KR930010957B1 - 막형 인공폐와 그 제조방법 - Google Patents

막형 인공폐와 그 제조방법 Download PDF

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가즈히꼬 하기와라
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데루모 가부시끼가이샤
도자와 미쓰오
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
막형 인공폐와 그 제조방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 한 실시예의 막형 인공폐의 일부 단면도이다.
제2도 내지 제5도는 본 발명의 한 실시예의 막형 인공폐에서의 가스 교환막의 세부 구조를 표시하는 확대 단면도이다.
제6도는 본 발명의 막형 인공폐의 실험에 사용한 회로를 표시하는 도면이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은, 혈액중의 2산화 탄소를 제거하고, 산소를 첨가하기 위한 막형 인공폐 및 그 제조방법에 관한 것이다.
[배경기술]
종래, 인공폐는, 대별해서, 기포형 인공폐와 막형 인공폐로 분류된다. 막형 인공폐로서는, 적층형, 코일형, 중공사형 등이 있다. 그리고, 막형 인공폐는, 기포형 인공폐와 비교해서, 용혈, 단백질 변성, 혈액 응고 등의 혈액 손상이 적다는 점에서 뛰어나며, 근년 상당히 보급되고 있다. 또한, 막형 인공폐중 다공질 가스 교환막을 사용한 것이 높은 가스 교환 능력을 가지므로 널리 사용되고 있다. 이와 같은 다공질 가스 교환막을 사용한 막형 인공폐로서는, 예로서, 일본 특개소 54-160098호 공보, 일본 특개소 57-136456호 등에 개시되고 있다.
그러나, 종래의 막형 인공폐를 사용하여, 개심술, ECMO(Extra Corporeal Membrane Oxygenation) 등의 체외 순환을 행할시에는, 인공폐 및 체외 순환회로 등에서의 혈액의 응고를 방지하기 위하여, 헤파린을 투여한 이른바 전신 헤파린화가 행하여지고 있다. 그러나, 이에 의하여 생체내에서의 정상적인 혈액 응고 기능이 상실되기 때문에, 상처 및 수술부로 부터의 출혈을 방지할 수가 없다는 문제점이 있었다. 그래서, 헤파린 주입량을 적게하는 방법으로서, 체외 순환회로내에 미량의 헤파린을 지속 주입시키는 방법을 고안하였다. 그러나 그 방법으로는, 헤파린 주입량의 콘트롤이 곤란하고, 출혈을 뜻대로 억제할 수가 없는 경우, 또는 반대로 인공폐의 가스 교환막 면에서의 응혈, 가스 교환막인 중공사막의 폐색이 생긴다는 문제점을 가지고 있었다,
따라서, 본 발명은, 지속적으로 혈액 응고제를 방출하고, 적은 헤파린 투여량으로 막형 인공폐 내부, 특히 가스 교환막 면에서의 응혈 그리고 가스 교환막의 폐색이 없는 막형 인공폐 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
[발명의 개시]
상기 목적은, 가스유로로서 관통한 미세공을 가지는 다공질 가스 교환막을 사용해서 가스교환을 하는 막형 인공폐로서, 그 다공질 가스 교환막의 상기 미세공에 미립자를 유지시켜서 가스유로의 횡단 면적을 저감시키고, 또한 그 미립자 또는 그 미립자간에 혈액 항응고제를 보유시킨 것을 특징으로 하는 막형 인공폐에 의해서 달성된다.
본 발명은, 상기 가스 교환막이, 두께가 5∼80μm이며, 세공 직경 0.01∼5μm의 미세공을 가지는 막형 인공폐이다. 또, 본 발명은, 상기 가스 교환막이 중공사막인 막형 인공폐이다. 또한, 본 발명은, 상기 중공사막이 내경 100∼1000μm의 것인 막형 인공폐이다. 본 발명은, 상기 미립자가 상기 미세공보다 작은 입경을 가지는 막형 인공폐이다. 또 본 발명은, 상기 가스 교환막의 상기 미세공이, 그 미세공내에 상기 미립자가 들어가 미립자 사이에서 가스유로가 형성되고 있는 막형 인공폐이다. 또한 본 발명은, 상기 미립자가 실리카인 막형 인공폐이다. 본 발명은, 상기 미립자가 평균 입경 20∼10,000Å인 막형 인공폐이다. 또, 본 발명은, 상기 혈액 항응고제가 헤파린인 막형 인공폐이다. 또한 본 발명은, 상기 가스 교환막이 폴리올레핀제 다공질막인 막형 인공폐이다. 본 발명은, 상기 가스 교환막의 혈액과 접촉하는 측의 면의 상기 미세공 부근에는, 수 불용성 수지가 코팅되어 있는 막형 인공폐이다. 또, 본 발명은 상기 가스 교환막의 미세공내에는 상기 미립자가 충전되어 있고, 상기 가스 교환막의 혈액과 접촉하는 측의 면에 노출하는 상기 미립자 표면에 수 불용성 수지가 코팅되어 있고, 또한 이 수 불용성 수지는 미립자 또는 이 미립자 간에 보유되고 있는 혈액 항응고제의 유출을 억제하도록 코팅되어 있는 막형 인공폐이다. 또한, 본 발명은, 상기 수 불용성 수지가, 상기 가스 교환막의 혈액과 접촉하는 측의 면 전체에 코팅되어 있는 막형 인공폐이다. 본 발명은 상기 교환막의 가스와 접촉하는 측의 면의 상기 미세공에는, 소수성 수지가 코팅되어 있는 막형 인공폐이다. 또, 본 발명은 상기 소수성 수지가 높은 가스 투과성을 가지는 수지인 막형 인공폐이다. 또한, 본 발명은, 상기 소수성 수지가, 상기 가스 교환막의 가스와 접촉하는 측의 면 전체에 코팅되어 있는 막형 인공폐이다.
상기 목적은, 막형 인공폐의 제조방법에 있어서, 가스유로로서 관통한 미세공을 가지는 다공질 가스 교환막을 내부에 수납한 막형 인공폐를 조립한 후, 이 막형 인공폐의 내부에 미립자의 분산액을 유입시키고, 상기 미세공에 미립자를 유지시켜 상기 가스유로의 횡단면적을 저감해서, 상기 막형 인공폐 내부에 잔류하는 분산액을 제거하며, 또한 혈액 항응고제를 함유하는 액체를 인공폐 내부에 유입시키고, 그 액체를 상기 가스 교환막의 상기 미세공 내를 통과시켜, 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킴을 특징으로 하는 막형 인공폐의 제조방법에 의해서도 달성된다.
또, 본 발명은, 상기 분산액의 유입이 압력을 가해서 행해지는 막형 인공폐의 제조방법이다, 또한, 본 발명은, 상기 다공질 가스 교환막이 다공질 소수성 막이며, 그 다공질 소수성막을 알코올과 접촉시켜서 친수화 처리를 행한 후, 물을 분산매로 하는 미립자를 유입시키는 막형 인공폐의 제조방법이다. 또한, 본 발명은, 상기 다공질 가스 교환막으로서, 두께 5∼80μm, 구멍비율 20∼80%, 세공직경 0.01∼5μm의 다공질 중공사막을 사용하고, 상기 세공직경 보다 작은 직경을 가지는 미립자의 분산액체를 다공질 중공사막의 내부 또는 외부로 부터 유입시켜서, 다공질 중공사막의 미세공내에 미립자를 유입시키는 막형 인공폐의 제조 방법이다. 본 발명은, 상기 미립자가 실리카인 막형 인공폐의 제조방법이다. 또, 본 발명은 상기 미립자에 혈액응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 혈액 유입측에 수 불용성 수지 용액을 유입시켜, 가스 교환막의 혈액 접촉 측면에 수불용성 수지를 코팅하는 공정을 행하는 막형 인공폐의 제조방법이다. 또한, 본 발명은, 상기 수 불용성 수지 용액이, 수 불용성 수지와 용매로서 이루어지는 막형 인공폐의 제조방법이다. 본 발명은 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 가스 유입측에, 소수성 수지 용액을 유입시켜, 가스 교환막의 가스 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정을 행하는 막형 인공폐의 제조방법이다. 또, 본 발명은, 상기 소수성 수지 용액이, 소수성 수지와 용매로서 되는 막형 인공폐의 제조방법이다. 또한, 본 발명은, 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 혈액 유입측에, 수 불용성 수지를 유입시켜, 가스 교환막의 혈액 접촉 측면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정과 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 가스 유입측에, 소수성 수지 용액을 유입시켜, 가스 교환막의 가스 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정 등을 가지는 막형 인공폐의 제조방법이다.
