JP6503454B2 - 置換用心臓弁ならびにそれらの使用および製造の方法 - Google Patents

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６１／９９１，３５４号（２０１４年５月９日出願）の利益およびそれに対する優先権を主張し、上記出願は、その全体が全目的のために参照により本明細書に引用される。

（分野）
本明細書に説明される主題は、概して、心臓の大動脈弁および僧帽弁のため等の改良された置換用弁に関する。

ヒトの心臓は、身体を通る血流を適切な方向に維持するために、いくつかの弁を有する。心臓の主要弁は、二尖（僧帽）および三尖弁を含む房室（ＡＶ）弁と、大動脈および肺動脈弁を含む半月弁とである。健康であるとき、これらの弁の各々は、同様に動作する。弁は、弁の両側で生じる圧力差に応答して、開放状態（血流を可能にする）と閉鎖状態（血流を防止する）との間で置き換わる。

患者の健康は、これらの弁のいずれかが正常に機能しなくなり始める場合、深刻なリスクにさらされ得る。機能不全は、種々の理由に起因し得るが、典型的には、血流を制限する狭窄または血液が誤った方向に流動させられる逆流のいずれかをもたらす。欠陥が深刻である場合、心臓弁は、置換を要求し得る。

置換用心臓弁の開発に多大な努力が注ぎ込まれており、中でも注目すべきは、置換用大動脈弁および僧帽弁である。置換用弁は、経大腿または経心尖的に導入されるカテーテルを経由して経皮的に埋め込まれることができるか、または開心術を通して直接埋め込まれることができる。置換用弁は、典型的には、ブタ組織、またはポリマー等の人工材料から作られる弁尖の配列を含む。これらの弁尖は、ステントまたは支持構造によって定位置に維持される。

図１Ａは、米国特許第７，６８２，３８９号（「Ｂｅｉｔｈ」）（特許文献１）の従来技術の人工心臓弁８を描写する斜視図である。この弁８は、直接埋め込まれ、ステント１０と、３つの弁尖３０とを含むことができる。埋め込まれると、血液は、上流（血液入口）端１４から下流（血液出口）端１２に向かって流動することを可能にされるが、弁尖３０の存在によって、逆方向に流動することを防止される。弁尖３０は、下流端１２上に位置する遊離縁３４を有する。各弁尖３０はまた、それぞれ、ステント１０の扇形縁部分１６ａ、１６ｂ、および１６ｃと接合される固定縁（または界面）３２を有する。断面平面「Ｉ」は、固定縁１６ａ（正面右に位置する）と接合される弁尖３０を二分して示される。断面平面「Ｉ」は、血流の方向と平行であり、したがって、図１Ａでは、垂直である。

図１Ｂは、平面「Ｉ」がページと整列させられるように回転後の弁８の右側部分の側面図である。読者の視点から、図１Ｂは、平面「Ｉ」に対する法線に沿って見える。本視点から、弁尖３０の固定縁３２の全体（縁１６ａと整列させられる）は、平坦平面にあって、曲率を伴わない直線である。

図１Ｃは、（図１Ｂの場合のように）平面「Ｉ」がページと整列させられるように回転後の別の従来技術弁８の右側部分の側面図である。ここでは、固定縁３２は、弁８の外部の視点から完全に凹状である。従来技術では、この完全に凹状の形状は、閉鎖状態における適正な接合が弁の適切な機能に不可欠であるので、開放位置から、弁尖が弁内部の中に押し込まれ、または折り重ねられる閉鎖位置への弁尖の移動を補助すると考えられている。

しかしながら、図１Ａ−１Ｃに関して説明される従来技術設計の平坦および完全に凹状の形状は、弁の種々の高さにおける局所弁尖長さが十分に長くないという事実に起因して、流体力学効率が損なわれた弁につながり得る。これは、不適正な弁開放につながり得る。さらに（または代替として）、局所膨らみおよび緊密性にもつながり得る。平坦または完全に凹状の形状は両方とも、局部応力集中をもたらし得、前述の膨らみおよび緊密性と組み合わせて、耐久性の低下ならびに早期破損をもたらし得る。

米国特許第６，６１３，０８６号（「Ｍｏｅ」）（特許文献２）は、直接埋込型弁のための支持構造（または弁体）の形状における他の変形例を説明している。Ｍｏｅは、弁尖が支持構造の内壁に沿って結合される位置として画定される、「取り付け曲線」を説明している。Ｍｏｅは、取り付け曲線に沿い、かつ任意の応力集中部の場所から離れるように弁尖の最大荷重応力点を移動させることによって、支持構造に結合される各弁尖の耐久性を増加させることを模索している。Ｍｏｅは、支持構造の流動軸（図１の番号２６参照）に沿った異なる高さと、支持構造の流動軸に垂直かつそれに沿った異なる高さにおいてとられた各断面平面内の異なる半径方向位置とにおいて、支持構造の半径を調節することによって、これを行っている。その結果、Ｍｏｅの支持構造は、取り付け曲線に沿って、実質的に非円形または非円筒形内壁を有する。これらの支持構造は、Ｍｏｅの図１１に関して説明される膨らみ５８および６０によって証明されるように、実質的表面変動を伴って、有意に非対称の形状を有することができる。Ｍｏｅの支持構造は、それらの用語が本明細書で使用されるような円筒形でも略円筒形でもない。

局部応力の低減を試みているが、Ｍｏｅのアプローチは、弁内のその高さにおいて、弁尖の局部的伸長につながる。本局部的伸長は、弁尖の開放に対する抵抗増加につながり、弁の完全開放を損なわせ、弁尖表面における局所膨らみにつながり得る。これは、ひいては、弁の流体力学効率、かつ潜在的に、弁尖の耐久性を低減させるであろう。

これらおよび他の理由から、改良された人工弁の必要性がある。

米国特許第７，６８２，３８９号明細書 米国特許第６，６１３，０８６号明細書

改良された人工心臓弁ならびにその使用および製造方法の例示的実施形態が、本明細書に提供される。これらの例示的実施形態のうちのいくつかでは、人工心臓弁は、支持構造であって、支持構造は、支持構造の内部を通る血流の方向に向けられた中心軸を有する、支持構造と、複数の人工弁尖であって、各尖は、支持構造に沿った基部と、支持構造から独立して移動可能な遊離縁とを有する、弁尖とを含むことができる。各弁尖はまた、基部と遊離縁との間に延びている中心軸を有することができる。支持構造は、略円筒形であることができ、各弁尖の基部は、支持構造と接触する。人工弁尖は、支持構造の内部を通る血流を防止する第１の位置と、支持構造の内部を通る血流を可能にする第２の位置との間で移動するように適合されることができる。各弁尖に対して、弁尖の基部の外形は、支持構造の中心軸と弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って支持構造の外部から見られた場合、少なくとも部分的に凸状であることができる。追加の実施形態もまた、開示される。

