JPH07505327A - 三次元編組軟組織プロテーゼ - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 三次元編組軟組織プロテーゼ 発明の背景 本発明は編組された軟組織プロテーゼ、特に、三次元編組構造体から形成された 軟組織プロテーゼに関する。

血管移植片は、損傷または疾患静脈および動脈を置換する軟組織プロテーゼとし て、一般的に用いられる。プロテーゼの効果を最大にするため、それが自然体腔 の特性に極めて似た特性を有することが望ましい。

遭遇する特別の問題の一つは、血栓の問題である。血栓、あるいは血塊は個人血 液が異質体に接触した時に発生する。血液が異質体上に血小板を沈着し始める時 、血栓または血塊が形成される。歴史的に見て、比較的大径（１０ａｎより大径 ）の移植片は、移植片の内面に生じる血栓の形成が、実質的に血液の流れを妨げ るものではないことから、長時間にわたって好結果をもたらすことが証明されて いる。しかし、１ｏａｎより小径の移植片に関しては、移植片の内面での血栓の 形成が、比較的短時間で移植片が完全な妨害物となってしまう。

現在、通常の管状プロテーゼ、特に、合成繊維を管状構造に織成またはニット編 みすることにより形成された血管移植片は、変動する環境下で、たとえば移植片 が周囲の筋肉の収縮中に湾曲される時、あるいは外圧が移植片に適用された時、 ねじれまたはつぶれを生じる可能性がある。これらの問題点に対する通常の解決 法の一つは、管状構造物の外面に設けられた螺旋巻き補強繊維、補強リングまた はバンドを用いて、血液移植片の壁を補強することに向けられている。管状構造 体に追加補強体を設けることは、一般に、補強部材の硬直性により移植片の半径 方向および／または長手方向屈従性が低減する、という欠点を有する。非屈従性 移植片は移植片を通る血液流量を低減し、したがってプロテーゼが自然に機能を 果たす能力を損なう。さらに、補強部材は一般に、周囲の組織からの細胞の内方 成長による浸透が行なわれず、収縮中の周囲の組織のびらんがもたらされる。

軟組織プロテーゼに関連する別の重要な特性は、多孔性である。プロテーゼの外 面は、結合組織が移植片の外周面内に浸入することを可能にする大きさの孔を有 することが好ましい。逆に、プロテーゼの内面は、プロテーゼを通る血液または 体液かプロテーゼ内に漏出させない小さい孔を有していなければならない。血管 プロテーゼの内面の小孔はまた、血小板の粘着を減少させ、内面での血栓の形成 量を減少させる結果をもたらす。典型的には、構造体全体に一定の孔寸法を有す る血管プロテーゼは、プロテーゼの孔を通る漏出を避けるため前凝塊を必要とし る；しかじ前凝塊は、プロテーゼの汚染の危険を増大し、かっ血塊を破壊し、塞 栓を形成する危険を生じる可能性を有する。

通常の管状メイポール（ｍａｙｐｏｌｅ）　（単層）編組プロテーゼが、過去に 試用された。しかしその欠点のため、このプロテーゼは商品化されなかった。通 常の管状メイボール編組プロテーゼの最大の欠点の一つは、血液の流動状態で生 じるはさみ作用である。特に、血液が移植片を通してポンプ給送される時、移植 片内の圧力は心臓のポンプ作用と共に増減し、編組体を形成するヤーンが、移植 片の膨張、収縮にしたがって、はさみ作用を生じる。この通常のメイポール編組 移植片のヤーンによるはさみ作用は、血管移植片内に成長しようとする組織をせ ん断する傾向を有し、したがって、自然治癒過程および移植片の自然組織への同 化作用を妨げる。そのような通常の構造体に対して、本発明はその三次元特性に より、動的により安定し、かつはさみ作用を生じる可能性が少ない構造体に関す る。

現在入手できる織成された、あるいは通常の管状メイボール編組プロテーゼのさ らに別の欠点は、縫合糸が容易に抜け、プロテーゼを実存体腔に付着させて、こ の接合部での漏出を防止することが困難であるということである。また、管状プ ロテーゼは典型的には、合成り−ンからチューブ形状に形成されるから、チュー ブの端部が容易に解ける可能性がある。これは、一般に単層のプロテーゼに関し ては言える。一度端部が解けたり、はぐれたりすると、実存体腔への縫合は極め て困難になる。これらの困難が、これら単層編組体が商品化されなかった理由を 説明している。

したがって、現在入手できるプロテーゼに関連する前述の欠点を克服する、新規 で改良された軟組織プロテーゼを提供することが有用である。特に、以下の特性 を有するプロテーゼを有することが特に望ましい二制御された多孔度；解けおよ びほぐれ抵抗、プロテーゼのねじれおよびつぶれを防止する半径方向に自己支持 性を有する構造；および移植およびサイジングを容易にするだめの長手方向屈従 性。

発明の概要 本発明は従来技術に関連する問題点に取りかかり、好ましくは合成材料から形成 される三次元編組構造の形態を有する、軟組織プロテーゼを提供している。本発 明の三次元編組構造体は多層編組体が好ましいが、中実三次元編組構造体も形成 される。好ましい実施例において、編組体は複数の層を有し、その場合、各層の 少なくとも一本のストランドが隣接する層内に延びて、隣接する層を結合し７て いるが、編組体自体の一部以外の手段により層が結合されている移植片を形成す ることができる。たとえば、各層は分離を防止するため、粘着剤で積層され、相 互に縫合され、あるいは別の手段で結合される。本発明の多層編組体は２〜約１ ０層を有することが好ましい。層数は多（のファクター、たとえば特定の適用形 態、用いられるヤーンのデニールおよびヤーンの強度に依存する。好ましい実施 例における層の結合は、層相互の分離または移動の防止を助ける。さらに、解け またはほぐれに対する抵抗を増すため、三次元編組構造体に含まれる少なくとも 一つの層またはヤーンは溶融性材料、たとえば熱可塑性材料から形成され、これ は引続いて加熱されて、層または隣接ヤーンが一体接合または融合されて、編組 構造体が形成される。

