KR0151598B1 - 의학용 튜브 - Google Patents

의학용 튜브

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KR0151598B1
KR0151598B1 KR1019920003819A KR920003819A KR0151598B1 KR 0151598 B1 KR0151598 B1 KR 0151598B1 KR 1019920003819 A KR1019920003819 A KR 1019920003819A KR 920003819 A KR920003819 A KR 920003819A KR 0151598 B1 KR0151598 B1 KR 0151598B1
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하지메 쓰지까와
쥬니찌 하야시
사또루 곤도
아쓰시 우쓰미
다모쓰 가이데
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사노 미노루
닛쇼 가부시끼가이샤
가와노 쓰요오
미쓰비시쥬꼬교 가부시끼가이샤
시게나리 하야오
미쓰비시케이블고오교 가부시끼가이샤
오까노 미쓰다께
미쓰비시 가부시끼가이샤
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Abstract

체온에서 최소 0.5의 동적손실정접(mechanical loss tangent) 및 1∼1000MPa의 횡탄성률을 지니는 유기 중합체로 이루어진 의학용 튜브.
본 발명의 의학용 튜브는 체내로 쉽게 주입되며, 체내에 내재시 또는 체내로 부터 제거시 신체적 장애감 및 고통이 덜하다.

Description

의학용 튜브
제1도는 실험에 사용된 카뉼레(cannula)의 단면도이다.
본 발명은 동물용, 특히 인체용 의학용 튜브에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는, 본 발명은 카테테르(catherter), 정맥내 카뉼레(이후, 카뉼레로 약술함), 부우지(bougie) 및 체내 및 체외로의 액체 주입용 도관(conduit tube), 혈전 및 색전 제거 및 혈관확장용 튜브, 인공혈관, 인공기관(tracheae)등과 같은 질병의 검사, 관찰, 예방 및 치료용 기타 의학용 튜브에 관한 것이다.
의학용 튜브는 예를들면, 혈관, 특히 관상동맥, 기관, 난관, 뇨관, 각종 장기 등에 액체의 주입, 흡인 또는 관의 개출을 목적으로 주입된다. 근래에 제안된 카테테르는 상기 언급한 통상의 기능뿐만 아니라, 내시경용 조명섬유 및 상 안내자(image guide)와 같은 많은 기능을 지니고 있으며, 심지어 어떤 것에는 섬광동공(flash hole)이 장치되어 있다. 미합중국특허 제4,846,812호 에는 형상 기억 중합체로 이루어진 카뉼레가 제안되어 있다.
의학용 튜브의 체내 주입, 체내에 내재 및/또는 체내로 부터 제거시, 불쾌하거나 어떤 경우에 고통을 겪게되는(이러한 불쾌감 및 인체의 상태를 이후 본 발명에서는 일반적으로 신체적 장애감이라 기술한다.) 사람들이 많이 있다. 그러나, 이러한 신체적 장애감은 종래의 의학용 튜브에 있어서 그리중요하지는 않은 것으로 간주되었으며 이 신체적 장애감을 피하기 위한 아무런 조처도 하지 않았다. 상기 언급한 미합중국특허에 개시된 카뉼레는 이러한 측면을 무시하고 있다. 비친수성 수지로 구성된 내부 층을 지닌 이층구조를 사용함으로써 상기 카뉼레가 체액으로 팽창하는 것을 감소시키는 반면, 그 구성물질의 친수성이 매우 크기 때문에 카뉼레가 체내에 주입된후 혈액등과 접축하여 팽창되는 것을 방지할 수 없으며 그것이 신체적 장애감을 증가시킨다는 점에서 심각한 결점을 갖는다. 체내에 의학용 튜브에 내재시킴으로써 야기되는 신체상의 제약과 함께 이러한 신체적 장애감은 심리적 고통 뿐만 아니라 신체적 고통을 줄 수 있다.
