JP2016538076A - 改善された耐疲労性を有する安定化要素を備える心臓内装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、低侵襲性の送達に適した心臓内装置を提供し、前記装置は、装置本体と、前記装置本体に取り付けられた１つ以上の安定化要素とを備える。安定化要素は、装置本体のものよりも大きい厚さを有する少なくとも１つの部分を有する安定化ウイング、１つ以上の補助支持アームを備えるウイング、金属ワイヤコイルが巻着されたウイング、板バネが取り付けられたウイング、ポリマー被覆された安定化ウイング、及び、回転可能な顎状構造体を備える機械的安定化要素からなるグループから選択することができる。

Description

本発明は、心臓におけるそれらの意図された配置部位内に心臓内装置を固定するのに適した安定化要素に関する。特に、本発明の安定化要素は、以前に開発されたものよりも有意に大きい耐疲労性を有することを特徴としている。

近年、機能不全の僧帽弁の修理又は交換のいずれかを目的とした多くの異なる心臓内装置が開発されている。これらの例は、様々な心臓弁の支持装置を含み、その目的は、その後に移植された人工弁のための安定した「ランディングパッド」を提供することにある。そのような支持装置の例は、２環装置を開示して教示する共同所有された同時係属の国際公開第２０１２／０３１１４１号パンフレット及び単環弁支持装置に関する国際公開第２０１３／１２８４３６号パンフレットにおいてみることができる。これら双方の刊行物はまた、交換心臓弁移植のための２段階法を教示し、第１の段階は、支持装置の安定した移植を備えるとともに、第２の段階は、前記支持装置の中央管腔内への交換弁の送達及び移植を備える。

全てのそのような装置の使用中に遭遇する１つの技術的課題は、収縮した心臓は、２００ｍｍＨｇのオーダーでその上に変位圧力を及ぼすという事実にもかかわらず、僧帽弁輪内に又はその近くにおけるそれらの意図した位置に留まることが前記装置にとって必要である。典型的な安定化要素の大きさを考慮すると、前記要素は、約１６Ｎの力を受ける。適切な安定化（「安定化」は、心臓に安定化及び／又は固定及び／又は結合することをいう）要素の設計は、さらに、僧帽弁輪内に移植された装置の動作環境が、変位力が一定ではなく、むしろ本来は周期的であるという事実によって複雑化される。その結果、前記安定化及び固定要素は、高レベルの応力に耐えることができなければならず、その大きさは、低及び高サイクルの疲労とその後の亀裂形成及び破壊への発展に屈することなく、短期間（移植直後）及び長期間（週、月及び年）の双方にわたって急激に変化する。

可能な安定化戦略のリストは−理論的には−非常に長いが、実際に使用することができる安定化手段の選択を制限する様々な動作制約がある。１つのそのような制約は、ほとんどの場合、経カテーテル的アプローチ（例えば、経心尖、経中隔、経大腿アプローチ）によるなどの低侵襲的方法でその作業位置へと心臓内装置を送達するのが非常に望ましいという事実を考慮すると、装置の一部として形成されるか又はそれに結合することができる安定化ウイング又はアームの寸法の限界である。そのようなアプローチは、−安定化要素を含む−装置が、僧帽（又は他の心臓）弁輪における配置部位への途中において様々な血管を通過するのにそれ自体十分小さい送達カテーテル内へのパッキングを容易とするために、できるだけ小さい横断プロファイルに折り畳まれる又は「圧縮」される旨を必要とする。

捲縮性僧帽弁の修復及び／又は交換装置を安定化における多くの従来技術の試みは、配置後に変位や疲労を誘発する力に耐えるために、ａ）装置の小さな横断プロファイル、及びｂ）装置の十分な堅牢性（すなわち、大きさ及び材料強度）という相反する要件の結果として成功していない。

国際公開第２０１２／０３１１４１号 国際公開第２０１３／１２８４３６号

したがって、適切な大きさのカテーテルへのそれらのパッキングを可能とするのに十分に小さい大きさに前記装置を圧縮する能力と干渉することなく、僧帽弁輪における交換弁及びそれらの支持構造などの装置の効果的で長期的な安定化のための新たな要素及び戦略のために押圧のニーズが存在する。

本願発明者らは、現在、このニーズに合う新たな安定化及び結合要素の設計を開発している。

本発明は、主に、低侵襲的送達に適した心臓内装置において、前記装置が、装置本体と、前記装置本体に取り付けられた１つ以上の耐疲労性安定化要素とを備え、前記安定化要素が、
ａ）装置本体のものよりも大きい厚さを有する少なくとも１つの部分を有する安定化ウイング、
ｂ）移植後の心臓組織上に上向き軸方向に向けられた安定化力を加えることができる１つ以上の主固定アーム及び１つ以上の支持アームを備える安定化ウイング、
ｃ）金属ワイヤコイルが巻着された安定化ウイング、
ｄ）板バネが取り付けられた安定化ウイング、
ｅ）ポリマー被覆された安定化ウイング、
ｆ）回転可能な顎状構造体を備える機械的安定化要素
からなるグループから選択される、心臓内装置を対象としている。

本発明の様々な実施形態及び実装において、心臓内装置は、（これに限定されるものはないが）交換心臓弁と、交換心臓弁用の支持装置と、弁形成リングと、解剖学的心臓弁の修理又は交換のために使用される他の装置とを含む心臓内移植のために意図される任意の装置とすることができる。

好ましい１つの実施形態において、心臓内装置は、一般に、内周及び外周を有することを特徴とする環状又はリング状の装置である。特に好ましい１つの実施形態において、リング状の心臓内装置は、弁支持装置である。最も具体的には、心臓内装置は、僧帽弁輪内に移植するための大きさ及び形態に適した弁支持装置である。これらの実施形態において、装置の本体は、安定化要素が（別個に取り付けられる手段又はそれと一体に製造される手段のいずれかによって）付加された一般にリング状部から構成されている。

多くの好ましい実施形態において、心臓内装置は、同じ種類の２つ以上の安定化要素を備えることができる。いくつかの特に好ましい実施形態において、装置には、同じ種類の２つの安定化要素（例えば、２つのポリマー被覆された安定化ウイング又は２つの機械的安定化要素）が取り付けられている。多くのそのような場合において、２つの安定化要素は、それらが交連線の両端に沿って並べられることができるように、リング状の心臓内装置の周囲に配置されている。このように、前記安定化要素は、自然弁尖の機能と干渉することはない。この構成は、心臓内装置が、共同所有された同時係属の国際公開第２０１２／０３１１４１号パンフレット及び国際公開第２０１３／１２８４３６号パンフレットに記載されるような２段階移植処置において使用される弁支持装置であり、自然弁は、人工装置のその後の移植前であって弁支持装置の移植後に機能し続ける場合に特に重要である。そのような場合、安定化要素は、それらが約１８０度（例えば、１８０度＋／−２０度）だけ分離されるように、リング状の心臓内装置の周囲に配置されることができる。しかしながら、他の実施形態において、他の空間的配置及び３つ以上の安定化要素もまた可能である。

いくつかの好ましい実施形態において、心臓内装置は、実施形態の上記定義されたグループのうちの２つ以上から選択される２つ以上の安定化要素を取り付けることができる。それゆえに、例えば、１つの実施形態において、心臓内装置は、そのそれぞれがポリマー被覆及び板バネの双方に装着される１つ以上の安定化ウイングを備えることができる。他の例において、心臓内装置は、１つ以上のポリマー被覆された安定化ウイングと、さらに、１つ以上の機械的安定化要素とを備えることができる。安定化要素の上記定義されたグループの全ての他の可能な組み合わせもまた、本発明の範囲内に含まれる。

１つの態様において、本発明は、本願明細書において上記定義されたような心臓内装置を対象としており、前記装置は、装置本体よりも大きい厚さを有する少なくとも１つの部分を有する１つ以上の安定化又は固定ウイングを備える。

この態様の好ましい１つの実施形態において、各安定化ウイングは、その全体の長さ及び幅に沿って、装置の本体の厚さよりも大きい均一な厚さを有する。他の好ましい実施形態において、ウイングの厚さは、その長さに沿った異なる点で変化し、前記ウイングの少なくとも１つの領域は、装置本体の厚さよりも厚くされる。

他の態様において、本発明は、本願明細書において上記定義されたような心臓内装置を対象としており、前記装置は、１つ以上の安定化ウイングを備え、前記ウイングのそれぞれは、上向き軸方向に向けられた安定化力を加えることができる１つ以上の主固定アームと、１つ以上の支持アームとを備える。用語「固定アーム」は、心臓組織と接触し且つ心臓組織に安定化力を加える安定化ウイングの部分を指すのに使用される。用語「支持アーム」は、その目的が上述した主安定化アームにおいて収縮した心臓によって及ぼされる全ての応力及び歪みを低減することである補助アーム（すなわち、固定アームに加えたアーム又はウイング）を指すのに使用される。好ましい１つの実施形態において、主支持アームは、内側に且つ軸方向上向き又は軸方向下向きに通過する（用語「軸方向」は、以後の移植が心臓の長手方向軸と同軸である心臓内装置の長手方向軸を指す）。

