JPS61293452A - 弗素樹脂系人工血管及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、弗素含有合成高分子を構成素材とする人工血
管であって破裂強度が強く、かつキンキング現象（曲げ
たときの折れる現象）を効果的に防止し、小さい曲率半
径でキンキング現象なしに曲げることが出来る新しい弗
素樹脂系人工血管及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

現在、人工血管としては、ポリエステル繊維の編織物で
構成された人工血管と弗素樹脂系の人工血管が主として
用いられている。ポリエステル系の人工血管は、ポリエ
チレンテレフタレートの化学構造をもつ繊維からなり、
キンキング現象を防止するために蛇腹状にクリンプをつ
けて用いられている。一方、弗素樹脂系の人工血管はポ
リテトラフルオロエチレンを素材とし、これを熱延伸し
て血液接触面をフィブリル化（小繊維群化）して用いら
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

弗素樹脂系の人工血管はポリエステル系の人工血管より
も長期開存性に優れ、殊に人工血管の口径が小さくなる
とポリエステル系の人工血管より有意に優れていること
が知られている。しかし、反面大きい欠点も有している
。それは、移植後の内皮細胞の増殖を助けるために血液
接触面をフィブリル化するのであるが、このために製造
時にチューブの長さ方向に延伸を行っており、この延伸
によって分子が必然的に延伸方向に配向してしまう。こ
のため延伸方向、すなわち人工血管の長さ方向に沿って
裂は目が出来やすくなる。実際に実験的にテストしてみ
ても又実用してみても人工血管の長さ方向に沿っての破
裂が生じたり、ちょうど動脈瘤のように一部が膨張し、
この膨張部分は極めて裂は易くなる。これは人体におけ
る静脈瘤や動脈瘤の発生に相当する現象で、実用に際し
てこれらの欠点を克服することは極めて重要である。

従来、弗素樹脂からなる人工血管では、この現象を防止
するために、別々に延伸した同種のテープ状のものを弗
素樹脂人工血管の長さ方向と実質的にほぼ直角に前記人
工血管に巻きつけるようにし、人工血管壁を長さ方向と
、長さ方向に実質的にほぼ直角に配向した二層より構成
させてこれを防止する方策が採られている。

あるいは又、長さ方向に分、子が配列して縦方向（人工
血管の長さ方向）に沿って裂は易くなったことを防止す
るため、例えばポリプロピレン製の糸をこの人工血管の
外周に螺旋状に巻きつけて、この目的を達成しようとす
る試みもあるが、これらの方法ではまだ充分に安心して
弗素樹脂系の人工血管を、圧力のかかる動脈系に用いる
ことに不安がある。しかもこれらの方法は工程が複雑で
あり、労力と時間がかかり、品質管理上の問題も多く、
コスト高につながる等問題点も多い。

更に今一つの問題点は、曲げたときの折れる現象（キン
キングという）である。このキンキング現象は人工血管
を末梢血管代用に用いるとき、膝や肘の曲げに対して容
易に生じ、かなりの曲率で曲げてもこのキンキング現象
を起こさない人工血管の出現が強く要望されていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は上に提示した問題点を解決するため構造的な
面より検討し、新しい着想で弗素樹脂系の人工血管の改
良を試み、種々の試みを重ねた結果、本発明に到達した
。

本発明の要旨とするところは、第１図に例示したように
、チューブ状の弗素含有高分子を延伸加工した人工血管
１において、一体に成形された未延伸状態の板状の環状
突起３が、該人工血管チューブの外壁面６に輪切状又は
スパイラル状に配設してなる人工血管であって、その製
造方法としては、弗素含有高分子からなるチューブ状成
形品の外壁面に輪切状又はスパイラル状に切れ目を設け
、これをチューブの長さ方向に延伸することを特徴とし
ている。この輪切状又はスパイラル状の板状の環状突起
の平均の高さくｈ）とその平均半値幅（１／２　ｈの高
さでの幅）マとの間に□≦Ｗ≦２　ｈ　　　　　　　（
１） の関係があり、該人工血管の肉厚（ｄ）と環状突起の平
均半値幅（マ）との間に ０．１ｄ５７≦１０ｄ　　　　　（２）の関係があり、
内径ｊ！（ｗ）の該人工血管の、長さ方向でｌｈｍ）の
間隔中にある環状突起の平均数（ｒｌ）は、 ｏ、ｉ　ｘ≦７≦１０１　　　　　　　（３）の条件内
にあることが好ましい。