상기 목적은, 막형 인공폐의 제조방법에 있어서, 가스유로로서 관통한 미세공을 가지는 다공질 가스 교환막을 내부에 수납한 막형 인공폐를 조립한 후, 이 막형 인공폐의 내부에 혈액 항응고제와 미립자를 함유한 분산제를 유입시켜, 상기 미세공에 상기 미립자를 혈액 항응고제와 함께 유지시켜서 가스유로의 횡단면적을 저감시킨 후, 막형 인공폐 내부에 잔류하는 분산액을 제거함을 특징으로 하는 막형 인공폐의 제조방법에 의해서도 달성된다.
또, 본 발명은, 상기 분산제의 유입이 압력을 가하여서 행해지는 막형 인공폐의 제조방법이다, 또한, 본 발명은, 상기 다공질 가스 교환막이 다공질 소수성 막이며, 이 다공질 소수성 막을 알코올과 접촉시켜서 친수화 처리를 한 후, 물을 분산매로 하는 미립자 및 혈액 항응고제를 함유한 분산액을 유입시키는 막형 인공폐의 제조방법이다. 또한, 본 발명은 상기 다공질 가스 교환막으로서, 두께 5∼80μm, 구멍비율 20∼80%, 세공직경 0.01∼5μm의 다공질 중공사막을 사용하고, 상기 세공직경보다 작은 직경을 가지는 미립자와 혈액 항응고제를 함유한 분산 액체를 다공질 중공사막의 내부 또는 외부로 부터 유입시켜서, 다공질 중공사막의 미세공 내에 미립자를 혈액항응고제와 함께 유입시키는 막형 인공폐의 제조방법이다. 본 발명은, 상기 미립자가, 실리카인 막형 인공폐의 제조방법이다. 또, 본 발명은, 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 혈액 유입측에, 수 불용성 수지 용액을 유입시켜, 가스 교환막의 혈액 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정을 행하는 막형 인공폐의 제조방법이다. 또한, 본 발명은 상기 수 불용성 수지 용액이 수 불용성 수지와 용매로 구성되는 막형 인공폐의 제조 방법이다. 본 발명은, 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 다음, 상기 막형 인공폐의 가스 유입측에, 소수성 수지 용액을 유입시키고, 가스 교환막의 가스 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정을 행하는 막형 인공폐의 제조방법이다.
또, 본 발명은, 상기 소수성 수지 용액이, 소수성 수지 용액과 용매로서 구성되는 막형 인공폐의 제조방법이다. 또한, 본 발명은, 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 혈액 유입측에, 수 불용성 수지 용액을 유입시켜, 가스 교환막의 혈액 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정과 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 가스 유입측에, 소수성 수지 용액을 유입시키고, 가스 교환막의 가스 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정 등을 가지는 막형 인공폐의 제조방법이다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
본 발명의 막형 인공폐를 도면으로 표시한 실시예를 사용하여 설명한다,
본 발명의 막형 인공폐(1)는, 가스유로를 형성하는 관통된 미세공(3)을 가지는 다공질 가스 교환막(2)을 사용하여 가스 교환을 행하는 막형 인공폐이며, 다공질 가스 교환막(2)의 미세공(3)에 미립자(4)를 유지시켜 가스유로의 횡단면적을 저감시키고, 다시 미립자 또는 미립자간에 혈액 항응고제(5)를 보유시킨 것이다,
본 발명에 사용되는 가스 교환막(2)은 다공질 막이며, 관통하는 다수의 미세공(3)을 가지고 있다. 가스 교환막으로서는, 두께 5∼80μm, 바람직하게는 10∼60μm, 구멍비율 20∼80%, 바람직하게는 30∼60%, 또 미세공의 공경은 0.01∼5μm, 바람직하게는 0.01∼1μm 정도의 것이 적절하다.
제1도 및 제2도에 표시하는 것으로서는, 중공사막을 사용하고 있다. 다공질 중공사막은, 중공사막 벽을 관통하는 가스유로를 형성하는 미세공을 가지고 있다. 다공질 중공사막으로서는, 내경 100∼1000μm, 바람직하게는 100∼300μm의 것이 적절하게 사용된다. 또, 가스 교환막으로서는, 중공사막 뿐만아니라 평막 모양의 것도 좋다.
가스 교환막(2)의 각 미세공(3)에는 미립자(4)가 유지되고 있으며, 미세공(3)에 의해서 형성되고 있는 가스유로의 횡단면적(미세공(3)을 가스 교환막(2)의 축방향으로 절단한 단면적)을 저감시키고 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 미세공(3)의 공경 보다 작은 입경의 다수의 미립자(4)가, 미세공(3) 내에 들어가 있다. 그리고 미립자 간격으로 인해서, 매우 가느다란 가스유로가 형성되고 있다. 또, 제2도에 표시되는 것에서는, 미세공(3)의 내부에 다수의 미립자(4)를 충전하고, 미립자 간격으로 가스 유로가 형성되고 있다. 또, 이와 같은 형태의 것 뿐만 아니라, 가스 교환막(2)의 내 표면, 혹은 가스 교환막(2)의 외표면에 접착제를 통해서 미립자(4)를 부착시켜 미세공(3)의 가스유로를 감소시켜도 좋다.
이와 같이, 각 미세공(3)이 미립자(4)에 의하여, 그 가스유로가 저감된 결과, 가스 교환막(2)은, 전자 현미경 레벨로는 확인이 불가능할 정도의 초미세공이 미립자(4) 간격에 의해서 형성된다.
그리고, 이 초미세공은, 가스 교환막의 내외면을 관통하는 가스유로를 형성한다. 또한 미립자(4) 또는 미립자 간에는 혈액 항응고제(5)가 보유되고 있다. 혈액 항응고제의 보유 형태로서는, 미립자(4)에 부착하고 있는 경우와, 다수의 미립자를 부착하고 미립자간을 연결하도록 부착하고 있는 경우, 또는 미립자와 접촉하지 않고 미립자간에 입상체의 혈액 항응고제가 존재하는 경우 등을 생각할 수가 있다. 혈액 항응고제는, 하나 혹은 복수의 미립자에 부착하고 있는 것이 바람직하며, 미립자에 부착하고 있으면, 인공폐 사용전에 혈액 항응고제가 가스 교환막(2)의 미세공내로 부터 용이하게 이탈하는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
가스 교환막(2)의 재질로서는, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리술폰, 폴리아크릴로니트릴, 셀루로오스아세테이트 등이 사용 가능하다. 바람직한 것은, 소수성 고분자이다. 보다 바람직한 것은 폴리올레핀계 수지이며, 특히, 폴리프로필렌이 좋다. 폴리프로필렌제 다공질막은, 연신법 또는 고액상 분리법 등에 의하여 미세공을 형성시킴으로써 제조된다.
또, 본 발명의 막형 인공폐에 사용되는 미립자(4)의 재질로서는, 실리카, 알미나, 지르코니아, 마그네시아, 황산바륨, 탄산칼륨, 규산염, 산화티탄, 실리콘카바이트, 카본블랙, 화이트카본 등의 무기물, 혹은 폴리스틸렌라텍스, 스틸렌고무(SBR) 라텍스, 니트릴고무(NBR) 라텍스 등의 고분자 라텍스가 사용된다. 이들 재질중 실리카가 특히 바람직하다. 미립자의 평균 입경은 20∼10,000Å, 바람직하게는 20∼1,000Å이다.
본 발명의 막형 인공폐에 사용되는 혈액 항응고제로서는 각종 공지의 것이 사용되나, 생체에 대한 안정성이 높은 헤파린이 가장좋다.
막형 인공폐(1)로서, 제1도에 그 한 실시양태인 중공사막형 인공폐의 조립상태를 표시하고 있다. 이 중공사막형 인공폐(1)는, 통형체의 하우징(6)과, 이 하우징(6) 내 전체에 걸쳐 가스 교환막(2)인 다공질 중공사막이 10,000∼60,000개 수납되고 있다. 그리고, 이 다공질 중공사막은, 그 벽 내에 중공사막의 내부와 외부를 연통하는 가스유로를 형성하는 다수의 미세공을 가지고 있다. 그리고, 그 미세공은 상기와 같은 미립자에 의하여 가스유로의 횡단 면적이 저감되고 있으며, 또한, 미립자 또는 미립자간에는 혈액 항응고제가 보유되고 있다.
