JPH0438960A

JPH0438960A - ポリビニルアルコールとポリアクリル酸管人工血管

Info

Publication number: JPH0438960A
Application number: JP2146935A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Tatara; 多々良　陽一
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-06-04
Filing date: 1990-06-04
Publication date: 1992-02-10

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、柔軟性・弾性・機械強さを有するゴム様のチ
ューブ状吸水性ポリマーに関し、また、この素材を用い
た人工血管に関する。

〔従来の技術・発明の課題〕

在来の吸水性高分子ゲルは１粒状（イオン交換樹脂、住
人化学−のスミカゲル、三菱油化−のプラウエツトなど
）、板（膜）状、糸状のいずれかの形状をとり、かつ水
中での機械強度が弱く大荷重で破断しやすいものが多い
、水中でゴムのような高弾性と柔軟性・機械強度を有す
る板・膜状または糸状またはチューブ状の吸水性材料が
見当たらない。

たとえば、天然・合成ゴムは吸水性でなく、上記の粒状
ゲルは板や糸のような均質な固体の形態に成形できず、
またスミカゲルやプラウエツトの場合粒自体が水中でも
ろい、玉子ゴム化成■のアクアケルはゴム様の板である
が吸水に時間を要しゴムとしてややかたすぎる。高分子
電解質ゲル（メカ７″ケミカル・ゲル）の代表例である
ポリアクリル酸を主成分とするポリアクリル酸とポリビ
ニルアルコール系の１１＊（またはフィラメント）は水
中での機械強さ（最大張力）が従来は１００ｇｆ前後（
水中での応力＝１０ｋｇｆ／ａｄ）で膜の水中厚み０．
１ｍｍ前後を考慮すれば実用上強度があるとはい犬ない
。

吸水性ポリマーは、従来単に吸水効果のみ利用されてき
たが、吸水の際のゲル膨潤圧利用、塩・酸・アルカリ水
溶液の選択吸収の際のゲル膨潤・収縮による機械的仕事
利用、さらには２人体内での長期間埋め込み（人工臓器
の素材としての利用）などに応用発展される時、その機
械強度の点で不充分でありさらに強く安定した材料の開
発が必要であった。

一方２人工臓器、特に人工血管においては、従来。

ナイロン、テフロン、ダクロンなどのプラスチック樹脂
が主として使用されているが、これらを含めて人工の材
料の今まで確認された全てに血栓が生じる欠点がある。

ダクロン製の平織り・メリヤス編みの人工血管と延伸ポ
リ四フッ化エチレン人工血管が現在、大中口径動脈、大
静脈用に臨床使用されているが、将来は、抗血栓材料を
開発して小口径動脈や中小静脈用の人工血管の開発が望
まれている。

抗血栓材料の開発は９人工心臓ポンプの素材、心臓手術
用カテーテル、点滴用カニユーレなど多くの人工臓器や
医用機器に求められている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、素材の開発とその一応用に関する。すなわち
、水または水溶液中で適度の弾性と機械強度を安定して
維持する吸水性高分子ゲルの管（中空の円管、その断面
の可変の場合を含む）の合成と加工法に関する。また、
この素材は抗血栓性を有するので、この円管（チューブ
）の人工血管への応用に関する。

ポリビニルアルコールとポリアクリル酸の混合濃縮液（
前者の重量比が後者より大とし、前者のみの場合を含む
）を適当な芯を用いてディッピング成形し、１００℃か
ら１１０℃前後の空気温度の下で２時間以上熱処理（エ
ステル化）し７た管状ゲルは水中でのｉ７１！状態にお
いて、軟らかいゴムに類似の柔軟性・弾性・機械強度を
有する素材となる。従来の吸水性ヒドロゲルや吸水性ゲ
ルは、イオン交換樹脂などの粒状のゲルを除いて、水中
での機械強度が劣っており破断しやすかったが２本チュ
ーブ状ゲルは従来の膜状ケルの５倍ないしは１０倍以上
の破断強さを有する。ポリアクリル酸を含む場合は、メ
カノケミカル・アクチュエータとしての特性（酸・アル
カリ・塩を選択吸収して膨潤・収縮し１機械仕事を行う
こと〉も有する。吸水性ポリマーであるから、乾燥状態
から吸水し１１７１ｍする特性があり、ゲル膜内外を通
じて水や水溶液中の各種イオンを透過する特性もある１
機械強度の点での向上は、工業用・医用への本材料の応
用の実現性を高める。