本明細書に説明される主題の他のシステム、方法、特徴、および利点は、以下の図および発明を実施するための形態の吟味に応じて、当業者に明白である、または明白となるであろう。全てのそのような追加のシステム、方法、特徴、および利点は、本説明内に含まれ、本明細書に説明される主題の範囲内であり、付随の請求項によって保護されることが意図される。例示的実施形態の特徴は、請求項内におけるそれらの特徴の明示的列挙がない場合でも、添付の請求項をいかようにも限定するものと解釈されるべきではない。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
人工心臓弁であって、
支持構造であって、前記支持構造は、前記支持構造の内部を通る血流の方向に向けられた中心軸を有する、支持構造と、
複数の人工弁尖であって、各尖は、前記支持構造に沿った基部と、前記支持構造から独立して移動可能な遊離縁とを有し、各尖は、前記基部と前記遊離縁との間に延びている中心軸をさらに有する、弁尖と
を備え、
前記人工弁尖は、前記支持構造の内部を通る血流を防止する第１の位置と、前記支持構造の内部を通る血流を可能にする第２の位置との間で移動するように適合されており、
前記支持構造は、略円筒形であり、各弁尖の基部は、前記支持構造と接触し、
前記複数の弁尖のうちの第１の弁尖が、前記支持構造の中心軸と前記第１の弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、前記第１の弁尖の基部の外形は、少なくとも部分的に凸状である、
人工心臓弁。
（項目２）
前記第１の弁尖の基部の外形は、前記支持構造の中心軸と前記第１の弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、少なくとも部分的に凸状かつ少なくとも部分的に凹状である、項目１に記載の人工心臓弁。
（項目３）
前記第１の弁尖の基部の外形全体は、前記支持構造の中心軸と前記第１の弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、凸状である、項目１に記載の人工心臓弁。
（項目４）
前記支持構造は、弁輪状基部部分を上流端に備えている、項目１−３および７−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目５）
前記支持構造は、前記弁輪状基部部分における縫合カフを備えている、項目４に記載の人工心臓弁。
（項目６）
前記支持構造は、前記弁輪状基部部分からの複数の延長部を備え、各弁尖の基部は、前記延長部のうちの２つの隣接するものと接触する、項目４に記載の人工心臓弁。
（項目７）
前記支持構造は、１９ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目１−６および１３−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目８）
前記支持構造は、２１ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目１−６および１３−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目９）
前記支持構造は、２３ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目１−６および１３−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目１０）
前記支持構造は、２５ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目１−６および１３−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目１１）
前記支持構造は、２７ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目１−６および１３−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目１２）
前記支持構造は、２９ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目１−６および１３−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目１３）
人工弁尖は、ポリマー製である、項目１−１２および１４−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目１４）
前記心臓弁は、正確に３つの人工弁尖を備えている大動脈置換用弁である、項目１−１３および１６−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目１５）
前記心臓弁は、正確に２つの人工弁尖を備えている僧帽置換用弁である、項目１−１３および１６−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目１６）
前記支持構造は、血管内送達デバイス内における配置のために半径方向に圧壊可能ではない、項目１−１５および１７−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目１７）
前記支持構造は、経心尖送達デバイス内における配置のために半径方向に圧壊可能ではない、項目１−１６および１８−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目１８）
前記支持構造および前記複数の弁尖は、同一材料から形成されている、項目１−１７および２０−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目１９）
前記支持構造および前記複数の弁尖は、異なる材料から形成されている、項目１−１７および２０−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目２０）
前記複数の弁尖の各々は、個別のものである、項目１−１９および２１−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目２１）
前記複数の弁尖の各々の基部は、前記支持構造に縫い合わせられている、項目１−２０のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目２２）
前記複数の弁尖の各々の基部は、前記支持構造に一体的に形成されている、項目１−２０のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目２３）
前記複数の弁尖の各々の基部は、前記支持構造との鋳造境界である、項目１−２０のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目２４）
前記支持構造は、１７ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目１−６および１３−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目２５）
前記心臓弁は、２つ以上の人工弁尖を備えている大動脈置換用弁である、項目１−１３および１６−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目２６）
前記心臓弁は、２つ以上の人工弁尖を備えている僧帽置換用弁である、項目１−１３および１６−２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目２７）
前記支持構造の内側管腔表面の全体は、略円筒形である、項目１−２６のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目２８）
前記支持構造は、円筒形であり、各弁尖の基部は、前記支持構造に遷移する、項目１−２７のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目２９）
人工心臓弁であって、
内部を有する支持構造と、
複数の人工弁尖であって、各尖は、前記支持構造に沿った基部と、前記支持構造から独立して移動可能な遊離縁とを有する、弁尖と
を備え、
前記人工弁尖は、前記支持構造の内部を通る血流を防止する第１の位置と、前記支持構造の内部を通る方向における血流を可能にする第２の位置との間で移動するように適合されており、
前記支持構造は、略円筒形であり、各弁尖の基部は、前記支持構造と接触し、
各弁尖に対して、前記弁尖の基部の外形は、前記支持構造の内部を通る血流の方向と平行に向けられた前記弁尖の中心平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、少なくとも部分的に凸状である、
人工心臓弁。
（項目３０）
前記弁尖の基部の外形は、前記支持構造の内部を通る血流の方向と平行に向けられた前記弁尖の中心平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、Ｓ形状である、項目２９に記載の人工心臓弁。
（項目３１）
前記弁尖の基部の外形全体は、前記支持構造の内部を通る血流の方向と平行に向けられた前記弁尖の中心平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、凸状である、項目２９に記載の人工心臓弁。
（項目３２）
前記支持構造は、弁輪状基部部分を上流端に備えている、項目２９−３１および３５−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目３３）
前記支持構造は、前記弁輪状基部部分における縫合カフを備えている、項目３２に記載の人工心臓弁。
（項目３４）
前記支持構造は、前記弁輪状基部部分からの複数の延長部を備え、各弁尖の基部は、前記延長部のうちの２つの隣接するものと接触する、項目３２に記載の人工心臓弁。
（項目３５）
前記支持構造は、１７ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目２９−３４および４２−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目３６）
前記支持構造は、１９ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目２９−３４および４２−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目３７）
前記支持構造は、２１ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目２９−３４および４２−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目３８）
前記支持構造は、２３ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目２９−３４および４２−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目３９）
前記支持構造は、２５ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目２９−３４および４２−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目４０）
前記支持構造は、２７ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目２９−３４および４２−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目４１）
前記支持構造は、２９ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、項目２９−３４および４２−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目４２）
人工弁尖は、ポリマー製である、項目２９−４１および４３−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目４３）
前記心臓弁は、正確に３つの人工弁尖を備えている大動脈置換用弁である、項目２９−４２および４５−５２のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目４４）
前記心臓弁は、正確に２つの人工弁尖を備えている僧帽置換用弁である、項目２９−４２および４５−５２のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目４５）
前記支持構造は、血管内送達デバイス内における配置のために半径方向に圧壊可能ではない、項目２９−４４および４７−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目４６）
前記支持構造は、経心尖送達デバイス内における配置のために半径方向に圧壊可能ではない、項目２９−４４および４７−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目４７）
前記支持構造および前記複数の弁尖は、同一材料から形成されている、項目２９−４６および４９−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目４８）
前記支持構造および前記複数の弁尖は、異なる材料から形成されている、項目２９−４６および４９−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目４９）
前記複数の弁尖の各々は、個別のものである、項目２９−４８および５０−５４のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目５０）
前記複数の弁尖の各々の基部は、前記支持構造に縫い合わせられている、項目２９−４９のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目５１）
前記複数の弁尖の各々の基部は、前記支持構造に一体的に形成されている、項目２９−４９のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目５２）
前記複数の弁尖の各々の基部は、前記支持構造との鋳造境界である、項目２９−４９のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目５３）
前記心臓弁は、２つ以上の人工弁尖を備えている大動脈置換用弁である、項目２９−４３および４５−５２のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目５４）
前記心臓弁は、２つ以上の人工弁尖を備えている僧帽置換用弁である、項目２９−４２および４４−５２のいずれかに記載の人工心臓弁。
（項目５５）
複数の人工心臓弁を備えている人工心臓弁キットであって、前記複数の人工心臓弁のうちの少なくとも１つは、
支持構造であって、前記支持構造は、前記支持構造の内部を通る血流の方向に向けられた中心軸を有する、支持構造と、
複数の人工弁尖であって、各弁尖は、前記支持構造に沿った基部と、前記支持構造から独立して移動可能な遊離縁とを有し、各尖は、前記基部と前記遊離縁との間に延びている中心軸をさらに有する、弁尖と
を備え、
前記人工弁尖は、前記支持構造の内部を通る血流を防止する第１の位置と、前記支持構造の内部を通る血流を可能にする第２の位置との間で移動するように適合されており、
各弁尖に対して、前記弁尖の基部の外形は、前記支持構造の中心軸と前記弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、少なくとも部分的に凸状である、
人工心臓弁キット。
（項目５６）
前記複数の人工心臓弁の各々は、１７、１９、２１、２３、２５、２７、および２９ミリメートルから成る群から選択される組織弁輪に適合するようにサイズ決定されている、項目５５に記載の人工心臓弁キット。
（項目５７）
前記複数の人工心臓弁は、１９、２３、および２７ミリメートルの組織弁輪サイズの各々のための少なくとも１つの人工心臓弁を備えている、項目５５に記載の人工心臓弁キット。
（項目５８）
前記複数の人工心臓弁は、１７、１９、２１、２３、２５、および２７ミリメートルの組織弁輪サイズの各々のための少なくとも１つの人工心臓弁を備えている、項目５５に記載の人工心臓弁キット。
（項目５９）
前記複数の人工心臓弁は、１７、１９、２１、２３、２５、２７、および２９ミリメートルの組織弁輪サイズの各々のための少なくとも１つの人工心臓弁を備えている、項目５５に記載の人工心臓弁キット。
（項目６０）
前記複数の心臓弁の全てのものは、
支持構造であって、前記支持構造は、前記支持構造の内部を通る血流の方向に向けられた中心軸を有する、支持構造と、
複数の人工弁尖であって、各弁尖は、前記支持構造に沿った基部と、前記支持構造から独立して移動可能な遊離縁とを有し、各尖は、前記基部と前記遊離縁との間に延びている中心軸をさらに有する、弁尖と
を備え、
前記人工弁尖は、前記支持構造の内部を通る血流を防止する第１の位置と、前記支持構造の内部を通る血流を可能にする第２の位置との間で移動するように適合されており、
各弁尖に対して、前記弁尖の基部の外形は、前記支持構造の中心軸と前記弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、少なくとも部分的に凹状である、
項目５５−５９のいずれかに記載の人工心臓弁キット。
（項目６１）
前記複数の心臓弁のうちの少なくとも１つに対して、前記弁尖の基部の外形は、前記支持構造の中心軸と前記弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、Ｓ形状である、項目６０に記載の人工心臓弁キット。
（項目６２）
前記複数の心臓弁のうちの少なくとも１つに対して、前記弁尖の基部の外形全体は、前記支持構造の中心軸と前記弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、凸状である、項目６０に記載の人工心臓弁キット。
（項目６３）
人工心臓弁を埋め込む方法であって、
開心術手技中、前記人工心臓弁を患者の組織に取り付けることを含み、前記人工心臓弁は、項目１−６２のいずれかに記載の制限を満たす、方法。
（項目６４）
人工心臓弁を埋め込む方法であって、
患者の経皮的挿入部位を通して細長い送達デバイスを導入することと、
前記患者の血管系を通して前記細長い送達デバイスを弁埋込部位まで前進させることと、
人工心臓弁を前記細長い送達デバイスから前記血管系内の前記弁埋込部位に展開することと
を含み、
前記人工心臓弁は、項目１−１５、１８−４４、および４７−６２のいずれかに記載の制限を満たす、方法。
（項目６５）
人工心臓弁を埋め込む方法であって、
細長い送達デバイスを弁埋込部位に経心尖的に前進させることと、
人工心臓弁を前記細長い送達デバイスから前記弁埋込部位に展開することと
を含み、前記人工心臓弁は、項目１−１５、１８−４４、および４７−６２のいずれかに記載の制限を満たす、方法。
（項目６６）
人工心臓弁であって、
ポリマーコーティングを伴う基部フレームを備えている支持構造であって、前記支持構造は、前記支持構造の内部を通る血流の方向に向けられた中心軸を有する、支持構造と、
複数の人工弁尖であって、各弁尖は、前記支持構造に沿った基部と、前記支持構造から独立して移動可能な遊離縁とを有し、各尖は、前記基部と前記遊離縁との間に延びている中心軸をさらに有する、弁尖と
を備え、
前記人工弁尖は、前記支持構造の内部を通る血流を防止する第１の位置と、前記支持構造の内部を通る血流を可能にする第２の位置との間で移動するように適合されており、
前記基部フレームは、各弁尖の基部に沿って略円筒形であり、
各弁尖に対して、前記弁尖の基部の外形は、前記支持構造の中心軸と前記弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、少なくとも部分的に凸状である、
人工心臓弁。
（項目６７）
前記基部フレームは、内側管腔を形成する内部表面を有し、前記内部表面は、略円筒形である、項目６６に記載の人工心臓弁。
（項目６８）
前記基部フレームは、内側管腔を形成する内部表面を有し、前記内部表面は、円筒形である、項目６に記載の人工心臓弁。
（項目６９）
人工心臓弁を製造する方法であって、
複数の弁尖を支持構造上に成形または鋳造することを含み、
各弁尖に対して、前記弁尖の基部の外形は、前記支持構造の中心軸と前記弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、少なくとも部分的に凸状である、方法。
（項目７０）
前記複数の弁尖を前記支持構造上に成形または鋳造することは、
前記支持構造をマンドレルを覆って設置することと、
前記支持構造およびマンドレルをポリマーの中に浸漬することと、
複数の弁尖が前記支持構造の下流縁上に形成されるように、前記支持構造およびマンドレルを除去することと
を含む、項目６９に記載の方法。
（項目７１）
前記支持構造およびマンドレルを前記ポリマーの中に浸漬することに先立って、前記支持構造を前記ポリマーでコーティングすることをさらに含む、項目７０に記載の方法。

