JP4243434B2 - 自己拡張式の欠損閉鎖装置 - Google Patents
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関連の出願
本出願は1997年12月19日に提出された同時係属中の米国特許出願第08/995097号の一部継続出願であり、該米国特許出願は1996年12月20日に提出された同時係属中の米国特許出願第08/771718号の一部継続出願である。
【0002】
発明の分野
本発明は人間のような動物の組織および筋肉の欠損、またはコンテナやフィルタのような構造体の壁の欠損を塞ぐための閉鎖装置と該装置の製造および使用とに関する。より詳細には、本発明は弾性特性をもった構造体によって支持される膜材を有する自己拡張式の閉鎖装置に関し、該閉鎖装置はコンパクトであって欠損部分を通して挿入することができ、その後この欠損部分を覆うためまたはシールするために拡大状態に戻される。
【0003】
発明の背景
壁の欠損は、概して人間のような動物の組織の壁の孔であったり、コンテナ、タンク、バッグ状フィルタや平坦なフィルタ、テント、膨張性の装置等の壁の孔であったりする。動物の筋肉や組織では、開口や欠損に閉塞装置や隔膜閉鎖装置を挿入することによって修繕が行われる。このような装置にはダス(Das)の米国特許第5334217号およびマークス(Marks)の同第5108420号が上げられる。
【0004】
ダスの特許には隔膜閉鎖装置、その使用法およびその組立方法が記載されており、ここでは可撓性を有する薄型材料でできた別個のディスクが超弾性材料によって支持され、壁の欠損を塞ぐのに用いられている。ディスクはこのディスクの中央において連接して互いに取付けられている。ダスの特許で用いられている可撓性を有する薄型材料には、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレンおよびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)ポリマが含まれる。超弾性材料はニッケルチタン合金(NiTi alloy(または「ニチノール」))である。
【0005】
ダスの特許の超弾性材料は幾つかの脚部分を有するフレームに形成され、三角形、六角形、円形および星形のような幾何学的形状をとる。フレームの脚部分の周りに膜材が巻き付けられる。隣り合った脚部分間のループは凹状の膜材の表面を形成するために脚部分を外側へ付勢し、これにより高い引張状態に維持される。
【0006】
マークの特許には圧縮状態でカテーテルを介して移送される閉塞装置が記載されている。閉塞すべき開口を通ると、装置が解放されて、二つの膜材を支持するワイヤが開口の両側に配置せしめられる。ドーム状または傘状に形成され、支持ワイヤが膜材を互いに向かって且つ開口が位置する壁に向かって付勢する。
【0007】
これら従来の装置には多くの欠点がある。ダスの特許の支持フレームはフレームの脚端部が対面して互いに対して取付けられる弾性的なワイヤのループを備える。ループは概して膜材の周囲を越えて延びて、隣接した筋肉や組織を刺激し且つ損傷を与えてしまう。
【0008】
同様に、マークの装置の晒されたワイヤは開口に近接した組織や筋肉または隔膜材に刺激物として作用してしまう。ここで、ワイヤ構造体のむき出しの尖った縁部はさらに組織を浸食してしまう。
【0009】
ダスおよびマークの特許の装置は、ワイヤが折畳まれている時に装置に所望でない厚さを加えてしまうような従来の厚さの膜材を使用している。加えて、これら特許は周囲膜支持体に依存しており、この周囲膜支持体は膜材の中央閉塞覆い部分を傷つきやすいままにする。
【0010】
ダスの特許の構成では、各脚部分にはその長さの中間に折り曲げ部分が設けられる。この折り曲げ部分はフレームが高い可撓性を有する組織に対して配置された時に装置を折り曲げてしまう傾向にあり、且つ膜材には血液によって圧力が加えられる。このことは、「胸部および心臓血管の手術誌、1996年112巻1号(The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery,Vol.112,No.1,1996)」においてアガーワル,S.K.(Agarwal,S.K.)、ゴッシュ,P.K.(Ghosh,P.K.)およびミッタル,P.K.(Mittal,P.K.)の「心房中隔欠損の閉鎖に用いられる装置の欠陥:機構および取扱」で報告されているように、欠陥のある機構である可能性がある。
【0011】
最後に、従来使用されてきた装置はどれも挿入直径および/または折畳み可撓性が十分に小さくない。この制限はこのような装置の有用性および使用の容易さを制限してしまう。
【0012】
したがって、上述したことを鑑みて、閉鎖装置を現存の閉鎖装置の外傷付与効果をなくすかまたは最小限にする閉鎖装置を提供することが望まれている。さらに、解剖学的な組織構造上に配置された場合に生理学的負荷状態において安定している装置を提供することが望まれている。加えて、欠損内に配置するために3mm(9F、9フレンチ)のカテーテル、好ましくは1.67mm(5F)または1.33mm(4F)のカテーテル、またはそれより小さいカテーテルに適応するように折畳み可能なまたは圧縮可能な欠損閉鎖装置を提供することが望まれている。
【0013】
従来の装置の欠点および不都合は同時係属中の二つの特許出願に記載された発明によって解決され克服される。これら同時係属中の発明装置は、如何なる従来の欠損閉鎖装置より良好に機能する欠損閉鎖装置を製作するために、薄い延伸膨張PTFEに組み合わされたニチノールフレームを用いている。特に、これら装置の利点は、これら装置が非常に小さい搬送工具へとコンパクトにすることができ、そして完全に作動直径に展開せしめられることにある。加えて、幾つかの従来の欠損閉鎖装置と違って、これら発明の装置は延伸膨張PTFEカバーによって保護されるフレームによる損傷から組織を良好に保護する。さらに、これら発明の装置は回収する必要にせまられた場合に遠隔操作で比較的簡単に欠損領域から引き出すことができる。
【0014】
