JP2021529043A - スパイラルベースの薄膜メッシュシステム及び関連の方法 - Google Patents
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Abstract
医療機器用のスパイラルベースの薄膜メッシュ、及び関連の方法が提供される。スパイラルベースの薄膜メッシュは、ステント機器用のステントカバーとして使用され得る。薄膜メッシュは、複数のスパイラル部を含み得る。スパイラル部は、薄膜メッシュが全方向に拡張できるようにする。１つ以上の実施形態では、スパイラル部は、対数スパイラル部、黄金スパイラル部、近似黄金スパイラル部、ボックスファイスパイラル部、又はフィボナッチスパイラル部とし得る。薄膜メッシュは、薄膜ニチノール（ＴＦＮ）から形成され得、且つスパッタ堆積によって、微細パターン化されたウエハ上に製作され得る。
Description
[0001] 本出願は、２０１８年６月２９日出願の米国特許出願第１６／０２４，６４９号の継続であり、且つその優先権を主張し、その全体を本願明細書に援用する。
[0002] 本開示は、概して、医療機器に関し、より詳細には、スパイラルベースの薄膜メッシュシステム及び関連の方法に関する。
[0003] 医療用インプラントは、一般に、広範囲の不規則な解剖面に適合する必要がある。例えば、従来の血管内ステントは、一般に、編組ワイヤ機器又はレーザ切断機器であり、これは、圧縮されて、カテーテル及びガイドワイヤを使用して患者の体内の治療箇所まで送達される。ステントは、アテローム硬化型動脈及び動脈瘤疾患を含む、広範囲の臨床病状を治療するために使用される。
[0004] 血管内ステントを覆うために薄膜メッシュが使用され得る。ステントは、曲がりくねった血管床に展開され得、且つ送達及び植込みプロセスの間に、半径方向の大きさ及び軸方向の大きさが劇的に変化し得る。従って、当業界には、複数の次元において可撓性を可能にする改良型の薄膜メッシュに対するニーズがある。
[0005] 本開示は、スパイラルベースの薄膜メッシュのための方法、システム、及び装置に関する。薄膜メッシュは、複数の次元において可撓性であるため、不規則な解剖面に簡単に適合できる。これらの特性によって、薄膜メッシュを、植込み型医療機器の理想的な構成要素にする。薄膜メッシュの追加的な利点は、限定されるものではないが、小分子、ペプチド、タンパク質、抗体、ポリマー、及び細胞を含む全てのタイプの治療モダリティを、対象のいずれの解剖学的部位にも、局所的に送達するために使用され得ることである。
[0006] １つ以上の実施形態では、薄膜メッシュ機器は、全方向に拡張可能な複数のスパイラル部を含む、薄膜メッシュを含む。少なくとも１つの実施形態では、複数のスパイラル部は、薄膜メッシュのほぼ中心点の周りに配置される。いくつかの実施形態では、スパイラル部のそれぞれは、３個のスパイラルアーム、４個のスパイラルアーム、６個のスパイラルアーム、１２個のスパイラルアーム、又は２４個のスパイラルアームを含む。少なくとも１つの実施形態では、スパイラル部のそれぞれに関し、スパイラルアームがスパイラル部の中心から放射状に広がるにつれ、隣接するスパイラルアーム間の距離は長くなる。１つ以上の実施形態では、薄膜メッシュは、さらに、複数の三角形の相互接続部を含み、三角形の相互接続部のそれぞれは、スパイラル部のうちの３つを互いにつなぐ。
[0007] １つ以上の実施形態では、スパイラル部のそれぞれは、対数スパイラル部、黄金スパイラル部、近似黄金スパイラル（approximated golden spiral）部、ボックスファイスパイラル（box Phi spiral）部、又はフィボナッチ（Fibonacci）スパイラル部である。いくつかの実施形態では、ボックスファイスパイラル部は、２ボックスファイスパイラル部、３ボックスファイスパイラル部、又は４ボックスファイスパイラル部である。少なくとも１つの実施形態では、薄膜メッシュは、薄膜ニチノール（ＴＦＮ：thin-film Nitinol）を含む。
[0008] １つ以上の実施形態では、薄膜メッシュは、治療モダリティにコーティング及び／又は接合される。いくつかの実施形態では、治療モダリティは、小分子、ペプチド、抗体、ポリマー、バイオポリマー、細胞、及び／又は組み換え細胞（engineered cell）を含む。
[0009] １つ以上の実施形態では、薄膜メッシュ機器は、長手方向軸に延在するバックボーンと、バックボーンに組み立てられた薄膜メッシュとを含む。１つ以上の実施形態では、薄膜メッシュは、全方向に拡張可能な複数のスパイラル部を含む。
[0010] １つ以上の実施形態では、薄膜メッシュはシリンダー形状を含み、ここで、スパイラル部のうちの少なくとも１つが拡張されて、薄膜メッシュが、シリンダー形状の長手方向軸に沿って及びシリンダー形状の周方向に沿って拡張するようにする。いくつかの実施形態では、薄膜メッシュは周方向に沿って拡張可能であり、シリンダー形状を半径方向に拡張させて、シリンダー形状の直径を大きくさせることができる。１つ以上の実施形態では、薄膜メッシュは薄膜ニチノール（ＴＦＮ）を含む。いくつかの実施形態では、バックボーンは、複数のＳ字形状の湾曲部を含む。
[0011] 少なくとも１つの実施形態では、薄膜メッシュは、インプラントすなわち植込み前に、治療モダリティによってコーティング又は処理される。治療モダリティは、小分子、タンパク質、抗体、ポリマー、及び／又は細胞で構成され得る。
[0012] １つ以上の実施形態では、薄膜メッシュを形成するための方法が、基板の表面にトレンチの微細パターンを深掘反応性イオンエッチングすることを含み、トレンチは、形成されるべき、薄膜メッシュにある、複数のスパイラル部の陰の領域に対応している。方法は、さらに、エッチングされた基板にリフトオフ層を堆積することを含む。また、方法は、リフトオフ層の上側を覆って第１のニチノール層を堆積することを含む。さらに、方法は、薄膜メッシュを形成するためにリフトオフ層をエッチングすることを含む。
[0013] １つ以上の実施形態では、トレンチは、さらに、三角形の相互接続部の陰の領域に対応し、そのそれぞれが、スパイラル部のうちの３つを互いにつなぐ。
[0014] １つ以上の実施形態では、方法は、さらに、第１のニチノール層の少なくとも１つの領域にボンディング層を堆積することを含む。また、方法は、第１のニチノール層の残りの領域に犠牲層を堆積することを含む。さらに、方法は、ボンディング層及び犠牲層に第２のニチノール層を堆積することを含む。さらに、方法は、ボンディング層を備える第１のニチノール層及び第２のニチノール層をアニールすることを含む。１つ以上の実施形態では、エッチングは、さらに、犠牲層をエッチングして、三次元形状を有する薄膜メッシュを形成する。
[0015] １つ以上の実施形態では、ステントが、長手方向軸に延在するバックボーンと、バックボーンに組み立てられたステントカバーとを含む。１つ以上の実施形態では、ステントカバーは薄膜メッシュを含み、これは、全方向に拡張可能な複数のスパイラル部を含む。いくつかの実施形態では、薄膜メッシュは、さらに、複数の三角形の相互接続部を含み、三角形の相互接続部のそれぞれは、スパイラル部のうちの３つを互いにつなぐ。
[0016] 特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態においては独立して達成されても、又はさらに他の実施形態においては組み合わせられてもよい。
