JPS602256A - 人工血管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 抗血栓性に優れた血液接触面と生体血管に類似した物理
的性質を併せもった人工血管に関する。

１９１２年のカーレル（　Ｏａｒｒｅｌ　）らの研究以
来、人工血管に関する多くの研究が行なわれてきている
。現有、管内径約６ｍｍ以上の大口径動脈用人工血管と
して、たとえば米国ＵＳＯＴ社製のダクロンの編物であ
るドベイスキー人工血管や米国ボア社製の延伸ポリテト
ラフルオロエチレンからなるボアテックスなどが臨床に
用いられている。しかし、臨床に用いて充分な開存性を
有する管内径約６ｍｍ未満の小口径動脈用人工血管や静
脈用人工血管は存在しない。その理由としてはつぎのこ
とがあげられる。すなわち、大口径動脈用人工血管は生
体に埋入後すみやかに生体組織によって覆われ、そして
この組織が安定にかつ一定の厚さに維持されることによ
り人工血管としての使命を果している。一方、小口径動
脈用人工血管ではその内径や血液流量が小さいため、管
内径に対する血栓形成の比率が大きくなり易く、また静
脈用人工血管では血液の流速が遅いために血栓が早く、
多量に生成し管内が生体組織で覆われるまでに血栓によ
り人工血管が閉塞する、いわゆる初期閉塞を生じ易い。

また、管内が生体組織によって覆われても生体血管と人
工血管との物理的性質の相違により、吻合部に各種のス
トレスが生じたり、血液の流れが変形したりすることに
加え、管内径が小さいことや血液が凝固しやすいことな
どが相剰的に影響し、覆っている生体組織の厚さを一定
に維持できなくなり人工血管が閉塞する、いわゆる晩期
閉塞が生じたりする。なお管内が生体組織によって覆わ
れても生体血管と人工血管との物理的性質の相違により
吻合部に各種のストレスが生じたりし、血液の流れが変
形したりする問題は大口径動脈用人工血管でも発生し、
解決がせまられている問題である。

すなわち、現在開発されているダク四ンの編物または延
伸ポリテトプフルオロエチレンなどからなる人工血管は
初期閉塞に大きな影響を持つ血液接触面の抗血栓性を犠
牲にして、逆に血液接触面に形成された血栓からの仮性
内皮形成に重点をおいた有孔性のものであり、かつ物ｉ
的性質が生体血管と大きく異なるため、小口径動脈用人
工血管や静脈用人工血管としては使用できない。

人工血管の物理的強度を生体血管に類似させる試みが米
国特許第４１７３６８９号明細書に開示されている。し
かし、その方法では人工血管の血液接触面が大きな凹凸
を有し、血液の流れをみだし、抗血栓性に劣るという欠
点がある。しかもこの方法で作製された人工血管のコン
プライアンスは確かに大きくはなるけれども、生体血管
のそれと比較するとまだまだ小さいという問題が残って
いる。

特開昭５７−１５０９５４号公報にはニジストマーのソ
リッドなゾーンと多孔質のゾーンとを組合せてコンプラ
イアンスをうる方法が提案されている。該公報に記載さ
れている方法はソリッドなゾーン−食塩を含むゾーン−
ソリッドなゾーンを作製し、ついで水などで食塩を溶出
させるという方法であるが、ソリッドなゾーンを通して
食塩が溶出されるとは考えられない。また独立的にポリ
マー中に包まれている造孔剤の溶出は困難であり、これ
らの方法でエラストマー自体を１〜１５０μｍの多孔質
体にするのは技術的に困難であり、この方法で人工血管
のコンプライアンスを生体血管に合すことは困難である
と考えられる。

以上のことを踏え、本発明者は小口径動脈用人工血管や
静脈用人工血管などに適用できる優れた人工血管をつる
には初期閉塞と晩期閉塞とを同時に克服する必要があり
、初期閉塞を防止するためには人工血管の血液接触面の
抗血栓性を向上させることが重要であり、晩期閉塞を防
止するためには人工血管の物理的性質、たとえば管の厚
さ、硬度、伸展度、コンプライアンスなどを生体血管に
類似させることが重要であるという考えに到達した。

