JP2005501653A - ガイドワイヤおよび薄膜カテーテルシース並びにそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

真空堆積法を使用して製造した極めて薄い肉厚を有する１層または複数層の部材であるガイドワイヤおよび薄膜カテーテルシースであり、内腔装置の導入および送達用の超薄型組立体を提供する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には医療機器の分野に関するものであり、より具体的には、経皮経管冠動脈形成術（ＰＴＣＡ：ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ ｔｒａｎｓｌｕｍｉｎａｌ ｃｏｒｏｎａｒｙ ａｎｇｉｏｐｌａｓｔｙ）など侵襲性を最小限にとどめた施術を行うために、体腔内でカテーテルを進ませるためのガイドワイヤなどのガイド手段に関する。本発明は、さらに、体腔内に埋込み可能な器具を送達し展開させるためのカテーテルおよびシース（ｓｈｅａｔｈ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なＰＴＣＡ施術では、予め形成された遠位の先端を有するガイド用カテーテルを、慣用のセルディンガー（Ｓｅｌｄｉｎｇｅｒ）法により、皮膚を通して患者の心臓血管系に導入し、ガイド用カテーテルの遠位の先端が所望の冠状動脈の心門に着座するまで、近くに進ませる。ガイドワイヤを拡張カテーテルの内腔内に位置させ、次に、両者をガイド用カテーテルを通してその遠位の端部まで進ませる。初めに、ガイドワイヤの遠位の端部が拡張させるべき障害部位を通過するまで、ガイドワイヤをガイド用カテーテルの遠位の端部から患者の冠状血管系に前進させ、次に、遠位部に膨張式バルーンを有する拡張カテーテルを、拡張カテーテルのバルーンが障害部位を通過して適切に位置するまで、患者の冠状構造中の先に導入したガイドワイヤ上を前進させる。障害部位を通過したら、放射線不透過性の流体を用いてバルーンを所定の大きさに１回または複数回膨張させて障害部位の動脈硬化性プラークを動脈壁の内側に対し圧縮し、さもなければ、動脈の内腔を拡張する。次いで、バルーンを萎ませ、拡張した動脈を通じて血流を再開させて拡張カテーテルを取り除く。
【０００３】
従来のステント送達施術においては、ステントを送達カテーテルで腔内を通して（ｅｎｄｏｌｕｍｉｎａｌｌｙ）送達し、次いで、血管形成バルーンによるか、または抑制シースを取り去ってその形状記憶、超弾性または自己拡張性によってステントを半径方向に拡げることによってステントを拡げる。従来の血管形成用およびステント拡張施術用ガイドワイヤは、通常１または複数の細長いコア部材（このコア部材の遠位部分に１または複数のテーパー部を備えている）およびコア部材の遠位部分の周りに配設された螺旋コイルなどの可撓体を含む。成形可能部材（それはコア部材の遠位の末端部分でもよいし、またはコア部材の遠位の末端部分に固定された別個の成形リボンでもよい）が可撓体を通って延び、可撓体の遠位の端部の円形プラグ（ｒｏｕｎｄｅｄ ｐｌｕｇ）に固定されている。コア部材の近位の端部にはトルク手段が設けられ、ガイドワイヤが患者の脈管系を進んで行く際にガイドワイヤを回転させて操縦する。
【０００４】
ガイドワイヤについてさらに詳細には、サムソンの特許文献１；サムソンらの特許文献２；サムソンらの特許文献３；シンプソンの特許文献４；モリソンらの特許文献５；エイブラムスの特許文献６；エイブラムスらの特許文献７；およびエイブラムスらの特許文献８に記載されており、それぞれ参照によってその全体が本願に組み込まれる。
【０００５】
ガイドワイヤおよびその他の内腔内ガイド部材に対する主な必要条件は、中実なワイヤであれ管状部材であれ、それらが、患者の脈管系または他の体腔を介して圧迫を受けた際にねじれることのない十分な柱状体強度（ｃｏｌｕｍｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を有するということである。しかし、それらはまた、それらが進んで行く血管その他の体腔を傷付けることなく、曲がりくねった通路を通り抜ける得る程度に十分に柔軟でなければならない。意図した用途により適したものにするようにガイドワイヤの強度と柔軟性の両者を改善する努力がなされてきたが、これらの２つの特性は、一方が増せば通常他方が低下するというように互いに正反対の傾向がある。
【０００６】
先行技術は、患者の身体に挿入されるように設計された医療器具において、形状記憶および／または超弾性または偽弾性の特性を有するニチノール（ＮＩＴＩＮＯＬ；ニッケルチタン合金）などの合金の使用に言及している。形状記憶特性によって、先行技術の器具はマルテンサイト相である間に体腔や空腔への挿入が容易なように変形可能であり、次いで、身体内で熱せられることによって金属はオーステナイト相に変態し、器具はその記憶していた形状に復帰するかまたは器具がそのゼロ歪み配置に復帰するのを妨げているものに対し力を働かせる。一方、超弾性特性では、一般に金属の変形および変形した状態での拘束が可能で、金属を含む医療器具の患者の体内への挿入を容易にし、こうした変形は、例えば、オーステナイトからマルテンサイトへの相変態をもたらす。一旦体腔内に入ると、超弾性部材に対する拘束を取り除くことができ、それによって応力が低下し、超弾性部材は本来のオーステナイト相に復帰変態して変形のないその本来の形状に戻るか、または超弾性部材がそのゼロ歪み配置に復帰するのを妨げているものに対し力を働かせる。別の適用例では、オーステナイトのマルテンサイトへの応力誘起変態を利用してガイドワイヤなどの医療器具を患者の体腔内で進ませる際の外傷を最小限にする。
【０００７】
