JP5956074B2 - 医療用リードのための向上した低摩擦コーティングおよび製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、低減された摩擦係数を有する植え込み型または挿入可能な医療装置に関する。より具体的には、本発明は、プラズマ気相成長させたコーティングを有する装置およびその装置を形成する方法に関する。

特定の命にかかわる不整脈を反転させるために、または、心臓の収縮を刺激するために、心臓の中または心臓の周囲に植え込まれた医療用導線が用いられている。例えば、そのリードは、電気エネルギーを心臓に加えて、心臓を通常のリズムに戻すことができる導体に接続された電極を含むことができる。また、リードは、心房および心室内を感知するとともに、ペーシングパルスを心房および心室に送るためにも用いられている。

リードは、該導体を電気的に絶縁し、および該電極のみを体内組織と接触させることを可能にするための外側絶縁体を含むことができる。その外側リード本体は、シリコーンから形成することができる。シリコーンは、フレキシブルで生体安定的な物質であるが、シリコーンは、高い摩擦係数を有する粘着性の表面を形成する可能性があり、そのことは、例えば、シリコーンを可動部材に近接して使用した場合に短所となる。また、高い摩擦係数は、リードの挿入時にも短所となる可能性がある。いくつかの実施形態において、該リードは、カテーテルシステムを介して該リードを送り込むことによって植え込むことができる。それらの実施形態においては、該リードは、突き刺すことなく、該カテーテルシステム内を円滑に通るのに十分な滑性であることが好ましい。胃内バルーン、膀胱装置および乳房インプラント等の他の植え込み型または挿入可能な医療装置は、低摩擦面によって恩恵を受けるであろうシリコーン基板を含んでもよい。

実施例１においては、患者への挿入または植え込みのための医療装置を形成する方法が提供される。該方法は、チャンバ内で、シリコーン基板をプラズマに曝すことと、環状シリコン含有化合物のプラズマ化学気相成長法（ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）によって、該シリコーン基板上にコーティングを形成することとを含む。ＰＥＣＶＤは、約２００ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約２６．６６ｋＰａ）以下のチャンバ圧力で行われる。該コーティングは、少なくとも約２０原子パーセントのシリコンを含み、その少なくとも３０原子パーセントは、シリカ酸化状態にある。

実施例２では、実施例１の方法において、シリコン含有化合物は、オクタメチルテトラシクロシロキサン（ｏｃｔａｍｅｔｈｙｌｔｅｔｒａｃｙｃｌｏｓｉｌｏｘａｎｅ：ＯＭＣＴＳ）を含む。

実施例３では、実施例１または実施例２のいずれかの方法において、ＰＥＣＶＤは、約２０ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約２．６６６Ｐａ）以下のチャンバ圧力で行われる。
実施例４では、実施例１〜実施例３のいずれかによる方法において、該シリコーン基板上にコーティングを形成することは、該シリコーン基板の内側面にコーティングを形成することを含む。

実施例５において、植え込み型または挿入可能な医療装置は、シリコーン基板と、該シリコーン基板上のプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）させたコーティングとを含む。そのＰＥＣＶＤで成長させたコーティングは、環状シリコン含有化合物を含み、および該シリコーン基板の動摩擦係数を、少なくとも７０％低減する。

実施例６では、実施例５の植え込み型または挿入可能な医療装置において、該コーティングは、少なくとも約２０原子パーセントのシリコンを含み、その少なくとも３０原子パーセントは、シリカ酸化状態にある。

実施例７では、実施例５または実施例６のいずれかの植え込み型または挿入可能な医療装置において、該コーティングは、ＳｉＯ_ｘの化学量論を満たし、ただし、ｘは、約１．６〜約１．８である。

実施例８では、実施例５〜実施例７のいずれかによる植え込み型または挿入可能な医療装置において、環状シリコン含有化合物は、オクタメチルテトラシクロシロキサン（ＯＭＣＴＳ）を含む。

実施例９では、実施例５〜実施例８のいずれかによる植え込み型または挿入可能な医療装置において、該コーティングは、約５００ナノメートル以下の厚さを有する。
実施例１０において、患者への挿入または植え込みのための医療装置を形成する方法が提供される。該方法は、チャンバ内にシリコーン基板を配置することと、該シリコーン基板の表面の少なくとも一部にフリーラジカルを形成することと、シリコン含有化合物を、約２００ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約２６．６６Ｐａ）以下のチャンバ圧力で、該シリコーン基板上にプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）させて、コーティングを施した基板を形成することとを含む。

実施例１１では、実施例１０による方法において、該シリコン含有化合物は、環状シリコン含有化合物である。
実施例１２では、実施例１０または実施例１１による方法において、該シリコン含有化合物は、オクタメチルテトラシクロシロキサン（ＯＭＣＴＳ）を含む。

実施例１３では、実施例１０〜実施例１２のいずれかによる方法において、該シリコーン基板上にフリーラジカルを形成することは、酸素、アルゴン、テトラフルオロメタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）およびそれらの組合せから成る群から選択された少なくとも１つの要素を含むガスからプラズマを生成することを含む。