本発明の編組体は、体腔の置換または支持のために、広範な適用例において用い られる。たとえば、血管移植片は最も顕著な適用例であるが、他の体腔、たとえ ば食道、腸、尿道、胆管等も企図される。［軟組織ｊプロテーゼという用語は、 これらのすべての適用例を包含することを意図している。

特に企図される血管プロテーゼの領域には、透析に用いられるＡ−Ｖアクセスシ ャント移植片、小径（３〜１０ｆｆＩｎ）末梢移植片、テーパ移植片、大動脈弓 移植片、膨張性小児科移植片および静脈移植片が含まれる。

本発明の三次元編組体は、合成材料、好ましくは熱可塑性材料から形成されるこ とが好ましい。熱可塑性プラスチック材料は種々の利用可能な材料、たとえば、 ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタンおよびポリテトラ フルオロエチレンから選択することができるが、それらに限定されるものではな い。熱可塑性ヤーンは約２０〜約１０００、好ましい約４０〜約３００のデニー ル値を有し、デニール値が小さければそれだけ、ヤーンは細い。また、合成材料 はロービング、テープまたは他のストランド材料の形態を有することができる。

ヤーンが用いられる場合、これはマルチフィラメント、モノフィラメントあるい はスパン型とすることができる。マルチフィラメントが好ましい。強い圧搾抵抗 が望ましい適用例においては、その目的のためにはモノフィラメントの利用が有 効である。ヤーンは任意の通常の形状、たとえば平坦（非ねじれ）、ねじれ、織 物または予備収縮された形態とすることができる。

本発明のプロテーゼは異なるヤーンの混合体から形成することができ、また層自 体は、単一のタイプのヤーンから形成することができる。この決定は主として、 所期の適用例およびプロテーゼの所望の特性に関する選択事項である。生吸収性 材料、たとえば、ポリ（グリコール酸）、ポリ（ラクトン酸）、ポリディオキサ ン、ポリオキサレート、ポリ（α−エステル）、ポリカーボネート、ポリアンハ イドライド、ポリアセタール、ポリ力ブロラククン、ポリイミノカーボネート、 ボリアミント、ポリ（アルキル・シアノアクリレート）、セバシン酸、ポリエチ レン・グリコール、ポリフォスフアゼン、ビス（ｐ−カーホキシフエノキシ−） プロパン、ビス（ｐ−カーホキシフエノキシ−）メタン、およびそれらの共重合 体および混合体を三次元編組体の一部を形成するヤーンとして利用することも企 図される。これらの材料から形成されるヤーンは分解され、身体内に吸収され、 プロテーゼ内で空隙または孔がそこに残される。したがって、生吸収性ヤーンを 用いる実施例において、プロテーゼの多孔度は生吸収性材料の特定の吸収率にし たがって、変更および制御される。

ヤーンのタイプ、層数、熱固定条件および編組体が形成される角度が、本発明の 血管移植片の長手方向柔軟性および半径方向屈従性を決定する。好ましい実施例 において、多層編組体の各層は異なる合成り−ンから形成され、プロテーゼの管 腔内面および管外面に要求される、異なる構造および機能的特性を達成するよう になっている。

一般に、プロテーゼはその特定の適用例に対して、構造物の長手方向伸張性、ね じれ抵抗および圧搾抵抗をバランスするように設計される。プロテーゼの長手方 向伸張性は、プロテーゼの非応力状態の長さの約５〜５０％、好ましくは約■θ 〜２５％とされる。プロテーゼの長手方向伸張性はプロテーゼのねじれ抵抗また は柔軟性に直接関係し、すなわち長手方向伸張性が大きければそれだけ、ねじれ 抵抗が大きくなる。ねじれ抵抗はプロテーゼの半径に対する屈曲半径の比として 定義できる。典型的には、ねじれ抵抗はｌＯ：１の比を越えることはなく、約５ ．１より小さいことが好ましい。プロテーゼに要求される圧搾抵抗の程度は適用 例に依存する。場合により、圧搾抵抗が高いことが重要となるが、他の適用例で は、圧搾抵抗は微細なファクターとなることがある。

別の実施例において、長手方向または軸方向の伸張量を制御するため、編組構造 体に軸方向ヤーンを付加することができる。軸方向ヤーンは形成されるいプロテ ーゼの適用形態にしたがって、編組体の任意の単一層または各層に包含され、か つ任意の種類のタイプのヤーン（モノフィラメント、マルチフィラメント、細デ ニールまたは太デニール）から形成される。軸方向ヤーンは、プロテーゼの長手 方向伸張量を制御することにより、プロテーゼ内腔内の圧力の増大減少状態での 、ヤーンのはさみ作用の低減を助けることができる。軸方向ヤーンは、編組ヤー ンの角度を編組構造体の長手方向軸心に対して測定して、選定された編組角、た とえば、圧力容器に対する中立角度である５４．５°より低くなることを制限す ることにより、ヤーンのはさみ作用を低減する。

本発明の軟組織プロテーゼは、プロテーゼの各層における透過性または多孔度を 制御して、必要特性に適応させる方法を提供する。好ましい実施例において、本 発明により形成されたプロテーゼは、内腔面には比較的小さい孔を、そして外面 には比較的大きい孔を有する。内腔面は実質的に滑らかで、血液の漏出を防止す ると共に、プロテーゼの内腔面に過度の血栓が形成されることを低減する小孔を 有することが好ましい。外面は結合組織が内方成長することを促進するため、高 い多孔性を有することが好ましい。ヴエソロスキー水透過テストを用いて測定し た内腔面からの合成多孔度は、１００ｍ１１分／ｃｍ”を越えてはならない。そ れより多孔性を有するプロテーゼが形成された場合は、それを耐漏出性にするた め、コラーゲンのような材料で処理、コーティングまたは含浸される。

したがって、この発明により、外面の平均孔径が内腔面に形成された孔より大れ る。本発明のプロテーゼはその内腔面と外面との間で、特性の変化または差を有 している。好ましい実施例において、三次元編組構造体の孔は、プロテーゼの内 腔面から外面に向けて、曲がりくねった通路を形成している。

