KR100504320B1

KR100504320B1 - 배향된의료용튜브

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Publication number: KR100504320B1
Application number: KR1019970709950A
Authority: KR
Inventors: 패트릭 티. 리언; 추언 친; 도너 엘. 라스트런; 버렌드러 케이. 랄; 유안팡 에스. 딩; 수잔 알. 미즈너; 레콘 우; 마이클 티. 케이. 링; 마틴 에프. 밀러
Original assignee: 박스터 인터내쇼날 인코포레이티드
Priority date: 1996-05-03
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 2005-11-25
Also published as: EP0836491A1; DE69736160T2; JP4070813B2; AU2745097A; NZ329412A; KR19990028628A; AU726109B2; MX9800144A; NO316965B1; BR9702214A; CN1197399A; DK0836491T3; CA2225162A1; US5932307A; HK1010498A1; CA2225162C; CN1146447C; WO1997041906A1; NO980006D0; JPH11510587A

Abstract

본 발명은, 유체 경로를 한정하고, 종축을 가지며, 중합성 재료의 양이 99.999 내지 90.0% 범위이고, 첨가제의 양이 0.001 내지 10% 범위인 측벽을 포함하고,

직경이 감소하여 배향된 직경을 한정하도록, 그의 종축을 따라 배향되며,

초기 직경을 갖고 경질 하우징(74, 72)에 연결하기에 적합한 중합성 튜브(10, 32)에 관한 것이다.

Description

배향된 의료용 튜브{Oriented Medical Tubing}

본 발명은 의료용 튜브의 제조 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 튜브를 그의 종축을 따라 배향시키는 방법에 관한 것이다.

유용한 제제를 모으고, 가공하고, 용기에 저장하고, 운반하고, 결국에는 튜브를 통해 주입법에 의해 환자에게 전달하는 의료분야에서는, 최근에 그러한 용기 및 튜브의 제조에 유용한, 폴리염화비닐과 같은 통용되는 재료의 단점이 없는 재료를 개발하여 왔다. 튜브 제조를 위한 이러한 새로운 재료는 튜브가 유체 투여 세트에서, 또한 의료 주입 펌프와 함께 사용될 수 있도록 하기 위해 여러 특성들을 만족시켜야 한다. 이들 특성 중에서도, 재료는 광학적으로 투명하고, 환경 친화적이어야 하며, 충분한 항복(降伏) 강도 및 가요성을 가져야 하며, 최소량의 저분자량 첨가제를 가져야 하며, 의료 용액과 상용성이어야 한다.

의료용 튜브는 튜브 내 유체의 육안 확인이 가능하도록 하기 위해 광학적으로 투명한 것이 바람직하다. 초음파도 또한 튜브를 통과할 수 있어야 하는데, 그 이유는 주입 펌프와 조립된 센서가 통상적으로 초음파를 사용하여 튜브내의 기포와 같은 이상 상태를 검측하기 때문이다.

또한, 다량의 의료용 튜브가 매립되거나 소각을 통해 처분되므로, 튜브는 환경 친화적일 필요가 있다. 튜브를 매립하여 처분하는 경우에는, 가능한 한 적은 재료를 사용하여 튜브를 제조하는 것이 바람직하다. 제조 중에 발생된 파쇄물을 원재료에 혼입시켜 다른 유용한 제품으로 재가공할 수 있도록 재순환가능한 열가소성 재료를 사용함으로써 추가의 이익을 얻을 수 있다.

튜브가 소각에 의해 처분되는 경우에는, 환경에 유해하며, 자극적이고 부식성인 무기 산과 같은 부산물을 발생시키지 않거나 또는 부산물의 형성을 최소화하는 재료를 사용할 필요가 있다. 예를 들면, PVC는 소각 시에 문제가 될 만한 양의 염화수소 (또는 물과 접촉할 때에는 염산)를 발생시킬 수 있으므로 소각로의 부식을 야기하고 환경 오염을 일으킨다.

의료 용액과 상용성이 되도록 하기 위해서는, 튜브 재료는 가소제, 안정화제 등과 같은 저분자량 첨가제를 함유하지 않거나 또는 최소량으로 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 성분은 재료와 접촉하게 되는 치료 용액에 의해 추출될 수 있다. 첨가제는 치료제와 반응하거나 또는 용액을 비효과적인 것으로 만들 수 있다. 이것은 특히 약물의 농도가 중량 또는 용적 백분율 보다 백만분율(ppm)로 측정되는 생물 공학 약물 제제에서 문제가 된다. 생물 공학 약물은 아주 작은 손실이 생기는 경우에도, 제제를 쓸모 없는 것으로 만들 수 있다. 생물 공학 제제는 1회분 당 수천 달러의 비용이 들 수 있기 때문에, 1회 투약량이 절대 변화되지 않아야 한다.

폴리염화비닐('PVC')은 이러한 요건의 대부분을 충족시키므로 의료용 튜브의 제조에 널리 사용되어 왔다. PVC 튜브는 그것을 통해 흐르는 유체의 육안 확인이 가능하도록 광학적으로 투명하다. PVC 튜브는 펌프 투여 세트에서 잘 작용하는 것으로 알려져 있다. PVC 의료용 튜브는 또한 바람직한 응력 변형 특성을 가지므로 재료는 튜브 직경의 감소 없이 튜브의 종축을 따라 배향될 수 있다. 즉, PVC 튜브는 넥킹(necking)에 저항성이 있다. PVC 의료용 튜브는 또한 튜브를 통한 유체의 흐름을 중지시키거나 또는 감소시키기 위해 튜브의 측벽을 구부림으로써 작동하는 슬라이드 클램프(slide clamp)를 사용하여 튜브를 통한 유체의 유속을 조절하도록 할 수 있는 유리한 표면 특성을 갖는다. 슬라이드 클램프는 튜브에 자국을 남기거나 또는 튜브를 절단시키지 않고 사용될 수 있다.

PVC 그 자체는 경질 중합체이기 때문에, PVC를 가요성으로 만들기 위해 가소제로서 알려진 저분자량 성분이 첨가되어야 한다. 상기한 바와 같이, 이들 가소제는 유체에 의해 튜브로부터 추출될 수 있다. 이런 이유로, 또한 PVC를 소각시킬 때의 난점 때문에, PVC 의료용 튜브를 대체할 필요가 있다.

PVC와 관련된 단점 없이 의료용 용기 및 튜브의 많은 요건을 충족시키는 폴리올레핀류 및 폴리올레핀 혼합물이 개발되어 왔다. 폴리올레핀은 유체에 대해 최소 추출율을 갖기 때문에 통상적으로 의료 용도에 적합하다. 대부분의 폴리올레핀은 소각시에 유해한 분해 산물을 발생시키지 않으며, 대부분의 경우 열가소성으로 재순환될 수 있기 때문에 환경적으로 안전하다. 많은 폴리올레핀은 PVC에 대한 경제적인 대안을 제공할 수 있는 비용면에서 경제적인 재료이다. 그러나, PVC의 모든 바람직한 특성을 폴리올레핀으로 대체하는 데에는 극복해야 할 많은 난제가 있다.

예를 들면, 문제점은 의료용 튜브를 제조하기 위해 초 저밀도 폴리에틸렌(ULDPE)과 같은 폴리올레핀을 이용할 때 발생한다. 그러한 튜브는 불량한 표면 특성을 가지므로 슬라이드 클램프를 사용하여 튜브를 고정시킬 때 절단, 찢김 또는 자국이 남기 쉬운 것으로 밝혀졌다. ULDPE 튜브는 또한 펌프가 튜브 측벽에 대한 연속적인 충돌에 의해 튜브를 통한 유체의 유속을 조절하여 일정 시간 동안 일정량의 유체를 전달하는 펌프 가압형 투여 세트에서 사용하는 동안에 단점을 나타낸다.

환자에게 유용한 제제를 주입하는데 사용되는 펌프는 통상적으로 튜브 내의 유체의 배압, 및 유체 스트림 내의 기포와 같은 상태를 검측하기 위한 각종 센서를 갖는다. 센서는 부적합한 배압 또는 기포를 검측하면 펌프가 작동하지 않도록 한다. 센서는 일반적으로 투여 세트의 튜브의 일부가 적소에 고정되는 센서 본체를 갖는다. 폴리올레핀 튜브는, 센서 본체에 위치될 때 센서 하우징의 측벽에 대한 저항성으로 인해 변형되는 경향이 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 변형으로 인해 때때로 검출기에 이상 조건이 나타나고 주입 펌프가 부적절하게 작동 중지된다.