該人工血管が上記（１）、　　（２）、　　（３）の各
式の関係を満たすと、該人工血管は極めて曲げに対して
抗キンキング性を発揮するとともに強い破壊強度を有す
ることを本発明者は見出した。環状突起３の数が（３）
式に示された範囲外にあると、例えば、上記範囲より少
ないと、曲げに対する順応性がなくてキンキング現象を
生じて不自然となり、又余りに突起部分の数が多いと伸
縮性にかけで、あたかも肉厚のチューブのようになって
曲げられないので、上記（３）式の条件が必要で、この
条件を満たす本発明の人工血管は容易に急角度に曲げる
ことが出来る。

上記（１）式は更に好ましくは □≦Ｗ≦ｈ　　　（１） へ の範囲にあり、上記（３）式は更に好ましくは０．２２
≦Ｔ≦５ｘ　　　（３）′ の範囲にあり、上記（２）式は更に好ましくは０．３１
≦７≦５ｄ　　　（２）′ である。

又、人工血管は手術での吻合、縫合に際して、人工血管
壁の薄い方が容易であり、その縫合仕上げの良し悪しに
よって長期開存性が左右されるので、吻合し易いこと、
縫合しやすいことは大変重要である。吻合や縫合の容易
さは人工血管の肉厚によって決り、薄い方が吻合、縫合
に適している。

ところが薄くなると破裂強度がよりくなって欠点を露呈
する。そこで上記（１）、　　（２）式に示すように肉
厚ｄと環状突起半（ｉＷ幅と高さｈを規定すると、破裂
強度も充分で、縫合性、吻合性に優れしかもキンキング
現象なしに曲率半径を小さく曲げることが出来る。

本発明は、力学的性能に優れかつ極めて小さい曲率半径
でキンキングなしに曲げることが出来る新しい人工血管
を提供するものである。

本発明は別の表現をすると、人工血管の直径に対しであ
る範囲の環状突起の数を規定し、人工血管の肉厚に対し
て環状突起の断面幅を一定の範囲に規制し、かつ環状突
起の突起高を一定範囲に規制すれば破裂強度が強くかつ
キンキングなしに急カーブに曲げられる人工血管となる
ことを見出したのである。

本発明によれば、内径ｊ？ｎ＋の人工血管において、該
人工血管の中心線の曲率半径ｒｌｌがｒ５１，５ｆ以下
、更に１．ＯＡ以下、更に０．８１以下にまでキンキン
グなしに曲げることが可能である（第２図参照）。

本発明に示したように人工血管を構成することによって
人工血管が各部とも夫々可なりの自由度をもって伸縮出
来るので、曲げた場合、人工血管の曲げの曲率中心側（
内側）は縮み得るし、外側（曲げの中心すなわち曲率中
心より遠い方）は延びうる性質が付与されたためである
。又破裂強度は強く、その強さは（ｄ＋ｈ）の厚みの破
裂強度に匹敵する。

かくして、本発明は次のように表現することも出来る。

即ち、本発明は弗素樹脂系の人工血管に関するものであ
って、該人工血管の外周部に該人工血管の長さ方向に実
質的に直角方向あるいはある角度をもって外周に沿って
板状の環状突起を設け、この突起は該人工血管の周囲に
複数の独立した環状突起又は連続したスパイラル状の突
起を形成し、該人工血管の中心線の曲率半径ｒ（ｗ）と
該人工血管の内径ｉ２（ｍ）との間に ｒ≦１．５１ なる状態にキンキングなしに曲げることが可能な人工血
管である（第２図参照）。

又、このようにキンキングなしに小さい曲率半径で曲げ
うるためにはこの人工血管の伸縮性が必要であり、無負
荷状態の自然長（Ｌｏ）と、人工血管の長さ方向に圧縮
したときの長さくＬ２）との間が、 ０．１　Ｌｏ≦ＬＰ≦０．７Ｌ。

好ましくは、 ０．２’Ｌｏ　≦１１．≦０．５　Ｌ。

の関係で圧縮可能な人工血管であり、本発明はこのよう
な人工血管を提供するものである（第３図参照）。

このような性質を付与するためには、第１図において平
均半値幅と、隣接する環状突起との平均間隔−ｂ−とを ０．３１≦ｌ≦１５層 の関係に設定すれば可能となる。

Ｌ、が０．Ｉ　ＬＯ以下に圧縮するには該人工血管の肉
厚を異常に薄（しなければ達成出来ないので、人工血管
の破裂強度は小さくなって実用に供し得ない。またり、
が０．７　Ｌｏ以上ではキンキングなしに小さい°曲率
で曲げることが出来ないのである。

キンキングなしに曲げられるということは大変重要な性
能であり、キンキングが生じるとそこに血液が滞留して
たちまち血液が凝固して固まってしまうというこれまで
の難点を解決したことになる。