[0061] 本開示の実施形態及びそれらの利点は、以下の詳細な説明を参照することによって、最もよく理解される。同様の参照符号を使用して、図面の１つ以上に示される同様の要素を特定し、図面は、実施形態を、限定するためではなく、説明するために示していることが理解されるべきである。
[0062] 下記の説明では、システムのより徹底的な説明を提供するために、多数の詳細情報が説明される。しかしながら、当業者には、これらの具体的な詳細情報がなくても、開示のシステムを実施し得ることが明らかである。他の例では、システムを不必要に曖昧にしないようにするために、周知の特徴は詳細に説明されていない。
[0063] 本開示の実施形態は、本明細書では、機能的構成要素及び様々な加工段階に関して説明され得る。当業者は、本開示の実施形態は、他の構成要素と併せて実施され得ること、及び本明細書で説明するシステムは、本開示の単なる例示的な実施形態であることを理解する。
[0064] Ｉ．スパイラルベースの薄膜メッシュ
[0065] 本明細書で開示する方法及び装置は、スパイラルベースの薄膜メッシュ用の操作システムを提供する。１つ以上の実施形態では、本開示のシステムは、様々な異なる医学的応用に利用され得るスパイラルベースの薄膜メッシュを提供する。
[0065] 本明細書で開示する方法及び装置は、スパイラルベースの薄膜メッシュ用の操作システムを提供する。１つ以上の実施形態では、本開示のシステムは、様々な異なる医学的応用に利用され得るスパイラルベースの薄膜メッシュを提供する。
[0066] 上述のように、複数の次元において可撓性を可能にする薄膜メッシュに対するニーズがある。そのようなものとして、薄膜メッシュは、可撓性であり、且ついずれの方向にも伸張できる必要がある。さらに、医療機器応用では、薄膜メッシュは、所望の細孔径、金属被覆百分率（percent metal coverage）、及び単位面積当たりの細孔密度を維持するために、効率的に「パッキングすなわち密集（packed）」できる必要がある。薄膜メッシュはまた、（１）薄膜メッシュが最小侵襲手段によって（例えば、カテーテル、腹腔鏡、胸腔鏡、及び／又は針によって）送達されることができるように、構造的完全性を維持しながら、極度に変形する、（２）医療機器支持構造（例えば、ステント、曲がりくねった解剖学的構造において展開されるとき）に正確に適合する、（３）最長の支柱間距離が流れを遮断するのに十分である細孔径を維持する（例えば、ダイバーティングステントに関し、及び／又は組織の内方成長（in-growth）及び解剖学的欠陥の再構成を促すために、ここで、メッシュは、細胞増殖のための足場の機能を果たす）、並びに（４）その好都合な細孔径、表面積対体積比、及び支柱寸法ゆえに、小分子、タンパク質、抗体、ポリマー、細胞、及び細胞ベースの治療のための送達プラットフォームとして使用されることができる必要がある。開示のスパイラルベースの薄膜メッシュは、これらの望ましい基準に適合できる。
[0067] 本開示のスパイラルベースの薄膜メッシュは、複数のスパイラル部を含む。スパイラルは、限定されるものではないが、対数スパイラル、黄金スパイラル、近似黄金スパイラル、ボックスファイスパイラル、又はフィボナッチスパイラルを含む、様々な異なるタイプのスパイラルとし得る。さらに、スパイラルは、様々な異なる数のスパイラルアームを含み得、且つ様々な異なる手段（例えば、三角形の相互接続部によって）及び配置構成によって互いにつながれ得る。様々な異なるタイプのスパイラルの例は、開示の薄膜メッシュに用いられ得るスパイラル部の様々な異なる接続及び配置構成と併せて、下記で説明され、且つ図２Ａ〜１７Ｂに示される。
[0068] 薄膜メッシュのスパイラル部は、薄膜メッシュを全方向に拡張可能（すなわち全ての方向において拡張可能）にできる。薄膜メッシュは、スタンドアロン機器として、又は血管内ステント（例えば、図１Ａ、図１Ｂ、及び図１８参照）などのシリンダー状の薄膜メッシュ機器の医療用インプラントのカバー若しくは主要な構成要素（例えば、ステントカバー）として、用いられ得る。薄膜メッシュは、複数の方向、例えばシリンダー状の薄膜メッシュ機器の半径方向及び長手方向に拡張できる。複数の次元において薄膜メッシュが柔軟に拡張できる能力は、不規則な形状の血管内で薄膜メッシュ機器を全体的に拡張できるようにして、薄膜メッシュが不規則な形状の血管の内面を裏打ちするすなわち補強するようにする。薄膜メッシュは、そうでなければ、本明細書でさらに説明するようにその好都合な特性のために、他のタイプの医療機器に、例えば組織工学用の又は全てのタイプの治療モダリティの局所的な送達用の薄膜メッシュ足場に含まれ得る。
[0069] スパイラル部を有するスパイラルベースの薄膜メッシュの特定の利点は、それらが：（１）完全なクローズドセルである、つまり、単位セルの、くっついていない角がない、（２）いずれの方向にも拡張できる、（３）大量の材料（例えば、メッシュ）を小さな空間にパッキングさせる効率が極めて良い、及び（４）「自己相似」である、つまり、それらは、スパイラルの全ての点において同じ湾曲度を有し、それにより、スパイラルアームが真っ直ぐにされるときに、応力がスパイラルアームの至る所で均一に分配されるため、それらを伸張にうまく適合させることである。これらの特性は、医学的応用において使用されている薄膜メッシュには特に好都合である。なぜなら、医療用インプラントは、曲がりくねった解剖学的構造に適合する必要があり、それゆえ、複数の軸上で拡張及び収縮できる必要があるためである。
[0070] スパイラルベースの薄膜メッシュ設計の別の利点は、最大限まで伸張するときでも、非常に高い細孔密度及び短い支柱間距離を維持することである。これは、目標が解剖学的欠陥を再構成すること及び／又は高濃度の小分子、高濃度の大分子、細胞療法、バイオポリマー、又はメッシュに接合されたか若しくは他の方法でそれに取り付けられたポリマーを送達することである用途では、特に好都合である。それゆえ、スパイラルベースの薄膜メッシュは、それらの薄型、単位表面積当たりの高細孔密度、いずれの方向にも伸張する能力、他の治療モダリティと組み合わせられる能力、並びに最小侵襲型の医療機器及び他のインプラントへそれらを簡単に組み込めることに起因して、医薬において広い適用範囲を有する。薄膜メッシュでのスパイラル部（例えば、対数スパイラル部）の使用は、薄膜メッシュが、全方向の伸張能力、薄膜メッシュの開窓（fenestrations）の調節可能な細孔径、及び薄膜メッシュの調節可能な金属被覆百分率の特に好都合な特性を有することができるようにする。
[0071] 本明細書では、薄膜メッシュは、厚さ１００μｍ（マイクロメートル又はミクロン）未満とし得る。様々な実施形態では、薄膜メッシュは、有窓の薄膜ニチノール（ＴＦＮ）を使用して形成され得る。他の薄膜メッシュ材料は、本明細書で開示する薄膜メッシュを形成するために使用され得る。それゆえ、以下の説明は、普遍性を失うことなく、ＴＦＮメッシュに関する。
[0072] ＩＩ．スパイラルベースの薄膜メッシュ機器
[0073] 上述のように、開示の薄膜メッシュは、複数の次元において可撓性であるため、不規則な解剖面に簡単に適合できる。そのようなものとして、これらの特性は、薄膜メッシュを、様々な異なる植込み型医療機器の理想的な構成要素にする。１つのそのような植込み型機器は、血管内ステントである。