本明細書に記載される主題の詳細は、その構造および動作の両方に関して、類似参照番号が類似部品を指す、付随の図の検討によって、明白となり得る。図中の構成要素は、必ずしも、正確な縮尺ではなく、代わりに、主題の原理の例証に強調が置かれる。さらに、全ての例証は、概念を伝えることを意図しており、相対的サイズ、形状、および他の詳述される属性は、文字通りまたは精密ではなく、概略的に図示され得る。
図１Ａは、従来技術の人工心臓弁を描写する斜視図である。 図１Ｂは、平面「Ｉ」がページと整列させられるように回転後の従来技術の弁の右側部分の側面図である。 図１Ｃは、平面「Ｉ」がページと整列させられるように回転後の別の従来技術の弁の右側部分の側面図である。 図２Ａ−Ｂは、人工心臓弁のための支持構造の例示的実施形態の正面半分の斜視図である。 図２Ａ−Ｂは、人工心臓弁のための支持構造の例示的実施形態の正面半分の斜視図である。 図２Ｃ−Ｄは、それぞれ、開放および閉鎖状態における人工弁尖の例示的実施形態の見下げ図である。 図２Ｃ−Ｄは、それぞれ、開放および閉鎖状態における人工弁尖の例示的実施形態の見下げ図である。 図２Ｅは、横たえられた平坦状態における人工弁の例示的実施形態の一部を描写する、例証的図である。 図２Ｆ−Ｈは、人工心臓弁の例示的実施形態の斜視図である。 図２Ｆ−Ｈは、人工心臓弁の例示的実施形態の斜視図である。 図２Ｆ−Ｈは、人工心臓弁の例示的実施形態の斜視図である。 図２Ｉ−Ｊは、それぞれ、線画および表面に陰影が付けられた形態における人工心臓弁の例示的実施形態の斜視図である。 図２Ｉ−Ｊは、それぞれ、線画および表面に陰影が付けられた形態における人工心臓弁の例示的実施形態の斜視図である。 図２Ｋは、人工心臓弁の例示的実施形態の斜視図である。 図３Ａは、その開放状態における２組の弁尖の位置を比較する、カラー見下げ図である（支持構造は、示されない）。 図３Ｂは、人工心臓弁の正面半分内のその開放状態における２組の弁尖の位置を比較する、カラー斜視図である（支持構造は、示されない）。 図３Ｃは、その閉鎖状態における２組の弁尖の位置を比較する、カラー見下げ図である（支持構造は、示されない）。 図３Ｄは、人工心臓弁の正面半分内のその閉鎖状態における２組の弁尖の位置を比較するカラー斜視図である（支持構造は、示されない）。 図３Ｅは、弁尖の表面にわたる種々の位置で経験される応力レベルを伴う、その開放状態における弁尖の例示的実施形態を描写するカラー斜視図である（支持構造は、示されない）。 図３Ｆは、弁尖の表面にわたる種々の位置で経験される応力レベルを伴う、その開放状態における従来の弁尖を描写するカラー斜視図である（支持構造は、示されない）。 図３Ｇは、弁尖の表面にわたる種々の位置で経験される応力レベルを伴う、その閉鎖状態における弁尖の例示的実施形態を描写するカラー斜視図である（支持構造は、示されない）。 図３Ｈは、弁尖の表面にわたる種々の位置で経験される応力レベルを伴う、その閉鎖状態における従来の弁尖を描写するカラー斜視図である（支持構造は、示されない）。 図３Ｉは、弁尖の表面にわたる種々の位置で経験される応力レベルを伴う、その閉鎖状態における弁尖の例示的実施形態を描写するカラー見下げ図である（支持構造は、示されない）。 図３Ｊは、弁尖の表面にわたる種々の位置で経験される応力レベルを伴う、その閉鎖状態における従来の弁尖を描写するカラー見下げ図である（支持構造は、示されない）。 図３Ｋは、シミュレートされた垂直歪みエネルギー解放の相対的度合いがマップされた弁尖の例示的実施形態を描写するカラー正面図である。 図３Ｌは、シミュレートされた垂直歪みエネルギー解放の相対的度合いがマップされた従来の弁尖を描写するカラー正面図である。 図３Ｍは、シミュレートされた横歪みエネルギー解放の相対的度合いがマップされた弁尖の例示的実施形態を描写するカラー正面図である。 図３Ｎは、シミュレートされた横歪みエネルギー解放の相対的度合いがマップされた従来の弁尖を描写するカラー正面図である。 図４Ａ−Ｂは、支持構造の追加の例示的実施形態の正面半分を描写する斜視図である。 図４Ａ−Ｂは、支持構造の追加の例示的実施形態の正面半分を描写する斜視図である。 図５Ａは、人工心臓弁の例示的実施形態を製造する方法を描写するフロー図である。 図５Ｂは、浸漬鋳造製造方法において使用するためのマンドレルの例示的実施形態を描写する写真である。 図５Ｃは、浸漬鋳造製造方法において使用するための基部フレームの例示的実施形態を描写する写真である。