제1도에 표시하는 본 발명의 막형 인공폐(1)에 관해서 보다 구체적으로 설명하면, 중공사막의 양단부는, 각각의 개구가 폐색되지 않은 상태에서 격벽(10,11)에 의하여 하우징(6)에 액밀하게 고착되고 있다. 그리고 이 격벽(10,11)에 의하여, 하우징(6) 내부는, 중공사막 외벽과 하우징(6)의 내벽과 격벽에 의해서 형성되는 제1의 물질이동실인 산소실(12)과, 중공사막 내부에 형성되는 제2의 물질이동실인 혈액 유통용 공간 등으로 구획된다. 그리고, 하우징(6)에는, 그 일방의 단부 부근에 산소를 함유하는 가스의 유입포트(13)가, 타방의 단부 부근에는, 그의 유출 포트(14)가 설치되어 있다. 또한, 격벽(11)의 외측에는, 혈액 유입구(29)와 환형 볼록부(25)를 가지는 유로 형성부재(19)가, 나사링(23)에 의하여 하우징(6)에 고정되고 있다. 또 마찬가지로, 격벽(10)의 외측에는, 혈액 유출구(28)와 환형 볼록부(24)를 가지는 유로 형성부재(18)가 나사링(22)에 의하여 하우징(6)에 고정되어 있다.
그리고, 유로 형성부재(18,19)의 볼록부(24,25)는 격벽(10,11)에 당접하고 있고, 이 볼록부(24,25)의 외측주연에는, 나사링(22,23)의 각각에 설치된 적어도 2개의 구멍(30,31,32,33)의 일방으로 부터 밀봉제가 충전되고, 유로 형성부재(18,19)를 격벽(10,11)에 액밀하게 고착시키고 있다. 상기 설명에서, 유로 형성부재를 하우징에 고착시키기 위하여 나사링을 사용한 것에 관해서 설명하였으나, 이에만 한하지 않고 유로 형성부재를 직접 하우징에 고주파, 초음파 등을 사용하여 융착시켜도 좋고, 또 접착제 등을 사용해서 접착하여도 좋다. 또한, 상기 밀봉제의 대신에, 실리콘 고무 등으로 형성한 ○링을 사용해서, 유로 형성부재를 하우징에 액밀상태로 밀봉하여도 좋다.
또, 상기 설명에서, 중공사막 내부에 혈액을 유입시키고, 중공사막의 외측에 산소함유 가스를 유입시키는 타입의 인공폐를 사용해서 설명하였으나, 이에만 한하지 않고 중공사막의 외측에 혈액을 유입시켜, 중공사막의 내부에 산소함유 가스를 유입시키는 타입의 인공폐도 좋다. 이 경우는, 산소함유 가스의 유출측의 유로 형성부재를 둘 필요는 없고, 격벽 단부를 개방상태로 하여도 좋다.
또한, 막형 인공폐의 형태로서는, 상기의 중공사막에만 한하지 않고 평막상의 가스 교환막을 적층한 것, 1매의 평막상 가스 교환막을 코일상으로 감은 것, 또 지그재그상으로 접은 것 등의 평막형 인공폐도 가하다. 또한 가스 교환막(2)의 혈액과 접촉하는 측의 면의 미세공(3) 부근에는 수 불용성 수지(7)가 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 제3도에 수 불용성 수지가 코팅된 상태의 가스 교환막의 단면 부분을 표시한다. 이 수 불용성 수지를 코팅하는 것은 혈액 항응고제의 혈액중으로의 유출량을 억제하기 위한 것이며, 장기 순환에 걸쳐 미량의 항응고제가 지속적으로 유출하도록 제어하기 위한 것이다. 따라서, 이 수 불용성 수지는, 미립자(4)에 보유되고 있는 혈액 항응고제(5)가 유출될 수 있도록, 다시 말해서 혈액 항응고제 보다 큰 세공을 가지도록 코팅되어 있는 것이 필요하다. 또, 수 불용성 수지는 상기 가스 교환막의 혈액과 접촉하는 면 전체에 코팅되어도 좋으며, 상기 목적을 달성하기 위해서는, 미립자(4)가 충전된 미세공(3)에 코팅되어 있으면 충분하다. 이 코팅은, 가스 교환막(2)이, 1ml/mmHg·m2이상의 가스플럭스를 가지도록, 더 바람직하게는 2∼200ml/mmHg·m2의 가스플럭스를 가지도록 하는 것이 좋다. 수 불용성 수지의 막 두께로서는, 20Å∼25μm, 바람직하게는 0.005∼1μm이다.
본 발명의 막형 인공폐에 사용되는 수 불용성 수지로서는, 폴리알킬술폰, 에틸셀루로오스, 아크릴산에스테르계 중합체, 메타크릴산 에스테르계 중합체(예로서, 폴리히드록시에틸메타크릴레이트), 소수성 시그멘트와 친수성 시그멘트의 양자를 가지는 블록 또는 그래프트 공중합체[예로서, 히드록시에틸메타크릴레이트-스틸렌-히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA-스틸렌-HEMA)]의 블록 공중합체, HEMA-MMA[메틸메타크릴레이트]의 블록 공중합체, HEMA-LMA[라우릴메타크릴레이트]의 블록 공중합체, PVP[폴리비닐피로리돈]-MMA의 블록 공중합체, 함불소수지등이 사용된다. 바람직한 것은, HEMA-스틸렌-HEMA의 블록 공중합체, HEMA-MMA의 블록 공중합체 및 함불소수지이다. 함불소수지로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리트리플루오로에틸렌 등도 사용되나, 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐 모노마를 1성분으로 하는 비닐계 공중합체가 높은 생체 적합성, 막 형성성 및 가스 투과제를 가지므로 특히 바람직하다. 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐 모노마를 1성분으로 하는 비닐계 공중합체란, 임의의 비닐계 모노마와 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐모노마로서 구성되는 공중합체이며, 바람직하게는, 임의 비닐계폴리마(즉 호모 폴리마, 블록 폴리마, 랜덤 폴리마 등 중의 어느 하나도 가하다)로서 구성되는 모체블록에, 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐 폴리마의 호모폴리마로서 구성되는 블록이 결합한 이른바 A-B형 블록 공중합체이다. 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐 모노마로서는, -CH2(CF2)2H, -CH2(CF2)4H, -CH2CF3, -CH2CH2(CF2)7CF3등의 과 플루오로알킬기, 바람직하게는 -CH2CH2(CF2)7CF3를 측쇄로서 가지는 과 플루오로아클릴레이트, 과 플루오로메타크릴레이트 등이다.
한편, 모체 블록을 구성하는 비닐 모노마로서는, 예로서 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 등의 알킬메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 등의 알킬아크릴레이트 등이다. 또, 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐 모노마를 1성분으로 하는 비닐계 블록 공중합체에서, 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐 모노마로서 구성되는 폴리마분과 공중합체를 구성하는 기타의 비닐 모노마로서 구성되는 폴리마와의 중량비는, 0.25∼1.5, 바람직하게는 0.3∼1.2로 한다. 이 블록 공중합체는, 주 고리내에 펠옥시 결합을 가지는 모체 블록이 되는 비닐계 폴리마를 얻고, 이어서 이 폴리마와 과 플루오로아클릴레이트를 분산 중합시키므로써 얻어진다.
또한, 가스 교환막(2)의 가스와 접촉하는 측의 면의 적어도 상기 미립자가 충진된 상기 미세공(3)에는, 소수성 수지(8)가 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 제4도에, 소수성 수지(8)가 코팅된 상태의 가스 교환막의 단면 부분을 표시한다. 소수성 수지를 코팅하므로써, 장기 순환시에서의 혈액중의 혈액 성분(즉, 수분, 혈장)의 누출을 방지할 수 있기 때문이다. 소수성 수지(8)로서는, 가스 투과성을 가지는 것이 좋고, 예로서 실리콘, 및 상기의 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐 모노마를 1성분으로 하는 비닐계 공중합체 등이 적합하게 사용된다. 코팅의 형태로서는, 제4도 표시와 같이, 미립자(4)가 충전된 미세공(3)을, 소수성 수지로 폐색하도록 코팅하고 있는 것이 바람직하다. 또, 소수성 수지(8)에 의한 미세공(3)의 폐색은, 완전한 폐색이 아니라 가느다란 세공이 뚫어 있는 상태로도 가하다. 또, 상기 소수성 수지(8)는, 제4도에 표시하는 바와 같이 상기 가스 교환막(2)의 가스와 접촉하는 면 전체에 코팅되어 있어도 좋다. 이 코팅은, 가스 교환막(2)이 1ml/mmHg·m2이상의 가스 플럭스를 가지도록, 바람직하게는 2∼200ml/mmHg·m2의 가스 플럭스를 가지도록 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 가스 교환막에는, 상기 소수성 수지(8)의 코팅과 전술한 수 불용성 수지(7)의 코팅의 양자를 행하는 것이 보다 바람직하다. 양자의 코팅을 행한 상태의 가스 교환막의 단면 부분을 제5도에 표시한다.