그동안, 장내 식이 카테테르(Enteral Diet catheter;ED catheter)가 근년에 관심을 끌어 왔다. ED 카테테르는 성분 영양소, 장내 영양소 및 액체 식이의 투여를 위해 입 또는 코, 목, 식도 및 위를 경유하여 십이지장에 내재된다. 현재는 EVA(에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체)또는 실리콘으로 구성된 ED 카테테르가 사용되고 있다. EVA로 구성된 것은 단단하며 쉽게 주입될 수 있으나 강한 고통과 강한 신체적 장애감을 준다. 반면, 실리콘으로 구성된 것은 너무 연하여 쉽게 주입되지 못한다. 그러므로, 쉽게 주입될 수 있고, 주입 및 내재시 및 신체적 장애감을 거의 주지 않을 수 있는 ED카테테르가 바람직하다.
본 발명의 목적은 체내로 쉽게 주입될 수 있고, 신체에 내재 및 신체로 부터 제거시 고통과 신체적 장애감을 거의 주지 않는 의학용 튜브를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 광범위한 연구를 수행하였으며 후에 언급할 비 동적손실정접(specific mechanical loss tangent) 및 비횡탄성율(specific modulus of transverse elasticity)을 지닌 유기 중합체로 구성된 의학용 튜브가 이러한 목적의 요구사항을 만족시키며 체내로 주입될 튜브의 수분흡수를 특정범위로 부터 선택함으로써 신체적 장애감을 매우 감소시킬 수 있음을 발견하였다.
즉, 본 발명의 의학용 튜브는 체온에서 최소 0.5의 동적손실정접을 지니고, 체온에서 1-1000MPa의 횡탄성률을 지니는 유기 중합체로 구성되어 있으며, 바람직한 구현예에서는, 상기 유기 중합체의 수분흡수가 체온에서 5 중량 %이하이다.
본 발명의 의학용 튜브는 시험, 관찰, 진단, 치료, 예방 및 /또는 기타 목적을 위해 인체를 포함하는 동물의 몸체에 주입될 수 있는 카테테르, 카뉼레, 관주기(irrigator), 부우지 등과 같은 튜브형태의 모든 의학용 기구들을 포함한다. 즉, 본 발명의 튜브는 특별한 유기 중합체로 구성되며 용도, 기능 및 순환기 계통, 호흡기 계통, 소화기 계통, 비뇨기 계통, 생식기 계통 등과 같은 적용범위의 목적에 따르는 다양한 개량을 포함하며 액체 주입 및 방출기능, 체온측정기능, 혈압측정 및 혈액검사기능, 화학적 분석기능, 내시적 기능과 같은 기능을 지닌 것과 아위(laser)섬유 또는 기구(balloon)를 장치한 것으로 예시된다.
의학용 튜브의 예로는 정맥내 카테테르, 심장 카테테르, 혈관조영 카테테르, 혈관확장 카테테르, 혈전제거 카테테르, 담관 카테테르, 기관지 튜브, 위장 튜브, 경막 주위 카테테르, 식도 부우지, 중앙 심장 정맥 카테테르, 배액법 튜브, 대췌관 튜브, 경관 내재 카테테르, 내시경 카테테르, 뇨배출 카테테르, 비기관(nasotracheal)산소 카테테르, 흡인 카테테르, 투관침 카테테르, ED카테테르, 용액 주입 튜브등이 있다.
본 발명의 의학용 튜브는 인체를 포함한 포유류(예, 소, 토끼, 말, 양, 원숭이, 개, 고양이 등등)에 적용 가능하다. 따라서, 본 발명에서 체온이라함은 이들 동물의 체온을 의미하며 이 온도는 동물 종(species)에 따라 변한다.
본 발명의 의학용 튜브를 제형화하는 유기 중합체는 체온(T°C)에서 최소 0.5, 바람직하게는 최소1.0, 좀 더 바람직하게는 최소 2.0의 동적손실정접(tanδT)을 갖는다. tanδT가 0.5미만일 때, 튜브는 매우 단단하며 체내에 주입하는 동안 주변조직을 밀게되고 신체적 장애감을 주게된다. 이러한 tanδT에서, 튜브주변의 근육이 움직일 때 튜브가 고통을 주게 된다.