[0073] 上述のように、開示の薄膜メッシュは、複数の次元において可撓性であるため、不規則な解剖面に簡単に適合できる。そのようなものとして、これらの特性は、薄膜メッシュを、様々な異なる植込み型医療機器の理想的な構成要素にする。１つのそのような植込み型機器は、血管内ステントである。
[0074] 図１Ａは、薄膜メッシュ１１０及びバックボーン１２２（例えば、ステントバックボーン）を含む薄膜メッシュ機器１２０（例えば、血管内ステント）の概略的な側面の斜視図である。その三次元形態（例えば、シリンダー状チューブ又は他の形状）へと拡張された薄膜メッシュ１１０は、バックボーン１２２の上側を覆って組み立てられ得、これは、薄膜メッシュ１１０に構造支持をもたらす一方で、薄膜メッシュ１１０の好都合な特徴、例えば血管内に配置されるときの線維素沈着及び細胞増殖（例えば、内皮化（endothelialization））を維持する。
[0075] 薄膜メッシュ１１０は、複数の相互接続されたスパイラル部を含み、及び形状がシリンダー状である。スパイラル部は、薄膜メッシュ１１０を全方向に拡張可能にできる。薄膜メッシュ１１０のスパイラル部のうちの少なくとも１つが、薄膜メッシュ１１０がシリンダー形状の長手方向軸に沿って及びシリンダー形状の周方向に沿って拡張するように、拡張され得る。薄膜メッシュ１１０は、周方向に拡張可能とし得、それにより、シリンダー形状を半径方向に拡張させて、シリンダー形状の直径を大きくさせることができる。
[0076] 図１Ｂは、動脈瘤１３４及び分枝血管１３６（例えば、分枝動脈）があって、図１Ａの薄膜メッシュ機器１２０が植込まれている血管１３２の概略的な断面図を示す。薄膜メッシュ機器１２０は、好都合なことに、薄膜メッシュ１１０の特性に起因してフローダイバータとして使用され得る。フローダイバータは、いずれの動脈瘤周囲（perianeurysmal）の分枝血管においても流れを可能にすることと、その一方で、動脈瘤嚢（aneurysm sac）からの流れをそらすこととを上手く両立させる必要があるとし得る。薄膜メッシュ１１０は、好都合なことに、血流を動脈瘤１３４へとそらし、且つ動脈瘤１３４の頸部１３８での迅速な線維素の沈着及び内皮化を促すため、動脈瘤１３４が閉塞されると同時に、分枝血管１３６を通る血流を可能にする。
[0077] 薄膜メッシュ機器１２０は、好都合なことに、従来のフローダイバータと比較すると、遅発性動脈瘤破裂率が低下している。従来のワイヤ製フローダイバータステントは、動脈瘤頸部の閉塞をもたらし得るが、そのような機器の細孔が、血液凝固産物、炎症細胞、及び細胞破片（cellular debris）で構成された粒子で塞がれることが多いため、そのような粒子が、除去され、且つ遅発性動脈瘤破裂を引き起こし得る。実際、従来のワイヤ製フローダイバータステントにおいて、内皮化は、ゆっくりと発生し、且つよくても、部分的であることが多い。対照的に、薄膜メッシュ１１０は、血管壁が内皮化によって急速に再建される構造を提供するため、健康で安定した細胞の裏打ち（cellular lining）を促し、及び細胞の裏打ちは、血液凝固産物などの粒子のように除去される傾向がないので、遅発性動脈瘤破裂率は著しく低下する。
[0078] 図１Ｃは、シリンダー状の薄膜機器１２０がＵ字形状に曲線状の輪郭を付けられるすなわち曲げられるシナリオを示す。Ｕ字形状は、患者の体内の特定の治療箇所に適合する必要があるとし得る。Ｕ字形状の内半径ｒは約６．３７ミリメートル（ｍｍ）とし得、Ｕ字形状の外半径Ｒは約１０．３７ｍｍとし得、及びシリンダー状の薄膜機器１２０の直径は約４ｍｍとし得る。そのようなシナリオでは、外カーブ（約３２．６ｍｍ）は、内カーブ（約２０ｍｍ）よりも約６３％長い。そのような治療箇所に適合するために、シリンダー状の薄膜機器１２０の外カーブ側は、シリンダー状の薄膜機器１２０の長手方向１５０に沿って内カーブ側よりも約６３％多く拡張する必要があるであろう。それゆえ、主に半径方向に拡張し且つ長手方向における拡張性又は可撓性が制限されている従来のシリンダー状の薄膜機器１２０は、そのような条件に適合しない可能性がある。
[0079] 従って、複数の次元において可撓性を可能にする改良型の薄膜メッシュ１１０が提案される。例えば、改良型の薄膜メッシュ１１０は、複数の相互接続されたスパイラル部を含み得る。特に、薄膜メッシュ１１０のスパイラル部は、シリンダー状の薄膜機器１２０の半径方向において及び長手方向軸に沿っての双方で薄膜メッシュが柔軟に拡張できるようにする。さらに、薄膜メッシュ１１０は、送達プロセス中に曲がるすなわち曲線状の輪郭を付け、且つ患者の体内の治療箇所の様々な形状に適合し得る。
[0080] ＩＩＩ．スパイラルベースの薄膜メッシュ用のスパイラル部設計
[0081] 薄膜メッシュ１１０は、複数のモザイクの単位セルを含むような構造にされる。単位セルのそれぞれは、対数スパイラルとし得るスパイラル部を含む。図２Ａ〜１７Ｂは、開示の薄膜メッシュ１１０の単位セルに用いられ得る様々な多数の異なるスパイラルを示す。単位セルは、薄膜メッシュ１１０のほぼ中心点の周りに配置される。単位セルは、拡大縮小（scaled）され、且つ２次元にモザイクにされて、独特の望ましい特性を備える構造を生じ得る。中心点の周りに配置された単位セルの数を増減させることによって、及び／又は単位セルのスパイラル部のそれぞれのスパイラルアームの長さを長くすることによって、追加的な構造変更が行われ得る。
[0081] 薄膜メッシュ１１０は、複数のモザイクの単位セルを含むような構造にされる。単位セルのそれぞれは、対数スパイラルとし得るスパイラル部を含む。図２Ａ〜１７Ｂは、開示の薄膜メッシュ１１０の単位セルに用いられ得る様々な多数の異なるスパイラルを示す。単位セルは、薄膜メッシュ１１０のほぼ中心点の周りに配置される。単位セルは、拡大縮小（scaled）され、且つ２次元にモザイクにされて、独特の望ましい特性を備える構造を生じ得る。中心点の周りに配置された単位セルの数を増減させることによって、及び／又は単位セルのスパイラル部のそれぞれのスパイラルアームの長さを長くすることによって、追加的な構造変更が行われ得る。
[0082] 幾何学的形状では、３つの形状のみが２次元内で完全なモザイクになることが分かっている：正三角形、正方形、及び六角形。それゆえ、３個のスパイラルアーム（正三角形の単位セルを形成する、図３Ａ及び図３Ｂ参照）、４個のスパイラルアーム（正方形の単位セルを形成する、図５Ａ及び図５Ｂ参照）、又は６個のスパイラルアーム（六角形の単位セルを形成する、図７Ａ及び図７Ｂ参照）を含むスパイラル部で構成された単位セルを含む薄膜メッシュ１１０が、完全なモザイクになり、及びこの設計の特に効率的な実施形態である。薄膜メッシュは、ほとんどどんな個数のスパイラルアームでも有することができるスパイラル部を備えるモザイクの単位セルから製造され得るが、これらの３つの単位セルの形状（すなわち正三角形（３個のスパイラルアームを含むスパイラル部を含む）、正方形（４個のスパイラルアームを含むスパイラル部を含む）、及び六角形（６個のスパイラルアームを含むスパイラル部を含む））は、最も基本的な配置構成を提供し、ここでは、モザイクの単位セルを接続するために追加的な構造は全く必要ない。
[0083] 薄膜メッシュ１１０は、対数スパイラルとし得る複数のスパイラル部を含み得る。対数スパイラルは、ｒ＝ａｅｂθ（式中、ｒは、原点からの距離に等しく、θは、ｘ軸からの角度に等しく、並びにａ及びｂは任意定数である）の極方程式を有する。対数スパイラルは「自己相似」である、つまり、それらは、それらのサイズに関わらず、同じ形状を有する。