본 발명의 막형 인공폐 작용을, 제1도의 막형 인공폐를 사용해서 설명한다. 본 발명의 막형 인공폐는, 체외 순환회로중에 장착되고, 혈액은 막형 인공폐(1)의 혈액 유입구로부터 막형 인공폐(1)내에 들어가 가스 교환막(2)와 접촉하며, 2산화탄소가 제거되고 산소가 첨가되어서 혈액 유출구로부터 유출한다. 그리고, 이때 본 발명의 막형 인공폐에서는, 가스 교환막의 미세공이 미립자를 유지함과 동시에, 그 미립자는 혈액항응고제를 보유하고 있기 때문에, 미세공내에 혈액중의 수분이 유입하므로써, 그 수분중에 혈액 항응고제가 용출하고, 그 용출은 지속적으로 연속하여서 가스 교환막 표면부에서의 혈전 발생을 장기적으로 방지한다.
다음에, 본 발명에 막형 인공폐의 제조방법을 설명한다. 이 제조방법은, 우선, 가스유로를 형성하는 관통된 미세공을 가지는 다공질 가스 교환막(2)을 내부에 수납한 막형 인공폐(1)를 조합한 후, 막형 인공폐(1)의 내부에 미립자(4)의 분산액을 유입시키고, 미세공(3)내에 미립자(4)를 유지시켜, 막형 인공폐(1)내부에 잔류하는 미립자(4)의 분산액을 제거하고, 다시 혈액 항응고제(5)를 함유하는 액체를 인공폐 내부에 유입시키며, 그 액체를 가스 교환막(2)의 미세공(3)을 통과시켜서 미립자(4)에 혈액 항응고제(5)를 부착시키므로써 이루어진다. 제1도에 표시한 중공사형 인공폐를 사용해서, 본 발명의 막형 인공폐 제조방법을 구체적으로 설명한다.
우선, 제1도 표시와 같은 형태의 중공사막형 인공폐를 만든다. 그리고, 인공폐(1)의 혈액 유입구(29) 또는 혈액 유출구(28)로 부터, 인공폐의 가스 교환막(2)의 내부에 가스 교환막(2)의 미세공(3)으로부터 작은 미립자(4)를 함유한 분산액을 유입시킨다. 그리고, 이 분산액을 그 일부가 가스 교환막(2)의 미세공(3)으로부터 유출하도록 인공폐 내부에 유입시킨다. 미립자로서는, 상술한 것이 사용되며, 분산액에 사용되는 분산매로서는, 미립자 및 가스 교환막에 대하여 안정된 것을 사용한다. 분산매로서는, 예로서, 물, 알코올류, 물과 알코올의 혼합물 등이 적합하게 사용된다. 분산매 액에서의 미립자 함유량은 3∼40중량％ 정도가 좋다. 그리고, 분산액에 물을 사용하는 경우이며, 또한 가스 교환막이 소수성인 경우는, 미립자의 분산액을 붓기 전에 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올류를 분산액을 유입시키는 측의 가스 교환막 표면에 접촉시켜, 가스 교환막의 표면을 친수화 시켜두는 것이 필요하다.
또, 상기 분산액의 인공폐에 대한 유입은, 압력을 가하여 유입시켜 행하는 것이 바람직하다. 특히, 제1도 표시와 같은 중공사막형 인공폐에 있어서는, 가령, 인공폐의 유출구(분산액의 유출구)를 협착하는 등의 방법으로 짜서, 인공폐로부터 유출하는 분산액의 유체 유통저항을 높게 하여, 중공사막 내부에 압력(예로서 1∼3kg/cm2정도의 압력)이 가해지도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하므로써 가스 교환막의 미세공에 미립자의 분산액이 보다 양호하게 통과하게 된다. 그러나, 너무 극단적으로 중공사막에 압력이 가해지면 가스 교환막의 막 구조를 파괴할 염려도 있으므로, 중공사막의 축 방향의 분산액 유통, 즉 분산액의 유출구로부텨의 유출을 확보한 상태에서 행하는 것이 바람직하다. 그리고, 중공사막 내부에 압력(예를들면, 1∼3kg/cm2정도의 압력)을 가하여 분산액을 유입시키는 경우에는, 분산액의 유출량을 20∼300cc/min·m2정도로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 가스 교환막(2)에 미립자(4)의 분산액을 흐르게 하면, 제2도와 같이 분산액중에 함유되어 있던 미립자(4)가 가스교환막(2)의 미세공(3)내에 걸려서, 마치 막힌 듯한 상태가 되어서, 미세공(3)내에 미립자(4)가 충전된다. 그리고, 가스 교환막(2)의 미세공(3)내에 미립자가 충전된 후, 가스 교환막의 표면부, 중공사막형 인공폐에서는 공중사막 내부에 잔류하는 분산액을 세척유체, 예컨대, 공기, 물 등을 인공폐 내부에 유통시켜서 제거한다. 세척 유체의 유량은, 가령 세척 유체에 물을 사용한 경우, 2∼50ℓ/min로 5∼15분간 정도 행하는 것이 바람직하다. 그리고, 세척 유체의 유통에 있어서, 가스 교환막의 표면부, 중공사막에 있어서는 그 내부에 압력이 너무 가해지지 않도록 유통시키는 것이 바람직하다. 압력이 너무 가하여지면 가스 교환막의 미세공에 충전한 미립자가 유출할 염려가 있기 때문이다.
그리고, 가스 교환막 표면의 분산액을 제거한 후, 필요에 따라 공기를 인공폐 내부에 유입시켜, 가스 교환막 및 인공폐 전체를 건조시킨다. 충전하는 미립자는 종류에 따라 상이하며, 모든 종류에 대해서 같은 것은 아니나, 상기 건조를 행하므로써, 미립자 상호의 고착이 강하여지며, 미세공 내에서의 미립자 안정성을 증가시킬 수가 있는 경우가 있다. 이 건조를 위해서 유입시키는 공기의 유량은, 10∼200ℓ/min·m2정도, 바람직하게는 20∼150ℓ/min·m2에서, 10∼60℃, 바람직하게는 15∼50℃의 온도에서 30∼180분간 정도, 바람직하게는 60∼80분간 행하는 것이 좋다.
그 다음, 혈액 항응고제를 함유한 항응고제 용액을 막형 인공폐(1)의 내부에 유입시킨다. 혈액 항응고제로서는, 예컨대 헤파린이 사용에 적합하다. 항응고제 용액에 사용되는 용제로서는, 혈액 항응고제를 용해 혹은 분산할 수 있고, 또한 가스 교환막에 대해서 안정된 것을 사용한다. 용매로서는, 예컨대 물, 물과 알코올류와의 혼합액 등이 사용에 적합하다. 항응고제 용액에서의 항응고제 함유량은, 0.2∼5중량％, 바람직하게는 1∼4중량％ 정도가 바람직하다. 그리고, 용매에 물을 사용하는 경우이며 또한 가스 교환막이 소수성인 경우는, 항응고제 용액을 붓기 전에 재차 에탄올, 이소프로판올 등의 알콜류를 항응고제 용액에 유입시키는 측의 가스 교환막 표면에 접촉시켜서, 가스 교환막 표면을 친수화시켜 두는 것이 바람직하다. 또, 항응고제 용액의 유입은, 상기 미립자의 분산액을 유입시킬 때와 같이, 가스 교환막의 일방으로부터 압력을 가하여 유입시키는 것이 바람직하다. 그 방법으로서는, 가령 막형 인공폐의 혈액 유출구를 폐색시킨 상태에서, 혈액 유입구로부터 항응고제 용액을 유입시키고, 미립자가 충전가스 교환막의 미세공에 항응고제 용액을 통과시켜, 인공폐의 가스 유출구 또는 가스 유입구로부터 항응고제 용액을 유출시키는 것을 고려할 수 있다. 이 경우에, 항응고제 용액 유입량은, 50∼5000ml/min·m2, 바람직하게는 50∼300ml/min·m2정도이며, 2∼10분간, 바람직하게는 5∼10분간 정도 행하는 것이 바람직하다. 또, 이에 한하지 않고 미립자의 분산액 유입의 경우와 같이, 중공사형 인공폐에 있어서는, 항응고제의 유출구에서의 유체 유통저항을, 에컨대, 중공사막의 축 방향의 항응고제 액의 흐름, 즉 항응고제 용액의 유출구로부터의 유출을 확보한 상태에서 행하여도 좋다. 그 방법으로서는, 인공폐로부터 유출하는 상기 항응고제 용액의 유출구를 협착하는 등의 방법으로 짜서, 항응고제 용액 유입측 압력을 높게 하여, 중공사막 내부에 압력, 즉 1∼3kg/cm2정도의 압력이 가하여진 상태에서, 항응고제 액을 유통시키는 것을 생각할 수 있다.