또한, 폴리올레핀 튜브는 낮은 항복 강도를 가지므로 넥킹으로 칭해지는 현상이 나타나기 쉬운 것으로 밝혀졌다. 넥킹은, 튜브의 종축을 따른 적당한 변형력 하의 튜브의 신장 시에 튜브 직경이 국지적으로 감소되는 것이다. 넥킹은 튜브를 통한 유체의 흐름의 감소 또는 완전한 제한을 야기시켜, 튜브를 비효율적인 것으로 만들 수 있다. 항복 강도와 모듈러스 사이에는 선형 비례 관계가 있기 때문에, 재료의 모듈러스를 증가시켜 항복 강도를 증가시킬 수 있다. 그러나, 의료 용도를 위한 충분한 항복 강도를 얻기 위해서는, 형성된 튜브는 펌프에서 기능하기에는 너무 높은 모듈러스를 갖는다.

본 출원인은 튜브의 종축을 따라 튜브를 예비 배향함으로써 튜브의 넥킹에 대한 저항성을 증가시킬 수 있음을 알게 되었다. 그러나, 배향 공정은 치수 불안정성을 유도시킬 수 있다. 특히, 배향된 폴리올레핀 튜브는 종종 '메모리 효과'로서 칭해지기도 하는, 열 복원으로 알려진 현상을 나타낸다. 열 복원은 배향된 튜브가 배향 공정 중에 도달하는 온도 이상으로 가열될 때 일어나는 복잡한 현상이다. 이러한 현상이 일어날 때, 튜브는 그의 배향을 상실하여 그 튜브의 수축 및 치수변화를 일으킨다.

폴리올레핀 튜브는 또한 저장, 수송 및 최종 이용 중에 불량한 열 안정성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 불량한 열 안정성은 일부는 폴리올레핀의 낮은 융점 또는 결정화 온도, 낮은 유리 전이 온도, 및 위에 언급한 배향 공정으로 인한 것으로 생각된다. 폴리올레핀 튜브의 불량한 열 안정성은 목적 치수의 변화 및 운송 또는 사용 중의 튜브의 꼬임을 유발할 수 있다. 이러한 치수 및 형태 변화는 또한 정확성, 펌프 상용성과 같은 기능적인 문제점을 유발할 수 있으며 기타 외관상의 결함을 일으킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 단일층 중합체 혼합물로부터 제조된 의료용 튜브의 확대 단면도이다.

도 2는 본 발명의 다층화된 튜브의 확대 단면도이다.

도 3은 의료용 튜브의 형성, 배향 및 열 고정 방법의 개략도이다.

도 3a는 튜브가 도 3에 나타낸 공정의 가열 또는 냉각 조를 통해 따라갈 수 있는 구불구불한 패턴의 평면도이다.

도 3b는 의료용 튜브의 형성, 건식 배향 및 열 고정 방법의 개략도이다.

도 4는 중력 가압형 유체 투여 세트의 평면도이다.

도 4a는 슬라이드 클램프의 평면도이다.

도 5는 펌프 가압형 유체 투여 세트의 평면도이다.

도 6은 의료용 튜브의 일부를 클램핑하는 펌프 센서 하우징이다.

도 7은 튜브를 하우징에 삽입하기 전의 튜브 및 하우징 단면의 측면도이다.

도 8은 튜브가 하우징에 삽입된, 튜브 및 하우징 어셈블리 단면의 측면도이다.

도 9는 하우징 슬리브관의 단면도이다.

도 10은 튜브가 삽입된 하우징 슬리브관의 단면도이다.

발명을 실시하기 위한 최적 형태

본 발명의 실시태양은 많은 다양한 형태를 가질 수 있지만, 본 발명의 바람직한 실시태양을 도면에 나타내고 본 명세서에 상세하게 기재하였다. 본 발명의 설명은 본 발명의 원리의 예증으로서 고려되어야 하고 본 발명의 광범위한 면을 예시된 실시태양으로 제한하려는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다.

I. 중합체 혼합물

본 발명의 중합체 혼합물은 단일층 중합체 구조물로 구현되거나, 또는 중합체와 같은 다른 기재에 부착되어 다층 구조물로 형성될 수 있다. 본 발명의 중합체 혼합물은 중합성 재료 및 첨가제를 포함한다. 중합체 혼합물은 의료용 튜브로 제조될 수 있으며 경질 중합체에 부착된다.

중합성 재료는 폴리올레핀 및 그의 공중합체, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌 및 탄화수소 블록 공중합체, 예를 들면 스티렌-부타디엔-스티렌 또는 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체 및 그의 수소화 유도체, 폴리우레탄과 같은 열가소성 탄성체, 상품명 페박스(PEBAX)로 판매되는 것과 같은 폴리아미드 및 폴리에스테르 공중합체, 상품명 하이트렐(HYTREL)로 판매되는 것과 같은 코폴리에스테르, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리이소부틸렌, 스티렌 부타디엔 고무, 및 기타 가교 결합된 탄성체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

적합한 폴리올레핀은 폴리에틸렌의 단독 중합체 및 공중합체 양자를 모두 포함한다. 적합한 공단량체는 지방족 올레핀, 메틸 아크릴레이트 및 비닐 아세테이트로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

바람직하게는, 폴리올레핀은 부텐-1, 옥텐-1을 포함한 알파-올레핀과 공중합체화된 에틸렌(총체적으로 초 저밀도 폴리에틸렌('ULDPE')으로 칭해짐), 또는 메틸 아크릴레이트(메틸 아크릴레이트 공단량체 33% 미만) 또는 비닐 아세테이트(메틸 아크릴레이트 공단량체 33% 미만)와 공중합체화된 에틸렌이다. ULDPE는 일반적으로 약 0.8 g/㎤ 내지 약 0.95 g/㎤의 밀도를 갖는다.

첨가제는 골격에 5개가 넘는 탄소 원자를 가지며, 또한 아민, 아미드, 히드록실, 산, 아세테이트, 암모늄염, 금속 알코올레이트, 금속 카르복실레이트 및 다수의 1,3-디카르보닐 화합물의 금속 착물과 같은 유기금속 화합물, 페닐 포스핀, 피리딘, 피롤리돈, 이미다졸린 및 옥사졸린으로 이루어진 군으로부터 선택된 전자 음성기를 갖는 지방족 또는 방향족 탄화수소 또는 중합체이어야 한다.

이 혼합물은 90 내지 99.999 중량%, 더욱 바람직하게는 98.0 내지 99.99 중량%의 중합체 성분을 가져야 한다. 첨가제의 양은 0.001 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 2 중량%이어야 한다.

II. 혼합 방법

중합체 혼합물의 성분은 용융 혼합, 텀블 혼합과 같은 물리적 혼합, 또는 반응성 압출과 같은 다른 수단을 통해 혼합되어야 한다.

III. 의료용 튜브의 제조 방법

도 1은 본 발명의 혼합물 중의 하나로부터 제조된 본 발명의 의료용 튜브(10)을 나타낸다. 튜브(10)은 약 0.0076 내지 약 1.02 cm(0.003 내지 0.4 inch) 범위의 내경 치수 및 약 0.30 내지 1.27 cm(0.12 내지 0.5 inch)의 외경 치수를 가져야 한다. 더욱 상세하게는, 상품명 플로-가드(FLO-GARD)(등록상표) 및 콜리그(COLLEAGUE)(등록상표)로 판매되는 박스터(Baxter) 주입 펌프와 같은 의료용 주입 펌프를 사용한 유체의 투여에 사용하기 위한 의료용 튜브는 약 0.25 내지 약 0.27 cm(0.099 내지 0.105 inch) 범위의 내경, 약 0.34 내지 0.37 cm(0.134 내지 0.145 inch)의 외경 및 약 0.046 내지 약 0.053 cm(0.018 내지 0.021 inch) 범위의 벽 두께를 갖는다. 튜브는 50,000 psi 미만, 더욱 바람직하게는 40,000 psi 미만의 탄성 모듈러스를 갖는 가요성인 것이어야 한다.

도 2는 용액 접촉 층인 제1층(22), 제2층(24) 및 그들 사이의 결합 층(26)을 갖는 다층화된 튜브(20)을 나타낸다. 제1층(22)는 중합체 성분에 대해 상기한 바와 동일한 중합체 군으로부터 선택될 수 있다. 그러나, 제1층(22)는 첨가제를 갖지 않을 것이다. 제2층(24)는 상기한 군으로부터 선택된 상기한 함량의 중합성 재료 및 첨가제를 갖는 상기 특정의 혼합물로 이루어질 것이다. 많은 경우에, 제1층(22)는 결합 층(26) 없이도 제2층(24)와 충분히 상용성일 것이다.

튜브(20)의 제1층(22)는 총 벽 두께의 98 내지 50%의 두께를 가져야 하며, 제2층(24)는 2 내지 50%의 두께를 가져야 하며, 결합층(26)은 0 내지 10%의 두께를 가져야 한다.