形状記憶性または超弾性の合金は一般に少なくとも２つの相、マルテンサイト相（これは比較的強度が低く、比較的低温および高歪み下で安定である）およびオーステナイト相（これは比較的強度が高く、マルテンサイト相より高温および低歪み下で安定である）を有する。形状記憶特性は、金属を拘束された形状に維持しつつ、体温以上、好ましくは約４０℃〜約６０℃に加熱し、次いで室温まで冷却することによって合金に付与される。合金を室温まで冷却することで、オーステナイト相の少なくとも一部が、この温度でより安定なマルテンサイト相に変態する。この熱処理の間に金属が拘束されていた形状が、マルテンサイト相のオーステナイト相への変態を引き起こすこれらの温度に合金が再加熱されるときにプログラムされている形状となる。マルテンサイト相の金属は、患者の体内への導入が容易なように塑性変形できる。金属はマルテンサイト相に復帰する変態温度を下回る温度に冷やされた時でも、予めプログラムされた形状に残るため、必要な場合は、それをより有用な形状に矯正しなければならない。続いてマルテンサイトのオーステナイトへの変態温度を上回る温度に変形マルテンサイト相を加熱することで、変形マルテンサイト相をオーステナイト相に変態させ、この相変態中に、金属はその記憶していた形状に戻るかまたは器具がそのゼロ歪み配置に復帰するのを妨げているものに対し力を働かせる。
【０００８】
超弾性の特性を示すニチノール（ＮＩＴＩＮＯＬ）（登録商標）などの金属の供試材に、マルテンサイト相のオーステナイト相への変態が完了する温度以上で応力を加えた場合、特定の応力レベルに達するまで供試材は弾性変形し、次いで、合金はオーステナイト相からマルテンサイト相への応力誘起相変態を起こす。相変態が進むにつれ、合金では歪みが著しく増加するが、これに対応する応力の増加はほとんどないかわずかである。オーステナイト相のマルテンサイト相への変態が完了するまで、歪みが増加しても応力は実質的に一定のままである。その後、さらに変形を引き起こすのには応力をさらに増加させる必要がある。さらなる応力を加えるとマルテンサイト金属は最初に弾性変形を引き起こし、次いで塑性変形を引き起こして変形が永久に残る。
【０００９】
何らかの永久的な変形が生じる前に、供試材への負荷を取り除くと、マルテンサイトの供試材は弾性的に回復し、また、オーステナイト相に回復変態する。応力の減少は、最初、歪みの減少を引き起こす。マルテンサイト相がオーステナイト相に戻り変態するレベルまで応力減少が達すると、オーステナイト相への復帰変態が完了するまで、供試材の応力レベルは実質的に一定の（但し、オーステナイトがマルテンサイトに変態する一定の応力レベルよりは実質的に低い）ままである。つまり、歪みが著しく回復しても対応する応力の減少は無視できる程度にすぎない。オーステナイトに戻る変態が完了した後は、さらなる応力の減少は弾性歪みの減少をもたらす。負荷を加えた際に比較的一定の応力で著しい歪みをもたらし、かつ負荷を除去すると直ちに変形から回復するこの能力は、一般に超弾性または偽弾性と呼ばれる。
【００１０】
先行技術は、患者の体内に挿入するかあるいはその身体に対して使用するように意図される医療機器に超弾性の特性を有する合金を使用することについて言及している。例えば、ジャーヴィスの特許文献９およびサカモトらの特許文献１０参照のこと。特許文献１０は、脈管内ガイドワイヤにおけるニッケル−チタン超弾性合金の使用を開示するもので、これは比較的高い降伏強度レベルを発揮するように処理できるものであった。しかし、材料のオーステナイトからマルテンサイト相への変態特性を引き起こす比較的高い降伏強度レベルでは、それは、オーステナイトが比較的一定の応力でマルテンサイトに変態する応力誘起歪み域をあまり広範囲には有していなかった。その結果、患者の曲がりくねった脈管系にガイドワイヤを通して進めているような場合、それはしばしば超弾性領域を超えた応力となる、つまり、永久的な形状の固定が生じたり、組織に損害をもたらすおそれのあるねじれさえも生じるであろう。この永久変形が起こると、一般にガイドワイヤを取り出してそれを別のものに換えなければならないであろう。一方、ジャーヴィスの特許文献９の製品は広範囲な歪み範囲、すなわち、２〜８％の歪みを有していたが、オーステナイトがマルテンサイトに変態する比較的一定の応力レベルは、例えば５０ｋｓｉと非常に低かった。
【００１１】
医療機器においてこれらの合金の形状記憶特性を使用する先行技術の方法は、操作が困難な患者の体内に配置することを意図している。例えば、安定マルテンサイト温度が体温より低い形状記憶合金を用いた場合、器具が患者の身体に挿入されている間、マルテンサイト相のオーステナイト相への変態を防ぐために、そのような合金を含む医療器具の温度を体温よりも十分に低く維持することはしばしば困難であった。オーステナイトへのマルテンサイト変態温度が体温よりも十分に高い形状記憶合金で血管内器具を形成して用いる場合には、患者の身体への器具の導入はほとんどまたは全く問題なくできるが、マルテンサイトからオーステナイトへの変態温度にそれらを熱しなければならず、こうした温度は多くの場合、組織を損傷したり非常に高いレベルの苦痛を引き起こす程度に高いものであった。
【００１２】
【特許文献１】
米国特許第４，５１６，９７２号明細書
【特許文献２】
米国特許第４，５３８，６２２号明細書
【特許文献３】
米国特許第４，５５４，９２９号明細書
【特許文献４】
米国特許第４，６１６，６５２号明細書
【特許文献５】
米国特許第４，７４８，９８６号明細書
【特許文献６】
米国特許第５，１３５，５０３号明細書
【特許文献７】
米国特許第５，３４１，８１８号明細書
【特許文献８】
米国特許第５，４１１，４７６号明細書
【特許文献９】
米国特許第４，６６５，９０６号明細書
【特許文献１０】
米国特許第４，９２５，４４５号明細書
【非特許文献１】
Ｈ．ホレック（Ｈｏｌｌｅｃｋ），Ｖ．シアー（Ｓｃｈｉｅｒ）：「磨耗保護のための多層ＰＶＤコーティング」（“Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ＰＶＤ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ ｗｅａｒ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ”），Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．７６−７７（１９９５）ｐｐ．３２８−３３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