実施例１４では、実施例１０〜実施例１３のいずれかによる方法において、そのＰＥＣＶＤ成長ステップは、シリコン含有化合物を、約２０ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約２．６６６Ｐａ）以下のチャンバ圧力で該シリコーン基板上にＰＥＣＶＤ成長させることを含む。

実施例１５では、実施例１０〜実施例１４のいずれかによる方法において、該コーティングが施された基板は、該シリコーン基板の動摩擦係数よりも、少なくとも約７０％小さい動摩擦係数を有する。

実施例１６では、実施例１０〜実施例１５のいずれかによる方法において、該コーティングが施された基板は、該シリコーン基板の動摩擦係数よりも少なくとも約８０％小さい動摩擦係数を有する。

実施例１７では、実施例１０〜実施例１６のいずれかによる方法において、−３０℃〜６０℃の５つの温度サイクルの後で、該コーティングが施されたシリコーン基板は、シリコーン基板の動摩擦係数よりも少なくとも約７０％小さい動摩擦係数を有している。

実施例１８では、実施例１０〜実施例１７のいずれかによる方法において、ＰＥＣＶＤは、約５０マイクロメートル以下の厚さを有するコーティングを形成する。
実施例１９では、実施例１０〜実施例１８のいずれかによる方法において、ＰＥＣＶＤは、コーティングを形成し、そのコーティングは、少なくとも約２０原子パーセントのシリコンを含み、その少なくとも約３０原子パーセントはシリカ酸化状態にある。

実施例２０では、実施例１０〜実施例１９のいずれかによる方法において、ＰＥＣＶＤは、該シリコーン基板の内側面にコンフォーマルコーティングを形成する。
多数の実施形態が開示されているが、当業者には、本発明のさらに他の実施形態は、本発明の例示的な実施形態を示しおよび説明する以下の詳細な説明から明らかになるであろう。したがって、図面および詳細な説明は、本質的に例示的であり、制限的ではないと見なすべきである。

例示的な植え込み型医療装置を示す。 図１の植え込み型医療装置の例示的な断面図を示す。 図１の植え込み型医療装置の代替的で例示的な断面図を示す。 本発明の実施形態に関連して用いることができる例示的なシステムを示す。

本発明は、さまざまな変更および代替的形態が可能であるが、具体的な実施形態は、図面に例として示されており、および以下に詳細に記載されている。しかし、その意図は、本発明を、記載されている特定の実施形態に限定することではない。それどころか、本発明は、添付クレームによって定義されている本発明の範囲内にあるすべての変更例、等価物および代替例をカバーすることが意図されている。

本発明のより完璧な理解は、本発明の多数の態様および実施形態に関する以下の詳細な説明を参照することによって可能である。以下の本発明の詳細な説明は、本発明を限定することではなく、例示することが意図されている。

医用電気機器、胃内バルーン、膀胱装置および乳房インプラント等の植え込み型または挿入可能な医療装置は、シリコーン基板を含んでもよい。本願明細書に記載されているように、低減された静止摩擦係数および動摩擦係数の両方を有する表面を与えるために、該シリコーン基板の少なくとも一部の上にコーティングを形成することができる。いくつかの実施形態において、該コーティングは、該シリコーン基板を完全に覆うか、または囲んでもよい。該コーティングは、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって形成することができる。プラズマは、その中のかなりの割合の原子または分子がイオン化されているガスである。プラズマは、２つの電極間での高周波（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）または直流（ＤＣ）放電によって作り出すことができ、また、プラズマ化学気相成長法は、ガス状態（例えば、プラズマ）から薄膜を基板上に堆積させるのに用いることができる。

いくつかの実施形態において、医用電気機器は、（ａ）電子信号生成コンポーネントと、（ｂ）１つ以上のリードとを含むことができる。該電子信号生成コンポーネントは、一般的に、電力源（例えば、バッテリー）と、電子回路パッケージとを含み、該パッケージは、人体（例えば、心臓、神経系等）内に送られる電気信号を生成する。リードは、少なくとも１つのフレキシブルで細長い導電性部材（例えば、ワイヤ、ケーブル等）を含むことができ、該導電性部材は、一般に、多くの場合、リード本体とも呼ばれる細長いポリマーコンポーネントによって、その長さの一部に沿って絶縁されている。該導電性部材は、該装置の該電子信号生成コンポーネントを、１つ以上の電極と電気的につなげて配置するように構成され、該電極は、患者の体との電気的接続を実行できる。したがって、リードは、電気信号を該電子信号生成コンポーネントから患者の体へ流すことができる。また、リードは、患者の体から該電子信号生成コンポーネントへ信号を伝達することもできる。

医用電気機器の実例は、例えば、特に脊髄電気刺激（ｓｐｉｎａｌ ｃｏｒｄ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ：ＳＣＳ）システム、脳深部刺激（ｄｅｅｐ ｂｒａｉｎ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ：ＤＢＳ）システム、末梢神経刺激（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｎｅｒｖｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ：ＰＮＳ）システム、胃神経刺激システム、人口内耳システムおよび網膜移植システム等の神経刺激システムを含む植え込み型電気刺激システムと、特に植え込み型心調律管理（ｃａｒｄｉａｃ ｒｈｙｔｈｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ：ＣＲＭ）システム、植え込み型除細動器（ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ ｃａｒｄｉｏｖｅｒｔｅｒ−ｄｅｆｉｂｒｉｌｌａｔｏｒ：ＩＣＤ）、心臓再同期および除細動（ｃａｒｄｉａｃ ｒｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ：ＣＲＤＴ）装置、および皮下埋め込み型除細動器（ｓｕｂｃｕｔａｎｅｏｕｓ ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ ｃａｒｄｉｏｖｅｒｔｅｒ−ｄｅｆｉｂｒｉｌｌａｔｏｒ：ＳＩＣＤ）を含む心臓疾患用システムとを含む。

