JPH05176947A - 人工血管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＰＴＦＥ多孔質チューブの有する表面特性、
生体適合性、可撓性、引裂強度等の諸特性を保持しなが
ら、弾性樹脂と複合させることにより、穿刺に対する弾
性が付与された人工血管を提供すること。 【構成】 ポリテトラフルオロエチレン多孔質チューブ
の内面に弾性樹脂層が積層され、かつ、弾性樹脂層の一
部がポリテトラフルオロエチレン多孔質チューブ内面側
の多孔性空間内に侵入した構造を有することを特徴とす
る人工血管。ポリテトラフルオロエチレン多孔質チュー
ブの内腔に弾性樹脂チューブを挿入した後、加熱するこ
とにより弾性樹脂チューブの一部または全部を溶融し、
ポリテトラフルオロエチレン多孔質チューブ内面側より
その多孔性空間内に溶融した弾性樹脂の一部を侵入させ
ることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン多孔質
チューブの内面に弾性樹脂層が積層された構造の人工血
管の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療用途に用いられる
人工血管に関し、さらに詳しくは、弾性樹脂層との複合
構造を有するポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴ
ＦＥと略記）多孔質チューブからなる人工血管に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＰＴＦＥを材料とする多孔質体は、ＰＴ
ＦＥ自体のもつ耐熱性、耐薬品性、耐候性、不燃性など
の特性、さらには低摩擦係数、撥水・撥油性、非粘着性
等の表面特性に加えて、多孔質であるため、可撓性、流
体透過性、微粒子の捕集・濾過性、低誘電率・誘電正接
等の特性が付加されており、これらの独自の特性から一
般工業分野のみならず医療分野などへの用途が拡大して
いる。例えば、ＰＴＦＥ多孔質体は、濾過膜、隔膜、シ
ール材の他、人工血管等の医療材料としても用いられて
いる。

【０００３】人工血管は、生体血管の病変部位を切除し
た欠損部の補填や病変部を迂回して血行を維持するバイ
パスとして、あるいは血液透析で血液の体外循環のため
使用する血液導管として、さらにはシャントチューブな
どとして使用されている。

【０００４】人工血管としての用途のうち、透析シャン
ト用人工血管は大きな利用分野である。長期透析患者に
対し血液透析用のブラッドアクセスとして内シャントが
広く用いられているが、これは、頻回のシャントの再手
術により吻合ないしは穿刺する自己血管の無くなった症
例に対するものである。血液透析用シャントは、通常、
前腕および上腕の動脈と静脈の間をつなぐバイパス状に
吻合されるが、この用途には、可撓性や生体適合性に優
れるＰＴＦＥ多孔質チューブがよく用いられている。

【０００５】このＰＴＦＥ多孔質チューブは、生体適合
性や可撓性には優れているものの、生体血管に比べると
弾力性に劣っている。このため、ＰＴＦＥ多孔質チュー
ブを血液透析用シャントとして用いる場合、透析装置の
太針を繰り返し穿刺すると、穿刺針抜去後に穿刺針の孔
が塞がらないで残り、そこから血液・血漿の漏出が起こ
り、その結果、血腫や血清腫が起こったり、この穿刺に
よる血液漏出、血液凝固を繰り返す内に内膜が異常肥厚
し、最終的に動脈瘤・血管閉塞に至るという問題があっ
た。

【０００６】これに対し、弾力性に富む樹脂、例えばシ
リコンゴム樹脂やウレタン樹脂を用いた人工血管は、穿
刺抜去後、容易にその孔は塞がり止血は良好であるもの
の、引裂強度や耐座屈性に問題がある。すなわち、これ
らの弾性樹脂チューブは、生体血管との吻合の際、手術
糸等に対する引裂強度が低く吻合できないため、人工血
管としては不適であり、また、特に内シャント用途とし
ては、前腕および上腕等の狭い領域への移植に必要とな
る可撓性がなく、座屈しやすいなどの問題があった。

