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JP2010082068A - Blood circuit and circulation system for evaluation and inspection of blood compatibility - Google Patents

Blood circuit and circulation system for evaluation and inspection of blood compatibility Download PDF

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JP2010082068A
JP2010082068A JP2008252828A JP2008252828A JP2010082068A JP 2010082068 A JP2010082068 A JP 2010082068A JP 2008252828 A JP2008252828 A JP 2008252828A JP 2008252828 A JP2008252828 A JP 2008252828A JP 2010082068 A JP2010082068 A JP 2010082068A
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blood
circuit
evaluation
circulation system
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JP2008252828A
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Yuka Sakaguchi
有佳 阪口
Hirokazu Sakaguchi
博一 坂口
Hiroyuki Sugaya
博之 菅谷
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a blood circuit with smooth blood flow, made of a base material with anticoagulant activity, and enabling an accurate evaluation or inspection on the performance and quality of medical devices such as an external blood circulation module; a blood circulation system including the medical device and the blood circuit; and an in-vitro evaluation method using this blood circulation system. <P>SOLUTION: In the blood circuit for the evaluation or inspection on the blood compatibility of a material containing a compound with anticoagulant activity, when an analysis is made on a dispersion model in a tracer response test, the ratio of 2 or more of standardized dimensionless time ϕ to the area below the response curve is 0.2 or less. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、抗血液凝固活性が付与された材料の血液適合性について、主にin vitroで評価や検査する時に用いる、血液回路および循環システム、ならびにこれらを用いた評価方法に関するものである。 The present invention relates to a blood circuit and a circulatory system, and an evaluation method using them, mainly used for in vitro evaluation and testing of blood compatibility of a material imparted with anticoagulant activity.

医療分野で用いられる血液回路のみならず、抗血液凝固活性が付与された材料の開発において性能評価や品質検査に用いられる血液回路には高い血液適合性が求められることから、血液回路内での血栓形成を軽減する必要がある。血栓形成は血液と回路基材との接触によって引き起こされるほか、よどみなど流れ場の問題によっても引き起こされる。医療分野で用いられる既存血液回路はコネクタ、チャンバーなど様々な部品からなり、部品と部品の接続部、回路内径が変化する部分ではよどみが生じる。医療現場ではヘパリンやメシル酸ナファモスタットなどの抗凝固剤を用いるため、血液と回路基材との接触やよどみ部分での滞留による血液成分の活性化が抑えられ、凝固することなく循環することができる。しかし、抗血液凝固性材料の評価・検査においては、材料そのものの抗凝固性能を調べるために抗凝固剤を使用できず、医療現場で使用されている既存の血液回路を、材料の評価・検査にそのまま用いると回路内で凝固が起こって評価や検査が不可能であった。このような問題を解決するために、例えば、回路中の連結部の内径と肉厚を同一にし、端面同士を密着させることにより段差をなくし、接続部での血液の滞留を防ぐ技術が開示されている(特許文献1参照)。その他、血液回路をヘパリンコーティングすることにより血液適合性化、抗血栓性化する技術も開示されている(特許文献2参照)。一方、心肺バイパスのin vitroでの評価として、開放系または閉鎖系回路に抗凝固剤であるヘパリンを添加したヒト血液を循環させる方法が報告されている(非特許文献1参照)。ヘパリン添加血液を用いたin vitro評価は他に、抗血液凝固活性が付与された医療用コネクタ用基材の評価が報告されている(非特許文献2参照)。上述のとおり、血液回路の血液適合性を向上させる試みは種々行われているが、十分であるとは言い難く、またこれらの技術では、評価に抗凝固剤の添加により凝固が起こりにくい状態にした血液を用いており、生体に近い条件ではないという欠点もある。以上のことから、抗凝固材料の性能評価や品質検査を行うのにふさわしい、血栓の形成しない回路や評価方法は未だに知られていない。
特開2003−320037号公報 特開2004−8693号公報 Artificial organs. 1999 23(6), pp.547-551 Journal of biomaterials applications. 2002 17(1), pp.5-17
High blood compatibility is required not only for blood circuits used in the medical field but also for blood circuits used for performance evaluation and quality testing in the development of materials with anti-coagulant activity. There is a need to reduce thrombus formation. Thrombus formation is caused not only by contact between blood and a circuit board, but also by flow field problems such as stagnation. Existing blood circuits used in the medical field are made up of various parts such as connectors and chambers, and stagnation occurs in parts where the connection between the parts and the circuit inner diameter change. Since anticoagulants such as heparin and nafamostat mesylate are used in medical settings, activation of blood components due to contact between blood and circuit substrate and retention in stagnation is suppressed, and circulation without coagulation is possible. it can. However, in the evaluation / inspection of anticoagulant materials, anticoagulants cannot be used to examine the anticoagulant performance of the material itself, and existing blood circuits used in medical settings are used for material evaluation / inspection. When used as is, solidification occurred in the circuit, making evaluation and inspection impossible. In order to solve such a problem, for example, a technique is disclosed in which the inner diameter and the thickness of the connecting portion in the circuit are the same, the end faces are brought into close contact with each other, the step is eliminated, and blood stays in the connecting portion. (See Patent Document 1). In addition, a technique for making blood compatible and antithrombogenic by coating the blood circuit with heparin is also disclosed (see Patent Document 2). On the other hand, as an in vitro evaluation of cardiopulmonary bypass, a method of circulating human blood to which heparin as an anticoagulant is added to an open or closed circuit has been reported (see Non-Patent Document 1). In addition to the in vitro evaluation using heparin-added blood, the evaluation of a medical connector base material to which anticoagulant activity is imparted has been reported (see Non-Patent Document 2). As described above, various attempts have been made to improve the blood compatibility of the blood circuit, but it is difficult to say that these techniques are sufficient, and in these techniques, the addition of an anticoagulant to the evaluation makes it difficult for coagulation to occur. Blood is used, and there is a disadvantage that the condition is not close to that of a living body. From the above, a circuit and an evaluation method that do not form a thrombus suitable for performance evaluation and quality inspection of an anticoagulant material are not yet known.
JP 2003-320037 A JP 2004-8893 A Artificial organs. 1999 23 (6), pp.547-551 Journal of biomaterials applications. 2002 17 (1), pp.5-17

