加熱してもよい。発熱が完了して温度が降下し始める
まで(一般には約1〜5分),反応混合物を激しく撹拌
する。透明で均質の溶融液(まだ高温である)を,硬化
前に反応器から取り出す。
【0030】これとは別の方法においては,ポリグリコ
ールとジイソシアネートを撹拌しながら混合し,そして
初期の発熱がおさまり始めたら,撹拌を継続しながら連
鎖延長剤を加える。
【0031】本発明のカテーテルは,ベースポリマーと
透明な放射線不透過性成分とから通常の同時押出法によ
って作製することができる。主押出機からのベースポリ
マー溶融流れと,同時押出機からの透明な放射線不透過
性ポリマー溶融流れが別々に保持され,そして押出機ヘ
ッドの前方下流部分において連続ストライプ又は層とし
て合わせられる。次いで押出機ヘッドを通ったこれらの
溶融流れがチューブ押出ダイ(共軸又はクロスヘッド)
を通過し,一体のチューブ部材としてチューブ押出ダイ
から出てくる。
【0032】押出機,同時押出機,及びダイを適切に選
択することによって,ストライプ,層,又は他の構造体
の数と厚さを,従ってベースポリマーと透明で放射線不
透過性の成分の容量%を,それぞれの同時押出チューブ
の要件に応じて調節することができる。
【0033】以下にいくつかの実施例を挙げて本発明を
さらに詳細に説明するが,本発明がこれらの実施例によ
って限定されることはない。
【0034】実施例1 ベースポリマーの一般的合成法 所望のハードセグメント含量を有するベースポリウレタ
ンを合成するのに必要な計算量のポリグリコールとBD
Oを,60℃にて樹脂ボトル中で混合し,4mmHgで
30分減圧ストリッピングを行った。本混合物を周囲温
度に冷却し,全ヒドロキシル含量を基準として化学量論
的当量のMDIを激しく撹拌しながら一度に全部加えた
。発熱反応が起こって温度が約80℃に達したとき,テ
フロンライニングを施したトレーに本混合物を注入し,
110℃で約60分ポストキュアーを行った。
【0035】これとは別の方法においては,ポリグリコ
ールとジイソシアネートを撹拌しながら混合し,初期の
発熱がおさまり始めたときに,撹拌し続けながら連鎖延
長剤を加えた。
【0036】実施例2 ハロゲン化ポリウレタンの一般的合成法所望のハードセ
グメント含量を有するポリウレタンを合成するのに必要
な計算量のポリグリコールと臭素化ネオペンチルグリコ
ールを,60℃にて樹脂ボトル中で混合し,4mmHg
で30分減圧ストリッピングを行った。 本混合物を周囲温度に冷却し,全ヒドロキシル含量を基
準として化学量論的当量のMDIを激しく撹拌しながら
一度に全部加えた。発熱反応が起こって温度が約80℃
に達したとき,テフロンライニングを施したトレーに本
混合物を注入し,110℃で約60分ポストキュアーを
行った。
【0037】これとは別の方法においては,ポリグリコ
ールとジイソシアネートを撹拌しながら混合し,初期の
発熱がおさまり始めたときに,撹拌し続けながら臭素化
ネオペンチルグリコールを加えた。
【0038】実施例3 透明で放射線不透過性の組成物の一般的作製法バンバリ
ーミキサーを使用し,7ポンドバッチにて透明・放射線
不透過性ポリマー組成物を配合作製した。所望のマトリ
ックスポリマーとハロゲン化有機化合物を計量し,ドラ
イブレンドし,ミキシングチャンバー中に入れ,その中
で60RPMにて配合した。ミキシングチャンバーの温
度を150〜190°Fに保持した。本混合物を溶融さ
せて3〜5分放置し,次いでローターの速度を20RP
Mに下げ,ジャケット付きミキシングチャンバーを水で
冷却した。約130°Fにて本混合物をミキシングチャ
ンバーから取り出し,室温に冷却した。本組成物を液体
窒素中に浸漬し,次いでフォアモースト・モデル(Fo
remost  Model)SHD−1粉砕機により
粗砕した。チップ状組成物を乾燥してから同時押出を行
った。
【0039】放射線不透過性の液状ハロゲン化有機化合
物に対しては,別の方法を使用した。マトリックスポリ
マーを前記液状ハロゲン化有機化合物と混合し,高温(
100〜200℃)に保持して,液状ハロゲン化有機化
合物を樹脂に吸収(通常は約12〜24時間)されやす
くした。
【0040】実施例4 光学的に透明な20ゲージ医療用チューブの放射線不透
過性 無毒性で生物学的適合性を有する熱可塑性ポリウレタン
ベースポリマーと,ストライプ用材料としての透明で放
射線不透過性のポリマー配合物とを同時押出することに
よって,35容量%の放射線不透過性材料を含む6つの
ストライプをもつ20ゲージ医療用チューブを作製した
。これらのチューブのX線に対する不透過性を,黄銅ロ
ッドを対照標準として測定した。70キロボルト(ピー
ク時)及び10ミリアンペア秒にて,チューブサンプル
にX線を照射した。X線フィルムを現像し,光学走査濃
度計を使用して画像を3回走査した。サンプルの平均ピ