必要とされながら従来利用できなかったものが、超弾性および／または形状記憶特性を示す部分を少なくとも一部に有し真空堆積法によって形成され、器具の製造に使用する材料の結晶構造に対する正確な制御を可能にする、ガイドワイヤまたはカテーテルシースなどの血管内器具用の管状体である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、それぞれ本体部分を有するガイドワイヤまたはカテーテルシースを製造する方法に関する。本発明のガイドワイヤの本体は、概ね管状で中央に内腔を規定できるものでもよいし、または中実でもよい。本発明のカテーテルシースの本体は、概ね管状で中央に内腔を規定できるものである。本発明のガイドワイヤまたはカテーテルシースの製造方法は、少なくとも一部分が本体のために望ましい形状（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）に対応する金属堆積が可能な表面を有する基材を準備し、基材上に真空堆積法を使用して生体適合性を有する金属薄膜を堆積させ、薄膜で本体を形成し、さらに本体から基材を取り去ることを含む。この方法は場合によってはさらに本体に堆積後、アニーリングを施すことを含む。
【００１５】
真空堆積法はイオンビーム支援蒸着（ｉｏｎ ｂｅａｍ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）またはスパッタリング堆積（例えば円筒状マグネトロンスパッタリング堆積）などの任意の真空堆積法とし得る。好ましい実施形態ではイオンビーム支援蒸着が使用され、例えば、アルゴン、キセノン、窒素およびネオンなどの不活性ガス存在下で行われる。
【００１６】
１つの実施形態では、生体適合性金属の堆積に先立って基材上に犠牲層を堆積する。あるいは、基材それ自身が犠牲材料を含んでもよい。基材の除去は、犠牲材料をエッチングするなど任意の適当な方法によって行われる。ある実施形態では、一般に、基材の形状は横断面が円形であるか横断面が楕円形である円筒状である。
【００１７】
生体適合性金属は、チタン、バナジウム、アルミニウム、ニッケル、タンタル、ジルコニウム、クロム、銀、金、ケイ素、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、白金、コバルト、パラジウム、マンガン、モリブデン、およびこれらの合金、ニチノールおよびステンレス鋼からなる群から選択することができる。
【００１８】
１つの実施形態では、堆積プロセスを複数回繰り返し、複数の連続する堆積金属層を形成する。好ましい実施形態では、連続層は同心的とする。別の実施形態では、放射線不透過性金属を使用して少なくとも１つの層を形成する。
【００１９】
本発明はまた、真空堆積法によって形成された生体適合性金属の薄膜を含む本体を有するガイドワイヤに関する。本発明のガイドワイヤのある実施形態では、薄膜は複数の層を含む。本発明は、さらに、概ね管状の本体（真空堆積法によって形成された生体適合性金属の薄膜を含む本体）を有するカテーテルシースに関する。本発明のカテーテルシースのある実施形態では、薄膜は複数の層を含む。
【００２０】
本発明はまた、患者の脈管系によって医療器具を送達するための組立体に関する。本発明の組立体は、（ａ）医療器具、（ｂ）ガイドワイヤ本体を有するガイドワイヤ（このガイドワイヤ本体は、真空堆積法によって形成された第１の生体適合性金属の第１の薄膜を含む）および（ｃ）概ね管状のカテーテルシース本体を有するカテーテルシース（このカテーテルシース本体は真空堆積法によって形成された第２の生体適合性金属の第２の薄膜を含み、カテーテルシース本体はカテーテルシース腔を規定する）を含む。組立体は、カテーテルシースの内腔内にガイドワイヤを同心的に配置し、カテーテルシースの内腔内でかつカテーテルシース本体とガイドワイヤ本体の間の中間に医療器具を同軸的に配置することにより形成される。第１および第２の生体適合性金属は同じ金属でもよいし別の金属でもよい。１つの実施形態では、第１の薄膜および第２の薄膜の少なくとも１つは複数の層を含む。別の実施形態では、第１の薄膜および第２の薄膜は各々複数の層を含む。好ましい実施形態では、放射線不透過性金属を使用して少なくとも１つの層を形成する。医療器具は患者の脈管系を通して送達できる任意の医療器具（例えばステント、グラフト、ステント−グラフト、弁、フィルタ、閉塞器（ｏｃｃｌｕｄｅｒ）、パッチ）であり得る。
【００２１】
以上の要約、さらに以下に詳述する本発明の好適な実施形態を添付図面と関連付けて読むことにより本発明はよりよく理解されるであろう。本発明を例示説明する目的で、図中に現時点での好適実施形態を示す。しかし、本発明はここに示すものそのままの配置や装置構成に限定されるものではない点が理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、ガイドワイヤおよび薄膜カテーテルシースを対象とし、ここで、ガイドワイヤおよび薄膜カテーテルシースの各々は、半導体を製造するためのマイクロエレクトロニクス技術で使用されるものと同様な真空堆積法によって形成される。ガイドワイヤおよびカテーテルシースの各々は、好ましくは単一層管状部材または複数層（ここでそれらの層は同心的に位置合わせされている）を含む積層管状部材として形成される本体を有する。
【００２３】
本発明のガイドワイヤおよびカテーテルシースは、先行技術に優るいくつかの長所を有する。本発明の金属カテーテルシースおよび薄膜ガイドワイヤのそうした特長の具体例としては以下のものが挙げられる。（ｉ）金属カテーテルシースは自己拡張器具と同一の金属クリープ率を有するため、滅菌および保管中、変形および硬化しにくい；（ｉｉ）材料特性を制御し微細穿孔を使用することにより、カテーテルシースまたはガイドワイヤに半径方向、長さ方向、または多方向にコンプライアンスを付与することができ、器具の長さ方向にわたってコンプライアンスや柔軟性を一定としまたは変えることができる；（ｉｉｉ）従来の鍛造プロセスおよび材料に優先して真空堆積を使用する場合、ある機械的性質、微細構造または化学組成を付与するために多数部分の融合を必要とする先行技術と異なり、化学組成、微細構造、機械的性質などが、膜の厚さの全体にわたって、および器具の全長さに沿って正確に制御できる；（ｉｖ）単一層の薄膜器具を提供することに加え、本発明は多層器具の製造方法を提供し、これは改善された強度、生体適合性、腐食抵抗性、疲労抵抗性、放射線不透過性、追跡可能性（ｔｒａｃｋａｂｉｌｉｔｙ）、可圧性（ｐｕｓｈａｂｉｌｉｔｙ）および他の医療器具または解剖学的構造との相互作用をもたらす；また、（ｖ）真空堆積プロセスは、改善された肉厚均一性を有するより薄い器具を製造するのに適している。
