JP2013526378A - 外側ポリマー支持構造を有した複合人工器官およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

人工器官（１０）はキンクおよび／または圧壊に対する抵抗性を高める支持構造（２２）を備えている。支持構造（２２）は、人工器官（１０）の外側表面（１６）に接続されるとともに少なくとも２つの構成要素（２３、２４）を有しており、そのうちの一つの融点は他より低い。より低い融点を有した構成要素は、人工器官（１０）の外側表面に支持構造（２２）を接続するために用いられる。
【選択図】図４

Description

関連出願データ
この出願は、２０１０年５月２０日に出願された米国特許出願第１２／７８４，３９３号についての優先権およびその利益を主張する。なお、その開示の全体がこの参照によって、本願明細書に組み込まれるものとする。

本発明は全般的に移植可能な装置に関する。より詳しくは、本発明はキンクおよび／または圧壊に対する抵抗性を高める支持構造を備えた人工器官、例えば移植片に関する。

移植可能な装置は、医療の用途において一般的に用いられている。より一般的な装置構造のうちの１つに管状の人工器官が含まれるが、それは損傷を受け若しくは病気にかかった血管を置き換え若しくは修復するための人工血管として用いることができる。そのような人工器官は、その有効性を最大限に増加させるために、それが修復し若しくは置き換えようとしている本来の身体管腔と極めて類似した特性を有するように設計されなければならない。

血管移植片のために特に用いられる従来の管状の人工器官の１つの形態は、合成繊維を管状構造へと織り、編み若しくは組むことにより形成された管状の織物構造を含む。管状の織物構造は、本来多孔性であるという利点を有しており、それは所望する組織の身体への内部成長および同化を可能にする。この有孔性は、周囲の組織の内部成長を可能にするが、初期の移植段階の間における漏れを最小化するための流体密封性とバランスしていなければならない。他の管状の人工器官は拡張されたポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）から形成されるが、それはより小さい直径の人工器官に用いることができる。

複合的なｅＰＴＦＥ織物移植片もまた公知である。例えば、米国特許出願公開第２００３／０１３９８０６号公報には、ｅＰＴＦＥの内側層と織物材料の外側層とをエラストマー製の接着剤によって、互いに接合して血管用人工器官を形成することが記載されている。

キンクおよび圧壊に対する改良された抵抗性をｅＰＴＦＥ移植片にもたらすべく、螺旋状に巻き付けたポリマー製のコイル若しくはＰＴＦＥ製の支持要素を直接取り付けることは公知である。このｅＰＴＦＥ製の移植片は、移植片の外側表面へのＰＴＦＥ製コイルの接合を保証するのに十分な温度まで加熱される。しかしながら、この方法は、巻き付けられた支持構造の材料がその下側にある移植片の材料と実質的に異なる材料から作られている複合移植片に対して、必ずしも良好に機能するわけではない。例えば、その下側にある移植片が織物表面を有しているときに、巻き付けられたＰＴＦＥ支持部材を通常の溶融方法によって、取り付けようと試みると、織物層を弱めるおそれがある。それはＰＴＦＥの溶融温度（３２７℃）が、Ｄａｃｒｏｎ（登録商標）（ポリエチレンテレフタレート、２４０〜２５８℃）のような通常の移植可能な織物の溶融温度範囲より実質的に高いからである。これは、その溶融温度範囲がその下側にある移植体の溶融温度範囲より高い、外側に巻き付けられる他の支持構造にも当てはまる。

きわめて異なる材料を接合して一体化された組立体を形成することは、材料の物理的なおよび化学的な違いに関連した多くの挑戦を含んでいる。例えば、いくつかの場合、ある巻き付けられた支持構造は、その下側にある移植片を損傷させること無しに取り除かれることを妨げる方法で取り付けられることが意図される。他の場合、巻き付けられた支持構造は、キンクおよび圧壊に対する抵抗の役割を実行するのには十分であるが、その下側にある移植片の本体を損傷させること無しに除去できるような方法で取り付けられなければならない。そのような取り外し可能な支持構造は、移植片の構造全体における構造の一体性を損失する危険なしに、医師が移植片を患者に合わせて調整できるようにする。溶融温度、表面特性、分子量、生体適合性、柔軟性、溶解性、伸長率といった固有の特性の相違は、圧壊およびキンクに対する抵抗性を有した移植可能な人工器官を製造するための互いに異なるポリマー構造の接合を困難とする寄与因子の一部である。

したがって、移植片を損傷させることなしにコイルまたは他の外側支持要素にしっかりと取り付けることができるとともに、異種物質の接合に関連した困難を解決する複合移植片の必要性がある。

本発明の実施形態の一例が提供する移植可能な人工器官は、
（ａ） 外側の織物表面を有した全般的に管状の本体、および（ｂ） 本体のキンクおよび圧壊に対する抵抗性のうち少なくとも一つを高めるように構成された、本体の外側織物表面に取り付けられる支持構造、を備える。支持構造は、第１の構成要素および第２の構成要素を有している。第２の構成要素は（ｉ） ポリマー材料を含み、（ｉｉ） 第１の構成要素および本体より溶融温度が低く、（ｉｉｉ） 第１の構成要素を本体に接続する。

実施形態の一例によれば、移植可能な人工器官の本体は、生体適合性ポリマーから作られた内側層を含むことができる。

実施形態の一例によれば、外側織物表面は、それらの間に隙間若しくは細孔を具備したフィラメントまたは糸（yarns）を含む外側織物層の外側表面を有することができる。第２の構成要素は、隙間または細孔の内部に延び、それによって、支持構造の第１の構成要素を外側織物層に機械的に接続する。