本発明者は小口径動脈用人口血管や静脈用人工血管など
に適用できる優れた人工血管をうるたあ前記前えにもと
づき鋭意研究を重ねた結果、抗血栓性に優れた弾性体材
料からなり、血液と接触する？ｎらかな面を有する層（
以下、Ａ層という）と弾性体材料からなる１層または複
数層の支持層（以下、Ｂ層という）とからなり、Ａ層と
Ｂ層との間およびＢ層と他のＢ層との間が部分的に結合
し、残りの部分が空隙として存在する人工血管を用いる
ことにより、前記目的を達成することを見出し、本発明
を完成するに至ったＯすなわち本発明では人工血管のＡ
層に、抗血栓性に優れた弾性体材料を用い、かつ血液と
接触する面な滑らかにすることにより、人工血管の初期
閉塞に大きな影響を与える血液接触面の抗血栓性を改善
することができ、人工血管をＡ層と弾性体材料からなる
１層または複数層のＢ層とから形成し、Ａ層と６層との
間およびＢ層と他のＢ層との間を部分的に結合し、残り
の部分を空隙として存在させることにより、人工血管の
晩期閉塞に強い影響を与える生体血管に類似した物理的
性質、とくにコンプライアンスを生体血管のそれに類似
させることができ、生体血管の厚さと人工血管の厚さと
をほぼ同一にして生体血管と人工血管との吻合性を改善
しうるという顕著な効果かえられる。

本発明に用いるＡ層の血液接触面は滑らがであることが
好ましい。血液接触面が滑らがであるとは血液の流れを
混乱させたり、血液成分を損傷させるような孔や凹凸を
有しないことを意味し、実質的には約０．１μｍ以上の
孔や凹凸を有しないことを意味する。その滑らかさは走
査型電子顕微鏡を用いて観察することにより確認できる
０ただし、成形時の異物付着や成型器材の影響などによ
る部分的に生じた偶発的な孔や凹凸についてはこの限り
ではない。

Ａ層の厚さとしては好ましくは約５〜３００μｍ１さら
に好ましくは約１０〜２００μｍ１とくに好ましくは約
１５〜１５０μｍである。前記の厚さが約５μｍ未満に
なると血液接触面の滑らかさが損われたり、使用時にＡ
層の破壊を生じたりしやすくなる。また厚さが約３００
μｍをこえると強度が強くなりすぎてコンプライアンス
などの性質が生体血管に類似しなくなる傾向にある。な
おＡ層は血液接触面が滑らかであればその内部に微小な
孔を有してもよい。その孔の直径としてはとくに限定は
ないが、好ましくは約１μｍ以下である。

本発明に用いるＡ層を構成する材料としては抗血栓性に
優れた弾性体材料であればとくに限定はしないが、好ま
しい具体例としてはボリウＬ、ｌン、ポリウレタンウレ
ア、シリコーンゴム、ポリウレタンやポリウレタンウレ
アとシリコーンポリマーとのブレンド物などがあげられ
る。

前記ポリウレタンまたはポリウレタンウレアのなかでは
生体内での耐久性の面からポリエステル型よりもポリエ
ーテル型のポリウレタンまたはポリウレタンウレアの方
が好ましく、さらに好ましい例としてはセグメント化ポ
リウレタンやセグメント化ポリウレタンウレアや特開昭
５７−２１１５５８号公報に開示されている主鎖中にポ
リジメチルシロキサンを含有するポリウレタンやポリウ
レタンウレアなどがあげられる。とくに好ましいものと
しては、ボリジメチルシロキ（式中、Ｒ１−Ｒ６は炭素
数１以上のアルキレン基　ｊ好ましくは炭素数２〜６の
エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキサメチレンなど
のアルキレン基、ａｌｅは０〜３０の整数、’ｂＳａは
０または１、油分が＋ＧＨ２−ａｓｑ２−　ＯＨ２−Ｏ
Ｈ２−０％〜３ｏあるいはＯＨ３ ＋ＯＨ２−ＯＨ−０％内、。であるポリウレタンまたは
ポリウレタンウレアである。