抗血液凝固活性が付与された基材を用いて作製した医療用デバイスを回路に装着し、ヘパリンやメシル酸ナファモスタットなどの抗凝固剤を添加しない条件下で主にin vitroで血液循環を行った場合、回路内での血栓形成が起こり、該基材の性能や品質を正しく評価または検査することが不可能であるという問題があった。このため、回路内での血栓形成を防ぐことが求められた。本発明は、かかる欠点を改良し、抗血液凝固活性を有する基材からなる、体外循環用モジュールなどの医療用デバイスの性能や品質を正しく評価または検査することが可能な血液流れの良好な血液回路、ならびに該デバイスおよび該回路を含む循環システム、さらには該システムを用いた評価方法を提供することをその課題とする。 A medical device made using a base material with anti-coagulant activity is attached to the circuit, and blood circulation is performed mainly in vitro under conditions without adding an anticoagulant such as heparin or nafamostat mesylate. In this case, there is a problem that thrombus formation occurs in the circuit, and it is impossible to correctly evaluate or test the performance and quality of the base material. For this reason, it was required to prevent thrombus formation in the circuit. The present invention improves such drawbacks, and has a good blood flow that can correctly evaluate or test the performance and quality of a medical device such as an extracorporeal circulation module comprising a base material having anticoagulant activity. It is an object of the present invention to provide a circuit, a circulation system including the device, the circuit, and an evaluation method using the system.

発明者らは、血液の滞留が無く、流れの良い回路を検討した結果、回路の構成や線速度を制御することによって、血液に抗凝固剤を添加しなくても血栓を形成しない血液回路を見出した。本発明は下記の構成からなる。
1.トレーサー応答試験において拡散モデルによる解析を行うとき、応答曲線の曲線下面積に対する、規格化した無次元時間φの2以上の比率が0.2以下であることを特徴とする、抗血液凝固活性を有する化合物を含む材料の血液適合性の評価・検査用の血液回路。
2.該回路中の主回路体積を1としたとき、主回路以外の体積が1.5以下であることを特徴とする前記1に記載の血液適合性の評価・検査用の血液回路。
3.前記1または2に記載の血液適合性の評価・検査用の回路および抗血液凝固活性が付与された基材を用いたモジュールからなる循環システム。
4.前記3に記載の循環システム内に、クエン酸ナトリウムおよびグルコン酸カルシウムを含有する血液を循環させて行う、抗血液凝固活性を有する化合物を含む材料の血液適合性の評価または検査方法。
5.循環システムに流れる流体の線速度が120〜230cm/minであることを特徴とする、抗血液凝固活性を有する化合物を含む材料の血液適合性の前記4に記載の評価または検査方法。
As a result of studying a circuit with no blood retention and a good flow, the inventors controlled a circuit configuration and a linear velocity, thereby creating a blood circuit that does not form a thrombus without adding an anticoagulant to the blood. I found it. The present invention has the following configuration.
1. When the analysis by the diffusion model is performed in the tracer response test, the ratio of 2 or more of the normalized dimensionless time φ to the area under the curve of the response curve is 0.2 or less. A blood circuit for evaluating and testing blood compatibility of materials containing compounds.
2. 2. The blood circuit for blood compatibility evaluation / testing according to 1 above, wherein the volume other than the main circuit is 1.5 or less when the main circuit volume in the circuit is 1.
3. 3. A circulation system comprising a module using a blood compatibility evaluation / test circuit according to 1 or 2 above and a base material to which anticoagulant activity is imparted.
4). 4. A method for evaluating or testing blood compatibility of a material containing a compound having anticoagulant activity, which is obtained by circulating blood containing sodium citrate and calcium gluconate in the circulation system according to 3 above.
5). 5. The method for evaluating or testing the blood compatibility of a material containing a compound having anticoagulant activity, wherein the linear velocity of the fluid flowing in the circulation system is 120 to 230 cm / min.