본 발명의 의학용 튜브는 체온에서 1-1000MPa의 횡탄성률(GT)을 지닌다. GT가 1000MPa를 넘으면 상기 의학용 튜브는 과도한 강도로 인해 체내 주입시 항상 신체적 장애감을 주며, 0.5미만의 tanδT값을 갖는 튜브에 대해서도 동일한 결함이 있다. 반면, 1MPa미만의 GT를 지닌 튜브는 낮은 동적 강도로 인한 내부 압력에 의해 압착될 수 있다. 카뉼레, ED카테테르등이 항상 체내에 장시간동안 내재하기 때문에, 신체적 장애감을 가능한한 최소로 감소시키는 것이 바람직하다.
본 발명에, 있어서, 상기 언급한 두개의 물리적 성질을 하기 방식으로 측정한다.
tanδT: 동적 손실 탄성률 A 및 동적 저장 탄성률 B를 각각 측정하고 A/B를 계산한다.
GT: 측정기기로서 RMS 800(제조원 : Rheometrics, Inc.)을 사용하여1.0Hz진동수의 비틀림 진동(torsional vibation)하에 GT를 측정한다.
바람직한 의학용 튜브는 5중량 %이하, 바람직하게는 2중량 %이하 및 특히 바람직하게는 1.5 중량%이하로 수분흡수를 하는 유기 중합체로 구성되어 있다. 수분흡수가 5중량%를 넘으면, 팽창튜브가 주변조직을 압착하고 신체적 장애감을 준다. 본 발명의 의학용 튜브를 카뉼레, ED카테테르 등으로 사용할 때 이것이 특히 명백하다. 본 발명의 의학용 튜브가 적용되는 동물의 체온(예 ; 인간의 경우 36.5℃)에서 수분흡수를 측정하고, 시료를 체온에 해당하는 온도를 지닌 물에 24시간동안 침지시키고, 수분을 흡수한 시료를 150℃에서 30분간 건조시키며, 분리된 수분을 칼 피셔(Karl Fischer)의 수분측정장치로 측정한다.
침투력의 관점에서 보면, 본 발명의 의학용 튜브는 체내에 주입된 후에, 즉 체온에서 상기 언급한 유연성을 갖고, 주입전에는 실온 또는 인공적으로 형성된 저온(예 ; 10∼15℃)에서 충분한 강도를 갖는 것이 바람직하다.
제1도에서 보는 바와같이, 본 발명의 튜브를 금속 천자 침(puncture needle)(예 ; 스테인레스 천자 침)을 지닌 카뉼레로서 사용할 때, 체내 주입 직전에 불충분한 강도가 놀랄만한 침투력의 상승을 야기시킬 수 있는데, 그 이유는 주입시 카뉼레의 팁(tip)이 때때로 환자에게 예리한 고통을 주는 천자침으로 부터 떨어져 구부러지기 때문이다.
이러한 관점에서 볼 때, 카뉼레가 충분한 강도를 지니는 것이 또한 바람직하다. 또한 ED카테테르가 입 또는 코, 목, 식도 및 위를 통해 십이지장에 내재되도록 고안되었기 때문에 카테테르에 충분한 강도가 부여되어야 한다. 상세하게는, 카테테르가 최소 2, 바람직하게는 최소 3, 특히 바람직하게는 최소8 의 GT-10/GT를 갖는 것이 바람직하며, 상기의 GT-10은 체온 보다 10℃낮은 온도에서의 횡탄성률이다.
본 발명에 사용되는 유기 중합체는 그것이 대상 동물에 해를 끼치지 않고, 체온에서 최소 0.5의 동적손실정접 및 1∼1000MPa의 횡탄성률을 갖는한 임의의 물질로 구성될 수 있다. 실시예에는 폴리우레탄, 스티렌-부타디엔 공중합체 및 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체가 포함되며 폴리우레탄이 바람직하다.
