JP4194119B2 - 多層液体を吸収及び変形するための装置 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は多層液体を吸収及び変形するための装置に関するものである。より詳細には医療目的用の装置であり、さらに詳細には、液体が水である装置を使用している自己膨張する内部がアルミナの血管ステントに関する。
いくつかの実施形態において、ステントは生物学的に分解できるものであり、または治療薬を放散でき、または同時に生物学的分解ができると共に治療薬を放散できるものである。
生物学的分解ができると共に治療薬を放散するステント、及び他の医療装置は、例えば以下の特許文献により明らかなように当該分野において新しいものではない。特許文献とは１９９４年４月２６日にマーチ等（Ｍａｒｃｈ）に付与された米国特許第５，３０６，２５０号、１９９５年８月２２日にユーリー等（Ｅｕｒｙ）に付与された米国特許第５，４４３，４５８号、１９９５年８月２２日にブセミ等（Ｂｕｓｃｅｍｉ）に付与された米国特許第５，４４３，４９５号、１９９５年１１月７日にブセミ等（Ｂｕｓｃｅｍｉ）に付与された米国特許第５，４６４，４５０号、１９９６年３月１９日にブセミ等（Ｂｕｓｃｅｍｉ）に付与された米国特許第５，５００，０１３号、及び１９８８年４月２７日に公開された特開昭第６３−９７１５８号である。
１９９５年２月１４日にタワー（Ｔｏｗｅｒ）に付与された米国特許第５，３８９，１０６号には、ワイヤフレームの内側に配置された不浸透性のポリマー膜を有するステントが記載されている。しかしながら、この膜は生物学的に分解できない。
水で膨張する材料を使用した装置は、それらのいくつかはステントであるが、以下の特許に記載されている。１９８４年７月１７日にエルリード等（Ｅｒｒｅｄｅ）に付与された米国特許第４，４６０，６４２号、１９８５年１月２９日にゴールド等（Ｇｏｕｌｄ）に付与された米国特許第４，４９６，５３５号、１９８９年１０月１０日にジョー（Ｊｏｈ）に付与された米国特許第４，８７２，８６７号、１９９２年１１月１７日にフロワ（Ｆｒｏｉｘ）に付与された米国特許第５，１６３，９５２号、１９９３年８月１０日にシルベストリー（Ｓｉｌｖｅｓｔｒｉｎｉ）に付与された米国特許第５，２３４，４５６号、１９９３年１１月２日にフロワ（Ｆｒｏｉｘ）に付与された米国特許第５，２５８，０２０号、１９９５年１１月７日にグラストーラ（Ｇｌａｓｔｒａ）に付与された米国特許第５，４６４，４１９号、１９９６年９月にターク（Ｔｕｒｋ）に付与された米国特許第５，５５４，１８０号、１９９４年９月１４日に付与された欧州特許第０５０２９０５Ｂ１号、及び１９９５年３月２９日に付与された欧州特許第０４４１５１６Ｂ１号である。上記特許のうちどの特許においても、本発明のように、または本発明と同様の目的のために膨張する材料を使用していない。
上記特許のすべての内容は、本発明において援用されている。
発明の要旨
本発明の基本概念は、一般的方法においてバイメタルに類似する。バイメタルは接着された２つの金属から成り、これらの金属は異なる膨張性を有するためゆがみが生じる。例えば、最もよく知られるバイメタルは２枚の金属の薄板から成り、これら２枚の金属薄板は熱膨張率が異なるもので互いに接着されている。このようなゆがみまたは曲折は温度変化に対する応答である。梁、らせんまたは渦巻き構造の形態のバイメタルは、サーモスタット及び温度計のような温度を検知する装置に通常、使用されていた。
他方、本発明は類似した方法において、２層またはそれ以上の層が重ね合わされた形に結合し、これらの層のうち少なくとも２層は異なる液体吸収性を現す。例えば、２層構造において、一方の層が親水性で他方の層が非親水性であるか、または他方の層が一方の層に比べて親水性において劣る場合には、水に曝すと、親水性の層に水が吸収されて層が膨張するため、同様にゆがみまたは曲折が生じる。他の層に重ね合わされているため、前述したようにバイメタル構造のゆがみに類似したゆがみまたは曲折が生じる。
梁状構造はアクチュエーターまたはそれに類似したものとして使用され、水またはその他の吸収性液体の存在に対して応答または表示する。