本主題が詳細に説明される前に、本開示は、説明される特定の実施形態に限定されず、したがって、当然ながら、変動し得ることを理解されたい。さらに、本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけのものであり、限定することを意図するものではないことを理解されたい。

システム、デバイス、キット、および方法の例示的実施形態が、患者内の弁置換に関して本明細書に提供される。これらの実施形態は、主に、天然大動脈心臓弁の３つの人工（すなわち、人造）弁尖を有する人工心臓弁との置換に関して説明されるであろう。しかしながら、本開示の範囲は、そのように限定されず、同様に、他の心臓の弁（例えば、僧帽弁）の置換のための人工装具にも適用されることができ、それらの人工装具は、２つ以上の弁尖を有する。これらの人工装具はまた、心臓の外側の患者の身体内の他の場所における弁に取って代わるために使用され得る。

本明細書に開示される人工弁の例示的実施形態は、多くの場合、従来技術によって教示される様式と異なる様式で設計される。図２Ａ−Ｂは、人工弁１００の１つのそのような例示的実施形態の斜視正面図であり、図２Ｃ−Ｄは、見下げ図である。図２Ａを参照すると、支持構造１０２は、複数の弁尖１１０−１、１１０−２、および１１０−３と接触する。弁尖１１０の各々は、他のものとは別々であることができる（ここに示されるように）、または１つの一体型（モノリシック）弁尖体の一部であることができる。

ステントとも称され得る支持構造１０２は、血液が方向１０１に流動することを可能にするように構成され、上流端１０３と、下流端１０４とを有する。支持構造１０２はまた、平面もしくは平坦上流終端（図示せず）を有し得るか、またはここに示されるように湾曲もしくは扇形上流終端を有し得る弁輪状基部部分１０５を含む。支持構造１０２はまた、弁輪状基部部分１０５から下流端１０４に向かって突出する３つの延長部１０６を含む。

延長部１０６は、本実施形態では、縁上に直接位置する湾曲界面１０７を含む。ここでは、各湾曲界面１０７は、支持構造１０２が弁尖１１０の動作可能基部１１１と接触する場所である。多くの実施形態では、湾曲界面１０７と弁尖基部１１１とは、一致するであろう。

図２Ａに描写される実施形態では、支持構造１０２は、基部フレームの形態である。弁尖は、鋳造（例えば、浸漬鋳造（ｄｉｐ ｃａｓｔｉｎｇ））または成形プロセスを通して等、この基部フレーム１０２上に一体的に形成されることができる。弁尖の形成のために好適な浸漬鋳造プロセスは、図５Ａ−Ｃに関して説明される。浸漬鋳造プロセスの実施例では、基部フレーム１０２は、マンドレル上に設置され、ポリマー中に浸漬され、基部フレームを覆うポリマーコーティングと統合された弁尖の形成をもたらす。ここでは、湾曲界面１０７は、支持構造１０２と統合される弁尖（すなわち、各弁尖の基部１１１）の各々との間の境界を指す。特定の実装に応じて、湾曲界面１０７は、基部フレーム自体の下流縁または基部フレームを覆うコーティングの下流縁と一致することができる。

いくつかの実施形態では、弁尖１１０（組織であるか人工であるかにかかわらず）は、縫合等の結合プロセスを通して、支持構造１０２に物理的に接合されることができる。図２Ｅは、横たえられた平坦状態における弁１００の一部の例示的実施形態の例証である。ここでは、弁尖１１０−１は、弁尖１１０−１および支持構造１０２を通して縫合糸２０２を縫合することによって作成される継目２０１によって支持構造１０２に結合されている。弁尖１１０の物理的基部縁２０４は、継目２０１から上流に位置するか（図示されるように）、継目２０１の下流の場所に折り返されるか、または別様にされることができる。これらの実施形態では、湾曲界面１０７−１および基部１１１−１は両方とも、弁尖１１０−１の固定される部分と弁尖１１０−１の動作可能部分との間の遷移部を指し、遷移部は、開放状態と閉鎖状態との間で自由に遷移または変位し、図２Ｅの実施形態では、支持構造１０２の上流縁と一致する。

図２Ａに戻って参照すると、弁輪状基部部分１０５はまた、フランジ１０８および１０９を含み、その間に、縫合カフ（図示せず）が設置されることができる。本明細書に説明される実施形態の全ての代替として、単一フランジ１０８のみ、存在し得るか、またはフランジ１０８および１０９は、完全に省略されることができる。本説明に照らして、当業者は、縫合カフの設計および外観と、それが支持構造１０２の１つ以上のフランジと結合され得る方法とを容易に理解するであろう。

図２Ａでは、支持構造１０２は、図２Ｃの線２Ａ−２Ａによって描写される視点に従って位置付けられる。換言すると、図２Ｃの断面平面「Ｉ」は、視認者が平面「Ｉ」に対する法線「Ｎ」に沿って図２Ａを視認するように、図２Ａのページと平行である。平面「Ｉ」はまた、血流の方向に向けられる弁１００の中心軸（図２Ｃにおける法線「Ｎ」矢印の先端における黒丸によって示される）と、基部１１１と遊離縁１１２との間に延びるそれぞれの弁尖の中心軸とを通して延びるように説明されることができる。中心軸の実施例は、平面「Ｉ」が、図２Ｃ−Ｄでは、弁尖１１０−１を交差する場所である。そこでは、平面Ｉは、弁尖１１０−１に対する中心平面または中央平面である。

図２Ｂは、支持構造１０２が図１Ａ−Ｂの従来技術のアプローチに従って成形された場合に存在するであろう平坦下流縁７０−１および７０−２との比較を可能にするために、注釈を付けられた形態で図２Ａの実施形態を描写する。ここでは、界面１０７−１および１０７−２は、平坦縁７０−１および７０−２から顕著に膨らんで見られ得る。縁７０−２は、支持構造１０２が縁７０−２を図２Ｂにおける縁７０−１の位置に設置するように回転された場合、平坦に見えるであろうため、平坦と称されることに留意されたい。界面１０７−１および１０７−２の膨らみは、図１Ｃの従来技術の凹状縁アプローチと比較される場合、さらにより顕著となるであろう。界面１０７−３および７０−３は、示されないが、同一関係は、それらに対しても同様に存在するであろう。

