JP4437317B2 - 創傷閉鎖に使用するための生体内吸収性ファスナー - Google Patents

Description

本発明は概ね創傷閉鎖に使用するための外科的ファスナーの分野に関するものである。より詳細に述べれば、本発明は、ファスナーの初期静的強度より大きい創傷応力にさらされた際に再形成する能力を有し、その一方で治癒過程中、創傷の対置する側面を持続的に保持し、近づけることができる、創傷を横切る徹底挿入（through and through insertion）のために設計された動力学的生体内吸収性ファスナーに関する。

意図的切開または事故による創傷または裂傷によって組織に開口が生成されると、その開口の生物学的治癒は対置する生体組織面の接合から始まる。開口が非常に大きいかまたはその位置によって創傷が絶えず動くような場合、医師はその開口の側面を強制的にまとめ、治癒過程を促進することを考える。

例えば皮膚組織の場合、皮膚組織の対置する真皮層が互いにぴったり接合している場合、に最もよく治癒する。ヒトの皮膚組織は明確に３層の組織からなる。表皮層（epidermal layerまたはepidermis）は最も外側の層であり、生きていない組織細胞を含む。真皮層（dermal layerまたはdermis）は表皮層の直ぐ下にある中間層であり、生きている皮膚組織からなり、３層のなかでは最も強い。皮下層（subcutaneousまたはhypodermis）は皮膚組織の最下層であり、結合組織が比較的少なく、そのため皮膚組織のなかでは最も弱い層である。

組織開口を強制的に閉鎖する最も一般的な方法は縫合または“ステッチ（ひと針縫合）”を使用することである。早くも二世紀には、ギリシャ人は皮膚創傷を物理的に閉鎖するために縫合を用いていた。縫合の最も簡単な形では、ある長さの材料を針のような組織穿孔器具に取り付け、組織開口の対置する側面を通してループにするだけである。縫合糸をしっかり引っ張り、ループを閉じ、組織開口の対置する側面を物理的にぴったり接触させる。縫合糸ループは結び目（１つ以上）の形成、またはその他の固定メカニズムによってしっかりと固定される。最初、縫合糸は動物の腸から作られた。最終的にはレザー、馬の毛、フラックス（亜麻の繊維）、綿および絹など、その他の天然縫合材料が使用された。医学および材料工学科学が過去一世紀間に進歩するにつれて、新しい生体内吸収性材料が開発され、基礎的縫合概念はさらに改善されるに至った。

伝統的縫合は相変わらず皮膚開口の閉鎖のための一般的方法であるが、皮膚閉鎖法としてステープルおよびステープラーなどのファスナー類の使用がますます一般化しつつあり、特に意図的切開によって開口が形成される外科領域ではなおさらである。これらの場合、切開は清潔で真っすぐなカットを形成する傾向があり、その切開の対置側面はぴったりとフィットする、ぎざぎざのない表面を有する。例えば皮膚開口のステープリングは、皮膚開口の対置する側面を手で近づけ、その後にステープルがその開口をつなぐようにステープラーを置くというやり方が普通である。それからステープラーを操作し、ステープルを皮膚に打ち込み、一つの脚が皮膚開口の各側面に入り、ステープルのクロス−メンバが皮膚開口を横切るようにする。一般にはステープルは手術用ステンレス鋼のような変形し得る材料から作られ、ステープルの両脚はアンビルに打ち込まれ、ステープルは、皮膚組織をそのステープル内に圧縮して保持するように変形する。このプロセスを開口の全長に沿って繰り返し、全切開部分が治癒過程中閉鎖されたままになる。

以前の医科用ステープルの設計は金属からなり、掴んだ組織の周囲に変形するように設計されていた。これらのステープルの例としては米国特許第２,６８４,０７０号、第３,２７３,５６２号および第４,４８５,８１６号がある。有効とはいえ、金属ステープルは術後に除去しなければならないという欠点を有する。医科用ポリマー科学が進歩するにつれ、生体内吸収性材料を組み込んだステープルの設計が可能になった。これらの生体内吸収性材料の使用により、ステープル類の術後の除去が不必要になった。これらのステープルの例としては米国特許第３,７５７,６２９号、第４,３１７,４５１号、第４,７４１,３３７号、第４,８３９,１３０号および第４,９５０,２５８号がある。しかし、生体内吸収性ポリマーの性質により、生体内吸収性ステープル類は金属ステープルで使用される同じ変形法で挿入することはできない。実際、生体内吸収性ステープルは故意にいかなる変形要求も避けるように設計された。これは、変形が失敗の可能性のあるメカニズムと考えられたからである。このような設計の一例は米国特許第５,０８９,００９の内側に曲がった皮膚ファスナーによって例示される。こうして、考案される生体内吸収性外科的ステープルの物理的および化学的特性として、生体内吸収性ステープルと関連する設計および挿入法の開発は生体内吸収性ファスナーの変形の回避に焦点があてられた。

生体内吸収性ファスナーの考えられる一つの用途は、例えばグリーン（Green）らの一連の特許、米国特許第５,２９２,３２６号、第５,３８９,１０２号、第５,４２３,８５６号、第５,４８９,２８７号および第５,５７３,５４１号に示されるように、皮膚創傷の閉鎖に使用するファスナーの表皮下適用にある。これらの特許は、表皮下に挿入された生体内吸収性棒状ファスナーの使用によって治癒過程が促進されることを開示している。表皮下創傷閉鎖のために考えられたまた別の生体内吸収性ファスナーの設計はグリスキーウィツ（Gryskiewicz）の米国特許第５,６１８,３１１号であり、そのなかではより伝統的なステープル設計が発案されている。

これらの設計の生体内吸収性ステープルが効果的に組織を保持するならば、これらには従来の金属ステープルにまさる多くの利点、例えば目に見える傷痕が残らない、医師が後に除去する必要がない、などがある。残念なことに、今日までの生体内吸収性ステープルの設計は一つとして医学的または市販の効果的ファスナーに取り入れられなかった。生体内吸収性材料の利点を生かし、なお効果的創傷閉鎖をもたらすことができる創傷閉鎖用生体内吸収性ファスナーを提供することが望まれる。