本材料は、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸とも
食品添加物であって人体に無害であり、上述のように水
やイオンの吸収性・透過性があり、ゴムに近い機械伸度
があり、さらに抗血栓性が動物実験により確認できたの
で、その医用への応用の一つとして、抗血栓効果のある
人工血管となりうる０本発明は本チューブの人工血管へ
の応用である。

〔実施例〕

（１）材料の合成・成形ポリアクリル酸（市販品）を重量濃度５％の希釈水溶液
とする。また、ポリビニルアルコール（市販品、粉末）
を蒸留水に溶かし、５％水溶液とする。

この場合、上澄み液を士数回捨てて純度をあげ。

１００度Ｃ近い沸騰を透明になるまで繰り返せばポリビ
ニルアルコールの均質な水溶液ができる。二種の高分子
溶液をボリビ；、ルアルコールの重量比が大きい比率で
（ＰＡＡ：　ＰＶＡ重量％−１：５以上］：１０ないし
はｉ：２０）、攪拌器で長時間（５−１５時間）点滴し
ながら混合する。混合液（５％濃度が実施上最適であっ
た）を乾燥器内で３５℃から４０℃で長時間濃縮させ（
約３−４週間）（濃縮器を用いれば時間短縮可能）、約
７０％濃度とする。

この濃縮過程において減圧器中で減圧し濃縮液中の気泡
など液中の空気を除去する。また、液表面にできた膜は
除去する。また、ポリビニルアルコールのみ（５％濃度
）の濃縮液（約７０％濃度）も有効である。実施経験上
、７０％より低濃度（５０％など）ではディッピングの
回数が多くなり材料強度が低下し、より高濃度ではディ
ッピングが不可能になる。

この濃縮液を細長いガラス管（試験管）に移し。

外径１−１０ｍｍ、長さ５０　１００ｍｍのテフロン・
チューブ（またはテフロン棒）をほぼ鉛直に濃縮液に差
し込み（ディッピングし）、室内で吊るして表面乾燥さ
せ、チューブ（芯）を上下反転させて再びディッピング
する。これを１回として２−５回所定の厚みが得られる
まで繰り返す（２−３回が適当である）、なお、ガラス
棒のような表面が滑らかな物は芯として不適当であり、
ディッピング回数が多いと表面に凹凸ができることがあ
る。

ディッピング終了後、芯（テフロン・チューブなど）付
きのまま、乾燥機内に吊るし、８０℃で３０分から１時
間、つぎに１００−１１０℃で２時間から２０時間位ま
でエステル化（熱処理）する、このエステル化によって
、ゲル化する０通常は１１０℃で３時間でゲル化するが
、後述する溶出試験合格には長時間の熱処理が必要とな
る。

（２）　引張試験熱処理終了したサンプルを水に漬けると９表面のゲルが
膨潤して芯がとれ、中空のチューブ状のゲルができる。

一端を固定し他端に荷重を吊るし、水中での荷重と伸び
の関係をチューブが破断するまで行う、実験の結果、膨
潤時のサンプル断面積２．６平方ｍ　ｍから４．５平方
ｍｍの、ポリアクリル酸（ＦＡＡ）：ポリビニルアルコ
ール（ＰＶＡ）＝１：１０から１：２０．およびＰＶＡ
のみのサンプルについては、１ｋｇｆ以上の荷重にたえ
られ破断しなかった。縦弾性係数（ヤング率）は、低荷
重域で約２６ｋｇｆ／ｃｉ＝２６ＯＮ／ｃｎ！、高荷重
域で約８　ｋｇ　ｆ／ｃｄ＝８　ＯＮ／ｃｄであった。

この値は、天然ゴムのヤング率１００Ｎ／（ｎと同じオ
ーダーであり、ゴムと類似の柔軟性と機械強度を有する
と判断できる。

本チューブの水中でのクリープ試験によれば。

ＰＡＡ：ＰＶＡ＝１　：　１０，８０℃１時間、１００
℃３時間のエステル化、最大荷重１ｋｇｆ以上のサンプ
ルの荷重５００ｇｆでのクリープは１０％程度あり、約
３０分後に一定値に収束しており、材料として、定負荷
の下で安定している。

（３）　抗血栓性試験本チューブの一本（ＰＡＡ　：　ＰＶＡ＝　１　：　１
０゜内径２　ｍ　ｍ　）を９人工血管として、大の右側
頚静脈内に挿入し縫合糸で固定しく浜松医大の原田教授
と静岡大学電子科学研究科の木村元彦助手の協力を得て
）、−週間後に生存大から抽出したところ、縫合糸周辺
に一部血栓があったが、チューブには血栓はみとめられ
なかった。縫合糸による血流の乱れがあったと思われる
部分以外は血栓は生じてなく２本材料は抗血栓篩がある
と判断できる。（今後、さらに比較実験する必要がある
が、上記医師も有望と認めている）。