本発明により提供される流れの良好な血液回路を用いると、抗血液凝固活性を有する材料の血液適合性をin vitroでも正しく評価または検査することが可能となり、その結果、安定した品質の製品を市場に供給し、医療現場に安全で安心できる診断・治療を提供できるだけでなく、より高性能の医療用材料、医療用デバイスの創出に結びつけることができる。 With the good flow blood circuit provided by the present invention, it is possible to correctly evaluate or test the blood compatibility of materials having anticoagulant activity even in vitro, and as a result, stable quality products can be obtained. Not only can it be supplied to the market and provide safe and reliable diagnosis and treatment to the medical field, it can also lead to the creation of higher performance medical materials and medical devices.

本発明におけるトレーサー応答試験において拡散モデルによる解析を行うとき、応答曲線の曲線下面積に対する、規格化した無次元時間φの2以上の比率が0.2以下である血液回路とは、回路中の血液滞留部分の少ない、流れの良い血液回路である。臨床で使用する血液回路はチューブの他に、血管への空気混入を避けるためのチャンバーやコネクタなどの構成部品からなるが、構成部品が多いほど血液滞留部分は増加する。血液滞留部分では血液のよどみがおこり、血液凝固因子が活性化され、回路内での凝固が促進される。また、チャンバー内での血液と空気との接触や、構成部品とチューブとの接続部における内径の変化も、回路内での血液凝固因子の活性化を引き起こす要因となる。本発明ではこれらの構成部品を極力少なくしチューブの占める割合が多い回路とすることで、抗凝固剤を添加しない血液を用いて抗血液凝固活性を有する材料の血液適合性を評価できることを見いだし、課題を解決するに至ったものである。   When the analysis by the diffusion model is performed in the tracer response test in the present invention, the blood circuit in which the ratio of 2 or more of the normalized dimensionless time φ to the area under the curve of the response curve is 0.2 or less It is a blood circuit with a good flow with few blood retention parts. The blood circuit used in the clinic is composed of components such as a chamber and a connector for avoiding air mixing into the blood vessel in addition to the tube. The more the components, the more the blood retention portion increases. Blood stagnation occurs in the blood retention portion, blood coagulation factors are activated, and coagulation in the circuit is promoted. Further, the contact between blood and air in the chamber and the change in the inner diameter at the connecting portion between the component and the tube also cause activation of blood coagulation factors in the circuit. In the present invention, it has been found that the blood compatibility of a material having anticoagulant activity can be evaluated using blood to which no anticoagulant is added, by making these components as small as possible and forming a circuit in which the ratio of the tube is large. It came to solve a problem.

本発明において、主回路体積とは、チューブ体積を指し、主回路以外の体積とは、チューブ以外、例えばチャンバー等の体積を指す。主回路以外の体積が大きすぎる場合、例えばチャンバーの体積が大きい、チャンバー個数が多い場合、チャンバー内で血液が空気と接触する機会が増大し、またチャンバーと主回路の接続部において回路内径が変化し、血液のよどみが生じる。空気との接触やよどみはいずれも回路での血液凝固の原因となることから、主回路以外の体積の主回路の体積に対する比率が1.5以下であることが好ましく、1以下であることが更に好ましい。従来の血液回路においては、チャンバーやコネクタを通常通り用いると、主回路以外の体積の主回路の体積に対する比率が上記数値範囲を超えるものとなり、その結果、空気との接触、よどみが生じやすい回路となっていた。これは、血液回路内に相当量の空気が入ると、循環時間に影響することが必至である、という常識的な考えに基づいていた。しかしながら、本発明の検討において、回路内に相当量の空気が入っても循環時間に影響しない、という事実に到ったことにより、従来、評価モジュールに空気が入り凝固が促進されることを防止するために使用していたチャンバーが無くとも、回路として使用可能であることを確認した。さらにヒト血液循環試験における循環終点を「循環不可能となる時間」(例えば、チューブの両端をつないだ部分が圧上昇により外れる時間)と設定することで、モジュールまたは回路圧力測定や、凝固因子等の経時測定を不要とし、圧力測定やサンプリングのための回路へのチューブ接続に必要なコネクタを減らすことにより、上記範囲を達成できるものとした。本発明の血液回路に用いるチューブの材質は特に限定しないが、ポンプとの長時間接触に耐えうるものであることが好ましい。また、本発明の血液回路に用いるチューブの内径および外径は使用するポンプや接続するモジュール、および血液流量に応じて決めることができ、特に限定しない。   In the present invention, the main circuit volume refers to the tube volume, and the volume other than the main circuit refers to a volume other than the tube, such as a chamber. If the volume other than the main circuit is too large, for example, if the volume of the chamber is large or the number of chambers is large, the chance of blood coming into contact with air in the chamber increases, and the circuit inner diameter changes at the connection between the chamber and the main circuit. And blood stagnation occurs. Since both contact with air and stagnation cause blood coagulation in the circuit, the ratio of the volume other than the main circuit to the volume of the main circuit is preferably 1.5 or less, and preferably 1 or less. Further preferred. In conventional blood circuits, if the chamber or connector is used as usual, the ratio of the volume other than the main circuit to the volume of the main circuit will exceed the above numerical range, and as a result, the circuit is likely to come into contact with air and stagnation. It was. This was based on the common sense that a significant amount of air in the blood circuit would necessarily affect the circulation time. However, in the examination of the present invention, the fact that even if a considerable amount of air enters the circuit does not affect the circulation time, conventionally prevents the evaluation module from entering the air and promoting solidification. It was confirmed that the circuit could be used even if there was no chamber used to do this. Furthermore, by setting the end point of circulation in the human blood circulation test as “the time when circulation is impossible” (for example, the time when the part connecting both ends of the tube is released due to pressure rise), the module or circuit pressure measurement, coagulation factor, etc. The above-mentioned range can be achieved by eliminating the need for time-dependent measurement and by reducing the number of connectors required for tube connection to a circuit for pressure measurement and sampling. The material of the tube used in the blood circuit of the present invention is not particularly limited, but is preferably one that can withstand long-term contact with the pump. Moreover, the inner diameter and outer diameter of the tube used in the blood circuit of the present invention can be determined according to the pump to be used, the module to be connected, and the blood flow rate, and are not particularly limited.