本発明のこの態様の１つの好ましい実施形態において、前の段落において定義された安定化ウイングは、さらに、装置本体に対して実質的に垂直下方に向いており、第１の分岐点で終了する先端及び装置本体に連続した基端を有する接続アームを備え、前記第１の分岐点に対して遠位の前記安定化ウイングが、（ａ）それぞれが装置本体の外表面周囲に対して上方及び側方の先端を有する１つ以上の主固定アームと、（ｂ）それぞれが前記第１の分岐点においてその原点から内側に且つ一般に軸方向上向き又は軸方向下向きのいずれかに通過する１つ以上の主支持アームとを備える。

用語「基端」及び「先端」は、安定化要素（ウイング、アーム及びその部分）に関連して使用される場合、心臓内装置本体への取り付け部に最も近い端部と、前記取り付け部から遠い端部とをそれぞれ指すことに留意されたい。

本発明のこの態様のさらに好ましい実施形態において、安定化ウイングは、さらに、接続アーム又は主安定化アーム又は主支持アームと連続した基端を有する補助支持アームと、内側方向に通過する先端アームとを備える。

本願明細書において上述したように、安定化要素の様々な主要なグループは、１つの装置内で組み合わせることができる。それゆえに、本発明の装置の好ましい１つの実施形態において、接続アーム、主支持アーム及び補助支持アームのうちの１つ以上は、ポリマースリーブによって被覆されている。

他の態様において、本発明は、本願明細書において上記定義されたような心臓内装置を対象としており、前記装置は、装置本体に取り付けられた１つ以上の安定化要素を備え、前記安定化要素は、
ａ）ワイヤコイルが巻着された安定化ウイング、
ｂ）１つ以上の板バネが取り付けられた安定化ウイング、
ｃ）ポリマー被覆された安定化ウイング
からなるグループから選択される。

本発明のこの態様の好ましい１つの実施形態において、安定化要素は、ワイヤコイルが巻着された安定化ウイングを備え、前記コイルが、各ウイングの全長又はその一部のみのいずれかに巻着されることができる。

本発明のこの態様の他の好ましい実施形態において、安定化要素は、取り付けられた板バネを有する安定化ウイングを備え、前記バネが、安定化ウイングの内側湾曲又は外側湾曲のいずれかにその端部のいずれか１つ又は双方によって取り付けられることができる。

本発明のこの態様の特に好ましい実施形態において、安定化要素は、（これらに限定されるものではないが）シリコン、ポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥ及びポリエチレン（ＰＥ）などのポリマーによって−それらの全長に沿って又はその一部のみに沿って−被覆された安定化ウイングを備える。

さらなる態様において、本発明は、本願明細書において上記定義されたような心臓内装置を対象としており、前記装置は、１つ以上の機械的安定化要素を備え、前記要素のそれぞれが顎状構造体を備え、前記顎状構造体が、固定アーム及び可動アームを備え、前記可動アームが、共通の回動点まわりに前記固定アームに関連して回動可能であり、前記機構が、さらに、前記可動アームを前記回動点まわりに回転させることによって前記顎状構造体を閉鎖又は開放させる機械的回転手段を備える。

本発明のこの態様の好ましい１つの実施形態において、上述した機械的回転手段は、顎状構造体を閉鎖させるように付勢されるバネと、前記バネの解放機構と、前記顎状構造体の偶発的逆転を防止するラチェット機構とを備える。１つの好ましい実装において、前記バネ解放機構は、制御ワイヤを備える。

本発明のこの態様の他の好ましい実施形態において、上述した機械的回転手段は、トルクワイヤによって作動されるウォームギアを備える。

本発明のこの態様のさらに他の好ましい実施形態において、上述した機械的回転手段は、可動アームを貫通するネジ孔を通るネジロッドを備える。

上述したように、本発明の心臓内装置は、心臓内に移植可能な任意の適切な種類の装置とすることができる。しかしながら、特に好ましい実施形態において、前記装置は、単環弁支持装置、２環弁支持装置及び人工心臓弁からなるグループから選択される。特に好ましい実施形態において、本願明細書中で定義された耐疲労性安定化要素のうちの１つ以上を備える本発明の心臓内装置は、僧帽弁輪内の低侵襲移植に適した単環弁支持装置である。

用語「安定化する」、「安定化」及び「固定」は、本開示を通して互換可能に使用されることに留意されたい。同様に、用語「安定化ウイング」、「安定化アーム」及び「安定化要素」（及びその変形）は、互いに同じ意味を有し、互換可能に使用されることができる。一般に、本発明の安定化ウイングは湾曲しており、したがって、外側及び内側湾曲の双方を有する。

図１は、２つの固定ウイングを備えた従来技術の単環弁支持を図示している。 図２は、ニチノール製プレート上にマーキングされた本発明の可変厚さ弁支持装置のレイアウトの平面図を示している。 図３は、図２に示された装置のレイアウトの側面図を示している。 図４は、本発明の可変厚さ心臓内装置の製造プロセスの様々な段階を概略的にまとめたものである。 図５は、前記装置の安定化ウイングの規定された程度の軸方向変位を達成するために必要な力を測定するように設計された装置内に保持された本発明の可変厚さ心臓内装置の写真であり、前記ウイングは、それらの開始位置に示されている。 図６は、図５におけるものと同様であるが、心臓内装置の安定化ウイングに対する張力を加えた後のテストセットアップを示している。 図７は、一方が０．５５ｍｍのウイング厚さを有し且つ他方が０．４ｍｍのウイング厚さを有する本発明の２つの異なる装置を用いて得られた力−変位関係をグラフィカルに比較している。 図８は、従来技術の心臓内装置の一部を形成する安定化ウイングのさらなる例を示している。 図９は、主固定アーム、主支持アーム及び接続アームを備える本発明の安定化ウイングの１つの実施形態を図示している。 図１０は、本発明の安定化ウイングのさらなる実施形態を示しており、前記ウイングは、双方とも共通分岐点から発生する主固定アーム及び主支持アームを備える。 図１１は、主固定及び支持アームが取り付けられた心臓弁支持装置のさらなる実施形態の斜視図を提供しており、前記アームは、リング状装置本体に対して接続アームによって接続されている。 図１２は、図１１に示される実施形態の側面図を示している。 図１３は、固定又は安定化ウイングが、主支持、固定アーム及び接続アームに加えて、補助支持アームを備える本発明の弁支持装置のさらなる実施形態の斜視図を提供している。 図１４は、交換心臓弁の外表面の位置が曲面によって示されている図１３の実施形態の他の斜視図を提供している。 図１５は、図１３及び図１４に示されたのと同じであるが、さらに支持アームについての衝撃吸収性ポリマースリーブを備えた実施形態の正面図を示している。 図１６は、補助支持アームが、接続アーム及び主固定アームの接合点に位置する第２の分岐点から発生する本発明の代替実施形態を示している。 図１７は、本発明の弁支持安定化ウイングの有限要素解析（ＦＥＡ）の結果を示しており、前記ウイングは主固定及び主支持アームを備える。この図に示されるＦＥＡ結果は、僧帽弁輪における弁支持装置の移植直後に得られた。 図１８は、図１７の結果を生成するために使用されるのと同じであるが、心室の収縮期の間に得られた装置のＦＥＡ結果を示している。 図１９は、安定化ウイングが主固定アーム及び主支持アームを備える本発明の実施形態についての力／撓みの関係をグラフィカル示している。曲線のうちの３つは、０．４、０．５及び０．６ｍｍのウイング厚さを有する本発明の装置に関するとともに、第４の曲線は、従来技術（０．４ｍｍ）のウイング（すなわち、支持アームを欠いている）に関する。 図２０は、安定化ウイングがニチノールワイヤコイルによって部分的に被覆された弁支持装置の実施形態の側面図を提供している。 図２１は、環状の弁支持リングに取り付けられた安定化ウイングがその内側湾曲に接続された板バネを有する本発明の他の実施形態を示している。 図２２は、図２１に示されたのと弁支持装置の同じ実施形態の他の図を提供している。 図２３は、安定化ウイングが弾性ポリマーの層によって被覆された本発明の弁支持装置のさらなる実施形態を示している。 図２４は、２つの安定化ウイングの下側がポリマー層によって被覆されている図２３に示されたたものと同様の実施形態の異なる図を示している。 図２５は、被覆されていないウイングを有するものとポリマー被覆された安定化ウイングを有する弁支持装置の耐疲労性を比較するために使用されるベンチトップ反復歪み装置の写真である。 図２６Ａは、弁支持リングに取り付けられた回転可能な安定化機構を備える本発明のさらなる実施形態を示しており、装置の開始位置を示している。 図２６Ｂは、弁支持リングに取り付けられた回転可能な安定化機構を備える本発明のさらなる実施形態を示しており、装置の段階１の位置を示している。 図２６Ｃは、弁支持リングに取り付けられた回転可能な安定化機構を備える本発明のさらなる実施形態を示しており、装置の段階２の位置を示している。 図２７は、その段階１の位置、すなわち、交換心臓弁の拡大及び配置前における図２６Ａ、図２６Ｂ、図２６Ｃに示されるような僧帽弁支持装置の同じ実施形態を示している。 図２８は、図２７におけるのと同じであるが、その段階２の位置、すなわち、交換弁の拡大及び配置に続く僧帽弁支持装置を示している。 図２９は、側面図で図２８における（すなわち、その段階２の位置における）ものと同じ装置を示しており、心臓組織が機械的安定化手段の隆起把持面と僧帽弁支持リングとの間に把持される方法を図示している。 図３０は、トルクワイヤによって作動されるウォームギアが機械的安定化手段を配置及び制御するために使用される本発明の他の好ましい実施形態を図示している。 図３１は、その完全に開放した位置における回転可能な安定化機構を有する図３０の実施形態の拡大斜視図を提供している。 図３２は、図３１に示されるのと同じであるが、その完全に閉鎖した位置における実施形態を図示している。 図３３は、機械的安定化機構が可動アームにおいてネジ孔を通るネジロッドによって制御される本発明の代替実施形態を示している。