図１は、心臓１０２を刺激するか、心臓１０２にショックを与えるか心臓１０２を感知するか少なくともいずれか一つを行うために、電気パルスまたは電気信号を送るか受け取るか少なくともいずれか一方を行うためのリードシステム１００の概略図である。リードシステム１００は、任意のパルス発生器１０５と、医用電気リード１１０とを含む。任意のパルス発生器１０５は、電力源と、電子回路部（図示せず）とを含む。いくつかの実施形態において、該電子回路は、処理または評価の少なくともいずれか一方の機能を実行でき、および異なるエネルギーレベルおよびタイミングの電気ショックまたはパルスを判断して送ることができる１つ以上のマイクロプロセッサを含むことができる。パルス発生器１０５は、神経刺激または心室除細動あるいは電気的除細動のためのさまざまな有効な治療の一部として用いることができる。また、該パルス発生器は、細動、心臓再同期、頻脈または徐脈を含む１つ以上の感知された心不整脈に応動して心臓をペーシングするのにも用いることができる。いくつかの実施形態において、パルス発生器１０５は、１つ以上のバッテリーによって駆動することができるが、何らかの他の内部または外部の電源を所定の用途に用いてもよい。いくつかの実施形態において、パルス発生器１０５は、心臓１０２の固有信号を感知して、決められたタイミングの一連の放電または電気パルスを発生させることができる。

パルス発生器１０５は、一般に、胸壁に形成された皮下ポケットに埋め込むことができる。別法として、パルス発生器１０５は、腹部または他の箇所に形成された皮下ポケットに配置してもよい。医用電気リード１１０は、心臓に用いる場合について図示されているが、医用電気リード１１０は、他の電気刺激／検出形態にも同様に適していることに留意すべきである。

医用電気リード１１０は、パルス発生器１０５に結合されている近位端１１２から、植え込まれたか、または、別の方法でそれと結合された場合に、心臓１０２の一部に結合される遠位端１１４まで延びている。外側絶縁リード本体は、概して医用電気リード１１０の近位端１１２から遠位端１１４まで延びている。該外側絶縁リード本体は、該医用電気リード１１０内の導電性コンポーネントを患者の周囲の組織から分離して絶縁する。

また、医用電気リード１１０の少なくとも一部に沿って、例えば、医用電気リード１１０の遠位端１１４の近くで、少なくとも１つの電極１１６が設けられている。電極１１６は、医用電気リード１１０と心臓１０２とを電気的に結合して、パルス発生器１０５から標的組織または位置へ電気信号を送ることを可能にしている。少なくとも１つの導体（図示せず）が、該リード本体に設けられ、医用電気リード１１０の近位端１１２から、概して遠位端１１４まで延びている。該少なくとも１つの導体は、電極１１６と、医用電気リード１１０の近位端１１２とを電気的に結合している。該導体は、電流およびパルスを、パルス発生器１０５と電極１１６との間で伝達し、および心臓１０２へおよび心臓１０２から伝達する。一つの選択肢として、該少なくとも１つの導体は、コイル状の導体である。別の選択肢として、該少なくとも１つの導体は、１つ以上のケーブルを含む。そのようなリードのための通常の長さは、特に、約３５センチメートル（ｃｍ）から４０ｃｍ、５０ｃｍ、６０ｃｍ、７０ｃｍ、８０ｃｍ、９０ｃｍ、１００ｃｍ、１１０ｃｍ、１２０ｃｍまでさまざまである。通常のリードの直径は、特に、約１２ミリメートル（ｍｍ）から１５ｍｍ、１８ｍｍ、２１ｍｍ、２４ｍｍ、２７ｍｍ（約４から５、６、７、８、９フレンチ）までさまざまである。

リードシステム１００は、医用電気リード１１０を患者の体内に固定するか、または取り付けることを可能にする１つ以上の形状構成を含むことができる。例えば、医用電気リード１１０は、１つ以上の歯等の受動的固定形状構成または固定らせん状構造等の能動的固定アセンブリの少なくともいずれか一方を含むことができる。

図２は、リード本体１２０と、プラズマ化学気相成長させた（ＰＥＣＶＤ）コーティング１２２と、内腔部１２４とを含む例示的な医用電気リード１１０の断面図である。
リード本体１２０は、概してフレキシブルであるが、実質的には、その長さに沿って非圧縮性である。リード本体１２０は、適当などのような断面形状を有していてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、リード本体１２０は、実質的に円形の断面を有していてもよい。いくつかの実施形態において、リード本体１２０は、植え込みのための適当などのようなサイズから成っていてもよい。いくつかの実施形態において、リード本体１２０は、実質的に円形の断面を有していてもよい。