[0084] 黄金スパイラル及びフィボナッチスパイラルは、対数スパイラルの特例である。薄膜メッシュ１１０は、複数の黄金スパイラル又はフィボナッチスパイラルを含み得る。黄金スパイラルは、成長係数（growth factor）がファイ（φ）、黄金比（すなわち１．６８）である、対数スパイラルである。ギリシャ文字ファイ（φ）は、黄金比を表すために使用される。黄金スパイラルは、スパイラルの１／４巻き毎にφ倍で広がる（又は原点から離れる）。初期の半径が１に等しい黄金スパイラルが、ｒ＝φθ（２／π）の極方程式を有する。黄金スパイラルの極方程式はｒ＝ａｅｂθであり、ここで、ｂの絶対値は、θに関して０．００５３４６８度に等しい。
[0085] 黄金スパイラルと同様のスパイラルは、近似黄金スパイラルと呼ばれることが多い。薄膜メッシュ１１０は、複数の近似黄金スパイラルを含み得る。これらのスパイラルは、黄金スパイラルに近似しているが、真の対数スパイラルではないことが多い。例えば、近似黄金スパイラルは、まず、その長さと幅の比が黄金比である長方形から始まることによって、形成され得る。次いで、この長方形は、正方形と、同様の長方形とに分割され、その後、長方形が同じ方法で分けられる。任意の回数のステップだけこのプロセスを続けた後、長方形をほぼ完全に正方形に分割する結果となる。正方形の角は、四分円によって接続されて、近似黄金スパイラルを形成する。
[0086] 別の例の近似黄金スパイラルはフィボナッチスパイラルである。フィボナッチスパイラルは、２つの正方形に分割された長方形で始まることによって、構成される。各ステップにおいて、長方形の長辺の長さの正方形が、その長方形に加えられる。連続的なフィボナッチ数間の比は、フィボナッチ数が無限大に近づくにつれて黄金比に近づくため、フィボナッチスパイラルの形状は、より多くの正方形が加えられるにつれて黄金スパイラルの形状により似てくる。
[0087] 対数スパイラルは、中心コアの周りに材料を分配するのに効果的な手段であることが知られていることに留意すべきである。例えば、自然界では、ヒマワリはそれらの種をファイ（φ）スパイラルパターンに分配している。この配置構成は、種を効果的に密集させること、及び日光を等しく利用できるようにすることを保証する。
[0088] 薄膜メッシュ１１０の単位セルは、限定されるものではないが、正三角形の単位セル（３個のスパイラルアームのあるスパイラル部を含む）、正方形の単位セル（４個のスパイラルアームのあるスパイラル部を含む）、六角形の単位セル（６個のスパイラルアームのあるスパイラル部を含む）、十二角形の単位セル（１２個のスパイラルアームのあるスパイラル部を含む）、及び二十四角形の単位セル（２４個のスパイラルアームのあるスパイラル部を含む）を含む、様々な異なる単位セルの形状とし得る。単位セルのそれぞれは、スパイラル部を含み得る。単位セルのスパイラルは、ボックスファイ（φ）スパイラルとし得る。図２Ａ、図２Ｂ、及び図１３は、薄膜メッシュ１１０の単位セルのスパイラル部に用いられ得る、異なるボックスファイスパイラルを示す。具体的には、図２Ａは、３ボックスファイスパイラルを示し、図２Ｂは、４ボックスファイスパイラルを示し、及び図１３は、２ボックスファイスパイラルを示す。
[0089] 薄膜メッシュ１１０によって用いられ得る様々な異なるタイプの単位セルは、様々な異なるタイプのボックスファイスパイラル部を含み得る。図面を参照すると、図３Ａ及び図３Ｂは、例示的な３ボックスファイスパイラル部の正三角形の単位セル３０００、及び例示的な４ボックスファイスパイラル部の正三角形の単位セル３０１０をそれぞれ示す；ここで、図３Ａ及び図３Ｂの正三角形の単位セル３０００、３０１０はそれぞれ、３個のスパイラルアーム３０４０、３０５０を有するスパイラル部３０２０、３０３０を含む。図４Ａは、３ボックスファイスパイラル部の正三角形の単位セル３０００の複数の相互接続されたスパイラル部３０２０を含む、例示的な３ボックスファイスパイラル部の正三角形ベースのシステムを示す；及び図４Ｂは、４ボックスファイスパイラル部の正三角形の単位セル３０１０の複数の相互接続されたスパイラル部３０３０を含む、例示的な４ボックスファイスパイラル部の正三角形ベースのシステムを示す。図４Ａ及び図４Ｂに示すシステムは、それぞれ、合計６個の単位セル３０００、３０１０を示すが、薄膜メッシュ１１０は、図４Ａ及び図４Ｂに示すものよりも多い又は少ない単位セル３０００、３０１０を含んでもよい。
[0090] 図５Ａ及び図５Ｂは、例示的な３ボックスファイスパイラル部の正方形の単位セル５０００、及び例示的な４ボックスファイスパイラル部の正方形の単位セル５０１０をそれぞれ示す；図５Ａ及び図５Ｂの正方形の単位セル５０００、５０１０は、それぞれ、４個のスパイラルアーム５０４０、５０５０を有するスパイラル部５０２０、５０３０を含む。図６Ａは、３ボックスファイスパイラル部の正方形の単位セル５０００を含む複数の相互接続されたスパイラル部５０２０を含む、例示的な３ボックスファイスパイラル部の正方形ベースのシステムを示す；及び図６Ｂは、４ボックスファイスパイラル部の正方形の単位セル５０１０の複数の相互接続されたスパイラル部５０３０を含む、例示的な４ボックスファイスパイラル部の正方形ベースのシステムを示す。薄膜メッシュ１１０は、図６Ａ及び図６Ｂで説明するシステムにおいて示されているように、４個の単位セル５０００、５０１０よりも多い又は少ない単位セル５０００、５０１０を含んでもよい。
[0091] 図７Ａ及び図７Ｂは、例示的な３ボックスファイスパイラル部の六角形の単位セル７０００、及び例示的な４ボックスファイスパイラル部の六角形の単位セル７０１０をそれぞれ示す；ここで、図７Ａ及び図７Ｂの六角形の単位セル７０００、７０１０は、それぞれ、６個のスパイラルアーム７０４０、７０５０を有するスパイラル部７０２０、７０３０を含む。図８Ａは、３ボックスファイスパイラル部の六角形の単位セル７０００の複数の相互接続されたスパイラル部７０２０を含む、例示的な３ボックスファイスパイラル部の六角形ベースのシステムを示す；及び図８Ｂは、４ボックスファイスパイラル部の六角形の単位セル７０１０の複数の相互接続されたスパイラル部７０３０を含む、例示的な４ボックスファイスパイラル部の六角形ベースのシステムを示す。図８Ａ及び図８Ｂにおいて説明するシステムは、それぞれ、合計７個の単位セル７０００、７０１０を示すが、薄膜メッシュ１１０は、図８Ａ及び図８Ｂに示すものよりも多い又は少ない単位セル７０００、７０１０を含んでもよい。
[0092] 図９Ａ及び図９Ｂは、例示的な３ボックスファイスパイラル部の十二角形の単位セル９０００、及び例示的な４ボックスファイスパイラル部の十二角形の単位セル９０１０をそれぞれ示す；ここで、図９Ａ及び図９Ｂの十二角形の単位セル９０００、９０１０は、それぞれ、１２個のスパイラルアーム９０４０、９０５０を有するスパイラル部９０２０、９０３０を含む。図１０Ａは、図９Ａの複数の相互接続されたスパイラル部９０２０を含む例示的な３ボックスファイスパイラル部の十二角形ベースのシステムを説明する。図１０Ａのシステムでは、３ボックスファイスパイラル部の十二角形の単位セル９０００のスパイラル部９０２０のスパイラルアーム９０４０のいくつかは解放されて自由であり（loose）、何にも接続されていないことに留意すべきである。