IV. 튜브의 열 고정 및 배향 방법

튜브(10, 20)은 그의 종축을 따라 배향되는 것이 바람직하다. 이러한 배향 단계는 종방향에서의 튜브의 항복 강도를 증가시킴으로써 사용 중에 튜브의 넥킹 경향을 감소시킨다. 사실상, 튜브의 예비 배향은 추가의 넥킹에 대한 저항성을 증가시킨다. 바람직하게는, 튜브(10, 20)은 튜브의 초기 내경 및 외경이 배향 후의 튜브(10, 20)의 직경보다 10 내지 300%, 더욱 바람직하게는 20 내지 120%, 가장 바람직하게는 30 내지 70% 더 크도록 배향되어야 한다. 이러한 범위는 그 안의 모든 조합 형태 및 준 조합 형태를 포함한다. 배향 후의 직경에 대한 초기 직경의 비를 배향 비라고 지칭한다. 배향 공정은 하기하는 바와 같은 습식 배향 공정 또는 건식 공정일 수 있다.

도 3은 튜브를 습식 배향 공정으로 배향하는 방법의 개략도(30)을 나타낸다. 습식 배향의 방법은 중합체 혼합물로부터 튜브(32)를 제공하는 단계, 및 튜브(32)가 상기 항목 III에서 특정한 바와 같은 바람직한 내경 및 외경, 및 배향 비를 갖도록 튜브(32)를 그의 종축을 따라 배향하는 단계를 포함한다. 배향 단계는 튜브 분자를 종축을 따라 배향하여, 후속적인 종방향 가압 시에 넥킹에 대한 저항성을 증가시킨다. 그 후에, 튜브(32)를 열 고정시켜 튜브의 수축율을 감소시키고 튜브를 배향된 치수로 고정시킨다.

튜브(32)(단일층화된 튜브(10) 또는 다층화된 튜브(20)일 수 있음)는 라인으로서 칭해질 수 있는 연속 경로를 따라 화살표(34)에 의해 표시된 방향으로 인장된다. 용어 '업-라인'은 선을 따라 튜브(32)의 유동 방향과 반대 방향의 선에 따른 위치를 의미한다. 반대로, '다운-라인'은 튜브의 유동 방향의 위치를 의미한다. '라인'이란 용어를 사용함으로써 방법이 직선적으로 수행되어야 하는 것으로 생각되어서는 안되며, 그 방법이 일련의 연속 단계로 수행되는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 튜브(32)는 압출기(36)에 의해 형성된다. 압출기(36)에서 배출되는 튜브(32)의 외경 치수는 바람직하게는 배향 후보다 10 내지 300%, 더욱 바람직하게는 20 내지 120%, 가장 바람직하게는 30 내지 70% 더 크다. 압출기(36)에서 배출되는 튜브의 직경은 초기 직경으로 지칭된다.

튜브(32)는 압출기(36)으로부터 제1 인취 장치(37), 제2 인취 장치(38), 제3 인취 장치(39) 및 제4 인취 장치(40)에 의해 인장된다. 인취 장치(37, 38, 39 및 40)은 실리콘 또는 고무 코팅되어 튜브(32)와의 마찰 계수를 증가시킬 수 있다. 제2 및 제3 인취 장치(38 및 39)는, 동시에 한 세트를 넘는 튜브(32)를 수용하기 위하여 축 방향으로 이격되고 원주상으로 연장된 복수의 홈을 인취 장치(38, 39) 표면 상에 가질 수 있다.

압출기(36)에서 배출된 후에, 튜브(32)는 튜브를 공기 또는 액체로 냉각시키는 제1 냉각 조(41)을 통과한다. 바람직하게는, 제1 냉각 조(41)은 온도 범위가 4 내지 45 ℃인 수조이다.

튜브(32)는 제1 냉각 조(41)에서 배출된 후에, 원하는 배향 비를 얻기 위하여 제2 인취 장치(38)을 제1 인취 장치(37) 보다 더 빠른 속도로 작동시켜 튜브(32)를 배향시키는 제1 인취 장치(37)과 제2 인취 장치(38) 사이에서 연장된다. 라인의 이 부분은 배향 부분(42)로 지칭된다. 바람직하게는, 제2 인취 장치(38)은 제1 인취 장치(37)보다 약 4 내지 10배 더 빠른 속도로 작동된다. 제1 및 제2 인취 장치(37, 38)의 상대 속도를 조절함으로써, 튜브(32)의 최종 내경 및 외경을 조절하고 바람직한 배향 비를 얻을 수 있다.

배향 부분(42)에서, 튜브(32)는 튜브를 공기 또는 액체에 의해 냉각시키는 제2 냉각 조(43)을 통과한다. 바람직하게는, 제2 냉각 조(43)은 제1 냉각 조(41)과 같이 온도 범위가 4 내지 45 ℃인 수조이다.

배향된 튜브(32)의 메모리 효과를 극복하기 위하여, 운송, 저장 및 사용 중에 통상적으로 노출될 온도 이상이지만 튜브가 완전히 용융되는 온도보다는 낮은 온도로 튜브를 가열할 필요가 있다. 튜브를 사용 온도 이상의 온도에 노출시킴으로써, 덜 정렬된 저융점의 결정이 용융되고 사용 온도 범위 이상에서 열적으로 안정할 고융점 결정이 남게 된다. 고 배향된 거대 분자 사슬의 일부는 이완되어 열 안정성이 증가된 튜브를 제공할 것이다.

이 목적을 위하여, 제2 냉각 조(43)에서 배출된 후에 튜브(32)는 제2 인취 장치(38) 주위를 돌고 제2 인취 장치(38)과 제3 인취 장치(39) 사이에 걸쳐진다. 튜브(32)는 압출기(36)을 향한 방향과 역 방향으로 튜브가 열 고정되는 가열 조(44)를 통해 진행된다. 바람직하게는, 가열 조(44)를 제2 냉각 조(43) 위에 위치시켜 작업 공간을 절약한다. 그러나, 이러한 위치는 선택적이다. 공정의 이러한 부분은 열 고정 부분 또는 단계(45)로 지칭된다. 바람직하게는, 열 고정 단계(45)는 배향 부분(42) 후에 온라인으로 행해지지만, 배치식 공정으로 오프라인으로 행해질 수 있다. 열 고정 단계(45)중에, 튜브(32)는 튜브를 가열된 공기 또는 액체와 같은 매체에 의해 가열시키는 가열 조(44)를 통과한다. 가열 조(44)는 바람직하게는 온도가 약 50 내지 99℃인 수용액이다. 염과 같은 첨가제가 수용액에 첨가될 수 있다.

튜브(32)는 열 고정 단계(45) 중에 배향되지 않는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 튜브(32)는 튜브의 수축을 방지하거나 또는 조절하기 위하여 제2 인취 장치(38)과 제3 인취 장치(39) 사이에서 튜브를 팽팽하게 하는 최소 장력하에 유지되거나 또는 일정하게 늘어지도록 해야 한다. 따라서, 제2 및 제3 인취 장치(38, 39)는 유사한 속도로 작동되거나 또는 약간의 수축을 수용하기 위하여 제3 인취 장치(39)가 제2 인취 장치(38)보다 약간 더 느린 속도로 작동될 수 있다.

또한, 열 고정 부분(45)에서 튜브(32)의 추가의 배향을 방지하기 위하여, 가열 조(44)를 통해 인장되는 동안 지지 구조물(47)로 튜브(32)를 지지하는 것이 바람직할 수도 있다. 그러나, 지지 구조물(47)을 제공하는 것은 선택적이다. 적합한 지지 구조물(47)로는 열 고정 부분(45)를 통과하는 튜브(32)와 동일한 속도로 움직이는 콘베이어를 포함한다. 다른 지지 구조물(47)은 튜브보다 더 큰 직경을 갖는 플라스틱 또는 금속 도관이며, 튜브(32)는 도관의 내표면에 의해 지지된다.

가열 조(44)로부터 배출된 후에, 튜브(32)는 제3 인취 장치(39) 및 제4 인취 장치(40) 사이에 걸쳐진다. 인취 장치(40)은 추가의 배향을 방지하기 위하여 인취 장치(39)와 유사한 속도로 또는 (39)보다 약간 느린 속도로 작동되어야 한다. 튜브(32)는 다시 제2 냉각 조(43)을 통과한다. 물론, 별도의 냉각 조를 제공할 수 있지만, 이러한 배치가 작업 공간을 절약한다.

또한, 최소의 공간으로 튜브의 최대 냉각 또는 가열을 실시하기 위하여 도 3a에 나타낸 바와 같이 냉각 조(43) 또는 가열조(44)를 통과하는 수개의 긴 회선을 만드는 것이 바람직하다. 이것은 가열 조(44) 또는 냉각 조(43)을 통과하는 구불구불한 패턴을 형성하는 복수의 이격된 롤러(49)를 제공함으로써 성취될 수 있다.

튜브(32)의 추가의 배향을 방지하기 위하여, 제3 인취 장치(39)와 유사한 속도로 또는 더 느린 속도로 제4 인취 장치(40)을 작동시킬 필요가 있다.