폴리우레탄 제조에 사용되는 이소시아네이트 성분에는 특별한 제한이 없으며 2,4-또는 2.6-톨릴렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, m-또는 p-페닐렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등과 같이 단독으로 또는 서로 조합하여 사용하는 폴리우레탄용으로 통상 사용되는 것일 수 있다. 이소시아네이트 성분으로서, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트가 특히 바람직하다.
폴리올 성분으로서, 한 분자내에 최소 2개의 활성수소, 특히 수산기를 갖는 것 및 지방족 아민, 방향족 아민 등을 개시제로 하여 디올 및 트리올과 같은 다가 알코올에 알킬렌옥사이드를 부가하여 제조한 폴리옥시알킬렌폴리올, 산과 알코올을 축합시켜 제조한 폴리에스테르폴리올, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리부타디엔폴리올, 폴리프로필렌글리콜, 폴리(1,4-부탄 글리콜 아디페이트), 폴리(에틸렌 글리콜 아디페이트), 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 및 비스페놀 A+프로필렌 옥사이드가 사용되며 비스페놀 A+프로필렌 옥사이드가 특히 바람직하다. 폴리올의 중량 평균 분자량은 약 200내지 2,000이 바람직하다.
사슬 연장제로서, 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올 및 디에틸렌 글리콜과 같은 글리콜, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 톨릴렌디아민 및 헥사메틸렌디아민과 같은 아민 및 트리메틸올프로판의 TDI(톨릴렌디이소시아네이트)축합 생성물, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 비스(2-히드록시에틸)히드로퀴논, 미스페놀A+에틸렌 옥사이드 및 비스페놀 A+프로필렌 옥사이드가 같은 폴리이소시아네이트가 사용된다. 이들중, 1,4-부탄디올이 특히 바람직하다.
이소시아네이트 성분, 사슬 연장제 및 폴리올 성분의 몰비는 1.5∼3 : 0.5∼2 : 1, 바람직하게는 1.8∼2.5 : 0.8∼1.5 : 1이다. 카뉼레 및 ED카테테르 단독인 경우, 그 비는 좀 더 바람직하게는 1.9∼2.2 : 0.9∼1.2 : 1이다.
필요하다면, 반응을 촉진시키기 위해 촉매를 사용할 수 있다. 촉매의 예로는 단독 또는 조합사용되는 트리에틸아민, 테트라메틸헥사메틸렌디아민 및 톨릴렌디아민과 같은 3차 아민 및 주석촉매(예 ; 옥틸산 주석, 올레산 주석 및 디부틸 주석 디라우르산 염)와 같은 금속 촉매가 있다.
우레탄은 촉매를 필요한 만큼 임의로 가하여 상기 언급한 이소시아네이트, 폴리올 및 사슬 연장제로 부터 합성한다. 이 합성방법은 예를들면, 일본국 공개 특허 공보 제293214/1986호 및 제244341/1988호 (미합중국 대응 특허 제413,771호)애 개시되어 있다.
본 발명의 의학용 튜브는 압출성형과 같은 공지의 방법으로 상기 기재된 재료로 부터 제조할 수 있다.
본 발명의 의학용 튜브의 외부 직경은 카뉼레를 합하여 예를들면 0.5∼2.8mm, 바람직하게는 0.6∼2.3mm이고 그 두께는 0.05∼0.4mm, 바람직하게는 0.1∼0.3mm이다. ED카테테르의 경우에는, 외부직경이 1.0∼4.0mm, 바람직하게는 1.6∼3.5mm이고 두께는 0.1∼1.2mm, 바람직하게는 0.2∼0.7mm이다.
이후, 본 발명은 실시예 및 비교 실시예로 상세히 기술된 것이나 그것 이 본 발명을 한정하지는 않는다.