Ａ層を構成する材料として抗血栓性に優れた材料を用い
ると初期閉塞に大きな影響を与える血液接触面の抗血栓
性が改善され、弾性体材料を用いると晩期閉塞に強い影
響を与える生体血管に類似した物理的性質、とくにフン
プライアンスを類似させることができ、抗血栓性に優れ
た弾性体材料を用いると前記のような両者の特徴をかね
そなえたＡ層かえられる０ 本発明に用いるＢ層は血液と接触せず、人工血管の強度
、耐久性、フンプライアンス、管の享さなどを調節する
目的でＡ層の外側に存在する層であり、その厚さとして
は好ましくは約５〜５００μｍ１さらに好ましくは約１
０〜３００μｍ１とくに好ましくけ約２０〜２００μｍ
である０３層の厚さが約５μｍ未満になると強度が不足
したり、剥離したりする傾向が生じ、約５００μｍをこ
えると強度が強くなり、生体血管に類似したコンプライ
アンスかえられにくい傾向にある。Ｂ層自体は密度の低
い構造が好ましく、内部に微小な孔などを実質的に均一
に有することが望ましい０前記の孔などの直径はとくに
限定されないが、約１０μｍ以下が好ましく、約１μｍ
以下がさらに好ましい。Ｂ層の層数は人工血管のコンプ
ライアンス、管の厚さなどが生体血管は類似するように
決定されればよく、１層でもよく、複数層であってもよ
い。

Ｂ層を構成する材料としては弾性体材料であればとくに
限定されないが、好ましい具体例としてはポリエーテル
型のポリウレタンまたはポリウレタンウレアが好ましい
。Ｂ層を構成する材料はＡ層を構成する材料と共通の溶
媒に溶解し、かつＢ層とＡ層とが均一に結合するもので
あればＡ層を構成する材料と同一であってもよく、異な
っていてもよい。

本発明の人工血管はＡ層の外側にＢ層が存在し、Ａ層と
Ｂ層との間およびＢ層とＢ層との間は部分的に結合して
おり、残りの部分は空隙として存在しているものである
。前記の部分的な結合は人工血管全体にわたって実質的
に均質に存在していることが好ましい。前記空隙の大き
さとしては円周方向には好ましくは約１〜１０ｏＯμｍ
１さらに好ましくは約３〜５００μｍ１とくに好ましく
は約５〜２００μｍ１半径方向には好ましくは約１〜３
００μｍ１さらに好ましくは約２〜２００μｍ１とくに
好ましくは約３〜１００μｍ１そして軸方向には好まし
くは約１〜１００００μｍ１さらに好ましくは約３〜１
０００μｍ１とくに好ましくは約５〜５００μｍである
。

前記のような人工血管が望ましい理由はつぎのような理
由による。すなわち弾性体材料からなる人工血管の厚さ
を薄くしていくとある厚さノトコろでその物理的性質、
とくにコンプライアンスが生体血管のそれに近似すると
ころが存在することが本発明者によって見出されたが、
その厚さでは生体血管の厚さと大きく異なるため吻合が
困難になる。したがってコンプライアンスが生体血管に
近似する厚さの人工血管よりももつと薄い厚さの管を同
心円柱状に重ね、それらの円柱間を部分的に結合し、他
の部分を空隙として存在させることにより、生体血管と
管の厚さがほぼ同一で吻合しやすく、生体血管のコンプ
ライアンスと類似した人工血管かえられるためである。

本発明の人工血管を補強するために必要に応じてＡ層と
Ｂ層との間、Ｂ層とＢ層との間、Ａ層の内部、Ｂ層の内
部または最外層を構成するＢ層の外側に補強材を組込ん
でもよい。前記補強材に関してとくに限定はないが、弾
性体からなる網状のネットが好ましい。また前記人工血
管と埋入場所の組織との結合を強くするために最外層を
構成するＢ層の外面に約１〜３００μｍの直径と深さを
もつ穴、さらに好ま、シ＜は約２〜１００μｍの穴、と
くに好ましくは約５〜３０μｍの穴を有していてもよい
。

つぎに本発明の人工血管を図面にもとづいて説明する。

第１図は本発明の人工血管の横断面概略説明図であり、
第２図は本発明の人工血管の縦断面概略説明図である。

第１図および第２図において（１）はＡ層、Ａ層の外側
よりの部分には微小な孔（８）が存在するが血液接触面
（２）付近には存在せず、その表面は滑らかである。第
１図および第２図の人工血管にはＢ層（８）が６層存在
し、Ｂ層の内部には微小な孔（９）が存在する。Ａ層と
Ｂ層との間には結合点（４）が存在し、Ａ層とＢ層とが
結合しており、Ｂ層と他のＢ層との間にも結合点（６）
が存在し、Ｂ層と他のＢ層とが結合している。それぞれ
の層間の結合点は結合が実質的に均質になるように存在
している。Ａ層とＢ層との間には空隙（５）が存在し、
Ｂ層とＢ層との間には空隙（７）が存在している。