제4 인취 장치(40)을 통과한 후에, 튜브는 배향된 직경을 가지며 절단기 또는 스풀(48)을 통과하며, 거기에서 튜브(32)는 적당한 길이로 절단되거나 또는 저장 또는 운송을 위해 스풀 주위에 감겨진다.

도 3b는 건식 배향 공정(30')을 나타낸다. 건식 배향 공정은 습식 배향 공정과 대부분의 면에서 동일하며, 주요한 차이점은 튜브(32)가 인취 장치(37) 및 (37a) 사이의 부분(42')에서 배향된다는 것이다. 인취 장치(37a)는 인취 장치(37)보다 더 빠른 속도로 작동된다. 건식 배향 단계(42') 중에, 튜브(32)는 습식 배향 단계(42)에서와 같이 수조(43)에 침수되지 않는다. 건식 배향 공정에서, 인취 장치(38), (39) 및 (40)은 인취 장치(37a)와 유사하거나 또는 더 느린 속도로 작동될 것이다.

V. 튜브의 사용 방법

본 발명의 의료용 튜브(32)는, 유체가 정맥내 백(I.V. bag)(62)와 같은 유체 용기로부터 환자의 혈관계에 주입되는 투여 세트(60)(도 4)를 사용하여 환자에 유체를 투여하는 것과 같은 각종의 의료 시술에서 사용될 수 있다. 유체 흐름 속도는, 길이를 따라 점점 가늘어지는 슬롯(64)를 갖는 클램프(63)과 같은 유체 제어 장치에 의해 제어될 수 있다. 슬롯(64) 내의 다양한 위치에 튜브를 배치시킴으로써, 슬롯의 벽이 튜브(32)의 측벽을 가압하여 튜브를 통과하여 흐르는 유체의 속도를 변화시킬 수 있다.

튜브(32)는, 또한 의료용 주입 펌프(66)를 사용하여 튜브(32)를 통해 유체를 환자에게 주입하는 펌프 가압형 시스템(65)(도 5)에서 사용될 수 있다. 이와 같은 의료용 펌프(66)는 선형 연동 펌프, 회전 연동 펌프 및 튜브의 측벽에 연속적으로 충돌하여 튜브를 통해 유체가 흐르도록 하는 기타 펌프를 포함한다.

선형 연동 펌프에서, 복수개의 펌프 핑거(finger)는 튜브의 일부를 따라 나란하게 이격되며 유체 흐름선에 나란하게 단계식으로 튜브 측벽에 충돌하도록 작동하여 튜브를 통해 유체를 이동시킨다.

회전 연동 펌프는 회전 운동을 위해 장치된 원형의 드럼을 구비한다. 튜브(32)는 드럼을 따른 지점에 근접하게 배치된다. 드럼은, 원주 둘레에 이격된 복수개의 성분을 구비하고 이들 성분은, 튜브(32)를 통해 유체가 펌핑되도록 드럼이 회전할 때 연속적이고 효과적으로 튜브 측벽과 맞물린다.

미국 특허 제5,151,019호에 기재된 것과 같은 기타 펌프는, 비폐색식으로 원형이 찌그러지게 튜브를 변형시켜 제어하는 방식으로 튜브를 통해 유체를 이동시킨다. 즉, 매우 심하게 변형되는 경우에도 서로 접근하는 튜브의 반대쪽 내면은 접촉하지 않는다. 본 출원인은 본 발명에 미국 특허 제5,151,019호, 특히 제4 칼럼, 제63 행 내지 제5 칼럼, 제 25행; 및 제 7컬럼, 제 6행 내지 제 8컬럼, 제 9행에 기재된 이와 같은 펌프의 일반적인 작동 원리를 설명하는 부분을 인용한다.

각각의 이들 펌프(66)는 펌프의 제어를 돕는 각종의 붙박이 센서를 구비할 수 있다. 예를 들면, 의료용 펌프(66)는 전형적으로 공기가 환자의 혈관 시스템으로 펌핑되는 것을 막는 기포 센서를 구비한다. 배압 센서가 구비되어, 환자가 튜브를 크림핑하거나 또는 다른 식으로 튜브가 비틀어져서 유체 흐름에 대한 저항성이 증가되는 것을 검측한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 센서는 일반적으로 투여 세트의 튜브(32)의 일부가 적소에 고정되는 센서 하우징(67)을 구비한다. 기포를 검측하기 위해 튜브를 통해 빛을 통과시킴으로써 기포를 감지할 수 있다. 튜브(32)의 직경의 변화를 검출하여 유체 배압을 감지할 수 있다.

VI. 경질 의료용 하우징

도 4 및 도 5의 투여 세트(60)은 Y 형 주사 부위(74)와 같은 각종의 경질 플라스틱제 하우징에 연결되어 유체를 전달하는 튜브(32)를 포함한다. 튜브(32)는 이와 같은 각각의 하우징(72, 74) 상의 하우징 슬리브관(76)에 연결된다.

하우징(72, 74) 및 그의 하우징 슬리브관(76)은, 바람직하게는 폴리카르보네이트, 코폴리에스테르, ABS, 아크릴, 나일론, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리술폰, 및 폴리이미드와 같은 경질 중합체로 이루어진다. '경질 중합체'라는 용어는 탄성 모듈러스가 50,000 psi 초과, 바람직하게는 100,000 psi를 초과하는 중합체를 의미한다. 전형적으로, 하우징(14)는 압출 성형술에 의해 구조화된다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징 슬리브관(76)은 그의 말단에 개구(82)가 구비된 긴 원통형 본체(80)를 갖는 것이 바람직하다. 개구(82)에 의해 튜브(32)의 말단을 수용하도록 치수화된 챔버(84)로 인도된다. 하우징 챔버(84)는 내부 유체 흐름 채널(86)에 연결된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 내부 채널(82)는 환자에 전달되는 유용한 제제를 보유한 용기(88)로 유체를 전달한다.

도 7을 참조하면, 하우징 슬리브관(76)은 일반적으로 깔대기 형태의 챔버(84)로 한정되는 내면(90)을 구비한다. 챔버(84)는 개구(82)와 인접하고 제1 직경을 갖는 제1 영역(84a) 및 복수개의 리브(rib)(92)가 배치된 제2 영역(84b)를 구비한다. 내부 유체 채널(86)은 바람직하게는 제1 직경 미만의 제2 직경을 갖는다. 테이퍼(94)는 제2 영역(84b)을 내부 흐름 채널(86)에 연결시킨다. 테이퍼(94)의 각도 α는, 하우징 슬리브관(76)의 중심선(96)으로부터 측정된 각도로서 바람직하게는 0.25 내지 1.0 도이다.

바람직하게는, 제1 및 제2 챔버 영역(84a, 84b)에서 제1 직경은 개구(82)로부터 흐름 채널(86)으로 완만하게 줄어들거나 감소한다. 이와 같은 테이퍼의 각도는 중심선(96)으로부터 측정된 드래프트(draft) 각 β로 알려져 있다. 하우징은 전형적으로 사출 성형법에 의해 제조되므로, 챔버(84)를 한정하는 형태를 갖는 기구에 의해 챔버(84)가 형성된다. 하우징을 제조한 후 기구를 제거하여야 하고, 내면(90)의 드래프트 각 β는 튜브의 마찰 경계면을 감소시켜 기구가 제거되는 것을 돕는다.

바람직하게는, 흐름 채널(86)의 제2 직경이 가요성 튜브(32)의 외경 미만이어서 테이퍼(94) 일부분이 스톱(98)으로 작용하여 튜브(32)가 하우징 슬리브관(76)으로 더 삽입되는 것을 방지하고 접착제가 유체 경로로 이동하는 것을 방지할 수 있다(도 8 참조). 또한, 바람직하게는, 튜브(32) 유체 경로(70)은 하우징 슬리브관(76), 흐름 채널(86)과 나란하게 되어 접속 지점에서 유체 흐름에 대한 저항성을 최소화시킨다. 사실상, 테이퍼(94)는 튜브가 꼭 들어맞게 되는 오목부를 한정하여 이와 같은 바람직한 배열이 얻어진다.

도 4, 8 및 9에 도시된 바와 같이, 하우징 슬리브관(76)은 또한 영역(84b)에 배치된 원주 둘레에 이격된 복수개의 리브(92)를 구비한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 약 120 도로 이격된 3개 이상의 리브(92), 더욱 바람직하게는 5 개의 리브를 갖는다. 물론, 리브(92)는 본 발명에서 벗어나지 않는 한 고르지 않게 이격될 수 있다. 또한, 3개 이상인 임의 갯수의 리브(92)를 구비할 수 있다. 리브(92)는 제2 챔버 영역(84b)의 내경 표면(90)으로부터 연장되고, 바람직하게는 유체 채널(86) 이전의 어떠한 지점에서 종결된다. 각각의 리브(92)는 가변적이고 서로 상이한 길이를 가질 수 있고, 각각은 영역(84b) 내의 다양한 지점에서 개시 및 종결될 수 있다. 바람직하게는, 외면(50)의 일부분의 리브(43)는 하우징 중심선(96)과 평행하게 연장된다.