【０００７】また、ＰＴＦＥ多孔質チューブやポリエチ
レンテレフタレートの織物などの実用化されている人工
血管は、有孔性であるため、人工血管周囲の生体組織が
一部その孔内に入り込み、しっかりと接着して血管の外
膜様組織を形成し、ある程度の止血性や人工血管が生体
内で一体化する効果をもっているが、弾性樹脂チューブ
は、無孔性のため、周囲の生体組織との接着性が悪く、
周囲組織による強度の補強効果がない。

【０００８】さらに、弾性樹脂チューブは、ＰＴＦＥ多
孔質チューブに比べ、局部的な止血性はよいものの、度
重なる穿刺によるチューブ全体の強度劣化が激しいこと
もあって、チューブ破裂の危険性が高い。弾性樹脂チュ
ーブを多孔質化することは可能であるが、多孔質化は、
チューブ強度、引裂強度、耐座屈性を著しく低下させる
ため、周囲組織との接着性は向上するものの、人工血管
としての使用には難があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＰＴ
ＦＥ多孔質チューブの有する表面特性、生体適合性、可
撓性、引裂強度等の諸特性を保持しながら、弾性樹脂と
複合させることにより、穿刺に対する弾性が付与された
人工血管を提供することにある。

【００１０】本発明者は、従来技術の問題点を克服する
ために鋭意研究した結果、ＰＴＦＥ多孔質チューブの内
腔に、予め管状に成形した弾性樹脂を挿入し、加熱する
ことにより、両者の積層界面において、弾性樹脂の一部
がＰＴＦＥ多孔質チューブの多孔性空間に侵入し、弾性
樹脂層がＰＴＦＥ多孔質チューブ内面に固定・一体化さ
れた構造の積層チューブの得られることを見いだした。

【００１１】このような複合構造のチューブは、その表
面にＰＴＦＥ多孔質チューブ特有の有孔性を保持してい
るため、生体組織との接着性に優れており、しかも弾性
樹脂層による弾性が付加されているため、度重なる穿刺
に十分耐えることができ、人工血管、特に透析内シャン
ト用人工血管として非常に効果的なものである。本発明
は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、ポリテトラフルオロエチレン多孔質チューブの内面
に弾性樹脂層が積層され、かつ、弾性樹脂層の一部がポ
リテトラフルオロエチレン多孔質チューブ内面側の多孔
性空間内に侵入した構造を有することを特徴とする人工
血管が提供される。

【００１３】また、本発明によれば、ポリテトラフルオ
ロエチレン多孔質チューブの内腔に弾性樹脂チューブを
挿入した後、加熱することにより弾性樹脂チューブの一
部または全部を溶融し、ポリテトラフルオロエチレン多
孔質チューブ内面側よりその多孔性空間内に溶融した弾
性樹脂の一部を侵入させることを特徴とするポリテトラ
フルオロエチレン多孔質チューブの内面に弾性樹脂層が
積層された構造の人工血管の製造方法が提供される。

【００１４】以下、本発明について詳述する。ＰＴＦＥ
多孔質チューブは、穿刺による孔が塞がらないこと、一
方、弾性樹脂チューブは、引裂強度や耐座屈性、強度劣
化、周囲の生体組織との接着性が問題である。本発明で
は、これらを複合化することにより、両者の欠点を補う
ことを可能としたものである。

【００１５】ところで、両者を複合化する場合、ＰＴＦ
Ｅ多孔質チューブに弾性樹脂チューブをかぶせただけ、
あるいはその逆にかぶせただけでは、両者の接着性が悪
いため、太針を穿刺した時にＰＴＦＥ多孔質チューブと
弾性樹脂層との間に漏出血液塊部が発生し、動脈瘤化の
危険性がある。したがって、ＰＴＦＥ多孔質チューブと
弾性樹脂を複合化するには、弾性樹脂をＰＴＦＥ多孔質
チューブの多孔性空間内に侵入させて、固定・一体化す
ることが必要である。