【００２４】
金属の機械的性質はその微細構造に大きく依存する。金属箔、ワイヤおよび肉薄シームレス管を製造するために使用する形成および成形プロセスでは、バルク材料における重度の変形を含み、それは極度な緊張と歪んだ粒子構造をもたらす。アニーリング処理によって粒子変形はある程度緩和され得るが、通常、十分に丸い粒子構造を回復するのは不可能であり、粒径（ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ）は広い範囲にわたるのが通常の結果である。従来の形成および成形プロセスをアニーリングと組み合わせたときの最終結果は、通常、不均一な粒子構造およびより小さなサイズに鍛造された金属製品では好ましくない機械的性質をもたらす。したがって、真空堆積法を使用するとマイクロメカニカルな装置および医療器具など、様々な目的のための均質な結晶構造を有するより小さなサイズの金属製品を高品質で製造することが可能になる。
【００２５】
真空堆積法では、材料は、所望の幾何学形状、例えば、平面、管状などに直接形成される。真空堆積法の共通原理は、ペレットまたは厚い箔などの最小限の加工がなされた形態（原料物質）を原料とする点である。原子化は、物理的蒸着の場合などは熱を用いて、また、例えば、スパッタリング堆積の場合などは衝突プロセスの効果を用いて行うことができる。堆積の形式によっては、レーザーアブレーションなどのプロセス（これは典型的には１または複数の原子を含む微粒子を形成する）をもって原子化に代えてもよい。レーザーアブレーションを使用する場合、１粒子当たり原子の数は数千またはそれ以上とできる。次いで、原料物質の原子または微粒子を基材またはマンドレル上に堆積させて直接、所望の対象を形成する。他の堆積方法では、真空チャンバに導入された周囲ガス（つまりガスソース）と堆積させた原子および／または粒子との間の化学反応が堆積プロセスの部分をなす。このシナリオにおいて、堆積させる材料は、化学的蒸着の場合などでは、固体ソースとガスソースの反応によって形成された化合物種を含む。ほとんどの場合、堆積させた材料は、その後で基材から部分的にまたは完全に取り外して所望の製品として取り出す。
【００２６】
膜成長速度は真空堆積プロセスの重要なパラメータである。鍛造金属製品と機能において比較できる材料を堆積させるためには、１マイクロメートル／時間を超える堆積速度が不可欠であり、実際には、毎時１００マイクロメートル程度の大きな速度が望ましい。これらは大きな堆積速度であり、このような速度では、堆積は常に柱状構造を有することが知られている。他の堆積パラメータにも依存し、また、最も重要なこととして基材温度に依存するが、柱状体は無定形かもしれないしまたは結晶であることもある。しかし、このような高い堆積速度では、せいぜい微結晶構造の成長が期待できるだけである。問題は、こうした柱状体は、クラックの伝播が堆積全体の厚みにわたって妨げられることなく生じ得る機械的に弱い構造をもたらすという点である。
【００２７】
真空堆積法の特に優れた特長は、層状材料の堆積が可能であり、したがって、特異な性質を有する膜を製造できるという点である（例えば非特許文献１参照）。超格子構造（ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）または多層などの層状材料は、材料のある化学的特性、電子的特性、または光学的特性を利用するために一般にコーティングとして堆積される。一般的な例は光学用レンズにおける反射防止コーティングである。
【００２８】
単一層で形成された同様のコーティングと比較して、多層コーティングが機械的性質を改善し得るという点は、比較的最近まで認識されていなかった。改善された機械的性質は、層間の界面が応力を取り除く能力によるものかもしれない。界面が滑平面をもたらすか可塑性であるか、または局所的に剥離する場合、この応力の軽減が生じる。多層膜のこの特性はその硬さに関して認識されたが、この認識は、それらが従来の鍛造金属部分に取って代わるような応用分野で使用できる金属製品にとって重要な意義を持つ他の機械的性質に置き換えて考えられることはなかった。
【００２９】
本発明による方法は、様々な層で膜成長を中断することにより改変でき、そのため、柱状体を不連続にして膜厚全体にわたってクラックが伝播するのを防ぐ。この意味で、多層を使用する薄膜技術において一般的なように、構造が化学的に区別できる多重性を含む必要はない。そのような化学的違いは有用かもしれないし、材料の特性改善に寄与し得る。
【００３０】
その最も単純な形態では、本発明の多層器具を製造する方法は、基材を用意する工程、基材上に材料の第１の層を堆積させる工程、材料の第１の層上に材料の第２の層を堆積させる工程、および場合によって基材から層状材料を取り外す工程を含む。より複雑な場合には、層の数が２より大きい。層の数に関して、および各層の厚さに関して制限はない。
【００３１】
本願で使用する場合、「層」は、それと他の実質的に均質な層、基材または環境との間の界面に限定された実質的に均質な材料を意味するように意図される。隣接層間の界面領域は、広範囲な熱力学パラメータが変化し得る不均質な領域である。異なる層が、広範囲な熱力学のパラメータの異なる値によって特徴付けられるとは限らないが、界面では、少なくともいくつかのパラメータが局所的に変化する。例えば、組成や微細構造が同一の２つの鋼鉄層間の界面は、膜成長プロセスの中断により粒界の局所的濃度が高いことによって特徴付けることができる。このように、層間の界面はそれが構造において異なる場合でも化学成分においては必ずしも異ならない。