リード本体１２０は、リード本体１２０の中を、リード本体１２０の近位端から遠位端まで軸方向に延びている１つ以上のチャネルまたは内腔部１２４を含むことができる。内腔部１２４は、リード本体１２０の内側面を形成している。内腔部１２４は、実質的に円形、矩形または三角形の断面形状等の適当などのような断面形状も有することができる。内腔部１２４は、実質的に均一な断面積を有することができ、または、その断面積は、内腔部１２４（または、リード本体１２０）の長さに沿って変化してもよい。

いくつかの実施形態において、内腔部１２４は、導体内腔部であってもよく、また、リードワイヤが、リード本体１２０が該リードワイヤと周りの組織または環境を絶縁できるように、内腔部１２４を通って延びていてもよい。リード本体１２０のための適切な材料は、シリコーン、およびシリコーンを含む混合物および複合材料を含む。いくつかの実施形態において、リード本体１２０の組成は、その長さに沿って実質的に均一とすることができる。他の実施形態においては、リード本体１２０の組成は、その長さまたは厚さの少なくともいずれか一方を含むいずれかの方向において変えてもよい。

ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、リード本体１２０の外側面の少なくとも一部に設けることができる。いくつかの実施形態において、ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、リード本体１２０および医用電気リード１１０の全長に沿って延びて、それら全体を取り囲んでいてもよい。例えば、ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、医用電気リード１１０の近位端１１２から遠位端１１４まで延びて、リード本体１２０全体を径方向に取り囲んでもよい。他の実施形態においては、ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、リード本体１２０の全体または一部を径方向に取り囲んでいてもよく、また、リード本体１２０の長さの少なくとも一部に沿って延びていてもよい。

ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、リード本体１２０の外側面のコンフォーマルコーティングとすることができる。すなわち、ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、リード本体１２０の表面の形状に適合することが可能である。いくつかの実施形態において、ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、径方向または軸方向の少なくともいずれか一方向に均一な組成または厚さの少なくともいずれか一方を有することができる。リード本体１２０は、非対称的または不均一な形状構成を有していてもよい。例えば、リード本体１２０は、先細であってもよく、一様ではない、または可変の表面を有してもよく、または、他の不均一な形状構成を軸方向または径方向に有していてもよい。ＰＥＣＶＤコーティング１２２の共形特性は、ＰＥＣＶＤコーティング１２２が、一様ではない、または不均一な基板上に（すなわち、均一な厚さまたは組成の少なくともいずれか一方を有する）均一なコーティングを形成することを可能にしている。

ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、酸化ケイ素ベースの要素を含むことができる。いくつかの実施形態において、適当な酸化ケイ素は、化学量論ＳｉＯ_ｘを満たすことができ、ただし、ｘは、１．６〜１．８までの範囲である。ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、シリカのような要素を含むことができる。例えば、特定の実施形態において、ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、少なくとも約２０，２１，２２または２３原子パーセントのシリコンを含むことができ、Ｘ線光電子分光法（ｘ−ｒａｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＰＳ）で測定した場合、およびＳｉ_２ｐ結合エネルギーで測定した場合、その少なくとも約３０，３２または３５原子パーセントはシリカ酸化状態にある。Ｘ線光電子分光法は、放出された光電子の光電離およびエネルギー分散分析を用いて、サンプルの表面の組成および電子状態を観察するものである。各元素は、光子エネルギーおよびそれぞれの結合エネルギーによって決まる運動エネルギーにおけるＸＰＳスペクトルの特性ピークを有している。特定のエネルギーにおけるピークの存在は、特定の元素の存在を示し、該ピークの強度は、その元素の濃度に関係している。元素が異なる酸化状態にある場合、その対応するエネルギーレベルは異なることになる。このようにして、ＸＰＳは、元素の異なる化学状態または酸化状態、およびそれぞれの状態における濃度を検出する。

ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、マイクロメートル単位の厚さを有することができる。例えば、該コーティングは、約５０マイクロメートル以下、２５マイクロメートル以下または１５マイクロメートル以下であってもよい。別法として、ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、ナノメートル単位の厚さを有することができる。例えば、該コーティングは、最小で約１０，２５または５０ナノメートルの厚さ、または、最大で約１００，２００または５００ナノメートルの厚さを有することができ、あるいは、上記の値のうちのいずれかの組によって決まるいずれかの範囲内であってもよい。

本願明細書においてさらに説明されているように、ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、医用電気リード１１０が患者内で移動されるか、または、カテーテルシステム等の医療システムを介した挿入時に移動されたときに受ける摩擦力を低減することができる。摩擦力は、動摩擦および静止摩擦を含む。動（または、運動）摩擦は、互いに対して動いている２つの物体間に生じ、静止摩擦は、互いに対して動いていない２つの物体間に生じる。いくつかの実施形態において、ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、リード本体１２０よりも低い動摩擦係数を有することができる。くわえて、または別法として、ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、リード本体１２０よりも低い静止摩擦係数を有してもよい。