図２Ｃは、その開放位置における弁尖１０３を描写し、支持構造１０２は、省略されている。しかしながら、支持構造１０２が示される場合、延長部１０６−１の尖部Ａ１および延長部１０６−２の尖部Ａ２（両方とも図２Ａに示される）は、図２Ｃに記載されるように位置付けられるであろう。

弁尖１０３の各々は、支持構造１０２から独立して移動する、遊離縁１１２を有する。図２Ｄは、その閉鎖位置への移動後の弁尖１１０を描写する。閉鎖位置では、多くの実施形態では、遊離縁１１２の大部分は、互いに接触するであろう。いくつかの実施形態では、遊離縁１１２の全体が、互いに接触するであろう。

図２Ａに見られるように、界面１０７−１は、弁１００の外部の視点から、部分的に凸状および凹状である。界面１０７−１は、弁尖１３０−１の基部１１１−１と一致する（図２Ｉ−Ｋ参照）。凸状部分１２０は、界面１０７−１に沿って中央にある。凸状部分１２０は、例えば、楕円形の外側の視点から、２次元楕円形の境界の一部のように、２つの次元において凸状である。

凹状部分１２１−１および１２１−２は、凸状中央部分１２０の両側に存在することができる。図２Ａに見られるように、凹状部分１２１−１は凸状中央部分１２０より有意に低い湾曲の度合いを有する。凸状部分と１つ以上の凹状部分の組み合わせは、この視点から見て、界面１０７−１に波状外観を与える。この外観はまた、少なくとも１つの凹状部分と、少なくとも１つの凸状部分とが存在する場合、Ｓ形状または多湾曲と称され得（例えば、２つの凹状部分および２つの凸状部分は、Ｓ形状と見なされる）、それらの部分は、高さおよび湾曲の度合いにおいて変動することができる。いくつかの実施形態では、界面１０７−１は、その全高さ（または長さ）に沿って凸状であることができる。他の実施形態では、界面１０７−１は、片側または両側に平坦（もしくは線形）部分を伴う凸状部分を含むことができる。さらに他の実施形態では、界面１０７−１は、任意の数の平坦部分および凹状部分と組み合わせて、凸状部分を含むことができる。

図２Ｆは、人工弁１００のための支持構造１０２の別の例示的実施形態の斜視正面図である。本実施形態では、凸状部分１２０、凹状部分１２１−１、１２１−２に存在する湾曲の度合いは、比較的に、図２Ａに関して説明される実施形態におけるより小さい。図２Ｇは、界面１０７−１および１０７−２の従来技術の縁７０−１および７０−２（図２Ｂに関して説明される）との比較を可能にするように注釈が付けられた図２Ｆの実施形態の斜視正面図である。

図２Ｆ−Ｇでは、支持構造１０２の正面半分（すなわち、平面「Ｉ」の前方）のみ、示され、後面半分および弁尖１１０は、例証を容易にするために省略される。支持構造１０２全体は、図２Ｈの斜視図に描写される。図２Ｉ−２Ｊは、それぞれ、図２Ｆの実施形態の線画斜視図および表面に陰影が付けられた斜視図であり、弁尖１１０が含まれる。図２Ｋは、図２Ｉのものと異なる視点からとられた図２Ｆの実施形態の線画斜視図である。

「凸状」として説明されることに加え、界面１０７−１のある凸状部分は、上流端１０３から距離が増加するにつれて増加する率でテーパ状になるとも説明され得る。さらに別の様式で特徴付けると、凸状曲線は、図２Ｂに関して説明される縁７０−１に類似する直線基準に対して「下に凹である」と見なされ得る。凸性は、「上に凹である」ように方向が変化し得る（すなわち、界面１０７−１の二次導関数を考慮して数学記号が変化する）、および／または界面１０７−１の長さに沿って大きさが変化し得る（すなわち、湾曲の度合いの観点において）。

本明細書に説明される実施形態の全てに関して、前述の形状のいずれも、同様に、界面１０７−２および１０７−３を図２Ａにおける界面１０７−１と同一視点から見て、それらの界面１０７−２および１０７−３上に存在することができる。好ましくは、界面１０７−１、１０７−２、および１０７−３の各々は、有意な非同期運動が弁１００の耐久性に悪影響を及ぼし得るため、弁尖１１０の同期運動を最大限にするために、同一形状を有する。しかしながら、各界面１０７は、弁１００の耐久性が容認可能であるままであることを前提として、他のものに対して形状において変動することができる。

支持構造１０２は、全実施形態において、種々の形状をとることができるが、支持構造１０２は、略円筒形または円筒形であることができる。当業者が理解するように、「円筒形」であることは、支持構造１０２が完全幾何学円筒形（例えば、円形断面に対して直角に向けられた垂直壁）の形態であることを要求するものではなく、むしろ、支持構造１０２が仮想幾何学円筒形（わずかのみのずれを伴う）の一部に沿ってあることを要求する。例えば、図２Ｄに描写されるような支持構造１０２の内側管腔表面（血流に直接隣接する表面）全体は、その用語が本明細書で使用されるような円筒形である。同様に、当業者は、「略円筒形」である支持構造１０２が、単純「円筒形支持構造」より数学的円筒形から大きくずれることが許容されることを理解し、それらの支持構造が略円筒形と見なされることを容易に認識するであろう。

支持構造１０２の全体は、円筒形または略円筒形であることができるが、支持構造１０２の一部のみ円筒形または略円筒形であり、支持構造１０２の残りの部分は非円筒形であり得る場合もある。例えば、図２Ｄに関して説明される実施形態では、支持構造１０２の内側管腔表面全体は、円筒形であるが、反対の外側表面は、円筒形ではない、フランジ１０８および１０９を有する。

他の実施形態では、湾曲界面１０７に沿った（例えば、弁尖１１０の基部１１１に沿った）支持構造１０２の一部のみ、円筒形または略円筒形であり得る。そのような構成は、本明細書に説明される米国特許第６，６１３，０８６号（「Ｍｏｅ」）の主題と区別される。

支持構造１０２が、ポリマーでコーティングされた基部フレームから形成されるとき、いくつかの実施形態では、基部フレーム（全体またはその一部のいずれか）のみ、円筒形または略円筒形であることができる一方、ポリマーコーティングの外側表面は、円筒形または略円筒形ではない。例えば、いくつかの実施形態では、基部フレームの内側管腔表面は、円筒形であり、ポリマーコーティングの外側表面（基部フレームの内側管腔に沿って）は、コーティング厚さの変動に起因して、略円筒形である（またはさらに非円筒形である）。

図２Ａ−Ｂおよび２Ｆ−Ｋの実施形態では、弁１００は、２３ミリメートル（ｍｍ）大動脈組織弁輪に適合するようにサイズ決定されるが、本実施形態は、１７ｍｍ、１８ｍｍ、１９ｍｍ、２０ｍｍ、２１ｍｍ、２２ｍｍ、２４ｍｍ、２５ｍｍ、２６ｍｍ、２７ｍｍ、２８ｍｍ、および２９ｍｍならびにそれらの間にある寸法等、他の標準的寸法にも同様にサイズ決定されることができる。これらの寸法は、一般に、弁尖１１０と等しい位置にある弁の横の寸法である、弁１００の内径または「ＩＤ」と称される。弁は、縫合カフの場所等の他の場所にさらにより大きい横の寸法を有し得る。

図４Ａは、弁１００の別の実施形態を描写する（図２Ａのものに類似する図において）。本実施形態では、弁１００は、１９ｍｍの組織弁輪のためにサイズ決定される。界面１０７−１は、延長部１０６−１の尖部Ａ１の近傍により小さい平坦または凹状部分４０２を伴う、凸状部分４０１を含む。弁１００の界面１０７−１は、再び、重ねられた平坦縁７０−１から顕著な凸状に膨らんで見られ得る。界面１０７−２および１０７−３（図示せず）は、類似した形状を有する。