本発明は組織損傷の対置する側面の穿孔開口に挿入するための生体内吸収性ファスナーである。ファスナー体部は実質的に生体内吸収性ポリマー材料から形成され、ファスナー体部に対して内側の初期組織捕獲領域を輪郭づける。ファスナー体部は一対のファスナーアーム、肘部分で各ファスナーアームに操作可能に結合するクリート、および肩部分で各ファスナーアームに操作可能に結合するバックスパンを含む。各ファスナーアームは穿孔開口の一つに挿入できる。各クリートは後方に、初期組織捕獲領域に突き出し、その際クリートとファスナーアームとの間に肘内角が形成される。各ファスナーアームの持久的組織保持領域がクリートとファスナーアームとの間に形成される。各ファスナーアームは、クリートおよびファスナーアームの最外部表面間で決まる最大挿入巾を有する。それぞれの肩内角がバックスパンと各ファスナーアームとの間に形成され、バックスパンの中心点と各持久的組織保持領域の先端との間にミッドスパン内角が形成される。

各ファスナーアームの肘部分および肘内角は、最大挿入巾が対応する穿孔開口の巾より大きくなるように作られ、それによって穿孔開口周囲の組織の少なくとも一部分がクリート上に引き伸ばされ、生体内吸収性ポリマー材料の最短分解期間より長期間、上記持久的組織保持領域中に弾力的に保持されるようになる。肩部分および肩内角は、ファスナーの装着期間中初期組織捕獲領域内で創傷組織を掴み、その後、装着後に創傷組織によってかかる横方向応力に応じて動力学的に再形成（reform）され、生体内吸収性ポリマー材料の最短分解期間まではその生体内吸収性ポリマー材料が破損による失敗に終わることなく、肘内角とミッドスパン内角との合計が３６０度未満に留まるように作られる。

組織ファスナーのための生体内吸収性材料の使用は多くの利点を有するが、その一方で、外科用ファスナーの設計に生体内吸収性材料を効果的に使用するには、生体内吸収性材料およびヒト組織の性質、並びに組織治癒の動力学的プロセスに関連する多数の問題を理解し、克服しなければならないことが、本発明によって始めて認識された。

先ず、一般的生体内吸収性ステープルに使われる熱可塑性ポリマーは、持続的応力負荷にさらされる際には、それらの分子レベルの接着およびからみ合う性質によって、粘弾性または重合体クリープをあらわす。生体内吸収性ファスナー設計は、このクリープを相殺するために、バックスパンまたはステープル脚を厚くしてステープルの変形を阻止または減らすか、もしくはこのような変形を避けるために、保持クリップまたはラッチをつけるのが普通であった。ポリマーの粘弾性を相殺することを試みる代わりに、本発明はこれらの特性を利用して、組織の横方向の力に対する動力学的反応を提供する。この動力学的反応は、ファスナーのクリートが持久的組織保持領域内の組織を放出しない限度でファスナーを変形することができる。

第二に、表皮下組織は弾力性を有する傾向があるから、組織が斜めに対置して保持される場合にはファスナーは多量の表皮下組織を保持しなければならない。一つのファスナーで少量の組織を掴んでも、効率的な閉鎖を達成するほど組織を確実に近づけることができるとは限らない。本発明のファスナーは過度に大きいまたは過剰に強いファスナーを必要とすることなくこの要求を満たす。本発明のファスナーは２種類の組織捕獲領域を利用する：第一のより大きい方の初期組織捕獲領域は、そのファスナーを装着したときに十分量の組織を捕獲し、組織の初期弾力性を相殺し、なお効果的固定を得ることができる。その後、クリート内の遥かにより小さい持久的組織保持領域からなる第二の組を用いて長期保持力を与え、その一方でファスナーの主な体部は治癒過程中に組織によってかかる横方向の力に反応して動力学的に形を変えることができる。

最後に、創傷の対置する側面を固定する際、そのファスナーを配置する間に対置する側面を物理的に近づけなければならない。対置する側面を持久可能に固定したならば、それら対置する側面は治癒過程中により弛緩した位置に戻る傾向があり、それによって生体内吸収性ファスナーにかかる横方向の圧力は増加する。一般的な実地において、生体内吸収性ファスナーは、最初に組織を近づけやすくするために過剰設計になり、創傷治癒過程中に横方向の圧力が長期間かかる結果破損しやすい設計になる可能性がある。対照的に、本発明の生体内吸収性ファスナーは創傷組織の対置側面を挿入装置を使って機械的に近づけるように設計され、しっかりした反復可能の穿孔開口を確実に形成し、その中にファスナーが徹底した様態で置かれ、そのファスナーのクリートによって作られた持久的組織保持領域内に組織が弾力的に固定される点を利用している。

本発明の動力学的生体内吸収性ファスナー１００の好ましい実施形態が図１〜図３に描かれる。一般にファスナー１００は、図５にもそれぞれ描かれる肩部分１０３および１０５において共通のバックスパン１０６に操作可能に結合した一対のアーム１０２、１０４を含む。アーム１０２、１０４は丸みを帯びた先端１０８、１１０を含むのが好ましい。ファスナー１００はさらにアーチ形の外側周囲表面１１２およびアーチ形内側表面１１４によって輪郭づけられる。内側表面１１４のアーチ形はステープルの荷重力を均し、集中するために機能し、組織内に置かれたファスナー１００の潜在的揺動を減らす。最も一般的にはファスナー１００はバックスパン１０６を切った場合、概ね円形の横断面を有し、それは徐々に細くなってむしろ矩形横断面に近づく。成形品の取り出しを容易にするために、ファスナー１００は図３および図２９に例として示すように複数の個別のセグメントおよび面を含むことができる。