本発明の三次元編組構造体は、半径方向に自己支持性を有するという利点を有す る。特に、三次元管状編組体は、その大部分が外部支持体およびひだ寄せを必要 とする通常の織成またはニット編みされた、あるいは通常の管状メイボール編組 （単層）プロテーゼより、ねじれ抵抗および圧搾抵抗力塙い。本発明のプロテー ゼは直状内壁を維持することを可能にするが、ひだ寄せされたプロテーゼは体液 の流動に関して問題を生じ、すなわち望ましくない乱流を生じ、またひた寄せ部 の山および谷部に材料が付着するようになる。本発明の構造体の半径方向の自己 支持性は、小径、好ましくは１０ｍｍより小径のプロテーゼに用いること、そし て半径方向の自己支持性が関係する身体における適用において、望ましいものと なる。

前述のように、本発明のプロテーゼは三次元編組構造体がら形成される。これに 関して、プロテーゼを成形された物品またはマンドレル上に形成すること力河能 になる。たとえば、置換される体腔の２つの端部により緊密に適合するように、 テーパを有するプロテーゼを形成することが有利である。また、三次元編組過程 において、二叉、三叉または多層管状構造体を形成すること力呵能になる。これ らの構造体は、編組構造体を取付けるのに適切な縫合または他の手段により、複 数の三次元編組チューブを結合することにより形成することもできる。さらに、 三次元編組体は、置換される体腔の曲率に適応するように、成形されたマンドレ ルまたは予備成形体上に形成することができる。誇張され、あるいは鋭い湾曲部 を有する大動脈弓のような血管管を置換する時は、血管プロテーゼを予備形成す ることが有利である。

本発明によりプロテーゼを形成する適切な方法は、置換される自然体腔の内径に 相当する外径を有するマンドレルを選び、マンドレル上に三次元編組構造体を編 組することを包含する。多層プロテーゼにおいては複数の層が一度に編組され、 すなわち、完全な層を形成し、次の層を形成するためにこの完全層上に編組を行 なうか、あるいは複数の層が同時に形成される。三次元構造体は、プロテーゼを 形成するために用いられる材料、好ましくは熱可塑性ヤーンを熱固定するため、 十分な時間と温度で熱処理されることが好ましい。編組構造体は融着性要素を含 み、これは引続いて加熱された時、溶融して編組体の解けおよびほどけ抵抗を増 大する。好ましい実施例において、三次元多層編組体は、細デニールを有するヤ ーンから形成される第１または内側層、硬化要素を含む第２層、溶融性要素から 形成される第３層および織地面、すなわちベロアを有するように形成される第４ または外層を含む。この実施例において、織地状外面は結合組織が移植片内に内 方成長することを可能にする比較的大きな孔を有し、内腔または第１層は液体が プロテーゼ外に漏出することを防止する小さい孔を有する。内層はまた、液体の 流れを促進すると共に、狭窄または閉塞をもたらす材料の付着に抵抗する滑らか で、直面状の内面を提供するように編組される。

本発明の三次元編組構造体の好ましい形態、および他の実施例、特徴および利点 は、図面を参照する例示実施例の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の好ましい実施例により形成された、多層結合三次元編組プロテ ーゼの一部の横断面図、 第２図は本発明により形成された管状三次元編組構造体の斜視図、第３図は本発 明の一実施例により形成された、中実三次元編組ユニットセルの概略図、 第４図は本発明の一実施例により形成された、中実三次元編組構造体の拡大横断 面を示す写真、 第５図は本発明の一実施例により形成された、中実三次元編組構造体の一部の横 断面図、 第６図は本発明の別の実施例により形成された、血管移植片の一部の横断面図、 第７図は軸方向ヤーンを有する圧縮された編組構造体の倒立面図、第８図は軸方 向ヤーンを有する伸張された編組構造体の倒立面図。

発明の詳細な説明 本発明は軟組織プロテーゼ、そして特に、三次元編組構造体を目的としている。

本発明により形成されたプロテーゼは、管状構造体の全体にわたって制御された 多孔度を有し、長手方向に弾性を有すると共に、解けおよびほぐれ抵抗を有し、 縫合部を保持できるプロテーゼを形成することにより、現在用いられている通常 の軟組織プロテーゼの欠点の多（を克服している。前述のように、自然体腔の特 性に緊密に似た特性を有するプロテーゼを設計することが有利である。

この適用のために、軟組織プロテーゼは自然体腔、たとえば静脈、動脈、食道ま たは胆管の任意の人工置換体として定義される。詳細な説明の項における議論の 一部は血管移植片としての利用に向けられているが、本発明の三次元管状編組構 造体は、任意の軟組織体腔用プロテーゼとして利用できることも考えられる。

当然、管状編組構造体はそれが置換する体腔の特定の要件を満たすように設計さ れなければならない。

多層編組構造体は編組により、複数の別々の分離した層を有する構造体として形 成されたものとして定義される。これらの層は結合ヤーンにより、または粘着剤 積層により、あるいは縫合により接合される。

中実三次元編組構造体は、編組構造体の肉厚を通して連続的に編合わされた３本 以上の編組ヤーンにより編組された構造体として定義される。中実編組体は均質 性であり、すべてのヤーンは編組体の肉厚全体に存する。これらの編組体は、編 組体により一体に結合された一連の層と考えることができる。

結合された三次元編組体は、少な（とも２つの層を有する編組構造体として定義 され、ここではヤーンは第１層から隣接する第２層内に編合わされて、多層編組 体の層が結合される。

三次元編組構造体は、多層編組体、中実三次元編組体または結合された三次元編 組体の定義により形成された編組構造体として定義される。

本発明による三次元編組体は、第１図に示されるように編組体の層間に結合ヤー ンを有する多層編組体が好ましい。結合ヤーンは一つの層から別の隣接層内に延 び、層を相互に結合している。

第１図において、本発明の好ましい実施例による軟組織プロテーゼは４層、２． ４．６．８からなり、各層は隣接する層から少な（とも一つの結合ヤーンを有す る。結合ヤーンは、ヤーンが第１層の一部を形成し、かつ結合部を形成すること により隣接する層の一部となるように編組される。各層内で、編組体の一部分は 隣接層からの結合ヤーンにより形成され、これらの層は相互に編合わされる。結 合ヤーンは多数のヤーンを相互に連結して、三次元編組体を形成する。