実施形態の一例によると、外側織物層はフィラメントまたは糸の編物、織物または組物のパターンを含み、支持構造の第２の構成要素は、第１の構成要素の除去が実質的にパターンを損傷させないように外側織物層に着脱自在に接続される。本発明の織物パターンは、編物、織物、組物または他の紡いだ繊維構造を含む任意の有用なパターンから選択できるが、これらに限定されるものではない。

実施形態の一例によると、支持構造は、外側織物層からの第１の構成要素の除去は第２の構成要素の一部を除去するが、第２の構成要素のうちの残りの部分は外側織物層に接続されたままとなるように構成できる。

実施形態の一例によると、生体適合性エラストマーの接着剤は、内側層の外側表面を、外側織物層の内側表面に接合する。

実施形態の一例によると、第１の構成要素の溶融温度は約１３０℃〜１７０℃であり、かつ第２の構成要素の溶融温度は約６０℃〜１０５℃である。

実施形態の一例によると、第１の構成要素はポリプロピレンから作られる。

実施形態の一例によると、第２の構成要素はポリエチレンから作られる。

実施形態の一例によると、支持構造は外側の織物表面の周りに巻き付けられる。螺旋状の巻き付けを含む、様々な形態の巻き付けを用いることができる。

実施形態の一例によると、内側層は、ｅＰＴＦＥ、ポリウレタン、シリコーンおよびアクリレートのうちの少なくとも一つから作られる。生体適合性ポリマーの組合せもまた用いることができる。

実施形態の一例によると、内側層はｅＰＴＦＥから作られる。

実施形態の一例によると、第２の構成要素は、第１の構成要素の周りに配置される。好ましくは、第１の構成要素はコア要素であり、第２の構成要素は部分的に若しくは完全にコアを覆う層またはシース（sheath）である。

実施形態の一例によると、以下を備える移植可能人工器官が提供される。（ａ）（管腔若しくは血液接触層と称される）生体適合性の内側の層と、生体適合性の内側の層の周りに配置された外側の織物層とを有する全般的に管状の本体と、（ｂ） 外側の織物層に取り付けられるとともに本体のキンクおよび圧壊に対する抵抗性のうち少なくとも一つを高めるように構成された支持構造とを備え、前記支持構造は、コア要素およびコア要素を囲む外側のシース要素を具備したビード若しくはコイルを有しており、前記外側シース要素は、コア要素の溶融温度より低くかつ本体の溶融温度より低い溶融温度のポリマーである。好ましく、コア要素もまたポリマー製の構成要素である。支持構造は、コア要素をシース要素で覆うことによって、若しくは同時押出技術によって、成形できる。

本発明の実施形態の一例による移植可能な人工器官を準備する方法は、（ａ） 前記人工器官の全般的に管状である本体の外側織物表面に支持構造を塗布段階であって、前記支持構造は、第１の構成要素と前記第１の構成要素の周りに配置された第２の構成要素とを有しており、前記第２の構成要素はポリマー製であってその溶融温度が前記第１の構成要素および前記本体のそれより低い段階、および（ｂ） 前記第２の構成要素が前記第１の構成要素を前記本体に接続するように、前記第１の構成要素若しくは前記本体ではなく前記第２の構成要素を溶融させる段階、を備える。

実施形態の一例によると、本発明の方法は、前記本体を成形するための予備的な段階であって、生体適合性ポリマーの内側層の上に織物の外側層を配置する段階、および、生体適合性エラストマーの接着剤を用いて前記外側層と前記内側層を接続する段階、をさらに備える。

本発明の実施形態の一例による人工器官を対象に移植する方法は、（ａ） 前記対象に対する前記人工器官の適切な寸法を決定する段階であって、前記人工器官は、全般的に管状の本体と、前記本体の外側表面に取り付けられるとともに前記本体のキンクおよび圧壊に対する抵抗性のうちの少なくとも１つを高めるように構成された支持構造とを備えており、前記支持構造は、第１の構成要素および第２の構成要素を有していて、前記第２の構成要素の溶融温度は前記第１の構成要素および前記本体のそれより低く、前記第２の構成要素は前記第１の構成要素を前記本体に接続する段階、（ｂ） 前記支持構造が前記本体の残りの部分に沿って接続されている間、前記適切なサイズに一致する前記人工器官の少なくとも一つの端部から前記第１の構成要素を取り除く、段階、および（ｃ） 前記人工器官を対象に植設する段階、を備える。

上述した実施例としての実施形態のうちのいずれかの組合せは、本発明の一部として含まれる。

本発明の実施形態の一例による人工器官の一部を断面で示す斜視図。 図１の人工器官の側面図。 図１の支持構造の断面図。 支持構造および外側の織物層を断面で示した図１の人工器官の側面図。 図１の人工器官を組立てるために用いる機構の一実施例の概略図。 本発明の実施形態の一例の側面図および部分断面図。 本発明の実施形態の一例の側面図および部分断面図。

図１は、本発明の実施形態の一例による人工器官１０を示している。この人工器官１０は全般的に管状であり、例えば生体適合性ポリマーから製造されたチューブである内側層１４と、少なくとも部分的に前記内側層１４の周りに配置される、例えば管状の織物層である外側層１２と、を有した移植可能な複合人工器官を備える。人工器官１０は、任意の所望の厚さ、例えば０．１ｍｍ〜約２ｍｍとすることができるが、その厚さは装置の外側表面１６から内側表面へと測定される。