親出願で開示した欠損閉鎖装置の良好な特性にもかかわらず、現在進行中の開発作業により、このような装置をさらに改良することが可能であることが分かった。まず、螺旋状フレームを備えた装置では、螺旋状フレームを最初に正確な螺旋で広げるために装置は注意深く展開されなければならない。螺旋が間違った方向に広がり始めてしまった場合、オペレータは装置を搬送工具内に引き戻して、装置が正確に拡張するように二度目の展開を試みなくてはならない。よって、螺旋状フレーム内で正確な付勢で一貫して展開するフレームが望まれている。
【0015】
第二に、親出願の装置をねじれた組織で使用することは、装置搬送機器が配置領域を通り抜けるのを補助するために概して別の案内ワイヤカテーテルまたは同様な装置を使用することが必要とされる。このことは付加的な機器の使用および外科領域で空間的制限を無理に強いることになる。そして、欠損領域に機器を展開することを補助することができる、より単純でよりコンパクトなシステムを組み込むことが望まれる。
【0016】
発明の開示
本発明は同時係属中の特許出願に記載の自己拡張式の欠損閉鎖装置の展開および使用における重大な改良に関する。本発明の欠損閉鎖装置は膜材を支持する螺旋状の外周部分を具備する。螺旋状の外周部分は弾性ワイヤから形成される。作動領域において装置を一貫して正確に搬送させるために弾性ワイヤフレームと搬送機器とに重要な改良が行われる。加えて、展開すべき領域への装置の通り抜けを補助するように展開機器が修正せしめられる。
【0017】
詳細には、ワイヤフレームは非円形のまたは「非対称形」の少なくとも一つのアイレットを備える。同様に、案内用心棒はアイレットが心棒に沿って直線的に摺動することができるように対応する非円形または非対称形である。ワイヤのアイレットおよび案内心棒の非対称状により、アイレットは心棒に対して回転することが防止される。本発明のこの非回転特性により、形成された弾性支持体、特に螺旋状支持体に付勢力または拘束が提供される。加えられる付勢力なしで、螺旋状のワイヤは様々に展開された形状をとる。本発明の付勢手段の付加により、一定の展開状態または展開形状が保証される。
【0018】
加えて、静脈内で中隔欠損閉鎖装置を搬送および配置するために、大抵、搬送カテーテルは曲がりくねった通路を案内されなければならない。そして、本発明の別の側面は、搬送を容易にするおよび搬送を簡単にする自己関節式カテーテル先端部を提供することにある。このため、カテーテルにはカテーテル管が身体内の通路を通って案内されるのを補助するのに適するフック状端部が設けられ、同様な方法で案内ワイヤカテーテルは、案内ワイヤを所定位置に向かって”進ませる”ためにそのフック状端部を使用して曲がりくねった組織を通って”蛇行”せしめられる。
【0019】
本発明では、フック状先端部は展開機器を展開領域内に進めるのを補助するために展開機器に一体的に組み込まれる。しかしながら、所定の位置につくと、展開機器は欠損閉鎖装置を正確に位置決めするためにフック状先端部を除去するのに適する。このことは搬送カテーテルの基端から閉鎖装置を進めることおよび収縮させることによって様々な角度に折り曲げられる自己関節式カテーテルの先端部を提供することによって成し遂げられる。言い換えると、欠損閉鎖装置がカテーテルの先端部を通って進められると、前記先端部は欠損閉鎖装置を直線移動するために直線状にせしめられる。したがって、カテーテルの先端部は角度付または折畳み案内位置と直線装置展開位置との少なくとも二つの異なった位置となるのに適する。欠損閉鎖装置がカテーテルの末端先端部を通って移動せしめられると、カテーテルの先端部が案内位置から装置展開位置へと移り変わられる。このことを遂行するために、カテーテル管は、所定位置に移動せしめられる間に折畳み状態を維持することと、装置が管を通って展開される時にフック状端部を直線状にするように曲がることとに適するような可撓性を有する材料を具備する
【0020】
以下、詳細な説明、図面および添付の特許請求の範囲により上述したおよびそれとは別の特徴および利点をより明らかにする。
【0021】
発明の詳細な説明
本発明の欠損閉鎖装置は、支持構造体と膜材との複合組立体である。生物学的な用途では、膜材は延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の生体適合性材料で製作される。このような膜材は、例えば動物の中隔欠損などの欠損を塞いで血の流れを遮断する。さらに、この欠損閉鎖装置を、遠隔的にまたは直接的に展開することによって、種々の壁の欠損を修繕するために使用することができる。
【0022】
本発明の欠損閉鎖装置では、流体を排出させることなく流体を含んだ血管内で遠隔的に壁の欠損を修繕することができる。また、危険な物質または危険な環境と接する上述したのとは別の壁の欠損を遠隔的に修繕することができる。さらに、空間が制限されているためまたは浸水しているために接近方法が限られているようなこれら欠損を遠隔的に修繕することもできる。接近方法が制限されていない場合またはごく近接した環境によってのみしか制限されていない場合に壁の欠損を修繕するのに直接的な展開が用いられる。
【0023】
本発明の欠損閉鎖装置に使用されている支持ワイヤ構造体は弾性特性を有し、この弾性特性により支持ワイヤ構造体はカテーテルをベースに搬送または胸腔鏡の搬送のために折畳まれ、壁の欠損内に配置されると「記憶」に誘導される形状に自己拡張することができるようになる。弾性ワイヤは、ばねワイヤ、形状記憶ニッケルチタン合金ワイヤまたは超弾性ニッケルチタン合金ワイヤ(本明細書では「ニチノール」と称す)とすることができる。展開においては、支持ワイヤ構造体は永久変形を伴わずに展開形状に戻る。
【0024】
本発明の支持構造体は直径が約0.12mm〜0.4mmである弾性ワイヤ材から形成される。本発明の好適な実施例では、このワイヤは直径が約0.3mmであり、ニチノール金属で形成される。
【0025】