【００３２】
層間の接着性は良好である必要があるが、これは通常、界面領域を急峻なものではなく比較的なだらかな界面領域とすることにより達成される。界面領域の幅は示量性の熱力学的パラメータが変化する範囲として定義することができる。この範囲は、考えられている界面領域に依存し、また、それは、界面の微細粗度（ｍｉｃｒｏｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）の範囲を意味するとも言える。言い換えれば、隣接層間の界面微細粗度を増加させることによって接着性は増大させ得る。
【００３３】
層構造を採ることによって、本発明の材料では、粒状体および膜成長（層に垂直）方向に延びた欠陥としての柱状体の最大サイズが制限される。このように粒または欠陥サイズに限界があるため、材料においては機械的な強度が高まっており、特に、単層の場合の相当物（堆積であれ鍛造材料であれ）と比較して、強靭さを増加させた材料が得られる。さらに、欠陥や粒界が積層構造を縦断して達する範囲を制限することによって、腐食抵抗も改善される。
【００３４】
層の化学組成が特別な特性を実現するように選択する場合は、積層材料はさらなる特長を有することになる。例えば、Ｔａなどの放射線不透過性材料で構造の１つの層を形成し、他の層は材料に必要な機械的特性その他の特性をもたらすように選択できる。
【００３５】
本発明の好適実施形態によれば、好ましい堆積方法はイオンビーム支援蒸着、スパッタリング堆積法を含む。イオンビーム支援蒸着では、アルゴン、キセノン、窒素またはネオンなどの不活性ガスを使用して堆積材料の同時イオン衝撃（ｉｏｎ ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）を有する２重かつ同時の熱電子ビーム蒸発の使用が望ましい。堆積中における不活性ガスイオンによる衝撃は、堆積材料中の原子の充填密度を増加させることにより、空孔の含有量を低減する役目を果たす。堆積材料において空孔含有量を低減させることで、堆積材料の機械的性質をバルク材料の機械的性質に類似したものにすることができる。イオンビーム支援蒸着法を使用すれば、毎秒２０ナノメーター（ｎｍ／秒）までの堆積速度が達成可能である。
【００３６】
本発明のガイドワイヤおよび薄膜カテーテルシースを製造するための材料は、その生体適合性、機械的性質、すなわち、抗張力、降伏強度およびその堆積の容易さについて選択される。そのような材料の例としては、チタン、バナジウム、アルミニウム、ニッケル、タンタル、ジルコニウム、クロム、銀、金、ケイ素、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、白金、コバルト、パラジウム、マンガン、モリブデン元素並びに、ジルコニウム−チタン−タンタル合金、ニチノールおよびステンレス鋼などのそれらの合金が含まれる（但し、これらに限定されない）。
【００３７】
本発明のガイドワイヤおよび薄膜カテーテルシースは、好ましくはニッケルチタン合金で製造され、蛍光透視法（ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）下のガイドワイヤの放射線不透過性を増強するため、タンタル（Ｔａ）などの放射線不透過材料をドープまたは積層してもよい。１つの実施形態では、本発明のガイドワイヤおよび薄膜カテーテルシースは好ましくは形状記憶性または超弾性を有する。例として挙げれば、ガイドワイヤまたは薄膜カテーテルシースの細長い形状記憶または超弾性部分を形成する方法は、適切な円筒状の基材上にニッケルチタン合金を真空堆積することによって概ね管状の部材を製造し、堆積された管状の部材を基材から取り外し、次いで、約４５０〜約６００℃の間、好ましくは、約４７５〜約５５０℃の間の所与の温度で、約０．５分〜約６０分の間、熱処理して超弾性の特性を生成することを含む。形状記憶を付与するためには、約４５０〜約６００℃の間で熱処理を行いつつ、材料全体か堆積材料の一部の領域（単数でもよいし複数でもよい）を、材料の降伏応力（室温で測定した値）に対し約５％〜約５０％までの間、好ましくは約１０％〜約３０％の間の形成応力を掛けることができる。この熱力学的処理は、材料に対し予めプログラムされた形状についての形状記憶を予めプログラムし、材料中に比較的一定の残留応力をもたらす。合金組成および熱処理は、概ね約２０〜約４０℃で通常は体温（ほぼ３７℃）より低いオーステナイト最終変態温度（ａｕｓｔｅｎｉｔｅ ｆｉｎｉｓｈ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）となるように選択することが好ましい。より一貫した最終特性を得るために、材料を堆積後にアニーリングしてもよい。ガイドワイヤまたは薄膜カテーテルシースの細長い形状記憶または超弾性部分を形成する典型的な方法を説明してきたが、本発明はこの特定の方法や説明で与えた値に限定されない点が理解されるべきである。
【００３８】
本発明の方法によれば、マイクロエレクトロニクスとナノ製造技術で知られているような真空堆積方法が好適に利用できる。スパッタリングまたはイオンビーム支援蒸着を使用して犠牲基材上に少なくとも１つの生体適合性金属の金属膜を堆積させることが望ましい。基材は、ガイドワイヤおよび／または薄膜カテーテルシースのために望ましい形状（例えば、円形または楕円形の横断面を有する管状本体を作成するような形状）に相当する形状を有し、犠牲基材上に少なくとも１層の生体適合性金属の薄膜を堆積する。多重層を堆積する場合、各層は局所的な堆積条件を変更することにより器具の長さに沿って特性を変えることができる。例えば、ニチノール堆積の場合、転移温度を高めるためにＴｉを、放射線不透過性を増加させるためにＴａを、または局所的な放射性を引き起こすために放射性同位体を標的材料に局所的にドープする。所望の厚みを有する少なくとも１つの層を堆積した後、基材と金属の堆積した薄膜を堆積チャンバから取り出す。また、犠牲基材は選択した基材に適した手段によって除去する。例えば、銅基材を用いる場合は、化学的エッチングによって除去できる。あるいは、ある種の材料、例えば炭素やアルミニウムなどの犠牲基材層を、金属堆積に先立って基材の外表面に堆積してもよい。堆積後、例えば、溶融、化学的手段、アブレーション、または機械加工などの任意の適当な方法または手段によって犠牲基材を除去してガイドワイヤまたはカテーテルシースを基材から取り外すことができる。ガイドワイヤ全体またはその選択された領域（複数の場合もあり得る）を堆積後にアニーリングして薄膜の結晶構造を変え、アニーリング領域の転移温度を変化させるなど、金属膜の材料特性に変化をもたらすこともできる。