以下に詳述するように、２つの層１２、１４は、例えば接着剤を用いて接合できるとともに、支持構造２２により支持される。この支持構造２２は、第１の材料と、この第１の材料より融点が低い、第１の材料の上に配置される第２の材料とを有している。この新規な支持構造は、移植片を傷付けることなしに、支持構造の移植片に対する接合を保証するのに十分な温度へと移植片を加熱できるようにする。

複合人工器官
内側層１４は、ｅＰＴＦＥ、ポリウレタン、アクリレート、シリコーン、コポリマーおよびそれらの組み合わせのような生体適合性ポリマーといった、生体適合性の材料から製造できる。一つの実施形態において、内側層１４は、ｅＰＴＦＥ、ポリウレタン、シリコーンおよびアクリレートのうちの少なくとも一つから製造される。

外側の織物層１２は、内側層１４とは異なる少なくとも一つの特性を有した生体適合材料から形成できる。例えば、外側の織物層１２は、糸から形成された平らな、成形された、撚られた、仕上げがなめらかでない、防縮加工された、若しくは防縮加工されていない織物とすることができる。糸は、天然繊維若しくは合成繊維とすることができる。合成繊維は、例えばポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリナフタレン、ポリテトラフルオロエチレン、延伸ポリテトラフルオロエチレンを含む熱可塑性材料であるが、それらには限定されない。糸は、マルチフィラメント、モノフィラメントまたは紡績タイプとすることができる。マルチフィラメント糸は、高められた柔軟性を示す。モノフィラメント糸は、圧壊に対する抵抗性を高めるために有用である。

本明細書において、用いる「ＰＴＦＥ」という用語は、ポリテトラフルオロエチレンを指すとともに、少なくとも部分的にポリテトラフルオロエチレンから製造された任意の構造を指す。「ｅＰＴＦＥ」という用語は、延伸ポリテトラフルオロエチレンを指すとともに、少なくとも部分的に延伸ポリテトラフルオロエチレンから製造された任意の構造を指す。

内側層１４は、例えばペースト押出工法で形成されたＰＴＦＥの延伸により製造できる。ＰＴＦＥの押出品は、細長い原線維によって、相互に接続されたノードから画成される微孔構造を有したｅＰＴＦＥを形成する従来技術において、周知の方法で、膨張しかつ焼成できる。ノード間の距離は節間距離（ＩＮＤ）と呼ばれるが、延伸および焼成プロセスの間に使用されるパラメータによって、変化させることができる。膨張および焼成プロセスの結果、内側層１４の構造の中に細孔が生じる。細孔のサイズは内側層１４のＩＮＤによって、定まる。

外側の織物層１２は、人工器官の長期にわたる開通性に寄与し得る増強された細胞内部成長を促進するために、組織に接触する表面として設計できる。内側層１４は、漏れを最小化すると共に概ね抗血栓性の表面をもたらすために、血液に接触する表面として用いることができる。ある場合には、指摘するようにこれらの層を反対にすることができる。

内側層１４と外側の織物層１２は、接着剤２０を用いて互いに接合できる。接着剤は、溶液としてスプレーコーティングする方法により、内側層１４の外側表面に若しくは外側織物層１２の内側表面に塗布できる。しかしながら、接着剤２０を塗布するために他の公知の方法を用いることができる。

接着剤２０には、様々な生体適合性のエラストマー接着剤、例えばウレタン、ポリカーボネートウレタン、スチレン／イソブチレン／スチレン系熱可塑性エラストマ（ＳＩＢＳ）、シリコン、およびそれらの組み合わせを含めることができる。他の類似の材料も予測される。最も望ましくは、接着剤には、マサチューセッツ州ナティックのＢｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって、ＣＯＲＥＴＨＡＮＥ（登録商標）の名前で販売されているポリカーボネートウレタンを含めることができる。このウレタンは、好ましくは７．５％のＣｏｒｅｔｈａｎｅ、２．５Ｗ３０をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）溶媒に溶かした接着剤溶液として提供される。

高度に疎水性の材料であるｅＰＴＦＥから製造される内側層１４については、エラストマー接着剤２０を用いることが有用であり、それはｅＰＦＴＥ構造の細孔に入り込んで接着性を高める。弾性を有した接着剤の一つの種類の実例は、脂肪族化合物のマクログリコールと芳香族化合物若しくは脂肪族化合物のジイソシアナートとの反応から形成されるものである。

モノフィラメント生体適合性ポリマー支持構造
図２〜図４を参照すると、人工器官１０は、圧壊および／またはキンクに対する抵抗力を高めるために支持構造２２が巻き付けられている。支持構造２２は、人工器官１０の全長に沿って、若しくは実際に選択された部分、例えば追加の支持を必要とする部分に沿って延びることができる。支持構造２２は、人工器官の層とは別個に、例えば鋳造若しくは押し出しによって、製造できる。

支持構造２２は、溶融温度が異なる材料を含むことができる。図示するように、支持構造２２は、第１の構成要素２３より融点が低い第２の構成要素２４によって、少なくとも部分的に囲まれた第１の構成要素２３を有している。第２の構成要素２４は、少なくとも部分的に第１の構成要素２３の周りに配置される。第１の構成要素２３および第２の構成要素２４は、同時押出加工できる。第２の構成要素２４は、溶融およびその後の冷却が起こると、人工器官１０の外側織物層１２にある隙間または細孔の内部に延びるとともに、第１の構成要素２３上での保持の生成に十分なだけ第１の構成要素２３の周りを包む限りにおいて、本体１０に対する接続の前に第１の構成要素２３を完全に囲んでいる必要がない。支持構造２２は、シースとなる第２の構成要素２４によって、囲まれるコアとなる第１の構成要素２３を有することができる。