動摩擦係数および静止摩擦係数は、ＯａｋＲｉｖｅｒから入手可能なＤＬ１０００摩擦テスター等の市販の摩擦テスターで測定することができる。摩擦テスターは、ＨａｎａｔｅｋやＨａｒｌａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌからも入手可能である。コーティングされた医用電気リード１１０の動摩擦係数および静止摩擦係数は、コーティングされていない医用電気リードと比較してもよい。いくつかの実施形態において、ＰＥＣＶＤコーティング１２２を含む医用電気リード１１０は、ＰＥＣＶＤコーティング１２２を含まない医用電気リードの動摩擦係数よりも少なくとも７０％、７５％または８０％または８５％小さい動摩擦係数を有することができる。さらなる実施形態においては、ＰＥＣＶＤコーティング１２２を含む医用電気リード１１０は、ＰＥＣＶＤコーティング１２２を含まない医用電気リードの静止摩擦係数よりも少なくとも７０％、７５％または８０％または８５％小さい静止摩擦係数を有することができる。図２に示すように、ＰＥＣＶＤコーティング１２２は、リード本体１２０の外側面に形成することができ、および潤滑性を増加させることができ、およびリード本体１２０の外側面の摩擦係数を低下させることができる。

図３は、例示的な医用電気リード１１０ｂの代替的な断面図であり、そのＰＥＣＶＤコーティング１２２ｂは、内腔部１２４に隣接して、リード本体１２０の内側面にある。ＰＥＣＶＤコーティング１２２ｂは、リード本体１２０の内側面の潤滑性を向上させる（すなわち、その摩擦係数を低減する）ことができる。くわえて、または別法として、ＰＥＣＶＤコーティング１２２ｂは、内腔部１２４を通って延びている、リードワイヤ等の１つ以上のワイヤにより、リード本体１２０の内側面での磨耗を低減することができる。

いくつかの実施形態において、ＰＥＣＶＤコーティング１２２ｂは、内腔部１２４の長さに沿って、実質的に均一な厚さまたは組成の少なくともいずれか一方を有している。内腔部１２４の長さは、最大で、内腔部１２４の直径の約１，２または３倍とすることができる。これまでは、実質的に均一な厚さまたは組成の少なくともいずれか一方を持つコーティングを、物体の内側面に沿って形成することは困難であった。例えば、これまでの成長法は、物体の端部近傍の内側面に沿って、物体の軸方向中央よりも厚いコーティングを生じさせた。本願明細書に記載されているように、本発明の方法は、リード本体１２０の内側面の軸方向の全長に沿って、実質的に均一な厚さを有するコーティングを形成することができる。

図４は、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２と、モノマー源２１４と、酸素源２１６と、アルゴン源２１８と、高周波電源２２０と、高周波バイアス２２２と、ベント２２４と、流量調節弁２２６Ａ，２２６Ｂおよび２２６Ｃと、気化器２２８と、ターボ真空ポンプ２３０と、低真空ポンプ２３２とを含む例示的なＰＥＣＶＤシステム２１０を示す略図である。気化器２２８は、モノマー源２１４とＰＥＣＶＤチャンバ２１２との間に接続されている。モノマー源２１４、酸素源２１６およびアルゴン源２１８は、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２へ供給することができ、これらの供給フローは、それぞれ流量調節弁２２６Ａ，２２６Ｂおよび２２６Ｃによって制御することができる。

使用時には、コーティングされる医療装置または医療装置の一部がＰＥＣＶＤチャンバ２１２内に配置される。該医療装置は、該医療装置へのコーティングの位置を制御するためにマスクしてもよい。コーティングは、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２の環境に露出された面のみに形成されることになる。コーティングは、該医療装置のマスクされた部分には形成されない。例えば、該医療装置が開口部を有している場合、コーティングがその開口部内に形成されるのを防ぐために、該開口部をマスクすることができる。該医療装置が内腔部を含む別の実施例においては、該内腔部の端部は、該医療装置の外側面のみがＰＥＣＶＤチャンバ２１２の環境に曝されるようにマスクしてもよい。代替的な実施例においては、該医療装置の外側面は、該内腔部によって画成された内側面が、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２の環境に曝されて、該医療装置の該内側面にコーティングが形成されるようにマスクしてもよい。適切なマスキング材料は、ポリテトラフルオロエチレン、高密度ポリエチレンおよびポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｅｔｈｅｒ ｋｅｔｏｎｅ：ＰＥＥＫ）を含む。

該医療装置が、一旦、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２内に配置されると、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２は、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２から汚染物質を取り除くためにパージされる。次に、酸素源２１６からの酸素がＰＥＣＶＤチャンバ２１２内に導入されて、高周波電源２２０および高周波バイアス２２２を用いてプラズマが生成される。より具体的には、プラズマは、誘電機体である酸素全体に電流を印加することによって生成される。酸素プラズマは、本願明細書に記載されているようなシリコーン基板を洗浄しまたは活性化させることができる。別法として、プラズマは、アルゴン、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス、または、酸素の代わりのそれらの組合せ、または酸素と組み合わせたそれらの組合せを用いて生成してもよい。