第１の主要な実施形態
本願発明者らは、現在、前記装置の異なる領域が異なる厚さを有する心臓内装置を製造することができることを見出した。このようにして、１つ以上の安定化ウイングのうちの少なくとも一部が装置の本体よりも厚くなっている装置を構成することができる。この変更は、心臓における配置に続く変位に対する高い耐性のみならず、疲労や破壊に対するより高い耐性を有する心臓内装置の製造を可能とするが、圧縮された装置の増加した横断プロファイルをもたらさないことが本願発明者らによって見出された。

このアプローチは、実際には、チューブ又はシート金属から心臓内装置を構築するために使用される標準的な製造技術の全て（例えば、コンピュータ支援設計、レーザ切断など）が使用されるチューブ又はシートの厚さを完全に無視することから、反直感的である。その結果、ほとんど、これまでに製造されたこの種の全ての装置は、その表面積全体にわたって一定の厚さを有しない。しかしながら、本願発明者らは、前記装置の残りの部分よりも大きな厚さを有する安定化要素を有する心臓内装置を生成するために、標準的な製造技術を変更することが可能であることを見出した。そのような装置は−本願明細書において以下により詳細に説明されるように−（圧縮することによって）送達カテーテル内に充填するのに十分に小さい横断プロファイルを適応させることができるように十分に薄く、それらの大きな厚さの結果として、より良好に疲労に耐えることができる安定化要素（ウイング、アームなど）も保有する。しかしながら、２倍厚さ（又は可変厚さ）装置の圧縮と干渉しないより厚い安定化要素のために、装置を製造するために使用される金属のシート内の前記要素の位置は、これらの要素が圧縮された装置の全体的な直径に寄与しないように慎重に計画される。

それゆえに、１つの態様において、本発明は、僧帽弁輪への血管内送達のための大きさ及び形態において適切な心臓内装置を対象としており、前記装置は、装置本体と、１つ以上の安定化ウイングとを備え、前記ウイングのそれぞれの少なくとも一部は、前記装置本体のものよりも大きな厚さを有する。

本発明の特に好ましい１つの実施形態において、前記装置は、僧帽弁輪への血管内送達に適した心臓弁支持装置であり、その後に移植される交換弁のための安定した固定位置を提供することが可能である。本発明の安定化ウイングを組み込むように適合させることができる心臓弁支持装置の非限定的な例は、単環装置を開示して特許請求する共同所有された同時係属の国際特許出願第ＰＣＴ／ＩＬ２０１３／００００２５号（国際公開第２０１３／１２８４３６号パンフレットとして公開された）及び２環装置を開示して特許請求する共同所有された同時係属の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０５０２３２号（国際公開第２０１２／０３１１４１号パンフレットとして公開された）である。これらの刊行物の内容は、その全体が本願明細書に組み込まれる。しかしながら、僧帽弁輪における移植に適しており、上記開示され且つ本願明細書において以下に詳述される厚くされた安定化ウイングを含む他の種類の装置もまた、本発明の範囲内に含まれることが認識されるべきである。

他の種類の装置の具体的な例は、人工弁である（例えば、ステント人工弁−その例は、ニチノールなどの生体適合性金属からの自己拡張型人工弁又はステンレス鋼若しくはコバルトクロムなどの金属からのバルーン拡張型人工弁を含むことができる）。本開示の目的のために、安定化ウイングは、前記アームの長さとして定義される最長、幅としての２番目に大きい寸法、及び、厚さとしての最小寸法の３次元によって特徴付けられてもよいことに留意されたい。本開示の目的のために、装置の「本体」は、安定化ウイング又は他の安定化要素を除く装置の全ての部分として定義されることにも留意されたい。

本発明の好ましい１つの実施形態において、各安定化ウイングは、その全体の長さ及び幅に沿って、装置の本体の厚さよりも大きい均一な厚さを有する。

他の好ましい実施形態において、各安定化ウイングの異なる部分は、それらの厚さに関して異なる。これらの実施形態のいくつかにおいて、１つの厚さの領域と異なる厚さを有する隣接領域との間の遷移は、厚さが個別の階段状に増加又は減少することができる。他の場合において、遷移は、厚さが滑らかで徐々に増加又は減少する形態であってもよい。

いくつかの好ましい実施形態において、装置本体の厚さと装置本体の最大厚さとの差異は、０．０５ｍｍから０．６ｍｍの範囲である。しかしながら、この範囲から外れる厚さの差異もまた、本発明を動作させるために使用されることができ、したがって、その範囲内に含まれる。

例示として、本発明の好ましい１つの実施形態において、安定化ウイングは、０．６ｍｍ又は０．７ｍｍの均一な厚さを有するとともに、心臓内装置の本体は、０．４ｍｍの厚さを有する。

本発明はまた、本願明細書において上記開示されるような可変厚さ心臓内装置を製造する工程を備える上記開示された装置を製造する方法において、前記方法は、
ａ）製造レイアウトにおける原点からのマーキングするステップと、
ｂ）最終レイアウトに基づいて金属シートの選択された領域の厚さの選択的減少させるステップと、
ｃ）工程（ｂ）から得られた厚さ加工シート上へのレイアウトのレーザ切断するステップと、
ｄ）マンドレル及び熱処理を使用した最終製品形態の調製するステップと、を提供する。

好ましくは（限定するものではないが）、本発明の装置を製造するために使用される金属シートは、医療グレードのニチノールシートである。

本発明の好適な実施形態は、その全てが本発明の可変厚さ特徴を組み込んだ単環僧帽弁支持装置に関連する添付図面を用いてより詳細に記載される。僧帽弁支持体に関しては、単なる例示であり、本発明は、他の種類の心臓装置に同様に適用されてもよく、そのような他の種類の装置の具体例が人工弁である（例えば、ステント人工弁−その例は、ニチノールなどの生体適合性金属からの自己拡張型人工弁又はステンレス鋼若しくはコバルトクロムなどの金属からのバルーン拡張型人工弁を含むことができる）ことが強調されるべきである。

それゆえに、図１は、心室壁に対する２段階移植処置の第１の段階中における比較的弱い力と前記処置の第２の段階中におけるより強い力の双方を適用することが可能な固定アームを備える従来技術の単環弁支持装置を図示している。この技術的効果を達成するために、装置は、この実装においては、（すなわち、支持リングの内部空間の中心に向かって）最初は下側−内側方向に湾曲した２つ以上の固定ウイングを結合している単一の支持リングを備える。そして、前記ウイングの湾曲方向は、それらが下側−横方向、横方向、上側−横方向に湾曲した後、上方向において、内側及び下側−内側方向において湾曲し戻る短い部分で最終的に終端するように変化する。移植処置の第１の段階において、湾曲したウイングは、前記空洞の屋根を形成する組織と同様に、心室腔の両側壁に比較的弱い安定化力を加えることが可能である。そして、支持リングの中央空洞内のステント交換弁の拡大中及びその後において、支持装置の湾曲したウイングは、それらが心室組織に非常に強い力を発揮することができるように、（それらの湾曲の結果として）外側且つ上向きに押圧される。

図１に示される僧帽弁支持装置１０の実装において、湾曲した固定ウイング１４の内側端部は、支持リング１２に取り付けられている一方で、前記ウイングの横方向端部は、外側に、最終的には上向きに湾曲するようにみえる。この図に示されている装置は、その完全に拡張した状態にあり（すなわち、支持装置の中央空洞内に配置される交換弁の拡張後）、固定ウイング１４の横方向端部は、それらが支持リング１２の平面上の平面内にあるかのように示されている。しかしながら、現実には、前記ウイング上の予負荷を考慮すると、その横方向端部は、実際には、支持リングとしてほぼ同一平面に静止し、心室の組織に対して強い軸方向指向の安定化力を加えるであろう。

本発明においては、ウイング１４は、それらが装置の本体よりも厚いように構成されている。本発明の１つの好ましい非限定的な例において、前記ウイングは、０．６ｍｍの均一な厚さを有するとともに、装置本体（すなわち、支持リング）は、０．４ｍｍの厚さを有する。しかしながら、本願明細書において上記説明されたように、ウイング及び装置本体の厚さについての他の値もまた、本発明の範囲内に含まれる。