第２の構成要素２４は、望ましくは第１の構成要素２３より融点が低いポリマー材料から製造される。例えば、第２の構成要素２４はポリエチレンポリマーを含むことができ、かつ第１の構成要素２３はポリプロピレンポリマーを含むことができる。このことは、第２の構成要素２４が人工器官１０の織物層１２の隙間または細孔の内側に流れ込むように支持構造２２の第２の構成要素２４を溶融させるのに十分に高い溶融温度ではあるが、支持構造２２の第１の構成要素２３若しくは人工器官１０の内側層１４および外側織物層１２を溶融させるには十分に高くない温度へと、人工器官１０を加熱できるようにする。これにより、第２の構成要素２４は第１の構成要素２３を人工器官１０に接合する。

支持構造２２は、任意の断面構造を有することができる。支持構造２２の断面は、それを介して人工器官１０の外側織物層１２に溶着できる表面領域が最大となるように選択できる。支持構造２２の断面は、外側織物層１２上での支持構造２２の高さを制限することによって、人工器官１０の外側の凹凸または粗度を最小化するべく、例えば半円形若しくは三日月形を選択することもできる。

支持構造２２の全体的な寸法および幾何学的形状は、使用する材料および人工器官１０の所望する最終特性に応じて、調整できる。

支持構造２２は、本願明細書において、更に議論するように、取り外すことができるように若しくは取り外すことができないように、外側織物層１２に取り付けることができる。一つの実施形態において、医師は、患者に対して人工器官１０を寸法決めし若しくは調整するために、外側織物層１２から支持構造２２を取り除き若しくは解くことができる。

他の実施形態において、支持構造２２は、第１の構成要素２３（すなわち、コア）および第２の構成要素２４（すなわち、シース）を溶融させるのに十分な、１６０℃を超える温度に加熱できる。ポリマー製の支持構造は、適切に人工器官の周りに配置されず若しくは人工器官を包んでいない場合、溶融して人工器官の表面１６から簡単に離間する。しかしながら、溶融プロセスの間にポリマーの支持構造が含まれている場合は、両方のポリマーは、人工器官１０の外側織物層１２に流れ込んで平坦になり若しくは場合によっては凹んで、例えば小さい直径で供給する機構のために小さな輪郭を達成する。いくつかの実施形態において、全体的な輪郭は、その下側にある人工器官１０の輪郭と本質的に同一であり若しくはほんのわずかだけ上回る。

他の実施形態において、支持構造２２は人工器官１０の基礎の部分のみに付加することができ、例えば、取り外し可能なポリマー製の支持によって、端部を支持し若しくは支持しないことにより、カスタマイズ可能な人工器官を生じさせる。カスタマイズ可能な端部は、医師が人工器官１０を適切な長さに切断しつつ移植するために必要な縫合を生じさせることができるようにする。

一実施形態において、第１の構成要素２３は、例えばポリプロピレンから製造されてその融点は約１３０℃〜１７０℃であり、かつ第２の構成要素２４は例えばポリエチレンから製造されてその融点は約６０〜 １０５℃である。

図２に示したように、人工器官１０は、それに螺旋状に巻き付けられてそれに接続されたポリマー製の支持構造２２を有している。図示した人工器官１０のポリマー製支持構造２２は、モノフィラメントであるが、例えば、より小さな二つ若しくはより多くのフィラメントの組物とすることができる。あるいはまた、ポリマー製支持構造は、外側織物層１２の周りにそれぞれ巻き付けられた、二つ若しくはより多くのフィラメントから構成できる。各フィラメントは、単一のモノフィラメントから構成し、あるいは相互に絡み合う、例えば標準的な編み組みの若しくは撚ったパターンの、二つ若しくはより多くのフィラメントの配置から構成できる。

支持構造２２は、外側織物層１２の全長にわたって螺旋状にチューブの周りに巻き付けられた、単一長さのフィラメントから構成できる。あるいはまた、一つ若しくはより多くの支持構造は、人工器官１０の全長に沿って長手方向に延びることができる。さらにフィラメント構成要素は、外側織物層１２に巻き付けられ若しくはそれ以外の方法で配置された複数のフィラメントから成る不連続なものとすることができる。一つ以上の部分を用いる場合、部分は連続して巻き付けられており、そうすると、各部分の端部が隣接する部分の端部に並置され、、外側織物層１２に取り付けられ、そうすると各部分は長手方向寸法において、各部分の端部ができる限り近くなる。。そのような部分が螺旋状および／または長手方向の位置において、整合しない配置もまた、本発明の一実施形態として期待される。あるいは、一つ以上のフィラメント部分を用いるときには、二つ以上の部分を、その長さおよび／または直径が同一若しくは同一でなくても、人工器官１０に沿った任意の平面において、外側織物層１２に溶着させることができるように、それらの部分を長手方向に重なり合わせることができる。

一実施形態において、支持構造２２は、例えば軸線に対して約３０度から９０度未満の巻き付け角度で外側織物層１２の周りに巻き付けることができる。

１つより多い支持構造が外側織物層１２の周りに巻き付けられている実施形態の一例においては、支持構造２２が実質的に互いに平行に、すなわち重なり合わないように、各支持構造２２の巻き付け角度を他のそれと等しくすることができる。