図４Ｂは、弁１００の別の実施形態を描写する（再び、図２Ａのものに類似する図において）。本実施形態では、弁１００は、２７ｍｍの組織弁輪のためにサイズ決定される。界面１０７−１は、尖部Ａ１に隣接する第１の若干凸状の部分４０３と、すぐ上流（下方）の凹状部分４０４と、凹状部分４０４（下方）から上流の第２の若干凸状の部分４０５とを伴う、Ｓ形状である。重ねられた平坦縁７０−１は、再び、弁１００の本実施形態の界面１０７−１との差異をさらに図示するために存在する。界面１０７−２および１０７−３（図示せず）は、類似した形状を有する。

本明細書に説明される弁１００の実施形態は、任意の数の医療手技を使用して患者の身体内に埋め込むために好適である。好ましくは、弁１００のこれらの実施形態は、開心術を使用して、大動脈弁輪に直接埋め込むためのものである。弁１００のそのような実施形態は、血管内送達デバイス（例えば、カテーテル）または経心尖送達デバイスの中に挿入するために半径方向に圧壊可能ではない。しかしながら、他の実施形態では、弁１００は、弁１００の横の寸法が、適切にサイズ決定された血管内または経心尖送達デバイスの中への挿入を可能にするために十分な程度だけ縮小されることを可能にする、半径方向に圧壊可能な支持構造１０２とともに構成されることができる。

本明細書に説明される弁１００の実施形態の全てはまた、種々の組織弁輪寸法のためにサイズ決定される人工弁のキット（またはセット）の一部として、医療従事者に提供される（または医療従事者によって保持される）ことができる。サイズは、１７ｍｍ、１８ｍｍ、１９ｍｍ、２０ｍｍ、２１ｍｍ、２２ｍｍ、２３ｍｍ、２４ｍｍ、２５ｍｍ、２６ｍｍ、２７ｍｍ、２８ｍｍ、および２９ｍｍのうちの２つ以上のものの任意の組み合わせを含むことができる。一実施形態では、キットは、異なる構成を有する１つ以上の弁とともに、本明細書に説明されるように少なくとも部分的に凸状界面１０７を伴って構成される、少なくとも１つの弁１００を含む。別の実施形態では、各標識されたサイズに対して、キットは、本明細書に説明される弁１００の実施形態のうちの少なくとも１つを含む。なおも別の実施形態では、キットは、図４Ａに関して説明される実施形態の形態における１９ｍｍ弁１００と、図２Ｆに関して説明される実施形態の形態における２３ｍｍ弁１００と、図４Ｂに関して説明される実施形態の形態における２７ｍｍ弁１００とを含む。

支持構造１０２は、ポリマー（例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリウレタン等）、金属（例えば、ニチノール、ステンレス鋼等）、およびその他等の任意の所望の材料から作られることができる。弁尖１１０は、当技術分野において公知の任意の生物安定性ポリウレタンおよびポリウレタン組成物（例えば、ポリシロキサン含有ポリウレタン等）を含む、人工ポリマー材料から作られる。ポリウレタン含有弁尖の実施例は、米国特許第６，９８４，７００号、米国特許第７，２６２，２６０号、米国特許第７，３６５，１３４号、およびＹｉｌｇｏｒ他の「Ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ：Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｐｒｏｇ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．（２０１３）に説明されており、それらは全て、あらゆる目的のために、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。理想的等方性非クリープ特性に近づく材料は、特に、多くの実施形態において使用するために好適である。多くの材料が使用されることができるが、選択される材料は、疲労または応力関連疲労に屈服せずに、弁尖１１０が開放状態と閉鎖状態との間で容易にかつ繰り返し遷移することを可能にするために適切な弾性係数を有することが好ましい。多くの例示的実施形態では、弁尖１１０のための弾性係数は、１０〜４５メガパスカル（ＭＰａ）の範囲内である。ある他の例示的実施形態では、弁尖１１０のための弾性係数は、２０〜３０ＭＰａの範囲内である。

本明細書に説明される実施形態に従って設計された弁１００は、いくつかの点において、以前の弁より優れた性能を呈した。例えば、図３Ａ−Ｎは、図１Ａ−Ｂならびに図２Ｂ、２Ｇ、および４Ａ−Ｂに関して説明される従来技術のアプローチに類似する弁尖７２を伴う平坦縁７０を有する弁と比較して、弁尖１１０（図２Ｆ−Ｋに関して説明されるものに類似する）を有する２３ｍｍ弁１００の実施形態の弁尖の性能を比較する、一連のシミュレーション出力である。そのような比較は、従来技術の平坦縁アプローチ（ならびに図１Ｃに関して説明される従来技術の凹状縁アプローチ）に優る少なくとも部分的に凸状の縁の実施形態の改良された性能を実証する。

図３Ａは、それぞれ、平坦縁７０に取り付けられるであろう基部を有する、弁尖７２（赤色）と比較した、その開放位置における弁尖１１０（青色）の見下げ図である。ここでは、弁尖１１０の遊離縁が、弁尖７２の遊離縁より支持構造１０２（図示せず）の壁にはるかに近接して近づいており、したがって、弁１００の内部を通る血流に対して有意に少ない抵抗を提供することが分かる。これは、図２Ｆのものに対応する向きにおける開放弁尖１１０の図であるが、支持構造１０２を示さない、図３Ｂにさらに示される。可視表面は、視認者に最も近接するものである。弁尖１１０のほぼ全体が、弁尖７２より視認者に近接し、血液が流動し得るより大きい内部空間をもたらす。

図３Ｃは、弁尖７２（赤色）と比較した、その閉鎖位置における弁尖１１０（青色）の見下げ図である。可視表面は、下流端から弁１００を覗き込む視認者に最も近接するものである。弁尖１１０は、弁尖７２より弁１００の内部にさらに延び、より高い接合の度合い、したがって、特に、弁尖１１０の全３つが接触する中心において、逆流および反流に対してより優れた密閉を達成する。弁尖１１０はまた、弁尖７２の各々に存在し、円形スポットとして見られる、座屈または凹み部分を排除する。図３Ｃの弁尖１１０は、図３Ｄにおいて異なる視点から示される。

図３Ｅは、弁尖１１０の表面にわたる種々の位置において経験される応力レベルを示す、開放位置における弁尖１１０の斜視図である。図３Ｅ−Ｎでは、相対的応力の増加は、暗青色（最低相対応力）、光青色、緑色、黄色、橙色、および赤色（最高相対応力）の順序において色別に示される。弁尖１１０によって経験される最大主応力は、２．６４（ＭＰａ）であることが計算された。これは、図３Ｅと同一尺度で示される、図３Ｆの弁尖７２と比較され、弁尖７２が、概して、特に、弁尖７２の中心領域にわたり、および基部の中央領域に沿って、より高い応力を経験することを示す。弁尖７２によって経験される最大主応力は、２．７５ＭＰａであることが計算された。

図３Ｇは、弁尖１１０の表面にわたる種々の位置において経験される応力レベルを示す、閉鎖位置における弁尖１１０の斜視図である。この位置における弁尖１１０によって経験される最大主応力は、２．７５ＭＰａであることが計算された。図３Ｈは、図３Ｇと同一尺度で示され、弁尖７２が、遊離縁および基部の接合部の近傍の各弁尖７２の両側に位置付けられるポケット内でより高い応力を経験することを示す。弁尖７２に対する最大主応力は、３．００５ＭＰａであり、再び、弁尖１１０に対するものより高い。

図３Ｉは、図３Ｇにおける弁尖１１０のシミュレーションの見下げ図であり、図３Ｊは、図３Ｈにおける弁尖７２のシミュレーションの見下げ図である。この比較は、特に、弁１００の中心であり、隣接する遊離縁が支持構造（図示せず）に近接して接触する場所において、弁尖１１０によって達成されるより高い接合の度合いを示す。