【００１６】しかしながら、ＰＴＦＥ多孔質チューブの
多孔性空間内に弾性樹脂を含浸させて固定化すると、Ｐ
ＴＦＥ多孔質チューブの有孔性が阻害され、本来ＰＴＦ
Ｅ多孔質チューブの有する周囲生体組織との接着性が損
なわれる。このため、両者の複合化形態は、ＰＴＦＥ多
孔質チューブの外側の有孔性を保つ必要がある。つま
り、弾性樹脂は、ＰＴＦＥ多孔質チューブの内側から多
孔質内の厚み方向の途中までの部分、少なくとも外表面
に達しない範囲内に侵入させて固定化される必要があ
る。

【００１７】ところが、液体状態から硬化剤添加や加
熱、加硫によって硬化されるタイプの弾性樹脂の場合に
は、ＰＴＦＥ多孔質チューブの外側に塗布して積層する
か、あるいはその多孔性空間全体に含浸させて複合化す
ることは可能であるが、外側の孔を残して内側のみに複
合化することは極めて困難である。例えば、ＰＴＦＥ多
孔質チューブ内腔に液状の弾性樹脂を注入し、ＰＴＦＥ
多孔質チューブの外側から吸引して弾性樹脂の一部を内
側から多孔性空間内に侵入させる方法が考えられるが、
弾性樹脂の侵入を一定の深さで停止させたり、均一な厚
みに制御することは極めて困難であり、工業生産上から
は不可能に近い。

【００１８】そこで、本発明においては、ＰＴＦＥ多孔
質チューブの内腔に、予め管状に成形した弾性樹脂（弾
性樹脂チューブ）を挿入した後、加熱することにより弾
性樹脂の一部または全部を溶融し、ＰＴＦＥ多孔質チュ
ーブ内面側よりその多孔性空間内に溶融した弾性樹脂の
一部を侵入させる方法を採用する。

【００１９】本発明に用いるＰＴＦＥ多孔質チューブ
は、多孔性空間を有するものであれば良く、特定の製造
方法によるものに限定されない。ＰＴＦＥ多孔質チュー
ブは、例えば、特公昭４２−１３５６０号公報に記載の
方法により製造することができる。具体的には、先ず、
ＰＴＦＥ未燒結粉末に液状潤滑剤を混和し、押出し等に
よりチューブ状に成形する。この成形物から液状潤滑剤
を加熱蒸発等により除去、あるいは除去せずして成形物
を少なくとも一軸方向に延伸する。熱収縮防止状態にて
燒結温度の３２７℃以上に加熱して延伸した構造を燒結
固定すると強度の向上したＰＴＦＥ多孔質チューブが得
られる。

【００２０】このＰＴＦＥ多孔質チューブは、非常に細
い繊維と該繊維により互いに連結された結節とからなる
微細繊維状組織を有しており、この微細繊維状組織が多
孔性空間を形成している。その繊維径と長さ、結節の大
きさやそれらの数は延伸と燒結の条件により変化させる
ことが可能であり、得られるＰＴＦＥ多孔質チューブの
孔径と気孔率も自由に決定できる。

【００２１】また、特公昭６０−３７７３６号公報や特
公昭５８−１６５６号公報に記載されているような、外
表面に凹凸構造を有し、その凹凸部分の平均孔径が内表
面の平均孔径よりも大きなＰＴＦＥ多孔質チューブを使
用することもできる。

【００２２】ＰＴＦＥ多孔質チューブと複合化される弾
性樹脂は、基本的に弾性をもつポリマーであれば特定の
ものに限定されず、例えば、シリコーン樹脂、ウレタン
樹脂、フッ素ゴム、熱可塑性エラストマーなどを挙げる
ことができるが、それらの中でも、特に、熱可塑性エラ
ストマーが好ましい。