他の実施形態においては、支持構造２２は、人工器官１０の外側織物層１２に対し張力をかけて巻き付けることができるとともに、支持構造２２の第２の構成要素２４を溶融させるのに十分な温度に加熱できる。この加熱は、第２の構成要素２４が、第１の構成要素２３の周りに十分に配置された間、人工器官１０の外側織物層１２に流れ込んで着脱自在に固着するようにに実行される。第２の構成要素２４は第１の構成要素２３上で冷却し、第１の構成要素２３を物理的に保持すると共に第１の構成要素２３を外側の織物層１２から分離させる予め定められた、例えば１０グラム〜３００グラムのレベルの引張力に抵抗するように第１の構成要素２３の周りに配置される。支持構造２２の第２の構成要素２４と人工器官１０の外側織物層１２との間の接合は、そのような予め定められた引張力に耐えて無傷のまま残るように十分に強く、したがって（第１の構成要素２３の除去が、支持構造２２の第２の構成要素２４の一部をそれと共に除去するが）人工器官１０から第１の構成要素２３を除去しても人工器官１０の外側織物層１２の健全性を保持する。加熱の後、取り外し可能な支持構造２２が生じる。このことは、医師が、支持される長さをカスタマイズして彼／彼女のニーズに合わせることができるようにしつつ、縫合可能な領域をもたらす。

他の実施形態においては、支持構造２２は、外側織物層１２に対し張力を掛けつつ巻き付けられるとともに、第１の構成要素２３および第２の構成要素２４の両方が溶融する温度まで加熱され、かつ人工器官１０の第２の構成要素２４に対し圧縮されて、取り外し不可能な人工器官１０への付着が達成される。加熱の後、輪郭の小さい取り外し不可能な支持が生じる。

他の実施形態においては、人工器官１０の端部が、完全に支持されない場合若しくは取り外し可能なポリマー製の支持材料により支持される場合は、カスタマイズ可能な支持構造を有した人工器官が生じる。このカスタマイズ可能な端部は、医師が人工器官１０を適切な長さに切断できるようにしつつ、必要な縫合をなすことを可能にする。

支持構造２２は、張力を掛けつつ外側織物層１２の周りに巻き付けることができる。さもなければ、支持構造２２は、焼成に先立つ操作の間に滑りおよび／または変位し得る。張力のレベルは、滑りを回避するために十分でありながら、支持構造２２の損傷を回避するべく十分に低いものである。圧縮は、柔軟な管状の巻き付け若しくはシースによって、負荷。柔軟な管状の巻き付け若しくはシースは、収縮巻き付けシリコーン、若しくは構造の周りにタイトにフィットするように設計された織物の巻き付けとすることができる。

一つの実施形態においては、支持構造２２は、人工器官の管状の外側織物層１２に対して溶着できる。これは、チューブおよびポリマー製の支持構成要素を互いに固着させるための追加の手段を必要とすることなしに、人工器官１０に一体化された支持構造２２を形成できるようにする。外側織物層１２は、フィラメント若しくは糸の間に隙間を形成するために重なり若しくは相互接続されたフィラメントまたは糸を含む、例えば織られ若しくは編まれた織物から製造できる。支持構造２２の第２の構成要素２４は、それらの隙間の内側に延び、それによって、支持構造２２の第１の構成要素２３を外側織物層１２に機械的に接続する。

したがって、複合人工器官の健全性を保持するための接着剤、積層若しくはその他の物理的な手段は必要がなくなり、それによって、人工器官１０の構造およびその製造方法を単純化する。

他の実施形態において、支持構造２２は人工器官１０に対し固着し若しくは接合できる。支持構造２２の第２の構成要素２４の材料は、人工器官における外側織物層１２との優れた結合を保証するべく特に適応させ若しくは選択でき、第１の構成要素２３は人工器官の理想的な物理的支持特性を保証するように選択しても良い。

他の実施形態においては、支持構造２２は、人工器官１０の長さに沿って実質的に連続的に若しくは非連続的に人工器官１０の外側織物層１２に溶着できる。

実施形態の一例において、支持構造２２は、ビードの形態とすることができるとともに、平坦、正方形、リボンのような球状楕円、若しくは他の形状に構成できる。

組立方法
本発明の人工器官１０について説明してきたが、ここで本発明の人工器官１０を製造する方法について説明する。

全般的に、人工器官１０は、内側層１４と、少なくとも部分的に内側層１４の周りに配置され接着剤２０によって、それに接合される外側織物層１２とから形成されている。支持構造２２は、コア材料２３および第２の構成要素２４から構成されて、外側織物層１２に適用される。第２の構成要素２４は外側織物層１２上に溶着し、それによって、支持構造２２を人工器官１０に固着させる。支持構造２２は、例えば、第２の構成要素２４を溶融させるには十分であるが支持構造２２の第１の構成要素２３（若しくはコア）を溶融させるには十分ではない温度での加熱によって、溶融させることができる。