以下において詳細に記述するように、この概念は自己膨張ステントを含むがこれに限定されず、種々の医療分野の適用において使用される。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の一般概念を利用した基本装置の一実施形態における製造方法及び形成方法を示す概略図である。
図２は明らかに異なる２つの使用に供された本発明の２つの別の実施形態を示す概略図である。
図３は本発明を利用した普通サイズの自己膨張ステントの斜視図である。
図４は配置のために管状／らせん状の形状に形成された自己膨張ステントとして図２の実施形態の１つの使用を示し、管状／らせん状の形状に配置された及び膨張した形状を示す概略図である。
図５は別のステントの実施形態である。
図６は別のステントの実施形態である。
好適な実施形態の詳細な説明
図１において、本発明の多層液体を吸収及び変形するための装置は、少なくとも２層の材料から構成され、一方は水を吸収しない材料１０、他方は水を吸収する材料１２である。この２層は一般的に図１の１４において示すように重ねて接合することにより結合され、２層構造を形成する。２層の材料がポリマーの材料である場合、これは最も好ましいが、これら２層は適切な接着剤、熱または溶剤を施すことにより結合される。水に接触したとき、図１の１６に示すように、水を吸収する層１２は水を吸収すると直ちに膨張し、図１の１８に示すように、水の吸収による膨張直後に層１２に発生した力のために変形及び／または曲折が生じる。
必要な変形及び／または曲折を現すために、２つの層１０，１２は異なる吸収性を有することのみが必要とされる。一方の層が他方の層よりも親水性に優れるならば、両層とも親水性でもよい。一方の層が非吸収性であると、他方の層が最大限に吸収性を有することになる。非吸収性の層はステント構造において蒸着される層のような薄い金属でもよいが、両層は実際上ポリマーであることが好ましい。
水吸収性の層はそれ自体が吸収性の材料であるか、または、以下において記載する適用ではより好ましく、図１に示すようにポリマーの水膨張性粒子を含む複合形態における適切なポリマー材料から成る。
２層以上の層が利用される。これらの層は吸収性の層と非吸収性または比較的吸収性が低い層の組合せでもよく、金属性、及び所望する強度を有する他の非ポリマーの層を含むものでもよいが、これらの層は所望するまたは他の理由による変形を調節する。
表１は層１０として使用されるポリマー材料、または水膨張性粒子を保持するための複合層１２における基質ポリマー材料として使用されるポリマー材料の例を示す。

表２は、複合層１２における水吸収性粒子として使用されるポリマー材料の例を示す。これらの材料はすべて生物学的な分解性を有する。しかしながら、生物学的な分解性を有しない水膨張性材料は使用できない。

表３は、水膨張層１２を形成するそれ自体が水膨張性のポリマー材料、または別の方法では粒子として形成されて他のポリマー材料と共に基質として複合層１２に使用されるそれ自体が水膨張性のポリマー材料の例を示す。層１２が複合形態である場合、表１のポリマー材料のような非吸収性材料でも基質材料として使用できる。

表３において、コラーゲン及びポリアクリレート−デンプン共重合体は生物学的分解性を有する。表３の他の材料は水に溶解する。
先行技術において公知な他の水膨張性材料は、層１２内において、または層１２そのものとして使用できる。例えば、親水性ポリウレタン及び米国特許第４，８７２，８６７号と同様な材料；米国特許第５，１６３，９５２号及びその継続特許第５，２５８，０２０号の実験例３，７，９，１０，１１に記載され、１０欄の３０〜３７行において記述されている水膨張性プラスチックポリマー；セルロースとデンプン、寒天の共重合体、及びポリマー酸のような米国特許第５，５５４，１８０号の固体吸収剤；米国特許第４，４６０，６４２号の水膨張性基質材料；米国特許第４，４９６，５３５号及び第４，８７２，８６７号の水膨張層が使用できる。