肘領域１１５、１１７の各先端１０８、１１０から丸みを帯びたクリート１１６、１１８が出ている。図４により明確に描かれるように、クリート１１６、１１８は外側に面するクリート表面１２２、内側に面するクリート表面１２４および丸みを帯びたクリート先端１２６によって輪郭づけられる。内側に面するクリート表面１２４はクリート基部１２８で内側表面１１４に連結し、持久的組織保持領域１２９を輪郭づける。アーム１０２、１０４およびバックスパン１０６に沿った内面１１４が内側に面するクリート表面１２４と一緒になって初期組織捕獲領域１３０を輪郭づける。

ファスナー１００の設計要素が図５に詳しく描かれる。これらの設計要素は有効アーム中心線１３２、有効バックスパン中心線１３４、および有効クリート中心線１３６を含む。有効アーム中心線１３２、有効バックスパン中心線１３４および有効クリート中心線１３６について言えば、中心線とは概して周囲表面１１２および内面１１４の間の相対的等距離の線または外側に面するクリート表面１２２および内側に面するクリート表面１２４との間の相対的等距離の線を言う。ファスナー１００がアーチ形の性質であるために、このような中心線は近似的なものに過ぎない。有効アーム中心線１３２および有効バックスパン中心線１３４の交点はファスナー１００に対する肩内角１３８を作り出す。肩領域１０３、１０５は肩角１３８に近い領域と定義される。有効アーム中心線１３２と有効クリート中心線１３６の交点はファスナー１００に対して肘内角１４２を作り出す。肘領域１１５、１１７は肘角１４２に近い領域と定義される。その他の設計要素はバックスパン巾１４６、アーム巾１４７、アーム長さ１４８、クリート長さ１５０、クリート先端長さ１５２、クリート先端１２６、対クリート先端距離１５４および先端対先端距離１５６を含む。

本発明の説明の目的のためのファスナー１００は、体内で少なくとも５ないし２１日間、最適には、最終的に人体内で完全に吸収されるまで少なくとも１４日間は、有効保持強度を維持するように選択される概ね生体内吸収性のポリマーからなる。最も好ましくは、生体内吸収性ポリマーは６３％ポリ乳酸および３７％ポリグリコリドからなる、一般的にはＰＬＧＡと呼ばれる混合生体内吸収性コポリマー類である。ＰＬＧＡコポリマーは好ましい実施形態に使用されるが、その他の生体内吸収性ポリマー、例えばポリ乳酸、ポリグリコリドおよびポリカプロラクトンなどを、単体として、吸収特性、射出成型特性およびポリマークリープ特性など類似の特性を有するブレンドとしてまたはコポリマーとして使用することもできる。その他のポリマーと同様に、好ましい実施形態に使用されるＰＬＧＡコポリマーは粘弾性をあらわし、応力下でからみ合った分子が互いにすべり合う傾向がある粘弾性クリープを生ずる。

生体内吸収性ポリマー樹脂の費用が高いため、成形過程における不必要な廃棄を避けるのが好ましい。廃棄物を減らすために、ファスナー１００はマイクロモールディング射出成型法を使用して形成するのが好ましい。マイクロモールディング射出成形は、成形射出能力が１ｇ未満である場合に使用するのが一般的である。適したマイクロモールディング射出装置、例えばバッテンフィールド・マイクロシステム（Battenfield Microsystem）５０を使用して、本発明によるファスナー１００の製造中の樹脂廃棄物を著しく減らすことができる。それに加えて、マイクロモールディング射出装置はその他の加工上の長所、例えば寸法安定性を高めるための高速射出、高温における低い滞留時間、および一体型部品処理能力などを有する。

治癒過程中創傷閉鎖を維持する目的で、ファスナー１００は創傷長さ１センチメートルあたり１.２ｌｂ_fより大きい最小乾燥初期閉鎖強度を提供するように設計される。表皮下創傷閉鎖に使用される好ましい実施形態において、乾燥初期閉鎖強度は持久的組織保持領域１２９間を横方向に測定した場合ファスナー１００あたり１.２ｌｂ_fの最小ファスナー強度に相当する。創傷長さ１センチメートルあたり乾燥初期閉鎖強度１.２ｌｂ_fを得る一つの方法は、ファスナー１００に存在する生体内吸収性ポリマーの量を現在のファスナー設計に比べて増やすことである。ファスナー１００の実施形態において、付加的ポリマーをアーム１０２、１０４の両方およびバックスパン１０６に比例的に付加して、ファスナー１００の強度を最適化する。この実施形態において、ポリマーを比例的に追加すると、例えばバックスパン１０６に沿った、および肩領域１４０、アーム１０２、１０４または肘領域１４４におけるファスナー１００の弱さは克服される。このような弱さは結局はファスナー１００の破損に通ずる。ファスナー１００のこの実施形態において、アーチ形周囲表面１１２とアーチ形内面１１４との組み合わせは、組織によって加えられる横方向の力を肩領域１０３、１０５に沿って分配する。バックスパン巾１４６およびアーム巾１４７を比例的に増加させることによって、ファスナー１００は破損することなく横方向の力の集中に適応できる。このような設計は高価な生体内吸収性ポリマーの使用を最適化し、それによって乾燥初期強度の目標に達成するために不必要な廃棄物および費用を排除することができる。

皮膚創傷１５８を閉鎖するために皮膚組織を表皮下で両側固定する際のファスナー１００の好ましい使用が図６および図７、並びに“両側組織固定のための機械的方法および装置”と題する米国特許出願第１０／１７９，６２８号および、やはり“両側組織固定のための機械的方法および装置”と題する分割出願である米国特許出願第１０／４４８，８３８号に記載されている。これらは両方とも本発明の譲受人に一般的に譲渡され、参考としてそのまま本明細書に組み込まれる。皮膚創傷１５８は概して、ギャップ１６４によって分離される一対の対置する皮膚表面１６０、１６２からなる。ギャップ１６４は外科的切開のような意図的手段、または偶発的切り傷のような事故的手段によって生じる。対置する各皮膚表面１６０、１６２は明確な３層を含む：表皮層または表皮１６６；真皮層または真皮１６８；表皮下層１７０。表皮１６６は生物学的治癒過程を妨害する可能性があり、治癒過程には役立たない死んだ皮膚組織からなる。表皮下層１７０は一般的に生物学的治癒過程全体を通じて皮膚閉鎖ファスナーをつなぎ止め保持するために必要な強度に欠ける脂肪組織の層を含む。一般的に医師は、対置する皮膚表面１６０、１６２の真皮１６８を力によって近づけるというやり方で皮膚創傷１５８を閉鎖する。真皮１６８は生きている組織からなるので、接合すると皮膚創傷１５８の生物学的治癒が直ちに始まり、接合の最初の２４時間以内に限定的治癒が起きる。さらに、真皮１６８はファスナー１００をつなぎ止め、保持し、保有するのに十分な強度および弾性を有する。