리브(92)는 내면(90)으로부터 리브(92)의 최고점(102)까지 측정된 높이를 갖고, 이는 약 0.00254 내지 약 0.0254 cm(약 0.001 내지 약 0.010 inch) 범위이다. 리브(92)의 높이는 튜브(32)의 외면(104) 및 리브(92)의 외부(102) 사이의 원주둘레에 바람직한 틈을 제공하여 이들 사이에 접착 영역(106)을 한정한다. 접착 영역(106)은 접착 결합을 형성하기에 충분한 양의 접착제를 수용하기에 충분히 커야 하지만, 튜브(32) 및 하우징 슬리브관(76) 사이에서 틈 및 약한 결합이 생길 정도로 커서는 안된다.

리브(92)의 높이 및 개구(82)를 향해 내향하는 그의 위치는, 챔버(84)로 튜브(32)를 삽입시킬 때 튜브(32)의 외면(104)로부터의 접착제의 간섭 및 유실을 최소화시킨다. 리브(92)는 임의의 기하학적 프로파일을 가질 수 있으나, 접착제를 최소한 간섭시키도록 바람직하게는 반경화되거나, 다소 원형화된다. 가요성 튜브(32)를 삽입하는 중에 현저한 양의 접착제가 제거되는 경우, 튜브(32)와 하우징 슬리브관(76) 사이에 채널이 형성되어 튜브(32)를 통해 운반되는 유체가 바람직하지 않은 정도로 누출될 수 있다.

리브(92)는, 또한 하우징 슬리브관(76) 내에서 튜브(32)를 중앙에 위치시키는 것을 보조하는 가이드 수단으로 작용한다. 튜브(32) 및 하우징 슬리브관(76) 사이에 접착제를 원주 주변에 균일하게 분포시키고 더욱 견고한 접착 결합을 제공하기 위해, 하우징 슬리브관(76) 내에서 튜브(32)를 중앙에 위치시키는 것은 중요하다.

도 10은 연결 위치에서의 하우징 및 튜브 어셈블리(78)을 도시한다. 튜브 말단(108)이 스톱(98)과 인접하도록 하우징 슬리브(76)의 챔버(84)에 튜브(32)를 배치시킨다. 접착 영역(106)은 접착제로 충전된 것으로 나타난다.

본 발명의 다른 측면은, 상기의 튜브(32) 및 하우징 슬리브(76)을 사용하는 도 10에 도시된 튜브 및 하우징 어셈블리(78)의 형성 방법을 제공한다.

이들 방법은 개구(82)를 구비한 경질 하우징 슬리브관(76)을 제공하는 단계를 포함하여, 챔버(84)가 내부 채널(86)에 연결된다. 상기한 바와 같이 원주 둘레에 이격된 복수개의 리브(92)는 챔버(84) 내에 위치한다. 이 방법은 또한 일정량의 접착제를 접착 영역(106)에 적용하고, 튜브 말단(108)이 스톱(98)에 접할 때까지 슬리브 개구(82)로 튜브(32)의 말단부를 삽입하는 단계를 추가로 포함한다. 더욱 바람직하게는, 튜브(32)는 챔버(84) 내로 삽입되고 이어서 접착제는 접착 영역(106)에 부가되고 튜브(32)의 원주 둘레에서 위킹된다. 리브(92)는 튜브(32)의 말단부(108)을 하우징 슬리브관(80)의 중앙부로 인도하여 튜브(104)의 외면 및 하우징 슬리브(80)의 내면(90) 사이에 접착 영역(106)의 경계를 한정한다. 이들 방법은 최종적으로 접착 영역(106) 내에 결합을 형성하는 접착제를 경화시켜 하우징 슬리브(80) 내에 튜브(32)를 고정시키는 단계를 포함한다. 경화 단계는 열, 자외선, 에너지, 압력 또는 접착제를 경화시키는 기타 수단을 포함할 수 있다.

상기 방법에 사용되는 적합한 접착제로는 시아노아크릴레이트, 고온 용융 접착제, 자외선 경화 접착제, 에멀젼, 에폭시 및 압력 민감성 접착제가 있다.

VII. 실시예

A. 실시예 1

도 1에 도시된 중합체 성분을 0.23 중량%의 첨가제 및 나머지의 중합성 물질과 텀블 혼합하였다. 혼합물은 0.23 중량%의 첨가제 및 나머지의 Exact 4011을 포함하였다. 혼합물은, 외경이 0.3530 내지 0.3680 cm(0.1390 내지 0.145 inch) 범위이고 내경이 0.2570 내지 0.2670 cm(0.101 내지 0.105 inch)범위인 튜브로 압출되었다. 튜브는 시험을 위해 3개의 인치 부분으로 분할되었다. 제품 번호 4016으로 락타이트(Loctite)에 의해 시판되는 시아노아크릴레이트 접착제를 사용하여 튜브 부분을 아크릴산 루어(luer) 하우징에 연결하였다.

루어 하우징은 직경이 0.380 cm(0.150 인치)인 개구를 구비하고, 개구는 직경 방향으로 내향하면서 36.07 cm(0.142 inch)의 치수로 점점 가늘어지는 내벽을 갖는 챔버로 통한다. 튜브의 말단을 루어의 개구에 삽입하여 루어 챔버 내에 돌출된 형태로 형성하였다. 일정량의 시아노아크릴레이트를 루어 개구에 첨가하였고, 이는 튜브의 외주 둘레로 위킹되었다.

아메테크(Ametek) 기구를 사용하여 튜브 및 하우징 어셈블리의 인장 강도를 측정하였다. 인취 시험 연구가 수행되는 아메테크 상에 튜브 및 하우징 어셈블리를 설치하였다. 튜브 또는 결합을 파쇄시키기 위해 요구되는 힘을 하기 표 1에 기록한다.

하기 표와 같이, 중합성 재료 및 첨가제 혼합물의 인장 강도 데이터는 임의의 첨가제 없이 수행된 튜브의 인장 강도에 비하여 바람직하다.

중합체 재료	첨가제	평균 인장력
이그잭트 4011	에토멘 0/15	6.826 lbs.
이그잭트 4011	에토멘 S-12	6.33 lbs.
이그잭트 4011	에토멘 0/12	5.984 lbs.
이그잭트 4011	에토멘 18/15	6.308 lbs.
이그잭트 4011	에토미드(Ethomid) NT/23	4.576 lbs.
이그잭트 4011	란크로스타트(Lankrostat) 104	4.412 lbs.
이그잭트 4011	헨켈(Henkel) E32052	4.51 lbs.
이그잭트 4011	없음	3.66 lbs.

이그잭트 4011은 초 저밀도 폴리에틸렌이다.

에토멘(Ethomeen) 0/15는 폴리옥시에틸렌(5)올레일아민이다.

에토멘 S/12는 비스(e-히드록시에틸)소야아민이다.

에토멘 0/12는 비스(e-히드록시에틸)올레일아민이다.

에토멘 18/15는 폴리옥시에틸렌(5)옥타데실아민이다.

에토미드 NT/23은 에톡실화 지방족 아미드이다.

E-32052는 첨가제이다.

란크로스타트-104는 지방 아미드 첨가제이다.

B. 실시예 2

첨가제 에토멘 0/15(Akzo Nobel Chemical사 제품)를 갖는 실시예 1에 따라 제조된 튜브는, 혼합하고 6주 후에도 경질 하우징과 함께 안정한 접착 결합을 형성하는데에 효과적인 것으로 밝혀졌다. 하도제(primer)가 이그잭트 4011의 외면에 분무된 튜브의 경우 온-파트(on-part) 수명은 약 24 시간이었다.

C. 실시예 3

상품명 이그잭트(EXACT) 4011(Exxon Chemical Company사 제품)로 판매되는 초 저밀도 폴리에틸렌을 이용하여 튜브를 제조하고, 각종 배향 비로 배향하여 열 고정시켰다. 99.77 중량%의 이그잭트(EXACT) 4011을 0.23 중량%의 에토멘(ETHOMEEN)0/15(Akzo Nobel Chemical Company 사 제품)와 텀블 혼합하였다.

튜브는 3.8 cm(1.5 inch) 압출기(Davis Standard사 제품)로 압출시켜 제조하였다. 압출 조건은 다음과 같다: 다이 핀 외경 약 0.61 cm(0.240 inch) 및 다이 부싱(bushing) 내경 약 0.825 cm(0.325 inch). 배럴 대역 1-4의 온도는 각각 약 218.3, 220, 216.7 및 218.3 ℃(425, 428, 422 및 425 ℉)였다. 다이 대역 1-3의 온도는 각각 약 218.3, 218.3 및 218.9℃(425, 425 및 426 ℉)였다.