血の流れを遮断するために欠損閉鎖装置で使用される膜材は、DACRON(登録商標)ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、フルオロポリマ、ポリウレタン発泡フィルム、シリコーン、ナイロン、絹、超弾性材料の薄いシート、織物状材料、ポリエチレンテレフタレート(PET)、コラーゲン、心膜組織またはこれらとは異なる任意の生体適合性材料等の様々な材料から製造される。本発明の一つの実施例では、膜材の材料はフルオロポリマであり、特に、参照することによって全てが本明細書に組み込まれている米国特許第3953566号、同第4962153号、同第4096227号、同第4187390号および同第4902423号に記載されているような節のあるフィブリルを有する延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)である。本発明で使用される膜材は、それぞれ厚さが約0.0025mm〜0.025mmである延伸膨張PTFEの薄いフィルムから製造される。したがって、フィルムは、約0.0025mm、0.005mm、0.0075mm、0.01mm、0.0125mm、0.015mm、0.0175mm、0.02mm、0.0225mmおよび0.025mmあるいはそれ以上とすることができる。
【0026】
延伸膨張PTFEフィルムが1重から約200重(層)に重ねられて互いに積層せしめられ、これにより所望の機械的特性および構造的特性を有する膜材が得られる。偶数の層(例えば、2、4、6、8、10など)に重ねられるのが好ましく、約2〜20層であるのが望ましい。そして、各シートのフィルムの引張り方向、または引き伸ばし方向が隣り合う層から0〜180°の角度だけ角度方向にオフセットするように、重ねるシートを互いの上に配置することによって交差積層が行われる。ベースの延伸膨張PTFEは厚さが約0.0025mmまたはそれ未満であるほどに薄いので、重ねるフィルムを互いに対して回転させ、膜材の機械的特性を改良することができる。本発明の一つの実施例では、延伸膨張PTFEフィルムを8重に積層させることによって膜材が製造され、ここでは各重のフィルムの厚さは約0.0125mmである。本発明の別の実施例では、延伸膨張PTFEフィルムを4重に積層することによって膜材が製造され、ここでは各重のフィルムの厚さは約0.0125mmである。積層された延伸膨張PTFEシートはフィルム層を互いに接着するために真空下で約15分間、約370°Cの温度で焼結せしめられる。製造された8重の積層構造体の厚さは一般に約0.04mmである。
【0027】
図面と限定するものではない実施例を参照して本発明を説明する。本発明における孔または欠損を閉鎖するための一つの実施例は螺旋状である。図1(A)に示したように、欠損閉鎖装置用の螺旋状のワイヤフレーム2が超弾性のワイヤ材4から形成される。ニチノール製のワイヤ材4はジグ(図示せず)に取付けられて螺旋部2と、アイレット44、46、48と、係止固定部分50を有する形状にせしめられる。以下に詳細に説明するように、一つ以上のアイレット44、46、48は非円形で形成されるのが好ましい。
【0028】
螺旋部2の形状には少なくとも一つの部分的な外周を形成し且つ長手方向の長さを有する任意の形状が含まれる。例えば、螺旋部の形状は変化するまたは一定の直径および角度を有するコイルである。螺旋部の形状の外周は直線であってもよいし弧状セグメントであってもよい。各螺旋部2は、多数のワイヤを使用することもできるが、螺旋状となるように形成された単一のワイヤで構成されるのが好ましい。
【0029】
螺旋状のワイヤ2はジグ(図示せず)内に拘束され、そしてこれらの組み合わせはオーブン内に配置されて、約400〜600℃、例えば約500℃で、少なくとも2分間、約30分間まで加熱される。螺旋状のワイヤ2は、約25℃の水に浸すことによって冷却され、押さえ付けていたジグから取り外される。500°Cで30分間の熱処理の結果、ニチノール製のワイヤ4は記憶誘導形状、この場合では螺旋形状を得る。そして、螺旋状のワイヤ2は、図4(A)〜図4(C)に示したように真直ぐとなるように極端に変形せしめられた後でもワイヤを螺旋状に戻すように作用する超弾性特性を示す。
【0030】
図1(B)の断面図に示したように、螺旋状のワイヤ2は、例えばフッ素化エチレンプロピレン(FEP)またはその他の適切な接着剤の接着剤6でコーティングされる。この接着剤は、接触コーティング、粉体コーティング、浸漬コーティング、スプレーコーティングまたはその他の任意の適切な手段を用いて塗布される。図1(C)に示したように、ワイヤ2の断面は円形に限定されず、矩形のリボン、四角形、これらとは異なる多角形、またはその他の形状を有してもよい。
【0031】
好適な実施例では、FEP接着剤は、後述の処理によって静電粉体コーティングによって塗布される。まず、形成された螺旋状のワイヤはイソプロピルアルコールおよび脱イオン水で予め洗浄される。次に、形成されたワイヤは、形成された周縁領域でワイヤ同士が接触してしまうことを避けるために広げて保持する取付具に配置される。次に、取付けられたワイヤは約10秒間接地されながら静電的に満たされている雲状となったFEP内に配置される。FEP粉体は品番NCX−1として日本の大阪のダイキン工業株式会社で入手可能である。次いで、ブラシがけすることまたは真空を用いることによって、FEP粉体がアイレット44、46、48および係止固定部50から除去される。FEPコーティングされたワイヤのフレームおよび支持取付具は対流式オーブン内に挿入され、FEP粉体を溶融して形成されたワイヤへ接着するために約1〜2分間、約330°Cまで加熱される。FEPコーティングは、浸漬、スプレーがけ、シート間積層、FEPフィルムで覆うこと、形成されたワイヤを覆うようにFEP管を嵌めること、またはこれらとは異なる任意の手段によって塗布されてもよい。一つ以上のワイヤが螺旋状を形成するために使用される場合、形成されたワイヤの両端はその終端点において溶接により、またはスリーブをワイヤ端部にかしめること、またはこれらとは異なる任意の手段によって取付けられる。
【0032】
図2(A)には、例えば四フィルム層(重)の延伸膨張PTFEから形成される多重積層8を示す。このフィルム層は多孔性真空チャック(図示せず)に配置され、ここでは各フィルム層は互いに関して約90°回転せしめられている。四重の積層8はディスク状またはその他の任意の形状とすることができる。四重の積層8の中心線上に高温管10が配置される。
【0033】
図2(B)には、高温管10を覆うように折り返されて、高温管10を包囲する折り返された積層を形成する多重積層8を示す。
【0034】