本発明の血液回路を用いた評価において、回路への血液の導入方法は特に限定しないが、例えば、回路チューブの一端を血液の入った容器に入れ、ポンプを使って回路内に血液を導入し、反対側の一端まで血液が達した時点でポンプを止め、回路の末端同士を接続してもよい。かかる方法により、チャンバーから血液を添加する方法を採る必要がなくなり、チャンバーの使用数をより減少させることが可能となる。   In the evaluation using the blood circuit of the present invention, the method of introducing blood into the circuit is not particularly limited. For example, one end of a circuit tube is placed in a container containing blood, and blood is introduced into the circuit using a pump. When the blood reaches one end on the opposite side, the pump may be stopped and the ends of the circuit may be connected. Such a method eliminates the need for adding blood from the chamber, and makes it possible to further reduce the number of chambers used.

本発明のトレーサー応答試験とは、流体の混合特性の評価法の一つであるインパルス応答法に基づくものである。トレーサー応答試験は、流体が一定の流量で定常的に流入、流出している回路の入口からトレーサーを瞬時的に注入し、回路出口から排出されるトレーサー濃度を経時的に測定することにより行う。測定は以下の方法により行う。ポンプを用いて回路に0.35g/Lキサンタンガム水溶液(以下、キサンタンガム水溶液)を5.6mL/minの流量で通液し、いったん通液を止める。トレーサーとしてビタミンB12を0.1g/Lの濃度でキサンタンガム水溶液に溶解させた溶液(以下、ビタミンB12溶液)を上記と同じ流量で回路入口から5秒間、通液する。再度、回路にキサンタンガム水溶液を上記と同じ流量で通液し、トレーサーの注入を開始した時点を0秒として回路出口から排出される溶液を、容器1本あたり10秒間ずつ採取する。採取した溶液の360nmにおける吸光度を測定する。予め、任意の濃度に調製したビタミンB12溶液の360nmでの吸光度を測定し、結果を検量線として用い、検量線から採取した溶液中のビタミンB12濃度を算出する。
トレーサー応答試験における解析には、化学工学において公知の拡散モデルを用いる。すなわち、トレーサー応答試験の結果から、トレーサー注入後の時間を回路での平均滞留時間で規格化した無次元時間φを用いて、回路出口から排出されるトレーサー濃度の変化を関数E(φ)で表す。
The tracer response test of the present invention is based on the impulse response method which is one of the evaluation methods of the fluid mixing characteristics. The tracer response test is performed by instantaneously injecting the tracer from the inlet of the circuit where the fluid is constantly flowing in and out at a constant flow rate, and measuring the concentration of the tracer discharged from the circuit outlet over time. The measurement is performed by the following method. Using a pump, 0.35 g / L xanthan gum aqueous solution (hereinafter, xanthan gum aqueous solution) is passed through the circuit at a flow rate of 5.6 mL / min, and the flow is temporarily stopped. Vitamin B 12 as a tracer was dissolved in aqueous xanthan gum solution at a concentration of 0.1 g / L solution (hereinafter, vitamin B 12 solution) for 5 seconds from the circuit inlet at the same flow rate as above, to liquid permeation. Again, the xanthan gum aqueous solution is passed through the circuit at the same flow rate as above, and the solution discharged from the circuit outlet is sampled for 10 seconds per container at 0 seconds when the injection of the tracer is started. The absorbance of the collected solution at 360 nm is measured. The absorbance at 360 nm of a vitamin B 12 solution prepared in advance at an arbitrary concentration is measured, and the result is used as a calibration curve to calculate the vitamin B 12 concentration in the solution collected from the calibration curve.
For analysis in the tracer response test, a diffusion model known in chemical engineering is used. That is, from the result of the tracer response test, the change in the tracer concentration discharged from the circuit outlet is expressed as a function E (φ) using the dimensionless time φ obtained by normalizing the time after the tracer injection with the average residence time in the circuit. To express.