압출기에서 배출되는 튜브는 도 3b에 개략적으로 나타낸 바와 같이 5개의 일련의 인취 장치 주위를 돈다. 인취 장치 1-5는 각각 다음의 분당 m(분당 ft(FPM))의 속도로 작동시켰다: 약 5.18(17), 약 17.68(58), 약 12.50(41), 약 9.75(32) 및 약 10.06(33).

튜브는 도 3b에 개략적으로 나타낸 바와 같이 가열 및 냉각 조를 통과한다. 가열 및 냉각 조 장치는 모델 번호 CS60STI로 불칸(Vulcan)사에 의해 판매되는 삼중 통로 사이즈/냉각 시스템이었다. 열 고정 조의 온도를 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 변화시켰다. 가열 조는 도 3b에 나타낸 바와 같은 일련의 롤러를 가져서 튜브는 13초 동안 가열 조 내에 있게 되었다.

상기 조건에 따라 제조된 튜브에 대해 수축율 시험을 행하였다. 각 군의 튜브에 대해 튜브 길이를 측정하고 기록하였다. 튜브 샘플을 약 65.6 ℃(150 ℉) 및 50% 상대 습도의 상태 조절 오븐에 1시간 동안 넣어 두었다. 튜브 샘플을 꺼내어 주위 온도로 냉각시켰다. 샘플의 길이를 측정하고 기록하였다. 길이의 변화율을 표 2에 나타낸 바와 같이 계산하였다.

다른 튜브 샘플에 대해서도 인장 강도 시험을 실시하였다. 튜브의 내경 및 외경 및 튜브 벽 두께를 레이저마이크 183 벤취톱 옵티칼 마이크로메터(LaserMike 183 Benchtop Optical Micrometer)를 이용하여 측정하였다. 그 후에, 샘플을 분당 50.8 cm(20 inch)의 크로스헤드(crosshead) 속도로 인스트론(Instron) 4201 시험기로 시험하였다. 100% 신장시의 응력을 표 2에 기록된 바와 같이 psi 단위로 관의 항복 강도를 나타내는데 사용하였다.

또한, 이그잭트(EXACT) 4011을 유사한 조건하에 압출시키고 열 고정 공정 없이 튜브로 제조하였다.

하기 표 2에 나타낸 결과는 비-열 고정 튜브에 비해 열 고정에 따라 개선된 치수 안정성 및 항복 강도 및 배향된 튜브를 나타내었다. 수축율은 오븐에 놓여지기 전의 초기 길이로부터 오븐으로부터 꺼낸 후의 최종 길이로의 변화율로서 측정되었다.

관 성분	온도(가열 조의 ℃)	수축율	항복 강도
이그잭트(EXACT) 4011	n/a	21.88	920
이그잭트(EXACT) 4011및 에토멘(ETHOMEEN)	73	5.38	1100
	74	3.00	1030
	75	2.54	970
	76	2.33	950
	77	1.60	850
	78	0.49	820
	79	1.37	770
	80	0.19	730

D. 실시예 4

약간 다른 작업 조건을 이용하여 실시예 3에 나타낸 튜브 제조 및 튜브 시험 절차를 반복하여 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)(UE-634, Quantum Chemical Corporation)와 에토멘(ETHOMEEN) 0/15(0.23 중량%)(Akzo Nobel Chemical Company사 제품)의 혼합물로부터 튜브 샘플을 생산하였다. 혼합물 중의 동일한 유형의 순수한 EVA로부터 다른 튜브 샘플도 제조하였다.

배럴 대역 1-4의 온도는 각각 약 190, 190.6, 192.2 및 190.6 ℃(374, 375, 378 및 375 ℉)였다. 다이 대역 1-3의 온도는 각각 약 190.6, 190.6 및 191.1 ℃(375, 375 및 376 ℉)였다. 인취 장치 1-5의 속도는 각각 다음의 분당 m(분당 ft)의 속도로 작동시켰다: 약 5.18(17), 약 18.29(60), 약 12.50(41), 약 9.45(31) 및 약 9.6(31.5).

치수 안정성 및 항복 강도 데이터는 하기 표 3에 나타내었다.

관 성분	온도(가열 조의 ℃)	수축율	항복 강도
EVA	n/a	10.00	925
EVA 및에토멘(ETHOMEEN)	70	4.09	560
	71	1.83	550
	72	1.67	595
	73	1.60	520
	74	1.23	490
	75	1.23	510
	76	1.11	480
	77	1.49	500
	78	1.76	510

E. 실시예 5

약간 다른 작업 조건을 이용하여 실시예 3에 나타낸 튜브 제조 및 튜브 시험 절차를 반복하여 다우 어피니티(Dow Affinity) VP1770이라는 상품명으로 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Company)에 의해 판매되는 초 저밀도 폴리에틸렌(ULDPE)과 에토멘(ETHOMEEN) 0/15(0.23 중량%)(Akzo Nobel Chemical Company사 제품)의 혼합물로부터 튜브 샘플을 생산하였다. 다우 어피니티 ULDPE 만으로 다른 튜브 샘플도 형성하였다.

배럴 대역 1-4의 온도는 각각 약 217.8, 218.3, 216.7 및 218.3 ℃(424, 425, 422 및 425 ℉)였다. 다이 대역 1-3의 온도는 각각 약 218.3, 218.3 및 218.3 ℃(425, 425 및 425 ℉)였다. 인취 장치 1-5의 속도는 각각 다음의 분당 m(분당ft)의 속도로 작동시켰다: 약 5.18(17), 약 18.29(60), 약 12.50(41), 약 9.45(31) 및 약 9.6(31.5).

치수 안정성 및 항복 강도 데이터는 하기 표 4에 나타내었다.

관 성분	온도(가열 조의 ℃)	수축율	항복 강도
VP 1770	n/a	23.75	2400
VP 1770 및 에토멘(ETHOMEEN)	74	4.86	1140
	75	4.34	1120
	76	3.96	1150
	77	3.95	1100
	78	3.08	1090
	79	2.03	1070
	80	1.11	1000
	81	0.86	1030
	82	0.43	900
	83	0.31	870
	84	0.62	800
	85	1.00	770
	86	1.13	760
	86	1.01	720

F. 실시예 6

튜브 샘플을 실시예 1 내지 3에 상기한 바와 유사한 배향 공정으로 생산하였다. 한 세트의 튜브 샘플을 50% 배향비로 배향하였다. 두 번째 샘플은 배향하지 않았다. 튜브를 하기 표 5에 나타낸 성분, 즉 EXACT 4011, EVA 및 VP1770으로부터 제조하였다. 초기에 튜브의 내경 및 외경, 및 길이를 측정하여 튜브의 넥킹 저항성을 측정하였다. 튜브의 한 말단을 클램핑(clamping)시켰다. 챠틸론(Chatillon) 게이지를 튜브의 반대 말단에 부착시켰다. 챠틸론 게이지로 튜브에 종방향으로 10초 동안 약 22.24 N(5 lb)의 힘을 가하였다. 그 후에, 튜브를 5분 동안 방치하였다. 튜브 치수를 다시 측정하고 초기 치수 측정치와 비교하였다. 길이 변화율을 하기 표 5에 나타내었다.

관 성분	길이의 변화율(%)
EXACT 4011	28.45
EXACT 4011 (50% 배향)	0.73
EVA	15.35
EVA (50% 배향)	0.72
VP 1770	11.42
VP 1770 (50% 배향)	0.83

G. 실시예 7

초 저밀도 폴리에틸렌 EXACT 4011을 이용하여 약 0.353 내지 0.368 cm(0.139 내지 0.145 inch)의 외경 및 약 0.257 내지0.267 cm(0.101 내지 0.105 inch)의 내경을 갖는 튜브를 제조하였다. 하나의 튜브 샘플을 50% 배향비로 배향하고 두 번째 튜브 샘플을 35% 배향비로 배향시켰다. 50% 배향비로 배향된 튜브 샘플을, 튜브의 이동 또는 수축이 방지되도록 튜브의 양쪽 말단을 클램핑하여 10초 동안 65 ℃ 및 75 ℃의 수조 및 5초 동안 85 ℃의 수조에 개별적으로 침수시켰다. 열노출시킨 후에, 튜브의 클램핑을 제거하고 주위 온도의 물에서 5분 동안 냉각시킨 후에 튜브의 길이를 측정하였다. 튜브의 길이 변화율을 하기 표 6에 나타내었다.

튜브를 57 ℃ 오븐에 4시간 동안 놓아 두었다. 가열 후의 길이를 측정하고 오븐에 놓아 두기 전의 길이와 비교하였다. 튜브의 길이 변화율을 하기 표 6에 나타내었다.

35% 배향비로 배향된 다른 튜브 샘플은 수조에서 열 처리하지 않았다. 비-열 처리된 튜브를 오븐에 넣고 길이의 변화율을 측정하였다. 표 6에 보고된 결과는 열 고정 단계가 튜브의 수축 경향을 크게 감소시킨다는 것을 나타내었다.