図８、図９、図１０および図１１に概略示すように、１対の穿孔メンバ１７４、１７６を組み込んだ送達具１７２を使用してファスナー１００を創傷１５８に導入する。最も一般的には、送達具１７２はハンドル１７７および、アプリケータヘッド１８０に結合したトリガーアセンブリ１７８を含む。トリガーアセンブリは穿孔メンバ１７４、１７６を進めたり引っ込めたりする。穿孔メンバ１７４、１７６は組織を穿孔するための尖った先端１８２と、創傷１５８と接し、創傷１５８にファスナー１００を運び込むための保持空間１８６を形成する半円形断面１８４とを含む。断面１８４は最大穿孔巾１８８を決める。穿孔メンバ１７４、１７６はバックスパンメンバ１９０と結合している。アプリケータヘッド１８０はガイドメンバ１９２、１対の捕獲領域１９４、１９６、１対の圧縮メンバ１９８、２００および１対の孔２０２、２０４も含むことができる。

ファスナー１００の好ましい使用において、創傷１５８に存在する皮膚組織の表皮下両側固定は、同時に出願された“両側組織固定のための機械的方法および装置”と題する米国特許出願に記載される徹底両側組織固定法を用いて実現する。この特許は、そのコピーが添付された本発明の譲受人に普通譲渡され、その開示は参考としてそのまま本明細書に組み込まれる。例えば図８に示されるこの両側組織固定技術において、ファスナー１００は穿孔メンバ１７４、１７６およびバックスパンメンバ１９０の間に装填される。断面１８４は、クリート１１６、１１８だけが横断面１８４から内側に突き出るように、外側表面１１２にきちっと合うように設計される。ひとたびファスナー１００が装填されると、ガイドメンバ１９２が皮膚創傷１５８内に入れられる。圧縮メンバ１９８、２００を使用して対置する皮膚表面１６０、１６２を近づけ、それらを捕獲領域１９４、１９６内に押し付ける。圧縮メンバ１９８、２００は力で皮膚創傷１５８を図１２に示すようにめくれた位置２０６にする。送達具１７２は、ガイドメンバ１９２の方向変更、圧縮メンバ１９８、２００の送達具１７２への組み込み、および送達具１７２がマルチ−ショット設計のための保存および装填手段を含む設計など、種々の実施形態で使用できることは明らかである。

捕獲領域１９４、１９６の正確な位置決めによって、対置する皮膚表面１６０、１６２の真皮１６８に明確にされる１対の標的組織領域２０８、２１０は図１５に描かれているように穿孔メンバ１７４、１７６の先端１８２に存在する。トリガーアセンブリ１７８を用い、穿孔メンバ１７４、１７６を捕獲領域１９４、１９６内にまで進め、標的組織領域２０８、２１０を通って、真皮層１６８に開けられる開口にまで進める。先端１８２は標的組織領域２０８、２１０から進み続け、図１３に示すようにガイドメンバ１９２にある孔２０２、２０４へと進む。穿孔メンバ１７４、１７６が進むにつれて、ファスナー１００も同時に標的組織領域２０８、２１０の中に進入する。図１４に示されるように、クリート１１６のそして同様にクリート１１８の外側に面するクリート表面１２２が、最大挿入巾２１２を決める。この最大挿入巾は穿孔メンバ１７４、１７６の最大穿孔巾１８８より大きくなるように意図的に設計され、製造される。したがって、穿孔メンバ１７４、１７６の先端１８２によって真皮１６８に開けられる開口は最大挿入巾２１２に合うように伸びなければならない。クリート１１６、１１８が孔２０２、２０４内に進むにつれて、真皮１６８はクリート１１６、１１８の先端１２６の通過で弾力的に伸ばされる。真皮１６８はその後元に戻り、クリート基部１２８の周囲位置にそして持久的組織保持領域１２９に弾力的にピッタリと締まる。

トリガーアセンブリ１７８を使用し、穿孔メンバ１７４、１７６は孔２０２、２０４、標的組織領域２０８、２１０および捕獲領域１９４、１９６から順次引き出される。しかしファスナー１００は標的組織領域２０８、２１０内に留まる。なぜならばクリート１１６、１１８、持久的組織保持領域１２９および特にクリート基部１２８が共同して、捕獲した真皮１６８を保持し、ファスナー１００が引き抜かれないようにするからである。バックスパン１０６はギャップ１６４を横切り、対置する皮膚表面１６０、１６２、および特に真皮１６８を強制的に近づけ、生物学的治癒過程が促進されるようにする。一般的に徹底挿入法は皮膚創傷１５８の長さに沿って反復され、複数のファスナー１００が共同して皮膚創傷１５８を図１６に示すように強制的に閉鎖する。複数のファスナー１００の使用によって、皮膚創傷１５８に沿う複数のファスナー１００の間の距離を減らすことによって、創傷長さ１センチメートルあたりの最小乾燥初期閉鎖強度は一般的な値１.２ｌｂ_fを超えることができる。相応じて、複数のファスナー１００の使用により、ファスナー１００をその他の創傷閉鎖用途のためにまたは体内の別の部位のために適切な大きさにし、設計することができる。好ましい実施形態において、ファスナー１００は、皮膚表面に対して概ね平行になるように皮膚創傷内に置かれる。