無次元時間φおよび無次元濃度E(φ)は、以下の手順により計算する。すなわち、回路の容積をV(cm)、流量をv(cm/S)、トレーサー注入後の時間をtとすると、回路の平均滞留時間tはt=V/vで表され、tで規格化した無次元時間はφ=t/tにより表される。回路出口からのトレーサー濃度をcとすると、無次元濃度E(φ)はE(φ)=c/cにより表される。ただし、 The dimensionless time φ and the dimensionless concentration E (φ) are calculated by the following procedure. That is, assuming that the circuit volume is V (cm 3 ), the flow rate is v (cm 3 / S), and the time after the tracer injection is t, the average residence time t m of the circuit is represented by t m = V / v, dimensionless time normalized by t m is represented by φ = t / t m. If the tracer concentration from the circuit outlet is c, the dimensionless concentration E (φ) is expressed by E (φ) = c / c 0 . However,

Figure 2010082068
Figure 2010082068

とする。次いで、無次元濃度E(φ)を縦軸、無次元時間φを横軸とした応答曲線を描く。血液回路の理想流れはφ=1においてトレーサー全量が瞬間的に流出するピストン流れである。もうひとつの理想流れは完全混合である、装置の中でトレーサーが完全に混合されている状態である。実際の回路内の流れはピストン流れと完全混合の中間である。
血液回路に滞留部分がある場合、応答曲線にはテーリングがみられる。テーリングの程度を数値化するため、以下の計算を行う。すなわち、トレーサー応答試験によって得られた応答曲線の曲線下面積を、台形の面積として近似的に求める。例えば、無次元時間のある時点aでの無次元濃度をE(φ)時点bでの無次元濃度をE(φ)とすると、aからbまでの曲線下面積Sは、
And Next, a response curve is drawn with the dimensionless concentration E (φ) as the vertical axis and the dimensionless time φ as the horizontal axis. The ideal flow of the blood circuit is a piston flow in which the entire amount of tracer flows out instantaneously at φ = 1. Another ideal flow is complete mixing, where the tracer is thoroughly mixed in the device. The actual flow in the circuit is intermediate between piston flow and complete mixing.
When there is a stagnant part in the blood circuit, tailing is seen in the response curve. The following calculations are performed to quantify the degree of tailing. That is, the area under the curve of the response curve obtained by the tracer response test is approximately obtained as a trapezoid area. For example, if the dimensionless concentration E (phi) b of the dimensionless concentration E (phi) a point b at a certain point a dimensionless time, area under the curve S from a to b is

Figure 2010082068
Figure 2010082068

で近似的に計算される。続いて、無次元時間φの2以上の曲線下面積の全曲線下面積に対する比率を計算する。無次元時間φの2以上の面積比率は血液回路の滞留の程度を示すものであり、この比率が大きすぎると血液回路の滞留部分が増大し、回路での血液凝固が起こりやすくなることから、0.2以下であることが好ましく、0.15以下であることが更に好ましい。本発明におけるモジュールは、上記抗血液凝固活性を有する化合物を含む材料が中空糸等の形態でプラスチック製のケース等に内蔵されてなるものであるが、図1に示すように、一般的な中空糸型透析器同様に中空糸の内側に通ずるポート(血液ポート)を2個と外側に通ずるポート(透析液ポート)を2個有するモジュールケースと、このケースの両端にポッティング剤によって固定された中空糸とを含んでなるものが例示される。本発明における循環システムは、上記血液回路、上記モジュールおよびポンプを含んでなるものである。 Is approximately calculated. Subsequently, the ratio of the area under the two or more curves of the dimensionless time φ to the area under the entire curve is calculated. The area ratio of 2 or more of the dimensionless time φ indicates the degree of retention of the blood circuit, and if this ratio is too large, the retention part of the blood circuit increases and blood coagulation in the circuit is likely to occur. It is preferably 0.2 or less, and more preferably 0.15 or less. The module according to the present invention is formed by incorporating a material containing the above-mentioned compound having anticoagulant activity into a plastic case or the like in the form of a hollow fiber or the like. As shown in FIG. Similar to a thread type dialyzer, a module case having two ports (blood ports) that communicate with the inside of the hollow fiber and two ports (dialysate ports) that communicate with the outside, and a hollow that is fixed to both ends of the case by a potting agent The thing which comprises a thread | yarn is illustrated. The circulation system in the present invention comprises the blood circuit, the module, and the pump.

本発明における線速度の計算方法は、流量を断面積で除すことにより求める。例えば、直径2mmのチューブを用いた回路の場合、断面積は0.0314cmであるから、流量が5.6mL/minであれば、線速度は178cm/minと計算される。 The linear velocity calculation method in the present invention is obtained by dividing the flow rate by the cross-sectional area. For example, in the case of a circuit using a tube having a diameter of 2 mm, since the cross-sectional area is 0.0314 cm 2 , the linear velocity is calculated as 178 cm / min if the flow rate is 5.6 mL / min.

