KR101142713B1 - 연동 펌프용 튜브 - Google Patents

Abstract

100 phr의 ISO 1628-2 기준에 따른 케이 값이 85 이상인 PVC 수지, 40 내지 100 phr의 DEHA 가소제, 0.05 내지 1.0 phr의 가소제, 0.2 내지 10.0 phr의 안정제 및 공안정제의 PVC 조성에 의해 제조되는 탄성적으로 변형가능한 관형체를 가진 연동 펌프용 튜브. 투석 장치에 유용하게 사용되는 변형가능 튜브가 작동시간이 오래된 뒤에도 높은 수준의 유체 수송 효율을 유지하도록 한다.

Description

연동 펌프용 튜브 {PERISTALTIC PUMP TUBE}

본 발명은 연동 펌프용 튜브에 관한 것이다.

특히, 그렇지만 비제한적으로, 본 발명은 의료 장치, 특히 체외 혈액 치료 장치(예컨대, 투석장치)에서 유체, 예컨대 체내 유체(혈액) 및/또는 의료용 유체를 수송하는데에 유용하게 사용될 수 있다.

변형가능(deformable) 튜브를 유체 수송용 연동 펌프에 사용하는 것은 공지되고 널리 보급되어 있다. 연동 펌프에 사용된 변형가능 튜브의 몇가지 예는 특허 공보 US 4,080,113, WO 89/04923, WO 95/11383, US 5,088,522, EP 0,388,596, US 5,242,279에 나와있다. 탄성적으로 변형가능하고 수송될 유체를 포함하는 튜브는 연동 펌프 내에서 튜브의 길이를 따라 점진적으로 증가하는 영역에서 이동성 장치(mobile device)(예컨대, 2개 이상의 압착 롤러가 외주부에 마련된 로터)에 의해 압착되어 유체를 앞으로 밀어낸다. 튜브는 스퀴징-푸싱(squeezing-pushing) 동작이 주기적으로 반복될 수 있도록 탄성적으로 복원된다.

공지된 타입의 연동 펌프가 가지고 있는 문제점 중 하나는 변형가능 튜브가 일반적으로 상대적으로 연성 플라스틱 물질(예컨대, 합성 PVC)로 만들어지므로 이동성 장치에 의한 압착 및 미끄러짐 압력의 효과에 따른 상당한 마모가 일어나기 쉽고, 그로 인해 튜브의 특성, 특히 탄성적 복원능력과 같은 기계적인 특성의 결과적인 저하를 수반한다는데 있다. 이는 장시간의 사용에 따라 연동 펌프 효율에 상당한 영향을 미치는데, 이는 스퀴징-푸싱 동작은 동일함에도 튜브를 따라 수송되는 유체의 양이 점진적으로 감소되기 때문이다.

이는 다양한 결점을 야기한다.

첫 번째로, 연동 펌프 성능의 점진적인 저하로 인해 변형가능 튜브의 가동 시간이 제한된다. 변형가능 튜브를 분리할 수 있는 용례에서는 마모된 변형가능 튜브는 주기적으로 교체된다. 다른 용례, 즉 예를 들어 변형가능 튜브(즉, 펌프 세그먼트)가 회로의 다른 부분으로부터 분리되어 따로 교체하기 쉽지 않은 체외 혈액 회로에서는, 모든 회로가 교체되어야 하므로 결과적인 복잡성과 비용 측면에서도 상당한 영향을 미친다.

두 번째로, 시간이 흐름에 따라 생기는 연동 펌프 효율의 변화로 인해 유량의 결정에 있어서 상당한 부정확함이 생기므로, 몇몇 경우 특히 유동의 정확한 측정이 필수적인, 예를 들어 일반적으로는 의료장치, 구체적으로는 투석 장치와 같이 한외 여과 유동 또는 주입 유동의 제어가 매우 정확히 수행되어야 하는 용례에서 결과적으로 정밀한 유동 제어 및 조정 시스템을 구축해야 하는 필요성이 발생한다.

본 발명의 주요 목적은 상기 기술한 선행기술에서 나타나는 제한과 결점을 미연에 방지하는 연동 펌프용 튜브를 제공하는 데 있다.

본 발명의 이점은 유체 수송을 위한 연동 펌프에 사용되는 변형가능 튜브가 작동시간이 오래된 뒤에도 높은 수준의 유체 수송 효율을 유지하도록, 즉 같은 스퀴징-푸싱 동작에 대해 더 높은 유량을 갖도록 함에 있다.