人工器官１０の内側層１４は、例えば管状の押し出し、若しくは押し出したシートを管状構造に成形するといった、従来の成形プロセスで成形できる。内側層１４はステンレス鋼のマンドレルの上に配置され、かつチューブの端部が固定される。次いで人工器官には、１％〜１５％のＣｏｒｅｔｈａｎｅ（登録商標）ウレタン、２．５Ｗ３０をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）溶媒に溶かした接着剤の溶液がスプレー塗布される。上記したように、他の接着剤溶液もまた用いることができる。被覆された内側層２は、室温で乾燥させることができる。あるいは、１８℃〜１５０℃の範囲に加熱されたオーブン内に配置し、５分〜終夜にわたってオーブンで加熱して溶液を乾燥させる。必要に応じて、スプレー塗装および乾燥プロセスを複数回繰り返して、内側層１４により多くの接着剤を追加できる。次いで、内側層１４は外側織物層１２で覆われて、複合人工器官１０が形成される。次いで、１つ若しくは複数の弾力のあるシースの層が複合構造の上に配置され、複合構造物を一体に保つとともに、接着プロセスのための完全な接触および十分な圧力の維持が保証される。シースの中の複合人工器官の組立体は、オーブン内に配置され約５〜３０分間にわたって１８０℃〜２２０℃の範囲で加熱されて層が互いに接合する。

支持構造２２を外側織物層１２に取り付けるために用いる１つの技術が図４に示されている。この実施例では、人工器官１０は、織物およびｅＰＴＦＥを含む複数の層から構成される移植片であり、例えばその周りにらせん状に接合された２層の支持構造２２を有している。支持構造２２を人工器官１０に接合するために、人工器官１０は中実のマンドレル１５上に配置される。従来の外部加熱、例えば対流式オーブン（矢印Ａ）が、人工器官１０の上に配置された支持構造に負荷される。これは支持構造２２を外側層１２に接合するのに十分ではあるが、このやり方の加熱は支持構造の第２の構成要素２４のコントロールできない流れを生じさせて、人工器官１０の外側織物層１２と支持構造２２との接続部分に隅肉１３を生じさせ、それによって、外側織物層１２と支持構造２２との間にテント構造を形成する。矢印Ａで示す従来の外部加熱を介したこの取付方法は、取り付けにおいて、望ましくない剥離強度の低下に帰着すると共に、溶融したポリマーで形成されたより大きくかつより厚い隅肉領域のために柔軟性が低下した領域を生じさせる。このやり方で形成された本発明の複合人工器官は、圧壊およびキンクに対する高い抵抗力に帰着するが、この複合構造物は移植可能な人工器官において、望ましい柔軟性を失い得る。また、注記したように、この支持構造は取付けの剥離強度を失う傾向がある。

ここで図５を参照すると、支持構造２２を人工器官１０に接合する他の技術が記載されている。例えばその周りに螺旋状に配置された支持構造２２を備える人工器官１０は、例えば３１６ステンレス鋼管から作られたマンドレル３０上に配置される。このマンドレル３０は人工器官１０の内側で加熱され、人工器官１０に対する支持構造２２の溶着を達成する。熱は、矢印Ｂの方向にマンドレル３０から人工器官１０へと伝達される。マンドレルは、多種多様な方法で加熱できる。支持構造２２の温度をその溶融温度より高めることによって、複合人工器官が溶融するように、マンドレルは、加熱された流体、例えば液体、または高温の粒状固形物を適用することによって、加熱できる。

本発明の一実施形態によると、例えば流体若しくは粒状固形物の加熱された循環浴３２は、少なくとも支持構造２２の第２の構成要素２４の融点を上回る、例えば約６０〜１０５℃上回る温度に加熱される。ポンプ（図示せず）は、加熱された材料をマンドレル３０に通して循環させる。材料からの熱は、マンドレル３０を通過すると共に、マンドレル（矢印Ｂ）の壁を通過して、少なくとも支持構造２２の第２の構成要素２４を溶融させるのに十分に人工器官１０の外側織物層１２の表面１６の内部へと伝達される。

ヒーター浴３２のポンプ（図示せず）は、加熱された材料を循環させてマンドレル３０に通し、浴３２に戻る。マンドレル３０を通過した材料からの熱は、マンドレルの壁を通り、かつ人工器官を通って伝達される。人工器官の例えばｅＰＴＦＥから作られた外側織物層１２と接触している支持構造２２の例えばポリエチレンから作られた第２の構成要素２４を溶融させるために、人工器官は十分な時間にわたってこの状態に保持される。

支持構造２２の取付けは、加熱有り若しくは加熱無しに圧力を負荷し、外側織物層１２に対し支持構造２２を圧縮して小さな輪郭の構造を生み出すことにより達成できる。圧力は、例えば柔軟な巻付けシースを用いて負荷できる。柔軟な巻付けシースは、例えば織物若しくはポリマーから形成できる。

ここで考えられることは、低い温度サイクルを必要とする製品を冷却するために本技術を用いることである。あるいは、複合人工器官を加熱した後、マンドレルは、製品を急速に冷却するべく低温の流体をライン内に噴射するために用いることができる。温度制御または変化は、製品を焼もどし若しくは焼なまして様々な性能基準のための様々なポリマー微細構造を生じさせるために用いることができる。