図２、図３に関して、本発明の２つの好適な実施形態が示されている。図２の２０において示すように２枚のポリマー材料のシート１０，１２を互いに重ね合わすと、図１について記載したように、２層の積層構造が形成される。これらの２枚のシートは丸めて細長い管２１に形成されるが、図３にはその斜視図を、図２にはその端面図が示されている。図２には２つ別の形態２２，２４が示され、管の内側に層１０または層１２のどちらを配置するかにより２つの異なるタイプの装置が形成される。図２の２２に示すように層１２が管の外側で層１０が管の内側に配置されるならば、層１２が水または他の吸収剤を吸収したとき、図２の２４に示すように管は縮径される。他方、図２の２６に示すように層１２が管の内側で層１０が管の外側に配置されるならば、層１２が水または他の吸収剤を吸収したとき、図２の２８に示すように管は拡径される。
図２の２２−２４に示す第一のタイプの装置は、管状導管（図示せず）の周囲に配置されてシール装置として使用できる。被吸収剤が存在する場合において、装置２２−２４は前記のような管状導管の周囲で封印して縮小する。例えば、医療分野の適用においては、このような装置は、開口されているか、そうでない場合には外側にパッチング及び／または強化材を必要とする血管または他の身体導管の周囲に配置される。水吸収剤を含むこのような装置は、身体流動物を吸収することにより縮小して血管または他の身体導管の周囲にしっかりフィットする。勿論、適切なサイズ関係が考慮されるべきであるが、このことについては選択して、装置に結合される材料により容易に決定できる。
本発明の最も好適な実施形態はステント装置への概念の応用を含む。図２に示す装置２６−２８はそのような実施形態であり、血管及び他の身体導管の内側に使用する自己膨張ステントとして機能する。また、このようなステントの適用に対して適切な大きさを考慮しなければならない。しかしながら、このようなステントは図２及び図３の形状に加えていくつかの形状及びスタイルが考えられる。
例えば、本発明の多層構造は、一般的に図４の３０に示すように通常の規定された大きさのらせん形状に形成される。これはステントであるから、吸収剤層１２は内側に位置される。先行技術において公知であるように、ステントは輸送のために適当なカテーテル（図示せず）に取り付けられる。輸送中の直径を最小にするために、輸送カテーテルに取り付けられるときは図４の３２に示すようにより小さい輸送直径に堅く巻回され、公知技術において知られているように除去可能な被覆により覆われる。所望する移植位置に配置され、被覆の除去により露出された直後にステント３２は通常のサイズ３０に膨張し、それから血液または他の身体流動物中の水分を吸収した後に規定された膨張したサイズ３４に自己膨張する。このサイズ３４の大きさは、ステントが使用される血管の内径に関係する。
丸めた管状の形状に限定されない他の形状は、図２に示す２種類のタイプの装置について本発明において実施できる。例えば、図５に示すようにせん孔された管形状３６、及び図６に示す他の形状３８のような形状でもよい。多くの他の形状及び構造タイプが移植及びステント技術に知られる形状及び構造タイプにおいては容易に明らかである。
本発明の概念を医療分野に適用するため、あらゆる生物学的分解性を有する材料から装置を作るようなそのようなステントである場合は好ましい。そのような材料は、例えば表１、表２、及び表３に含まれる。
２層以上の装置は本発明の概念を利用しているが、ここにおける詳細な説明は、最も好ましい構造として２層構造に限定される。
実験例
１層が疎水性で１層が親水性の２層の膜が、ステント使用への概念の適用を説明するために形成された。ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）及びポリジオキサノン（ＰＤＳ）の疎水性の層は、ホットプレート上でポリマーを溶融して２枚のガラス板の間で溶融物を押圧することにより膜を形成する。
親水性（水膨張性）の層は、前記ＰＣＬまたはＰＤＳのポリマー基質中にゼラチン粒子を使用した複合形態に形成される。ゼラチンは乳ばちで粉末にされてふるいにより２７０メッシュサイズに選別される。ポリマーはホットプレート上で溶融される。ゼラチン粒子はポリマー中において１０％及び２０％の量で混合される。溶融物は熱したガラスプレート上に流延されて膜を形成する。種々の厚さの膜が形成される。
これらの膜は溶剤接着剤としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）と、または接着用に使用される熱により重ね合わされる。