第１図において、第１層２は結合三次元編組構造体の外面を形成する。外層は、 第１層内に主として編組されるヤーン１４と、第１層に隣接する第２層内に編合 わされるヤーン１２と、第２層から第１層内に編合わされるヤーン！６とから形 成される。第２層４は編合わされる４つのヤーン１２．１４．１６．１８の一部 から形成される。

次に隣接する層６は多層構造体の内層を形成するように編合わされる４つのヤー ン１８．２２．２４．２６の一部分から形成される。層８は同様に形成され、編 合わされた３つのヤーン２４．２６．２８を有する。

本発明の好ましい実施例を形成するのに用いられる、結合された三次元編組体を 形成できる編組機械は、国際特許公表公報第ＷＯ９１／１０７６６号に記載され ており、これは本明細書に参考のために包含されると共に、隣接層と結合される 一つの層からのヤーンを有する、多層編組体を形成することができる編組機械を 述べている。この装置は後で詳細に説明する。

第２図は、本発明により形成された管状三次元編組プロテーゼの斜視図である。

プロテーゼは内腔面２２と外腔面または外面２４とを有するチューブの形態を有 する。三次元編組体は特定の適用例に要求される特性のバランスを提供すると共 に、長手方向伸張性、ねじれ抵抗または柔軟性および圧搾抵抗を与えている。プ ロテーゼの長手方向伸張性は、プロテーゼの非伸張長さの約５〜５０％、好まし くは１０〜２５％である。プロテーゼの長手方向伸張性は、プロテーゼのねじれ 抵抗または柔軟性に直接関係するものと考えられ、すなわち、長手方向伸張性が 大きくなれば、プロテーゼのねじれ抵抗は大きくなる。ねじれ抵抗は、プロテー ゼの半径に対する湾曲半径の比として定義される。典型的には、ねじれ抵抗は［ ０：１の比より大きくなく、好ましくは約５：１より小さくされる。プロテーゼ の圧搾抵抗は適用例に依存する。場合により、圧搾抵抗は高いことが重要であり 、また他の適用例では圧搾抵抗は微細な問題となる。

第３図は本発明の別の実施例により形成された、中実三次元編組セルユニットを 示す。中実三次元編組体は、連続する繊維の編合わせにより無縫合多層チューブ を達成している。第３図に示される編組体セルユニットは、編組パターンを示す 最小ユニットである。

第４図は繊維を連続的に編合わせることにより形成された、中実三次元編組構造 体の拡大横断面図である。中実三次元編組体においては、すべてのヤーンが各層 に存在している。典型的には、このタイプの中実編組体を形成するのに用いられ る三次元編組機械は、リングまたはトラック形状に保持された並らんだ繊維ボビ ンを備える。編組体を形成するための列をなすボビンの円周方向運動は、繊維ホ ルダを含むスロット付きリングを移動することにより達成される。繊維はホルダ をリング間を移動させることにより、編組体の肉厚に対して向けられる。移動サ イクル中にリングおよびホルダの移動方向を逆転することにより、第５図の横断 面図に示されるように、繊維が結合される。いずれの繊維も同様の動きを受ける から、すべての繊維が第４．５図に示されるように、バランスされた列をなして 編合わされる。

本発明のさらに別の実施例において、三次元多層編組体は複数の個々に、かつ別 々に形成された管状編組層がら形成され、これら編組層は粘着剤積層または相互 に縫合されて、軟組織プロテーゼが形成される。管状層はそれぞれの相互長手方 向軸に関して同心でなくてはならない。第６図は相互に粘着剤積層された複数の 編組層から形成されたプロテーゼの一部の横断面図である。移植片は第６図に示 されるように、隣接層間の接触点において粘着剤積層することにより相互に連結 された４つの層５２．５４．５６．５８を有する。各層は、そのプロテーゼ内の 位置に関して最も望ましい特性を有するタイプのヤーンから形成することができ る。たとえば、血管移植片を設計する時、内腔面を形成する内層は、血液の漏出 および過度の血栓の形成を防止するため、滑らかな面と低い多孔度を有するよう に編組されることが好ましい。逆に、外面は結合組織が血管移植片内に内方成長 を促進するため、織地面を有するように編組されることが好ましい。

この実施例の織地外面は、ベロア面を形成するワープニット編みによっても形成 できる。ベロア面は、［ワープニット編み二重ベロアプロテーゼ］という名称の 米国特許第４，１９３．１３７号明細書に記載されたニット編み技術により形成 され、それは本明細書に参考のために包含されている。外層またはチューブは、 織物の壁または格子体を前後に通過する糸を有してニット編みされる。これらの ループがベロアまたはパイルを構成する。その両面上のループが二重ベロア織物 と名づけられる。ベロア織物またはその織物がら形成されたチューブは、多層編 組管状プロテーゼの周囲に配置され、プロテーゼの外層を形成する。ベロア織物 またはチューブは粘着剤積層、別々の縫合、または他の方法で本発明の多層編組 体に結合される。また、ベロア織物ヤーンを編組体中の別のヤーンの代りに用い ることができる。

本発明の結合された三次元多層編組体の好ましい実施例は、２〜ｌｏ層を有して いる。本発明の軟組織プロテーゼは多層構造体であるがら、この構造体の自然の 特徴は、それが解けおよびほぐれ抵抗を有することである。また、結合ヤーンを 有する多層編組構造体は、血管移植片のために用いられる前に織成またはニット 編みされた構造体より良好に縫糸を保持する。本発明の多層編組体は、溶融性材 料を含む少なくとも一層を備えることができる。溶融性材料は編組体の端部に生 じるほぐれをさらに防止するために付加される。このような実施例において、溶 融性材料から形成された層またはその層の一部は、加熱されて溶融性層を周囲の ヤーンに融着されて、編組構造体のほぐれ抵抗を促進し、自然体腔への縫合のた めにより適切な構造を提供する。