ーク高さを黄銅対照標準ロッドの平均ピーク高さと比較
した。
【0041】表1
【0042】
【0043】実施例5 本発明のポリウレタンカテーテルと,放射線不透過性の
臭素化ポリウレタンのみで作製された従来技術のカテー
テルとを,周囲条件(すなわち,保存寿命をシミュレー
トした条件)にて大気中に6ケ月暴露放置した。従来技
術のカテーテルは臭素の強烈な臭いを発した。本発明の
カテーテルは,6ケ月以上にわたっていかなるハロゲン
臭気も発生しなかった。
【0044】実施例6 細胞毒性に関する研究 ノース・アメリカン・サイエンス・アソシエーション(
North  American  Science 
 Association)(オハイオ州,ノースウッ
ド)にて行った研究において,本発明による20ゲージ
の6ストライプ医療用チューブを,従来技術のチューブ
(放射線不透過性のハロゲン化物質が環境から隔離され
ていない)と比較した。
【0045】手順:  L−929マウス繊維芽細胞の
単層を成長させて集密化し,試験物(test  ar
ticle)をミニマム・エッセンシャル・メディウム
(Minimum  Essential  Medi
um)(MEM)(Eagle)とウシ血清(5%)と
の混合物20ml中に置き,そして37℃で24時間抽
出することによって作製した試験物抽出液に細胞をさら
した。 MEMのアリコートをネガティブ対照標準として使用し
た。抽出液にさらした後,顕微鏡を使用して細胞毒性の
影響を調べた。集密的細胞単層の有無,細胞内グラニュ
レーションの有無,細胞膨潤の有無,鈍鋸歯状形成の有
無,及び細胞溶解のパーセントを,24,48,及び7
2時間において記録した。50%以上の細胞溶解を引き
起こしたチューブ抽出液は有毒性であるとみなした。本
研究の結果を表2に示す。
【0046】表2
【0047】
【0048】ハロゲンが抽出媒体から完全に隔離されて
いる本発明のチューブ1と2は無毒性であるが,従来技
術によるチューブ3と4は有毒性であることが,表2か
らわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明のカテーテルの斜視図である。
【図2】  ライン2−2に沿って切り取った図1のカ
テーテルの断面図である。
【図3】  ライン2−2に沿って切り取った図1のカ
テーテルの他の実施態様の断面図である。
【符号の説明】
10  カテーテルチューブ 12  プラスチック本体部 14  内腔 16  内壁 18  外壁 20  ストライプ 22  放射線不透過性ポリマー

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  熱可塑性で光学的に透明なポリマーに
    よって包み込まれた熱可塑性で放射線不透過性のハロゲ
    ン化ポリマーを含むチューブ。
  2. 【請求項2】  前記ハロゲン化ポリマーが,前記光学
    的に透明なポリマー中に埋め込まれたストライプである
    ,請求項1記載のチューブ。
  3. 【請求項3】  前記ハロゲン化ポリマーが,前記光学
    的に透明なポリマーによって完全に被覆された層である
    ,請求項1記載のチューブ。
  4. 【請求項4】  前記ポリウレタンが,そのイソシアネ
    ート部分に共有結合したハロゲン原子を有する,請求項
    1記載のチューブ。
  5. 【請求項5】  前記ポリウレタンが,その連鎖延長剤
    部分に共有結合したハロゲン原子を有する,請求項1記
    載のチューブ。
  6. 【請求項6】  光学的に透明なポリマー層によって包
    み込まれた放射線不透過性のハロゲン化物質を含むチュ
    ーブ。
  7. 【請求項7】  前記ハロゲン化物質が,マトリックス
    ポリマーとハロゲン化有機化合物とのブレンド及びハロ
    ゲン化ポリマーからなる群から選ばれる,請求項6記載
    のチューブ。
  8. 【請求項8】  前記ハロゲン化有機化合物が,ポリヨ
    ード安息香酸エステル,オクタブロモジフェニルオキシ
    ド,及びジブロモネオペンチルグリコールからなる群か
    ら選ばれる,請求項7記載のチューブ。
  9. 【請求項9】  光学的に透明なポリウレタンの層によ
    って包み込まれた臭素化ポリウレタンの放射線不透過層
    を含むカテーテル。
  10. 【請求項10】  前記臭素化ポリウレタンがジブロモ
    ネオペンチルグリコールを含む,請求項9記載のカテー
    テル。
JP3079299A 1990-04-11 1991-04-11 放射線不透過性で光学的に透明な医療用チューブ Pending JPH04224758A (ja)

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