ゼラチンは室温（ＲＴ）またはそれ以下の温度で水を吸収し、体積膨張して著しく溶解せずにゲルになる。これは高温（約７０〜１００℃）で水に溶解する。ステントへの適用において、体温が約３７℃であり、ゼラチンは水を吸収するが多少なりとも溶解しない。
上記から明らかなように、複合層が利用されるとき、２つの層は同じポリマーを使用できる。しかしながら、２つの層には相異するポリマーも使用できる。また、非吸収性の層には金属が使用できるが、これは薄膜状またはその他の形態でもよい。前記したように、生物学的分解性の材料、または非生物学的分解性の材料が使用できる。これらの層は接着剤により、または熱溶融により重ね合わせられる。１つの層が被膜のように他の層の上に配置される。
コイルまたは円筒として形成された２層の膨張力は、層の厚さ、複合型の層に含まれる水吸収材料の量、各材料の水吸収及び膨張体積の可能性または容量、ポリマーのタイプ及び分子量に関係する。
各実験例はＰＣＬ及びゼラチンの複合層の上に重ねられたＰＣＬ層から成る。ＰＣＬ膜は種々の厚さに形成される。
（１）０．０６−０．０７ｍｍ
（２）０．０９−０．１０ｍｍ
（３）０．１２−０．１３ｍｍ
（４）０．１３−０．１４ｍｍ
（５）０．１７−０．１８ｍｍ
（６）０．３０−０．３１ｍｍ
上記の膜はホットプレート上のガラス瓶の中で約７０〜８０℃の温度でポリマーを熱して溶融することにより形成される。溶融物は平らなガラスプレート上に載置される。形成された膜の厚さは、プレート上に載置された溶融物の量及び溶融物を押圧する圧力に関係する。第二ガラスプレートが溶融物の頂面に載置され、２枚のプレートが互いに押圧する。これらのプレートはこの過程において暖められる。膜がある程度の平坦性及び厚さを有するようになった後、上側のプレートが除去され、膜が冷却される。膜は下側のプレートからはがされ、例えば８．０ｍｍ幅の帯板のサイズに切り取られる。
ＰＣＬ及びゼラチンの複合層は種々の厚さ、及び種々のゼラチン含有量において形成される。
ゼラチン粉末（粒子サイズは２７０メッシュ）を１０重量％含む場合。
（１）０．０９−０．１０ｍｍ
（２）０．１３−０．１４ｍｍ
（３）０．１８−０．２０ｍｍ
（４）０．２１−０．２２ｍｍ
（５）０．２５−０．２６ｍｍ
（６）０．３１−０．３２ｍｍ
ゼラチン粉末（粒子サイズは２７０メッシュ）を２０重量％含む場合。
（１）０．０７−０．０８ｍｍ
（２）０．０９−０．１２ｍｍ
（３）０．１３−０．１４ｍｍ
（４）０．２１−０．２２ｍｍ
（５）０．２５−０．２６ｍｍ
上記の膜はホットプレート上のガラス瓶の中で約１００℃にてＰＣＬポリマーを熱して溶融することにより形成される。ゼラチンは溶融物中で混合され、一定量の溶融物（量は所望する厚さに関係する）が熱いガラスプレートに移送される。第二ガラスプレートは溶融物の上に載置され、プレートは加熱されている間に互いに押圧される。ある程度の平坦性が得られた後、上側のプレートが除去され、膜は下側のプレート上で冷却される。その後、膜がはがされ、例えば０．９ｍｍ幅の帯板のサイズに切り取られる。
丸めて円筒にしたサンプルは種々の膜を重ね合わせることにより形成される。例えば、１０％のゼラチン及びＰＣＬから成る厚さが０．１３ｍｍの膜が、ＰＣＬから成る厚さが０．１０ｍｍの膜と結合される。２０％のゼラチン及びＰＣＬから成る厚さが０．１３ｍｍの膜が、ＰＣＬから成る厚さが０．１０ｍｍの膜と結合される。
これら２層は、各膜の片側に塗布される接着剤としてＴＨＦ中における濃度が１％のＰＣＬ溶液を使用することにより結合される。これらは結合して静置され１時間保持される。
ヒートガンを使用して２層を暖め、その後２層は丸められて図３に示す形状の閉成された円筒に形成される。２つの嵌合ガラス管がこの操作を容易にするために使用される。
これらの円筒は室温で水中に落下されたとき、５分以内に膨張することが観察できた。完全な膨張は一晩おいて観察できるが、１０％のゼラチンサンプルよりも２０％のゼラチンサンプルにおいてより大きな膨張が見られた。これは、膨張の大きさがゼラチン含有量に関係することを証明している。
以下のコードを利用して、ステントの別の実験例が前記したように実施された。