洗浄または前処理ステップに続いて、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２内に超低圧を発生させるために、ターボ真空ポンプ２３０と低真空ポンプ２３２が一緒に用いられる。いくつかの実施形態において、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２は、２００ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約２６．６６Ｐａ）以下の圧力を有してもよい。ＰＥＣＶＤチャンバ２１２は、最低で５ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約０．６６６６Ｐａ）、１０ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約１．３３３Ｐａ）、２０ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約２．６６６Ｐａ）または３０ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約３．９９９６Ｐａ）または最高で４０ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約５．３３２８９Ｐａ）、５０ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約６．６６６Ｐａ）、７５ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約９．９９９Ｐａ）または１００ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約１３．３３Ｐａ）の圧力を有することができ、または、上記の値のいずれかの組によって決まるどのような範囲であってもよい。さらに他の実施形態においては、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２は、約２０ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約２．６６６Ｐａ）または約１５ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約１．９９９８Ｐａ）以下の圧力を有することができる。

ＰＥＣＶＤチャンバ２１２内に超低圧が設定された後、モノマー源２１４が導入されて、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２内にプラズマ場が点火される。該モノマーは、該基板上に付着してコーティングを形成する。一実施形態において、該モノマーは、シロキサンまたはシリコン含有化合物である。例示的なモノマーは、直鎖シロキサンまたはシリコン含有化合物および環状シロキサンまたはシリコン含有化合物を含む。適切な直鎖シロキサンまたはシリコン含有化合物は、ヘキサメチルジシロキサン（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ：ＨＭＤＳＯ）およびペンタメチルシロキサン（ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ：ＰＭＤＳＯ）を含む。適切な環状シロキサンまたはシリコン含有化合物は、オクタメチルテトラシクロシロキサン（ｏｃｔａｍｅｔｈｙｌｔｅｔｒａｃｙｃｌｏｓｉｌｏｘａｎｅ：ＯＭＣＴＳ）およびヘキサメチル環状ジシロキサン（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ ｃｙｃｌｉｃ ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ：ＨＭＣＤＳ）を含む。いくつかの実施形態において、該モノマーは、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２内への導入前に加熱することによって気化される液状モノマーであってもよい。例えば、ＯＭＣＴＳモノマーは、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２内への導入前に、気化器２２８内で約８０℃まで加熱することができる。酸素源２１６からの酸素は、該モノマー付着ステップ中にＰＥＣＶＤチャンバ２１２へ流し続けてプラズマ場を生成することができる。いくつかの実施形態においては、アルゴン、窒素またはヘリウムあるいはこれらの組合せを、酸素の代わりに、または酸素とともに用いてもよい。

モノマーの付着の後、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２は、アルゴンまたは窒素等の希ガスによってパージして大気へ排気することができる。希ガスまたは窒素によるパージングは、水蒸気等の汚染物質がＰＥＣＶＤシステム２１０内に入ること、およびコーティングを汚染することを防ぐことができる。コーティングされた医療装置または該医療装置の一部は、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２から取り除かれる。医療装置の一部がＰＥＣＶＤチャンバ２１２内でコーティングされると、該装置は、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２から取り除かれた後に組み立てることができる。

本願明細書に記載されているプロセスは、２つのステップ、すなわち、モノマーの存在しないプラズマを伴う洗浄または前処理ステップと、モノマーのＰＥＣＶＤを伴うモノマー付着ステップとを含む。該洗浄／前処理ステップのプラズマは、標的面にフリーラジカルを形成することによって該シリコーン基板を洗浄または活性化させることができる。

該モノマー付着ステップの間、該モノマーは、該活性化された面と反応し、重合してコーティングを形成する。本願明細書に記載されているように、シロキサンまたは有機シリコン含有モノマーは、標的シリコーン基板上に付着してコーティングを形成する。一実施例において、該コーティングは、化学量論ＳｉＯ_ｘを満たす酸化ケイ素であり、ただし、ｘは、約１．６〜１．８の範囲内にある。該コーティングは、該シリコーン基板全体を覆うか、または、該シリコーン基板の少なくとも一部を覆うことができる。一実施形態において、該コーティングは、該シリコーン基板の少なくとも大部分を覆っている。

本願明細書に記載されているように、該コーティングは、まず、該シリコーン基板をプラズマで改質または活性化させることによって形成することができ、その後、シロキサンまたは有機シリコン含有モノマーの付着が続く。理論に縛られるものではないが、該モノマーは、本願明細書に記載されているように、活性化されたシリコーン基板に共有結合すると思われている。いくつかの実施形態において、該コーティングの最上層は、該コーティングが厚すぎる場合、剥がれるか、または分離する可能性がある。例えば、該コーティングは、モノマーが該シリコーン基板ではなく、別のモノマーに付着した場合、剥がれる可能性がある。該コーティングの剥離または分離は、好ましくない可能性がある。特定の実施形態においては、コーティングは、剥離を呈しない５０ミクロン以下、２５ミクロン以下、または１０ミクロン以下の厚さを有する。

モノマーの付着は、２００ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約２６．６６Ｐａ）以下等の超低圧下で行うことができる。いくつかの実施形態において、超低圧は、該モノマーがシリカ含有コーティングを形成する結果をもたらす可能性がある。例えば、超低圧は、該モノマーがシリカ様コーティングを形成する結果をもたらす可能性がある。本願明細書に記載されているように、該コーティングは、ＸＰＳによって分析することができ、シロキサン酸化状態およびシリカ酸化状態におけるシリコン元素の割合は、Ｓｉ_２ｐ結合エネルギーによって測定することができる。特定の実施形態においては、シリカ含有コーティングは、少なくとも２０，２１，２２または２３原子パーセントのシリコンを含むことができ、その少なくとも３０，３２または３５原子パーセントはシリカ酸化状態にある。いくつかの実施形態において、シリカ含有コーティングは、いくつかのシロキサン非晶質コーティングと比較して改善された低摩擦特性を有することができる。例えば、シリカ含有コーティングは、いくつかのシロキサン非晶質コーティングよりも低い動摩擦係数を有することができる。