図２は、ニチノール製プレート上にマーキングされた本発明の装置のレイアウトの平面図を示している。（装置自体に組み込まれる予定ではない領域に形成されている）シートに切断される大きな孔は、その後の厚みステップを指示するために、原点を提供するために使用される。

図３は、厚さの減少に続く（図２に示されるように）ニチノールプレートにおける本発明の装置のレイアウトの側面図を提供する。この図に示される例において、プレートの端部（すなわち、装置設計が位置する領域の外側）において、金属の厚さは、０．６ｍｍであることに留意されたい。これは、プレートの初期の全体厚さに対応する。プレートの中央に向かって両端から移動すると、厚さが０．４ｍｍに減少した。これは、装置の本体が位置する設計の領域である。

製造プロセスの次の段階は、例えば、レーザ切断によって厚さ調整された平坦装置を切断することである。（それらの異なる領域における「高さ」、すなわち厚さの差異があるが）この本質的に２次元の装置は、その後、熱処理を使用して１つ以上のマンドレル上において所望の３次元形状に操作される。最後に、−表面酸化物層を除去するためにサンドブラストや電解研磨などの−一連の後処理工程が完成品を製造するために使用される。

本発明の可変厚さ装置を製造するための上述した方法における様々な段階の全ては、図４にまとめられている。

単環僧帽弁支持装置の機械的特性に厚くされた安定化ウイングを組み込む効果を調べるために、以下の２つの装置は、ウイング先端の軸方向変位において定義された増分を引き起こすために、それらのウイングの先端に加えられる必要がある軸方向の引張力の大きさに関して比較された。

１）従来技術の装置：
装置の本体：厚さ０．４ｍｍ。安定化ウイング：厚さ０．４ｍｍ
２）本発明の装置：
装置の本体：厚さ０．４ｍｍ。安定化ウイング：厚さ０．５５ｍｍ
図５に示されるように、各装置は、安定化ウイング５４が前記ホルダの屋根の開口を通って外側且つ上向きに通過しながら、装置本体（この図ではみえない）がしっかりとホルダによって保持されるように、ホルダ５２内に配置することによって試験された。テンションワイヤ５６は、ウイング５４の先端に取り付けられた。そして、これらのワイヤは、ウイングにおいて上向きに引っ張ることが可能である機構に接続され、それにより、（０．２５ｍｍ単位で）軸方向の変位を引き起こし、変位の各程度を達成するために必要な力を測定した。図５は、それらの開始位置、すなわち、それに対する任意の張力を加える前における安定化ウイング５４を示している。

図６は、図５におけるのと同じであるが、引張力が安定化ウイング５４に対して試験装置によって加えられた後のテストセットアップを示している。ウイング５４は、軸方向において（すなわち、弁支持装置の長手方向軸の平面において）上向きに変位されていることに留意されたい。

このテストセットアップは、ウイングの特定の軸方向の変位を達成するために必要な引張（テンション）力の大きさを測定するために使用された。（上述したように）２つの安定化ウイングが比較されるためのこの試験の結果が図７に示されており、上側曲線は、本発明の装置（０．５５ｍｍのウイング厚さ）に対応する一方で、下側曲線は、従来技術の装置（０．４ｍｍのウイング厚さ）の結果を示している。この図から、力／変位曲線は、厚いウイングプロファイルが使用されたときには左にシフトすることがわかり、前記より厚いウイングは、任意の軸方向変位のために、薄いウイングよりも大きい軸方向予負荷力を加えることを示している。それゆえに、より厚い安定化ウイングは、収縮心臓によってそれに加えられる変位力により良好に耐えることができ、それゆえに、経時的に疲労により良好に耐えることができると結論付けることができる。

上述したように、本発明の装置は、一般に、約０．４ｍｍから約０．８ｍｍの出発厚さを有するシートニチノールから調製される（他の厚さもまた可能であり、本発明の範囲内にある）。安定化ウイングは、一般に、（上述したように）弁支持装置の本体と同じ金属シートから切断されるが、いくつかの実施形態において、前記ウイングは、おそらく、ニチノールシート、ワイヤ又はチューブとは別個に構成され、その後支持リング上に溶接又は半田付けされる。

典型的には、現在開示された心臓弁支持装置の支持リングの支持要素の外径は、２３−６０ｍｍの範囲である一方で、その内径は、２３−３５ｍｍの範囲の値を有する。これらの範囲の限界よりも小さい又は大きい直径を有する装置はまた、特定の状況において必要とされることができ、本発明の範囲内に含まれる。

さらに、先に説明されたように、本発明の装置は、環内に配置され、本発明の固定要素によって所定位置に固定される人工弁であってもよい。

本願明細書に図示されて記載された装置の送達及び移植は、国際公開第２０１３／１２８４３６号パンフレット及び国際公開第２０１２／０３１１４１号パンフレットを含む多くの刊行物において詳細に記載されているように、血管内及び経心尖法によって達成することができる。

本発明の装置は、左心室の僧帽弁に関連して主に本願明細書において記載されている。しかしながら、これは、非限定的な例として意図され、装置は、三尖弁の位置、右心房と右心室との間又は大動脈若しくは肺動脈弁の位置などの他の位置において同様に使用することができる。

第２の主要な実施形態
この態様において、本発明は、僧帽弁輪への経送達のための大きさ及び形態に適した装置を対象としており、前記装置は、装置本体と、１つ以上の安定化ウイングとを備え、前記ウイングのそれぞれが、その目的が僧帽弁輪における又はその近くの組織上、好ましくは弁交連領域に、上向き（この例において−「上向き」は、心房に向かって心室から導かれる力をいう）軸方向に向けられた安定化力を加えることである１つ以上の主固定アームと、その目的が前記装置の配置後の主固定アームにおける歪みを低減することである１つ以上の補助アームとを備える。安定化ウイングはまた、一般に、装置本体に対して上述したアームを接続するための１つ以上の接続アームを備える。

本発明の安定化ウイングの様々な構成要素の一般的構成がここで記載される。

それゆえに、前記安定化ウイングのそれぞれは、好ましくは、第１の分岐点において終端する最先端と、前記装置本体と連続した基端とを有する装置本体に対して本質的に垂直下向き（この例において、「下向き」は、心房から心室への方向をいう）に配向された接続アームを備える。前記第１の分岐点に対して遠位の安定化ウイングは、以下の２つのアームを備える。

１）装置本体の外表面に対して上方及び横方向の先端を横方向に通過する主固定アーム。このアームの機能は、僧帽弁輪の近傍の心室の組織において軸方向に向けられた力を加えることによって装置本体の支持を提供することである。

２）内側及び一般に軸方向上向き又は軸方向下向きに通過する主支持アーム。前記主支持アームの先端は、前記装置本体の位置に対してほぼ同等（＋／−４ｍｍ）である一般に円形の装置本体の仮想中心から所定距離に配置される。主支持アームの機能は、上述した主安定化アームにおいて収縮心臓によって及ぼされる全応力及び歪みを低減することである。

本発明の好ましい実施形態において、上述した第１の分岐点は、接続アームの先端から主支持アームの基端を分離する円形、楕円形又は他の丸い開口を有することを特徴としている。特に好ましい実施形態において、前記開口は、楕円形である。

必要に応じて、特定の実施形態において、本発明の安定化ウイングは、さらに、接続アーム、主安定化アーム又は主支持アーム上に配置することができる二次分岐点を備えることができる。前記二次分岐点に対して遠位の安定化ウイングは、以下の２つのアームを備える。

Ａ）二次分岐点が生じるアーム（接続アーム又は主安定化アーム又は主支持アーム）の連続部；及び、
Ｂ）二次分岐点から内側に（すなわち、一般に主固定アームと反対方向に）通過する補助支持アーム。補助支持アームの主な目的は、前記補助支持アームが生じるアームにおいて収縮心臓によって及ぼされる応力及び歪みを低減することである。

本発明の安定化ウイングのいくつかの好ましい実施形態において、接続アーム、主支持アーム及び／又は補助支持アームのうちの１つ以上は、その目的が被覆されたアームに及ぼされる応力の一部を前記スリーブに吸収する手段による前記安定化ウイングの「衝撃吸収体」として作用することであるポリマースリーブによって被覆されている。任意の適切な生体適合性ポリマーが前記スリーブを構築するために使用することができるが、その好ましい実施形態は、シリコン、ＰＴＦＥ及びＰＥを含む。

本発明の装置は、１つ以上の安定化ウイングを備えることができる。好ましい実施形態において、装置は、２つのそのようなウイングを備える。前記安定化ウイングのそれぞれは、１つ以上の主固定アームを備える。同様に、各ウイングは、１つ以上の主支持アームを備える。必要に応じて、各安定化ウイングは、さらに、１つ以上の補助支持アームを備えることができる。