【００２３】熱可塑性エラストマーは、他の熱硬化性ゴ
ムなどとは違い、一般プラスチックの成形加工方法を用
いることができるため、例えば溶融押出などで簡単に任
意径のチューブを得ることができる。このチューブは、
加熱により溶融状態にすることが可能であり、例えば、
このチューブの上にＰＴＦＥ多孔質チューブをかぶせ
て、外側から加熱し、熱可塑性エラストマーの融点以上
にすれば、溶融した熱可塑性エラストマーの一部がＰＴ
ＦＥ多孔質チューブ内面よりその多孔性空間内に侵入す
る。これを室温に戻すと、ＰＴＦＥ多孔質チューブ内面
に強く固定した熱可塑性エラストマーの均一な内層を設
けた人工血管を容易に得ることができる。しかも、この
方法によれば、熱可塑性エラストマーの侵入の程度を容
易に制御することができ、ＰＴＦＥ多孔質チューブの外
側にまで滲み出すことを防ぐことができる。

【００２４】ＰＴＦＥ多孔質チューブの内面側からその
多孔性空間内に侵入させる弾性樹脂層の侵入の程度は、
両者が実用上強固に固定・一体化されるために、ＰＴＦ
Ｅ多孔質チューブ内面からその厚み方向に通常１０μｍ
以上、好ましくは１５μｍ以上とすることが望ましい。
ただし、弾性樹脂は、ＰＴＦＥ多孔質チューブの外表面
側にまで侵入させない。

【００２５】本発明品の用途を考えれば、用いる熱可塑
性エラストマーとしては、抗血栓性や低炎症性などの生
体適合性に優れたものが望ましく、ウレタン系、フッ素
系のものが望ましい。熱可塑性エラストマー以外の弾性
樹脂で、熱の代わりに弾性樹脂を溶かす溶剤を使用して
製造することも可能である。ただし、この場合、溶剤に
よる弾性樹脂の強度低下、溶剤の残留などの問題に留意
する必要がある。

【００２６】以上のような製造方法によって、ＰＴＦＥ
多孔質チューブの内面に弾性樹脂層、特に熱可塑性エラ
ストマーを設けることで初めて、ＰＴＦＥ多孔質チュー
ブと弾性樹脂がそれぞれの長所を活かし、欠点を補い合
った優れた特性を有する人工血管を得ることができる。

【００２７】

【実施例】以下に本発明について、実施例および比較例
を挙げて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施
例のみに限定されるものではない。

【００２８】［実施例１］ＰＴＦＥ多孔質チューブとし
ては、内径６ｍｍφ、長さ４０ｃｍのＰＴＦＥ人工血管
「テクノグラフトＴＧ０６０４０」（住友電工社製）を
使用した。弾性樹脂としては、フッ素ゴムをソフトセグ
メント、フッ素樹脂をハードセグメントとするフッ素系
熱可塑性エラストマー「ダイエルサーモプラスチックＴ
−５３０」（ダイキン工業社製）を使用した。該熱可塑
性エラストマーを溶融押出によって内径４．９ｍｍφ、
外径６．０ｍｍφのチューブに成形した。

【００２９】図２に示すように、熱可塑性エラストマー
チューブ（２）に、平均孔径０．８μｍ、気孔率６５
％、内径４ｍｍφ、外径５ｍｍφの離型用ＰＴＦＥ多孔
質チューブ（３）で被覆した外径４ｍｍφのステンレス
棒（４）を挿入し、さらに上記ＰＴＦＥ多孔質チューブ
（１）にこれを挿入した。離型用のＰＴＦＥ多孔質チュ
ーブを使用したのは、ステンレス棒のみだとステンレス
棒と熱可塑性エラストマーチューブが接着して、後でス
テンレス棒が抜けなくなるからである。