現在のプロセスは、バッチプロセスとして実行してもよい。バッチプロセスにおいては、部材を、コーティングプロセスの前にＰＥＣＶＤチャンバ２１２内に配置して、該コーティングプロセスの後に取り除くことができる。該部材は、該コーティングプロセス中は動かされない。一旦、部材がＰＥＣＶＤチャンバ２１２内に配置されると、該部材は、該コーティングプロセスが完了した後、該部材がＰＥＣＶＤチャンバ２１２から取り除かれるまで、押したり引いたり、または他の方法で移動されたりしない。本願明細書に記載されているコーティングプロセスは、該部材を移動させないため、該プロセスは、該部材を延ばしたり、該部材のいずれかのコンポーネントまたは該部材の少なくともいずれか一方の寸法に悪い影響を与えないであろう。例えば、該部材が、導体および電極を含む可能性があるリードアセンブリである場合、該部材は、該アセンブリ内の導体（例えば、ワイヤ）を引っ張ったり引き伸ばしたりするリスクを伴うことなく、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２内でコーティングすることができる。別法として、該プロセスは、連続法（リールトゥリールシステムとも呼ばれる）で実施してもよい。

現在のバッチプロセスは、外側被覆したサブアセンブリをコーティングするのに用いてもよい。例えば、現在のバッチプロセスは、完全に組み立てられたか、または一部が組み立てられたリードアセンブリに対して用いてもよい。一実施形態において、医療インプラントは、電極とともにシリコーン製リード本体を含むリードアセンブリの一部とすることができる。導体は、該シリコーン製リード本体内に形成された内腔部を通して延ばすことができる。該電極および該導体は、そのモノマーの付着を防ぐためにマスクすることができ、そのリード部は、ＰＥＣＶＤチャンバ２１２内に配置することができる。本願明細書に記載されているコーティングプロセスは、マスクされていないか、または露出されたリード部上にコンフォーマルコーティングを付着させるのに用いることができる。すなわち、均一な厚さおよび組成を有するコーティングを、該シリコーン製リード本体のマスクされていない部分に付着または形成することができる。本願明細書に記載されているバッチプロセスは、リードの少なくとも一部を、該コーティングプロセスの前に組み立てることを可能にする。くわえて、本願明細書に記載されているバッチプロセスは、該リードアセンブリの選択した部分を、それに対するコーティングの付着を防ぐためにマスクすることを可能にする。例えば、リードアセンブリの端部は、該アセンブリ内の導体を含む、該アセンブリの内側面への該モノマーの付着を防ぐためにマスクしてもよい。

医療装置は、滅菌や温度サイクルにさらされる可能性がある。特定の実施形態において、該コーティングは、滅菌プロセスまたは温度サイクルの影響をあまり受けない。いくつかの実施形態において、該医療装置は、エチレンオキシドへの曝露によって滅菌することができる。また、該医療装置は、最大で１時間の最小ドウェル時間内で、−３０℃〜６０℃の温度サイクルにさらされてもよい。いくつかの実施形態においては、５つの温度サイクルを実行してもよい。すなわち、該医療装置は、最低で１時間、−３０℃に曝すことができ、その後、温度を６０℃に上昇させることができ、該医療装置は、１つの温度サイクルを完了させるために、少なくとも１時間、この温度に曝すことができる。このプロセスは、例えば、全体で５つの温度サイクルについて、最大で追加的に４回まで繰り返すことができる。滅菌および温度サイクルは、コーティングされた基板の潤滑性および摩擦係数に影響を及ぼす可能性がある。いくつかの実施形態において、該コーティングされた基板は、コーティングされていない基板と比較して、改善された潤滑性、動摩擦係数または静止摩擦係数の少なくともいずれか一つを有している。いくつかの実施形態においては、少なくとも３度の滅菌プロセスおよび３度の温度サイクルの後で、該コーティングされた基板は、コーティングのない基板と比較して低減された動摩擦係数または静止摩擦係数の少なくともいずれか一方を有することができる。例えば、少なくとも３度の滅菌プロセスおよび３度の温度サイクルの後で、該コーティングされた基板は、コーティングのない基板の摩擦係数と比較して、少なくとも４０％、少なくとも５０％または少なくとも６０％低減されている動摩擦係数または静止摩擦係数の少なくともいずれか一方を有することができる。
（実験に関するセクション）
（コーティング組成−サンプル１〜３）
サンプル１〜３は、本願明細書に開示されているＰＥＣＶＤコーティングを有するシリコーンチューブと、市販のシリコンコーティングを有するシリコーンチューブおよびコーティングされていないシリコーンチューブと比較したものである。これらのサンプルを、滅菌および温度サイクルプロセスの前後で比較して、該コーティングに対する熱の影響を測定した。