[0093] いくつかの実施形態では、単位セルのスパイラル部は、例えば、図１０Ａに示されているように、単にスパイラルアームをつなげることによる以外の、代替的な手段によって相互接続され得る。例えば、図１０Ｂに示すように、図９Ａの複数の相互接続されたスパイラル部９０２０は、三角形の相互接続部９０６０によってつなげられる。三角形の相互接続部９０６０のそれぞれは、スパイラル部９０２０のうちの３個をつなげて、図１０Ｂに示すように、３個のスパイラル部９０２０のそれぞれからのスパイラルアーム９０４０が、三角形の相互接続部９０６０の角にそれぞれ接続されるようにする。他の実施形態では、図１０Ｂに示されているような三角形以外の様々な異なる形状の相互接続部が、単位セルのスパイラル部をつなげるために、薄膜メッシュ１１０によって用いられてもよい。
[0094] １つ以上の実施形態では、薄膜メッシュ１１０の単位セルは、様々な異なる代替的な方法においてモザイクとし得る。例えば、図１０Ｃは、図９Ａの複数の相互接続されたスパイラル部９０２０を含む、別の例示的な３ボックスファイスパイラル部の十二角形ベースのシステムを説明し、ここで、システムの単位セル９０００は、図１０Ａに示されているような単位セル９０００とは異なるモザイクにされている。
[0095] 図１１Ａは、図９Ｂの複数の相互接続されたスパイラル部９０３０を含む、例示的な４ボックスファイスパイラル部の十二角形ベースのシステムを説明する。そして、図１１Ｂでは、図９Ｂの複数の相互接続されたスパイラル部９０３０は、三角形の相互接続部９０６０を用いてつなげられる。例示的な薄膜メッシュ１１０のフル拡張を示すための理論的目的で、図１２は、理論的なフル拡張で伸張された状態の、三角形の相互接続部９０６０を備える、図９Ａ又は図９Ｂの複数の相互接続されたスパイラル部９０２０、９０３０を含むスパイラル部の十二角形ベースのシステムを示す。
[0096] 図１４Ａは、例示的な２ボックスファイスパイラル部の二十四角形の単位セル１１００を示し、ここで、図１４Ａの二十四角形の単位セル１１００は、２４個のスパイラルアーム１１４０を有するスパイラル部１１２０を含む。図１４Ｂは、実施形態による三角形の相互接続部１１６０を備える、図１４Ａの複数の相互接続されたスパイラル部１１２０を含む、例示的な２ボックスファイスパイラル部の二十四角形ベースのシステムを説明する。三角形の相互接続部１１６０のそれぞれは、スパイラル部１１２０のうちの３個をつなげて、図１４Ｂに示されているように、３個のスパイラル部１１２０のそれぞれからのスパイラルアーム１１４０が三角形の相互接続部１１６０の角にそれぞれ接続されるようにする。
[0097] 図１５Ａ〜１７Ｂは、非伸張状態及び伸張状態にある薄膜メッシュ１１０の部分を示す。例えば、図１５Ａは、伸張されていない（すなわち非伸張状態にある）図９Ａの複数の相互接続されたスパイラル部９０２０を含む３ボックスファイスパイラル部の十二角形ベースのシステムを含む、薄膜メッシュ１１０の一部分を示す。図１５Ｂは、伸張されている（すなわち伸張状態にある）図９Ａの複数の相互接続されたスパイラル部９０２０を含む３ボックスファイスパイラル部の十二角形ベースのシステムを含む、薄膜メッシュ１１０の一部分を示す。
[0098] 図１５Ａ及び図１５Ｂのスパイラル部９０２０は、異なるスパイラル部９０２０のスパイラルアーム９０４０を一緒につなぐことによって、相互接続部される。このタイプの相互接続部は、スパイラル部９０２０が３つの伸張軸を有することができるようにする。スパイラル部９０２０のスパイラルアーム９０４０のそれぞれは、幅がおよそ３ミクロンとし得る。実験データによって、スパイラルアーム９０４０の幅がおよそ３ミクロンの状態では、スパイラル部９０２０が伸張されていないとき（すなわち非伸張状態にある）、ノード（例えば、スパイラル部の中心）からノード（例えば、スパイラル部の中心）までの距離が、およそ１３０μｍであることが示されている。そして、スパイラル部９０２０が伸張されているとき（すなわち伸張状態にある）、ノード（例えば、スパイラル部の中心）からノード（例えば、スパイラル部の中心）までの距離は、およそ２２０μｍである。そのようなものとして、軸当たりの伸張の百分率は、およそ６７パーセントである。これは、およそ２７０パーセントの薄膜メッシュ１１０の表面積の増加をもたらす。
[0099] 図１６Ａ〜１７Ｂは、非伸張状態及び伸張状態にある、三角形の相互接続部９０６０を含む薄膜メッシュ１１０の部分を示す。特に、図１６Ａは、伸張されていない（すなわち非伸張状態にある）三角形の相互接続部９０６０を備える図９Ａの複数の相互接続されたスパイラル部９０２０を含む３ボックスファイスパイラル部の十二角形ベースのシステムを含む、薄膜メッシュ１１０の一部分を示す。図１６Ｂは、伸張されている（すなわち伸張状態にある）三角形の相互接続部９０６０を備える図９Ａの複数の相互接続されたスパイラル部９０２０を含む３ボックスファイスパイラル部の十二角形ベースのシステムを含む、薄膜メッシュ１１０の一部分を示す。
[0100] 図１６Ａ及び図１６Ｂのスパイラル部９０２０は、三角形の相互接続部９０６０によって異なるスパイラル部９０２０のスパイラルアーム９０４０を一緒につなぐことによって、相互接続部される。このタイプの相互接続部は、スパイラル部９０２０が６個の伸張軸を有することができるようにする。スパイラル部９０２０のスパイラルアーム９０４０のそれぞれは、幅がおよそ３ミクロンとし得る。実験データによって、スパイラルアーム９０４０の幅がおよそ３ミクロンの状態で、スパイラル部９０２０が伸張されていないとき（すなわち非伸張状態にある）、ノード（例えば、スパイラル部の中心）からノード（例えば、スパイラル部の中心）までの距離はおよそ１３０μｍであることが示されている。そして、スパイラル部９０２０が伸張されているとき（すなわち伸張状態にある）、ノード（例えば、スパイラル部の中心）からノード（例えば、スパイラル部の中心）までの距離はおよそ２７０μｍである。軸当たりの伸張の百分率は、およそ６８パーセントである。これにより、およそ２８０パーセントの薄膜メッシュ１１０の表面積の増加をもたらす。この設計はまた、ｍｍ２当たりおよそ１５０個の細孔の細孔密度をもたらし、及び最長支柱間距離はおよそ５０μｍである。
[0101] 図１７Ａ及び図１７Ｂは、非伸張状態及び伸張状態にある、代替的な三角形の相互接続部９０７０を含む薄膜メッシュ１１０の部分を示す。図１７Ａ及び図１７Ｂの三角形の相互接続部９０７０は、図１６Ａ及び図１６Ｂの三角形の相互接続部９０６０とは異なるように設計されており、図１７Ａ及び図１７Ｂの三角形の相互接続部９０７０が、ある角度回転されて、薄膜メッシュ１１０の単位セル９０００をより効率的にパッキングさせることができるようにしている。図１７Ａは、代替的な三角形の相互接続部９０７０を備える図９Ａの複数の相互接続されたスパイラル部９０２０を含む３ボックスファイスパイラル部の十二角形ベースのシステムを含む薄膜メッシュ１１０の一部分を示す。図１７Ｂは、図１７Ａの薄膜メッシュ１１０の一部分の拡大図を示す。
[0102] ＩＶ．脱出防止（Anti-Prolapse）バックボーン設計によるスパイラルベースの薄膜メッシュ機器