本発明により形成された軟組織プロテーゼは、ヤーン、ロービング、テープまた は他のストランド材料を含む編組要素から形成される。ヤーンの一部は、単に生 適合性を有するだけの他の繊維と共に、生吸収性とすることができる。不織テー プ、たとえばｌ／１６ｉｎ、幅にスリットされたスパンボンド織物、を利用する ことにより、微孔構造が形成される。スパンボンドテープは、縫合のためにも良 好な媒体である。これに関して、スパンボンドテープは縫針により容易に貫通処 理され、これは高い引裂き強度と確実な係止作用を有する。これらのテープは極 めて清り狭いから、異なるヤーンの層がプロテーゼの機械的強度を付加するため 、多層編組体に包含される。

前述のように、本発明により形成された三次元編組構造体は、生吸収性材料から 形成された単一または複数のヤーンを含むことができる。適切な生吸収性材料と しては以下のものかあるが、それに限定されるものではない：ポリ（グリコール 酸）、ポリ（ラクトン酸）、ポリディオキサン、ポリオキサレート、ポリ（α− エステル）、ポリカーボネート、ポリアンハイドライド、ポリアセタール、ポリ カプロラクトン、ポリ（オルトエステル）、ポリアミノ酸、ポリウレタン、ポリ イミノカーボネート、ボリアミント、ポリ　（アルキル・シアノアクリレート） 、セバシン酸、ポリエチレン・グリコール、ポリフォスフアゼン、ビス（ｐ−カ ーホキシフエノキシ−）プロパン、ビス（ｐ−カーホキシフエノキシ−）メタン およびその共重合体および混合体であって、これらの材料が用いられる編組装置 に用いるのに適切な繊維に形成できるもの。生吸収性ヤーンは単一層、複数の異 なる層、あるいは複数のヤーンとして中実三次元構造体内に用いられて、生吸収 性材料が身体に吸収された場合の多孔度とは異なる初期多孔度を有するプロテー ゼが形成される。吸収された場合、その場所に空隙または孔が残される。これは 、封鎖材または剪血塊を用いることなく漏出を防止する小孔を始めに有し、移植 後の時間経過後に結合組織の内方成長を促進する大きな孔を有するようにしたプ ロテーゼを設計するのに有用である。

三次元プロテーゼの形成にあたり特に有用なものは、ダクロンという商標名で販 売されるポリエステル材料である。本発明の好ましい実施例において、編組プロ テーゼを形成するために、合成り−ンが用いられる。ヤーンは平坦、ねじれ、織 地または予備収縮された状態とされる。ヤーンは熱可塑性ヤーンであることが好 ましい。血管移植片の形成に用いるのに適切な熱可塑性ヤーンは、ポリエステル 、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタンおよびポリテトラフルオロエチ レンを包含するが、これらに限定されるものではない。ヤーンはマルチフィラメ ントモノフィラメントあるいはスパンタイプとすることができる。マルチフィラ メントが好ましいが、高い圧搾抵抗が望まれる場合は、モノフィラメントの利用 がその目的を達成するためには有効である。

また、各層におけるヤーンのタイプおよびデニール値は、たとえば血管移植片が 形成される場合、プロテーゼの設計要件（多孔度、柔軟性および屈従性）に適合 するように特別に選定される。ヤーンのデニール値はヤーンの線型密度（９００ ０ｍの長さで除算した質量ｇ値）を表わす。したがって、小デニール値、たとえ ば２０、のヤーンは極めて細いヤーンに相当し、大デニール値、たとえば１００ ０、のヤーンは太いヤーンに相当する。本発明の編組体を形成するのに用いられ るヤーンは、約２０〜約１０００デニール、好ましくは約４０〜約３００デニー ル値を有する。

選定されたヤーンのタイプおよびヤーンのデニール値は、適切な孔寸法を有する プロテーゼ、特に血管移植片を形成するにあたり重要である。血管移植片を設計 する時、多孔度は重要であり、その理由は、その内腔面は移植片が血液を漏出す ることを防止するのに十分な小さい孔を有する必要があるのに対し１．その外面 は結合組織の内方成長を許容し、治癒を促進するのに十分な大きい孔を有する必 要があるからである。本発明の好ましい実施例は別個の層を有する血管移植片で あるから、移植片の設計者は多層編組体の各層に異なる特性を有する構造体を創 成できる。たとえば、多層血管移植片の第１または内層は、微細デニール値のヤ ーンから形成されると共に、内腔面が滑らかで低多孔度を有するような編組角度 で編組される。低多孔度は血管移植片からの血液の漏出を防止し、滑らかな内腔 面は過度の血塊の形成を低減する。逆に、血管移植片の最外面は大きいデニール 値のヤーンから形成され、その表面が織地状で大きな孔を有するような編組角度 を有する。外面の高多孔度は血管移植片への結合組織の内方成長を許容し、治癒 を促進する。好ましい実施例において、ウニソロスキー水透過テストを用いて測 定された、内腔面から外面への合成多孔度は、１００ｍＪｌ１分／ａｎ”を越え てはならない。より多孔性を有するプロテーゼが形成された場合は、漏出抵抗を 有するように、コラーゲンのような材料で処理、コーティングまたは含浸される 。

血管移植片の外層および内層間の層は、その孔寸法が多層編組構造体内で層から 層へ漸進的に変化するように形成される。多層編組構造体および中実三次元編組 構造体の孔は、本発明の血管移植片の内腔面から外面に向けて、曲がりくねった 通路を形成する。また、移植片の内腔面は滑らかに形成され、かつ漏出を防止す るため小孔を有するように編組されているから、本発明の血管移植片は、コラー ゲンのような封鎖材、あるいは移植面に予備血塊を必要としないで形成できる。

軟組織プロテーゼまたは血管移植片として用いられる三次元編組構造体の別の合 の長手方向柔軟性および伸張性を有する三次元編組構造体が形成できる。移植片 の柔軟性および伸張性は、編組構造体を形成するのに選定された、ヤーンのタイ プおよびデニール値により決定される。したがって、本発明の三次元編組体は自 然血管に緊密に似た特性を有する血管移植片を提供する。また、圧搾およびねじ れ抵抗が増大された小径（すなわち、１０ｍｍより小径）の三次元多層および中 実編組血管移植片を形成できる。現在、外部支持体がなく、あるいはひだ寄せ処 理を行なわない、１０ｍｍより小径の通常の移植片は、それがねじれまたは圧搾 を生じ、したがって移植片を通る血液流量を制限する可能性を有することから、 血管移植片として用いる点に有効であるとの証明はなされていない。さらに、プ ロテーゼは滑らかで、直面状の内面を有するように形成できるか、他方、ひだ寄 せ処理が要求される場合は、内壁は山および谷を形成し、これは体液の流れ、お よびひだ寄せ部の山および谷に対する物質の付着に関する問題を生じる。