徹底法によって創傷１５８内に挿入されたファスナー１００が図１７に示される。創傷閉鎖の前および直後に、ファスナー１００は初期組織捕獲領域１３０を有する第一の位置２１２に存在する。第一の位置２１２に存在する際、肩角１３８は９０゜より若干大きい。その一方で肘角１４２は９０゜より実質的に小さく、約２５゜が最も好ましい。第一位置２１２は挿入時のファスナー１００をあらわし、本明細書ではＴ１として示される。好ましい実施形態において、ファスナー１００は図５および図１７に描かれる中心軸２１４の回りに対称である。しかし別の実施形態は例えば変化したアーム長さ１４８、クリート長さ１５０、バックスパン巾１４６、異なる肩角１３８および肘角１４２など、非対称的設計を含むことができる。ファスナー１００は、第一対置側１６０および第二対置側１６２において等しい量が組織捕獲領域１３０内に保持されるように置かれるのが好ましい。ファスナー１００の創傷１５８への徹底挿入後、図１８に示すようにファスナー１００は一連の横方向の力２１６にさらされる。横方向の力２１６は、ファスナー１００の最初の装填後しばらくの間、クリート基部１２８から肩領域１０３、１０５まで、内面１１４に沿って作用する。

横方向の力２１６にさらされた際にファスナー１００の破損を防止するために、ファスナー１００は治癒期間中重合体クリープを有するように特に選択された生体内吸収性ポリマーから作られる。横方向の力２１６の総計がファスナー１００の最小乾燥初期閉鎖強度を超える場合、ファスナー１００は直ちに再形成し始める。ファスナー１００がひとたび創傷１５８内に置かれると、体温と体湿度の組み合わせによって、ファスナー１００に使用されている生体内吸収性ポリマーは軟化、そして分解し始め、それにつれてファスナー１００の閉鎖強度は低下し始める。横方向の力２１６の総計が最初はファスナー１００の最大乾燥初期閉鎖強度を超えないとはいえ、生体内吸収性ポリマーの分解が、創傷閉鎖に続くある時期Ｔ２にファスナー１００を再形成させるのが普通である。

図１９には、ファスナー閉鎖強度より大きい横方向の力２１６にさらされた後の半分開いた位置２１８のファスナー１００が描かれる。ファスナーを置く位置および創傷部位によっては挿入後直ちに再形成が起こることもあるが、ファスナー１００は挿入後少なくとも２４時間のＴ２期間までは半分開いた位置２１８に再形成しないのが好ましい。描かれるように、ファスナー閉鎖強度を超える横方向の力２１６は主として肩領域１０３、１０５および、より小さい程度ではあるが肘領域１１５、１１７の両方に重合体クリープを起こす。しかし、ファスナー１００は耐え続け、クリート基部１２８周囲および持久的組織保持領域１２９内に弾力的真皮を持続的に保持することによって、捕獲した組織を近づけ続ける。

図２０および図２１には、半分開いた位置２１８まで再形成するのに必要な力を超える横方向の力２１６にさらされた後のほとんど開いた位置２２０のファスナー１００が描かれる。ファスナー１００は、置き方および創傷の位置によって挿入後直ちに再形成が起きることもあるが、挿入から少なくとも１ないし１４日間、最適には少なくとも７日間のＴ２期間までは、ほとんど開いた位置２２０にまで再形成しないのが好ましい。ファスナー１００は肩領域１０３、１０５および肘領域１１５、１１７における重合体クリープによっても再形成する。なお、ファスナー１００の閉鎖強度は時が経つにつれて生体内吸収ポリマーの人体による破壊によって減少する。それとは別に、最初はファスナー１００の再形成を引き起こすには不十分であった横方向の力２１６は、ファスナー１００を創傷１５８に置いた後しばらくすると少なくともある程度のファスナー再形成を引き起こす可能性がある。ほとんど開いた位置２２０において、治癒過程中は、弾力的真皮がクリート基部１２８内に保持され続けるために、捕獲組織は接近したままである。一般的にクリート基部１２８は、生体内吸収性ポリマーが吸収され、アーム１０２、１０４またはバックスパン１０６の破壊などの失敗が起きる時点、または肘領域１１５、１７７の重合体クリープが肘角１４２を９０゜より大きく開き、弾力性真皮１６８がクリート１２８から滑り出る時点までは、弾力性真皮を保持し続ける。ほとんど開いた位置２２０では、肩角１３８は徐々に判別困難となり、その代わりに、バックスパン１０６の中心点と各持久的組織保持領域の先端１２９とによって輪郭づけられる内部ミッドスパン角２２１が形成される。図２２に記載されるような真皮組織の表皮下両側結合の好ましい実施形態において、挿入後ほとんど開いた位置２２０まで再形成した１対のファスナー１００は創傷１５８を接合し続ける。クリート基部１２８内に真皮１６８を持続的に捕獲することにより、創傷１５８は治癒期間中、一般的には２１日までは閉鎖したままである。再形成過程中、肘角１４２とミッドスパン角との合計は３６０゜未満に留まり、ファスナー１００は捕獲した組織を最短分解期間より長く持続的に保持することができる。Ｔ３としてあらわされる最短分解期間の後、ファスナー１００はアーム１０２、１０４、クリート１１６、１１８またはバックスパン１０６の破損による失敗を受けやすくなる。