그리고, 항응고제의 유입을 막고, 인공폐 내부에 존재하는 항응고제 용액을 배출시킨 다음, 인공폐 내부에 온풍을 유통시켜서, 인공폐를 건조시켜도 좋다. 또, 건조는 자연적으로 하여도 좋다.
이와 같이 하여, 가스 교환막의 미세공에 충전된 미립자에 항응고제를 부착할 수가 있다. 미립자에 대한 항응고제의 부착형태로서는, 복수의 미립자에 걸쳐 부착하고 있는 경우도 생각할 수 있다. 또, 항응고제 용액상태에서는 하나 또는 복수의 미립자에 부착하고 있다가, 후에 항응고제 용액의 용매의 휘산에 의하여 미립자로부터 분리되어, 항응고제가 분체로서 미립자간에 존재하는 경우도 생각할 수가 있다. 이상과 같이하여, 본 발명의 막형 인공폐가 제조된다.
또한, 상술한 제조방법에 의하여 제조된 인공폐의 가스교환막(2)의 혈액과 접촉하는 측의 면의 적어도 미립자(4)가 충전된 미세공(3)에는 수 불용성 수지가 코팅되어 있는 것이 좋다. 수 불용성 수지로서는 상술한 것이 사용된다. 이 코팅 방법은, 이하와 같은 방법으로 행할 수가 있다.
가스 교환막에 대해서 안정된 용매에, 수 불용성 수지를 용해하고, 수 불용성 수지 용액을 만든다. 수 불용성 수지로서, 예컨대 폴리 HEMA, HEMA-스틸렌-HEMA의 블록 공중합체, HEMA-MMA의 블록 공중합체, HEMA-LMA의 블록 공중합체, PVP-MMA의 블록 공중합체, 함 불소수지(예로서, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리트리플루오로에틸렌, 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐 모노마를 1성분으로 하는 비닐 공중합체)를 사용하는 경우에 있어서는, 용매로서, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 메탄올, 에탄올, n-부탄올, sec-부탄올류의 알코올류, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류, 디메틸포름아미드, 테트라히드로프란, 디에틸에테르, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브 등이 에테르류, 클로로포름 따위의 유기 용매 등을 생각할 수가 있다. 그리고, 수 불용성 수지 용액중의 수 불용성 수지의 농도는 수지의 종류에도 관계되므로 일률적으로 말할 수는 없으나, 0.1∼10중량％, 바람직하게는 0.5∼10중량％이다.
또, 수 불용성 수지로서는, 예로서, 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐 모노마를 1성분으로 하는 비닐계 블록 공중합체를 사용하는 경우에는, 용액으로서 상술한 것이 사용가능하나, 케톤류의 단독 혹은 혼합 용매, 및 이들의 케톤류와 알코올류와의 혼합용매가 바람직하다. 또, 가스 교환막상에서 용매가 잘 콘트롤 되어서 증발하는 것이 바람직하다. 그와 같은 용매로서는, 예로서 4/6(용적비)의 메틸에틸케톤/메틸이소부틸케톤(4/6)/90(용적비)의 (메틸에틸케톤/메틸이소부틸케톤)/에탄올 등의 혼합용매를 생각할 수 있다. 그리고, 용액중의 비닐계 블록 공중합체의 농도는 0.1∼10중량％이다. 또, HEMA/MMA의 블록 공중합체를 사용하는 경우에 있어서도, 메틸셀로솔브/메탄올의 1/9(용적비) 등의 용매를 사용하므로써, 용이하게 코팅이 가능하다.
이 수 불용성 수지 용액을, 인공폐의 가스 교환막의 혈액 접촉면 측에 접촉시킨다. 접촉은, 예로서 인공폐의 혈액 유입구로부터 상기 용액을 유통시키므로써 행할 수가 있다. 이 용액의 유통에 있어서, 지나치게 미세공내에 용액이 들어가지 않도록 하기 위하여, 용액 유통시에는, 가스 교환막의 다른면 측(가스 유입측)의 가스 유입구 및 유출구를 폐색한 상태에서 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하므로써, 미립자(4)가 충전된 미세공(3)을 포함하는 혈액에 접촉하는 측의 가스 교환막(2)의 표면에, 수 불용성 수지를 코팅할 수가 있다. 그리고, 수 불용성 수지는, 미립자(4)에 보유되어 있는 혈액 항 응고제(5)가 유출될 수 있도록, 혈액 항응고제보다 큰 세공을 가지도록 코팅한다. 이것은, 용액중의 수 불용성 수지의 농도를 선택하므로써 행할 수가 있고, 상술한 농도 범위라면, 혈액 항응고제 보다 큰 세공을 가지도록 코팅할 수가 있다.
또한, 가스교환막의 가스와 접촉하는 면의 적어도 미립자가 충전된 미세공에는, 소수성 수지가 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 이 코팅은, 미세공을 폐색하도록 되어 있는 것이 바람직하다. 또 완전한 폐색이 아니고 가느다란 세공이 뚫여있는 상태도 좋다. 소수성 수지를 코팅하므로써 장기 순환시에 있어서의 혈액중의 혈액성분(예컨대, 수분, 혈장)의 누출을 방지할 수 있기 때문이다.
소수성 수지의 코팅은, 이하와 같이하여 행할 수가 있다. 우선, 소수성 수지를 가스 교환막에 대하여 안정된 용매에 용해한 소수성 수지 용액을 만든다. 소수성 수지로서는, 가스 투과성을 가지는 것(O2,CO2의 투과성이 높은 것)이 바람직하고, 실리콘, 예컨대 디메틸실리콘오일, 메틸페닐실리콘오일, 메틸클로로페닐실리콘오일, 분기상 디메틸실리콘오일, 또한 2액형 RTV 실리콘고무(예를 들면 비닐메틸실록산과 메틸하이드로디엔실록산의 중합체) 또는 1액형 RTC 실리콘 고무와 상기 실리콘오일과의 혼합물 등, 또한, 상술한 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐 모노마를 1성분으로 하는 비닐계 공중합체 등이 사용에 적절하다. 용매로서는, 실리콘을 사용하는 경우, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 디크롤메탄, 메틸에틸케톤, 디플루오로에탄, 아세트산에틸, 트리클로로에탄 및 이들 혼합물 등을 고려할 수 있다. 또, 2액형 RTC 실리콘 고무 혼합물을 사용하는 경우는, 상기 용매중에 경화 가교제로서 백금족 금 속의 단체, 산화물, 화합물 등, 예로서 염화 백금산 등을 함유시키는 것이 바람직하다.
또, 과 플루오로알킬 측쇄를 가지는 비닐 모노마를 1성분으로 하는 비닐계 공중합체를 사용하는 경우는, 상술한 용매를 사용할 수 있다. 과 플루오로 알킬 측쇄를 가지는 비닐 모노마를 1성분으로 하는 비닐계 블록 공중합체를 사용하는 경우는, 용액중의 비닐계 블록 공중합체의 농도는 0.5∼10중량％, 바람직하게는, 0.5∼5중량％이다. 실리콘오일 또는 실리콘오일과 실리콘 고무의 혼합물을 사용한 경우는, 용액중의 이들 농도는, 0.1∼20중량％, 바람직하게는 0.5∼5중량％이다.
이 소수성 수지 용액을, 인공폐의 가스 교환막의 가스 접촉측의 면에 접촉시킨다. 접촉은, 예로서 가스 유입구로부터 상기 용액을 유통시키므로써 행할 수가 있다. 이 용액 유통에 있어서, 지나치게 미세공 내에 용액이 들어가지 않도록 하기 위하여, 용액 유통시는, 가스 교환막의 타 면측(혈액 유입축)의 혈액 유입구 및 유출구를 폐색한 상태에서 행하는 것이 좋다. 이와 같이 하므로써, 가스 교환막(2)의 미립자(4)가 충전된 미세공(3)을 포함하는 가스 접촉측의 가스 교환막 표면에, 소수성 수지를 코팅할 수가 있다. 소수성 수지는, 막 두께, 0.001∼25μm, 바람직하게는 0.005∼1μm정도가 좋다.