図2(C)には折り返された積層を示す。四重の積層が折り返されると、膜材12は八重の積層を形成することになる。この管を埋め込まれた積層組立体はKAPTON(登録商標)のシートで覆われて、焼結プレス機内に配置される。積層の縁が拘束せしめられて、多孔性チャックを通して真空が積層組立体に適用され、そして積層組立体は焼結温度に加熱せしめられる。この焼結処理の時間および温度は前述した時間および温度である。焼結された積層組立体は冷却され、そしてKAPTON(登録商標)のシートは除去されて捨てられる。
【0035】
図2(D)は積層組立体、すなわち膜材12、高温管10、外形切断部14および心棒用孔パターン16を示す。外形および心棒用孔は、レーザ、鋼製定規ダイまたはその他の任意の手段によって切断される。
【0036】
図2(E)に示したように、切断操作後、膜材12、心棒用孔16および耐熱管10を有する積層組立体18が形成される。
【0037】
好適なまたは別の方法では、交差するように積層せしめられる膜材は心棒周りにフィルムを交差するように巻き付けることによって製造され、これにより、交差した層の積層フィルム管が製作される。図3(A)に示したように、上述したようにフィルム20は心棒22周りに巻き付けられる。フィルム20は鉛直な線、すなわち心棒周りで最も短い周縁線24を基準として所定角度26で巻き付けられる。鉛直な基準線から時計回りの角度を正の角度とし、また、反時計回りの角度を負の角度として説明する。鉛直から47度ほど正方向である好適な角度26を図示した。フィルム20は約44.45mm(約1.75インチ)の所定ピッチ28で巻き付けられるのが好ましく、フィルム幅30は好ましくは約25.4mm(約1インチ)であり、心棒の直径34は約25.4mm(約1インチ)である。フィルムは左から右へと長さ約610.0mm(約24インチ)に亘って巻き付けられ、一つの通路が完成する。右から左へと進む第二の通路は同じピッチ28およびフィルム幅30を維持しながら、巻き付き角度26が変わって鉛直から負の47度ほど負方向の角度になる。図3(B)に示したように、交差した層の積層フィルム管32を製作するために合計八つの通路が使用される。巻き付け用心棒上に位置したまま、積層フィルム管は約45分間、約370°Cで焼結せしめられる。そして、焼結せしめられた積層フィルム管は巻き付け用心棒から取り外される。次に、図示したように、耐熱管10がフィルム管の管腔内に挿入せしめられる。耐熱管を埋め込まれたこの積層組立体はKAPTON(登録商標)シートで覆われて、焼結プレス機内に配置される。積層の縁が拘束せしめられて、多孔性チャックを通して真空が積層組立体に適用され、そして積層組立体は焼結温度に加熱せしめられる。この焼結処理の時間および温度は前述した時間および温度である。焼結された積層組立体は冷却され、そしてKAPTON(登録商標)のシートは除去されて捨てられる。図3(C)は積層組立体の端面図であり、耐熱管10と折り返されかつ積層せしめられたフィルム管32とを示す。この積層組立体は、心棒用孔16(図2(D))と欠損閉鎖装置の外形部14(図2(D))とを切断することができるようにレーザチャックに取付けられる。先に図2(E)に示したように、切断操作後、膜材12、心棒用孔16および耐熱管10を有する積層組立体18が形成される。
【0038】
FEPコーティング6(図1(B))を備える螺旋状のワイヤ2がほぼ直線状に引張られ、例えばステンレス鋼で構成された高温管10に挿入される。そして高温管10が積層組立体18から取り外されて、FEPコーティングワイヤが積層組立体内に捕らえられたままになる。螺旋状に形成されたワイヤの係止固定部が予め開けられた案内心棒用孔に通され、欠損閉鎖装置がほぼ展開状態または拡張状態に一時的に保持せしめられる。螺旋状に形成されたワイヤの係止固定部が予め開けられた案内心棒用孔に通されることによって、シール用部材またはシール用膜材の中央の縁がこの部材の半径方向において一点に集中せしめられ、最終的な展開形状になる。そして、この欠損閉鎖装置は約15分間、330°Cで空気加熱され、これによりワイヤ上のFEPコーティングが延伸膨張PTFE積層に接着せしめられる。次いで、この欠損閉鎖装置は冷却せしめられる。結果として形成された欠損閉鎖装置の直線状に引張られた状態を図4(A)に示す。
【0039】
図4(A)に示したように、この欠損閉鎖装置は負荷40を加えることによって直線状に引張られる。螺旋状のワイヤ2は前述したように形成されている。ワイヤ2には基端側アイレット44、中間アイレット46、末端側アイレット48および係止固定手段50が形成されている。シール用膜材12は予め開けられた案内心棒用孔16を有する。図4(B)に示したように、案内心棒42が基端側アイレット44に通され、続いて、予め開けられた案内心棒用孔16に通される。案内心棒または集合心棒は、予め開けられた案内心棒用孔を共通の軸線にほぼ整列させ、よってシール用膜材の内縁を集合させる。案内心棒42は本質的に直線またはほぼ直線状であるので、予め開けられた孔16を通して案内心棒を送るためにシール用膜材12は折畳まれるかまたは圧縮させられなければならない。
【0040】
案内心棒は本質的に管状であり、その内径は約0.13mm〜約7.62mm(約0.005インチ〜約0.300インチ)であり、好ましくは約0.79mm〜約0.83mm(約0.031インチ〜約0.033インチ)である。案内心棒の外径は約0.18mm〜約12.7mm(約0.007インチ〜約0.500インチ)であり、好ましくは約0.99mm〜約1.04mm(約0.039インチ〜約0.041インチ)である。
【0041】
案内心棒はポリマまたは金属を含む任意の適切な生体適合性材料から製作せしめられる。好適な案内心棒材料は、カリフォルニア州のメルノパーク(Melno Park)のメムリー社(Memry Corp.)から入手可能なニチノールである。案内心棒は、材料の生体適合性を高めるためまたは表面摩擦を変えるまたは高めるために、表面処理またはコーティングせしめられる。
【0042】
図4(C)に示したように、案内心棒42は、さらに、中間アイレット46と、残りの予め開けられた案内心棒用孔16と、末端側アイレット48とを通される。シール用膜材12は典型的には折畳まれ、またしわ56で示したようにしわがつけられる。螺旋状のワイヤ2に予め形成された係止固定手段50は弾性変形させられて、案内心棒42の開いている末端部に配置せしめられる。そして、基端側アイレットを案内心棒に沿って案内心棒の末端部から離れる方向に摺動させることによって、螺旋状のワイヤが直線状に引張られる。次いで、この欠損閉鎖装置は搬送カテーテル内に装填される。