本発明の人工血管において、環状突起は規則正しくチュ
ーブの長さ方向に直角の整然としたものよりも、チュー
ブの長さ方向に対して直角からはずれた斜めの方向にな
っている方が好ましい。余り整然と環状突起が人工血管
チューブの長さ方向に直角に並ぶと環状突起の間の部分
が破裂に弱くなるからである。この点、環状突起が斜め
に配設されるとスパイラル状に補強されてこの欠点がな
くなるのである。言い換えると、破裂は局所的に力がか
かり・機械的に弱いところに切れ目が生じるのであるが
、環状突起が斜めに構成されている方が局所的な欠陥を
補い易い。

本発明の人工血管はあとで実施例で述べるように、弗素
樹脂系では成形加工条件を適当に換えて容易に作ること
ができる。

本発明で用いられる弗素樹脂はポリテトラフルオロエチ
レンが最も好ましく、改質の目的で他の物質、例えばア
クリル系樹脂やポリウレタンを添加してもよい。又ポリ
テトラフルオロエチレン共重合体、例えば四弗化エチレ
ン−パーフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体、
四弗化エチレン−エチレン共重合体、四弗化エチレン−
プロピレン共重合体、三弗化エチレン塩化エチレン、弗
化ビニリデンであってもよい。

本発明の人工血管の製造方法としては、第４図（ａ）に
示すように、弗化樹脂から成形されたチューブ状成形物
４に、独立した輪切状又は連続したスパイラル状の切れ
目５をそのチューブの外壁面８から入れた後、チューブ
状成形物４を適当な条件で急激に延伸して製造される。

なお第４図において、各部に表示した数値は後記の実施
例１に基づくものである。

第４図（ｂ）〜（ｄ）に延伸過程の概要を部分拡大断面
図で示す。

切れ目５の入ったチューブ状成形物４を延伸するとチュ
ーブの内壁面７側はほぼ均一に延伸される。一方、外壁
面ｓ側は切れ目５が入っているので切れ目５の両側に力
が働かない。ちょうど切れ目５の端Ｂの部分に応力が集
中してこの部分が延伸されるが、第４図（ｂ）のＡの部
分はそこにかかる力が弱く、終局的に第４図（Ｃ）、　
　（ｄ）でＢ＋、Ｂｔの部分が高い倍率で延伸される。

そして第４図（ｂ）で環状突起の部分（未延伸部Ｃ）に
は延伸応力が働かないので実質的に延伸されない。

従って本発明による人工血管は別の表現をすれば、チュ
ーブ状の弗素含有高分子を延伸してつくられる人工血管
であって、一体に成形された板状の環状突起が該人工血
管の外壁面に独立した輪切状又は連続したスパイラル状
に配設されており、延伸によってチューブの内壁面７と
外壁面６がフィブリル化し、外壁面６の環状突起３間の
フィブリルの状態が内壁面７のフィブリルよりも疎なフ
ィブリルを形成するものである。

又別の表現をするなら、本発明はチューブ状の弗素含有
高分子を延伸してつくられる人工血管であって、一体に
成形された板状の環状突起３が該人工血管の外壁面６に
独立した輪切り状又は連続したスパイラル状に配設され
ており、外壁面６（仮想外壁面Ｉ、即ち突起部分の延伸
外壁面相当面（第４図（ｄ）の点線で表す）を含む）に
おいて、貰延伸部Ｂｚ（疎フィブリル面）と低延伸部（
密フィブリル部（第４図（ｄ）の点線１部分））が交互
に存在する人工血管であるといえる。

或いは又、同上人工血管であってその内壁面のフィブリ
ル状態は比較的均一であり、外壁面（仮想表面も含む）
のフィブリルの状態は人工血管の長さ方向に不均一であ
る人工血管とも表現出来るものである。

いずれにせよ、外壁面がより疎なフィブリル面を有する
ために、外壁面からの内皮細胞の浸入、生育が容易であ
り、生体化が短時間に行われて、移植後の開存性の向上
に大きく貢献している。

〔作用〕

本発明に示された手段を人工血管に付与することにより
、破裂強度に強く、小さい曲率半径で曲げることが出来
る新しい性能を付与した人工血管の提供が可能となり、
動脈系に使用できる合成樹脂製の長期開存性に優れた人
工血管の提供が可能となったものである。

〔実施例〕

以下実施例によって本発明を更に詳細に説明する。

（実施例１） 市販の四弗化エチレン樹脂（三井フロロケミカル社製テ
フロン）１ｋｇと押出助剤（液状潤滑剤）としてホワイ
トオイル（スモイルＰ−５５、打検石油社製）２６０ｃ
ｃとをタンブラ−で均一に混合し、これを加圧予備成形
後、ラム押出機でチューブ状に押し出した。次いでホワ
イトオイルをその沸点以下の温度で加熱して充分除去し
た。このチューブ状成形物は内径６龍、肉厚０．８ｆｌ
である。