다음에, 제1도에 표시하는 중공사형 인공폐(1)를 사용하여, 본 발명의 막형 인공폐와 타 제조방법을 설명한다. 이 제조방법은, 처음에, 가스유로를 형성하는 관통된 미세공을 가지는 다공질 가스 교환막(2)을 내부에 수납한 막형 인공폐(1)를 조립한 후, 막형 인공폐(1)의 내부에 혈액 항응고제(5)와 미립자(4)를 함유하는 분산액을 유입시켜, 미세공(3)에 미립자(4)를 혈액 항응고제(5)와 더불어 유지시키고, 막형 인공폐(1) 내부에 잔류하는 상기 분산액을 제거하므로써 이루어진다.
제1도에 표시한, 중공사형 인공폐를 사용하여, 상기 제조방법을 구체적으로 설명한다. 우선, 제1도 표시와 같은 형태의 중공사형 인공폐를 만든다. 그리고 막형 인공폐(1)의 혈액 유입구(29) 또는 혈액 유출구(28)로 부터 인공폐의 가스 교환막(2)내부에, 가스 교환막(2)의 미세공(3)보다 작은 미립자(4)와 혈액 항응고제를 함유한 분산액을 유입시킨다. 그리고, 이 분산액을 그 일부가 가스교환막(2)의 미세공(3)으로 부터 유출하도록 인공폐 내부에 유입시칸다. 미립자로서는 상술한 것이 사용된다. 분산액에 사용되는 분산매로서는, 혈액 항 응고제를 용해할 수 있고, 또한 미립자 및 가스 교환막에 대해서 안정된 것을 사용한다. 분산매로서는, 예로서, 물, 물과 알코올류와의 혼합액 등이 사용에 적합하다. 분산액에서의 미립자 함유량은 3∼40중량％, 특히 5∼30중량％ 정도가 바람직하다. 또, 분산액에서의 혈액항응고제의 함유량은, 0.2∼5중량％, 특히 1∼4중량％ 정도가 바람직하다.
분산매에 물을 사용하는 경우이며 또한 가스 교환막이 소수성인 경우는, 분산액을 붓기 전에 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올류를 분산액을 유입시키는 측의 가스 교환막 표면에 접촉시키고, 가스 교환막 표면을 친수화시켜 두는 것이 필요하다. 그리고 상기 분산액의 인공폐로의 유입은 압력을 가해서 행하는 것이 좋다. 특히, 제1도 표시와 같은 중공사형 인공폐에 있어서는, 가령 인공폐 유출구(분산액의 유출구)를 협착하는 등의 방법으로 짜므로써, 인공폐로부터 유출하는 분산액의 유체 유통 저항을 높여, 중공사막 내부에 압력(예로서 1∼3kg/cm2정도의 압력)이 가하여지도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하므로써 가스 교환막의 미세공에 미립자의 분산액이 보다 양호하게 통과하게 된다. 그러나, 너무 극단적으로 가스 교환막에 압력이 가하여지면 가스 교환막의 막구조를 파괴할 염려도 있으므로, 중공사막의 축방향의 분산액 흐름, 즉 인공폐의 유출구(분산액의 유출구)로 부터의 분산액 유출을 확보한 상태에서 행하는 것이 바람직하다. 중공사막 내부에 압력(가령 1∼13kg/cm2정도의 압력)을 가하여 분산액을 유입시키는 경우에는, 분산액의 유출량을 20∼300cc/min·m2, 바람직하게는 470∼150cc/min·m2정도로 하는 것이 좋다.
이와 같이, 가스 교환막(2)에, 미립자(4)를 함유하는 분산액을 흐르게 하면, 분산액중에 함유되어 있던 미립자(4)가 가스교환막(2)의 미세공(3)내에 걸려서 마치 막힌 것과 같은 상태가 되어, 미세공(3)내에 미립자(4)가 혈액 항응고제(5)와 함께 충전된다. 그리고, 가스교환막의 미세공내에, 미립자가 충전된 후, 가스 교환막의 표면부, 중공사형 인공폐에 있어서는 중공사막 내부에 잔류하는 분산액을 세척유체, 즉 공기, 물 따위를 인공폐 내부에 유통시켜서 제거한다. 세척 유체의 유통은, 예로서 세척 유체에 물을 사용한 경우에 있어서는 2∼50ℓ/min, 바람직하게는 10∼50ℓ/min에서 5∼15분간, 바람직하게는 10∼15분간 정도 행하는 것이 바람직하다. 그리고, 세척 유체의 유통에 있어서, 가스 교환막의 표면부, 중공사막에 있어서는 그 내부에 너무 압력이 가하여지지 않도록 유통시키는 것이 바람직하다. 압력이 너무 가하여지면 가스 교환막의 미세공에 충전한 미립자가 유출할 염려가 있기 때문이다.
그리고, 가스 교환막 표면의 분산액을 제거한 후, 필요에 따라 공기를 인공폐 내부에 유입시키고, 가스 교환막 및 인공폐 전체를 건조시킨다. 충전하는 미립자의 종류에 따라 상이하며, 모든 종류의 것이 해당되는 것은 아니나, 상기의 건조를 행하므로써, 미립자 상호의 고착이 강하여지고, 미세공 내에서 미립자의 안정성을 증가시킬 수 있는 경우가 있다. 이 건조를 위해서 흐르게 하는 공지의 유량은, 10∼200ℓ/min·m2, 바람직하게는 50∼150ℓ/min·m2정도로서, 30∼180분간, 바람직하게는 120∼180분간 정도 행하는 것이 바람직하다. 또 상술한 바와 같이 상기 제조 방법으로 제조된 인공폐의 가스 교환막의 혈액과 접촉하는 측의 면의 적어도 미립자가 충전된 미세공에 수 불용성 수지를 코팅하는 것이 바람직하다. 또한, 인공폐의 가스 교환막의 가스를 접촉하는 측의 면의 미세공에 소수성 수지를 코팅하는 것이 바람직하다.
다음에, 실시예를 들어 본 발명을 설명한다.
[실시예 1]
내경 200μm, 두께, 구멍비율 45% 및 평균 공경700Å의 폴리프로필렌제 중공사막 약 12000개를 하우징에 수납한 제1도와 같은 형상의 중공사막 인공폐를 만들었다.
이 인공폐의 막 면적은 약 0.8m2이었다. 이 중공사막 인공폐의 혈액 유입구로 부터 에탄올 100ml를 유입하고, 이어서 증류수 500ml로 순차 에탄올과 치환하여, 중공사막 내면을 친수화 하였다. 이어서 입경 70∼200Å의 콜로 이달실리카(평균입경 115Å)[닛상 화학사제, 스노우텍스(등록상표), 스노우텍스 40(입경 100∼200Å)과 스노우텍스 S(입경 70∼90Å)의 혼합물]의 17.5중량%의 콜로이달 실리카분산액을 만들었다.
이 분산액의 분산매로서는 물을 사용하였다. 이 콜로 이달 실리카 분산액을 인공폐의 혈액 유입구로 부터, 중공사막 내부압 2kg/cm2에서 유입시킴과 동시에, 혈액 유출구에 콕크를 장착하여 분산액의 유출량을 70cc/min으로 조절하고, 1000cc의 분산액을 유통시켜서, 중공사막의 미세공에 이립자를 충전시켰다.
이어서, 혈액 유입구로부터 10ℓ/min의 수도물을 10분간 유통시켜서 중공사막 내부의 잉여 분산액을 제거하였다. 그후, 100ℓ/min의 공기를 보내어서, 인공폐를 건조시켰다. 이어서, 재차 인공폐의 혈액 유입구로 부터 에탄올 100ml를 유입시키고, 이어서 증류수 500ml로 순차 에탄올과 치환하여 중공사막내면을 친수화시킨 다음, 혈액 유입구로 부터 2중량%의 헤파린 수용액을 100ml/min, 중공사막의 내부롤 부터 외부로 10분간 유통시켜, 콜로이달 실리카에 헤파란을 부착시킨 인공폐를 반들었다. 이 인공폐를 실시예 1로 한다. 얻어진 중공사형 인공폐의 중공사막을 전자 현미경으로 관찰한 바, 미세공은 거의 소실되고 있었다.
[비교예]
내경 200μm, 두께 25μm, 구멍비율 45% 및 평균 공경 700Å의 폴리프로필렌제 중공사막 약 12,000개를 하우징에 수납한 중공사막 인공폐를 만들었다. 이 인공폐의 막 면적은, 약 0.8m2이었다. 이 중공사막 인공폐의 혈액 유입구로 부터 에탄올 100ml를 유입시키고, 이어서 증류수 500ml로 순차 에탄올과 치환하여, 중공사막 내면을 친수화 하였다. 혈액 유입구로 부터 2중량%의 헤파린 수용액을 100ml/min, 중공사막의 내부로 부터 외부로 10분간 유통시켜서, 중공사막에 헤파린을 보유시킨 인공폐를 만들었다. 이 인공폐를 비교예로 한다.