[0103] 薄膜メッシュ１１０は、薄膜メッシュ機器１２０、例えば血管内ステントにおいて用いられ得る。図１８は、薄膜メッシュ１１０で被覆された薄膜メッシュ機器（例えば、血管内ステント）１２０を示す。薄膜メッシュ機器１２０は、起伏のある湾曲形状を含むバックボーン（例えば、ステントバックボーン）１２２を含み得、これは、図１８に示すように、さらに、湾曲形状の起伏部間に取り付けられた複数のＳ字形状１２２ｓを含む。バックボーン１２２に組み込まれたＳ字形状１２２ｓは、薄膜機器１２０が曲線状の輪郭を付けられるすなわち曲げられるときに、薄膜機器１２０の薄膜メッシュ１１０の脱出を防止する。
[0103] 薄膜メッシュ１１０は、薄膜メッシュ機器１２０、例えば血管内ステントにおいて用いられ得る。図１８は、薄膜メッシュ１１０で被覆された薄膜メッシュ機器（例えば、血管内ステント）１２０を示す。薄膜メッシュ機器１２０は、起伏のある湾曲形状を含むバックボーン（例えば、ステントバックボーン）１２２を含み得、これは、図１８に示すように、さらに、湾曲形状の起伏部間に取り付けられた複数のＳ字形状１２２ｓを含む。バックボーン１２２に組み込まれたＳ字形状１２２ｓは、薄膜機器１２０が曲線状の輪郭を付けられるすなわち曲げられるときに、薄膜機器１２０の薄膜メッシュ１１０の脱出を防止する。
[0104] 例えば、図１９Ａは、ステント１９００が曲線状の輪郭を付けられるすなわち曲げられるときに脱出１９３０を示す、従来の血管内ステント１９００のステントカバー１９１０を示す。ステント１９００は、追加的な構造がバックボーン１９２０に含まれていない、起伏のある湾曲形状を含む（例えば、追加的な構造がバックボーン１９２０の起伏のある湾曲形状内に含まれていない）、従来のバックボーン１９２０を含む。従来のステント１９００が曲げられるとき、ステントカバー１９１０は脱出し１９３０、それにより、ステント１９００の完全性及び機能性に影響を及ぼす。図１９Ｂは、薄膜メッシュ機器１２０のバックボーン１２２内にＳ字形状の湾曲部１２２ｓを追加しているため、脱出していない状態で曲線状の輪郭を付けられているすなわち曲げられている、図１９Ａの薄膜メッシュ機器１２０を示す。
[0105] Ｖ．スパイラルベースの薄膜メッシュの製造プロセス
[0106] 図２０は、薄膜メッシュ機器、例えば薄膜メッシュ機器１２０用の薄膜メッシュ、例えば薄膜メッシュ１１０を製作するためのプロセス２０００のフロー図である。図２１Ａ〜２１Ｅに示すように、ブロック２００２において、トレンチがウエハ２１００（例えば、シリコンウエハ又は他のウエハ）に形成される。図２１Ａは、上部に厚さ５００ナノメートル（ｎｍ）〜１マイクロメートル（μｍ）の酸化物層を有し得るウエハ２１００を示す。図２１Ｂに示すように、フォトレジスト２１０２が、ウエハ２１００上にスピンコート（spun-coated）される。図２１Ｃに示すように、フォトレジスト２１０２をパターニングし、且つフォトリソグラフィを使用して現像することによって、露出した領域２１０４のパターンが形成される。パターンは、スパイラル部の陰の領域及び／又は相互接続部、例えば三角形の相互接続部の陰の領域を規定し得る。露出した領域２１０４のパターンは、エッチングに利用可能である。図２１Ｄに示すように、少なくとも１５μｍの深さ（例えば、２５μｍ〜２００μｍの深さ）の溝又はトレンチ２１０６を形成するために、深掘反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ：Deep reactive ion etching）が行われる。フォトレジスト２１０２が除去され、且つウエハ２１００が洗浄されて、図２１Ｅに示すような、トレンチ２１０６のある、エッチング済みのウエハ２１００を生じる。トレンチ２１０６は、薄膜メッシュ２１０用のテンプレートを提供する微細パターンを形成し得る。例えば、微細パターンは、図１５Ａ〜１７Ｂに示すものなどのスパイラル部の陰の領域を規定し得る。ＤＲＩＥプロセスを使用する微細パターンの解像度は、例えばおよそ１μｍとし得る。ウエハ２１００は、複数の微細パターンを含み得る。本明細書では、測定可能な値に言及するときの用語「およそ」は、その値の±２０％、±１０％、±５％、±１％、±０．５％、又は±０．１％の変動を含む。
[0106] 図２０は、薄膜メッシュ機器、例えば薄膜メッシュ機器１２０用の薄膜メッシュ、例えば薄膜メッシュ１１０を製作するためのプロセス２０００のフロー図である。図２１Ａ〜２１Ｅに示すように、ブロック２００２において、トレンチがウエハ２１００（例えば、シリコンウエハ又は他のウエハ）に形成される。図２１Ａは、上部に厚さ５００ナノメートル（ｎｍ）〜１マイクロメートル（μｍ）の酸化物層を有し得るウエハ２１００を示す。図２１Ｂに示すように、フォトレジスト２１０２が、ウエハ２１００上にスピンコート（spun-coated）される。図２１Ｃに示すように、フォトレジスト２１０２をパターニングし、且つフォトリソグラフィを使用して現像することによって、露出した領域２１０４のパターンが形成される。パターンは、スパイラル部の陰の領域及び／又は相互接続部、例えば三角形の相互接続部の陰の領域を規定し得る。露出した領域２１０４のパターンは、エッチングに利用可能である。図２１Ｄに示すように、少なくとも１５μｍの深さ（例えば、２５μｍ〜２００μｍの深さ）の溝又はトレンチ２１０６を形成するために、深掘反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ：Deep reactive ion etching）が行われる。フォトレジスト２１０２が除去され、且つウエハ２１００が洗浄されて、図２１Ｅに示すような、トレンチ２１０６のある、エッチング済みのウエハ２１００を生じる。トレンチ２１０６は、薄膜メッシュ２１０用のテンプレートを提供する微細パターンを形成し得る。例えば、微細パターンは、図１５Ａ〜１７Ｂに示すものなどのスパイラル部の陰の領域を規定し得る。ＤＲＩＥプロセスを使用する微細パターンの解像度は、例えばおよそ１μｍとし得る。ウエハ２１００は、複数の微細パターンを含み得る。本明細書では、測定可能な値に言及するときの用語「およそ」は、その値の±２０％、±１０％、±５％、±１％、±０．５％、又は±０．１％の変動を含む。
[0107] ブロック２００４において、図２１Ｆに示すように、リフトオフ層とも呼ばれる犠牲層２１０８（例えば、クロム犠牲層又は銅犠牲層）が堆積される。犠牲層２１０８は、スパッタ堆積又は蒸着、例えば電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ：electron beam physical vapor deposition）によって堆積され得る。犠牲層２１０８の厚さは、例えば、１μｍ以下（例えば、およそ５００ｎｍ）とし得る。
[0108] ブロック２００６において、図２１Ｇに示すように、ニチノール層２１１０が堆積される。ニチノール層２１１０の厚さは、例えば、１μｍ〜２０μｍ（例えば、およそ５μｍ）とし得る。トレンチ２１０６に対応する領域にスパッタされたニチノールは、トレンチ２１０６の底部に落ちるため、ウエハ２１００のトレンチ２１０６の微細パターンは、図１５Ａ〜１７Ｂに示すような、薄膜メッシュ１１０のスパイラル部の陰の領域などに対応する開窓（fenestrations）（例えば、閉ざされた開窓）としてニチノール層２１１０に複製される。結果として生じる開窓のパターンはまた、フィッシュ（fiche）として示され得、その開窓は、薄膜メッシュ１１０の拡張前、閉ざされた形態にある（例えば、図１５Ａ及び図１６Ａを参照）。マイクロフィッシュと同様に、開窓の各フィッシュ又はパターンは、薄膜メッシュ１１０が、開窓を完全に開けるまで拡張されるとき（例えば、図１５Ｂ及び図１６Ｂを参照）、結果として生じる開窓を効果的にコード化する。