ＰＣＬ膜から成る幅が９．０ｍｍの帯板
Ｄ１ ０．０６−０．０７ｍｍの厚さ
Ｄ２ ０．０９−０．１０ｍｍの厚さ
１０％ゼラチン及びＰＣＬの複合膜から成る幅が９．０ｍｍの帯板
Ｘ１ ０．０９−０．１０ｍｍの厚さ
Ｘ２ ０．１３−０．１４ｍｍの厚さ
２０％ゼラチン及びＰＣＬの複合膜から成る幅が９．０ｍｍの帯板
Ｙ２ ０．１３−０．１４ｍｍの厚さ
Ｙ５ ０．２５−０．２６ｍｍの厚さ
これらの膜は種々の組合せで以下のように表示される。
Ｄ２＋Ｘ２＝ＤＸ２２
Ｄ２＋Ｙ２＝ＤＹ２２
Ｄ１＋Ｙ２＝ＤＹ１２
これらの膜が丸められて円筒に形成された場合、水中において室温で以下の膨張が観察された。

図４に示す形状のステントは、幅が１．０ｍｍで長さが４４−５５ｍｍのＤＹ２３の組合せの２層膜を使用して形成される。この帯板はガラス管の周囲にらせん状に巻回され、５２−５７℃で１５分間オーブンで加熱される。冷却後、ステントはガラス管のサイズに保持され、管／らせん形状に固定される。
ポリマーとして溶融温度が１０４．７℃の生物学的分解性を有するポリジオキサノン（ＰＤＳ）を使用して、２層膜が形成された。
ポリマーは溶融され、２部に分けられた。１部は流延されて厚さが０．０９−０．１０ｍｍの膜を形成した。１部は２０％のゼラチンが添加され、流延されて厚さが０．１３−０．１４ｍｍの膜を形成した。２層はほぼ溶融するまで熱することにより、またはＰＣＬ／ＴＨＦに予圧を与えてほぼ溶融するまで熱することにより、膜を互いに接着させて形成された。
前記の結果形成された２層は、１．８ｍｍ幅の帯板に切り取られ、より大きい管内に挿入される直径が３．０−４．０ｍｍのガラス管に帯板を巻くことにより、管／らせん形状に形成された。これらの型は９５℃のオーブンに配置して１５分間経過後、冷却された。これらのステントは水中に入れて４．０ｍｍから５．６ｍｍに膨張された（ＯＤ）。
上記のすべてのステントは、ステント機能として適切であると考えられる強い保持力を有する。
上記の実験例及び開示は例示することを意図したものであり、すべてを記述したものではない。これらの実験例及び記述は、当該分野における当業者に多くの変形及び変更を提案する。これらすべての変更及び変形は、添付された請求の範囲内に含まれるものとする。均等物がここに添付された請求の範囲内に包含されることを意図した実施形態につき、当該分野において公知な均等物は請求の範囲内に含まれるものとする。

Claims (11)

1. 内径と外径とを有するほぼ円筒形状の自己膨張ステントであって、該ステントは、該ステントの内径を画定する内側層（１２）と該ステントの外径を画定する外側層（１０）とを有し、該ステントはポリマー材料の組み合わせからなり、
   前記ポリマー材料の組み合わせは、第１ポリマー材料の内側層と該内側層に重ね合わされ結合された第２ポリマー材料の外側層とから成る２層形態をなし、内側層はステントの内壁を形成しており、
   内側層は外側層よりも大きい液体膨張性／吸収性を有し、ステントが液体に曝されると、内側層が膨張して外側層を変形させ、それにより該ステントが拡径されることを特徴とする自己膨張ステント。
2. 内側層は水吸収性の層であることを特徴とする請求項１に記載のステント。
3. 内側層は水吸収性及び非吸収性材料の複合物であることを特徴とする請求項１に記載のステント。
4. 内側層はポリカプロラクトンとゼラチンを含むことを特徴とする請求項３に記載のステント。
5. ポリマー材料の少なくとも１つが生物学的分解性を有することを特徴とする請求項１に記載のステント。
6. シートが丸められた形態であることを特徴とする請求項１に記載のステント。
7. らせんに巻いた帯板の形態であることを特徴とする請求項１に記載のステント。
8. 閉成された円筒の形態であることを特徴とする請求項１に記載のステント。
9. 内側層のみが膨張性／吸収性を有することを特徴とする請求項１に記載のステント。
10. 内側層のみがポリマーであることを特徴とする請求項１に記載のステント。
11. １層が放散される薬剤を支持することを特徴とする請求項１に記載のステント。

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