図３Ｋは、シミュレートされた垂直歪みエネルギー解放の相対的度合いがマップされた弁尖１１０の正面図である。図３Ｌは、図３Ｋと同一尺度に従ってシミュレートされた垂直歪みエネルギー解放の相対的度合いを示す、弁尖７２の正面図である。図３Ｍは、シミュレートされた横歪みエネルギー解放の相対的度合いがマップされた弁尖１１０の正面図である。図３Ｎは、図３Ｍと同一尺度に従ってシミュレートされた横歪みエネルギー解放の相対的度合いを示す、弁尖７２の正面図である。

歪みエネルギー解放は、弁尖の運動のサイクル全体、すなわち、開放位置と閉鎖位置との間の前進移動および後退移動にわたる積分によって決定される。垂直歪みエネルギー解放は、図３Ｋ−Ｌに示されるように、垂直方向、すなわち、底部と上部との間における欠陥の拡張を促すような弁尖上の各位置に存在するエネルギーの量の測定値である。横歪みエネルギー解放は、図３Ｍ−Ｎに示されるように、横方向、すなわち、左側と右側との間における欠陥の拡張を促すような弁尖上の各位置に存在するエネルギーの量の測定値である。

図３Ｋ−Ｌから分かるように、弁尖１１０は、弁尖７２に対する１３２．１５１Ｊ／ｍｍ２と比較して１１０．３３１ジュール／平方ｍｍ（Ｊ／ｍｍ２）であることが計算された、有意に低減された垂直歪みエネルギー解放を経験する。最も有意に低下させられた領域は、弁尖１１０の下側中心部分、および遊離縁と基部とが合体する弁尖１１０の上方角に示される。

図３Ｍ−Ｎに描写される横歪みエネルギー解放に対して、弁尖１１０は、再び、弁尖７２と比較して、有意な低下を経験する。本実施例では、弁尖１１０に対する横歪みエネルギー解放は、６１．３１５Ｊ／ｍｍ２であると決定され、弁尖７２に対する横歪みエネルギー解放は、７１．０９７Ｊ／ｍｍ２であると決定された。

歪みエネルギー解放のこれらの有意な低下は、より高い切傷成長閾値を有するものと比較して優れた全体的性能を呈し得る、より低い切傷成長閾値を有するもの等、弁尖１１０においてより広い範囲の材料の使用を可能にする。代替として、高切傷成長閾値を伴う同一材料も採用され得るが、より長い使用寿命が見込まれる。

弁尖１１０は、接着剤、成形、鋳造、縫合、締結具、および当業者に公知のその他等、いくつかの方法で支持構造１０２に結合される。図５Ａは、浸漬鋳造プロセスを使用して人工心臓弁１００のある実施形態を製造する方法５００の例示的実施形態を描写する、流れ図である。５０２では、基部フレームは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ＵＬＴＥＭ等のポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の硬質材料から作られる。これは、機械加工または射出成形によって行われることができる。５０４では、基部フレームは、支持構造および弁尖の内部表面の形状を有する、浸漬マンドレル上に設置される。基部フレーム５０１の例示的実施形態は、図５Ｂの写真に描写される。基部フレームを伴わない浸漬マンドレル５０３の例示的実施形態は、図５Ｃの写真に描写される。マンドレル５０３は、基部フレームを覆い、弁尖を所望の形態に鋳造する、形成機器を用いて、ポリマー溶液の中に挿入されることができる。

５０６において、基部フレームおよびマンドレルは、高温ならびに湿度の両方下、ポリマー溶液中に浸漬され、次いで、引き出される。本明細書に開示される方法は、そのように限定されないが、いくつかの例示的実施形態では、相対湿度（ＲＨ）は、２０〜８０％の範囲内であることができ、温度は、２０〜５０℃の範囲内であることができる。ステップ５０６は、一緒に一体的に形成されるが、未仕上げの状態において、支持構造１０２および弁尖１１１の出現をもたらすことができる。

浸漬ステップ５０６は、完全に形成された（但し、未仕上げである）弁に到達するために、１回のみ行われることができるか、または複数回（例えば、２回、３回、もしくは所望の回数）行われることができる。一実施形態では、基部フレームは、弁尖が作られるポリマー材料と異なる、第１の材料（例えば、ＰＥＥＫ）から作られる。その場合、基部フレームが、より優れた凝集力を提供するために、弁尖ポリマーによって事前にコーティングされた後のみ、弁尖を基部フレームに形成することが望ましくあり得る。基部フレームは、最初に、基部フレームを第１の粘度を有する弁尖ポリマー中に浸漬することによって事前にコーティングされることができる。これは、マンドレルの有無にかかわらず行われることができる。マンドレルを用いて行われる場合、結果として生じる弁尖は、除去されることができる。事前にコーティングされた基部フレームが、次いで、マンドレル上に設置され、再び、今度は、同一または比較的により高い粘度を伴う弁尖ポリマー中に浸漬されることができる。この第２の浸漬は、支持構造と一体的に形成される完全弁尖体の形成をもたらすことができる。低粘度に続くより高い粘度の使用は、下層基部フレームの形状を有意に歪ませない薄い事前コーティングの形成に続き、所望の厚さを有する弁尖の形成を可能にすることができる。

５０８において、支持構造１０２および弁尖１１１は、トリムまたは別様に仕上げられ、正確かつ精密な縁および表面平滑性を達成することができる。これは、例えば、レーザ切断、超音波トリム、ウォーターナイフ、機械クラムシェルカッタ等を通して生じることができる。最後に、５１０において、縫合カフが、支持構造１０２と結合されることができ、最終デバイスは、所望の滅菌容器内にパッケージ化されることができる。

当業者は、本説明に照らして、ここに記載されない好適な浸漬鋳造手技、圧力、および温度の多くの変形例が、本明細書に説明される人工心臓弁を作るために好適であることを容易に認識するであろう。同様に、当業者はまた、本説明に照らして、本明細書に説明される人工心臓弁を作るために使用され得る、浸漬鋳造の代替を認識するであろう。

すでに述べたように、本明細書に説明される人工心臓弁１００の実施形態は、患者の心臓の中に直接埋め込まれることができる。そのような例示的手技の１つでは、適切なサイズの置換用弁が、決定されることができ、次いで、開放心臓アクセス手技が、外科医によって行われ、置換されるであろう心臓の機能不全弁へのアクセスを得る。外科医は、次いで、選択された人工心臓弁１００を機能不全弁を覆って定位置に位置付け、弁１００を周囲組織に取り付けることができる。取り付けは、例えば、１つ以上の縫合糸を用いて、縫合カフを組織に締結することによって生じることができる。取り付けに先立って、外科医が、選択された弁サイズが最適ではないことを決定する場合、異なるサイズを有する異なる弁が、選択され、心臓内の定位置に配置されることができる。ある他の実施形態では、機能不全弁は、意図される場所内への弁１００の位置付けに先立って、除去されることができる。弁１００が取り付けられると、開放心臓空洞は、閉鎖され、手技は、終了される。

本明細書および添付の請求項で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈によって明確に別様に示されない限り、複数参照も含む。

本明細書に提供される任意の実施形態に関して説明される全特徴、要素、構成要素、機能、およびステップは、任意の他の実施形態からのものと自由に組み合わせ可能および代用可能であることが意図されることに留意されたい。ある特徴、要素、構成要素、機能、またはステップが、一実施形態のみに関して説明される場合、特徴、要素、構成要素、機能、またはステップは、別様に明示的に述べられない限り、本明細書に説明される全ての他の実施形態と併用されることができることを理解されたい。本段落は、したがって、随時、異なる実施形態からの特徴、要素、構成要素、機能、およびステップを組み合わせる、または一実施形態からの特徴、要素、構成要素、機能、およびステップを別のもので代用する（以下の説明が、特定の事例において、そのような組み合わせまたは代用が可能であることを明示的に述べていない場合でも）ことの請求項の導入の先行する基礎および書面による支援としての役割を果たす。特に、そのような組み合わせおよび代用の許容性が当業者によって容易に認識されることを前提として、あらゆる可能性として考えられる組み合わせおよび代用の明示的列挙は、過度の負担となることが明示的に認識される。