[0109] ブロック２００８において、図２１Ｈに示すように、シャドーマスク２１１２が適用される。シャドーマスク２１１２は、メッシュ領域２１１４に適用され、且つボンディング層２１１８を堆積するためのシーム領域２１１６を露出する。
[0110] ブロック２０１０において、図２１Ｉに示すように、ボンディング層２１１８（例えば、アルミニウムボンディング層）が堆積される。ボンディング層２１１８の厚さは、例えば、１μｍ以下（例えば、およそ５００ｎｍ）とし得る。
[0111] ブロック２０１２において、図２１Ｊに示すように、シャドーマスク２１１２が除去される。
[0112] ブロック２０１４において、図２１Ｋに示すように、シャドーマスク２１２０が適用される。シャドーマスク２１２０は、シーム領域２１１６に適用され、且つ犠牲層２１２２を堆積するためにメッシュ領域２１１４を露出する。
[0113] ブロック２０１６において、図２１Ｌに示すように、犠牲層２１２２（例えば、クロム犠牲層又は銅犠牲層）が堆積される。犠牲層２１２２の厚さは、例えば、１μｍ以下（例えば、およそ５００ｎｍ）とし得る。
[0114] ブロック２０１８において、図２１Ｍに示すように、シャドーマスク２１２０が除去される。
[0115] ブロック２０２０において、図２１Ｎに示すように、ニチノール層２１２４が堆積される。ニチノール層２１２４の厚さは、例えば、１μｍ〜５０μｍ（例えば、およそ５μｍ）とし得る。ブロック２００６と同様に、トレンチ２１０６に対応する領域にスパッタされたニチノールは、トレンチ２１０６の底部に落ちるため、ウエハ２１００のトレンチ２１０６の微細パターンは、図１５Ａ及び図１６Ａに示すような、対応する開窓（例えば、閉ざされた開窓）、例えば薄膜メッシュ１１０のスパイラル部の陰の領域として、ニチノール層２１２４上に複製される。
[0116] ブロック２０２２において、図２１Ｏに示すように、保護層２１２６（例えば、保護クロム層）が堆積される。保護層２１２６の厚さは、例えば、１μｍ以下（例えば、およそ５００ｎｍ）とし得る。
[0117] ブロック２０２４において、ニチノール層２１１０、２１２４及びボンディング層２１１８はアニールされて、図２１Ｐに示すように薄膜メッシュ１１０を形成する。ニチノール層２１１０、２１２４及びボンディング層２１１４を備えるウエハ２１００が、高温で（例えば、およそ６７５℃でおよそ１０分）アニールされて、ボンディング層２１１８を融解し、且つ非晶質のニチノール層２１１０、２１２４を結晶化させ得る。ニチノール層２１１０及びニチノール層２１２４は、内側シーム（inseam）領域２１１６に融合される。
[0118] ブロック２０２６において、図２１Ｑに示すように薄膜メッシュ１１０が剥離される。アニールされたウエハ２１００は、クロムエッチング液内に（例えば、およそ１時間）置かれて、ウエハ２１００の上部から薄膜メッシュ１１０を剥離し得る。
[0119] ブロック２０２８において、薄膜メッシュ１１０は拡張されて、開放されたスパイラル部、例えば図１５Ｂ及び図１６Ｂに示すようなスパイラル部を備える三次元薄膜メッシュ１１０を形成する。リフトオフプロセスと、犠牲層の複数の層によって分離されたニチノールの複数の層の堆積とを組み合わせることによって、他の実施形態において、様々な他の三次元形状の薄膜メッシュ１１０の製作を可能にすることが理解される。
[0120] 薄膜メッシュ膜（例えば、薄膜メッシュ１１０）、又は対応するハイブリッド膜／構造が、下記で説明するような様々な治療に使用され得る。
[0121] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜は、患者の体内の様々な治療箇所において、例えば様々なタイプの神経血管系（neurovasculature）、頚動脈血管床、心血管床、大動脈血管床、腸骨血管床、腎血管床、抹消血管床、上肢血管床において、及び他の同様の治療箇所において、使用され得る。
[0122] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、例えば、火傷、褥瘡、瘢痕形成術、下肢虚血性潰瘍、並びに他の急性及び慢性創傷の創傷治癒を促すために使用され得る。
[0123] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、損傷からか又は外科的介入からかに関わらず、激しい出血を止めるために使用され得る（「止血」）。
[0124] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、骨治癒を促すために使用され得、これは、骨折部位の周りに巻かれる若しくはその内部に置かれるか、又は骨間の隙間を塞ぐ他の材料（例えばチタン）で形成された構造要素の周りに巻かれる。
[0125] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、ヒトの軟骨細胞を増殖させ、且つ薄い軟骨板を生じるために使用され得る。この軟骨板は、膝若しくは股関節の関節置換手術又は他の骨関節炎の状態を遅らせるために、関節の手術において使用され得る。
[0126] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、腫瘍の外科的切除に続いて腫瘍部位で直接化学療法を行うために使用され得る。
[0127] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、心筋梗塞部位に心筋細胞を配置するために心臓手術において使用され得る。梗塞を受けて、外科医は、瘢痕領域を切除し、且つ膜又はハイブリッド膜を挿入して、一般に心筋梗塞を伴う瘢痕組織とは対照的な、健康な組織の再生を促す。
[0128] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、損傷後の神経再生用の足場機器として使用され得る。薄膜メッシュ膜又はハイブリッド膜は、軸索成長を制御式に促すために、天然（native）の神経の様に整列したチャンネルを有する。
[0129] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、薄膜メッシュの弾性特性ゆえに、靭帯を置き換えるために、再建手術又は美容整形において使用され得る（例えば、乳房組織は、器官の形状及び機械的特性を生じさせる複数の小さい靭帯要素を含み、及び乳房切除後プロテーゼ、すなわち、乳房インプラントは、本質的には、食塩水、シリコーンゲル、又は他の材料の非構造化袋である）。
[0130] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、及び／又は対応するハイブリッド膜／構造は、軟骨細胞の下地が作られた（seeded）とき、より複雑な軟骨性構造（例えば、外耳、鼻の複数の部分）の基礎を作るために接合され得る。
[0131] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、外傷によって又は疾患（例えば、腫瘍）によって損傷された眼の複数の要素を置き換えるために使用され得る。