本発明の三次元編組軟組織プロテーゼは、置換される軟体組織の長さにより緊密 に似た編組体を形成するため、成形されたマンドレル上に形成することもできる 。特に、三次元編組体はテーパマンドレルまたは屈曲または湾曲マンドレル上に 形成されて、プロテーゼが形成される。たとえば、大動脈弓の置換が望まれる場 合は、はぼ９０°の湾曲部を有する血管移植片が必要になる。大動脈弓の曲率に 近似した三次元編組構造体を、成形マンドレル上に形成することが可能である。

成形マンドレル上に形成された三次元編組体は、湾曲部全体にわたって開腔を有 する、自己支持性構造体を提供する。さらに、多層編組構造体において、二叉、 三叉または多分岐管状構造体を形成することが可能である。これは、編組プロテ ーゼが形成される間の連続工程において、あるいは編組構造体を相互に結合して 所望形状を形成するにあたり、予じめ形成された少なくとも２つの三次元編組チ ューブを、縫合または池の適切な手段により接合することにより、達成される。

したがって、三次元編組構造体は通常の織成された、チューブ状メイボール編組 またはニット編み血管移植片より、設計にあたりより融通性を有する。

別の実施例において、長手方向または軸方向伸張性を制御し、それによりヤーン のはさみ作用を制御するため、軸方向ヤーンを編組構造体に付加できる。軸方向 ヤーンはプロテーゼの長手方向伸張性を制御または制限するから、外科医はその 移植作業中、プロテーゼをその所期の領域を越えて過伸張させることはない。

第１図に示されるように、軸方向ヤーン！７は編組作業中に編組構造体内に長手 方向に挿入され、三軸構造体が形成される。三軸構造体は、二軸を有し２つのヤ ーン軸を有する単純編組構造体に対して、三つのヤーン軸を有する。

典型的には、編組構造体の長手方向軸心に対して約５４．５°〜約９００、好ま しくは約５４．５°〜約７５°、そして最も好ましくは約５４．５°〜約９０° の編組角を有する編組構造体が形成される。編組体のヤーンは約５４．５°の編 組角において平衡状態をめようとし、これは圧力状態のチューブ状容器に対する 中立角度である。したがって、圧力が内部から、たとえば流体の流動により作用 される時、ヤーンははさみ作用を生じ、編組角を減少し、それにより中立角度に 到達するように、編組構造体が延伸または伸張される。編組構造体が所望量を越 えて伸張することを制限し、それによりヤーンのはさみ作用を生じる可能性を大 きく低減するため、場合によって軸方向ヤーン１７が付加される。このはさみま たはせん新作用は、治癒過程に対して不利益となる。ストランドのはさみ作用は 、組織および血管が構造体の孔をフィルタ処理することを妨げる可能性を有する 。

編組プロテーゼの長手方向伸張量を制限するために用いられる軸方向ヤーンは、 ポリエステル、テフロン、ポリプロピレンヤーンまたは他の適切な材料から形成 される。編組作業が完了すると、編組構造体は汚染物を除去するため洗い流され 、引続いて熱固定されることが好ましい。熱固定は、編組構造体をマンドレル上 に圧縮することにより達成することが好ましい。マンドレルは編組構造体の径よ り大きい径を有するようにされる。第７図に示されるように、編組体をマンドレ ル上に圧縮することにより、径が増大し、構造体の長さが減少し、軸方向ヤーン ７０がたるむ。さらに、編組体の角度は構造体の圧縮により大きくなる。熱固定 作業は、編組体を形成するために用いられたヤーンのタイプに依存する。

熱固定後、編組構造体は、第８図に示されるように軸方向ヤーン７０が完全伸張 状態になるまで、長手方向に伸張され得る。伸張の割合は、編組体の幾何学的形 状および熱固定中の圧縮量に依存して制御される。

さらに、軸方向ヤーンは染色され、編組作業中またはそれに続いて編組構造体中 に挿入される。プロテーゼの外面に設けられた染色された軸方向ヤーンは、外科 医が移植作業を行なう時、その手術中プロテーゼが直線状でねじれていないかど うかを指示することを助ける。染色された軸方向ヤーンは、デュポン社により製 造された黒色で、７０デニール、５４フイラメントから形成された、タイプ５５ Ａダクロン１ポリエステルであることが好ましい。

本発明により形成された三次元軟組織プロテーゼは、最初に置換される自然体腔 の内径に対応する外径のマンドレルを選択し、それからマンドレル上に三次元編 組構造体を編組することにより、形成される。編組構造体は水および洗浄浴中で 約７０℃で洗い流され、十分にすすがれ、乾燥され、それから約７０℃の熱水。

浴中ですすがれて、化学物質が除去されて乾燥されることが好ましい。洗い流し 作業に続いて、編組構造体はプロテーゼを形成する合成材料を熱固定するための 温度で十分な時間、熱処理されることが好ましい。一般に、熱処理は移植片をわ ずかに収縮させ、緻密化させる。熱処理パラメータは、編組構造体を形成するの に用いられる合成り−ンの特性に基づいて選定される。典型的には、熱処理は対 流オーブンを用い、約り２５℃〜約２２５℃の温度範囲で、約２０分間実施され る。当然、構造体を加熱するための任意の装置を利用することができる。

本発明の好ましい実施例により形成された軟組織プロテーゼ、特に血管移植片は 、熱可塑性ヤーンから形成された４層を有することが好ましい。内腔面を形成す る層または第１層は、血管移植片を通して流れる血液の漏出を防止するため、直 線状で滑らかな面と小孔を有するように編組された、微細デニールの編組要素か ら形成されることが好ましい。多層構造体の第２層は、硬質特性を有する編組要 素から形成されることが好ましい。第３層は編組構造体の解は抵抗およびほぐれ 抵抗を増進するため、溶融性要素から形成されることが好ましい。第４層または 外層は、周囲組織が血管移植片内に内方成長することを許容するため、比較的大 きい孔を有する織地面を有する外層を提供する編組要素から形成することが好ま しい。編組作業の完了により、本発明により形成された４層からなる編組体は熱 処理され、熱可塑性ヤーンが所定位置に熱固定され、溶融性層が融着されて編組 構造体が一体的に形成されることが好ましい。