線速度は、大きすぎると材料やデバイスの評価に適用したときに材料やデバイスと血液との接触時間が減り、材料やデバイスの抗血栓性が発揮されない。一方、小さすぎると材料やデバイス以外の部分、すなわち回路と接触する時間が増え、回路での血液凝固が起こりやすくなることから、120cm/min以上、230cm/min以下が好ましく、140cm/min以上、210cm/min以下であることが更に好ましい。
本発明の血液回路を用いて評価または検査される、抗血液凝固活性を有する化合物を含む材料は、医療用デバイスとして好適に用いることができる。医療用デバイスの例として人工腎臓、カテーテル等が挙げられる。
If the linear velocity is too large, the contact time between the material or device and blood decreases when applied to the evaluation of the material or device, and the antithrombogenicity of the material or device is not exhibited. On the other hand, if it is too small, the portion other than the material or device, that is, the time for contact with the circuit is increased, and blood coagulation in the circuit is likely to occur, so that it is preferably 120 cm / min or more and 230 cm / min or less, More preferably, it is 210 cm / min or less.
A material containing a compound having anticoagulant activity, which is evaluated or examined using the blood circuit of the present invention, can be suitably used as a medical device. Examples of medical devices include artificial kidneys and catheters.

以下、実施例を挙げて本発明の血液回路と循環システム、in vitro評価方法について説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the blood circuit, the circulation system, and the in vitro evaluation method of the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(中空糸ミニモジュールの作製)
iso−PMMA5重量部とsyn−PMMA20重量部を、ジメチルスルホキシド75重量部に加え、110℃で8時間撹拌し製膜原液を得た。この製膜原液をオリフィス型二重円筒型口金から吐出し、空気中を300mm通過させた後、水100%の凝固浴中に導き中空糸を得た。この際、内部注入気体として乾燥窒素を用いた。得られた中空糸の内径は0.2mmであり、膜厚は0.03mmであった。この中空糸を50本束ね、中空糸中空部が閉塞しないように留意しつつその両末端をエポキシ系ポッティング剤でモジュールケースに固定し、図1に示すミニモジュール(図1)を作成した。該ミニモジュールの直径は約7mm、長さは約12cmであり、一般的な中空糸型透析器同様に中空糸の内側に通ずるポート(血液ポート)を2個と外側に通ずるポート(透析液ポート)を2個有している。該ミニモジュールの中空糸およびモジュール内部を蒸留水にて洗浄し、4ヶ所のポートを密栓し蒸留水を充填した状態でγ線照射した。このときγ線の吸収線量は25kGyであった。その後、該ミニモジュールの中空糸およびモジュール内部を、ペリスタポンプを用いて25℃の温度の蒸留水及び生理食塩水、各300mLを流速10mL/minで流して洗浄し、中空糸ミニモジュール(以下、ミニモジュールと略す。)を得た。蒸留水洗浄と生理食塩水洗浄は同時ではない。
(トレーサー応答試験)
以下に示す回路(1)〜(3)を用いてトレーサー応答試験を行った。すなわち、チューブをポンプに接続し、5.6mL/minの流量で0.346g/Lキサンタンガム水溶液を流した。チューブの一端からビタミンB12を0.1g/Lの濃度でキサンタンガム水溶液に溶解させた液を0.47mL注入し、もう一端から出てくる液を10秒ずつ採取した。採取溶液の吸光度を波長360nmで測定し、検量線からビタミンB12濃度を算出した。以下の式により、無次元濃度E(φ)および無次元時間φを計算した。
E(φ)(濃度)(μg/mL)=ビタミンB12注入量(μg)/回路のプライミング体積(mL)
φ=実時間(sec)/(回路のプライミング体積(mL)/流量(mL/min)×60)
E(φ)=実濃度/E(φ)(濃度)
(ヒト血液循環実験)
回路(1)〜(3)を用いてヒト血液循環実験を行った。すなわち、ポンプを用いて5.6mL/minの流速でヒト血液を回路(1)の一端から導入し、血液が回路全体に満たされた時点で回路の先端同士を接続し、ヒト血液を循環させた。ヒト血液は健常ボランティアから採血し、クエン酸ナトリウムを血液に対して1:9の割合で混合し、循環直前に8.5%グルコン酸カルシウム溶液を血液1mLに対して43.6μLの割合で添加した。回路において、血液凝固により循環不可能となるまでの循環時間の平均を「平均循環時間」として求めた。
(実施例1)
内径2mm、外径4mmのシリコン製チューブを長さ61.5cmに切断し、回路(1)を作製した(図2)。主回路であるシリコンチューブの体積は回路(1)で2.6cm、であった。主回路以外の部分であるチャンバーの体積は4cmであったことから、チューブ体積を1としたときの主回路以外の部分の体積は表1に示す通りであった。
(Production of hollow fiber mini-module)
5 parts by weight of iso-PMMA and 20 parts by weight of syn-PMMA were added to 75 parts by weight of dimethyl sulfoxide and stirred at 110 ° C. for 8 hours to obtain a film forming stock solution. This film-forming stock solution was discharged from an orifice-type double-cylindrical die, allowed to pass through 300 mm in air, and then introduced into a 100% water coagulation bath to obtain a hollow fiber. At this time, dry nitrogen was used as the internal injection gas. The resulting hollow fiber had an inner diameter of 0.2 mm and a film thickness of 0.03 mm. 50 hollow fibers were bundled, and both ends thereof were fixed to the module case with an epoxy potting agent while paying attention not to block the hollow portion of the hollow fiber, so that a mini module (FIG. 1) shown in FIG. 1 was produced. The mini-module has a diameter of about 7 mm and a length of about 12 cm. Like a general hollow fiber type dialyzer, two ports (blood ports) that communicate with the inside of the hollow fiber and ports that communicate with the outside (dialysate port) ). The hollow fiber of the mini-module and the inside of the module were washed with distilled water, and four ports were sealed and irradiated with γ-rays in a state filled with distilled water. At this time, the absorbed dose of γ rays was 25 kGy. Thereafter, the hollow fiber of the mini module and the inside of the module are washed by flowing 300 mL each of distilled water and physiological saline at a temperature of 25 ° C. using a peristaltic pump at a flow rate of 10 mL / min. Abbreviated as module). Distilled water washing and physiological saline washing are not simultaneous.
(Tracer response test)
A tracer response test was performed using the circuits (1) to (3) shown below. That is, the tube was connected to a pump, and 0.346 g / L xanthan gum aqueous solution was allowed to flow at a flow rate of 5.6 mL / min. The liquid in which the vitamin B 12 is dissolved in aqueous xanthan gum solution at a concentration of 0.1 g / L from one end of the tube and 0.47mL injected, and the liquid coming out of the other end was taken by 10 seconds. The absorbance of the collected solution was measured at a wavelength of 360 nm, and the vitamin B 12 concentration was calculated from the calibration curve. The dimensionless concentration E (φ) and dimensionless time φ were calculated by the following equations.
E (φ) (concentration) (μg / mL) = vitamin B 12 injection amount (μg) / priming volume of circuit (mL)
φ = real time (sec) / (priming volume of circuit (mL) / flow rate (mL / min) × 60)
E (φ) = actual concentration / E (φ) (concentration)
(Human blood circulation experiment)
Human blood circulation experiments were performed using circuits (1) to (3). That is, human blood is introduced from one end of the circuit (1) using a pump at a flow rate of 5.6 mL / min, and when the blood is filled in the entire circuit, the tips of the circuits are connected to circulate human blood. It was. Human blood is collected from healthy volunteers, sodium citrate is mixed at a ratio of 1: 9 to the blood, and 8.5% calcium gluconate solution is added at a ratio of 43.6 μL to 1 mL of blood immediately before circulation. did. In the circuit, the average of the circulation time until the blood could not be circulated by blood coagulation was determined as “average circulation time”.
Example 1
A silicon tube having an inner diameter of 2 mm and an outer diameter of 4 mm was cut into a length of 61.5 cm to produce a circuit (1) (FIG. 2). The volume of the silicon tube as the main circuit was 2.6 cm 3 in the circuit (1). Since the volume of the chamber, which is a part other than the main circuit, was 4 cm 3 , the volume of the part other than the main circuit when the tube volume was 1 was as shown in Table 1.