본 발명의 다른 이점은 생산이 간단하고 경제적인 튜브를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 오랜 기간 동안 높은 성능을 가지는, 연동 펌프에 연결 가능한 펌프 세그먼트가 마련되고 그 펌프와 함께 작동할 수 있는 의료용 유체 회로(예컨대, 체외 혈액 회로 또는 무균 유체 회로와 같은)를 구현함에 있다.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 변형가능 튜브는 ISO 1628-2 기준에 따라 측정된, PVC 분자량을 나타내는 수치인, 케이 값(K value)이 85 이상인 PVC 수지계 재료(PVC resin-based material)로 구현된다. 연동 펌프용 변형가능 튜브에 이러한 타입의 PVC 수지를 사용함으로써 연동 펌프에서 전형적인 스퀴징-푸싱 동작에 의한 변형가능 튜브의 마모가 상당히 줄어든다는 것이 기대치 않게 발견되었다. 본 발명의 연동 펌프(즉, 연동 펌프의 전력에 대한 유체 유량)는 케이 값이 85 미만인 지금까지의 연동 펌프에 사용된 변형가능 튜브에 비해서 성능 저하 경향이 현저히 낮은 것으로 나타난다.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 변형가능 튜브를 생산하는데 쓰이는 PVC 수지는 케이 값이 95 이상인, 좀 더 자세하게는 케이 값이 97에서 105 사이이다.

본 발명의 구체적인 실시예에서, PVC 조성물에 쓰인 가소제(plasticizer)의 양은 40 내지 100 phr(즉 PVC 수지 100 중량부당 가소제 중량부의 비)이 된다. 튜브상의 스퀴징-푸싱 동작에 의해 필수불가결하게 유발되는 튜브에서의 마모의 효과로 인한 펌프 유량 저하를 제한한다는 측면을 고려할 때 상기 가소제 비율 범위는 우수한 성능을 제공하는 연동 펌프용 변형가능 튜브를 얻을 수 있도록 해 준다.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 변형가능 튜브는 베타선과 감마선 같은 투과선(pentrating rays)을 조사함에 의해 살균된다. 본 발명의 PVC 조성은 투과선에 대한 저항력이 높다.

본 발명의 또 다른 특징과 이점은 이하의 도면상에서 단지 비제한적으로 예시된 하나 이상의 실시예에 대한 상세한 설명에서 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 튜브를 절단한 도면이다.

도 2는 도 1의 튜브를 포함하는 연동 펌프의 개략도이다.

도 3은 도 1의 튜브를 포함하는 투석 세트를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 따른 변형가능 튜브를 사용한 경우와 다른 변형가능 튜브를 사용한 경우의 시간에 따른 연동 펌프에서의 유량 감소 비율(%)을 비교한 도표이다.

도 1에서, 도면 부호 1은 연동 펌프용 튜브 전체를 지시한다. 연동 펌프용 튜브(1)는 압착에 의해 탄성적으로 변형가능하고 가요성의 세장형 관형체(elongate tubular body)(2)를 포함한다. 관형체(2)는 원통형의 매끄럽고 연속적인 표면을 가지고, 내부 표면 역시 원통형이며 매끄럽고 연속적이며, 두께는 0.8 ㎜이고 내부 직경은 약 3.2 ㎜이다. 관형체(2)는 하나 이상의 염화 비닐 수지 및 적어도 하나의 가소제를 포함하는 물질로 만들어진다. 관형체는 전체적으로 단층의 상기 물질로 만들어진다.

사용되는 PVC 수지는 ISO 1628-2 기준에 따라 측정된 케이 값이 85 이상이다. 더 상세하게는, 수지는 ISO 1628-2 기준에 따라 측정된 케이 값이 95 이상이다. 그 결과가 이하에서 상술되겠지만, 연구소 실험에서는 케이 값이 100인 PVC 수지가 사용되었다. 예컨대, DE 4317741에서는 압출, 가압, 압연, 또는 소결에 의해 연성의 열가소성 제품을 열가소적으로 제조하는데에 사용되는 PVC 조성물을 제조하기 위해 케이 값이 95인 PVC를 이용하는 것이 개시된다.

관형체(2)의 물질은 가소제를 100 phr 이하로 포함한다. phr은 수지 100 중량부당 가소제 중량부의 비를 말한다. 또한 가소제 함유는 40 phr 이상이다. 더 자세하게는, 관형체(2) 내의 가소제의 중량부 함유량은 50~80 phr이 된다. 실험실 테스트가 수행된 구체적인 실시예에서 관형체(2)의 물질은 약 75.5 phr의 가소제를 함유하고 있다. 이 실시예 사용된 가소제는 단량체이다.

가소제는 특히 아디프산 유도체를 포함한다. 더 자세하게는, 유도체는 흔히 DOA 또는 DEHA로 알려진 디-2-에틸 헥실 아디페이트(di-2-ethyl-hexyl-adipate)와 같은 알킬 에스테르 또는 아디프 산일 수 있다. 생체 친화형 제품 제조상의 PVC 조성물에 대한 가소제로서 DEHA를 사용하는 것은 예컨대 특허공보 US 5,955,519에서 공지되어 있다.