本発明の特に好ましい１つの実施形態において、上述した装置は、僧帽弁輪への血管内送達に適し、その後に移植された交換弁のための安定した固定位置を提供することができる心臓弁支持装置である。本発明の安定化ウイングを組み込むように適合させることができる心臓弁支持装置の非限定的な例は、単環装置を開示して特許請求する共同所有された同時係属の国際特許出願第ＰＣＴ／ＩＬ２０１３／００００２５号（国際公開第２０１３／１２８４３６号パンフレットとして公開された）及び２環装置を開示して特許請求する共同所有された同時係属の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０５０２３２号（国際公開第２０１２／０３１１４１号パンフレットとして公開された）である。これらの刊行物の内容は、その全体が本願明細書に組み込まれている。

上述したように、国際公開第２０１３／１２８４３６号パンフレット及び国際公開第２０１２／０３１１４１号パンフレットに開示された弁支持装置は、２段階処置において使用するように意図され、第１の段階は、心臓弁輪において弁支持体の送達及び移植を備え、第２の段階は、前記弁支持の中央空間内の交換心臓弁の移植を備える。本発明の安定化ウイングがこの種の支持装置の一部として組み込まれる場合、ほとんどの実施形態において、支持アーム（又は少なくともその先端）は、前記交換弁の外壁に接触している。同様に、補助支持体が存在する本発明の最も好ましい実施形態において、前記アームは、好ましくは、交換弁の外面と同一に配向され、それと接触している。しかしながら、補助支持アームの異なる空間的配向もまた可能であり、本発明の範囲内である。好ましい１つの実施形態において、補助支持アームは、装置本体の水平面とほぼ平行であり、交換弁とその長さの一部又は全てに沿って接触するように配向されている。

上述した弁支持装置に加えて、僧帽弁輪に移植するのに適し、上記開示され且つ以下においてより詳細に記載される主固定アーム及び補助アームを備える安定化ウイングを含む他の種類の装置もまた、本発明の範囲内に含まれることが認識されるべきである。他の種類の装置の具体的な例は、人工弁である（例えば、ニチノールなどの生体適合性金属からの自己拡張型人工弁又はステンレス鋼若しくはコバルトクロムなどの金属からのバルーン拡張型人工弁を含むことができる）。

理論に束縛されるものではないが、１つ以上の補助アームの存在は、前記補助アームと主固定アームとの間において装置の収縮心臓によって及ぼされる全歪みの「共有」を可能とし、それにより、潜在的に損傷する値以下まで前記アームのそれぞれの歪みを低減すると考えられる。いくつかの異なる機構は、主アームの曲げ形状の変化を含む（これらに限定されるものではないが）この歪み共有効果に関与することができ、全歪みのベクトルは、補助アームなどによって取り込まれる。

以下のセクションにおける詳細な説明は、本発明の安定化ウイングの様々な実施形態を組み込んだ僧帽弁支持装置に関する。

本発明の新規な安定化ウイングの構造をより完全に理解するために、僧帽弁輪における移植のために意図された従来技術の単環僧帽弁支持装置の例とこのウイングを比較することが有用である。１つのそのような例が図１に図示されており、本願明細書において詳細に説明された。

図８は、交連領域において心室組織に接触させ且つそれに対して軸方向に向けられた力を加えるための平坦化先端部９０と、僧帽弁支持リングの本体と連続する（及び／又は接続された）基端８８とを有する従来技術の安定化アーム８６の他の例を示している。

図９は、本発明のこの態様の安定化ウイングの１つの実施形態を図示している。このウイングは、本発明のこの実施形態の安定化ウイングが、（図８に示される従来技術の装置の安定化アーム８６と構造及び機能が同等である）主固定アーム９３、下方の自由先端点が主固定アーム９３のものとほぼ反対の方向であるように配置された主支持アーム９４、及び、その上端が僧帽弁装置（図示しない）の本体と連続する（又は接続された）接続アーム９２という３つの異なる要素を備える点で、図１及び図８に示された従来技術の装置とは異なることがわかる。これら３つのアームは、分岐点９５において交差することがわかる。

本発明の同様の実施形態が図１０においてより詳細に示されている。この図において、主固定アーム１３２及び主支持アーム１２８の双方が、接続アーム１２６の基端によって支持装置１３４の本体に順次接続される分岐点１３０から生じることが明らかにわかる。この図に示されているものはまた、心室屋根の組織と非外傷性接触するように設計された主固定アームの平坦化先端１３２である。この図はまた、分岐点１３０において形成された開口の好ましい楕円形を図示している。

図１１は、本発明のさらなる実施形態を示している。特に、この図は、主固定及び主支持アーム（それぞれ１４０及び１４４）がリング状支持装置本体１３６に対して接続アーム１３８によって接続される方法を図示している。この図はまた、それらが交連によって形成された空間を「被覆」する（それにより、弁傍漏れを防止する）とともに、弁支持装置のための付加的な安定化を提供するように、主固定アーム先端１４２及び僧帽弁交連の上方に配置されるように意図される追加の横方向拡張部１４６の他の実施形態を図示している。

図１２は、主固定及び主支持アーム（それぞれ１５２及び１５４）が接続アーム１５０によって弁支持リング１４８に接続された図１１に示される装置の実施形態の側面図を提供する。

図１３は、補助支持アーム１６０が主支持アーム１６２に位置する第２の分岐点において生じる本発明の異なる実施形態の斜視図を示している。この図はまた、主及び補助支持アーム（１６０及び１６２）の双方が主固定アーム１６４から反対方向に配向している方法を明らかに示している。完全性のために、図１３はまた、装置本体１６８に対して他のアームを接続する接続アーム１６６を示している。この斜視図から、それらの間に狭い溝を有して主支持アーム１６２及び接続アーム１６６が並んで配置されることもまた留意されたい。図１１のものと同様の追加の横方向延長部１７０もまた図に示されている。

図１４は、交換心臓弁の外表面の位置が湾曲面１７６によって示されている図１３に図示される実施形態の他の斜視図を示している。主及び補助支持アーム（それぞれ１７４及び１７２）の双方が、移植後に、この平面と、したがって交換弁と物理的に接触していてもよいことに留意されたい。

図１５は、図１３及び図１４に示されたものと同じ実施形態の正面図を提供している。しかしながら、この場合、主１８２及び補助１８４支持アームは、生体適合性ポリマー（例えば、シリコン）から構成された衝撃吸収スリーブ１８０によって被覆されている。

図１６は、補助支持アーム１９２が接続アーム１９０及び主固定アーム１９８の接合部に位置する第２の分岐点１９６から生じるようにみえる本発明の代替実施形態の斜視図を提供している。前記第２の分岐点１９６は、むしろ分岐よりも三叉であるために図１３−図１５の実施形態における対応する構造とは異なることが理解されることができる。この図における主及び補助支持アームは、双方とも、弁支持装置の中央空間内に移植した後、交換心臓弁の外表面の位置を表す平面１９４と非常に近い又は実際に接触している。

有限要素解析（ＦＥＡ）は、補助アーム（すなわち、主支持アーム）の存在の結果として主固定アームに及ぼされる歪みの低減を実証するために使用された。本研究の目的のために、ＦＥＡは、暗黙的ソルバーによる静的研究により、Ａｂａｑｕｓ１２．１ソフトウェアを使用して行われた。シミュレーションは、異なる部分間の接触相互作用を含む生体内境界条件を使用して定義された。シミュレーションは、数値結果に影響を与える可能性があるグローバル又は接触安定化及び減衰効果なしで行われた。材料特性は、１軸試験制御された環境に基づいて定義され、ＵＭＡＴサブルーチンによって実施された。図１７及び図１８は、本発明の安定化ウイングのＦＥＡの結果を示しており、最大歪みが主固定アームから主支持アームへと伝達される方法を図示している。これらの図において、主アームの自由上端の直上に位置する（それと接触する）水平面は、前記上端が装置の残りの部分に関連して配置される高さを表す一方で、（各図の右における）部分円筒は、単環僧帽弁支持装置の内周面によって囲まれた表面を表し、したがって、前記内周内のその配置及び拡張後の交換心臓弁の位置を示している。図１７は、主固定アームの中央部に位置する最大歪みを有する僧帽弁輪における移植直後の弁支持装置を示している。そして、図１８に示されるように、心室における圧力の増加にともなって負荷が増加する心室の収縮期拘縮中において、最大歪みは、主支持アームに対して下向きにこの位置から移行する。全体的に、歪みは、ここで主固定アームのみに集中するよりも主固定アームと支持アームとの間で共有されることもまた分かる。

したがって、この分析の結果は、僧帽弁装置の主固定アームにおける歪み負荷の低減を明らかに示しており、それにより、疲労破壊や装置故障の確率を低減する。

主固定アームにおける疲労誘導力の低減に加え、補助（すなわち、支持）アームの存在は、他の方法においても有利である。１つのそのような利点は、移植時の交連組織において主固定アームによって及ぼされる予負荷力の増加である。それゆえに、（図９に図示されるように）本発明の安定化ウイングは、（例えば、図８に示されるような）従来技術の安定化ウイングのものよりも高い予負荷力を及ぼし、２つの安定化ウイングは、同じ厚さからなる。さらにまた、ここで開示された安定化ウイングの厚さの増加は、予負荷力の値におけるさらなる増加をもたらす。装置本体とは異なる厚さを有する安定化ウイングの構成に関する詳細は、既に本願明細書において上記提供されている。