続いて、回路(1)を用いて、トレーサー応答試験、ヒト血液循環実験を行った。続いて、ミニモジュールと接続し、ヒト血液循環実験を行った。結果を表1に示す。
(実施例2)
実施例1と同一素材のチューブの一端から10cmの位置にポリ塩化ビニル製チャンバーを取り付け、チャンバーを含む全長が61.5cmとなるような回路(2)を作製した(図3)。主回路であるシリコンチューブの体積は回路(2)で2.4cmであった。主回路以外の部分であるチャンバーの体積は4cmであったことから、チューブ体積を1としたときの主回路以外の部分の体積は表1に示す通りであった。
Subsequently, using the circuit (1), a tracer response test and a human blood circulation experiment were performed. Subsequently, a human blood circulation experiment was conducted by connecting to a mini-module. The results are shown in Table 1.
(Example 2)
A polyvinyl chloride chamber was attached to a position 10 cm from one end of a tube made of the same material as in Example 1, and a circuit (2) having a total length including the chamber of 61.5 cm was produced (FIG. 3). The volume of the silicon tube as the main circuit was 2.4 cm 3 in the circuit (2). Since the volume of the chamber, which is a part other than the main circuit, was 4 cm 3 , the volume of the part other than the main circuit when the tube volume was 1 was as shown in Table 1.