[실시예 2]
HEMA-MMA의 A-B형 블록코폴리마(닛뽕 유지사제, 상품명 모디파 HM18)의 6중량%용액 [용매는, 메틸셀로솔브/메탄올(용적비 1/3)]를 만들었다. 이 용액 150ml를, 실시예 1의 인공폐의 혈액 유입구로 부터 낙차압 40cm로 유입시켜, 중공사막의 혈액 접촉면측에 상기 블록 코폴리마를 코팅하였다. 이 인공폐를 실시예 2로 한다.
[실시예 3]
(메틸메타크릴레이트/부틸메타크릴레이트) - (과 플루오로프로필 아크릴레이트) 공중합체[중량비 25 : 25] : 50][닛뽕유지사재, 상품명 모디파 F100]의 메틸에틸케톤/메틸이소부틸케톤/에탄올(용적비 4 : 6 : 90)의 5중량%용액을 만들었다. 이 용액 150ml를, 실시예 1의 인공폐의 혈액 유입구로 부터 낙차압 40cm로 유입시켜, 중공사막의 혈액 접촉면측의 상기의 공중합체를 코팅하였다. 이 인공폐를 실시예 3으로 한다.
[실시예 4]
디메틸실록산의 디클로로디플루오로에탄 2중량%용액을 만들었다. 이 용액 200ml를, 실시예 1의 인공폐의 가스 유입구로 부터 낙차압 40cm로 유입시키고, 중공사막의 가스 접촉면 측에 실리콘오일을 코팅하였다. 이 인공폐를 실시예 4로 한다.
[실시예 5]
HEMA-MMA의 A-B형 블록코폴리마(닛뽕 유지사제, 상품명 모디파 HM18)의 6중량%용액 [용매는, 메틸셀로솔브/메탄올(용적비 1/3)]를 만들었다. 이 용액 150ml를, 실시예 1의 인공폐의 혈액 유입구로 부터 낙차압 40cm로 유입시키고, 중공사막의 혈액 접촉면 측에 상기 공중합체를 코팅하였다. 또한, 디메틸실록산/실리콘 오일(중량비 50/50)의 디클로로 디플루오로에틸렌 2중량% 용액을 만들었다. 이 용액 200ml를, 상기의 인공폐의 가스 유입구로 부터 낙차압 40cm로 유입시키고, 중공사막의 가스 접촉면측에 실리콘을 코팅하였다. 이 인공폐를 실시예 5로 한다.
[실험 1]
상기 실시예 1∼5 및 비교예의 인공폐를, 제6도에 표시하는 바와 같은 회로를 사용해서 실험을 하였다. 제6도에서의 부호 50은 펌프이며, 부호 52는 플라스크이다. 실험에서는, 각각의 인공폐에 200ml의 생리식염수를 유량 20ml/min로 순환시켜서 헤파린을 용출시켰다. 그리고, 생리 식염수 중의 헤파린 농도를, 헤파린 탈아미노화분해에 의한 알데히드 정량법을 써서 측정하였다. 그 결과를 표 1에 표시한다.
또한, 인공폐 사용시의 프라이밍(priming)을 상정하여, 상기의 생리식염수를 순환시키기 전에, 별도의 200ml생리식염수를 유량 200ml/min으로 5분간 예비 세척을 하였다. 또, 인공폐의 가스 유입구 및 유출구는 폴리염화비닐제 튜브로 밀폐하였다.
[표 1]
Figure kpo00001
표 1의 결과에 의하여, 본 발명의 실시예 1∼5의 인공폐에서는, 순환시간의 경과와 더불어 헤파린 농도가 서서히 높아졌다. 이에 대하여, 비교예의 인공폐에서는 순환시간이 2∼4시간 사이에서는 헤파린 농도가 상승하였으나, 그 이후는 헤파린 농도가 거의 상승하지 않았다. 이 결과에서, 본 발명의 실시예의 인공폐에서는, 지속적으로 헤파린이 혈액중에 유출하고 있음을 알았다. 혈전의 발생은, 혈액 성분이 가스 교환막의 미세공에 접촉하므로써 많이 발생한다. 따라서 헤파린 농도가 낮아도, 미세공에 의하여 지속적으로 헤파린이 유출하고 있으면, 미세공 부분에서의 혈전 발생을 방지할 수가 있다. 또, 비교예의 것에서는 헤파린이 지속적으로 유출하고 있지 않음을 알았다.
[실험 2]
실시예 1∼5 및 비교예의 인공폐에 관해서, 각각 헤파린 첨가 소 혈장을 인공폐의 출구압이 200mmHg가 되도록 압력을 가하여 유랑 0.5ℓ/min로, 48시간 순환사켰다. 그 결과를 표 2에 표시한다.
[표 2]
Figure kpo00002
[실험 3]
실시예 1∼5 및 비교예의 인공폐의 중공사막을 절단하여, 유효면적 0.015m2의 미니모듈 인공폐를 만들었다. 이들 미니모듈에 관해서 집토끼 경동정맥 A-V Bypass를, 혈액 유량 8ml/min로 행하였다. 비교예의 중공사막을 사용한 미니 모듈에서는, 순환개시 후 약 2시간에서 거의 완전하게 중공사막이 폐색되었다. 실시예 1∼5의 중공사막을 사용한 미니모듈에서는, 미니모듈의 압력 손실 상승은 볼 수 없었다. 따라서 실시예 1∼5의 중공사막을 사용한 미니모듈의 중공사막은 폐색하지 않았던 것으로 생각된다.
[실험 4]
실시예 1∼5 및 비교예의 실시예를 사용하여, 가스 교환능력에 관하여 정맥혈의 O2포화도(SvO2)＝65±5%, 헤모글로빈(Hgb)＝12.1g/dl, 염기의 과잉량(BE)＝1mEq/ℓ, 염기의 CO2분압(PvCO2)＝46±3mmHg, Temp37±0.5℃의 헤파린 첨가 소 정맥혈을 사용하여, 혈유량(QB)＝0.3, 0.6, 0.8ℓ/min, 산소의 유량과 혈유량의 비(V/Q)＝1.0에서, 산소 교환능력, 탄산가스 제거능력의 측정을 행한 바, 가스 교환능력에 차이는 없었다.
[산업상의 이용가능성]
본발명의 박형 인공폐는, 가스유로를 형성하는 관통된 미세공을 가지는 다공질 가스 교환막을 사용하여 가스 교환을 행하는 막형 인공폐로서, 그 다공질 가스 교환막의 미세공에 미립자를 유지시켜서 가스 유로의 횡단면적을 저감하고, 다시 그 미립자 또는 그 미립자간에 혈액 항응고제를 보유시킨 것이므로, 미세공 내에 혈액중의 수분이 유입하므로써, 그 수분중에 혈액 항응고제가 용출한다. 그리고 그 용출은 지속적으로 행하여지므로, 가스 교환표면에서 혈정의 발생을 장기간에 걸쳐 방지할 수 있다. 따라서 적은 헤파린 투여량으로 인공폐에 혈액을 순환시킬 수가 있다. 또, 상기 가스교환막의 혈액과 접촉하는 측의 면의 최소한 상기 미립자를 유지하는 상기 미세공 부근에, 수 불용성 수지를 코팅하므로써, 혈액 항응고제의 용출이 보다 미량이 되어, 보다 장기에 걸쳐 항응고제를 혈액중에 방출할 수가 있다. 또한, 상기 가스교환막의 가스와 접촉하는 측의 면의 적어도 상기 미립자를 유지하는 상기 미세공에, 소수성 수지를 코팅하므로써, 장기간 인공폐에 혈액을 순환시켜도, 혈액중의 혈장성분이 용출하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 막형 인공폐의 제조방법은, 가스 유로를 형성하는 관통된 미세공을 가지는 다공질 가스 교환막을 내부에 수납한 막형 인공폐를 조립한 후, 이 막형 인공폐의 내부에 미립자의 분산액을 유입시켜, 상기 미세공 내에 미립자를 충전하고, 그 막형 인공폐 내부에 잔류하는 상기 분산액을 제거하며, 또한, 혈액 항응고제를 함유하는 액체를 인공폐 내부에 유입시켜 상기 가스 교환막의 상기 미세공을 통과시켜서 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시키는 방법이므로, 상기 본 발명의 막형 인공폐를 용이하게 제조할 수가 있다.