[0132] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、肺の気管支樹の置換要素を構成するために使用され得る。
[0133] いくつかの実施形態では、ニチノールで構成されるか若しくはそれを含む、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、筋細胞の下地が作られて、置換骨格筋を構成し得る。ニチノールは、そこに電流が通されると形状を変化させる能力を有するため、好都合にも、義肢に使用され得る。
[0134] いくつかの実施形態では、薄膜メッシュ膜、薄膜メッシュ構造、又は対応するハイブリッド膜／構造は、対象の解剖学的部位へ小分子及び大分子（すなわちタンパク質）の双方を送達するための手段として使用され得る。
[0135] 上述の方法が、ある順序で発生するいくつかの事象を示す場合、本開示の恩恵にあずかる当業者は、順序は修正されてもよいこと、及びそのような修正例は、本開示の変形例に従うことを認識する。さらに、方法の複数の部分は、可能なときには、並行プロセスにおいて同時に実施されても、並びに連続して実施されてもよい。さらに、方法のより多くのステップ又はより少ないステップが実施され得る。
[0136] いくつかの説明に役立つ実施形態及び方法を本明細書で開示したが、上記の開示から、当業者には、そのような実施形態及び方法の変形例及び修正例は、本開示の真の趣旨及び範囲から逸脱せずになされ得ることが明らかとし得る。多くの他の例が存在し、それぞれ、詳細情報に関してのみ、他のものとは異なる。従って、本開示は、添付の特許請求の範囲並びに適用法のルール及び原理によって求められる範囲に限定されるだけであるとする。
Claims (20)
- 全方向に拡張可能な複数のスパイラル部を含む、薄膜メッシュ
を含む、薄膜メッシュ機器。 - 前記複数のスパイラル部は、前記薄膜メッシュのほぼ中心点の周りに配置されている、請求項１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記スパイラル部のそれぞれは、３個のスパイラルアーム、４個のスパイラルアーム、６個のスパイラルアーム、１２個のスパイラルアーム、又は２４個のスパイラルアームのうちの１つを含む、請求項１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記スパイラル部のそれぞれに関し、隣接するスパイラルアーム間の距離は、前記スパイラルアームが前記スパイラル部の中心から放射状に広がるにつれて、長くなる、請求項１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記薄膜メッシュは、さらに、複数の三角形の相互接続部を含み、前記三角形の相互接続部のそれぞれは、前記スパイラル部のうちの３つを互いにつないでいる、請求項１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記スパイラル部のそれぞれは、対数スパイラル部、黄金スパイラル部、近似黄金スパイラル部、ボックスファイスパイラル部、又はフィボナッチスパイラル部のうちの１つである、請求項１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記ボックスファイスパイラル部は、２ボックスファイスパイラル部、３ボックスファイスパイラル部、又は４ボックスファイスパイラル部のうちの１つである、請求項６に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記薄膜メッシュは薄膜ニチノール（ＴＦＮ）を含む、請求項１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記薄膜メッシュは、治療モダリティにコーティングされるか又は接合されるかの少なくとも一方である、請求項１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記治療モダリティは、小分子、ペプチド、抗体、ポリマー、バイオポリマー、細胞、又は組み換え細胞のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の薄膜メッシュ機器。
- 長手方向軸に延在するバックボーン；及び
前記バックボーンに組み立てられた薄膜メッシュ
を含む、薄膜メッシュ機器であって、
前記薄膜メッシュは、全方向に拡張可能な複数のスパイラル部を含む、薄膜メッシュ機器。 - 前記複数のスパイラル部は、前記薄膜メッシュのほぼ中心点の周りに配置されている、請求項１１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記スパイラル部のそれぞれは、３個のスパイラルアーム、４個のスパイラルアーム、６個のスパイラルアーム、１２個のスパイラルアーム、又は２４個のスパイラルアームのうちの１つを含む、請求項１１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記薄膜メッシュは、さらに、複数の三角形の相互接続部を含み、前記三角形の相互接続部のそれぞれは、前記スパイラル部のうちの３つを互いにつないでいる、請求項１１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記薄膜メッシュはシリンダー形状を含み、及び、前記スパイラル部のうちの少なくとも１つが、前記薄膜メッシュが前記シリンダー形状の長手方向軸に沿って及び前記シリンダー形状の周方向に沿って拡張するように、拡張される、請求項１１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記薄膜メッシュは、前記周方向に沿って拡張可能であり、前記シリンダー形状を半径方向に拡張させて、前記シリンダー形状の直径を大きくさせることができる、請求項１５に記載の薄膜メッシュ機器。
- 前記バックボーンは、複数のＳ字形状の湾曲部を含む、請求項１１に記載の薄膜メッシュ機器。
- 薄膜メッシュを形成するための方法であって：
基板の表面にトレンチの微細パターンを深掘反応性イオンエッチングすることであって、前記トレンチは、形成されるべき、前記薄膜メッシュにある、複数のスパイラル部の陰の領域に対応していること；
前記エッチングされた基板にリフトオフ層を堆積すること；
前記リフトオフ層の上側を覆って第１のニチノール層を堆積すること；及び
前記薄膜メッシュを形成するために前記リフトオフ層をエッチングすること
を含む、方法。 - 前記トレンチは、さらに、三角形の相互接続部の陰の領域に対応し、これは、それぞれ、前記スパイラル部のうちの３つを互いにつなぐ、請求項１８に記載の方法。
- さらに、
前記第１のニチノール層の少なくとも１つの領域にボンディング層を堆積すること；
前記第１のニチノール層の残りの領域に犠牲層を堆積すること；
前記ボンディング層及び前記犠牲層に第２のニチノール層を堆積すること；並びに
前記ボンディング層を備える前記第１のニチノール層及び前記第２のニチノール層をアニールすること；
を含み、
前記エッチングは、さらに、前記犠牲層をエッチングして、三次元形状を有する前記薄膜メッシュを形成する、請求項１８に記載の方法。
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