サンプル１は、本願明細書に記載されているようなＰＥＣＶＤコーティングを外側面に有するシリコーンチューブである。該コーティングは、酸素プラズマを１０〜１５ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約１．３３３Ｐａ〜１．９９９Ｐａ）で用いたＯＭＣＴＳのＰＥＣＶＤによって形成した。該コーティングの厚さは、約９０〜１００ナノメートルであった。

サンプル２は、市販のシリコンコーティングを有するシリコーンチューブである。該コーティングは、市販のシロキサン含有コーティングを、シリコーンチューブの外側面に施すことによって形成された。

サンプル３は、コーティングされていないシリコーンチューブである。
サンプル１および２を滅菌のためにエチレンオキシドに曝した。滅菌後、サンプル１および２を、最大で１時間という最小ドウェル時間で、−３０℃〜６０℃の５度の温度サイクルに曝した。滅菌および温度サイクル後のサンプルをサンプル１Ｓおよびサンプル２Ｓとする。

各サンプルの表面における炭素、窒素、酸素およびケイ素の原子組成を、表Ａの条件を用いてＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって分析した。

原子パーセントの結果を表１に示す。その値は、検出された原子の１００％に正規化されている。ＸＰＳは、水素またはヘリウムは検出しない。

滅菌の前後のサンプル１および２の原子組成は、あまり異なっておらず、サンプル１および２のコーティングは、滅菌条件下で安定していることを示している。

また、これらのサンプルのシリコン酸化状態もＸＰＳで測定し、その結果を表２に示す。表２の値は、表１に示すシリコーン含有量の総原子濃度である。

表２は、サンプル１（本願明細書に記載されているＰＥＣＶＤコーティングの一実施形態）が、より多くの量のシリカを含んでいたことを実証している。

論じた例示的な実施形態に対しては、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更および追加を実行することができる。例えば、上述した実施形態は、特定の形状構成に言及しているが、この発明の範囲は、記載されている形状構成のすべてを含まない形状構成および実施形態の異なる組合せを有する実施形態も含んでいる。したがって、本発明の範囲は、クレームの範囲内にあるすべてのそのような代替例、変更例および変形例と、それらのすべての等価物とを含むことが意図されている。

Claims (14)

1. 患者への挿入または植え込みのための医療装置を形成する方法であって、
   チャンバ内で、シリコーン基板をプラズマに曝すことと、
   前記シリコーン基板をプラズマに曝した後に、２００ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約２６．６６Ｐａ）以下のチャンバ圧力で、環状シリコン含有化合物のプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）によって、前記シリコーン基板上にコーティングを形成することであって、前記コーティングが、少なくとも２０原子パーセントのシリコンを含み、その少なくとも３０原子パーセントはシリカ酸化状態にあることと、
   を具備する方法。
2. 前記シリコン含有化合物は、オクタメチルテトラシクロシロキサン（ＯＭＣＴＳ）を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ＰＥＣＶＤは、２０ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約２．６６６Ｐａ）以下のチャンバ圧力で行われる、請求項１に記載の方法。
4. 前記シリコーン基板上にコーティングを形成することは、前記シリコーン基板の内側面に前記コーティングを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
5. コーティングを形成することは、酸素、アルゴン、テトラフルオロメタン（ＣＦ_４）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）およびこれらの組合せから成る群から選択された少なくとも１つの要素を含むガスからプラズマを生成することを含む、請求項１に記載の方法。
6. コーティングを形成することは、２０ミリトール（ｍｔｏｒｒ）（約２．６６６Ｐａ）以下のチャンバ圧力で、前記シリコン含有化合物を前記シリコーン基板上にＰＥＣＶＤ成長させることを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記コーティングを施された基板は、前記シリコーン基板の動摩擦係数よりも少なくとも７０％小さい動摩擦係数を有する、請求項１に記載の方法。
8. 前記コーティングが施されたシリコーン基板は、−３０℃〜６０℃の５つの温度サイクルの後で、前記シリコーン基板の動摩擦係数よりも少なくとも７０％小さい動摩擦係数を有する、請求項１に記載の方法。
9. 前記ＰＥＣＶＤは、５０マイクロメートル以下の厚さを有するコーティングを形成する、請求項１に記載の方法。
10. 前記ＰＥＣＶＤは、前記シリコーン基板の内側面にコンフォーマルコーティングを形成する、請求項１に記載の方法。
11. シリコーン基板と、
    前記シリコーン基板上の環状シリコン含有化合物を含むコーティングであって、前記コーティングが、前記シリコーン基板の摩擦係数を、少なくとも７０％低減するコーティングと、
    を具備し、
    前記コーティングが、少なくとも２０原子パーセントのシリコンを含み、その少なくとも３０原子パーセントはシリカ酸化状態にある植え込み型または挿入可能な医療装置。
12. 前記コーティングは、ＳｉＯ_ｘの化学量論を満たし、ただし、ｘは、１．６〜１．８である、請求項１１に記載の植え込み型または挿入可能な医療装置。
13. 前記環状シリコン含有化合物は、オクタメチルテトラシクロシロキサン（ＯＭＣＴＳ）を含む、請求項１１に記載の植え込み型または挿入可能な医療装置。
14. 前記コーティングは、５００ナノメートル以下の厚さを有する、請求項１１に記載の植え込み型または挿入可能な医療装置。