【００３０】次いで、ＰＴＦＥ多孔質チューブ（１）と
熱可塑性エラストマー（２）の両端をステンレス線で縛
ってステンレス棒（４）に固定した。その後、内径４０
ｃｍφの横円筒型加熱炉の中心軸とこのステンレス棒の
長軸を合わせるように配置して、ステンレス棒の長軸を
中心に回転させながら、炉温２８０℃、３０分加熱し
た。こののち、ステンレス棒に被覆した離型用ＰＴＦＥ
多孔質チューブ（３）およびステンレス棒（４）を外し
て、図１に断面を示すような、内径５ｍｍφ、外径７ｍ
ｍφ、ＰＴＦＥ多孔質チューブの内面側より平均２０μ
ｍ、熱可塑性エラストマー層がＰＴＦＥ多孔質チューブ
の多孔性空間内に侵入し、固定化された人工血管を得
た。

【００３１】［実施例２］ＰＴＦＥファインパウダー
（ダイキン工業社製、ＰＴＦＥファインパウダー：Ｆ１
０４）１００重量部に対して、ドライゾール２３重量部
を助剤として混合し、ラム押出によってチューブ状に成
形したのちに、ドライゾールを５０℃、４８時間で乾燥
させた。この押出チューブを電気炉炉温４００℃、炉内
滞在時間３０秒の条件で加熱しながら５００％延伸し、
気孔率７５％、繊維長２５μｍ、内径５．３ｍｍ、外径
５．８ｍｍのＰＴＦＥ多孔質チューブを得た。

【００３２】実施例１と同じ熱可塑性エラストマーを使
用し、溶融押出にて内径４．９ｍｍ、外径５．４ｍｍの
熱可塑性エラストマーチューブを得た。

【００３３】上記で得られたＰＴＦＥ多孔質チューブと
熱可塑性エラストマーチューブを使用した以外は、実施
例１と同様にして、図３に断面を示すような、内径５ｍ
ｍφ、外径６ｍｍ、ＰＴＦＥ多孔質チューブ（１）の内
面より平均３０μｍ、熱可塑性エラストマー（２）がＰ
ＴＦＥ多孔質チューブの多孔性空間内に侵入し、固定化
された人工血管を得た。

【００３４】［比較例１］実施例１で使用したのと同じ
ＰＴＦＥ多孔質チューブを人工血管とした。

【００３５】［比較例２］弾性樹脂として、メディカル
グレードシリコンエラストマー「ＭＤＸ−４−４２１
０」（ダウコーニング社製）を使用し、エラストマーベ
ース（主剤）１０に対し、硬化剤１の重量比にて混合
し、真空脱気して樹脂溶液を作製した。

【００３６】外径５ｍｍφのポリテトラフルオロエチレ
ン棒（ＰＴＦＥ棒）を内径６．０ｍｍφのステンレス管
内に中心軸が合うように挿入し、ＰＴＦＥ棒とステンレ
ス管の隙間に樹脂溶液を充填した。その後、５５℃、２
時間の熱処理を加えることで弾性樹脂を硬化させ、ステ
ンレス管を外した。

【００３７】このＰＴＦＥ棒挿入状態の弾性樹脂チュー
ブの外側に、実施例１と同様のＰＴＦＥ多孔質チューブ
を挿入し、両端をステンレス線で縛って固定後、室温で
トルエン中に浸漬した。この浸漬時間を５分、１０分、
２０分と変えた３種類の試料を作製した。その後、トル
エンから出して、真空乾燥したのちに、ＰＴＦＥ棒を引
き抜いた。

【００３８】５分浸漬したものは、ＰＴＦＥ多孔質チュ
ーブと弾性樹脂チューブがＰＴＦＥ棒抜去時に分離して
一体化できなかった。

【００３９】浸漬時間２０分のものは、弾性樹脂チュー
ブの一部がＰＴＦＥ棒に接着して剥離し、人工血管内面
に弾性樹脂の粒塊物が多数認められ、弾性樹脂層の破壊
が起こっていた。そこで、浸漬時間１０分のものを比較
例２として、以下の評価を行った。