[실시 예1∼10 및 비교 실시예1∼5]
표1에 나타낸 카뉼레용 각종 유기 중합체를 이용하여 압출성형으로 카뉼레를 제조하고 SUS304로 이루어진 천자 침을 거기에 위치시킨다. 사용된 재료의 화학종 및 26.5℃ 및 36.5℃에서 측정한 그들의 물리적 성질들을 표1에 요약하였다. 표1에 나타낸 재료중, 1∼10번에 재료를 각각 실시예 1∼10의 카뉼레용으로 사용하였으며 21∼25번 재료를 각각 비교 실시예1∼5에서 사용하였다. 표1에 나타낸 폴리우레탄용으로 사용된 이소시아네이트 성분, 폴리올 성분 및 사슬 연장제의 종류 및 양(몰비)을 표2에 도표화하였다.
[실험예 1]
본 발명의 튜브로 인해 발생되는 신체적 장애감의 정도를 검사하였다.
제1도는 본 실험에 사용되는 카뉼레(1)의 단면도이다. 실시에 1~10 및 비교 실시예 1~5에 나타낸 재료로 각각 이루어진 외부직경 1.32㎜, 내부 직경 0.96㎜, 두께 0.18㎜ 및 길이 70㎜의 내재부(indwelling portion)를 포함하는 카뉼레 및 폴리프로필렌으로 이루어진 허브(hub)(2)를 예리한 팁을 지닌 SUS 304로 이루어진 천자 침이 내부에 위치한 코어(core)와이어를 사용하여 종래의 압출성형으로 제조한다. 내재부는 테이퍼된 얇은 팁을 보유하며 팁의 두께는 중심 부분 두께의 약 절반이다.
상기에서와 같이 제조된 각각의 카뉼레를 이용하여 각각의 카뉼레가 인체에 주는 신체적 장애감의 정도를 검사하였으며, 그 결과를 표3에 요약하였다.
[시험방법]
좌측 팔의 척측피정맥으로 부터 개개의 건강한 개체(군단 10명)에 카뉼레를 삽입하고, 그를 통한 혈액의 흐름을 확인한 상태에서 천자 바늘(3)만을 추출한다. 허브쪽으로 부터 혈류의 방출을 확인한 3분 뒤에, 카뉼레를 이동시켜 신체적 장애감의 정도를 검사한다.
[판정기준]
각각의 개체에 의해 느껴지는 신체적 장애를 하기 판정기준에 따라 표현하고 개체10명의 신체적 장애감의 지수로서 평균을 취한다.
5 : 신체적 장애 거의 느끼지 못함.
4 : 신체적 장애 조금 느낌.
3 : 신체적 장애 느낌.
2 : 신체적 장애 다소 강하게 느낌.
1 : 신체적 장애 강하게 느낌.
[실험예 2]
실험예 1에서 사용된 각각의 카뉼레에 대하여 침투력 및 팁의 휨을 검사한다.
1.휨의 평가
100mm/min의 천자속도에서 6장의 포장지(백색 파라핀지, 중간크기, 105mm x 105mm)를 통해 카뉼레를 천자하고, 카뉼레 팁의 휨 정도를 나안으로 관측하고 비교 실시예의 카뉼레 팁의 휨 정도와 비교한다.
2.침투력의 측정
100mm/min의 천자속도에서 고무판(NR JIS K6301, 1.5mm두께, 쇼어A경도 : 30)을 통해 실험예1에서 사용된 각각의 카뉼레를 천자하고 카뉼레의 팁을 따르는 직선부분을 경도 시험 기록기(Shimazu S500D)로 측정한뒤 비교 실시예의 카뉼레의 팁과 비교한다. 그 결과를 표3에 요약하였다.