【００３９】
添付図面に目を向けると、図１および２は、本発明のガイドワイヤ１０の２つの実施形態を示している。図１では、コンプライアンスが必要とされるようなある種の実施形態では従来の鍛造プロセスを使用することもできるが、真空堆積法によって形成された材料の単分子層を含むガイドワイヤ本体１２が示されている。概ね管状のガイドワイヤ本体１２は中央のガイドワイヤ内腔１４および外径ｄ_１を有する。
【００４０】
図２は、真空堆積法によって形成された複数の層１２ａおよび１２ｂを含むガイドワイヤ本体１２を有するガイドワイヤ１０を示している。ガイドワイヤ本体１２は中央のガイドワイヤ内腔１４を規定する。当業者は、複数層を有する本発明のガイドワイヤ１０は少なくとも２つの層（１２ａと１２ｂ）または２を超える任意の数の層を有するように製造され得ることを理解するであろう。さらに、層の各々は、管状のガイドワイヤ本体１２の周囲や長さ方向に関して連続的でもよいしまたは不連続でもよい。個々の層の連続性または不連続性における変化は、ガイドワイヤ１０に差分的な材料特性および性能特性を与えるために付与できる。本発明によるガイドワイヤ１０は、好ましくは外径ｄ_１が約０．２ミリメートル（ｍｍ）から約０．７５ミリメートル（ｍｍ）の間であり、壁厚が約０．１マイクロメートルから約７５マイクロメートルの間である。
【００４１】
図３は、中央のカテーテルシース内腔２４を規定する管状のカテーテルシース本体２２を含む、本発明の薄膜カテーテルシース２０の実施形態を例示する。ガイドワイヤ１０のように、薄膜カテーテルシース２０は生体適合的な金属、好ましくはニッケルチタン合金の真空堆積によって製造されるが、コンプライアンスが必要とされるようなある種の実施形態では従来の鍛錬プロセスを使用することもできる。管状のカテーテルシース本体２２は、堆積材料の単分子層でもよいし、または複数層の積層（図示していない）を含んでもよい。本発明による薄膜カテーテルシース、好ましくは、約０．２５ミリメートル（ｍｍ）から約６ミリメートル（ｍｍ）間の内部の直径ｄ_２を有し、自己拡張性ステントまたは他の埋込み可能なもしくは埋込み不能な広範囲の医療器具（例えば、フィルタ、閉塞器具、弁、スネアバスケットなど）を収容できる。本発明のガイドワイヤのように、本発明による薄膜カテーテルシースは、好ましくは約０．１マイクロメートルから７５マイクロメートルの間の壁厚を有する。
【００４２】
図４を参照すると、中央ガイドワイヤ内腔１４を規定するガイドワイヤ本体１２、ガイドワイヤ本体１２の周囲に同心的かつ同軸的に配設された中央カテーテルシース内腔２４を規定する薄膜カテーテルシース本体２２および中央カテーテルシース内腔２４内に同心的に位置し、薄膜カテーテルシース本体２２とガイドワイヤ本体１２の間にあって、薄膜カテーテルシース２０によりその中に拘束されているステント３２を含む医療器具送達組立体３０が示されている。この送達組立体で使用される医療器具は、患者の脈管系によって送達できる任意の医療器具（例えばステント（図４に示す）、グラフト、ステント−グラフト、弁、フィルタ、閉塞器、パッチ）とすることができる。
【００４３】
図５Ａ〜５Ｃに目を向けると、本発明の別の実施形態によるガイドワイヤおよび／またはカテーテルシースが例示されている。図５Ａに示されているように、本発明によるガイドワイヤまたはカテーテルシースの実施形態はガイドワイヤまたはカテーテルシース本体の一部分が微細穿孔を有するように描かれている。図５Ａおよび５Ｂにおいて１００で示すような微細穿孔は、長手方向のコンプライアンスを与え、一方、図５Ａおよび５Ｃにおいて１１０で示すような微細穿孔は、半径方向のコンプライアンスを与える。特に図５Ｂを参照すると、ガイドワイヤまたはカテーテルシース周囲のダイヤモンド形スロットの形態の微細穿孔１００は、ガイドワイヤまたはカテーテルシースが引っ張られたり圧縮されたりした際、長手方向のコンプライアンスを増加させ、それにより、きつい半径にも対応する柔軟性をもたらす。図５Ｃは、長手方向のスロットの形態の微細穿孔１１０がどのように半径方向のコンプライアンスに与えるかを示す。カテーテルシースまたはガイドワイヤにおいてその長さに沿って所望のコンプライアンス特性を達成するためには、微細穿孔（スロット）パターンは、互い違いのパターンとするか、および／またはガイドワイヤの長さに沿ってパターンがない部分を残して用いることができる。ここに記載するもの以外で、ここに論じる本発明のガイドワイヤかカテーテルシースに所望のコンプライアンス特性をもたらすであろう微細穿孔を形成するために使用できる様々な幾何学模様が、多数あることを当業者は認識するであろう。当業者はまた、金属膜をエッチングするような任意の適当な技術、または真空堆積プロセスにおいて堆積中に基材をマスキングするか基材をエッチングすることにより微細穿孔を作成でき、これは、一旦堆積が起これば微細穿孔を形成するパターンを提供することを認識するであろう。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態によれば、好ましい真空堆積法は、イオンビーム支援蒸着およびスパッタリング法からなる群から選択される。イオンビーム支援蒸着では、アルゴン、キセノン、窒素またはネオンなどの不活性ガスを使用して堆積材料の同時イオン衝突とともに２重かつ同時的な熱電子線蒸発を使用することが望ましい。堆積中における不活性ガスイオンによる衝突は、堆積材料中の原子の充填密度を増加させることにより、空孔の含有量を低減する役目を果たす。堆積材料において空孔含有量を低減させることで、堆積材料の機械的性質をバルク材料の性質に類似したものにすることができる。イオンビーム支援蒸着法を使用すれば、毎秒２０ナノメーター（ｎｍ／秒）までの堆積速度が達成可能である。