또, 본 발명의 막형 인공폐의 제조방법은, 가스 유로를 형성하는 관통된 미세공을 가지는 다공질 가스 교환막을 내부에 수납한 막형 인공폐를 조립한 후, 이 막형 인공폐의 내부에 혈액 항응고제를 함유하는 미립자의 분산액을 유입시켜, 상기 미세공내에 미립자를 충전하고, 그 막형 인공폐 내부에 잔류하는 분산액을 제거하는 것이므로, 상기 본 발명의 막형 인공폐를 용이하게 제조할 수가 있다.

Claims (36)

  1. 가스유로로서 관통한 미세공을 가지는 다공질 가스 교환막을 사용하여 가스 교환을 하는 막형 인공폐로서, 상기 다공질 가스 교환막의 상기 미세공에 미립자를 유지시켜 가스 유로의 횡단면적을 저감하고, 다시 상기 미립자 또는 이 미립자 간에 혈액 항응고제를 보유시킨 것을 특징으로 하는 막형 인공폐.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 교환막은, 두께가 5∼80μm이며, 세공직경 0.01∼5μm의 미세공을 가지는 막형 인공폐.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스 교환막이 중공사막인 막형 인공폐.
  4. 제3항에 있어서, 상기 중공사막은, 내경 100∼1000μm의 것인 막형 인공폐.
  5. 제1항에 있어서, 상기 미립자는, 상기 미세공보다 작은 입경을 가지는 막형 인공폐.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가스 교환막의 상기 미세공은, 그 미세공내에 상기 미립자가 들어가 미립자간에 가스 유로가 형성되는 막형 인공폐.
  7. 제1항에 있어서, 상기 미립자는 실리카인 막형 인공폐.
  8. 제1항에 있어서, 상기 미립자는 입경 20∼10,000Å의 것인 막형 인공폐.
  9. 제1항에 있어서, 상기 혈액 항응고제는 헤파린인 막형 인공폐.
  10. 제1항에 있어서, 상기 가스 교환막이, 폴리올레핀제다공질 막인 막형 인공폐.
  11. 제1항에 있어서, 상기 가스 교환막의 혈액과 접촉하는 측의 면의 상기 미세공 부근에는, 수 불용성 수지가 코팅되어 있는 막형 인공폐.
  12. 제1항에 있어서, 상기 가스 교환막의 미세공내에는, 상기 미립자가 충전되고 있으며, 상기 가스 교환막의 혈액과 접촉하는 측의 면에 노출하는 상기 미립자 표면에 수 불용성 수지가 코팅되어 있고, 또 이 수 불용성 수지는, 상기 미립자 또는 이 미립자간에 보유되어 있는 혈액 항응고제의 유출을 억제하도록 코팅되어 있는 막형 인공폐.
  13. 제11항에 있어서, 상기 수 불용성 수지가 상기 가스 교환막의 혈액과 접촉하는 측의 면 전체에 코팅되어 있는 막형 인공폐.
  14. 제1항에 있어서, 상기 가스 교환막의 가스와 접촉하는 측의 면의 상기 미세공에는, 소수성수지가 코팅되어 있는 막형 인공폐.
  15. 제14항에 있어서, 상기 소수성 수지가 높은 가스 투과성을 가지는 수지인 막형 인공폐.
  16. 제14항에 있어서, 상기 소수성 수지는 상기 가스 교환막의 가스와 접촉하는 측의 면 전체에 코팅되어 있는 막형 인공폐.
  17. 막형 인공폐의 제조방법에 있어서, 가스 유로로서 관통된 미세공을 가지는 다공질 가스 교환막을 내부에 수납한 막형 인공폐를 조립한 후, 이 막형 인공폐의 내부에 미립자의 분산액을 유입시키고, 상기 미세공에 미립자를 유지시켜서 상기 가스 유로의 횡단 면적을 저감시키며, 이 막형 인공폐 내부에 잔류하는 분산액을 제거하고, 또한 혈액항응고제를 함유하는 액체를 인공폐 내부에 유입하여서, 이 액체를 상기 가스 교환막의 상기 미세공내를 통과시켜, 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킴을 특징으로 하는 막형 인공폐의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 분산액의 유입은 압력을 가하여서 행하여지는 막형 인공폐의 제조방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 다공질 가스 교환막이 다공질 소수성 막이며, 이 다공질 소수성 막을 알코올과 접촉시켜서 친수화 처리를 행한 후, 물을 분산매로 하는 미립자를 유입시키는 막형 인공폐의 제조방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 다공질 가스 교환막으로서, 두께 5∼80μm, 구멍비율 20∼80%, 세공직경 0.01∼5μm의 다공질 중공사막을 사용하고, 이 세공직경보다 작은 직경을 가지는 미립자의 분산액체를 다공질 중공사막의 내부 또는 외부로 부터 유입시켜서, 다공질 중공사막의 미세공내에 그 미립자를 유입시키는 막형 인공폐의 제조방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 미립자가 실리카인 막형 인공폐의 제조방법.
  22. 제17항에 있어서, 상기 미립자가 혈액 응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 혈액 유입측에 수 불용성 수지 용액을 유입시켜, 가스 교환막의 핼액 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정을 행하는 막형 인공폐의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 수 불용성 수지 용액은 수 불용성 수지와 용매로 되어 있는 막형 인공폐의 제조방법.
  24. 제17항에 있어서, 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 가스 유입측에 소수성 수지 용액을 유입시켜, 가스 교환막의 가스 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정을 행하는 막형 인공폐의 제조방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 소수성 수지 용액이 소수성 수지와 용매로서 되는 막형 인공폐의 제조방법.
  26. 제17항에 있어서, 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 혈액 유입측에 수 불용성 수지 용액을 유입시켜, 가스 교환막의 혈액 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정과 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 가스 유입측에 소수성 수지 용액을 유입시키고, 가스 교환막의 가스 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정을 가지는 막형 인공폐의 제조방법.
  27. 막형 인공폐의 제조방법에 있어서, 가스 유로로서 관통시킨 미세공을 가지는 다공질 가스교환막을 내부에 수납한 막형 인공폐를 조립한 후, 이 막형 인공폐의 내부에 혈액 항응고제와 미립자를 함유한 분산제를 유입시키고, 상기 미세공에 상기 미립자를 혈액 항응고제와 함께 유지시켜 가스 유로의 횡단 면적을 저감시킨 후, 이 막형 인공폐 내부에 잔류하는 분산액을 제거함을 특징으로 하는 막형 인공폐의 제조방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 분산제의 유입은 압력을 가하여 행하여 지는 막형 인공폐의 제조방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 다공질 가스 교환막이 , 다공질 소수성 막이며, 이 다공질 소수성 막을 알코올과 접촉시켜서 친수화 처리를 한 후, 물을 분산매로 하는 미립자 및 혈액 항응고제를 함유한 분산제를 유입시키는 막형 인공폐의 제조방법.
  30. 제27항에 있어서, 상기 다공질 가스 교환막으로서, 두께 5∼80μm, 구멍비율 20∼80%, 세공직경 0.01∼5μm의 다공질 중공사막을 사용하고, 이 세공직경보다 작은 직경을 가지는 미립자와 혈액 항응고제를 함유한 분산 액체를 다공질 중공 사막의 내부 또는 외부에 유입시켜서, 다공질 중공사막의 미세공 내에 이 미립자를 혈액 항응고제와 함께 유입시키는 막형 인공폐의 제조방법.
  31. 제27항에 있어서, 상기 미립자가 실리카인 막형 인공폐의 제조방법.
  32. 제27항에 있어서, 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 혈액 유입측에 수 불용성 수지 용액을 유입시키고, 가스 교환막의 혈액 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정을 행하는 막형 인공폐의 제조방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 수 불용성 수지 용액이 수 불용성 수지와 용매로 되어 있는 막형 인공폐의 제조방법.
  34. 제27항에 있어서, 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 가스 유입측에 소수성 수지 용액을 유입시키고, 가스 교환막의 가스 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정을 행하는 막형 인공폐의 제조방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 소수성 수지 용액이 소수성 수지 용액과 용매로서 되는 막형 인공폐의 제조방법.
  36. 제27항에 있어서, 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 후, 상기 막형 인공폐의 혈액 유입측에 수 불용성 수지 용액을 유입시켜, 가스 교환막의 혈액 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정과 상기 미립자에 혈액 항응고제를 부착시킨 다음, 상기 막형 인공폐의 가스 유입측에 소수성 수지 용액을 유입시켜서, 가스 교환막의 가스 접촉측의 면에 수 불용성 수지를 코팅하는 공정을 가지는 막형 인공폐의 제조방법.
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