補助アームの存在によって与えられる第２の追加の利点は、移植後に及び交連組織への約２−３ｍｍの初期のさらなる移動後に、主アームのその後の偏向が前記組織における前記主アームによって及ぼされる力のいかなる実質的な増加ももたらさないように、主固定アームの力／変位曲線が（従来技術の安定化ウイングと比較して）変更されることである。換言すれば、本発明の安定化ウイングは、心室組織内への初期の移動後に、主固定アームが一定の非外傷性力を及ぼすように構成することができる。

これらの利点は、双方とも、従来技術のウイング（０．４ｍｍ厚）についての曲線とともに、ここで開示された可変厚さ（０．４、０．５及び０．６ｍｍ）の安定化ウイングについての一連の力／偏向曲線を表す図１９に示されている。これらの曲線は、生体内周期負荷を模倣する一定の境界条件による厚さ変化のパラメトリック数値研究手段によって生成され、各研究についての定義及び典型的な反力出力を関係させる。

予負荷力（すなわち、０ｍｍ偏向時の力）の値が従来技術のウイングについてのものよりも本発明のウイングについて有意に大きいことが、このグラフからわかる。さらにまた、ここで開示されたウイングについての予負荷の値は、厚さの増加にともなって増加する。様々な装置についての予負荷値は、以下の表にまとめられる。

図１９はまた、最初の２−３ｍｍの偏向中における力の初期増加後の（全ての厚さにおける）本発明の装置の力／偏向関係の漸近的性質を図示している。

本発明の心臓支援装置のこの実施形態は、上述したように及び添付図面に示されるように、一般に、好ましくは０．２５から１．２ｍｍの厚さを有する医療グレードのニチノールシートから構成されている。所望の形状記憶特性を有する他の生体適合性金属がまた、ニチノールの代わりに使用されてもよい。金属シート上の意図した設計のレイアウトに続いて、レーザ切断が前記設計を切り出すために使用される。その後、当業者に知られているように、熱処理及びマンドレルを使用して完成品が形成される。最終処理段階は、必要に応じて、サンドブラストや電解研磨による酸化物層の除去を含んでもよい。安定化ウイングは、一般に、（上述したように）弁支持装置の本体と同じ金属シートから切断されるが、いくつかの実施形態において、前記ウイングは、ニチノールシート、ワイヤ又はチューブから別個に構成され、その後に支持リング上に溶接又は半田付けされることができる。

典型的には、ここで開示された装置の支持リングの支持要素の外径は、２３−６０ｍｍの範囲である一方で、その内径は、２３−３５ｍｍの範囲の値を有する。これらの範囲の限界よりも小さい又は大きい直径を有する装置はまた、特定の状況において必要とされ得、本発明の範囲内に含まれる。

さらに、先に説明されたように、本発明の装置は、弁輪内に配置されて本発明の固定要素によって所定位置に固定される人工弁であってもよい。

本願明細書において図示されて記載された装置の送達及び移植は、国際公開第２０１３／１２８４３６号パンフレット及び国際公開第２０１２／０３１１４１号パンフレットを含む多くの刊行物において詳細に記載されるように血管内及び経心尖法によって達成することができる。

本発明の装置のこの実施形態は、（本願明細書に記載された他の主要な実施形態の全てのように）左心室の僧帽弁に関連して本願明細書において主に記載されている。しかしながら、これは、非限定的な例として意図され、装置は、三尖弁の位置、右心房と右心室との間、又は、大動脈又は肺動脈弁の位置などの他の位置において同様に使用することができる。

第３の主要な実施形態
実施形態のさらなるグループにおいて、心臓内装置の安定化ウイングは、さらに、長期間の使用中におけるそれらの耐疲労性を改善するのに役立つ追加の要素を備える。そのような追加要素の例は、ワイヤ被覆されたウイング、ポリマースリーブ被覆されたウイング及び板バネを取り付けたウイングを含む。

それゆえに、本発明の心臓内装置の好ましい１つの実施形態において、安定化要素は、ワイヤコイルが巻着された安定化ウイングを備え、前記ワイヤコイルは、前記安定化ウイングの耐疲労性を改善するのに役立つ。任意の適切な材料のワイヤがこの実施形態について使用することができるが、１つの非常に好ましい実施形態において、使用されるワイヤは、金属ワイヤ、最も好ましくはニチノールワイヤである。あるいは、ワイヤは、（これらに限定されるものではないが）ポリエステル又はナイロンを含む生体適合性ポリマーから製造されることができる。好ましくは、ワイヤは、ワイヤコイルと前記ウイングとの間に流体−透過性空間が存在しないように安定化ウイングにしっかりと巻着される。

一般に、安定化ウイングを被覆するために使用されるワイヤは、０．１−１ｍｍの範囲の直径を有する。

心臓内装置の安定化ウイングに巻着されたニチノールワイヤコイルを備える本発明の実施形態の例が図２０に示されている。この図において、僧帽弁支持装置２１０の一部が横断面で示されている。安定化ウイング２１２は、環状リング２１４を備える装置本体の一部に対してその内側端部において取り付けられることが図２０からわかる。安定化ウイング２１２の長さの約半分は、密に巻着されたニチノールワイヤコイル２１６によって被覆されている。他の実施形態において、より大きな又はより小さなウイングの長さの割合がワイヤコイルによって被覆されてもよい。

本発明のこの態様の他の好ましい実施形態において、安定化要素は、前記ウイングの内側湾曲にその端部の一方又は双方を介して取り付けられた板バネを有する湾曲した安定化ウイングを備える。ウイングへのワイヤの取り付けは、例えば、レーザ溶接、スポット溶接、縫合糸、リベット、サークリップなどの機械的な取り付けによって達成することができる。

本発明のこの態様のほとんどの実施形態において、板バネの湾曲は、安定化ウイングの内側湾曲に非常に密接に適合している。他の実施形態において、板バネの湾曲は、安定化ウイングの外側湾曲に非常に密接に適合している。

ほとんどの実施形態において、板バネは、ニチノールから構成され、一般に、１から１５ｍｍの範囲の長さ、１から１０ｍｍの幅及び０．１から１ｍｍの範囲の厚さを有する。

いくつかの実施形態において、例えばポリエステルなどの生体適合性ポリマーなどの金属要素間の「分離要素」が存在し得る。

図２１は、環状支持リング２２４に接続された安定化ウイング２２２を備える弁支持装置２２０の例を概略的に図示している。この図からわかるように、ニチノール製板バネ２２６は、前記安定化ウイングの内側湾曲に接続されている。

弁支持装置２３０の同様の実施形態が図２２に示されている。示されるように、前記弁支持装置は、単一の環状支持リング２３４と、２つの安定化ウイング２３２とを備える。板バネ２３８は、安定化ウイングの一方の内側湾曲に取り付けるようにみえる。さらに、この図はまた、支持リング２３４から外側に延びる王冠状の横方向拡張部２３６を図示している。

本発明のこの態様のさらなる好ましい実施形態において、安定化要素は、弾性ポリマーによって被覆された湾曲した安定化ウイングを備える。例示的なポリマーは、ＰＴＦＥ、ポリウレタン、シリコンを含むが、多くの他の生体適合性ポリマー（及び／又はそれらの混合物）も使用することができ、したがって、本発明の範囲内に含まれる。本願発明者らは、この種の弾性ポリマー被覆の使用が安定化アームの（したがって、心臓内装置全体の）耐疲労性を向上させることができ、それにより、心臓への移植後の装置の長期的な破損のリスクを低減することを予想外に見出した。

本発明のこの実施形態の例が、心臓弁支持装置２４０の一部を示す図２３に図示されており、そのルート（すなわち、その内側端部）において環状支持リング２４６（この図に示されている小部分のみ）に取り付けられた安定化ウイング２４２を備え、前記安定化ウイングは、弾性ポリマー２４４の層によって被覆されている。

同様の実施形態はまた、僧帽弁支持装置２５０が環状支持リング２５２及び２つの安定化ウイング２５４を備える図２４に示されている。２つのウイングの下側が生体適合性シリコンの層によって被覆されていることがこの図においてわかる（一般に、この実施形態においては、双方の安定化ウイングがポリマー層によって被覆されているが、この図において、露出されたウイングとそれを比較することによって下側ウイングの被覆層がより容易にみることができるようにするために、上側ウイングが露出されて示されていることに留意されたい）。

本発明のこの実施形態を構成するための例示的な製造方法は、被覆材料のスリーブ又はチューブ（例えば、シリコン、ポリウレタン、又はＰＴＦＥチューブ）の製造するステップと、装置の取付要素（例えば、安定化ウイング）を覆ってチューブの引っ張るステップとを備える。１つの好ましい実施形態において、スリーブは、０．２−２ｍｍの内径を有し、密着するように安定化ウイングを囲む。

他の好ましい実施形態において、被覆材料は、「熱収縮」アプローチを使用して構成され、第１のより大きな直径を有するポリマースリーブは、取り付けウイング上に装着される。そして、（例えば、温風送風機によって）熱が加えられ、それにより、スリーブの内径を低減させる。これにより、安定化ウイング上でポリマースリーブを「収縮フィット」することが可能である。