この状態のチューブの内腔にほぼ密着する状態にステン
レス棒を挿入し、これを回転しつつ鋭利な刃物で輪切り
状に０．２龍間隔にチューブの長さ方向に直角に切れ目
を入れた。切れ目の深さはチューブの内壁面から０．１
ｆｌを残している。切れ目は完全に円周しており、″各
期れ目は互いに独立している。

このチューブを３２７℃以下の温度で１．２倍ないし１
０倍に延伸するが、３００℃位が適当である。本例では
２０ｃｍのチューブを２８０℃に加熱した状態で急速に
１００ｃｍに延伸した。この処置によって切れ目の部分
が強度に延伸され、切れ目間部分には力がかからないの
で延伸されず、被延伸部分は高延伸倍率となって疎なフ
ィブリル構造となる。

一方、内壁面は均一に延伸され、比較的細かい密なフィ
ブリルとなる。

延伸後のチューブが収縮しないように両端を固定し、チ
ューブの端に冷却空気を導入するパイプを接続し、他端
を閉じ、温度をあげて３２０℃になったとき、０．４　
ｋｇ／ｃｍ”の空気圧を急激に導入し、この圧力を保持
しながら温度を上昇させて４００℃に達したら、今度は
急激に冷却して室温にズした。以後の実施例も含めて各
記号は次の意味を有する。

′Ｔ：環状突起の平均の高さくｕ） ：環状突起の平均の半値幅（１ｍ） Ｔ：内径１１ｍのとき、ｌ１ｔａ中の環状突起の平均数
ｄ：人工血管の肉厚（１１） ｌ二人工血管の内径（鶴） ■：環状突起間の平均間隔（龍） ｒ：キンキングなしに曲げられる最小の曲率半径（龍） 出来上がった人工血管の形態は、内径６酊、厚み（ｄ）
　０．１　鶴、板状の環状突起の平均の高さくｈ）　０
．７１１１、平均半値幅（ｗ）０．２鶴、長さ６ＭＭ間
隔中の突起の平均数（ｎ）は８、突起間の平均間隔（Ｄ
）　０．６１ｍｍ、Ｌｐ　／　Ｌｏ　＝０．４１、ｒ　
（最小曲率半径）は６．４ｆｉであった。

（実施例２） 実施例Ｉでラム押出機で押し出したチューブ状成形物か
ら、ホワイトオイルの沸点以下で加熱しホワイトオイル
を除去した。実施例１と同様にこの状態のチューブ状の
内腔に略密着する状態にステンレス棒を挿入し、これを
１回転しつつチューブの外周壁に超音波カッターを用い
て切込みをつけつつチューブを一方向に一定速度でずら
した。

このようにして切れ込みを、連続したスパイラル状に入
れることが出来た。

このチューブの内径は６ｍｍ、厚みは０．８鶴、切れ目
は０．１　ｍｓ間隔としてスパイラル状にチューブの内
壁面より０．２鶴残しである。次いで、このチューブを
２９０℃温めて急激に３．５倍に延伸した。

この方法によって外壁面にスパイラル状の板状突起を有
する四弗化ポリエチレンの人工血管が出来た。内壁面の
フィブリルは細かく、フィブリルの長さは平均３０μｍ
、フィブリル同志の平均間隔は２．５　μｍでフィブリ
ル化の平均厚みは０．３　μｍであった。

一方、外壁面側の突起間のフィブリルの平均の長さは０
．３ｕ＋、フィブリル間の平均間隔は５０μｍであった
。

尚、この人工血管の形態的特徴（記号は実施例１及び本
文参照）を示すと、 １＝６鶴、ｄ＝０．２龍、ｈ＝０．６龍、マ＝０．１　
＊■、ｎ　＝　１１　、Ｄ＝０．４４鰭、ＬＰ　／ＬＯ
＝０．５ｉ、実施例１と同様の方法で下表に示すような
内径の人工血管の数種の形態の人工血管をつくった。

圧縮比Ｌｐ／Ｌｏ、キンキングの生じない最小曲率半径
ｒをも合わせて記入した。

３　　３　　０．５　０．１　１０　０．２　０．２１
　０．３６　　４．８４　　６　　０．８　０．１　１
８　０．３　０．２４　０．４１　　　？、０５　　１
０　１．０　０．２　１９　０．４　０．３２　０．４
９　　１３．１６　　１５　１．０　０．２　２１　０
．６　０．４５　０．３１　　１７．２単位：鶴 （実施例７） 実施例Ｉ、２，４．６の人工血管に７００　ｗａｇの圧
を断続的にