JP5796763B2 - ステント - Google Patents

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Description

本発明は生体に移植するためのステントに関する。
ステントは、一般に、血管あるいは他の生体内管腔が狭窄もしくは閉塞することによって生じる様々な疾患を治療するために、その狭窄もしくは閉塞部位を拡張し、その管腔サイズを維持するためにそこに留置される医療用具である。ステントには、1本の線状の金属もしくは高分子材料からなるコイル状のステントからなるもの、金属チューブをレーザーによって切り抜いて加工したもの、線状の部材をレーザーによって溶接して組み立てたもの、複数の線状金属を織って作ったもの等がある。
また、これらのものはステントをマウントしたバルーンによって拡張されるもの(バルーンエクスパンダブルタイプ)と、ステントの拡張を外部から抑制する部材を取り除くことによって自ら拡張していくもの(セルフエクスパンダブルタイプ)とに分類することが出来る。
この内、セルフエクスパンダブルタイプは、一般に、管内カテーテルの先端付近に取り付けられ、その上からシース等を被せられて使用に供され、カテーテルを患者の体管腔内の治療部位へ進め、治療部位にてシース等を取り除き、これに伴ってステントが自己拡張することで留置する方法で用いられる。近年、尿管や胆管、下肢動脈の形成術に対してこれらのステントが多く用いられるようになってきている。
しかし、セルフエクスパンダブルステントの普及に伴って、デバイスの様々な問題点が顕在化してきている。その中でも最も大きな問題が、ステントが金属疲労により破断してしまう現象である。この現象はステントフラクチャ−と呼ばれている。
ステントは体内で様々な負荷(曲げ、捩り、長軸方向の圧縮等)を受け、これらによる応力集中が疲労を形成する。ステントフラクチャ−の発生は治療成績や予後の開存率に影響を与える可能性もあることから、疲労耐久性に優れたステントが求められている。
一方、セルフエクスパンダブルステントの作成方法としては、一般に、細径の金属パイプをレーザーカットによってステントのデザインにカットし、目標とする径まで拡張、熱処理を行う方法が用いられている。しかし、構造にもよるが、特殊なステント構造を採った時などには、拡張、熱処理の工程においてステントが均一に拡張しない現象が生じる場合があり、これはステントの機械的特性や治療効果に大きく影響を及ぼす。また、セルフエクスパンダブルステントを目標とする病変部までデリバリーする際に、一般には、ステントをデリバリーカテーテルの中に挿入するが、挿入の際にはステントをデリバリーカテーテルのシース等の内径以下に縮径(クリンピング)する必要がある。ステントが均一に拡張されていないと、クリンピングの際にストラットが重なったりし、ステントをカテーテルに挿入することが困難となってしまうため、拡張均一性に優れたステントも同時に求められている。
また、ステントには、拡張対象となる管状組織の圧力に負けないだけの強度、留置後の血管の様々な動きに対する耐久疲労性も同時に要求され、多数のステントデザインが提案されてきている。これらは例えば、特許文献1乃至特許文献5に開示されている。
特許第3697261号公報 特表2002−530146号公報 特許第3505603号公報 特表2003−533335号公報 特表2002−518087号公報
これらの状況を鑑み本発明が解決しようとする第一の課題は、ステントを体内に留置した際に、体内で受ける様々な負荷(曲げ、捩り、長軸方向の圧縮等)による応力集中を低減することが可能なステントを提供すること、また、これによりステント留置後の疲労耐久性の高いステントを提供することにある。
さらに、第二の課題としては、疲労耐久性を維持しつつ、ステントを製造する際の拡張、熱処理の工程において、均一に拡張するステントを提供すること、また、これによりクリンピングし易く、且つデリバリーカテーテルに挿入し易いステントを提供することである。
本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、略管状体に形成され、かつ圧縮された第1の直径から拡大された第2の直径まで半径方向に拡張可能なステントであって、円周方向に伸長可能な略波形構成要素を有し、前記略波形構成要素を含んで形成された環状セクションが長手方向軸に対して整列しており、前記隣り合う環状セクション中の略波形構成要素を繋ぐ連結部を有し、拡張状態において、間に他の連結部を介さずに互いに接続された隣り合った連結部を結んだ線が長手方向軸に対して互いに逆向きの2つの螺旋を形成し、これら螺旋の波長が互いに異なることを特徴とするステントである。本発明のより好ましい態様においては、これら長手方向軸に対して互いに逆向きの2つの螺旋の波長比は5:3である。このような構造とすることにより、応力集中を低減し、ステント留置後の疲労耐久性の優れたステントを提供することができる。
本発明の好ましい一態様においては、非拡張状態において、前記連結部から延びる略波形構成要素を形成する4本のストラットを有し、該ストラットにおいて、連結部を通る同一対角線上に配置される2つのストラットの長手軸方向長さが同一で、一方の対角線上のストラットの長手軸方向長さが他方の対角線上のストラットの長手軸方向長さの1.1倍以上である。これによれば、疲労耐久性を維持しつつ、均一に拡張するステントを提供することができる。
また、本発明の好ましい一態様においては、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素の向かい合った頂点同士が、円周方向に対し互いにズレを有して配置されていることを特徴とする。これによれば、逆向きの2つの螺旋の波長比が5:3となる様に連結部が非対称に分布していることと相まって、ステントにかかる力を分散し易くなり、更に疲労耐久性を向上できる。
また、本発明の好ましい一態様においては、前記円周方向のズレにおける頂点のズレ方向が、1つの環状セクション中で常に一定で、尚且つ隣り合う環状セクションでその方向が逆であることを特徴とする。これによれば、ステントに対しどちら方向に捩られた場合でも力が分散し易くなり、更に疲労耐久性を向上できる。
また、本発明の好ましい一態様においては、環状セクション中の略波形構成要素の数が12以上、24以下であることを特徴とする。これによれば、ステント留置後の再狭窄を低減することが可能となり、特に有効に使用しうるステントが得られる。
また、本発明の好ましい一態様においては、非拡張状態において、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素中の勘合する頂点が、その頂点の内側曲率半径の中心がステントの長手軸方向に同一直線上に位置する様に配置されていることを特徴とする。これによれば、上記の特徴を有するステントを、効率よく製造できる。
また、本発明の好ましい一態様においては、非拡張状態において、1つの環状セクション中の略波形構成要素中の長手軸方向に同一方向に向いた頂点が、連結部から延びる長手軸方向長さが他方に比較して1.1倍以上長いストラットの連結部から遠い側の頂点を除き、その頂点の内側曲率半径の中心がステントの円周方向に同一直線上に位置する様に配置されていることを特徴とする。これによれば、上記の特徴を有するステントを、効率よく製造できる。
また、本発明は、略管状体に形成され、かつ圧縮された第1の直径から拡大された第2の直径まで半径方向に拡張可能なステントであって、円周方向に伸長可能な略波形構成要素を有し、前記略波形構成要素を含んで形成された環状セクションが長手方向軸に対して整列しており、前記隣り合う環状セクション中の略波形構成要素の頂点同士が結合して連結部を形成し、該連結部を形成する頂点同士が、円周方向に対し互いにズレを有して結合していることを特徴とするステントでもある。このような構造とすることにより、ズレによって連結部にかかる力が分散し易くなり、ステントに捩りの負荷がかかった際の応力低減がより有効に行えることとなる。
本発明の好ましい一態様においては、前記円周方向のズレにおける頂点のズレ方向が、1つの環状セクション中で常に一定で、尚且つ隣り合う環状セクションでその方向が逆であることを特徴とする。これによれば、どちら方向に捩った場合でも力が分散し易く、一部に応力集中することがなくなる為、ステントに捩りの負荷がかかった際の応力低減がより有効に行える。
本発明によれば、ステントを体内に留置した際に体内で受ける様々な負荷(曲げ、捩り、長軸方向の圧縮等)による応力集中を低減させ、疲労耐久性を向上させることが可能になる。さらに、ステントを留置した部位において、血管が曲げられた場合にもステントが管状を維持することが可能になる。さらに、ステントの表面積を大きく保つことで、血管を均一にカバーすることが可能になる。
さらに、ステントを製造する際の拡張、熱処理の工程において、均一に拡張させることが可能になる。またクリンピングし易く、デリバリーカテーテルに挿入し易くなる。