本発明の人工ｌ１ｉＩ管は前記のような構造を有するた
め、初期閉塞および晩期閉塞のいずれをも有効に防止し
うる。

本発明の人工血管の製法の一実施態様をつぎに示し、説
明する。

Ａ層を構成するポリマー溶液に表面が滑らかな心棒を浸
漬したのち取出し、心棒上にポリマー溶液を実質的に均
一な厚さにコーティングし、乾燥させ、心棒上に実質的
に均一な厚さのポリマー層を形成させる。前記心棒とし
てはガラス棒、テフロン俸またはステンレス棒などが好
適である。前記操作を１回以上繰返し、所望の厚さをう
る。なお前記操作を２回以上繰返しても各コーティング
層の界面は均一に結合し、同一層となる。つぎにＡ層を
形成している心棒をＢ層を構成するポリマーを溶解して
いる溶媒（、以下、良溶媒という）と相溶性が良好で、
かつＡ層およびＢ層を構成するポリマーを溶解しない溶
媒（以下、貧溶媒という）に浸漬する。貧溶媒としては
通常水が用いられる。つぎにこの心棒を取出し、表面に
付着した貧溶媒をｐ紙などで除去し、肉眼では貧溶媒の
存在は確認されないが微視的には貧溶媒がポリマー上に
点在する状態にする。そののち該心棒をＢ層を構成する
ポリマー溶液に浸漬し、取出したのち貧溶媒に浸漬し、
良溶媒と貧溶媒との置換により、ポリマーを析出させる
。そのとき、Ｂ層は良溶媒の除去にともない微小な孔を
生じ、Ａ層もまたＢ層を構成するポリマー溶液と接した
側は良溶媒の浸透により、微小な孔を生じる。Ａ層の血
液接触面、すなわち心棒と接している面を前記操作を通
して滑らかに保つには、（１）Ａ層の厚さ、（２）Ａ層
上に点存する貧溶媒の量、（３）Ａ層が形成されている
心棒をＢｆｆｉを構成するポリマー溶液に浸漬してから
貧溶媒に浸漬するまでの時間、（４）良溶媒の種類、（
５）Ｂ層を構成するポリマー溶液の濃度や粘度などを調
節する必要がある。つまりＡ層を形成した心棒をＢ層を
構成するポリマー溶液に浸漬することにより、良溶媒に
よるＡ層の溶解が生じるが、この溶解が心棒と接してい
るＡ層の面に影響を及ぼさないように前記（１）〜（５
）の要因をＨｌｆｉする必要がある。Ａ層とＢ層との間
の貧溶媒が微視的に存在していた部分は空隙となり、貧
溶媒の存在しない部分には結合が生じる。前記空隙が形
成される理由は明確ではないが、存在する貧溶媒が障害
となり、Ａ層とＢ層との結合が生じず、良溶媒と貧溶媒
との混合溶媒がその部分に集まり、結果として空隙が生
じると推定される。したがって、心棒をＢ層を構成する
ポリマー溶液に浸漬してから貧溶媒に浸漬するまでの操
作は可能な限り速く行なうことが重要である。前記操作
の時間が長くなるとコーティング層上に存在した貧溶媒
が良溶媒に溶解し、ついで良溶媒によるＡ層の溶解が発
生し、Ａ層とＢ層との間に結合が生じ、空隙が形成され
なくなる。前記空隙の形成に関係する因子としては、前
記の点在する貧溶媒の量および操作時間の他に良溶媒の
種類、Ｂ層を形成するポリマー溶液の粘度、ポリマー濃
度または温度などがあげられる。それらの因子を調整す
ることにより任意の空隙を含む層を作製することが可能
である。Ｂ層を形成させる操作を所望するＢ層の数だけ
繰返すことによって本発明の人工血管が作製される。