図５に記載した取付方法は、異なる支持構造、例えば単一材料若しくは複数材料から作られて異なる構造で巻き付けられた支持構造と共に用いることもできる。

第２の構成要素２４の融点より高い融点の第１の構成要素２３を有する支持構造２２の使用は、第２の構成要素２４のみが溶融するような適切な量の熱の負荷を可能にする。すなわち、負荷される熱は、第２の構成要素２４の融点より高いが第１の構成要素２３の融点よりは低い。そのような溶融の結果は、図６に示されている。図から判るように、人工器官１０の内部から負荷される熱は、内側層材料２３の底部を冷却するようにして、外側層材料２４の溶融を達成する。すなわち、支持構造２２は、人工器官の外側織物層１２に接触し、外側織物層１２に部分的に属し若しくは浸透し、例えば外側織物層１２の編まれた若しくは織られた構造の隙間の内部に延びて、第１の構成要素２３を人工器官１０に接続する役割を果たす。この接続は、患者の身体の内部で用いる間に支持構造を人工器官１０に沿った所定の位置に保持するためには十分強いが、外側織物層１２の例えば編まれた若しくは織られたパターンを実質的に損傷させること無しに、例えば人工器官１０の端部に沿って支持構造２２を外側織物層１２から安全に引き離すことができるようにして、移植前の寸法決めを可能にする。この接続は、外側織物層１２からの第１の構成要素２３の除去が、第２の構成要素２４の一部は取り除くが、第２の構成要素２４の残りの部分は外側織物層１２に接続されたままとなるように構成できる。

人工器官１０を製造する方法の他の実施形態によると、その最終製品が図７に示されているが、溶融は第１の構成要素２３および第２の構成要素２４の融点を上回る温度で実行される。そのような実施形態においては、支持構造２２の全体が少なくとも部分的に溶融すると共に外側織物層１２に浸透してそれに結合し、取り外し不可能な輪郭の小さい支持構造を提供する。

人工器官１０を製造する方法の他の実施形態によると、ｅＰＴＦＥの内側層および織物の外側層を有した複合人工器官構造においては、人工器官はステンレス鋼のマンドレル上に配置されるとともに、硫酸バリウムを含有したポリプロピレン／ポリエチレン製の、張力下で巻き付けられた二つの構成要素のモノフィラメント支持構造を有する。硫酸バリウムは、放射線不透性物質であり、医師による蛍光透視法での視覚化を可能にする。

この部分組立は、８分間にわたり１４０℃で研究室用対流式オーブン内に配置される。オーブンサイクルの後、人工器官が冷えると、それはマンドレルから取り外すことができる。その結果は、放射線不透過性であってカスタマイズのために取り外し可能な、従来のビード支持構造を有した人工器官である。

人工器官１０の製造方法の他の実施形態によると、人工器官１０は、シリコーンチューブ、編まれた材料の層、シリコーンチューブの第２層、およびＰＴＦＥテープの巻き付けによって、覆われる。このシリコーン−編物−シリコーン−ＰＴＦＥのカバーは、加熱サイクルの間に人工器官に圧力を負荷するために用いられる。研究室用対流式オーブンで８分間にわたり１７０℃で人工器官を加熱した後、シリコーン−編物−シリコーン−ＰＴＦＥのカバーは、取り除かれて廃棄される。その結果は、輪郭の小さい、取り外し不能な、放射線不透過性の、人工器官の外側層に溶着する支持巻き付けである。

本発明の他の実施形態によると、本発明の実施形態の一例による人工器官１０を対象に移植する方法が提供される。この方法は、（ａ） 人工器官１０の対象にとって適切な寸法を決定する段階であって、前記人工器官１０は、全般的に管状の本体と、前記本体のキンクおよび圧壊に対する抵抗性をのうち少なくとも一つを高めるように構成された前記本体の外側表面１６に取り付けられている支持構造２２とを備えており、前記支持構造２２は第１の構成要素２３および第２の構成要素２４を有しており、前記第２の構成要素２４の溶融温度は前記第１の構成要素２３および前記本体のそれより低く、前記第２の構成要素２４は前記第１の構成要素２３を前記本体に接続している段階と、（ｂ）前記支持構造２２を前記本体の残りの部分に沿って接続された間 適切なサイズに合わせた人工器官１０の少なくとも一つの端部から第１の構成要素２３を取り除く、段階と、および（ｃ） 前記人工器官１０を対象に移植する段階と、を備える。

先に記載されかつ示された構造に対する様々な変更は当業者には明らかである。したがって、本発明の特別に開示された範囲は、以下の請求の範囲に述べられている。

Claims (28)