【0043】
図5(A)〜(C)に、完成した螺旋状の閉鎖装置が全体的に展開した様子を示す。まず、搬送カテーテル62が心臓の壁欠損60を通して配置される。図5(A)に示したように、螺旋状の閉鎖装置68の末端側シール用膜材64が搬送カテーテル62から引き出され、これにより基端側シール用膜材64が展開形状に拡張することができるようになる。そして、図5(B)に示したように、カテーテル62が壁欠損から引き戻されて、閉鎖装置がさらにカテーテルから引き出され、これにより基端側シール用膜材70が展開形状に拡張することができるようになる。図5(C)に示したように、案内心棒とカテーテル62とが引き戻される時に、形成されたワイヤの係止固定部が末端側アイレットを基端側アイレットに捕らえて固定し、これにより末端側シール用膜材64が基端側シール用膜材に固定される。図5(D)および(E)において係止固定手段をさらに明確にする。図5(D)に示したように、係止固定手段50は案内心棒42の内腔内に拘束される。案内心棒はさらに三つのアイレット44、46、48および予め開けられた案内心棒用孔に通される。基端側アイレット44が末端側アイレット48に向かうように促され、または末端側アイレット48に近づくように促された時には、係止固定手段が基端側アイレット44と中間アイレット46と末端側アイレット48とを通って突き出る。図5(E)に示したように、案内心棒42が引き戻される時、係止固定手段50は三つのアイレット内に配置され、閉鎖装置68の基端側で展開状態に戻る。こうして、アイレットを一緒に固定することによって基端側シール用膜材70が末端側シール用膜材64に固定され、これにより壁欠損の閉鎖が完了する。
【0044】
図6(A)に示したように、螺旋状のワイヤは、任意のアイレットを形成する一つ以上のループを有することができる。例えば、基端側アイレット44は図示したように二つのループを有してもよい。中間アイレット46および末端側アイレット48も同様に、アイレットを形成する一つ以上のループを有することができる。任意のアイレットを形成するループの数は、2、3、4、5、6またはそれ以上のループであってもよいし、例えば、1.5、2.5、3.5、4.5、5.5などの部分分数であってもよい。好適な方法では、アイレット44、46および48を形成するのにほぼ二つのループが使用される。図6(A)には、螺旋状のワイヤ2の長手軸線に沿って加えられた軽い引張力72を受けている螺旋状のワイヤ2の大まかな形状を示す。螺旋状のワイヤ2の係止部50は多数のループまたはそれとは異なる任意の適切な構成を有してもよい。ほぼ一つのループを有する好適な係止部50の構成を図示した。
【0045】
図6(B)に示したように、長手方向のまたは直線方向の引張力(72、図6(A))が除かれた時に、螺旋状のワイヤ2は展開形状に拡張する。長手方向のまたは直線方向の引張力が除かれた後、アイレット44、46および48の大まかな寸法は維持される。長手方向のまたは直線方向の引張力が除かれた後にも螺旋状のワイヤ2の係止部50はほぼ維持されている。
【0046】
図7(A)に示したように、螺旋状のワイヤ2の係止部50の好適な実施例または好適な形状は少なくとも一つのループを有する。係止部50は、展開した後に係止部50の突出が最小限になるように展開した欠損閉鎖装置に対して内方へまたは末端側アイレット48へ向かって展開するように形成される。図7(B)は螺旋状のワイヤ2の係止部50の別の形状を示したものであり、ここでは係止部50はほぼ完全に二周したループを有する。加えて、係止部50の終端には小さいループが形成される。
【0047】
確実に特定の展開形状にするために、回転展開方向および長手展開方向へ促すように螺旋状のワイヤ2に歪みを加えてもよい。この歪みを加える好適な方法を図8(A)および図8(B)に示す。螺旋状のワイヤ2は、例えば基端側アイレット44のような少なくとも一つのアイレットを製作するように形成される。このアイレットは非円形または「非対称」形に形成される。同様に案内心棒42がこれに対応する非円形または「非対称」形に形成される。斯くして、アイレットが案内心棒と係合する。本明細書では「非対称」および「非円形」の用語を使用するが、各用語の意味には対応する形状の案内心棒に対してアイレットが回転するのが阻止されれば如何なる形状の非円形も含まれる。このような形状には、限定するものではないが、楕円形、正方形/矩形、三角形、および種々の不規則な形状、およびアイレットが案内心棒上で制御不能に捩れてしまうことを防止しつつアイレットが案内心棒に沿って直線的に前進することができるようにする上述したのとは異なる形状を含む。
【0048】
アイレット44の非円形または非対称形は、案内心棒42の非円形または非対称形とあいまってアイレット44に対して案内心棒42が回転してしまうことまたは捩れてしまうことを防止する。このように、螺旋状のワイヤ2に加えられた歪みは確実に特定の形状または特定の展開形態になるように非回転的に拘束する。図8(B)は案内心棒42の好適な形状の側面図および端面図を示す。この図では、案内心棒42の末端部80は非円形または非対称形に形成されている。この非対称形の幅76は高さ78よりも(ここでは、10%以上)実質的に大きい。好適な実施例では、三つ全てのアイレット(図6(B)、44、46、48)は偏平矩形等の非円形または非対称形であり、且つ案内心棒はアイレットに対して案内心棒が相対的に回転するのを防止しつつアイレットが案内心棒上で摺動することができるような同様な形状である。この非回転特性の採用で、好適な実施例において、アイレットは、(図4(A)〜図4(C)に示したように)案内心棒42がアイレットと予め開けられた案内心棒用孔とに通された後に、互いに対して整列し且つ互いに対して回転しないものでなければならない。
【0049】