本発明の人工血管は抗血栓性に優れた弾性体材料からな
る滑らかな血液接触面を有し、かつ内部空隙を含む低密
度の弾性体材料からなる人工血管であるため、抗血栓性
に優れ、生体血管と類似した厚さ、強度、耐久性および
フンプライアンスなどを有し、縫合時に人工血管の端部
がほつれることもなく、縫合針の貫通性も生体血管に近
く、結節も生じない０以上のような長所を有する本発明
の人工血管を生体に埋入したとき、抗血栓性が優れてい
るたメ面栓形成が少なく、初期閉塞を生じない。またコ
ンプライアンスなどの物理的性質が生体血管に類似して
いるため、長期間にわたり安定した開存性を示す。

本発明の人工血管は以上のような特徴を有するため大口
径動脈用人工血管、小口径動脈用人工血管、静脈用人工
血管はもとより、ブラッドアクセスや血管補修用のパッ
チとしても用いることができる。とくに小口径動脈用人
工血管として好適に使用できる。

つぎに本発明の人工血管を実施例にもとづきさらに詳し
く説明する。

実施例１ 主鎖中にポリジメチルシロキサンを含有するポリエーテ
ルポリウレタン（特願昭５７−７２２９８号明細書の実
施例１記載のポリウレタン）をジオキサン／Ｎ、Ｎ−ジ
メチルアセトアミドの７／３（容量比）の混合溶媒にポ
リマー濃度１０％（重Ｍ％、以下同様）で溶解した。え
られた溶液に直径３ｍｍの表面が滑らかなガラス棒を浸
漬したのち取出し、ガラス棒上にポリマー溶液を実質的
に均一な厚さにコーティングしたのち熱風により溶媒を
完全に除去した。この操作を３回繰返し、ガラス棒上に
約９０μｍの実質的に均一な厚さのポリウレタン層を形
成させた。前記ガラス棒を水に浸漬したのちｐ紙で表面
の水を除去し、前記ポリマー溶液に浸漬し、素早くガラ
ス棒を取出した。そののちただちに水に浸漬し、溶媒と
水とを置換させてポリマーを析出させた。水を３回交換
し、約２時間かけて充分に溶媒を水で置換させた。ガラ
ス棒を水から取出し、表面の水をｐ紙で除去したのち、
前記と同じ操作を２回繰返した。そののち５０°０で１
日間時々水を交換して溶媒を水で置換させた。えられた
ガラス棒上の成形体の両端をナイフで切断し、ガラス棒
から成形体を抜取り、人工血管をえた。

えられた人工血管の内径は３ｍｍ　％管の厚さは約０．
４５ｍｍであった。人工血管の血液接触面を走査型電子
顕微鏡を用いて倍率１００００倍で観察したところ滑ら
かであった。また人工血管の半径方向の断面を走査型電
子顕微鏡を用いて倍率１５０倍で観察し、その結果を写
真にとった。その写真のスケッチ図を第５図に示す。

えられた人工血管の端を縫合したところ縫合針の貫通力
は生体血管並であり、端から２ｍｍの所に縫合糸を通し
て引張っても人工血管がちぎれることはなかった。また
この人工血管のコンプライアンスは大きく、犬の頚動脈
に類似していた。

前記人工血管の長さｊｏｃｍのものを雑犬の頚動脈に、
長さ５ｃｍのものを大腿動脈に埋入し、２力月後に取出
したところ開存しており、優れた人工血管であることが
わかった０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の人工血管の横断面概略説明図、第２図
は本発明の人工血管の縦断面概略説明図、第３図は本発
明の人工血管の一実施態様である内径３ｍｍ　、管の厚
さ約０．４５ｍｍの人工血管の半径方向の断面の走査型
電子顕１鏡写真（倍率１５０倍）のスケッチ図である。 （図面の主要符号） （１）　：　Ａ層 （２）：血液接触面 （３）　：　Ｅ層 （４）、（６）：結合点 （５）、（７）：空　隙 第１国 第２図 ２３図 ２７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　抗血栓性に優れた弾性体材料からなり、血液と接触
   する滑らかな面を有する層と弾性体材料からなる１層ま
   たは複数層の支持層とからなり、滑らかな面を有する層
   と支持層との間および支持層と他の支持層との間が部分
   的に結合し、残りの部分が空隙として存在する人工血管
   。