ファスナー１００の好ましい実施形態およびその使用法を説明したが、同じ動力学的再形成特性を特徴とするその他の種々のステープル構造並びに徹底挿入法が利用できる。例えば図２３、図２４および図２５は追加的保持要素を組み込み、さらに創傷閉鎖を促進する別のファスナー設計を示す。図２３によると、ファスナー２２２はバックスパン２２４およびアーム２２６、２２８からなる。アーム２２６、２２８は先端２３０、２３２を含み、それら先端は内部クリート２３６および外部凹み２３８を含むハンマー状の頭部２３４の形状を有する。内部クリート２３６は、徹底挿入法によって弾力性組織を同様に捕獲するクリート基部２４０を含む。図２４により、ファスナー２４２はバックスパン２４４およびアーム２４６、２４８からなる。アーム２４６、２４８は先端２５０、２５２を含み、徹底法を使用して同様に弾力性組織を掴む内部クリート２５４を含む。それに加えて、アーム２４６、２４８は一連の内部突起２５６を含み、ファスナー２４２が捕獲された組織による横方向の力に応えて再形成する際に、捕獲された組織の保持をさらに助ける。図２５によると、ファスナー２５８はバックスパン２６０およびアーム２６２、２６４からなる。アーム２６２、２６４は、内部クリート２７０を有する先端２６６、２６８を含み、徹底法によって同様に弾力性組織を掴む。それに加えて、バックスパン２６０は１対の対置する突起２７２、２７４を含み、ファスナー２５８が捕獲された組織による横方向の力に応えて再形成する際に、捕獲された組織の保持をさらに助ける。本発明のファスナーを、２本だけのアームによって単一平面内で形成される初期組織捕獲領域を参照して記載したが、複数のアームを取り付けることもでき、複数の面が例えばバックスパンの中心点に角度をもって組織捕獲領域のために役立てることもできる。

本発明のファスナーのまた別の実施形態が図２６に示される。ファスナー２７６は少なくとも２つの個別の生体内吸収層を使用する設計を有する、前記のファスナーに代わる任意のファスナー構造からなることができる。図示されるように、ファスナー２７６は第一の生体内吸収層２７８、第二の生体内吸収層２８０および第三の生体内吸収層２８２を含む。この実施形態は異なる生体内吸収性材料の平面的配置を示しているが、型に沿って複数の注入部位を用いて例えば肩および肘領域が異なるポリマー材で形成された同様な構造を実現できることは理解できる。実際、ファスナー２７６は接着剤、加熱または成形法によって形成でき、その際それらの層は既述のマイクロモールディング法を使用して、または図２７に示すような押出し法２８４によって別々に製造した後に接着される。また別の製法においては、図２８に示すように、複数の生体内吸収層２８８からなるシート２８６からファスナー２７６を打ち抜くかまたは切り取ることができる。複数の生体内吸収層２８８を有するファスナー２７６は、より速く分解する生体内吸収ポリマーとより緩徐に分解する生体内分解ポリマーとを混合し、合わせることができるなどの設計的利点を多数有する。それに加えて、抗生物質、凝固剤のような薬または医薬品もしくは遺伝子治療剤でも層間または領域間に組み込むことによって、ファスナー２７６は送達具として使用され、それらの層が体内で分解する際に、またはそのファスナーの外側表面上にも放出され、治癒過程を促進する。

ファスナー２９０のまた別の実施形態が図２９に描かれる。ファスナー２９０はバックスパン２９２およびアーム２９４、２９６からなる。ファスナー２９０はバックスパン２９２およびアーム２９４、２９６を通じて概ね一貫した厚さ２９７を有する。アーム２９４、２９６はさらに先端２９８、３００を含み、各先端２９８、３００はクリート基部３０４を有する内部クリート３０２を有する。アーム２９４、２９６と内部クリート３０２およびクリート基部３０４との組み合わせが持久的組織保持領域３０６を輪郭づけ、既述のように徹底挿入法を使用して弾力性組織を掴む。

図３０および図３１には、本発明のファスナー４００のより初期の実施形態が示される。ファスナー４００は体部４０２を有し、それは１対のフォークメンバまたは脚４０２を結合するクロス−メンバ４０８を含む。各脚４０６の外側縁４１０は穿孔メンバ１７４、１７６の保持空間１８６に合う大きさおよび形状を有し、ファスナー４００は穿孔メンバ１７４、１７６間にぴったり合い、滑り込むことができる。肩４１４はバックスパンメンバ１９０の固体円筒状断面にかみ合うように取り付けられるのが好ましい。これによってファスナー４００を穿孔メンバ１７４、１７６の動きと共に遠くまで進めることができる。各脚４０６の遠位端４１２は湾曲した形を有し、穿孔メンバ１７４、１７６によって作り出される、スカイブと呼ばれる皮膚開口を容易に通過できる。好ましくは内側に向いたバーブ４０４が各脚４０６上に作られ、ひとたび装着されたファスナーが引き抜かれないようにする。

ファスナー４００では図３０および図３１に示すように全体的Ｕ字型が好ましいとはいえ、両側組織をかみ合わせる能力を有するその他の形も可能であり、本発明の範囲内である。このようなその他の形には、例えば非制限的に、普通のステープルに似た四角形、半円形、またはＣ字型またはＶ字型またはＷ字型などがあり、この際クロスメンバ４０８は曲がり、またはその他の特徴を有する。ファスナー４００の形が一般に平面構造であるが、その他の非平面的形および構造、例えば各脚４０６に複数の突起を有し、その各突起が異なる面に配置されているファスナー、またはファスナー４００の通常の面から突き出てＶ字型に配列したクロスメンバ４０８を有するファスナーなどを使用できることが理解される。２つの脚メンバ４０６が好ましいが、付加的脚メンバ４０６をファスナー４００の同じ面または異なる面に加え、ファスナーの各側の脚メンバが例えば二叉（dident）または三叉（trident）構造も形成できることが理解される。

図３２に示すように、内部横断面領域４０９は圧縮された真皮組織を捕獲するファスナー４００によって決まる。好ましい実施形態において、内部横断面領域４０９は１.５ｓｑ．ｍｍないし５０ｓｑ．ｍｍであり、最も好ましくは約５ｓｑ．ｍｍないし１０ｓｑ．ｍｍである。この領域は通常、内径の長さ１.５ｍｍないし９ｍｍ、最も好ましくは約３.８ｍｍと、内径巾１ｍｍないし５ｍｍ、最も好ましくは約２ｍｍとによって決まる。横断面領域４０９の形および配置として多数の形および構造が使用できることは当然である。内部横断面領域４０９は、バーブ４１２の配置の結果、概ね矢じり状であることが好ましい。記載されるように、バーブ４１２または同様な逆行防止突起がファスナー４００の引き抜きに対して抵抗する。バーブ４１２は内部横断面領域４０９内に配置されるのが好ましいが、バーブ４１２は省略されてもよいし、外側につけてもよい。