続いて、回路(2)を用いて、トレーサー応答試験、ヒト血液循環実験を行った。続いて、ミニモジュールと接続し、ヒト血液循環実験を行った。結果を表1に示す。
(実施例3)
実施例1と同一素材のチューブの一端から10cmおよび反対側の端から12.5cmの位置にポリ塩化ビニル製チャンバーを1個ずつ、計2個取り付け、チャンバーを含む全長が61.5cmとなるような回路(3)を作製した(図4)。主回路であるシリコンチューブの体積は回路(3)で2.2cmであった。主回路以外の部分であるチャンバーの体積は4cmであったことから、チューブ体積を1としたときの主回路以外の部分の体積は表1に示す通りであった。
Subsequently, using the circuit (2), a tracer response test and a human blood circulation experiment were performed. Subsequently, a human blood circulation experiment was conducted by connecting to a mini-module. The results are shown in Table 1.
(Example 3)
Two polyvinyl chloride chambers are attached at a position 10 cm from one end of the tube of the same material as in Example 1 and 12.5 cm from the opposite end, so that the total length including the chamber is 61.5 cm. A simple circuit (3) was produced (FIG. 4). The volume of the silicon tube as the main circuit was 2.2 cm 3 in the circuit (3). Since the volume of the chamber, which is a part other than the main circuit, was 4 cm 3 , the volume of the part other than the main circuit when the tube volume was 1 was as shown in Table 1.

続いて、回路(3)を用いて、トレーサー応答試験、ヒト血液循環実験を行った。続いて、ミニモジュールと接続し、ヒト血液循環実験を行った。結果を表1に示す。   Subsequently, using the circuit (3), a tracer response test and a human blood circulation experiment were performed. Subsequently, a human blood circulation experiment was conducted by connecting to a mini-module. The results are shown in Table 1.

Figure 2010082068
Figure 2010082068

ミニモジュールを示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows a minimodule. トレーサー応答試験で用いる回路(1)を示す概略系統図である。It is a schematic system diagram which shows the circuit (1) used by a tracer response test. トレーサー応答試験で用いる回路(2)を示す概略系統図である。It is a schematic system diagram which shows the circuit (2) used by a tracer response test. トレーサー応答試験で用いる回路(3)を示す概略系統図である。It is a schematic system diagram which shows the circuit (3) used by a tracer response test.

符号の説明Explanation of symbols

1,1’:血液ポート
2,2’:透析液ポート
3:モジュールケース
4:中空糸
5:ポッティング部
6:ポンプ
7:シリコンチューブ
8:トレーサー回収容器
9:キサンタンガム水溶液入り容器
10:チャンバー
1, 1 ': Blood port 2, 2': Dialysate port 3: Module case 4: Hollow fiber 5: Potting part 6: Pump 7: Silicon tube 8: Tracer collection container 9: Container containing xanthan gum aqueous solution 10: Chamber

Claims (5)

トレーサー応答試験において拡散モデルによる解析を行うとき、応答曲線の曲線下面積に対する、規格化した無次元時間φの2以上の比率が0.2以下であることを特徴とする、抗血液凝固活性を有する化合物を含む材料の血液適合性の評価・検査用の血液回路。   When the analysis by the diffusion model is performed in the tracer response test, the ratio of 2 or more of the normalized dimensionless time φ to the area under the curve of the response curve is 0.2 or less. A blood circuit for evaluating and testing blood compatibility of materials containing compounds. 該回路中の主回路体積を1としたとき、主回路以外の体積が1.5以下であることを特徴とする請求項1に記載の血液適合性の評価・検査用の血液回路。   The blood circuit for evaluation / testing of blood compatibility according to claim 1, wherein the volume other than the main circuit is 1.5 or less when the main circuit volume in the circuit is 1. 請求項1または2に記載の血液適合性の評価・検査用の回路および抗血液凝固活性が付与された基材を用いたモジュールからなる循環システム。   A circulation system comprising a blood compatibility evaluation / test circuit according to claim 1 and a module using a base material to which anticoagulant activity is imparted. 請求項3に記載の循環システム内に、クエン酸ナトリウムおよびグルコン酸カルシウムを含有する血液を循環させて行う、抗血液凝固活性を有する化合物を含む材料の血液適合性の評価または検査方法。   A method for evaluating or testing blood compatibility of a material containing a compound having anticoagulant activity, which is obtained by circulating blood containing sodium citrate and calcium gluconate in the circulation system according to claim 3. 循環システムに流れる流体の線速度が120〜230cm/minであることを特徴とする、抗血液凝固活性を有する化合物を含む材料の血液適合性の請求項4に記載の評価または検査方法。   5. The method for evaluating or testing the blood compatibility of a material containing a compound having anticoagulant activity, wherein the linear velocity of the fluid flowing in the circulation system is 120 to 230 cm / min.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017136414A (en) * 2011-07-29 2017-08-10 フレゼニウス ムディカル カーレ ドイチェランド ゲーエムベーハーFresenius Medical Care Deutschland GmbH Method for determining at least one parameter of an extracorporeal blood circuit as well as apparatuses
JP2018017720A (en) * 2016-07-13 2018-02-01 旭化成メディカル株式会社 Hollow fiber biocompatibility evaluation method
CN109984732A (en) * 2019-04-23 2019-07-09 广东省人民医院(广东省医学科学院) A set of half interior animal experiment blood compatibility detection system and its application

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