実施形態は、種々の修正および代替形態が可能であるが、その具体的実施例が、図面に示され、本明細書に詳細に説明されている。しかしながら、これらの実施形態は、開示される特定の形態に限定されず、対照的に、これらの実施形態は、本開示の精神内にある全修正、均等物、および代替を網羅することを理解されたい。さらに、実施形態の任意の特徴、機能、ステップ、または要素が、その範囲内にない特徴、機能、ステップ、または要素によって請求項の発明の範囲を定義する消極的限定と同様に、請求項に列挙または追加され得る。

本明細書に説明される主題の他のシステム、デバイス、方法、特徴、および利点は、以下の図および発明を実施するための形態の吟味に応じて、当業者に明白である、または明白となるであろう。全てのそのような追加のシステム、デバイス、方法、特徴、および利点は、本説明内に含まれ、本明細書に説明される主題の範囲内であり、付随の請求項によって保護されることが意図される。例示的実施形態の特徴は、請求項内におけるそれらの特徴の明示的列挙がない場合でも、添付の請求項をいかようにも限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (30)

1. 人工心臓弁であって、
   支持構造であって、前記支持構造は、前記支持構造の内部を通る血流の方向に向けられた中心軸を有する、支持構造と、
   複数の人工弁尖であって、各弁尖は、前記支持構造に沿った基部を有する移動可能部分と、前記支持構造から独立して移動可能な遊離縁とを有し、各弁尖の移動可能部分は、前記基部と前記遊離縁との間に延びている中心軸をさらに有する、弁尖と
   を備え、
   各弁尖の移動可能部分は、前記支持構造の内部を通る血流を防止する第１の位置と、前記支持構造の内部を通る血流を可能にする第２の位置との間で移動可能であり、
   各弁尖の移動可能部分の基部は、各弁尖の移動可能部分が前記支持構造と接触する境界であり、
   前記支持構造は、略円筒形であり、各弁尖の移動可能部分の基部は、前記支持構造と接触し、
   前記複数の弁尖のうちの第１の弁尖が、前記支持構造の中心軸と前記第１の弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、前記第１の弁尖の移動可能部分の基部の外形は、少なくとも部分的に凸状であり、前記外形の凸状部分は、前記外形に沿って中央にある、
   人工心臓弁。
2. 前記第１の弁尖の移動可能部分の基部の外形は、前記支持構造の中心軸と前記第１の弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、少なくとも部分的に凸状かつ少なくとも部分的に凹状である、請求項１に記載の人工心臓弁。
3. 前記支持構造は、弁輪状基部部分を上流端に備えている、請求項１〜２のいずれかに記載の人工心臓弁。
4. 前記支持構造は、前記弁輪状基部部分における縫合カフを備えている、請求項３に記載の人工心臓弁。
5. 前記支持構造は、前記弁輪状基部部分からの複数の延長部を備え、各弁尖の移動可能部分の基部は、前記延長部のうちの２つの隣接する延長部と接触する、請求項３に記載の人工心臓弁。
6. 前記支持構造は、１９ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、請求項１〜５のいずれかに記載の人工心臓弁。
7. 前記支持構造は、２１ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、請求項１〜５のいずれかに記載の人工心臓弁。
8. 前記支持構造は、２３ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、請求項１〜５のいずれかに記載の人工心臓弁。
9. 前記支持構造は、２５ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、請求項１〜５のいずれかに記載の人工心臓弁。
10. 前記支持構造は、２７ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、請求項１〜５のいずれかに記載の人工心臓弁。
11. 前記支持構造は、２９ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、請求項１〜５のいずれかに記載の人工心臓弁。
12. 前記人工弁尖は、ポリマー製である、請求項１〜１１のいずれかに記載の人工心臓弁。
13. 前記心臓弁は、正確に３つの人工弁尖を備えている大動脈置換用弁である、請求項１〜１２のいずれかに記載の人工心臓弁。
14. 前記心臓弁は、正確に２つの人工弁尖を備えている僧帽置換用弁である、請求項１〜１２のいずれかに記載の人工心臓弁。
15. 前記支持構造は、血管内送達デバイス内における配置のために半径方向に圧壊可能ではない、請求項１〜１４のいずれかに記載の人工心臓弁。
16. 前記支持構造は、経心尖送達デバイス内における配置のために半径方向に圧壊可能ではない、請求項１〜１５のいずれかに記載の人工心臓弁。
17. 前記支持構造および前記複数の弁尖は、同一材料から形成されている、請求項１〜１６のいずれかに記載の人工心臓弁。
18. 前記支持構造および前記複数の弁尖は、異なる材料から形成されている、請求項１〜１６のいずれかに記載の人工心臓弁。
19. 前記複数の弁尖の各々は、個別のものである、請求項１〜１８のいずれかに記載の人工心臓弁。
20. 前記複数の弁尖の各々の移動可能部分の基部は、前記支持構造に縫い合わせられている、請求項１〜１９のいずれかに記載の人工心臓弁。
21. 前記複数の弁尖の各々の移動可能部分の基部は、前記支持構造に一体的に形成されている、請求項１〜１９のいずれかに記載の人工心臓弁。
22. 前記複数の弁尖の各々の移動可能部分の基部は、前記支持構造との鋳造境界である、請求項１〜１９のいずれかに記載の人工心臓弁。
23. 前記支持構造は、１７ミリメートルの組織弁輪のためにサイズ決定されている、請求項１〜５および１２〜２２のいずれかに記載の人工心臓弁。
24. 前記心臓弁は、２つ以上の人工弁尖を備えている大動脈置換用弁である、請求項１〜１２および１５〜２２のいずれかに記載の人工心臓弁。
25. 前記心臓弁は、２つ以上の人工弁尖を備えている僧帽置換用弁である、請求項１〜１２および１５〜２２のいずれかに記載の人工心臓弁。
26. 前記支持構造の内側管腔表面の全体は、略円筒形である、請求項１〜２５のいずれかに記載の人工心臓弁。
27. 前記支持構造は、円筒形であり、各弁尖の移動可能部分の基部は、前記支持構造に遷移する、請求項１〜２６のいずれかに記載の人工心臓弁。
28. 人工心臓弁を製造する方法であって、
    複数の弁尖を支持構造上に成形または鋳造することを含み、
    前記支持構造は、前記支持構造の内部を通る血流の方向に向けられた中心軸を有し、
    各弁尖は、前記支持構造に沿った基部を有する移動可能部分と、前記支持構造から独立して移動可能な遊離縁とを有し、各弁尖の移動可能部分は、前記基部と前記遊離縁との間に延びている中心軸をさらに有し、
    各弁尖の移動可能部分は、前記支持構造の内部を通る血流を防止する第１の位置と、前記支持構造の内部を通る血流を可能にする第２の位置との間で移動可能であり、
    各弁尖の移動可能部分の基部は、各弁尖の移動可能部分が前記支持構造と接触する境界であり、
    前記支持構造は、略円筒形であり、各弁尖の移動可能部分の基部は、前記支持構造と接触し、
    各弁尖に対して、前記弁尖の移動可能部分の基部の外形は、前記支持構造の中心軸と前記弁尖の中心軸とによって形成される平面に対する法線に沿って前記支持構造の外部から見られた場合、少なくとも部分的に凸状であり、前記外形の凸状部分は、前記外形に沿って中央にある、方法。
29. 前記複数の弁尖を前記支持構造上に成形または鋳造することは、
    前記支持構造をマンドレルを覆って設置することと、
    前記支持構造およびマンドレルをポリマーの中に浸漬することと、
    複数の弁尖が前記支持構造の下流縁上に形成されるように、前記支持構造およびマンドレルを除去することと
    を含む、請求項２８に記載の方法。
30. 前記支持構造およびマンドレルを前記ポリマーの中に浸漬することに先立って、前記支持構造を前記ポリマーでコーティングすることをさらに含む、請求項２９に記載の方法。