ファスナー４００がデリバリーおよび適用中に再形成することはあり得るが、横断面領域４０９内に保持された真皮組織の大部分が十分硬いファスナー４００によって圧縮された状態で捕獲され、好ましくは少なくとも１０日間は、横断面領域４０９の寸法的一体性がその設計面積の±３０％以内に維持されるのが好ましい。ファスナー４００の構造的一体性は少なくとも２１日間維持されるのが最も好ましい。このやり方で、ファスナー４００に捕獲された真皮組織は、生物学的治癒過程が起きるのに十分な期間、その治癒過程中にその真皮組織に張力がかかることなく、圧縮された状態で保持される。ファスナー４００の大きさおよびアプリケータアセンブリ１００の操作が協同して内部横断面領域４０９内の真皮組織の圧縮比を１より大きくすることが好ましい。上記圧縮比は面積比または巾の比として決定される。巾の場合、圧縮比は、静止時の真皮組織における垂直界面５１に対するスカイブの位置をファスナー４００によって保持された場合の垂直界面５１に対するスカイブの位置によって割ることによって決定される大きさの比である。面積の場合、圧縮比は、静止時にファスナー４００によって保持される真皮組織の面積を実際の横断面積４０９によって割った、真皮組織の面積比である。

或いは、生体内再吸収性または生体内吸収性ファスナーの変形が真皮組織の圧縮の少なくとも若干を分担し、それによって機械的組織マニピュレータの必要性が軽減しまたは排除される可能性がある場合は、本発明によって教示されるように組織標的領域に変形可能ファスナーによる両側組織固定を利用することができる。この実施形態において、生体再吸収性または生体吸収性ファスナーはアプリケータ装置によって変形され、真皮組織を適切に圧縮する。生体再吸収性または生体吸収性ファスナーの変形は多数の方法で実現できる。例えば、ファスナーにプレストレスを与えて開いた構造にし、アプリケータによる機械的補助、超音波、熱または光エネルギーの適用を伴って、または伴わずに上記ファスナーの形状を現場で変化させてまたは圧力を弛緩させて閉鎖構造に戻す；適切な形状を有するポリマー材料、および装着時にこの材料が破壊されずに変形できるという組成物を設計する；またはこれらの技術の任意の組み合わせなどがある。

ファスナー４００は任意の適切な生体内分解性材料から形成されるのが好ましい。現在最も好ましい生体内分解性材料はラクチド／グリコリド・コポリマーである。このポリマーにおいて一構成成分はもう一つの構成成分の少なくとも１０％未満になってはならず、ラクチドが６０％〜７０％の範囲であるのが好ましい。その他の適切な材料の例にはポリ（ｄｌ−ラクチド）、ポリ（ｌ−ラクチド）、ポリグリコリド、ポリ（ジオキサノン）、ポリ（グリコリド−コ−トリメチレン・カルボネート）、ポリ（ｌ−ラクチド−コ−グリコリド）、ポリ（ｄｌ−ラクチド−コ−グリコリド）、ポリ（ｌ−ラクチド−コ−ｄｌ−ラクチド）およびポリ（グリコリド−コ−トリメチレン・カルボネート−コ−ジオキサノン）がある。さらに、その他の適切な物質には例えばコラーゲンおよびエラスチンなどの天然発生性生体ポリマー類、またはステンレス鋼、金属、ナイロンを含む組成物類、または非吸収性ファスナーの場合のその他の任意の生体適合性材料、またはファスナーの所望の用途および性能によって、そのような材料の種々の組み合わせもある。

本発明の動力学的生体内吸収性ファスナーの好ましい実施形態を記載したが、本発明によるファスナーは本発明の範囲および精神から逸脱することなく多数のその他の実施形態が可能であることは当業者には明らかである。

図１は、本発明のファスナーの平面図である。 図２は、図１のファスナーの側面図である。 図３は、図１のファスナーの斜視図である。 図４は、図１のファスナーのファスナーアームの平面図である。 図５は、図１のファスナーの平面図である。 図６は、皮膚創傷の斜視図である。 図７は、図６の皮膚創傷の断面図である。 図８は、図６の皮膚創傷を閉鎖するために使用する送達具の平面図である。 図９は、図１のファスナーを含む送達具の平面図である。 図１０は、穿孔メンバの斜視図である。 図１１は、送達具の実施形態の斜視図である。 図１２は、図６の皮膚創傷のめくられた位置の断面図である。 図１３は、図１のファスナーを含むアプリケータヘッドの斜視図である。 図１４は、ファスナー先端およびクリートの斜視図である。 図１５は、一組の標的組織領域内に置かれた図１のファスナーを含む、図１２のめくられた皮膚創傷の断面図である。 図１６は、図１のファスナーを複数含む図１２のめくられた皮膚創傷の断面である。 図１７は、図６の皮膚創傷内に置かれた、図１のファスナーの平面図である。 図１８は、ファスナーアームおよびクリートに沿って存在する横方向の力の平面図である。 図１９は、半分開いた位置の図１のファスナーの平面図である。 図２０は、大体開いた位置の図１のファスナーの平面図である。 図２１は、図６の皮膚創傷内の図２０のファスナーの平面図である。 図２２は、図６の皮膚創傷内の図２０の複数のファスナーの斜視図である。 図２３は、ファスナーの実施形態の平面図である。 図２４は、ファスナーの実施形態の平面図である。 図２５は、ファスナーの実施形態の平面図である。 図２６は、ファスナーの実施形態の斜視図である。 図２７は、押し出されたファスナーの実施形態の斜視図である。 図２８は、打ち抜かれたファスナーの実施形態の斜視図である。 図２９は、ファスナーの実施形態の斜視図である。 図３０は、ファスナーの実施形態の斜視図である。 図３１は、図３０のファスナーの平面図である。 図３２は、図３０のファスナーの平面図である。

Claims (12)