装置のこの実施形態を構成するために使用されることができるさらなる製造方法は、エレクトロスピニング法を使用して装置を被覆することと、シリコン、ＰＴＦＥ又はポリウレタンに安定化ウイングを浸漬することによって前記装置を被覆することとを含む。

この最後の実施形態のさらなる利点は、ここで以下の２つの作業例に記載される。

例１
被覆されておらず且つシリコン被覆された安定化ウイングの応力−歪み関係の有限要素解析（ＦＥＡ）
図２４に示されたものと同様の２つの僧帽弁支持装置−シリコン被覆された安定化ウイングを有するもの及び被覆されていないウイングを有するもの−の耐疲労性は、（Ａｂａｑｕｓ１２．１ソフトウェアを使用して行われた）ＦＥＡを使用して比較された。６ｍｍのウイング予負荷及び４ｍｍのウイング振幅偏向についての金属最大主歪み（％）及び最大主応力（ＭＰａ）の結果が以下の表に示されている。

分析は、以下の表に示されるように、最大主歪み（％）及び最大主応力（ＭＰａ）の双方の減少によって証明されるように、ＰＴＦＥ被覆されたウイングを有する装置で耐疲労性が向上していることを示している。

例２
弁支持装置の例示的な疲労機械試験：ポリマー被覆及び未被覆の安定化ウイングの比較
ベンチトップ反復歪み装置２６０は、図２５に示されるように、被覆されていないウイングを有するものとシリコン被覆された安定化ウイングを有する弁支持装置の耐疲労性を比較するために使用された。簡潔には、支持装置の本体（環状リング）２６２は、装置２６０の顎内に保持され、安定化ウイング２６４のいずれかが可動プラットフォーム２６６の上面に載置するのが可能とされるように配置される。そして、前記プラットフォームの下面に接続された可動ピストン２６８により、安定化ウイングは、心臓における移植後、心臓サイクルの様々な段階中のウイングの動きをシミュレートするために、反復上下運動を受ける。

弁支持装置の３つの異なる設計が試験され、試験の結果が以下の表に示されている。

試験された各装置の設計について、各場合において得られた２倍超以上のポリマー被覆が破壊に対する安定化ウイングの耐性を増加することがこれらの結果から明らかにわかる。

第４の主要な実施形態
本発明のこの態様は、上述した安定化要素からの逸脱を表す。それゆえに、それらが心臓壁に対して置かれるか又はそれに固定されるように配置されたアーム又はウイングによって及ぼされる弾性力によって安定化を提供するよりもむしろ、本発明のこの好ましい実施形態は、制御された方法で心臓組織を把持することによって所定位置に交換心臓弁を固定する機械的安定化要素を提供する。本発明の機械的安定化要素は、特定の状況において、以前に開示されたアーム、ウイング及びレバーの改善を示すことができ、これは、前者が制御及び調整される心臓組織に加えられる安定化力を許容する一方、前記要素の弾性的性質から生じ、したがって本質的に固定されていることから後者の要素によって加えられる力が制御されないことによる。この実施形態の機械的安定化要素の使用に起因するさらなる主な利点は、弾性固定要素（例えば、僧帽弁支持装置の環状リング）の欠如が心臓内装置の本体に対してほとんど移動を示さない安定化機構をもたらすというものである。弾性安定化ウイングの反復運動がウイング疲労及び最終的破壊の主な原因であることから、本発明のこの態様の機械的に安定化された装置は、本質的にはるかにそのような疲労及び破壊に対する耐性がある。

２リング支持装置の場合、機械的安定化要素は、２つのリングの上側に取り付けられている。

本発明のこの態様は、２つの主要なサブ実施形態を含み、その双方とも、一般に、その閉鎖位置においてその上下の「顎」の間に（僧帽弁輪などの）心臓組織を把持することが可能である回転可能な顎状構造体を備える。しかしながら、２つの主要なサブ実施形態は、以下の特定の構造的要素の存在によって区別される。

サブ実施形態１：バネ、機械的機構及び内部ラチェット。

サブ実施形態２：機械的閉鎖機構を装備した「ワニクリップ」、ａ）トルクワイヤによって駆動されるウォームギア（すなわち、機械的機構のみ−バネやラチェット要素なし）又はｂ）クリップのネジ孔を通過するネジロッド。

サブ実施形態１
このサブ実施形態は−図２６Ａに図示されるように−前記機構がリングの下方に位置するように支持リング３１２に取り付けられた回転可能な安定化機構３１０を備え、前記機構は、前記リングに取り付けられた固定部３１４と、（弁支持の長手方向軸に対して直角に）水平軸まわりに回転可能な可動部３１６とを備え、前記可動部は、前記機構が（図２６Ｂに示されるように）その軸まわりに回転させられると、前記機構が回転するときに前記把持面の側端とリングの下面との間の距離が低減されるように、前記隆起把持面がリング支持体に向かって上向きに対向させられるように、隆起把持面３１８を有する。

回転可能機構は、図２６Ａ、図２６Ｂ、図２６Ｃに図示されるように、本質的に３つの異なる位置を有する。

Ａ． 開始位置：リング支持体は、支持リング３１２が環状組織３１９のレベルよりも上になるように移植され、機構の隆起把持面３１８は、前記環状組織から離れて面する。

Ｂ． 段階１の位置：回転可能機構は、隆起把持面３１８が環状組織３１９の表面に接触するように（制御ワイヤ又は他の機構によって）駆動される。

Ｃ． 段階２の位置：弁支持体の中央空間内の交換心臓弁の移植後、前記弁の横方向拡張は、その隆起把持面（３１８）と支持リング３１２の下面との間の距離が低減されるように、機構の可動部３１６のさらなる回転を引き起こし、それにより、環状組織において機構によって及ぼされる把持力を増大させる。

上述した固定及び可動部に加え、回転可能機構は、さらに、内部のコイルバネ及びラチェット機構を備える。

バネ要素の目的は、開始位置から段階１の位置まで移動するように回転可能機構に力を加えることである。これは、その静止位置に向かって弾性的に閉鎖するようにバネを許容する解放機構（例えば、制御ワイヤ）を駆動することによって行われる。バネは、バネが閉鎖、静止位置に向かってジャンプしたとき、それによって機構の可動部にかかるように、回転可能機構に物理的に接続されている。バネの静止位置は、到達したとき、可動部の把持面を環状組織の下面上に載せるように設計される。可動部を段階２の位置へと（拡張交換弁によって及ぼされる径方向外向きの力によって）さらに回転させると、その運動の弾性範囲を超えることから、塑性変形によって（回転機構の可動部とともに）バネが移動する。

ラチェット機構の目的は、回転可能機構の偶発的逆転を防止し、それにより、装置によって把持された環状組織の解放を誤って生じさせることである。装置はまた、意図的に組織の把持を解放する必要がある場合、それによって制御された逆回転を許容するラチェット機構を解放する解放機構を備える。

図２７は、その段階１の位置における本発明の僧帽弁支持体３２０を示しており、前記装置は、前記支持リングの円周に沿って互いに実質的に対向する位置に配置された２つの回転可能な安定化機構３２４ａ及び３２４ｂを装着している支持リング３２２を備える。安定化機構の位置は、僧帽弁交連の位置に対応する。本発明の範囲は、僧帽弁の交連の位置に応じて、機構が互いに実質的に反対である好ましい実施形態で、３つ以上のそのような安定化機構と、装置の異なる位置における２つの機構とを含む。機構の可動部の隆起把持面３２６は、一般に上方向を向いているが、水平面に沿ってまだ整列完了していないことに留意されたい。この弁移植処置の段階において、僧帽弁支持体３２０は、僧帽弁輪（図示しない）においてその作業位置に既に移植されている一方で、ステント交換弁３２８及びその関連するバルーン拡張装置３２９は、それらの潰された送達構造にある。

図２８は、バルーン３３９の膨張によるステント交換弁３３８の拡張後、すなわち、その段階２の位置における図２７に示されたものと同じ僧帽弁支持装置３３０を示している。拡張交換弁３３８によって及ぼされる径方向外向きの力は、前記可動部の隆起把持面３３６がここで水平に配置されて支持リング３３２の水平面と実質的に平行であるように、（図２７の段階１の位置と比較したとき）回転可能な安定化機構３３４ａ及び３３４ｂの可動部にさらなる回転を受けさせている。

僧帽弁支持装置３４０の本来の段階２の位置が図２９の側面図に示されている。この図から、環状組織３４８は、回転可能な安定化機構の可動部の隆起把持面３４６と僧帽弁支持リング３４２の下面との間においてここでしっかりと把持されていることがわかる。

サブ実施形態２
このサブ実施形態は、例えば僧帽弁支持リング（又は経カテーテル人工僧帽弁）などの心臓内装置に取り付けられている固定アームに対して回動可能に移動可能な隆起把持面を装着した可動アームを備える純粋に機械的な機構を備える。これらの２つのアームの組み合わせは、その内部に弁輪を把持するための顎機構として機能することができる。多くの異なる構成が可能であるが、固定アームに対して可動アームの動きをさせるための２つの好ましい機構は、以下のとおりである。