열 고정 온도 (℃)	열 고정 시간 (초)	(오븐 전의) 길이의 변화율 (%)	(오븐 후의) 길이의 변화율 (%)
65	10	1.46	-3.48
70	10	3.75	-1.40
85	5	0	-0.63
없음	해당사항없음	해당사항없음	-21.9

H. 실시예 8

첨가제 존재 및 부재하에서 엑손 이그잭트 4011 (ULDPE)을 압출하였다. 이그잭트 4011을 엑손 케미칼사로부터 얻고, 에토멘 첨가제를 악조 노벨 케미칼사로부터 얻었다. 헨켈 첨가제를 헨켈 코포레이션으로부터 얻었다. 압출 장비를 하기와 같은 수개의 공급사로부터 얻었다: Killion사의 3.81 cm(1.5 inch) 압출기, RDN사의 벨트 인취기 모델 212-2 및 118, RDN사의 진공 사이저 모델 2.0 PVS. 재료 혼합물은 0.23%의 첨가제 및 99.77%의 이그잭트 4011 수지를 포함하였다. 0%의 첨가제 및 100%의 이그잭트 4011을 또한, 대조용으로 압출하였다. 수지 및 첨가제를 혼합하고 튜브형으로 압출하기 위한 단일스크루 압출기에 위치시켜 튜브를 압출하였다. 압출 조건은 하기와 같다: 다이 핀 외경 0.305 cm(0.120 inch); 다이 부싱 내경 0.470 cm(0.185 inch); 온도, 배럴 대역 (BZ)#1 190.6 ℃(375 ℉), BZ#2 190.6 ℃(375 ℉), BZ#3 190.6 ℃(375℉); 다이 대역(DZ)#1 190 ℃(374 ℉), DZ#2 190.6 ℃(375 ℉), 헤드 압력 1600 psi; 모터 암페어 9.5. 선속도는 분당 7.6 m(25 피트)였다. 용액(증류수)으로 튜브를 충전하고, 튜브를 펌프에 배치하고, 문을 닫고, 2회 이상 문의 개폐를 반복하고, 펌프 디스플레이에서의 에어 센서 수치를 판독함으로써, 펌프 에어와 튜브의 상용성을 향상시키는 첨가제의 효율을 평가하였다. 각각의 센서에 대한 바람직한 수치 범위는 400 내지 650이다. 하기 표 7에 첨가제 존재 및 부재시의 엑손 이그잭트 4011에 대한 결과를 기록하였다. 첨가제 존재하의 ULDPE에 대한 상용성이 향상된 것으로 나타났다.

재료	에어 센서-최소치	에어 센서-평균치
이그잭트 4011	330	339
이그잭트 4011+에토멘 0/15	386	407
이그잭트 4011+에토멘 0-12	501	503
이그잭트 4011+에토멘 S-12	431	405
헨켈 E32054	382	378
헨켈 E32052	471	457
헨켈 E32053	518	520

I. 실시예 9

첨가제가 펌프 에어 센서와 튜브의 상용성 향상을 보조함을 나타내는 다른 지표는, 에어 센서 하우징에서 튜브를 고정시키는 방법으로부터 얻어지는 개선 사항이다. 첨가제가 사용된 튜브는 펌프 에어 센서 하우징에 위치될 때 둥근 횡단면 형태를 유지한다. 첨가제가 사용되지 않은 튜브는 '눈물방울' 또는 '죄어진' 형태를 형성하고, 이같은 형태는 튜브가 에어 센서 하우징에 완전히 고정되지 않았음을 나타낸다. 튜브가 하우징에 완전히 고정되는 경우, 튜브는 '정사각형' 형태를 나타내고 센서 수치는 보다 커진다. 시료를 유사한 압출법으로 압출하였다. 표 8에 에어 센서 수치, 뿐만 아니라 이같은 현상을 나타내는 부수적인 시험 시료를 기록한다.

재료	에어 센서-최소치	센서 영역에서의 튜브형태
이그잭트 4011(에토멘 0/15 없음)	339	죄어진 형태
이그잭트 4011+에토멘	407	정사각형
EVA(에토멘 0/15 없음)	001	죄어진 형태
EVA+에토멘 0/15	330	정사각형

J. 실시예 10

올레일이미다졸린 존재 및 부재하에서 다우 어피니티(Dow Affinity) VP1770 ULDPE를 압출하였다. VP1770을 다우사로부터 얻고 올레일이미다졸린을 헨켈 코포레이션으로부터 얻었다. 압출 장비를 하기와 같은 수개의 공급사로부터 얻었다: 다비스 스탠다드(Davis Standard)사의 3.81 cm(1.5 inch) 압출기, RDN사의 벨트 인취기 모델 212-2 및 118, RDN사의 진공 사이저 모델 2.0 PVS. 재료 혼합물은 0.20%의 올레일이미다졸린 및 99.80%의 VP1770 수지를 포함하였다. 0%의 올레일이미다졸린 및 100%의 VP1770을 대조용으로 압출하였다. 수지 및 올레일이미다졸린을 혼합하고 튜브형으로 압출하기 위한 단일 스크루 압출기에 위치시켜 튜브를 압출하였다. 압출 조건은 하기와 같다: 다이 핀 외경 0.60 cm(0.240 inch); 다이 부싱 내경 0.826 cm(0.325 inch); 온도, 배럴 대역 (BZ)#1 218.3 ℃(425 ℉), BZ#2 219.4 ℃(427 ℉), BZ#3 222.2 ℃(432℉); BZ#4 226.7 ℃(440 ℉); 다이 대역(DZ)#1 226.7 ℃(440 ℉), DZ#1 226.7 ℃(440 ℉), DZ#2 226.7 ℃(440 ℉), DZ#3226.7 ℃(440 ℉), 헤드 압력 2460 psi; 모터 암페어 1.3. 선속도는 분당 7.92 m(26 피트)였다. 튜브에 슬라이드 클램프를 사용하여 시험하여 튜브 내에 첨가제를 사용하는 이점을 예증하였다. 제품화된 Flo-Gard(등록상표) 슬라이드 클램프 제품(제품 번호 03-20-16-490)을 사용하여 튜브와 동일한 면적에 대해 클램프(10)를 10회 회전시켰다. 첨가제가 사용되지 않은 튜브는 시험된 5/5의 시료에서 튜브의 찢김 현상이 나타남을 보여준다. 첨가제가 사용된 튜브는 시험된 5/5의 시료에서 튜브에 자국이 나타났음을 보여준다. 자국은 찢김보다 바람직한데, 왜냐하면 찢김에 의해서는 미립자가 유실되지만 자국에 의해서는 미립자가 유실되지 않기 때문이다.

K. 실시예 11

첨가제 존재 및 부재 하에서 엑손 이그잭트 4011 (ULDPE)를 압출하였다. 이그잭트 4011를 엑손 케미칼사로부터 얻고, 에토멘 첨가제를 악조 노벨 케미칼사로부터 얻었다. 헨켈 첨가제를 헨켈 코포레이션으로부터 얻었다. 압출 장비를 하기와 같은 수개의 공급사로부터 얻었다: Killion사의 3.81 cm(1.5 inch)압출기, RDN사의 벨트 인취기 모델 212-2 및 118, RDN사의 진공 사이저 모델 2.0 PVSyy. 재료 혼합물은 0.23%의 에토멘 첨가제 및 99.77%의 이그잭트 4011 수지를 포함하였다. 또한, 0%의 첨가제 및 100%의 이그잭트 4011을 대조용으로 압출하였다. 수지 및 첨가제를 혼합하고 압출을 위한 단일 스크루 압출기에 위치시켜 튜브형으로 압출하였다. 압출 조건은 하기와 같다: 다이 핀 외경 0.305 cm(0.120 inch);다이 부싱 내경 0.470 cm(0.185 inch); 온도, 배럴 대역 (BZ)#1 190.6 ℃(375 ℉), BZ#2 190.6 ℃(375 ℉), BZ#3 190.6℃(375 ℉); 다이 대역(DZ)#1 190 ℃(374 ℉), DZ#2 190.6 ℃(375 ℉), 헤드 압력 1600 psi; 모터 암페어 9.5. 선속도는 분당 7.6 m(25 피트)였다. 튜브에 슬라이드 클램프를 사용하여 시험하여 튜브 내에 첨가제를 사용하는 이점을 예증하였다. 제품화된 Flo-Gard(등록상표) 슬라이드 클램프 제품(제품 번호 03-20-16-490)을 사용하여 튜브의 동일한 지점에서 클램프(10)를 10회 회전시켰다. 이어서, 손상에 대해 튜브를 검사하였다. 첨가제가 사용되지 않은 튜브는 시험된 5/5의 시료에서 튜브의 찢김 현상이 나타남을 보여준다. 첨가제가 사용된 시료에서 시험된 5/5의 시료가 튜브에 자국이 생겼음을 보여준다. 자국은 찢김보다 바람직한데, 왜냐하면 찢김에 의해서는 미립자가 유실되지만 자국에 의해서는 미립자가 유실되지 않기 때문이다. 하기 표 9에 첨가제 존재 및 부재하의 튜브 재료 및 10회의 슬라이드 클램프 시험으로부터의 결과를 기록한다.