[실시예11∼12 및 비교 실시예6∼7]
실시예8에 기재된 재료로 이루어지고 외부직겨 3.5mm, 내부직경3.0mm,두계 0.25mm, 길이 1200mm(실시예11)의 튜브 및 실시예9에 기재된 재료로 이루어지고 외부직경 3.5mm, 내부직경3.0mm, 두께 0.25mm, 길이 1200mm(실시예12)의 튜브를 종래의 압출성형(튜브성형)방법으로 제조한다. 그 한쪽 끝에 주입분을 만들고, 다른 한쪽 끝에 배출부분을 만들며 배출부분을 따르는 부분에 0.5g의 중량을 보내서 ED카테테르를 형성한다. 비교를 위해, EVA(비교 실시예6) 및 실리콘(비교 실시예7)으로 이루어진 튜브를 각각 포함 하는 상기 기재된 바와같은 양자 모두 외부직경3.5mm, 내부직경3.0mm, 두계 0.25mm, 길이 1200mm인 ED카테테르를 제조한다.
[실험예 3]
본 발명의 의학용 튜브에 대해 주입의 편리성, 주입후의 통증 및 신체적 장애감을 검사한다.
6명의 건강한 인체에 코로 부터 목, 식도 및 위를 통해 십이지장에 이르도록 상기 제조된 각각의 ED카테테르를 사용하고, 24시간동안 내재시키며, 주입의 편리성, 내재시의 신체적 장애감 및 고통을 검사하여 그 결과를 표4에 나타내었다.
본 발명의 실험예에서 사용된 EVA 및 실리콘의 26.5℃ 및 36.5℃에서 의 물리적 성질은 하기와 같다.
상기 기재된 바와같은 실험결과로 부터 명맥한 바와같이, 본 발명의 의학용 튜브는 동물의 몸체에 주입시 탁월한 강도를 보유하며 쉽게 주입할 수 있다. 본 발명의 튜브는 체내는 내재시 충분한 압착내성 및 좌굴(buckling)내성을 나타내는 반면, 종래 튜브 보다 유연성이 더 크기 때문에, 장시간의 체내내재시에도 신체적 장애감을 덜 준다.
특히, 5중량%이하로 수분을 흡수하는 튜브는 종래의 고친수성 튜브에서 와 같이 혈관 등에서 팽창하지 않으며 사용시 신체적 장애감을 덜 준다는 점에서 유용하다.

Claims (9)

  1. 체온에서 최소 0.5의 동적손실정접(mechanical loss tangent) 및 1∼1000MPa의 횡탄성률을 갖는 유기중합체로 이루어지며, 체온에서의 상기 유기중합체의 수분흡수가 5중량%이하인 의학용 튜브.
  2. 제1항에 있어서, 체온보다 10℃낮은 온도에서의 유기 중합체의 횡탄성률이 체온에서의 유기 중합체의 횡탄성률의 최소 2배인 의학용 튜브.
  3. 제1항에 있어서, 유기 중합체가 폴리우레탄인 의학용 튜브.
  4. 제4항에 있어서, 폴리우레탄이 폴리에테르 폴리우레탄 또는 폴리에스테르 폴리우레탄인 의학용 튜브.
  5. 제4항에 있어서, 폴리우레탄 중에서 이소시아네이트 성분 : 사슬연장제 : 폴리올 성분의 몰비가 1.5 ∼3 : 0.5 ∼ 2 : 1 인 의학용 튜브.
  6. 제6항에 있어서, 유기 중합체의 이소시아네이트 성분 : 사슬 연장제 : 폴리올 성분의 몰비가 1.8 ∼2.5 : 0.8 ∼ 1.5 : 1인 폴리우레탄으로 이루어진 의학용 튜브.
  7. 제7항에 있어서, 유기 중합체의 이소시아네이트 성분 : 사슬 연장제 : 폴리올 성분의 몰비가 1.9 ∼2.2 : 0.9∼1.2 : 1 인 폴리우레탄으로 이루어진 의학용 튜브.
  8. 제1항에 있어서, 정맥내 카뉼레(cannula)인 의학용 튜브.
  9. 제1항에 있어서, ED카테테르(catheter)인 의학용 튜브.
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