（４）　溶出試験厚生省基準による人体内埋め込み用材料の溶出試験（サ
ンプル０．１ｇを１００ｃｃの蒸留水中に浸し５０℃ま
たは７０℃で２４時間放置後の溶出液１０ｃｃ中の過マ
ンガン酸カリ消′ｇｌ量が１．０ｃｃ以下を合格基準と
するもの）を日本シセーウソド社の協力により行った結
果、１１０℃３時間エステル化の本チューブの場合、過
マンガン酸カリ消費量が１１　１４ｃｃであったが、１
１０℃１５時間以上の本チューブの場合の過マンガン酸
カリ消費量は。

０．１−０．２ｃｃとなった。長時間１００ないし１１
０℃での熱処理と、その途中で５０−７０℃での水洗を
数回挟む（各回、数時間その温度の水に漬け、水を取り
替える）ことによって、溶出量を基準以下に改善できる
。このような長時間熱処理によって本チューブの水中で
の機械強度はやや低下する傾があり、実験例では破断荷
重１１００ｋｇｆ以上（エステル化３時間）が９００ｇ
ｆ　（同１５時間）となったが、この程度なら機械強度
は実用上充分である。

〔発明の特長〕

本チューブは、その濃縮液の粘着性と水分除去の遅いこ
となどから押出成形しにくいのが多量生産に向かず難点
である。一方、ディッピング成形によって、芯の長軸方
向に沿って高分子鎖が配向し、これが機械強度の向上に
寄与すると考えられる。デインピング成形は多量生産に
向かないが、アイスボンボンのゴム袋の製造例のように
多数の芯を同時に液浸する方法により生産効率を高めら
れる。

吸水性ポリマーのゲル化は従来上として冷凍法によって
行われているが２本実施例によれば、冷凍法は数日を要
し、かつゲル化が不十分であった。

濃縮液をディッピング成形しエステル化法にょるゲル化
が本発明の特徴である。

また９食品添加物である２人体に無害な、かつ水および
水中のイオンを吸収・透過する吸水性高分子を人工血管
に応用する点に特徴がある。在来の人工血管のように糸
を編んで多孔性を持たせる必要がなく、均質な膜（チュ
ーブ）壁を通じて水・イオンの出入りが可能になる。し
かも、抗血栓性と適度の機械強度が期待でき、従来不可
能であった中小口径の静脈にも応用できる人工血管とな
る可能性のある発明である。

４　図面の説明本発明の図および図説明は省略する。

手続補正書（方式）％式％１、　事件の表示　　平成２年　特許Ｈ第１４６９３５
号２、　発明の名称　　ポリビニルアルコールとポリア
クリル酸管人工血管３、　補正をする者事件との関係　特許出願人５゜補正の対象と内容１、適正な願書ハ、特許出願人の住所を正確に記載したもの。

二、特許出願人の氏名を記載したもの。

ボ、特許出願人の記名のあとに朱肉を用いて鮮明に捺印
したもの４１、明細書の下記事項の不備を補正する旨を
記載した書面。

４、図面の簡単な説明の欄　（注）削除すること。

ゲル化が本発明の特徴である。

また１食品添加物である１人体に無害な、がっ水および
水中のイオンを吸収・透過する吸水性高分子を人工血管
に応用する点に特徴がある。在来の人工血管のように糸
を編んで多孔性を持たせる必要がなく　、　均質ｆ：Ｍ
　（チューブ）壁を通じて水・イオンの出入りが可能に
なる、しかも、抗血栓性と適度の機械強度が期待でき、
従来不可能であった中小口径の静脈にも応用できる人工
血管となる可能性のある発明である。

Claims

【特許請求の範囲】１　ポリビニルアルコール水溶液とポリアクリル酸水溶
液（またはポリメタアクリル酸水溶液）を前者の方が高
い重量比で混合した濃縮液、またはポリビニルアルコー
ルのみの濃縮液を、芯を用いてディッピング成形し、１
００度Ｃ前後で２時間以上熱処理（エステル化）してゲ
ル化した、水中での適度の柔軟性と機械強度のあるチュ
ーブ状吸水性高分子２　上記チューブを動脈または静脈血管の一部の代用と
して用いる抗血栓性を特徴とし水透過性を有する人工血
管