재료	10회 슬라이드 클램프 시험
이그잭트 4011	5/5 찢김
이그잭트 4011+에토멘 0/15	5/5 자국
이그잭트 4011+에토멘 0-12	4/5 찢김1/5 자국
이그잭트 4011+에토멘 S-12	4/5 찢김1/5 자국
헨켈 E32054	4/5 찢김1/5 자국
헨켈 E32052	4/5 찢김1/5 자국
헨켈 E32053	5/5 찢김

특정 실시태양을 예시하고 설명하였지만, 본 발명의 취지를 벗어나지 않은 범위 내에서 많은 변형이 가능하며 보호 범위는 첨부된 청구 범위의 영역에 의해서만 제한된다.

본 발명은 종축 및 초기 직경을 갖는 중합체 튜브를 제공하는 단계, 튜브의 종축을 따라 튜브를 배향시켜 직경이 감소되도록 하여 배향된 직경을 갖도록 하는 단계, 및 배향된 튜브에 열을 가하여 튜브를 열 고정시켜 튜브의 치수 안정성을 유지하는 단계를 포함하는, 가요성 의료용 튜브의 제조 방법을 제공한다. 바람직하게는, 초기 직경은 배향된 직경보다 10 내지 300% 더 크다. 바람직하게는, 튜브의 배향 단계는 습식 또는 건식 공정으로 행해질 수 있다. 각각의 배향 공정은 공통적으로 제1 인취 장치와 그곳으로부터 일정 거리 이격된 제2 인취 장치 사이에 튜브를 걸치는 단계, 및 제2 인취 장치의 인장 속도가 제1 인취 장치 보다 더 빠르도록 제1 인취 장치 및 제2 인취 장치의 상대 속도를 조절하여 그들 사이에서 튜브를 배향시키는 단계를 포함한다. 습식 배향 공정에서 튜브는 배향 단계 중에 수조를 통과하며, 건식 공정에서는 그렇지 않다.

본 발명은 또한 상기한 메모리 효과를 극복하기 위한 튜브의 열 고정 공정을 제공한다. 열 고정 공정은 튜브가 운송, 저장 및 사용 중에 통상적으로 노출될 온도보다 더 높지만, 튜브가 완전히 용융되는 온도보다는 낮은 온도에 튜브를 노출시키는 단계를 포함한다. 튜브를 사용 온도 이상의 온도에 노출시킴으로써, 덜 정렬되고 저융점인 결정이 용융되고 사용 온도 이상에서 열적으로 안정한 고융점 결정이 남게 된다. 또한, 고배향된 거대 분자 사슬의 일부가 열 고정 온도에서 이완되어 양호한 열 안정성을 갖는 튜브를 형성한다.

열 고정 단계는 배향 단계 후에 튜브를 가열된 수조에서 가열하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 튜브는 가열 단계 중에 배향되지는 않지만 튜브가 늘어지는 것을 방지하기 위해 충분한 장력하에 유지된다. 또한, 튜브가 약간 늘어질 수 있도록 튜브를 약간 느슨하게 할 수 있다. 또한, 튜브의 추가의 배향을 방지하거나 또는 최소화하기 위하여 일정 구조체로 튜브를 지지하는 것이 바람직할 수 있다.

마지막으로, 가열 조에 복수의 이격된 롤러를 적당한 장소에 위치시키는 것이 바람직하다. 롤러 주위에 튜브를 감아서 튜브가 구불구불한 패턴을 형성하여 가열조 내를 수회 왕복하도록 한다. 이들 롤러를 동력화하는 것이 바람직할 수 있다.

Claims

초 저밀도 폴리에틸렌 재료 99.999 내지 90.0 중량% 및

5개를 초과하는 탄소 원자를 가지고 아민, 아미드, 히드록실, 산, 아세테이트, 암모늄염, 유기금속 화합물, 예를 들어 금속 알코올레이트, 금속 카르복실레이트, 및 다수의 1,3-디카르보닐 화합물의 금속 착물, 페닐 포스핀, 피리딘, 피롤리돈, 이미다졸린 및 옥사졸린으로 이루어진 군으로부터 선택된 전자 음성 관능기를 갖는 첨가제 0.001 내지 10 중량%로 구성되며, 유체 경로를 정의하고 종축을 갖는 측벽을 포함하는, 경질 하우징에 연결하기에 적합한 튜브이며,

초기 직경을 갖는 튜브를 종축을 따라 배향시킨 후의 직경을 배향된 직경이라 정의할 때 초기 직경이 배향된 직경보다 30 내지 300% 더 큰 것인 단일층 중합성 튜브.
제1항에 있어서, 상기 튜브의 초기 직경이 배향된 직경보다 30 내지 120% 더 큰 튜브.
초 저밀도 폴리에틸렌 재료 및 첨가제로 구성된 제1층, 및 제2 중합성 재료로 구성된 제2층을 가지며, 상기 첨가제가 아민, 아미드, 히드록실, 산, 아세테이트, 암모늄염, 유기금속 화합물, 예를 들어 금속 알코올레이트, 금속 카르복실레이트, 및 다수의 1,3-디카르보닐 화합물의 금속 착물, 페닐 포스핀, 피리딘, 피롤리돈, 이미다졸린 및 옥사졸린으로 이루어진 군으로부터 선택된 전자 음성 관능기를 갖는 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 유체 경로를 정의하고 종축을 갖는 튜브벽을 포함하는 경질 하우징에 결합시키기에 적합한 튜브로서,

초기 직경을 갖는 튜브를 종축을 따라 배향시킨 후의 직경을 배향된 직경이라 정의할 때 초기 직경이 배향된 직경보다 30 내지 300% 더 큰 것인 다층 의료용 튜브.
제3항에 있어서, 상기 튜브의 초기 직경이 배향된 직경보다 30 내지 120% 더 큰 튜브.
제4항에 있어서, 제2 중합성 재료가 폴리올레핀 및 그의 공중합체, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌 및 탄화수소 블록 공중합체, 스티렌 및 탄화수소 블록 공중합체의 수소화 유도체, 열가소성 탄성체, 폴리우레탄, 폴리아미드 및 폴리에스테르 공중합체, 코폴리에스테르, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리이소부틸렌, 스티렌-부타디엔 고무 및 가교 결합된 탄성체로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 튜브.
제4항에 있어서, 제2 중합성 재료가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐-1, 폴리이소프렌, 폴리옥텐의 단독 중합체 및 공중합체 양자로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 튜브.
제6항에 있어서, 공단량체가 지방족 올레핀, 메틸 아크릴레이트 및 비닐아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는 것인 튜브.
초 저밀도 폴리에틸렌 재료 99.999 내지 90.0 중량% 및

5개를 초과하는 탄소 원자를 가지고 아민, 아미드, 히드록실, 산, 아세테이트, 암모늄염, 유기금속 화합물, 예를 들어 금속 알코올레이트, 금속 카르복실레이트, 및 다수의 1,3-디카르보닐 화합물의 금속 착물, 페닐 포스핀, 피리딘, 피롤리돈, 이미다졸린 및 옥사졸린으로 이루어진 군으로부터 선택된 전자 음성 관능기를 갖는 첨가제 0.001 내지 10 중량%로 구성되며, 유체 경로를 정의하고 종축을 갖는 측벽을 포함하는, 경질 하우징에 연결하기에 적합한 튜브이며,

상기 튜브는 종축을 따라 배향시킴으로써 초기 직경보다 감소된 배향된 직경을 갖고, 이 배향된 직경에서 고정된 것인 중합성 튜브.
제8항에 있어서, 상기 튜브의 초기 직경이 배향된 직경보다 30 내지 300% 더 큰 튜브.
제8항에 있어서, 열에 노출시켜 고정된 튜브.
제10항에 있어서, 튜브를 열에 노출시켜 고정하는 공정이

튜브를 배향한 후 가열하는 단계; 및

가열 단계 후 튜브를 냉각하는 단계를 포함하는 것인 튜브.
제10항에 있어서, 튜브를 열에 노출시키는 공정이 운송, 저장 및 사용 중에 튜브가 통상적으로 노출될 온도보다 높고 튜브가 완전히 용융되는 온도보다는 낮은 온도로 튜브의 온도를 상승시키는 단계를 포함하는 것인 튜브.
제10항에 있어서, 튜브를 열에 노출시키는 공정이 튜브를 가열된 액체에 노출시키는 단계를 포함하는 것인 튜브.
제13항에 있어서, 가열된 액체가 물인 튜브.
제10항에 있어서, 튜브를 열에 노출시키는 공정이 튜브를 가열된 공기에 노출시키는 단계를 포함하는 것인 튜브.