ａ）（図３０の側面図に示されるように）トルクワイヤによって作動されるウォームギア
図３０は、回転可能な安定化機構の固定アーム３５８が弁支持リング３５１に取り付けられた本発明のこの実施形態を図示している。この実装において、トルクワイヤ３５０の回転は、ウォーム３５２の対応する回転を引き起こし、順次ウォームギア３５４を回転させる。前記ウォームギアは、可動アーム３５６に取り付けられていることから、前記可動アームは、それによって前記トルクワイヤが回転される方向に応じて固定アーム３５８に対して開閉する。可動アームは、その完全に閉鎖した位置３５６及びその完全に開放した位置３５６ａの双方において示されている。本来の完全に閉鎖した位置にあるとき、僧帽弁輪の組織（図示しない）は、可動アーム３５６の隆起上面と固定アーム３５８の下側隆起面との間に捕捉される。

図３１は、図３０に示される実装の拡大斜視図を提供しており、回転可能な安定化機構３６０は、その完全に開放した位置にある。示されるように、この移植の顎機構は、固定アーム３６２及び可動アーム３６４を備え、後者の要素は、垂直に、すなわち、本質的に安定化機構３６０が取り付けられたリング支持体（図示しない）の長手方向軸に沿って整列されている。固定及び可動アームの双方の内側表面は、環状組織を把持するための安定化機構の能力を改善するために隆起している。この図はまた、その歯のいくつかがウォーム３６８のネジ山と係合するウォームギア３６６を示している。

図３２は、図３１に示されたのと同じであるが、その完全に閉鎖した位置において、可動アーム３７４が水平に配置されている装置の拡大斜視図を示しており、僧帽弁輪におけるその作動位置への弁支持装置の移植に続いて、前記可動アーム３７４は、前記僧帽弁輪の組織が前記可動及び固定アームの内側隆起面間の空間３７８にしっかりと保持された状態になるように固定アーム３７６上において閉鎖される。

ｂ）（図３３における側面図に示すように）可動アームにおける螺子孔を通過するネジロッド
図３３は、ネジロッド３８２に接続されたトルクワイヤ３８０の回転が可動アーム３８６を貫通するネジ孔３８４を通して前記ネジロッドの対応する回転を生じさせるこの実装を図示している。このように、トルクワイヤ３８０の回転移動は、ネジロッド３８２に沿った可動アーム３８６の移動に変換され、前記トルクワイヤが回転される方向に応じて、固定アーム３８８に対する前記可動アームの開閉をもたらす。図３３に示されるように、固定アーム３８８は、弁支持リング３８１に取り付けられている。

上述した及び添付図面に図示された本発明の心臓支持リングは、一般に、好ましくは０．２５から１．２ｍｍの厚さを有する医療グレードのニチノールのシートから構成されている。所望の形状記憶特性を有する他の生体適合性金属がまた、ニチノールの代わりに使用されてもよい。金属シート上の意図した設計のレイアウトに続いて、レーザ切断が前記設計品を切り出すために使用される。その後、当業者に知られているように、熱処理及びマンドレルを使用して完成品が形成される。最終処理段階は、必要に応じて、サンドブラストや電解研磨による酸化物層の除去を含んでもよい。

本発明のこの態様の回転可能な安定化機構の様々な実施形態は、レーザ切断、スタンピング、ダイ成形、冷間成形、ＥＤＭワイヤカット、ＣＮＣ曲げを含む分野における当業者によく知られている技術により、ニチノール、コバルト基合金、ステンレス鋼などから製造されることができる。回転可能な安定化機構は、レーザ溶接、半田付け、電気スポット溶接、留め具挿入及び機械的アセンブリなどの技術によって弁支持リングに取り付けられてもよい。

典型的には、ここで開示された装置の支持リングの支持要素の外径は、２３−６０ｍｍを有する一方で、その内径は、２３−３５ｍｍの範囲の値を有する。これらの範囲の限界よりも小さい又は大きい直径を有する装置もまた、特定の状況において必要とされ得、本発明の範囲内に含まれる。

さらに、先に説明されたように、本発明の装置は、弁輪内に配置され、所定位置に本発明の固定要素によって固定される人工弁（例えば、バルーン拡張可能又は自己拡張可能な経カテーテル人工僧帽弁）とすることができる。

図示されて本願明細書に記載された装置の送達及び移植は、国際公開第２０１３／１２８４３６号パンフレット及び国際公開第２０１２／０３１１４１号パンフレットを含む多くの刊行物において詳細に記載されるように、血管内及び経心尖法によって達成することができる。本発明の装置は、左心室の僧帽弁に関連して本願明細書において主に記載されている。しかしながら、これは、非限定的な例として意図され、装置は、三尖弁の位置、右心房と右心室との間、又は、大動脈若しくは肺動脈弁の位置などの他の位置において同様に使用することができる。

Claims (16)

1. 低侵襲的送達に適した心臓内装置において、前記装置が、装置本体と、前記装置本体に取り付けられた１つ以上の安定化要素とを備え、前記安定化要素が、
   ａ）装置本体のものよりも大きい厚さを有する少なくとも１つの部分を有する安定化ウイング、
   ｂ）上向き軸方向に向けられた安定化力を加えることができる１つ以上の主固定アーム及び１つ以上の支持アームを備える安定化ウイング、
   ｃ）金属ワイヤコイルが巻着された安定化ウイング、
   ｄ）板バネが取り付けられた安定化ウイング、
   ｅ）ポリマー被覆された安定化ウイング、
   ｆ）回転可能な顎状構造体を備える機械的安定化要素
   からなるグループから選択される、心臓内装置。
2. １つ以上の安定化又は固定ウイングを備え、前記ウイングのそれぞれの少なくとも一部が装置本体のものよりも大きな厚さを有する、請求項１に記載の心臓内装置。
3. 各安定化ウイングが、その全体の長さ及び幅に沿って、装置の本体の厚さよりも大きい均一な厚さを有する、請求項２に記載の心臓内装置。
4. 安定化ウイングの厚さが、その長さに沿って異なる点において変化し、前記ウイングの少なくとも１つの領域が、装置本体のものよりも大きな厚さを有する、請求項３に記載の心臓内装置。
5. 前記装置が、１つ以上の安定化ウイングを備え、前記ウイングのそれぞれが、上向き軸方向に向けられた安定化力を加えることが可能である１つ以上の主固定アームと、１つ以上の支持アームとを備える、請求項１に記載の心臓内装置。
6. 安定化ウイングが、さらに、第１の分岐点において終端する最先端と、装置本体と連続する基端とを有する装置本体に対して本質的に垂直下向きを向いている接続アームを備え、前記第１の分岐点に対して遠位の前記安定化ウイングが、（ａ）それぞれが装置本体の外表面周囲に対して上方及び側方の先端を有する１つ以上の主固定アームと、（ｂ）それぞれが前記第１の分岐点においてその原点から内側に且つ一般に軸方向上向き又は軸方向下向きのいずれかに通過する１つ以上の主支持アームと、を備える、請求項５に記載の心臓内装置。
7. 安定化ウイングが、さらに、接続アーム又は主安定化アーム又は主支持アームと連続する基端を有する補助支持アームと、内側方向に通過する先端アームと、を備える、請求項６に記載の心臓内装置。
8. 前記装置が、
   ａ）ワイヤコイルが巻着された安定化ウイング、
   ｂ）板バネが取り付けられた安定化ウイング、
   ｃ）ポリマー被覆された安定化ウイング
   からなるグループから選択される１つ以上の安定化要素を備える、請求項１に記載の心臓内装置。
9. 安定化要素が、ポリマー被覆された安定化ウイングである、請求項８に記載の心臓内装置。
10. 前記装置が、１つ以上の機械的安定化要素を備え、前記要素のそれぞれが、顎状構造体を備え、前記顎状構造体が、固定アーム及び可動アームを備え、前記可動アームが共通の回動点まわりに前記固定アームに関して回動可能であり、前記機構が、さらに、前記可動アームを前記回動点まわりに回転させ、それにより、前記顎状構造体を閉鎖又は開放させる機械的回転手段を備える、請求項１に記載の心臓内装置。
11. 機械的回転手段が、顎状構造体を閉鎖させるように付勢されるバネと、前記バネの解放機構と、前記顎状構造体の偶発的逆転を防止するラチェット機構とを備える、請求項１０に記載の心臓内装置。
12. 前記バネ解放機構が、制御ワイヤを備える、請求項１１に記載の心臓内装置。
13. 機械的回転手段が、トルクワイヤによって作動されるウォームギアを備える、請求項１０に記載の心臓内装置。
14. 機械的回転手段が、可動アームを貫通するネジ孔を通るネジロッドを備える、請求項１０に記載の心臓内装置。
15. 前記装置が、単環弁支持装置、２環弁支持装置及び人工心臓弁からなるグループから選択される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の心臓内装置。
16. 前記装置が、僧帽弁輪内の低侵襲移植に適した単環弁支持装置である、請求項１５に記載の心臓内装置。

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