관형체(2)를 실현하기 위해 사용되는 물질의 조성은 다음과 같다.

- PVC 수지 100 phr

- 가소제 40~100 phr

- 하나 이상의 윤활제 0.05~1.0 phr

- 하나 이상의 안정제 0.1~5.0 phr

- 하나 이상의 공안정제 0.2~10.0 phr

PVC 혼합물에 적합한 어떤 윤활제라도 사용 가능하다.

사용 가능한 안정제로서 칼슘 및 아연계 Ca/Zn 안정제가 있다.

사용 가능한 공안정제로서 예를 들어 에폭시 대두유(epoxy soya oil,ESO)가 있지만 여타의 공지된 PVC용 공안정제도 사용 가능하다.

특히 의학적 용도로 쓰이는 경우, 변형가능 튜브는 예를 들어 투과 베타선, 투과 감마선, 산화 에틸렌을 이용한 것과 같은 공지의 살균 공정에 의해 살균될 수 있다. 상기 기술한 PVC 조성물은 투과선에 대한 높은 저항력을 보여준다.

도 2는 상기 기술한 바와 같은 변형가능 튜브(1)를 이용한 유체 수송용 연동 펌프(3)를 개략적으로 도시한다. 본 실시예에서 로터리형인 연동 펌프(3)는 다수의 압착 롤러(5)가 마련된 회전자(4)와, 회전자(4) 외부의 고정자(6) 및 회전자(4)와 고정자(6) 사이에 배치된 변형가능 튜브를 포함한다. 변형가능 튜브는 예를 들어 체외 혈액 수송 라인, 의료용 유체 주입 라인, 투석 필터로의 투석 유체 공급 라인, 혈액 처리 장치로부터의 외부 흐름 배출 유체 라인 등과 같은 유체 수송 라인(7)에 삽입된다.

도 3은 체외 혈액 처리에서의 유체 수송용 세트를 도식적으로 보여준다. 보다 상세하게는, 투석 처리를 위한 체외 혈액 수송용 세트를 보여준다. 상기 세트는 본 발명의 튜브에 의해 구현되는 펌프 세그먼트(9)가 마련된 동맥 라인(8)과 정맥 라인(10)을 포함한다. 동맥 라인과 정맥 라인은 각각 환자의 혈액 순환계와 연결되는 일단부(81, 101)와, 혈액 처리 장치(도시되지는 않았지만 공지된 타입의 혈액 처리 장치)와 연결되는 타단부(82, 102)를 가진다.

본 발명의 튜브는 특히 체외 혈액 처리용 장치(예를 들어 혈액 투석, 혈액 여과, 혈장 교환 치료, 혈액 투석 여과, 한외 여과 중 하나 이상의 처리를 수행하도록 되어있는 장치와 같은)에 작동적으로 결합되는 유형의 연동 펌프에 연결되기 위한 것이다.

이러한 장치는 신장 질환의 집중적인 치료에 적합한 유형일 수도 있고, 정기적으로 이루어지는 치료에 적합한 유형일 수도 있다.

또한, 본 발명의 튜브는 예를 들어 하나 이상의 연동펌프를 가지고 있는 환자에게 의료용 유체를 주입하기 위한 장치와 같이 여타의 의료 용도에 적합한 연동 펌프에도 연결 가능하다.

실시예

연동 펌프용 변형가능 튜브는 이하 기술한 바와 같은 PVC 조성에 의해 제조되었다.

- 상용적으로 Vinnolit(등록상표) S 4099로 알려진, 케이 값이 약 100인 PVC 수지 100 phr

- DEHA 가소제 75.5 phr

- ESO 공안정제 5.0 phr

- Ca/Zn 안정제 1.2 phr

- 윤활제 0.2 phr

튜브는 상기 성분의 혼합물을 압출 성형함으로써 제조되었다. 이 혼합물은 다양한 성분이 잘 섞이도록 120 내지 150℃로 가열되었다. 그 결과의 건조한 혼합물이 튜브 압출 성형에 사용되었다. 변형가능 튜브의 압출 성형 온도는 약 160 내지 180℃이었다. 튜브의 치수는 도 1의 튜브(1) 치수이다. 그 후 압출 성형된 튜브는 산화 에틸렌으로 살균되고 투석 장치의 로터리 연동 펌프와 함께 다양한 작동 시간에 대해서 적용되었다.