【００４５】
本願で使用する冠詞「一つの」は、冠詞の文法的な対象が一つまたは一つ以上（つまり、少なくとも一つ）であることを意味する。一例として言えば、「一つの要素」は一つの要素または一つより多い要素を意味する。
【実施例１】
【００４６】
本発明の微細孔を有する金属製の埋込み可能な器具（ここで器具は真空堆積したニチノール管から製造される）を製造する好適実施形態に従って、円筒状の酸素が除去された銅を用意する。基材は機械的研磨および／または電解研磨して金属堆積をその上に行い得るように実質的に均一な表面形状とする。円筒状の中空陰極マグネトロンスパッタリング堆積装置を用い、この際、陰極を外側に基材を陰極の縦の軸に沿って配置した。チタンに対してニッケルの原子比が約５０〜５０％であるニッケルチタン合金からなる円筒状標的（これは標的にニッケルまたはチタンワイヤをスポット溶接することにより調節することができる）、またはニッケルシリンダーの内側の表面に複数のチタン片をスポット溶接したニッケルシリンダーまたはチタンシリンダーの内側の表面に複数のニッケル片をスポット溶接したチタンシリンダーのいずれかを用意する。スパッタリング堆積の技術分野では、陰極内で標的と冷却ジャケットの間の熱的接触を維持することにより、堆積チャンバ内の標的を冷却することが知られている。本発明では、それにまだ電気的接触を供給している間に陰極内で標的を冷却ジャケットから熱的に絶縁することによって熱的な冷却を減少させるのに有用であることを見出した。冷却ジャケットから標的を絶縁することによって、標的は、反応チャンバ内で熱くなり得る。陰極の冷却ジャケットから熱的に円筒状の標的を絶縁する２つの方法が使用された。第１は、０．０３８１ｍｍの直径を有する複数のワイヤを標的の外周にスポット溶接し、標的と陰極冷却ジャケットとの間に等しい空隙を形成する。第２は、管状のセラミック製絶縁スリーブを、標的の外周と陰極冷却ジャケットとの間に間挿した。さらに、Ｎｉ−Ｔｉスパッタリング収率は標的温度に依存し得るので、標的を一様に熱くし得る方法が好ましい。
【００４７】
堆積チャンバは、約２〜５×１０^−７Ｔｏｒｒ未満の圧力まで排気し、真空下で基材の予備清浄化を行った。堆積中、基材温度は、好ましくは３００℃と７００℃の範囲内に維持する。基材に０〜−１０００ボルト間、好ましくは−５０〜−１５０ボルト間の負のバイアス電圧（それは基材表面に到達するエネルギー種を引き起こすのに十分である）を印加することが望ましい。堆積中、ガス圧は０．１〜４０ｍＴｏｒｒの間であるが、好ましくは１〜２０ｍＴｏｒｒの間に維持する。スパッタリングは、好ましくはアルゴン雰囲気の存在下で行う。アルゴンガスは高純度でなければならず、また、特別なポンプを使用して酸素分圧を減少させてもよい。堆積回数は堆積させる管状の膜の所望の厚さに依存して変わるであろう。堆積後、化学エッチングなどのエッチング、エキシマレーザーによるものなどのアブレーション、または放電機械加工（ＥＤＭ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）等によって、堆積された膜の領域を除去することにより、チューブに複数の微細穿孔を形成する。複数の微細穿孔を形成した後、銅基材を除去するか溶解するのに十分な時間にわたって、硝酸浴に基材および膜を曝すことにより、形成した微細孔膜を銅の基材から取り外す。
【００４８】
広範囲な本発明の概念から外れることなく、上記の実施形態に変更を施し得ることが当業者には理解されるであろう。したがって、本発明は、ここに開示した特定の実施形態に限定されず、それは、添付する特許請求の範囲によって定義されるような本発明の技術思想および範囲内での修正を含むものであると意図されることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のガイドワイヤの側面断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のガイドワイヤの側面断面図である。
【図３】本発明の薄膜カテーテルシースの側面断面図である。
【図４】本発明のガイドワイヤの回りに同心的に配置した薄膜カテーテルシースの側面断面図である。
【図５Ａ】本発明に従って様々なパターンの微細穿孔を組み込んだ薄膜カテーテルシースおよび／またはガイドワイヤの別の実施形態を例示した図である。
【図５Ｂ】本発明に従って様々なパターンの微細穿孔を組み込んだ薄膜カテーテルシースおよび／またはガイドワイヤの別の実施形態を例示した図である。
【図５Ｃ】本発明に従って様々なパターンの微細穿孔を組み込んだ薄膜カテーテルシースおよび／またはガイドワイヤの別の実施形態を例示した図である。

Claims (39)

1. 本体を有するガイドワイヤおよびカテーテルシースの製造方法であって：
   （ａ）基材上に金属堆積を行うことができる表面を有する基材であって、本体に望まれる形状に少なくとも一部分対応する基材の形状を有する基材を用意する工程；
   （ｂ）基材上に、真空堆積法を使用して生体適合性金属の薄膜を堆積し、この薄膜をもって本体を形成する工程；および
   （ｃ）基材上に形成された本体から基材を除去する工程
   を含むことを特徴とする方法。