1. （ａ）外側の織物表面を有した全般的に管状の本体、および
   （ｂ） 前記本体の外側の織物表面に取り付けられるとともに、前記本体のキンクおよび圧壊に対する抵抗力のうちの少なくとも１つを高めるように構成された支持構造、
   を備え、
   前記支持構造は第１の構成要素および第２の構成要素を有しており、
   前記第２の構成要素は、
   （ｉ）ポリマー材料から構成され、
   （ｉｉ） 前記第１の構成要素および前記本体のそれより低い溶融温度を有しており、
   （ｉｉｉ） 前記第１の構成要素を前記本体に接続している、
   ことを特徴とする移植可能な人工器官。
2. 前記移植可能な人工器官の本体は、生体適合性ポリマーから作られた内側層を有していることを特徴とする請求項１に記載した移植可能な人工器官。
3. 前記外側の織物表面は、それらの間に隙間若しくは細孔を具備したフィラメント若しくは糸（yarn）からなる外側の織物層の外側表面であり、
   前記第２の構成要素は前記隙間若しくは前記細孔の内部に延びており、それによって前記支持構造の第１の構成要素を前記外側の織物層に機械的に接続していることを特徴とする請求項１または２に記載した移植可能な人工器官。
4. 前記外側の織物層は、前記フィラメント若しくは糸の編物、織物若しくは組み紐のパターンからなり、
   前記支持構造の前記第２の構成要素は、前記第１の構成要素の除去が前記編物若しくは織物のパターンを損傷させないように前記外側の織物層に着脱自在に接続されていることを特徴とする請求項３に記載した移植可能な人工器官。
5. 前記支持構造は、前記第１の構成要素の前記外側の織物表面からの除去が、前記第２の構成要素の一部は除去するが、前記第２の構成要素の残りの部分は前記外側の織物表面に接続されたままとするように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載した移植可能な人工器官。
6. 生体適合性エラストマーの接着剤は、前記内側層の外側表面を前記外側の織物層の内側表面に接合していることを特徴とする請求項３または４に記載した移植可能な人工器官。
7. 前記第１の構成要素の溶融温度は約１３０℃〜１７０℃であり、
   かつ前記第２の構成要素の溶融温度は約６０℃〜１０５℃であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載した移植可能な人工器官。
8. 前記第１の構成要素がポリプロピレンから製造されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載した移植可能な人工器官。
9. 前記第２の構成要素がポリエチレンから製造されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載した移植可能な人工器官。
10. 前記支持構造は、前記外側の織物表面の周りに巻き付けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載した移植可能な人工器官。
11. 前記内側層は、ｅＰＴＦＥ、ポリウレタン、シリコーンおよび アクリレートのうちの少なくとも一つから作られていることを特徴とする請求項２に記載した移植可能な人工器官。
12. 前記内側層はｅＰＴＦＥから作られていることを特徴とする請求項２に記載した移植可能な人工器官。
13. 前記第２の構成要素は、前記第１の構成要素の周りに配置されていることを特徴とする請求項１乃１２のいずれか一項に記載した移植可能な人工器官。
14. 前記第１の構成要素は、前記隙間若しくは細孔の内部に延びていることを特徴とする請求項３に記載した移植可能な人工器官。
15. 移植可能人工器官を準備する方法であって、
    （ａ）人工器官の管状本体の外側の織物表面に支持構造を付加する段階であり、前記支持構造は、第１の構成要素と、この第１の構成要素の周りに配置された第２の構成要素とを有しており、前記第２の構成要素はポリマー製であり、かつ前記第１の構成要素および前記本体より低い溶融温度を有している段階、および
    （ｂ） 前記第２の構成要素が前記第１の構成要素を前記本体に接続するように前記第２の構成要素を溶融させる段階、
    を備えることを特徴とする方法。
16. 生体適合性ポリマーの内側層の上に織物の外側層を配置するとともに、生体適合性エラストマーの接着剤を用いて前記外側層と前記内側層を接続することによって前記本体を形成する予備的な段階をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記溶融は、約６０℃〜１０５℃の間に前記第２の構成要素の温度を上げることにより達成されることを特徴とする請求項１５または１６に記載した方法。
18. 前記第１の構成要素がポリプロピレンから製造されていることを特徴とする請求項１５、１６または１７のいずれか一項に記載した方法。
19. 前記第２の構成要素がポリエチレンから製造されていることを特徴とする請求項１５、１６、１７または１８のいずれか一項に記載した方法。
20. 前記支持構造は、前記本体の周りに螺旋状に巻き付けられるようにして前記本体に付加されることを特徴とする請求項１５、１６、１７、１８または１９のいずれか一項に記載した方法。
21. 前記内側層は、ｅＰＴＦＥ、ポリウレタン、シリコーンおよびアクリレートのうちの少なくとも一つから製造されていることを特徴とする請求項１５に記載した方法。
22. 対象への移植のために人工器官の適切なサイズを決定する段階、および
    前記本体の残りの部分に沿って前記支持構造を接続された間に、適切なサイズに合わせた前記人工器官の少なくとも一つの端部から前記第１の構成要素を除去する段階、を含むことを特徴とする請求項１５、１６、１７、１８、１９、２０または２１のいずれか一項に記載した方法。
23. 前記第１の構成要素を溶融させて、前記第１の構成要素が前記本体の内側に延びるようにする段階を含むことを特徴とする請求項１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１または２２のいずれか一項に記載した方法。
24. 前記第２の構成要素が溶融する間、前記第１の構成要素は溶融しないことを特徴とする請求項１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１または２２のいずれか一項に記載した方法。
25. 人工器官を対象に移植する方法であって、
    （ａ）前記対象のために前記人工器官の適切なサイズを決定する段階であり、前記人工器官は、管状の本体と、前記本体の外側表面に取り付けられるとともに前記本体のキンクおよび圧壊に対する抵抗性のうち少なくとも一つを高めるように構成された支持構造とを有しており、前記支持構造は第１の構成要素および第２の構成要素を具備しており、前記第２の構成要素の溶融温度は前記第１の構成要素と前記本体のそれより低く、前記第２の構成要素は前記第１の構成要素を前記本体に接続している段階と、
    （ｂ）前記本体の残りの部分に沿って前記支持構造が接続された間に、適切なサイズに合わせた前記人工器官の少なくとも一つの端から前記第１の構成要素を取り除く段階と、
    （ｃ） 前記人工器官を前記対象に移植する段階と、
    を備えることを特徴とする方法。
26. 前記本体は、内側ポリマー層と外側織物層とを具備していることを特徴とする請求項２５に記載した方法。
27. 前記第１の構成要素がポリプロピレンから製造されていることを特徴とする請求項２５または２６に記載した方法。
28. 前記第２の構成要素がポリエチレンから製造されていることを特徴とする請求項２５、２６または２７のいずれか一項に記載した方法。

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