図1は、ステント1の拡張状態における展開図である。 図2は、ステント1における円周方向に伸長可能な略波形構成要素2を示す部分拡大図である。 図3は、ステント1における隣り合う略波形構成要素2同士が結合した連結部3を示す部分拡大図である。 図4は、ステント1における略波形構成要素2を含む環状セクション4を示す部分拡大図である。 図5は、ステント1の非拡張状態における展開図である。 図6は、ステント6の非拡張状態における展開図である。 図7は、ステント6における円周方向に伸長可能な略波形構成要素7を示す部分拡大図である。 図8は、ステント6における隣り合う略波形構成要素7同士を繋ぐ連結部8を示す部分拡大図である。 図9は、ステント6における略波形構成要素7を含む環状セクション9を示す部分拡大図である。 図10は、ステント6の拡張状態における展開図である。 図11は、比較例1のステントの拡張状態における展開図である。 図12は、ステント12の拡張状態における展開図である。 図13は、ステント12における円周方向に伸長可能な略波形構成要素13を示す部分拡大図である。 図14は、ステント12における隣り合う略波形構成要素13同士を繋ぐ連結部14を示す部分拡大図である。 図15は、ステント12における略波形構成要素13を含む環状セクション15を示す部分拡大図である。 図16は、ステント16の拡張状態における展開図である。 図17は、ステント16における円周方向に伸長可能な略波形構成要素17を示す部分拡大図である。 図18は、ステント16における隣り合う略波形構成要素17同士を繋ぐ連結部18を示す部分拡大図である。 図19は、ステント16における略波形構成要素17を含む環状セクション19を示す部分拡大図である。 図20は、柔軟性を測定する方法を示す図である。 図21は、長軸方向の柔軟性を測定する方法を示す図である。 図22は、回転曲げ疲労耐久試験機による疲労耐久性評価の方法を示す図である。 図23は、ステント23の非拡張状態における展開図である。 図24は、ステント23における円周方向に伸長可能な略波形構成要素24を示す部分拡大図である。 図25は、ステント23における隣り合う略波形構成要素24同士を繋ぐ連結部25を示す部分拡大図である。 図26は、ステント23における略波形構成要素24を含む環状セクション26を示す部分拡大図である。 図27は、ステント27の拡張状態における展開図である。 図28は、ステント28の非拡張状態における展開図である。 図29は、ステント28における円周方向に伸長可能な略波形構成要素29を示す部分拡大図である。 図30は、ステント28における隣り合う略波形構成要素29同士を繋ぐ連結部30を示す部分拡大図である。 図31は、ステント28における略波形構成要素29を含む環状セクション31を示す部分拡大図である。 図32は、ステント28の拡張状態における展開図である。 図33は、ステント33の拡張状態における展開図である。 図34は、ステント33における円周方向に伸長可能な略波形構成要素34を示す部分拡大図である。 図35は、ステント33における隣り合う略波形構成要素34同士を繋ぐ連結部35を示す部分拡大図である。 図36は、ステント33における略波形構成要素34を含む環状セクション36を示す部分拡大図である。 図37は、拡張均一性を評価する方法を示す図である。 図38は、軸圧縮疲労耐久試験機による疲労耐久性を評価する方法を示す図である。
以下に、本発明に係るステントの実施形態について説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
1.ステント形状
図1は1実施形態としてのステント1の拡張状態における展開図である。図1に示すステント1は略管状体に形成され、かつ圧縮された第1の直径から拡大された第2の直径まで半径方向に拡張可能なステントであって、円周方向に伸長可能な略波形構成要素を有し、前記略波形構成要素を含んで形成された環状セクションが長手方向軸に対して整列しており、前記隣り合う環状セクション中の略波形構成要素の頂点同士が結合して連結部を形成し、更に拡張状態において、間に他の連結部を介さずに互いに接続された隣り合った連結部を結んだ線が長手方向軸に対して互いに逆向きの2つの螺旋(第1螺旋、第2螺旋)を形成し、これら螺旋の波長が異なり、特にその波長比が略5:3となっている。
図1は、本発明の中で、特に連結部を隣り合う環状セクション中の略波形構成要素の頂点同士の結合によって形成した例である。尚、連結部は、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素を繋ぐ要素を意味し、略波形構成要素の頂点同士、頂点以外の部分同士、頂点と頂点以外の部分、或いは略波形構成要素間を繋ぐ別の部材を配置してこれにより構成することも可能である(頂点同士以外を連結する構造については、追って明細書中で説明する。)。
また、ここで言う螺旋の波長とは、言い換えれば、間に他の連結部を介さずに互いに接続された隣り合った連結部を結んだ線が形成する螺旋が、ステントの側面を一周する際のステントの長手方向の長さを意味する。本発明のステントでは、特に逆向きの2つの螺旋が形成されており、これらの螺旋の波長が互いに異なっていること、特にその螺旋の波長比が略5:3となっていることを特徴としている。尚、ここで螺旋の波長比が略5:3とは、正確に5:3である必要はなく、螺旋や波形構成要素が破綻なく連続して接続でき、本発明の主旨に反しない範囲で変更、或いは変動させることも可能である(例えば、5:2〜5:4の範囲に設定することも考えられる。)。
通常、ステントの隣り合う環状セクション同士は連結部で繋がれており、また拡張が均一となるように連結部は円周方向、長手方向軸に対して対称となっている。しかし、この構造では負荷を受けたときに応力が分散しにくく、結果、疲労耐久性が悪くなってしまう。一方、できるだけ応力を分散させるために連結部を減らすと、ステントを曲げた際に管状を維持することができず、キンクしてしまう。同様の目的で環状セクション内の略波形構成要素の数を減らすと、ステントの表面積を大きく保つことができないため、病変部位を均一にカバーすることができず、治療効果に影響をきたす。
これに対し本発明のステントは、逆向きの螺旋の波長比が例えば略5:3となる様に連結部が非対称に分布して配置されていることから、ステントに対し負荷がかかった際に、波長比の大きい方に力が逃げ易くなり、それらの逃げた力をステント全体が吸収、分散することによって、一部に応力集中することがなくなる為、ステントを曲げた際にも管状を維持し、ステントの表面積を大きく保った上で、疲労耐久性を向上することが可能となっている。
尚、本発明では、拡張状態において逆向きの螺旋の波長が互いに異なっていること、特にその螺旋の波長比が略5:3となることを特徴としているが、この構造を得るためには、非拡張状態においても逆向きの螺旋の波長が互いに異なり、その波長比が略5:3となる構造とし、これを維持して拡張する構造としておくことが、その制御の上で好ましい。
図2は円周方向に伸長可能な略波形構成要素2を示す部分拡大図である。図3は隣り合う環状セクション中の略波形構成要素の頂点同士が結合して形成した連結部3を示す部分拡大図である。図4は、略波形構成要素2を含んで形成された(特に図4は略波形構成要素2のみで形成されているが、例えば略波形構成要素2同士の間に他の要素を組み込む等、各種構造とすることが可能である。)1つの環状セクション4を示す部分拡大図である。
また、本発明のステントの連結部は、図3に示した様に、その連結部3を形成する頂点同士(頂点303、304)が、ステントの円周方向に対し互いにズレを有して結合していることが好ましい。更には、頂点同士がステントの長手方向に対し互いにズレを有して結合されていることが好ましい。これらの構造によれば、逆向きの螺旋の波長が互いに異なっていること、或いはその螺旋の波長比が略5:3となる様に連結部が非対称に分布していることと相まって、ズレによって連結部にかかる力が分散し易くなり、ステントに捩りの負荷がかかった際の応力低減がより有効に行えることとなる。
また、前記円周方向のズレにおける頂点のズレ方向が、1つの環状セクション中で常に一定で、尚且つ隣り合う環状セクションでその方向が逆であることが好ましい。ここで、頂点のズレ方向が、1つの環状セクション中で常に一定とは、例えば図1において環状セクション4について見た時に、図1における環状セクション4の右側の連結部も左側の連結部も共に、その頂点が隣り合う環状セクション中の頂点に対し上側(同じ側)にズレを有して結合していることを意味する。逆向きの螺旋の波長比が例えば略5:3となる様に連結部が非対称に分布していることと相まって、どちら方向に捩った場合でも力が分散し易く、一部に応力集中することがなくなる為、ステントに捩りの負荷がかかった際の応力低減がより有効に行えることとなる。
また、ステントに曲げ、長軸方向の圧縮の負荷がかかった際の応力低減の観点から、更には、上述の応力集中を低減する各種構造を容易に形成することが可能な点から、環状セクション中の略波形構成要素2の数が4の倍数であり、その数はステントの径に応じて変化させて良く、4以上、32以下、特に12以上、24以下であることが好ましい。特に、環状セクション中の略波形構成要素の数が12以上であることにより、ステント上の各隙間部分の面積を小さくすることが可能となり、その隙間から細胞がはみ出して再狭窄を生じることを大幅に低減することが可能となる。また、1つの環状セクション4に含まれる連結部3の数は、略波形構成要素2の数の4分の1であることが好ましい。
また、ステントの表面積を大きく保つ観点から、略波形構成要素中の連結部を形成しない頂点は、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素の頂点の谷側に略勘合する関係で配置されていることが好ましい。
また、製造する際の取り扱いの観点から、隣り合う環状セクションにおいて、略波形構成要素中の互いに向かい合う頂点が、その頂点の内側曲率半径の中心がステントの円周方向に同一直線上に位置する様に配置されていることが好ましい。
また、略波形構成要素2における頂点の内側曲率半径の中心201と、外側曲率半径中心202との間の距離は30μm〜120μmであることが好ましい。また、頂点の外側曲率半径204が、内側曲率半径203の3〜6倍であることが好ましい。尚、ここで定義した曲率半径とは、例えばレーザーカット及び電解研磨処理をするステントの場合、原材料となる金属の筒状チューブをレーザーカットによりステントデザインにカットし電解研磨を施した後のステントを計測したストラット間の曲率半径のことを言う。
また、頂点の幅206が、この頂点を挟んで配置されるストラットの幅205の1.5倍以上、2.5倍以下であることが好ましい。ここで頂点の幅とは、頂点を形成する部分の一端から他端までの最短距離の長さを意味し、例えば図2で頂点の幅206として表される長さである。尚、図2の例では、頂点の幅206はステントの長手方向軸に平行に頂点を横切る部分の長さとなっている。一方、ストラットの幅とは、ストラットを形成する部分の一端から他端までの最短距離の長さを表し、例えば図2でストラットの幅205で表される長さである。
疲労耐久性の向上、デリバリーシースに挿入する際の収縮のし易さ、及び製造する際の取り扱いの観点から、略波形構成要素2を形成するストラットの肉厚はストラット幅205の1.5〜2.0倍となっていることが好ましい。略波形構成要素2を形成するストラット肉厚は50〜400μmであることが好ましく、ストラット幅205は25〜200μmであることが好ましい。
また、別の実施形態としてのステント6の非拡張状態における展開図を図6に示す。図7は円周方向に伸長可能な略波形構成要素7を示す部分拡大図である。図8は隣り合う環状セクション中の略波形構成要素を繋ぐ連結部8を示す部分拡大図である。図9は、略波形構成要素7を含んで形成された(特に図9は略波形構成要素7のみで形成されているが、例えば略波形構成要素2同士の間に他の要素を組み込む等、各種構造とすることが可能である。)1つの環状セクション9を示す部分拡大図である。図10は図6のステントの拡張状態における展開図である。
図6に示すステント6は略管状体に形成され、かつ圧縮された第1の直径から拡大された第2の直径まで半径方向に拡張可能なステントであって、円周方向に伸長可能な略波形構成要素を有し、前記略波形構成要素を含んで形成された環状セクションが長手方向軸に対して整列しており、前記隣り合う環状セクション中の略波形構成要素を繋ぐ連結部(特にこの例では、連結部が頂点同士の結合により形成されていない点が図1と異なる。)を有し、拡張状態において、間に他の連結部を介さずに互いに接続された隣り合った連結部を結んだ線が長手軸方向に対して互いに逆向きの2つの螺旋(第1螺旋、第2螺旋)を形成し、これら螺旋の波長が異なり、特にその波長比が略5:3となっている。
この場合においても、上記で図1を例に示した様に、ステントに対し負荷がかかった際に、波長比の大きい方に力が逃げ易くなり、それらの逃げた力をステント全体が吸収、分散することによって、一部に応力集中することがなくなる為、ステントを曲げた際にも管状を維持し、ステントの表面積を大きく保った上で、疲労耐久性を向上することが可能となっている。
また、本発明では、非拡張状態において連結部から延びる略波形構成要素を形成する4本のストラットを有し、該ストラットにおいて、連結部を通る同一対角線上に配置される2つのストラットの長手軸方向長さが同一で、一方の対角線上のストラットの長手軸方向長さが他方の対角線上のストラットの長手軸方向長さの1.1倍以上となっていることが好ましい。ここで言うストラットとは、略波形構成要素中の互いに直接接続された2つの頂点の間に配置された部分のことを言う。また、ストラットの長手軸方向長さとは、特に図8に示すように、ストラットの両端間、即ち前記2つの頂点間を長手軸方向に測定した長さ(ストラットの長手軸方向長さ805、806)を意味する。
疲労耐久性を向上させるべく、逆向きの螺旋の波長比を5:3とすると、ステントを拡張させるときに連結部に接続するストラットが互いに引っ張り合うことで捩りのモーメントが発生し、拡張が不均一となる可能性がある。これに対し特に、非拡張状態において連結部から延びる略波形構成要素を形成する4本のストラットのうち、連結部を通る同一対角線上に配置される2つのストラットの長手軸方向長さが同一で、一方の対角線上のストラットの長手軸方向長さが他方の対角線上のストラットの長手軸方向長さの1.1倍以上とされていることで、ステントを拡張するときに連結部に接続するストラットに発生する捩りのモーメントを抑制し、疲労耐久性を維持しつつ、均一に拡張するステントを提供することが可能となる。
また、本発明のステントの連結部は、図3や図8の様に、ステントの円周方向に対し互いにズレを有して連結されていることが好ましい。尚、その連結対象は、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素のストラット同士(図8)、或いは頂点同士(図3)、或いはストラットと頂点など、各種選択することが可能である。図8の連結部は、ストラット同士が、略波形構成要素とは別の部材を介し、ステントの円周方向に対し互いにズレを有して連結された例である(本発明における連結部の構造は、この様な別の部材を有していてもよいし、略波形構成要素同士が直接結合し、別の部材を有していなくてもよい。)。
一方、図30は、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素のストラットと、1つ以上の頂点により、ステントの円周方向に対し互いにズレを有して連結された例である。尚、ステントの円周方向に対し互いにズレを有して連結されることに加え、或いはこれに代えて、頂点近傍同士、或いは頂点同士がステントの長手方向に対して互いにズレを有して連結されていることも好ましい。これらの構造によれば、逆向きの螺旋の波長が互いに異なる、或いはその螺旋の波長比が5:3となる様に連結部が非対称に分布していることと相まって、ズレによって連結部にかかる力が分散し易くなり、ステントに捩りの負荷がかかった際の応力低減がより有効に行えることとなる。
また、図6など、図1の例とは連結部の構造が異なる場合においても、同様の理由から、前記円周方向のズレにおける頂点のズレ方向が、1つの環状セクション中で常に一定で、尚且つ隣り合う環状セクションでその方向が逆であることが好ましい。即ち、逆向きの螺旋の波長比が例えば略5:3となる様に連結部が非対称に分布していることと相まって、どちら方向に捩った場合でも力が分散し易く、一部に応力集中することがなくなる為、ステントに捩りの負荷がかかった際の応力低減がより有効に行えることとなる。
また、ステントに曲げ、長軸方向の圧縮の負荷がかかった際の応力低減の観点から、更には、上述の応力集中を低減する各種構造を容易に形成することが可能な点から、環状セクション中の略波形構成要素2の数が4の倍数であり、その数はステントの径に応じて変化させて良く、4以上、32以下、その中でも特に12以上、24以下であることが好ましい。特に、環状セクション中の略波形構成要素の数が12以上であることにより、ステント上の各隙間部分の面積を小さくすることが可能となり、その隙間から細胞がはみ出して再狭窄を生じることを大幅に低減することが可能となる。また、1つの環状セクション4に含まれる連結部8の数は、略波形構成要素7の数の4分の1であることが好ましい。
また、ステントの表面積を大きく保つ観点から、ステント長手軸方向の一端を向いた頂点を山側の頂点、他端を向いた頂点を谷側の頂点としたときに、連結部と直接結合しない略波形構成要素中の山側の頂点は、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素の山側の頂点が形成する裏側の凹部に略勘合する関係で配置されていることが好ましい。
また、拡張を均一にして製造効率を向上させる観点から、非拡張状態において、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素中の勘合する頂点が、その頂点の内側曲率半径の中心がステントの長手軸方向に同一直線上に位置する様に配置されていることが好ましい。更に、非拡張状態において、1つの環状セクション中の略波形構成要素中の長手軸方向に同一方向に向いた頂点が、連結部から延びる長手軸方向長さが他方に比較して1.1倍以上長いストラットの連結部から遠い側の頂点を除き、その頂点の内側曲率半径の中心がステントの円周方向に同一直線上に位置する様に配置されていることが好ましい。
また、略波形構成要素7における頂点の内側曲率半径の中心701と、外側曲率半径中心702との間の距離は30μm〜120μmであることが好ましい。また、頂点の外側曲率半径704が、内側曲率半径703の3〜6倍であることが好ましい。尚、ここで定義した曲率半径とは、例えばレーザーカット及び電解研磨処理をするステントの場合、原材料となる金属の筒状チューブをレーザーカットによりステントデザインにカットし電解研磨を施した後のステントを計測したストラット間の曲率半径のことを言う。
また、頂点の幅706が、この頂点を挟んで配置されるストラットの幅705の1.5倍以上、2.5倍以下であることが好ましい。ここで頂点の幅とは、頂点を形成する部分の一端から他端までの最短距離の長さを意味し、例えば図2で頂点の幅706として表される長さである。尚、図7の例では、頂点の幅706はステントの長手方向軸に平行に頂点を横切る部分の長さとなっている。一方、ストラットの幅とは、ストラットを形成する部分の一端から他端までの最短距離の長さを表し、例えば図7でストラットの幅705で表される長さである。
疲労耐久性の向上、デリバリーシースに挿入する際の収縮のし易さ、及び製造する際の取り扱いの観点から、略波形構成要素7を形成するストラットの肉厚はストラット幅705の1.5〜2.0倍となっていることが好ましい。略波形構成要素7を形成するストラット肉厚は50〜400μmであることが好ましく、ストラット幅705は25〜200μmであることが好ましい。
2.ステント成形方法
ステント成形方法としては、通常ステントを作製する方法として知られる、レーザー加工法、放電加工法、機械的な切削方法、エッチング方法などが可能である。またステント成形後にマイクロブラストや電解研磨等の各種研磨においてストラットの端部分を面取りすることも可能である。
本発明のステントは、圧縮された第1の直径が2.0mm以下、好ましくは1.75mm以下となるように設定されていることが好ましい。尚、図5は図1として示したステント1の圧縮された状態の展開図であり、図10は図6として示したステント6の拡張された状態の展開図である。一方、拡張された第2の直径は、患者体管腔の内径にあわせて選択されるもので、治療目的とする管腔により全く異なるが、例えば浅大腿動脈用のステントを例に挙げると、直径6.0mm〜10.0mm程度に設定されていることが好ましい。
本発明のステントを構成する材料として金属材料を用いる場合は、ステンレス鋼、ニッケルチタン合金、タングステン、タンタルからなる群から選択される1以上の材料で形成されていることが好ましい。特に本発明に係るステントは、超弾性を有する観点から、ニッケルチタン合金を使用することが好ましい。
また、本発明のステントでは、造影性マーカーがステント端部に設けることが好ましく、特に両端部に複数個設けることが好ましい。造影性マーカーとしては、X線造影用、超音波造影用などどのようなもであってもよい。マーカーとしては、X線造影性物質、超音波造影性物質などの造影性物質などの造影性物質により形成される。マーカーの形成材料としては、例えば、金、白金、タングステン、タンタル、イリジウム、パラジウムあるいはそれらの合金、あるいは金−パラジウム合金、白金−イリジウム、NiTiPd、NiTiAu等が好適である。
上述したステントの直径、長さ、材料等は例示であって、本発明の主旨に反しない範囲で各種変更可能である。
本発明のステントは、閉塞を抑制する薬剤を塗布することが可能であって、例えば、ビンカアルカロイド(ビンブラスチン、ビンクリスチン及びビンオレルビンなど)、パクリタクセル、エピディポドフィロトキシン(即ち、エトポシド、テニポシド)などの天然物を含む抗増殖/抗有糸分裂剤;ダクチノマイシン(アクチノマイシンD)、ダウノルビシン、ドキソルビシン及びイダルビシン、アントラサイクリン、ミトザントロン、ブレオマイシン、プリカマイシン(ミトラマイシン)及びマイトマイシンなどの抗生物質;酵素(L−アスパラギンを系統的に代謝し、アスパラギン合成能力のない細胞にはないL−アスパラギナーゼなど);ナイトロジェンマスタード(メクロルエタミン、シクロホスファミドとその類似物、メルファラン、クロラムブシルなど)、エチレンイミン及びメチルメラミン(ヘキサメチルメラミン及びチオテパなど)、アルキル硫酸ブスルファン、ニトロソウレア(カルムスチン(BCNU)及び類似物、ストレプトゾシンなど)、トラゼン−ダカルバジニン(DTIC)などの抗増殖/抗有糸分裂アルキル化剤;葉酸類似物(メトトレキセートなど)、ピリミジン類似物(フルオロウラシル、フロクスウリジン及びシタラビンなど)、プリン類似物及び関連阻害剤(メルカプトプリン、チオグアニン、ペントスタチン及び2−クロロデオキシアデノシン{クラドリビン})などの抗増殖/抗有糸分裂剤代謝拮抗剤;白金配位錯体(シスプラチン、カルボプラチンなど)、プロカルバジン、ヒドロキシウレア、ミトタン、アミノグルテチミド;ホルモン(即ち、エストロゲンなど);抗凝固剤(ヘパリン、合成ヘパリン塩及び他のトロンビン阻害剤など);フィブリノーゲン分解剤(組織プラスミノーゲンアクチベーター、ストレプトキナーゼ及びウロキナーゼなど);抗血小板剤(アスピリン、ジピリダモール、チクロピジン、クロピドグレル、アブシキマブなど);移行抑制剤;分泌抑制剤(ブレベルジンなど);副腎皮質ステロイド(コルチゾール、コルチゾン、フルドロコルチゾン、プレドニゾン、プレドニゾロン、6α−メチルプレドニゾロン、トリアムシノロン、ベータメタゾン及びデキサメタゾンなど)、非ステロイド剤(サリチル酸誘導体、即ち、アスピリンなど)などの抗炎症薬;パラ−アミノフェノール誘導体、即ち、アセトアミノフェン;インドール及びインデン酢酸(インドメタシン、スリンダク及びエトダラクなど)、ヘテロアリール酢酸(トルメチン、ジクロフェナク及びケトロラクなど)、アリールプロピオン酸(イブプロフェン及び誘導体など)、アントラニル酸(メフェナミン酸及びメクロフェナミン酸など)、エノール酸(ピロキシカム、テノキシカム、フェニルブタゾン及びオキシフェンタトラゾンなど)、ナブメトン、金化合物(オーラノフィン、オーロチオグルコース、金チオリンゴ酸ナトリウムなど);免疫抑制剤(シクロスポリン、タクロリムス(FK−506)、シロリムス(ラパマイシン)、アザチオプリン、マイコフェノレートモフェチル、エバロリムス、ABT−578、CCI−779、AP23573等);脈管形成剤:脈管内皮成長因子(VEGF)、繊維芽細胞成長因子(FGF);酸化窒素ドナー;アンチセンスオリゴヌクレオチドなど、およびこれらの組み合わせから選定可能である。
また、薬剤をステントに固定する方法として、薬剤を直接固定する方法、生体適合性ポリマーをバインダーとして固定する方法などが挙げられる。一方、これらの方法で特にコーティングにより固定する場合は、ステントを溶液にディッピングする方法、もしくはスプレーにより噴霧する方法などが実施可能である。
本発明のステントに対し生体適合性ポリマーを使用する際は、特に、本質的に血小板が付着し難く、組織に対しても刺激性を示さず、薬剤の溶出が可能なものであることが好ましく、例えば合成ポリマーとしては、ポリエーテル型ポリウレタンとジメチルシリコンのブレンド或いはブロック共重合体、セグメント化ポリウレタン等のポリウレタン、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート等のポリカーボネート等が挙げられる。また天然生体適合性ポリマーとしてはフィブリン、ゼラチン、コラーゲン等が利用し得る。これらのポリマーは単独でも、適宜組み合わせても利用し得る。
本発明に用いられる生分解性ポリマーとしては、生体内で酵素的、非酵素的に分解され、分解産物が毒性を示さず、薬物の放出が可能なものであれば、何れの生分解性ポリマーも利用可能である。例えば、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ乳酸とポリグリコール酸との共重合体、コラーゲン、ゼラチン、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、ポリ−L−グルタミン酸、ポリ−L−リジン等のポリアミノ酸、澱粉、ポリ−ε−カプロラクトン、ポリエチレンサクシネート、ポリ−β−ヒドロキシアルカノエート等から適宜選択された物を使用し得る。これらのポリマーは単独でも、適宜組み合わせても利用し得る。
本発明に関連し、大きく分けて2つの実験(実験1、2)を行った。以下に、これら実験について、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
−実験1−
(比較例1)
比較例1として、図11に示すような腸骨動脈用ステントLUMINEXX(BARD社)(ステント11)を用いた。LUMINEXXの外径は8.0mm、全長は40.0mmであった。
(実施例1)
重量比でNi:Ti=55:45のNiTi合金のパイプを冷間加工し、外径2.2mm、肉厚170μm、長さ約1mの超弾性金属パイプを作製した。また、作製したパイプを使用して、レーザーによるステント加工を行い、展開状態で図1に示す展開図の構造を有するステント1を作成した。尚、図2、3、4は、それぞれステント1の略波形構成要素、連結部、環状セクションの部分拡大図である。
レーザーによるステント加工には、数値制御加工機械を用い、図1に示すようなステントの展開図を読み込ませ、ステントに対するレーザーの位置を、それに対応する数値情報で指令することにより加工を行った。レーザーの電圧は197Vとした。次に切り出したステントに対して、ステント内面のバリの除去、平滑化をするために内面研磨作業(ホーニング)を行った。ホーニングにはステント内径よりも細い径のダイヤモンドバーを使用した。次にステントの拡径作業を実施した。ステントの内腔に直径3.0mmの芯材を通し、熱処理炉に入れ、数分間熱をかけた後、水中に浸すことで急冷し拡径した形状を記憶させた。ここで、熱処理炉は酸化雰囲気炉、電気炉、塩浴炉の中から選ばれることが好ましく、熱処理の温度は480〜520℃であることが好ましく、熱処理時間は5〜15分であることが好ましく、芯材の材質として、真鍮若しくはステンレス鋼であることが好ましい。上記熱処理工程を4.0mm、6.0mm、8.0mmの各径にて行い、目標とする径まで拡張させた。
次にブラスト工程を行った。ブラストは数値制御加工機械を用い、約17μmの酸化アルミナ粉末をノズルから吹き出し、ステント外表面、内表面の酸化皮膜、バリを除去する工程である。その後、電解研磨工程を行うことで表面を平滑化すると共に、光沢を持たせた。
環状セクション中の略波形構成要素2の数は12個であり、環状セクション4に含まれる連結部3の数は3個である。また、隣り合う略波形構成要素2を形成するストラット間の内側曲率半径の中心軸が円周方向で同一直線上であり、略波形構成要素2のストラット内側曲率半径中心201と、外側曲率半径中心202との間の距離は100μmである。また、略波形構成要素2のストラット間の外側曲率半径204は110μmであり、内側曲率半径203は30μmである。略波形構成要素2の頂点の幅206は180μmであり、ストラットの幅205は80μmであり、ストラットの肉厚は160μmである。また、作成されたステントの外径は8.0mm、全長は40.0mmであった。
(実施例2)
重量比でNi:Ti=55:45のNiTi合金のパイプを冷間加工し、外径2.2mm、肉厚220μm、長さ約1mの超弾性金属パイプを作製した。作製したパイプを使用して、レーザーによるステント加工を行い、展開状態で図12に示す展開図の構造を有するステント12を作成した。尚、図13、14、15は、それぞれステント12の略波形構成要素、連結部、環状セクションの部分拡大図である。
レーザーによるステント加工には、数値制御加工機械を用い、図12に示すようなステントの展開図を読み込ませ、ステントに対するレーザーの位置を、それに対応する数値情報で指令することにより加工を行った。レーザーの電圧は197Vとした。次に切り出したステントに対して、ステント内面のバリの除去、平滑化をするために内面研磨作業(ホーニング)を行った。ホーニングにはステント内径よりも細い径のダイヤモンドバーを使用した。次にステントの拡径作業を実施した。ステントの内腔に直径3.0mmの芯材を通し、熱処理炉に入れ、数分間熱をかけた後、水中に浸すことで急冷し拡径した形状を記憶させた。ここで、熱処理炉は酸化雰囲気炉、電気炉、塩浴炉の中から選ばれることが好ましく、熱処理の温度は480〜520℃であることが好ましく、熱処理時間は5〜15分であることが好ましく、芯材の材質として、真鍮若しくはステンレス鋼であることが好ましい。上記熱処理工程を4.0mm、6.0mm、8.0mmの各径にて行い、目標とする径まで拡張させた。
次にブラスト工程を行った。ブラストは数値制御加工機械を用い、約17μmの酸化アルミナ粉末をノズルから吹き出し、ステント外表面、内表面の酸化皮膜、バリを除去する工程である。その後、電解研磨工程を行うことで表面を平滑化すると共に、光沢を持たせた。
環状セクション中の略波形構成要素13の数は12個であり、環状セクション15に含まれる連結部14の数は3個である。
また、隣り合う略波形構成要素13を形成するストラット間の内側曲率半径の中心軸が円周方向で同一直線上であり、略波形構成要素13のストラット内側曲率半径中心1301と、外側曲率半径中心1302との間の距離は40μmである。また、略波形構成要素13のストラット間の外側曲率半径1304は160μmであり、内側曲率半径1303は40μmである。略波形構成要素13の頂点の幅1306は160μmであり、ストラットの幅1305は100μmであり、ストラットの肉厚は200μmである。また、作成されたステントの外径は8.0mm、全長は40.0mmであった。
(参考例1)
重量比でNi:Ti=55:45のNiTi合金のパイプを冷間加工し、外径2.2mm、肉厚220μm、長さ約1mの超弾性金属パイプを作製した。作製したパイプを使用して、レーザーによるステント加工を行い、展開状態で図16に示す展開図の構造を有するステント16を作成した。尚、図17、18、19は、それぞれステント16の略波形構成要素、連結部、環状セクションの部分拡大図である。
レーザーによるステント加工には、数値制御加工機械を用い、図16に示すようなステントの展開図を読み込ませ、ステントに対するレーザーの位置を、それに対応する数値情報で指令することにより加工を行った。レーザーの電圧は197Vとした。次に切り出したステントに対して、ステント内面のバリの除去、平滑化をするために内面研磨作業(ホーニング)を行った。ホーニングにはステント内径よりも細い径のダイヤモンドバーを使用した。次にステントの拡径作業を実施した。ステントの内腔に直径3.0mmの芯材を通し、熱処理炉に入れ、数分間熱をかけた後、水中に浸すことで急冷し拡径した形状を記憶させた。ここで、熱処理炉は酸化雰囲気炉、電気炉、塩浴炉の中から選ばれることが好ましく、熱処理の温度は480〜520℃であることが好ましく、熱処理時間は5〜15分であることが好ましく、芯材の材質として、真鍮若しくはステンレス鋼であることが好ましい。上記熱処理工程を4.0mm、6.0mm、8.0mmの各径にて行い、目標とする径まで拡張させた。
次にブラスト工程を行った。ブラストは数値制御加工機械を用い、約17μmの酸化アルミナ粉末をノズルから吹き出し、ステント外表面、内表面の酸化皮膜、バリを除去する工程である。その後、電解研磨工程を行うことで表面を平滑化すると共に、光沢を持たせた。
環状セクション中の略波形構成要素17の数は12個であり、環状セクション19に含まれる連結部18の数は4個である。
隣り合う略波形構成要素17を形成するストラット間の内側曲率半径の中心軸が円周方向で同一直線上であり、略波形構成要素17のストラット内側曲率半径中心1701と、外側曲率半径中心1702との間の距離は40μmである。
また、略波形構成要素17のストラット間の外側曲率半径1704は160μmであり、内側曲率半径1703は40μmである。略波形構成要素17の頂点の幅1706は160μmであり、ストラットの幅1705は100μmであり、ストラットの肉厚は200μmである。また、作成されたステントの外径は8.0mm、全長は40.0mmであった。
(評価)
上記比較例1、参考例1および実施例1、2に関して、以下の評価を実施した。
(1)有限要素解析による疲労耐久性評価
ステントに負荷(曲げ、捩り、長軸方向圧縮)をかけたときの最大相当応力を調べるため、有限要素解析を実施した。最大相当応力は金属の疲労耐久性と相関があり、最大相当応力が高いほど、疲労による破損が起こりやすい。有限要素解析には汎用有限要素解析ソフトANSYS(ANSYS社)を使用した。ステントモデルは3次元8節点構造ソリッド要素にて作成し、厚み方向に2層のメッシュを切った。比較例1、参考例1、実施例1、2ともにモデルの寸法を外径8.0mm、全長30.0mmとした。
(曲げ解析)
ステントの両端をビーム要素で拘束し、両端に9°の回転変位をかけ、そのときの最大相当応力を調べた。
(捩り解析)
ステントの両端をビーム要素で拘束し、片端の全自由度を固定し、もう片端を長軸方向の軸に対して30°の回転変位で捩り、そのときの最大相当応力を調べた。
(長軸方向の圧縮解析)
ステントの両端をビーム要素で拘束し、片端の全自由度を固定し、もう片端をステント全長の7%に相当する長軸方向の圧縮を加え、そのときの最大相当応力を調べた。
各解析の最大相当応力を表1に示した。
Figure 0005796763
表1に示した様に、曲げ、捩り、長軸方向の圧縮負荷をかけた時の最大相当応力は、総じて実施例1、2が低く、比較例1、参考例1は高い結果であった(但し、参考例1は比較例1に比べ、有意に低い値であった。)。その中でも、特に実施例1の最大相当応力値は低く、良好な結果であった。
(2)物性評価
ステントの物性(柔軟性、長軸方向の柔軟性)を調べるために、3点曲げ試験及び長軸方向の圧縮試験を行った。疲労耐久性と物性には相関があり、荷重値が低いほど応力集中が少なくなり、耐久疲労性が向上する。引張り・圧縮試験機はEz−Test(株式会社島津製作所)を使用した。NiTi合金の場合、雰囲気温度によって物性が変化するため、人体内での使用を想定し、断熱材で引張り・圧縮試験機を囲い、37±2℃の雰囲気温度条件で試験を行った。
(柔軟性)
図20に示すように引張り・圧縮試験機に押し込み治具2001を取り付け、支点間距離2002を36mmとして、50mm/minの速度でステントを2.4mm押し込んだ時の荷重を計測した。
(長軸方向の柔軟性)
図21に示すように引張り・圧縮試験機にステント全体が縮径できるような圧縮治具2101を取り付け、その下に平板2102を置いて50mm/minの速度でステントを2.8mm押し込んだ時の荷重を計測した。
各物性評価の結果を表2に示した。
Figure 0005796763
表2に示した様に、柔軟性、長軸方向の柔軟性は、総じて実施例1、2が高く(荷重が低く)、比較例1、参考例1は低い(荷重が高い)結果であった(但し、参考例1は比較例1に比べ、有意に柔軟性が高い結果であった。)。その中でも、特に実施例1の各柔軟性は低く、良好な結果であった。
(3)回転曲げ疲労耐久試験機による疲労耐久性評価
ステントの疲労耐久性を評価するため、回転曲げ疲労耐久試験機を用いた疲労耐久試験を行った。回転曲げ疲労耐久試験は一定の曲げモーメントを作用させた丸棒を回転させ、圧縮、引張りの正弦波応力を繰り返し負荷することで、ステントの疲労耐久性を評価するものである。図22に示すように、比較例1、参考例1および実施例1、2に示すステントを内径8.0mm、肉厚2mmのシリコンチューブ2201に挿入し、シリコンチューブの両端に9°の角度をつけて、500rpmの回転数で丸棒に接続したモーター2202を回転させて試験を行った。疲労耐久性評価はステントが破損するまでのサイクル数(破損サイクル数)で評価した。
回転曲げ疲労耐久試験の結果を表3に示した。
Figure 0005796763
表3に示した様に、回転曲げ疲労耐久試験による疲労耐久性評価では、本発明に係る実施例1、2が比較例1、参考例1と比較しても破損が発生せず、良好な結果であった(参考例1は破損を生じたが、比較例1に比べその耐久回数は高く、有意に疲労耐久性が向上していることが確認される。)。
(4)キンク時内径保持率
ステントを折り曲げた時(キンク)に、ステント内腔を保持する割合を評価した。比較例1、参考例1および実施例1、2に示すステントの両端を、ステント中央の外側Rが10mmとなるように曲げ、その時のステント内径をマイクロハイスコープ(KEYENCE VH−7000)で、倍率を20倍として計測した。内腔保持率を以下の式にて計算し、結果を表4に示した。
内腔保持率(%)=キンク時内径×100/ステント内径
Figure 0005796763
表4に示した様に、キンク時内径保持率の評価では、本発明に係る実施例1、2が比較例1、参考例1に比べ内腔保持率が高い結果であった(但し、参考例1は比較例1に比べ、有意にキンク時内径保持率が高い結果であった。)。特に実施例1は高く、良好な結果であった。
(5)ステントが血管と接触する面積率(Metallic surface area)
ステントが血管と接触する面積率(Metallic surface area)を算出することにより、病変部位をカバーする割合を評価した。比較例1、参考例1および実施例1、2に示すステントに関して、Auto CAD(Autodesk社)の面積計算機能を用いて、ステントの展開図から抜き取る面積を算出し、以下の式にて計算を行った。結果を表5に示した。
面積率(Metallic surface area)(%)
=(筒状管状表面−ステントから抜き取る面積)×100/筒状管状表面
Figure 0005796763
表5に示した様に、ステントが血管と接触する面積率の算出の評価では、本発明に係る実施例1が、実施例2、比較例1、参考例1と比較して大きく、良好な結果であった。
−実験2−
(比較例11)
重量比でNi:Ti=55:45のNiTi合金のパイプを冷間加工し、外径2.2mm、肉厚220μm、長さ約1mの超弾性金属パイプを作製した。作製したパイプを使用して、レーザーによるステント加工を行い、非拡張状態で図23に示す展開図の構造を有するステント23を作成した。尚、図24、25、26、27は、それぞれステント23の略波形構成要素、連結部、環状セクションの部分拡大図、及び拡張状態における展開図である。
レーザーによるステント加工には、数値制御加工機械を用い、図23に示すようなステントの展開図を読み込ませ、ステントに対するレーザーの位置を、それに対応する数値情報で指令することにより加工を行った。レーザーの電圧は197Vとした。次に切り出したステントに対して、ステント内面のバリの除去、平滑化をするために内面研磨作業(ホーニング)を行った。ホーニングにはステント内径よりも細い径のダイヤモンドバーを使用した。次にステントの拡径作業を実施した。ステントの内腔に直径3.0mmの芯材を通し、熱処理炉に入れ、数分間熱をかけた後、水中に浸すことで急冷し拡径した形状を記憶させた。ここで、熱処理炉は酸化雰囲気炉、電気炉、塩浴炉の中から選ばれることが好ましく、熱処理の温度は480〜520℃であることが好ましく、熱処理時間は5〜15分であることが好ましく、芯材の材質として、真鍮若しくはステンレス鋼であることが好ましい。上記熱処理工程を4.0mm、6.0mmの各径にて行い、目標とする径まで拡張させた。
次にブラスト工程を行った。ブラストは数値制御加工機械を用い、約17μmの酸化アルミナ粉末をノズルから吹き出し、ステント外表面、内表面の酸化皮膜、バリを除去する工程である。その後、電解研磨工程を行うことで表面を平滑化すると共に、光沢を持たせた。
環状セクション中の略波形構成要素24の数は8個であり、環状セクション26に含まれる連結部25の数は2個である。
また、隣り合う略波形構成要素24を形成するストラット間の内側曲率半径の中心軸が円周方向で同一直線上であり、略波形構成要素24のストラット内側曲率半径中心2401と、外側曲率半径中心2402との間の距離は100μmである。また、略波形構成要素24のストラット間の外側曲率半径2404は140μmであり、内側曲率半径2403は40μmである。略波形構成要素24のストラット間の内側曲率半径2404と外側曲率半径2403を形成する屈曲部の幅2406は200μmであり、ストラットの幅2405は100μmであり、ストラットの肉厚は200μmである。また、作成されたステントの外径は6.0mm、全長は60.0mmであった。
参考例11)
重量比でNi:Ti=55:45のNiTi合金のパイプを冷間加工し、外径2.2mm、肉厚220μm、長さ約1mの超弾性金属パイプを作製した。作製したパイプを使用して、レーザーによるステント加工を行い、非拡張状態で図6に示す展開図の構造を有するステント6を作成した。尚、図7、8、9、10は、それぞれステント6の略波形構成要素、連結部、環状セクションの部分拡大図、及び拡張状態における展開図である。
レーザーによるステント加工には、数値制御加工機械を用い、図6に示すようなステントの展開図を読み込ませ、ステントに対するレーザーの位置を、それに対応する数値情報で指令することにより加工を行った。レーザーの電圧は197Vとした。次に切り出したステントに対して、ステント内面のバリの除去、平滑化をするために内面研磨作業(ホーニング)を行った。ホーニングにはステント内径よりも細い径のダイヤモンドバーを使用した。次にステントの拡径作業を実施した。ステントの内腔に直径3.0mmの芯材を通し、熱処理炉に入れ、数分間熱をかけた後、水中に浸すことで急冷し拡径した形状を記憶させた。ここで、熱処理炉は酸化雰囲気炉、電気炉、塩浴炉の中から選ばれることが好ましく、熱処理の温度は480〜520℃であることが好ましく、熱処理時間は5〜15分であることが好ましく、芯材の材質として、真鍮若しくはステンレス鋼であることが好ましい。上記熱処理工程を4.0mm、6.0mmの各径にて行い、目標とする径まで拡張させた。
次にブラスト工程を行った。ブラストは数値制御加工機械を用い、約17μmの酸化アルミナ粉末をノズルから吹き出し、ステント外表面、内表面の酸化皮膜、バリを除去する工程である。その後、電解研磨工程を行うことで表面を平滑化すると共に、光沢を持たせた。
環状セクション中の略波形構成要素7の数は8個であり、環状セクション9に含まれる連結部8の数は2個である。
また、隣り合う略波形構成要素2を形成するストラット間の内側曲率半径の中心軸が円周方向で同一直線上であり、略波形構成要素7のストラット内側曲率半径中心701と、外側曲率半径中心702との間の距離は100μmである。また、略波形構成要素7のストラット間の外側曲率半径704は140μmであり、内側曲率半径703は40μmである。略波形構成要素7のストラット間の内側曲率半径704と外側曲率半径703を形成する屈曲部の幅706は200μmであり、ストラットの幅705は100μmであり、ストラットの肉厚は200μmである。また、作成されたステントの外径は6.0mm、全長は60.0mmであった。
参考例12)
重量比でNi:Ti=55:45のNiTi合金のパイプを冷間加工し、外径2.2mm、肉厚220μm、長さ約1mの超弾性金属パイプを作製した。作製したパイプを使用して、レーザーによるステント加工を行い、非拡張状態で図28に示す展開図の構造を有するステント28を作成した。尚、図29、30、31、32は、それぞれステント28の略波形構成要素、連結部、環状セクションの部分拡大図、及び拡張状態における展開図である。
レーザーによるステント加工には、数値制御加工機械を用い、図28に示すようなステントの展開図を読み込ませ、ステントに対するレーザーの位置を、それに対応する数値情報で指令することにより加工を行った。レーザーの電圧は197Vとした。次に切り出したステントに対して、ステント内面のバリの除去、平滑化をするために内面研磨作業(ホーニング)を行った。ホーニングにはステント内径よりも細い径のダイヤモンドバーを使用した。次にステントの拡径作業を実施した。ステントの内腔に直径3.0mmの芯材を通し、熱処理炉に入れ、数分間熱をかけた後、水中に浸すことで急冷し拡径した形状を記憶させた。ここで、熱処理炉は酸化雰囲気炉、電気炉、塩浴炉の中から選ばれることが好ましく、熱処理の温度は480〜520℃であることが好ましく、熱処理時間は5〜15分であることが好ましく、芯材の材質として、真鍮若しくはステンレス鋼であることが好ましい。上記熱処理工程を4.0mm、6.0mmの各径にて行い、目標とする径まで拡張させた。
次にブラスト工程を行った。ブラストは数値制御加工機械を用い、約17μmの酸化アルミナ粉末をノズルから吹き出し、ステント外表面、内表面の酸化皮膜、バリを除去する工程である。その後、電解研磨工程を行うことで表面を平滑化すると共に、光沢を持たせた。
環状セクション中の略波形構成要素29の数は8個であり、環状セクション31に含まれる連結部30の数は2個である。
また、隣り合う略波形構成要素29を形成するストラット間の内側曲率半径の中心軸が円周方向で同一直線上であり、略波形構成要素29のストラット内側曲率半径中心2901と、外側曲率半径中心2902との間の距離は100μmである。また、略波形構成要素29のストラット間の外側曲率半径2904は140μmであり、内側曲率半径2903は40μmである。略波形構成要素29のストラット間の内側曲率半径2904と外側曲率半径2903を形成する屈曲部の幅2906は200μmであり、ストラットの幅2905は100μmであり、ストラットの肉厚は200μmである。また、作成されたステントの外径は6.0mm、全長は60.0mmであった。
(比較例12)
重量比でNi:Ti=55:45のNiTi合金のパイプを冷間加工し、外径2.2mm、肉厚220μm、長さ約1mの超弾性金属パイプを作製した。作製したパイプを使用して、レーザーによるステント加工を行い、展開状態で図33に示す展開図の構造を有するステント33を作成した。尚、図34、35、36は、それぞれステント33の略波形構成要素、連結部、環状セクションの部分拡大図である。
レーザーによるステント加工には、数値制御加工機械を用い、図33に示すようなステントの展開図を読み込ませ、ステントに対するレーザーの位置を、それに対応する数値情報で指令することにより加工を行った。レーザーの電圧は197Vとした。次に切り出したステントに対して、ステント内面のバリの除去、平滑化をするために内面研磨作業(ホーニング)を行った。ホーニングにはステント内径よりも細い径のダイヤモンドバーを使用した。次にステントの拡径作業を実施した。ステントの内腔に直径3.0mmの芯材を通し、熱処理炉に入れ、数分間熱をかけた後、水中に浸すことで急冷し拡径した形状を記憶させた。ここで、熱処理炉は酸化雰囲気炉、電気炉、塩浴炉の中から選ばれることが好ましく、熱処理の温度は480〜520℃であることが好ましく、熱処理時間は5〜15分であることが好ましく、芯材の材質として、真鍮若しくはステンレス鋼であることが好ましい。上記熱処理工程を4.0mm、6.0mm、8.0mmの各径にて行い、目標とする径まで拡張させた。
次にブラスト工程を行った。ブラストは数値制御加工機械を用い、約17μmの酸化アルミナ粉末をノズルから吹き出し、ステント外表面、内表面の酸化皮膜、バリを除去する工程である。その後、電解研磨工程を行うことで表面を平滑化すると共に、光沢を持たせた。
環状セクション中の略波形構成要素34の数は12個であり、環状セクション36に含まれる連結部35の数は4個である。
隣り合う略波形構成要素34を形成するストラット間の内側曲率半径の中心軸が円周方向で同一直線上であり、略波形構成要素34のストラット内側曲率半径中心3401と、外側曲率半径中心3402との間の距離は40μmである。
また、略波形構成要素34のストラット間の外側曲率半径3404は160μmであり、内側曲率半径3403は40μmである。略波形構成要素34のストラット間の内側曲率半径3404と外側曲率半径3403を形成する屈曲部の幅3406は160μmであり、ストラットの幅3405は100μmであり、ストラットの肉厚は200μmである。また、作成されたステントの外径は8.0mm、全長は70.0mmであった。
(評価)
上記比較例11、12および参考例11、12に関して、以下の評価を実施した。
(1)有限要素解析による疲労耐久性評価
ステントに負荷(曲げ、捩り、長軸方向圧縮)をかけたときの最大相当応力を調べるため、有限要素解析を実施した。最大相当応力は金属の疲労耐久性と相関があり、最大相当応力が高いほど、疲労による破損が起こりやすい。有限要素解析には汎用有限要素解析ソフトANSYS(ANSYS社)を使用した。ステントモデルは3次元8節点構造ソリッド要素にて作成し、厚み方向に2層のメッシュを切った。比較例11、参考例11〜12のモデルの寸法を外径6.0mm、全長30.0mm、比較例12のモデルの寸法を外径8.0mm、全長30.0mmとした。
(曲げ解析)
ステントの両端をビーム要素で拘束し、両端に9°の回転変位をかけ、そのときの最大相当応力を調べた。
(捩り解析)
ステントの両端をビーム要素で拘束し、片端の全自由度を固定し、もう片端を長軸方向の軸に対して30°の回転変位で捩り、そのときの最大相当応力を調べた。
(長軸方向の圧縮解析)
ステントの両端をビーム要素で拘束し、片端の全自由度を固定し、もう片端をステント全長の7%に相当する長軸方向の圧縮を加え、そのときの最大相当応力を調べた。各解析の最大相当応力を表6に示す。
Figure 0005796763
表6に示した様に、曲げ、捩り、長軸方向の圧縮負荷をかけた時の最大相当応力は、本発明に係る参考例11、12は比較例11と同様に良好な結果であった。一方、比較例12は最大相当応力がどの解析においても最も大きい結果となった。
(2)拡張均一性評価
図37に示す様に、略波形構成要素中の連結部を形成しない頂点を除く、隣り合う環状セクションの中の略波形構成要素が略勘合する関係で配置された山及び谷同士の距離(円周方向ストラット間距離、3701)を、ステント全体のうち、任意の隣り合う2つの環状セクションにおいてそれぞれ測定し、平均値、標準偏差を算出した。拡張均一性評価の結果を表7に示した。
Figure 0005796763
表7に示した様に、拡張均一性評価は、本発明に係る参考例11、12が比較例11と比較してもストラット間距離の平均値、標準偏差が小さく、均一に拡張されている結果となった。
(3)軸圧縮疲労耐久試験機による疲労耐久性評価
ステントの疲労耐久性を評価するため、軸圧縮疲労耐久試験機を用いた疲労耐久試験を行った。軸圧縮疲労耐久試験は往復スライダクランク機構を利用して、モーターの回転を往復運動に変換し、一定変位量を繰り返し負荷することで、ステントの疲労耐久性を評価するものである。図38に示すように、比較例11、比較例12、および参考例11、12に示すステント3801を装置に取り付け、軸方向に12mmの変位(長軸方向の長さが60mmのステントの20%に相当)を加え、100rpmの回転数でモーター3802を回転させて試験を行った。軸圧縮疲労耐久性評価はステントが破損するまでのサイクル数(破損サイクル数)で評価した。
Figure 0005796763
表8に示した様に、軸圧縮疲労耐久試験による疲労耐久性評価では、本発明に係る参考例11、12は比較例11と同様に破損が発生せず、良好な結果であった。一方、比較例12は途中で破損した。
(4)クリンピング評価
ステントをクリンピング後のチューブの挿入性能を評価した。ステントのクリンピングには自己拡張型ステントクリンピング装置 SC900(MSI社)を使用した。チューブには外径2mm、内径1.7mmのシリコンチューブを使用した。最初に4mmのプレクリンプを行い、その後1.68mmまでポストクリンプを行い、チューブにステントを挿入した。ステントをチューブに全て挿入できた場合をクリンピング成功とし、全て挿入できなかった場合をクリンピング失敗として評価した。
Figure 0005796763
表9に示した様に、クリンピング評価では、本発明に係る参考例11、12が比較例11と比較してもクリンピング成功率が高い結果であった。
(5)ステントが血管と接触する面積率(Metallic surface area)
ステントが血管と接触する面積率(Metallic surface area)を算出することにより、病変部位をカバーする割合を評価した。比較例11、および参考例11、12に示すステントに関して、Auto CAD(Autodesk社)の面積計算機能を用いて、ステントの展開図から抜き取る面積を算出し、以下の式にて計算を行った。結果を表10に示した。
面積率(Metallic surface area)(%)
=(筒状管状表面−ステントから抜き取る面積)×100/筒状管状表面
Figure 0005796763