1. 皮膚創傷の内側で穿孔開口に挿入するための生体内吸収性ファスナーであって、
   生体内吸収性ポリマー材料からなるファスナー体部からなり、前記ファスナー体部は前記ファスナー体部の内側の初期組織捕獲領域を輪郭づけ、前記ファスナー体部は：
   各ファスナーアームが前記穿孔開口の１つに挿入可能である１対のファスナーアームと；
   肘領域において各ファスナーアームに結合し、前記初期組織捕獲領域に後方に突き出しているクリートであって、前記クリートとファスナーアームとの間に肘内角を形成する前記クリートと；
   前記クリートとファスナーアームとの間に形成され、前記肘領域に先端を有する各ファスナーアームの持久的組織保持領域と；
   前記クリートの最外部表面と前記ファスナーアームの最外部表面との間の各ファスナーアームの最大挿入巾と；
   肩領域で各ファスナーアームに結合するバックスパンであって、それぞれの肩内角が前記バックスパンと各ファスナーアームとの間に形成され、ミッドスパン内角がバックスパンの中心点と各持久的組織保持領域の先端との間に形成される前記バックスパンとを含んでなり、
   前記肘領域および各ファスナーアームの肘内角は、最大挿入巾が対応する穿孔開口の巾より大きくなるように構成され、前記穿孔開口周囲の組織の少なくとも一部分が前記クリート上に引き伸ばされ、前記生体内吸収性ポリマー材料の最短分解期間より長く前記持久的組織保持領域内に弾力的に保持され、
   前記肩領域および肩内角は前記ファスナーの装着中、創傷組織を前記初期組織捕獲領域内に捕獲し、装着後前記創傷組織によってかかる横方向応力に応えて動力学的に変形し、その際前記肘内角とミッドスパン内角の合計が３６０度未満に留まり、前記生体内吸収性ポリマー材料の前記最短分解期間までは前記生体内吸収材料の破損による失敗が起きない生体内吸収性ファスナー。
2. 前記生体内吸収性ポリマー材料の前記最短分解期間が５ないし２１日である請求項１記載のファスナー。
3. 前記肩領域および肩内角が、ファスナーの装着中前記初期組織捕獲領域の形を実質的に保持するように、そして前記最短分解期間より短い初期装着期間後に、前記創傷組織によってかかる横方向の応力に応じて動力学的に変形しないように構成された請求項１に記載のファスナー。
4. 使用開始後１ないし１４日である初期期間で肩領域が機能的に改善する請求項１記載のファスナー。
5. 前記肘内角が１５〜７０度の範囲に構成され、前記肩内角が７０ないし１１０度の範囲に構成される請求項１記載のファスナー。
6. 前記肘内角が前記肩内角より小さい請求項１記載のファスナー。
7. 対置する側面を有する生体組織の創傷に使用するための動力学的に形状変化する生体内吸収性ステープルであって：
   前記ステープルは実質的に生体内吸収性ポリマーからなるステープル体部からなり、前記ステープル体部は：
   各々が遠位端および近位肩部分を有する１対のステープルアームと；
   前記肩領域に近い前記１対のステープルアームを連結するバックスパンと；
   前記創傷の対置する両側によって自然にかかる横方向の力に応じて破損することなく、最初の挿入位置から第二の変形位置まで変形するように構成された各肩領域；および
   前記バックスパンに対して操作可能に角度を形成し、前記ステープルアームが前記第一挿入位置および第二変形位置の両方の位置にある場合、前記クリートとステープルアームとの間に組織を効果的に保持する組織保持領域を輪郭づける、前記ステープルアームの遠位端の近くにクリートを有する各ステープルアームとを含んでなる前記動力学的生体内吸収性ステープル。
8. 前記ステープルアームおよび前記バックスパンが肩内角を決め、前記肩内角は前記第一挿入位置の７０゜〜１００゜から前記第二変形位置の１２０゜〜１８０゜までに動力学的に変化する請求項１記載のステープル。
9. 対置する側面を有する生体組織内創傷に使用するための動力学的に形状変化する生体内吸収性ステープルであって、
   肩領域でバックスパンによって結合した１対のステープルアームを含むステープル体部において、各アームはさらに内側に突き出たクリートを有する肘領域、前記ステープルアーム、前記内側に突き出たクリートおよび内部組織捕獲領域を輪郭づけている前記バックスパンを含む前記ステープル体部；および
   前記バックスパンとステープルアームによって決まる肩内角を含む各肩領域において、前記肩内角は挿入時の第一位置では７０゜〜１００゜になるように作られ、挿入時に続く第二時点で前記肩内角は前記創傷の対置側面によって自然にかかる横方向の力に応えて、第二変形位置の１２０゜〜１８０゜に変化するように構成された各肩領域とを含む動力学的生体内吸収性ステープル。
10. 各肘領域が前記ステープルアームおよびクリートによって決まる肘内角を含み、前記肘内角が挿入時の第一挿入位置では７０゜未満であり、前記肘内角は第二時点における第二変形位置では最大の９０゜に変化するように前記肘領域が構成された請求項９記載のステープル。
11. 第二時点が挿入時点から１２時間以上後である請求項９記載のステープル。
12. 生体内吸収性皮下ステープルであって、
    実質的に生体内吸収性であるポリマーからなるステープル体部からなり、前記ステープル体部は：
    遠位端および近位肩領域を各々有する１対のステープルアームにおいて、前記遠位端は内側に向いたクリートを含み、各クリートおよびアームが肘領域を形成する前記１対のステープルアーム；および
    １対のステープルアームを肩領域の近くで連結するバックスパンを含み、
    前記クリート、アームおよびバックスパンが協同して動力学的内部組織捕獲領域を形成し、前記内部捕獲領域は挿入時に第一の形を示し、前記肘領域および肩領域は皮膚創傷の対置側面によってかかる横方向の力に応えて破損することなく動力学的に変化し、挿入後、および生体内吸収性ポリマーの最短分解期間の前に、前記内部捕獲領域が第二時点の第二の形を示す前記生体内吸収性皮下ステープル。

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