図9(A)に示したように、展開形状時にアイレットは回転せしめられず、且つ相当に弛緩した非拘束状態になる。図9(B)に示したように、図4(A)〜図4(C)に示した案内心棒を通す作業中に、例えばアイレット48および46が離れるように付勢されると螺旋状のワイヤ2は案内心棒42の周りに巻き付けられる。このように、案内心棒を通す作業時には、アイレットは、拡張状態または展開状態になった時にこれらアイレットが図9(A)に示したような形状になるように、適切に整列せしめられなければならない。好適な非円形のまたは非対称の管の幅は約1.22mm〜約1.32mm(約0.048インチ〜約0.052インチ)であり、その高さは約0.58mm〜約0.69mm(約0.023インチ〜約0.027インチ)である。好適なアイレットの形状は、アイレットが案内心棒に対して回転してしまうことを防止しつつアイレットが非対称形の案内心棒に沿って摺動することができるような寸法で形成される。
【0050】
図10に示したように、好適な実施例において、案内心棒42の末端部80の非回転部に低摩擦コーティング82が塗布せしめられる。このコーティングは例えばスプレーコーティング、蒸着コーティング、または加熱塗布によるコーティングである。好適な実施例において、このコーティングはインディアナ州のインディアナポリスのスペシャルティコーティングシステムズ(Specialty Coating Systems)によって塗布されるパラリン(Paralyne)である。
【0051】
係止固定手段と案内心棒手段とを備えた螺旋状の閉鎖装置の展開手順を図11(A)〜図11(G)に示す。図11(A)に示したように、カテーテル62が欠損60と整列せしめられ且つこの欠損60内に押し込まれる。カテーテル62には螺旋状の閉鎖装置68、閉鎖装置押出管90、案内心棒42、および係止固定手段50が収容されている。そして、螺旋状のワイヤ2の案内心棒42および係止固定部50が図11(A)に示したように、カテーテルの外へ前進せしめられる。
【0052】
次いで、図11(B)に示したように、押出管90が前進せしめられ、螺旋状の閉鎖装置68をカテーテル62の外へ駆動する。そして、螺旋状の閉鎖装置68の末端側64は記憶誘導形状になる。
【0053】
図11(C)に示したように、カテーテル62が欠損60から引き離されて、閉鎖装置68の末端側64を欠損60に押し付ける。次いで、押出管90が欠損60に向かって前進せしめられて、螺旋状の閉鎖装置68をさらにカテーテル62から外へと駆動する。そして、螺旋状の閉鎖装置68の基端側70が記憶誘導形状になる。案内心棒42が予め開けられた案内心棒用孔16(図2(E))を共通軸線と整列するように促し、これによりシール用部材中央縁部集中手段が提供される。
【0054】
図11(D)に示したように、カテーテル62および押出管90を欠損に向かって前進させることにより、係止固定部50解放せしめられる。次いで、図11(E)に示したように、案内心棒42が螺旋状の閉鎖装置68から引き離される。予め開けられた案内心棒用孔16(図2(E))は案内心棒42に通されており、したがって案内心棒42によって共通軸線と整列せしめられる。こうした構成において、係止固定部50はその記憶誘導形状へと開くように飛び出して、押出管90の内径92に適合する。
【0055】
次いで、図11(F)に示したように、押出管90が螺旋状の閉鎖装置68から引き離され、これによりさらに係止固定部50が拘束されない記憶誘導形状へと開くように飛び出して、カテーテル62の内径94に適合することができるようになる。
【0056】
次いで、図11(G)に示したように、カテーテル62が螺旋状の閉鎖装置68から引き離されて係止固定部50を完全に解放し、そして係止固定部50がその記憶誘発形状へと開くように飛び出す。こうして、係止固定部50は螺旋状の閉鎖装置68の末端側膜部分64を基端側膜部分70に固定する手段を提供し、且つシール用部材固定手段を提供する。係止固定部50を展開する他の方法には、案内心棒42とカテーテル62とを螺旋状の閉鎖装置68から同時に引き出すこと、または案内心棒42と、押出管90と、カテーテル62とを螺旋状の閉鎖装置68から同時に引き出すことが含まれる。
【0057】
展開中に閉鎖装置を復帰させることができるようにする手段が所望される。装置復帰手段は、欠損閉鎖装置を部分的に展開した後に欠損閉鎖装置を搬送カテーテル内へ再挿入することができるようにするための手段として形成される。展開時に不本意にも欠損閉鎖装置の位置を誤ってしまった場合、一方の端部が押出管90に埋め込まれたまたは取付けられた縫合糸により部分的に展開してしまった装置を復帰させることができる。このようにして、欠損閉鎖装置を搬送カテーテルへと引き戻して、位置決めの間違いを修正して再展開させることができる。
【0058】
図12(A)〜図12(C)に縫合糸復帰手段の好適な実施例を示した。図12(A)に示したように、縫合糸96は基端側アイレット44に予め通されている。縫合糸96の一方の端部は押出管90に埋め込まれまたは取付けられ、縫合糸96の他方の端部は基端側アイレット44に予め通され且つ押出管90の内腔に予め通されている。縫合糸96は案内心棒42の外側と押出管90の内腔との間に予め通されまたは経路が定められて、搬送カテーテル62の基端から外へ延びる。再展開が必要な場合には、搬送カテーテルの基端部において縫合糸96の露出端部を引っ張ることにより、欠損閉鎖装置を搬送カテーテル62内へ引き戻すことができる。図12(B)に示したように、押出管90は押出管90に取付けられたまたは埋め込まれた縫合糸96を有する。図12(C)に示したように、欠損閉鎖装置68の展開は搬送カテーテル62の基端から縫合糸96を解放することによって完了し、カテーテル62を引き出すと縫合糸96が基端側アイレット44から抜け、これにより欠損閉鎖装置68が解放される。
【0059】
図13には搬送カテーテル62の基端100を示す。案内心棒42および押出管90は搬送カテーテル62内に同軸に構成されている。復帰用縫合糸96の基端部は案内心棒42の外壁と押出管90の内腔との間に経路が定められ、且つ押出管90に取外し可能に繋止される。好適な実施例において、縫合糸96は圧入キャップにより押出管90に取外し可能に繋止されることができる。圧入キャップは押出管90の外径部に縫合糸96を挟持し且つ保持する。閉鎖装置の搬送を完了にするために、圧入キャップが取り外され、このことにより縫合糸96が自由になって、押出管90の管腔と、螺旋状のワイヤの基端側アイレットとから縫合糸96を抜くことができるようになり、こうして閉鎖装置が完全に解放される。
【0060】
ガイドワイヤを必要とすることなく搬送カテーテルを欠損へと案内することができるように、搬送カテーテルの末端部は関節式先端部を有する。
【0061】