表10に示した様に、ステントが血管と接触する面積率の算出の評価では、本発明に係る参考例11、12が比較例11、12と比較して大きく、良好な結果であった。
201 内側曲率半径の中心
202 外側曲率半径の中心
203 内側曲率半径
204 外側曲率半径
205 ストラット幅
206 頂点の幅
301 略波形構成要素
302 略波形構成要素
303 略波形構成要素の頂点
304 略波形構成要素の頂点
701 内側曲率半径の中心
702 外側曲率半径の中心
703 内側曲率半径
704 外側曲率半径
705 ストラット幅
706 頂点の幅
801 略波形構成要素
802 略波形構成要素
803 略波形構成要素の頂点
804 略波形構成要素の頂点
805 ストラットの長手軸方向長さ(短い側)
806 ストラットの長手軸方向長さ(長い側)
1301 内側曲率半径の中心
1302 外側曲率半径の中心
1303 内側曲率半径
1304 外側曲率半径
1305 ストラット幅
1306 頂点の幅
1401 略波形構成要素
1402 略波形構成要素
1403 略波形構成要素の頂点
1404 略波形構成要素の頂点
1701 内側曲率半径の中心
1702 外側曲率半径の中心
1703 内側曲率半径
1704 外側曲率半径
1705 ストラット幅
1706 頂点の幅
1801 略波形構成要素
1802 略波形構成要素
1803 略波形構成要素の頂点
1804 略波形構成要素の頂点
2001 押し込み治具
2002 支点間距離
2101 圧縮治具
2102 平板
2201 シリコンチューブ
2202 モーター
2401 内側曲率半径の中心
2402 外側曲率半径の中心
2403 内側曲率半径
2404 外側曲率半径
2405 ストラット幅
2406 頂点の幅
2501 略波形構成要素
2502 略波形構成要素
2503 略波形構成要素の頂点
2504 略波形構成要素の頂点
2901 内側曲率半径の中心
2902 外側曲率半径の中心
2903 内側曲率半径
2904 外側曲率半径
2905 ストラット幅
2906 頂点の幅
3001 略波形構成要素
3002 略波形構成要素
3003 略波形構成要素の頂点
3004 略波形構成要素の頂点
3401 内側曲率半径の中心
3402 外側曲率半径の中心
3403 内側曲率半径
3404 外側曲率半径
3405 ストラット幅
3406 頂点の幅
3501 略波形構成要素
3502 略波形構成要素
3503 略波形構成要素の頂点
3504 略波形構成要素の頂点
3701 ストラット間距離
3801 ステント
3802 モーター

Claims (22)

  1. 略管状体に形成され、かつ圧縮された第1の直径から拡大された第2の直径まで半径方向に拡張可能なステントであって、円周方向に伸長可能な略波形構成要素を有し、前記略波形構成要素を含んで形成された環状セクションが長手方向軸に対して整列しており、前記隣り合う環状セクション中の略波形構成要素を繋ぐ連結部を有し、該連結部は、略波形構成要素の頂点同士を結合するものであり、拡張状態において、間に他の連結部を介さずに互いに接続された隣り合った連結部を結んだ線が長手方向軸に対して互いに逆向きの2つの螺旋を形成し、これら螺旋の波長が互いに異なることを特徴とするステント。
  2. 前記2つの螺旋の波長比が略5:3であることを特徴とする、請求項1に記載のステント。
  3. 非拡張状態において、前記連結部から延びる略波形構成要素を形成する4本のストラットを有し、該ストラットにおいて、連結部を通る同一対角線上に配置される2つのストラットの長手軸方向長さが同一で、一方の対角線上のストラットの長手軸方向長さが他方の対角線上のストラットの長手軸方向長さの1.1倍以上であることを特徴とする、請求項1又は2のいずれか1項に記載のステント。
  4. 隣り合う環状セクション中の略波形構成要素の向かい合った頂点同士が、円周方向に対し互いにズレを有して配置されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のステント。
  5. 前記連結部が、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素の向かい合った頂点同士を円周方向に対し互いにズレを有して結合する構造であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のステント。
  6. 前記円周方向のズレにおける頂点のズレ方向が、1つの環状セクション中で常に一定で、尚且つ隣り合う環状セクションでその方向が逆であることを特徴とする、請求項4〜5のいずれか1項に記載のステント。
  7. 前記連結部が、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素のストラット同士を繋ぐことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のステント。
  8. 前記連結部が、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素のストラットと頂点とを繋ぐことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のステント。
  9. 1つの環状セクション中に含まれる略波形構成要素の数が4の倍数であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のステント。
  10. 環状セクション中の略波形構成要素の数が12以上、24以下であることを特徴とする、請求項9に記載のステント。
  11. 1つの環状セクション中に含まれる連結部の数が略波形構成要素の数の4分の1であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載のステント。
  12. ステント長手軸方向の一端を向いた頂点を山側の頂点、他端を向いた頂点を谷側の頂点としたときに、連結部と直接結合しない略波形構成要素中の山側の頂点が、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素の山側の頂点が形成する裏側の凹部に略勘合する関係で配置されていることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載のステント。
  13. 非拡張状態において、隣り合う環状セクション中の略波形構成要素中の勘合する頂点が、その頂点の内側曲率半径の中心がステントの長手軸方向に同一直線上に位置する様に配置されていることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載のステント。
  14. 非拡張状態において、1つの環状セクション中の略波形構成要素中の長手軸方向に同一方向に向いた頂点が、連結部から延びる長手軸方向長さが他方に比較して1.1倍以上長いストラットの連結部から遠い側の頂点を除き、その頂点の内側曲率半径の中心がステントの円周方向に同一直線上に位置する様に配置されていることを特徴とする、請求項1〜13のいずれかに記載のステント。
  15. 略波形構成要素を形成するストラットの肉厚がストラットの幅の1.5〜2.0倍であることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか1項に記載のステント。
  16. 頂点の幅が、この頂点を挟んで配置されるストラットの幅の1.5倍以上、2.5倍以下であることを特徴とする、請求項1〜15のいずれか1項に記載のステント。
  17. ステンレス鋼、ニッケルチタン合金、タングステン、タンタルからなる群から選択される1以上の材料で形成される、請求項1〜16のいずれか1項に記載のステント。
  18. 前記ステント外表面に血管閉塞を抑制する薬剤が固定化されていることを特徴とする、請求項1〜17のいずれか1項に記載のステント。
  19. 前記ステントの端部に造影性マーカーが設けられていることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか1項に記載のステント。
  20. 略管状体に形成され、かつ圧縮された第1の直径から拡大された第2の直径まで半径方向に拡張可能なステントであって、円周方向に伸長可能な略波形構成要素を有し、前記略波形構成要素を含んで形成された環状セクションが長手方向軸に対して整列しており、前記隣り合う環状セクション中の略波形構成要素の頂点同士が結合して連結部を形成し、該連結部を形成する頂点同士が、円周方向に対し互いにズレを有して結合していることを特徴とするステント。
  21. 拡張状態において、間に他の連結部を介さずに互いに接続された隣り合った連結部を結んだ線が長手方向軸に対して互いに逆向きの2つの螺旋を形成することを特徴とする、請求項20に記載のステント。
  22. 前記円周方向のズレにおける頂点のズレ方向が、1つの環状セクション中で常に一定で、尚且つ隣り合う環状セクションでその方向が逆であることを特徴とする、請求項20又は21のいずれか1項に記載のステント。
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