도 4의 도표에서 가로축은 시(hours)로 표현된 작동 시간을 나타내고, 세로축은 경고 상태에 있지 않은 튜브의 초기 유체 유동율에 대한 연동 펌프를 통한 유체 유량의 감소를 백분율(%)로 나타낸다.

도 4의 도표의 첫 번째 선은 연동 펌프 회전 속도를 일정하게 유지한 상태에서의, 상기 기술한 바에 따라 만들어진 변형가능 튜브(즉, 케이 값이 100인 PVC)의 시간 구간에 대한 유량 감소를 나타낸다. 두 번째 선은 상기와 동일한 연동 펌프 회전 속도, 동일한 펌프 입력 압력(P_in = -200 ㎜Hg) 및 동일한 치수의 튜브를 이용하고, 다만 PVC 수지의 케이 값이 80이라는 점에서만 차이가 나는 경우의 유량 감소를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 튜브에 의해서 튜브 마모를 원인으로 발생하는 유량 감소가 현저히 감소한다.

보다 상세하게는, 상기 기술한 개선점은 변형가능 튜브를 가진 연동 펌프를 사용하는 동안 펌프 입력 압력(P_in)상의 부압(negative presuure)이 -20 ㎜Hg 보다 작은 경우에 사용할 때 특히 명백하다.

Claims (20)

1. 적어도 하나의 염화 비닐 수지와 적어도 하나의 가소제를 포함하는 물질로 만들어진, 탄성적으로 변형가능한 관형체(2)를 포함하는 연동 펌프용 튜브로서, 상기 수지는 ISO 1628-2 기준에 따라 측정된 케이 값이 85 이상인 것을 특징으로 하는 연동 펌프용 튜브.
2. 제1항에 있어서, 상기 물질은 100 phr(수지 100 중량부 당 중량부의 비) 이하의 상기 가소제의 양을 포함하는 것인 연동 펌프용 튜브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물질은 40 phr 초과의 상기 가소제의 양을 포함하는 것인 연동 펌프용 튜브.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물질은 50 내지 80 phr의 상기 가소제의 양을 포함하는 것인 연동 펌프용 튜브.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가소제는 단량체인 것인 연동 펌프용 튜브.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가소제는 아디프 산 유도체를 포함하는 것인 연동 펌프용 튜브.
7. 제6항에 있어서, 상기 유도체는 알킬 에스테르인 것인 연동 펌프용 튜브.
8. 제7항에 있어서, 상기 알킬 에스테르는 DEHA인 것인 연동 펌프용 튜브.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수지는 ISO 1628-2 기준에 따라 측정된 케이 값이 95 이상인 것인 연동 펌프용 튜브.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물질은,

    - 100 phr의 PVC 수지;

    - 40~100 phr의 가소제;

    - 0.05~1.0 phr의 하나 이상의 윤활제;

    - 0.3~15.0 phr의 하나 이상의 안정제 및 공안정제

    를 포함하는 것인 연동 펌프용 튜브.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 관형체는 완전히 단층의 상기 물질로 만들어지는 것인 연동 펌프용 튜브.
12. 체외 혈액 처리에서의 유체 수송용 세트로서, 제1항 또는 제2항에 따른 연동 펌프 튜브가 마련된 적어도 하나의 관(9)을 포함하는 것인 유체 수송 장치.
13. 적어도 하나의 연동 펌프와, 제12항에 따라 구현되는 유체 수송용 세트를 포함하는 것인 체외 혈액 처리 장치.
14. 제13항에 있어서, 혈액 투석, 혈액 여과, 혈액 투석 여과, 한외 여과, 혈장 교환 치료 중 하나 이상의 처리를 수행하도록 하는 것인 체외 혈액 처리 장치.
15. 환자에게 연결되는 적어도 하나의 제1 단부 커넥터(81), 혈액 처리 장치에 연결되는 적어도 하나의 제2 단부 커넥터(82) 및 연동 펌프용 튜브가 마련된 적어도 하나의 관(9)을 포함한 혈액 라인(8)으로서, 상기 튜브는 제1항 또는 제2항에 따라 만들어진 것인 혈액 라인(8).
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 압출 성형에 의하여 변형가능 튜브를 제조하는 방법으로서,

    - ISO 1628-2 기준에 따라 측정된 케이 값이 85 이상인 100 phr의 염화 비닐 수지와 40 내지 100 phr의 적어도 하나의 가소제를 포함하는 혼합물을 준비하는 단계;

    - 상기 혼합물을 120 내지 150℃로 가열하는 단계;

    - 160 내지 180℃에서 상기 혼합물로부터 변형가능 튜브를 압출 성형하는 단계

    를 포함하는 것인 변형가능 튜브의 제조 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 변형가능 튜브는 투과선을 조사함으로써 살균되는 것인 변형가능 튜브의 제조 방법.

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