このフック状先端部は、ガイドワイヤカテーテルの曲折先端部のように通路を介した搬送システムの「操縦」を容易にし、または における「フック状掛けすること」を容易にする。図14(A)〜図14(C)に示したように、カテーテル62の末端部は関節式先端部102を有する。図14(A)に示したように、カテーテルの末端部は、弛緩または非拘束状態において約60〜90度の折れまたは角度112をとる。この状態において、閉鎖装置68の末端104は基端位置106にある。図14(B)を参照すると、閉鎖装置68の末端が中間位置108へ向かって前進するにつれて、関節式先端部102は曲げられて角度が小さくなっていく。約90度の初期角度(図14(A))が、図14(B)に示したように約45度の角度に移行することを図示した。欠損閉鎖装置68の末端部104がさらに末端位置110へ前進するにつれて、関節式先端部はほぼ線状または直線状になる。このように、末端先端部は少なくとも二つの異なった位置、すなわち図14(A)に示したような湾曲状案内位置と、図14(C)に示したような直線状装置展開位置とをとるのに適する。欠損閉鎖装置が末端先端部を通って移動すると、末端先端部は案内位置から装置展開位置へと変わる。なお、末端先端部は、欠損閉鎖装置を末端先端部内で単に部分的に前進させまたは引っ張れば、これら二極位置間で様々な湾曲形状をとることができる。
【0062】
カテーテル管は、閉鎖装置がカテーテル管から展開せしめられる時に、図14(C)に示したように、フック状端部を直線状とするように曲がるのに適する可撓性材料から成る。好適な実施例では、搬送カテーテルは25.4mm(1インチ)当たり約40回交差するワイヤ編組支持体から構成されて、ペンシルバニア州のフィラデルフィアのエルフアトケムノースアメリカン社(Elf Atochem North American Inc.)で製造されたホットメルトペバックス(Pebax)でコーティングされる。ペバックスの代わりに、FEPまたはこれとは異なる適切な材料のような他の補強材料を用いてもよい。また、カテーテル管それ自体は例えば熱硬化曲げまたは金型成形曲げまたはこれらとは異なる成形曲げに適応する材料から折り曲げられる。ワイヤ編組支持体の寸法は特定のカテーテルの大きさによって選択される。ワイヤ編組支持体の代わりに他の材料を用いてもよく、例えば、ポリマ繊維またはフィラメントをカテーテル支持体として使用することができる。また、カテーテル支持体は例えば螺旋状またはコイル状である。カテーテル支持体は、カテーテルが適切な機械的性質および可撓性を有する場合には省略されてもよい。
【0063】
末端先端部の予備湾曲部またはフック状部は、ホットメルトペバックスがほぼ溶融温度または還流温度にまで加熱された時に、末端部を湾曲形状またはフック形状で拘束することにより形成される。次に、その拘束状態を維持しながらカテーテルを冷却する。好適な実施例では、関節状部は長さが約61mm(2.4インチ)であり、角度が約90度である。タングステン微粉が約80%でペバックスが20%である混合物を形成することにより、放射線不透過性のリングまたは先端部をカテーテルの末端先端部に組み込んでもよい。次いで、金属添加混合物を溶融してカテーテルの末端先端部に成形する。押出管の内腔内の表面摩擦係数を小さくするために、圧縮した薄いPTFE壁ライナーを押出管の内腔に付加的に組み込んでもよい。好適な実施例では、縫合糸はその縫合糸の周りにホットメルトペバックスを溶融させることによって押出管に融着せしめられ、これにより押出管の壁に縫合糸が埋め込まれる。
【0064】
図15(A)は直径がd1である展開された状態または直径の大きい状態124にある長手軸線120を有する閉鎖装置68の側面図を示す。
【0065】
図15(B)は直径がd2である完全に折畳まれた状態または直径の小さい状態122にある長手軸線120を有する閉鎖装置68の側面を示す。ここで、d2はd1よりも小さく、d1:d2の比は閉鎖装置68の最終的に展開された状態の直径d1に応じて約50:1より小さい。d1:d2の比は約5:1〜約50:1であり、約5:1〜約50:1の比(例えば、5:1、7:1、8:1、9:1、10:1、12:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1、40:1、45:1)が好適である。折畳み状態になると、閉鎖装置68は長手軸線120に沿って搬送管、すなわちカテーテル62内へ挿入されることができる。こうして、閉鎖装置68は被圧縮挿入形状および拡大展開形状をとる。
【0066】
本発明は心房中隔欠損、心室中隔欠損等の身体欠損部を閉鎖するのに好適であるが、身体内において連絡または流路が望ましくない場合のような他の用途に用いることもできる。一つの特定例として動脈管(Patent Ductus Arteriosis(PDA))が上げられる。PDAは大動脈および肺動脈を短絡(shunt)する血管である。この短絡は出産直後に閉鎖すると推測されている。しかしながら、或る先天性疾患状態において、この血管は出産後も開いたままであり、その後続いて合併症を誘発してしまう。PDAを遮断するにはカテーテルをベースにした装置または胸控鏡装置を用いることが望ましい。本発明をPDA閉鎖に使用することができる。同様に、ファローピウス管、動静脈痩等、如何なる身体内の管状構造体においても流れを遮断するために本発明を使用することができる。
【0067】
このような観点から、本発明は、胸控鏡搬送またはその他の手段を介して、単に管(「カテーテル」)を使用すること等広範囲の様式に採用可能である。サイズの小さい応用場面では、小児科サイズのカテーテルの使用が望ましい。
【0068】
上記説明から理解できるように、本発明の大きな利点、特に螺旋状に展開する実施例の利点は非常にコンパクトな挿入直径にまで拘束されて、且つ、完全に拡張して壁欠損を覆うまたはシールする完全な防壁(barrier)となる点にある。この劇的な寸法変化は、挿入形状において実質的に細長い形状をとり且つそれに次いで展開形状において閉鎖装置の他の周辺まで自動的に湾曲する本発明の弾性支持体の能力により達成せしめられる。
【0069】