本発明の実施例による軟組織プロテーゼを形成するために用いられるヤーンの明 細は、以下の例に述べられている。これらの例は、例示のためのみにより提示さ れるもので、発明の範囲を限定するためのものではない。

テーゼに関する。プロテーゼは約５４．５°の編組角で、マンドレル上に編組さ れることが好ましい。プロテーゼは種々のヤーンから形成された、４つの結合さ れた層を有する。第１または内（内腔）層は、ポリエチレン・テレフタレート（ ＰＥＴ）ポリエステルヤーンで、５０デニールで平坦な４８エンド（エンドは編 組機械中のキャリア数）を有する４８フイラメントから形成される。第２層は溶 融性要素を有して形成される。特に、この層は、４０エンドを有する４０コ・ソ トンカウント（スパン）セルポンドＴ′溶融性ヤーンと、４８エンドを有する５ ０デニールで平坦なＰＥＴポリエステルヤーンとを有する。セルポンドＴ′はコ アとシースとを有する生成分ヤーンで、シースはコアとは異なる溶融温度を有す る。

第３層は、４８エンドを有する３ミル径のＰＥＴモノフィラメントヤーンから形 成される。このヤーンは編組プロテーゼに硬質要素を提供する。第４（外）層は ＰＥＴポリエステルで、５０デニールで織地状の４８エンドを有する４８フイラ メントヤーンから形成される。完成後、編組構造体は洗浄または洗い流され、引 続き対流オーブン内で約１７５℃で約２０分間熱処理され、溶融性要素が溶融さ れると共に、ＰＥＴポリエステルヤーンが熱固定される。

■管状プロテーゼに関する。この構造体はマンドレル上に編組されることが好ま しく、かつ４層を有している。軸方向ヤーンはすべての層に、あるいは単一層冬 こ配置される。この例では、軸方向ヤーンは第３層に配置される。第１または内 層は５０デニールで、４８フイラメントからなり、４８エンドを有する平坦なＰ ＥＴポリエステルから形成される。第２層は、１２エンドを有する４０コツトン カウントのセルポンド１ヤーンと、５０デニールで３６エンドを有する平坦なＰ ＥＴポリエステルヤーンとから形成される溶融性要素を有する。第３層は、５０ デニールの織地状ＰＥＴポリエステルから形成された２４エンドの軸方向ヤーン と、４８エンドを有する３ミル径のＰＥＴモノフィラメントヤーンから形成され た硬質要素とを有する。第４または外層は５０デニールで４８フイラメントから なる、４８エンドを有する織地状ＰＥＴポリエステルヤーンから形成される。

完成後、編組構造体は洗浄または洗い流され、引続き対流オーブンにおいて約１ ７５℃の温度で約２０分間熱処理され、溶融性要素が溶融され、ＰＥＴポリエス テルヤーンが熱固定される。

例３ 第３例は、編組体の肉厚において編合わされた３ブライを形成する６ストランド を有する、中実三次元編組構造体から形成された６ＩｌＩｎの管状プロテーゼに 関する。プロテーゼは、全体で１４４エンド（対または組をなすヤーン）を有す る５０デニールで４８フイラメントの、機械の各キャリアにおける織地状ＰＥＴ ポリエステルヤーンから形成される。編組体が完成すると、構造体は洗浄され、 引続き対流オーブンにおいて約１７５℃の温度で約２０分間熱処理され、ＰＥＴ ポリエステルヤーンが熱固定される。

例４ 第４例は、軸方向ヤーンを有する第３例に示すような中実三次元編組構造体から 形成された、６ｍｍの管状プロテーゼに関する。編組構造体は、７０デニールで ５４フイラメントの、タイプ５５Ａダクロン織地状ＰＥＴポリエステルからなる 、２４の軸方向ヤーンを有する。軸方向ヤーンは第５図に５２で示すように、中 実三次元編組体の中央に配置される。再び、この構造体は洗浄され、引続いて対 流オーブンにおいて、約１７５℃の温度で約２０分間熱処理されて、ＰＥＴポリ エステルヤーンが熱固定されることが好ましい。

例５ 第５例は、積層または融着された多層三次元構造体から形成された、６ＩＩＩ［ ｌの管状プロテーゼに関する。各層は二次元編組体から形成され、これはその隣 接層に接合されて、三次元編組構造体が形成される。したがって、第１層はマン ドレル」二に編組され、第２層は第１層上に編組され、第３層は第２層上に編組 され、そして第４層は第３層上に編組される。各層は約５４．５°の編組角で編 組されることが好ましい。第１または内層は４８エンドを有する、５０デニール 、４８フイラメントで平坦なＰＥＴポリエステルから形成される。第２層は溶融 性要素から形成され、２４エンドの４０コツトンカウント・セルポンド１と、２ ４エンドを有する５０デニールの織地状ＰＥＴポリエステルとから形成される。

第３層は硬質要素と溶融性要素を有して編組される。第３層は２４エンドの４０ コツトンカウント・セルポンド１と、２４エンドの３ミル径、モノフィラメント ＰＥＴポリエステルとを含む。第４または外層は４８エンドの５０デニールで４ ８フイラメントの、織地状ＰＥＴポリエステルヤーンから形成される。したがっ て、溶融性要素は内層（第２および第３層）に存し、４つの編組層を相互に接合 して、三次元構造体を形成する。三次元構造体はそれから洗浄され、引続いて対 流オーブンにより約１７５℃の温度で約２０分間熱処理されて、溶融性要素が溶 融されて、ＰＥＴポリエステル要素が熱固定される。