2. 本体に対し堆積後アニーリングを施す工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 真空堆積法がイオンビーム支援蒸着を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. イオンビーム支援蒸着を不活性ガス存在下で行うことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 不活性ガスがアルゴン、キセノン、窒素およびネオンからなる群から選択されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 真空堆積法がスパッタリングを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 工程（ｂ）の前に犠牲層を基材上に堆積することを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 基材が犠牲材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 基材を除去する工程が、犠牲材料をエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 基材の形状が概ね円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 基材の形状が楕円状の横断面を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 生体適合性金属が、チタン、バナジウム、アルミニウム、ニッケル、タンタル、ジルコニウム、クロム、銀、金、ケイ素、マグネシウム、ニオブ、スカンジウム、白金、コバルト、パラジウム、マンガン、モリブデン元素およびこれらの合金、ニチノールおよびステンレス鋼からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 工程（ｂ）が複数回行われ、堆積された金属が複数の連続層を形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 連続層が同心的であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 放射線不透過性金属を用いて少なくとも１つの層を形成することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
16. 本体を有するガイドワイヤであって、該本体が請求項１に記載の方法によって形成された生体適合性金属の薄膜を含むことを特徴とするガイドワイヤ。
17. 本体が概ね管状であることを特徴とする請求項１６に記載のガイドワイヤ。
18. 本体が、長手方向のコンプライアンスおよび半径方向のコンプライアンスの少なくとも１つを与える複数の微細穿孔をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のガイドワイヤ。
19. 本体が請求項１に記載の方法によって形成された生体適合性金属の薄膜を含むことを特徴とする概ね管状の本体を有するカテーテルシース。
20. 本体が、長手方向のコンプライアンスおよび半径方向のコンプライアンスの少なくとも１つを与える複数の微細穿孔をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載のカテーテルシース。
21. 本体を有するガイドワイヤであって、該本体が真空堆積法によって形成された生体適合性金属の薄膜を含むことを特徴とするガイドワイヤ。
22. 本体は、長手方向のコンプライアンスおよび半径方向のコンプライアンスの少なくとも１つを与える複数の微細穿孔をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載のガイドワイヤ。
23. 薄膜が複数の層を含むことを特徴とする請求項２１に記載のガイドワイヤ。
24. 放射線不透過性金属を用いて少なくとも１つの層を形成することを特徴とする請求項２３に記載のガイドワイヤ。
25. 複数の層が同心的であることを特徴とする請求項２３に記載のガイドワイヤ。
26. 本体が概ね管状であることを特徴とする請求項２１に記載のガイドワイヤ。
27. 本体が真空堆積法によって形成された生体適合性金属の薄膜を含むことを特徴とする概ね管状の本体を有するカテーテルシース。
28. 本体が、長手方向のコンプライアンスおよび半径方向のコンプライアンスの少なくとも１つを与える複数の微細穿孔をさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載のカテーテルシース。
29. 薄膜が複数の層を含むことを特徴とする請求項２７に記載のカテーテルシース。
30. 放射線不透過性金属を用いて少なくとも１つの層を形成することを特徴とする請求項２９に記載のカテーテルシース。
31. 複数の層が同心的であることを特徴とする請求項２９に記載のカテーテルシース。
32. 医療器具を患者の脈管系を通して送達するための組立体であって、前記組立体が、
    （ａ）医療器具；
    （ｂ）真空堆積法によって形成された第１の生体適合性金属の第１の薄膜を含むガイドワイヤ本体を有するガイドワイヤ；および
    （ｃ）真空堆積法によって形成された第２の生体適合性金属の第２の薄膜を含み、カテーテルシース内腔を規定する概ね管状のカテーテルシース本体を有するカテーテルシース；
    を含み、ガイドワイヤはカテーテルシースの内腔内に同軸で位置し、また、医療器具はカテーテルシース内腔の遠位の部分内にカテーテルシース本体とガイドワイヤ本体との中間に同心的に位置し、これによって組立体を形成することを特徴とする組立体。
33. ガイドワイヤ本体が概ね管状であることを特徴とする請求項３２に記載の組立体。
34. ガイドワイヤ本体およびカテーテルシース本体の少なくとも１つが、長手方向のコンプライアンスおよび半径方向のコンプライアンスの少なくとも１つを与える複数の微細穿孔をさらに含むことを特徴とする請求項３２に記載の組立体。
35. 第１および第２の生体適合性金属が類似していることを特徴とする請求項３２に記載の組立体。
36. 医療器具がステント、グラフト、ステント−グラフト、弁、フィルタ、閉塞器、パッチからなる群から選択されることを特徴とする請求項３２に記載の組立体。
37. 第１の薄膜および第２の薄膜の少なくとも１つが複数の層を含むことを特徴とする請求項３２に記載の組立体。
38. 放射線不透過性金属を用いて少なくとも１つの層を形成することを特徴とする請求項３７に記載の組立体。
39. 第１の薄膜および第２の薄膜のそれぞれが複数の層を含むことを特徴とする請求項３２に記載の組立体。

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