ここで「実質的に細長い」という用語を使用したが、この用語の意味には搬送管内で長手方向に支持体を伸張させる弾性支持体の如何なる配向も含まれる。好適には、「実質的に細長い」支持体は搬送管内ではほぼ直線に近い状態をとる。しかしながら、この用語には如何なる長手方向の配向も含まれ、例えば、一つ以上のループまたは捩れを有する伸張ワイヤや、またはその長さ方向に沿って二つ以上の長さのワイヤを含む支持体であってもよい。
【0070】
本構成の利点は、極めて限られた空間へと搬送するために閉鎖装置を非常に小さい管内に圧縮することができることにある。例えば、本発明の閉鎖装置は3mm(9F、9フレンチ)のカテーテル管に入るようにコンパクトにされ、さらには2.67mm(8F)、2.5mm(7.5F)、2.33mm(7F)、2.17mm(6.5F)、2mm(6F)、1.83mm(5.5F)、1.67mm(5F)、1.5mm(4.5F)、1.33mm(4F)、1.17mm(3.5F)、1mm(3F)、0.83mm(2.5F)、0.67mm(2F)およびこれらより小さい管のようなより小さい管に入るようにコンパクトにされる。
【0071】
本発明の閉鎖装置の構造の上述したのとは別の利点は、閉鎖装置がコンパクトにされた挿入形状においても相当に柔軟性を維持していることにある。このことは、弾性支持体がコンパクトにされた状態で単一の長さのワイヤのみから成る場合に特に顕著である。この高度な湾曲性は本発明の閉鎖装置の操作容易性に寄与し、且つ極めて限られた中での展開を助ける。
【0072】
本発明の利点は別の表現にて表現すると、展開形状における閉鎖装置の全周長さに対する本発明の挿入形態時の長さにある。
【0073】
この比は概ね約0.7またはそれ以上であり、例えば0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5またはそれ以上の比である。好適には、この比は0.7またはそれ以上である。
【0074】
特定の実施例に関して本発明を説明したが、上述した説明および添付図面に鑑みて種々の変更および変態が当業者にとって容易であることは明らかである。従って、本発明は、特許請求の範囲の精神および特許請求の範囲内の変更例および変態例のすべてを含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)は本発明の螺旋状の弾性ワイヤを示す。
(B)はワイヤの外径上に接着剤を備えた螺旋状の弾性ワイヤの断面図を示す。
(C)は非円形ワイヤまたは非円形リボンの周囲に接着剤を備えた螺旋状のワイヤの断面図を示す。
【図2】 (A)〜(C)は螺旋状装置製造工程において耐熱チューブを覆うように折り返された多重積層体を示す。
(D)および(E)は螺旋状閉鎖装置のための最終的な積層シートと、切断パターンと、案内心棒用孔のパターンとを示す。
【図3】 (A)〜(C)は多重フィルム積層体を製造するための別の巻き付けフィルム管を示す。
【図4】 (A)〜(C)はアイレットおよび予め開けられた案内心棒用孔を通って案内心棒を通すための工程を示す。
【図5】 (A)〜(C)は心臓欠損部に配置されて展開された本発明の螺旋状の欠損閉鎖装置を示す。
(D)および(E)は一体的な係止手段であってシール用膜材をシール用膜材に固定する手段を備えた本発明の螺旋状の欠損閉鎖装置を示す。
【図6】 (A)および(B)は直線状に拘束された状態と拘束されていない状態とにある螺旋状のワイヤの詳細な形状を示す。
【図7】 (A)および(B)は一体的な係止固定手段の詳細および別の形状を示す。
【図8】 (A)および(B)はワイヤのアイレットと案内心棒との歪み特性または非回転特性の詳細を示す。
【図9】 (A)および(B)はワイヤが弛緩した状態と直線状に拘束された状態とにある時の螺旋状のワイヤおよび一体的な歪み非回転特性を示す。
【図10】 案内心棒の低摩擦コーティングを示す。
【図11】 (A)〜(G)はシール用部材を固定するため且つシール用部材をシール用部材に固定するための一体的な係止固定手段を備えた本発明の螺旋状の閉鎖装置の搬送および展開順序を示す。さらに、案内心棒シール用部材中央縁部集中手段を示す。
【図12】 (A)〜(C)は縫合糸復帰手段を示す。
【図13】 案内心棒と押出管と搬送カテーテルとが同軸に配設されている搬送カテーテルの基端を示す。さらに、復帰用縫合糸の基端を示す。
【図14】 (A)〜(C)は搬送カテーテルの末端部の関節式先端部を示す。
【図15】 (A)は展開された状態または直径が大きい状態にある本発明の閉鎖装置の側面図を示す。
(B)は完全に折畳まれた状態または直径が小さい状態にある閉鎖装置の側面図を示す。
Claims (16)
- 外周部分を形成し且つシール用膜材を支持する弾性部材を具備し、該弾性部材は少なくとも一つのアイレットを有し、
該アイレットは案内心棒上で摺動するのに適し、前記アイレットおよび前記案内心棒は該案内心棒に対して該アイレットが回転するのが防止される形状を有する、シール装置。 - 前記外周部分が螺旋状である請求項1に記載のシール装置。
- 前記少なくとも一つのアイレットが前記弾性部材から一体的に形成される請求項1に記載のシール装置。
- 前記アイレットおよび前記案内心棒は該案内心棒上で該アイレットが回転せしめられるのを防止するために非円形である請求項1に記載のシール装置。
- 前記案内心棒がポリマである請求項1に記載のシール装置。
- 前記案内心棒が金属である請求項1に記載のシール装置。
- 前記金属がニチノールである請求項6に記載のシール装置。
- 前記弾性部材がワイヤである請求項1に記載のシール装置。
- 前記ワイヤが非円形を有する請求項8に記載のシール装置。
- 前記ワイヤが超弾性体である請求項8に記載のシール装置。
- 前記ワイヤが形状記憶部材である請求項8に記載のシール装置。
- 前記ワイヤがニチノールである請求項8に記載のシール装置。
- 前記シール用膜材がポリマから形成される請求項1に記載のシール装置。
- 前記ポリマがフルオロポリマである請求項13に記載のシール装置。
- 前記フルオロポリマがポリテトラフルオロエチレンである請求項14に記載のシール装置。
- 前記ポリテトラフルオロエチレンは節のあるフィブリル構造を有する延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンである請求項15に記載のシール装置。
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