【００４０】［比較例３］比較例２で作製した弾性樹脂
チューブを比較例３とした。

【００４１】〈実施例および比較例の評価〉実施例１、
２および比較例１、２、３の試料について、１６ゲージ
の針による同一カ所５０回の穿刺抜去の試験を行った後
に、バブルポイント（イソプロピルアルコール中で人工
血管内腔を加圧したときに、人工血管外表面より気泡が
発生する最低圧）を測定した。

【００４２】その結果、比較例１と２の試料で０．００
５ｋｇ／ｃｍ²以下であったのに対し、実施例１の試料
で０．１０ｋｇ／ｃｍ²、実施例２の試料では０．０５
ｋｇ／ｃｍ²と良好な穿刺孔の閉口効果が見られた。

【００４３】比較例２の試料でパブルポイントが０．０
０５ｋｇ／ｃｍ²以下となった理由は、比較例３の試料
ではバブルポイントが０．１０ｋｇ／ｃｍ²と良好であ
ったことから、トルエンによる強度劣化が起こったため
と考えられる。

【００４４】次に、実施例１および２の試料について、
ＪＩＳ Ｋ−６８５４ Ｂ法に準じたＴ型剥離試験を行
ったところ、５点の試験サンプルは、すべてＰＴＦＥ多
孔質チューブ部分の破壊が起こり、ＰＴＦＥ多孔質チュ
ーブと弾性樹脂層との界面では剥離が起こらず、両者の
接着性は非常に良好であった。

【００４５】さらに、実施例１、２および比較例２、３
の試料の両端を封止し滅菌後、ラット背皮下へ２週間埋
植したところ、実施例１と２の試料では、人工血管周囲
を取り囲むように、人工血管と強固に接着する皮下生体
組織が形成されていた。病理組織検索の結果、この生体
組織は毛細血管を含む線維芽細胞を中心とする正常な皮
下組織で、ＰＴＦＥ多孔質チューブの多孔性空間内まで
侵入し人工血管と一体化していることがわかった。この
人工血管周囲に形成した生体組織は穿刺抜去後の止血に
有効と考えられる。

【００４６】一方、比較例２と３の試料では、人工血管
周囲に皮下組織は取り囲んでいたものの、皮下からの取
り出しの際に人工血管から簡単に剥離し、病理組織検索
でも、人工血管内部への組織の侵入は見られず、特に比
較例２の試料では、弾性樹脂層付近に多数の炎症性の細
胞が集積し、炎症反応が強く起こっていた。

【００４７】

【発明の効果】本発明による人工血管は、ＰＴＦＥ多孔
質チューブの表面特性や生体適合性等と、弾性樹脂の穿
刺に対する弾性を兼ね備えたものであり、人工血管、特
に透析内シャント用人工血管として非常に効果的であ
り、本発明の製造方法はその人工血管を得るのに非常に
有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１で得た人工血管の断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例１の人工血管の製造方法を説明
した模式図である。

【図３】本発明の実施例２で得た人工血管の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ＰＴＦＥ多孔質チューブ ２ 弾性樹脂層 ３ 離型用ＰＴＦＥ多孔質チューブ ４ ステンレス棒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリテトラフルオロエチレン多孔質チュ
   ーブの内面に弾性樹脂層が積層され、かつ、弾性樹脂層
   の一部がポリテトラフルオロエチレン多孔質チューブ内
   面側の多孔性空間内に侵入した構造を有することを特徴
   とする人工血管。
2. 【請求項２】 ポリテトラフルオロエチレン多孔質チュ
   ーブの内腔に弾性樹脂チューブを挿入した後、加熱する
   ことにより弾性樹脂チューブの一部または全部を溶融
   し、ポリテトラフルオロエチレン多孔質チューブ内面側
   よりその多孔性空間内に溶融した弾性樹脂の一部を侵入
   させることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン多
   孔質チューブの内面に弾性樹脂層が積層された構造の人
   工血管の製造方法。