本発明の一実施例により中実三次元編組体を形成するのに適切な装置は、［複合 形状の編組構造体」という名称を有する米国特許第４，７１９，８３７号明細書 に開示されている。この特許明細書に開示される編組法によれば、編組構造体は 編組ヤーンを、繰返す２つのステップパターンによって移動させることにより形 成され、その場合、編組ヤーンは構造体の長手方向に延びるヤーンの多層軸方向 列による対角線経路を通過する。各編組ヤーンは列の外側の点で逆転する前に、 その列を完全に通過する。このタイプの編組機械で形成される構造体は第３．４ ．５図に示される。

本発明の好ましい実施例により、結合された管状多層三次元編組体を形成する適 切な機械は、国際特許公表公報第ＷＯ９１／１０７６６号として発行された明細 書に開示されている。この公報に開示される編組装置および編組方法によれば、 複数の結合層を有する編組構造体が形成される。このような編組体を形成する装 置は以下のものを備えるコニ次元の列をなす歯係合をなす回転可能なホーンギア ：前記列を駆動する駆動装置であって、各ホーンギアは各係合ギアと逆方向に回 転するように配置される：、前記列にかぶさるトラック装置、および前記ホーン ギアにより前記トラック装置に沿って可動の複数のヤーンパッケージ・キャリア 。

トラック装置は複数のトラックモジュールを備え、これは相互に第１方向に延び る複数の曲がり（ねった経路を画定し、ここで選択されたトラックモジュールは 、向に延びる少なくとも一つのクロスオーバー経路部分を有し、パッケージキャ リアが隣接する曲がりくねった経路間を移動して、隣接する層間のヤーンの編合 わせが達成される。この機械により形成された編組構造体が第１図に示される。

積層多層編組構造体を形成するため、既知の通常の二次元編組機械を利用できる 。構造体の各層はその隣接する層の頂部に編組され、第６図に示されるような三 次元構造体が形成される。前述のように、この構造体の層は任意の既知の技術に より相互に接合される。

本発明の例示実施例は図面を参照して説明したが、本発明はそれらの実施例に限 定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の他の変更および修正が可 能であることは理解されるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．三次元編組構造体からなる、内腔面および外面を有する軟組織管状プロテー ゼ。 ２．編組体の隣接層間に結合ヤーンを有する多層の三次元編組構造体がなる、請 求の範囲第１項記載のプロテーゼ。 ３．三次元編組構造体が中実三次元編組体からなる、請求の範囲第１項記載のプ ロテーゼ。 ４．三次元編組構造体が少なくとも第１および第２の二次元編組層からなり、前 記第２層が前記第１層上に編組されて、三次元構造体を形成している、請求の範 囲第１項記載のプロテーゼ。 ５．第１および第２層か相互に機械的に接合されている、請求の範囲第４項記載 のプロテーゼ。 ６．三次元編組構造体か半径方向に自己支持性を有する構造体である、請求の範 囲第１項記載のプロテーゼ。 ７．三次元編組構造体が合成材料から形成される、請求の範囲第１項記載のプロ テーゼ。 ８．合成材料が熱可塑性ポリマーからなる、請求の範囲第７項記載のプロテーゼ 。 ９．三次元編組構造体が２〜１０編組層を有する、請求の範囲第２項記載のプロ テーゼ。 １０．三次元編組構造体が２〜１０編組層を有する、請求の範囲第４項記載のプ ロテーゼ。 １１．内腔面が低い多孔度を有する、請求の範囲第１項記載のプロテーゼ。 １２．外面が比較的高い多孔度を有し、身体内に移植された時、周囲組織の内方 成長を促進するようにした、請求の範囲第１項記載のプロテーゼ。 １３．三次元編組構造体が約１００より小さい、水透過度により決定される多孔 度を有する、請求の範囲第１項記載のプロテーゼ。 １４．外面が内腔面の平均孔寸法より大きい平均孔寸法の孔を有し、前記孔寸法 が三次元編組構造体において、内腔面から外面まで漸進的に変化している、請求 の範囲第１項記載のプロテーゼ。 １５．孔が内腔面から外面まで曲がりくねった通路を形成している、請求の範囲 第１４項記載のプロテーゼ。 １６．三次元編組構造体がこ又構造体からなる、請求の範囲第１項記載のプロテ ーゼ。 １７．三次元編組構造体が成形マンドレル上に形成されて、対応する形状の編組 体が形成される、請求の範囲第１項記載のプロテーゼ。 １８．成形マンドレルがテーパを有する、請求の範囲第１７項記載のプロテーゼ 。 １９．三次元編組構造体が内腔面および外面間に異なる特性を有する、請求の範 囲第１項記載のプロテーゼ。 ２０．編組構造体が約２０〜１０００デニールの繊維から形成された、請求の範 囲第１項記載のプロテーゼ。 ２１．三次元編組構造体が少なくとも一つの溶融性要素から形成されて、編組体 の解け抵抗およびほぐれ抵抗を増大している、請求の範囲第１項記載のプロテー ゼ。 ２２．プロテーゼの長手方向伸張性を制御するため、少なくとも一つの軸方向ヤ ーンが三次元編組構造体に挿入された、請求の範囲第１項記載のプロテーゼ。 ２３．軸方向ヤーンが着色されて、外科医が移植作業中、プロテーゼのねじれを 防止することを助けるようにしている、請求の範囲第２２項記載のプロテーゼ。 ２４．置換される自然体腔の内径に対応する外径を有するマンドレルを選択し、 前記マンドレル上に三次元編組構造体を編組する工程、から成る軟組織プロテー ゼとして用いる管状三次元編組構造体の製造方法。 ２５．三次元編組構造体を洗浄または洗い流す工程を有する、請求の範囲第２４ 項記載の方法。 ２６．管状三次元編組構造体を十分な温度および時間で加熱し、編組構造体を形 成する合成材料を熱固定する工程を有する、請求の範囲第２４項記載の方法。 ２７．三次元編組構造体が硬質要素と溶融性要素を有する、請求の範囲第２４項 記の方法。 ２８三次元編組構造体を加熱し、溶融性要素を溶融し、編組構造体を一体的に接 合する工程を有する、請求の範囲第２７項記載の方法。 ２９．三次元編組構造体が半径方向の自己支持性構造を有する、請求の範囲第２ ４項記載の方法。 ３０．三次元編組構造体がコラーゲンを含浸されて、編組体に漏出抵抗を与える ようにした、請求の範囲第１項記載のプロテーゼ。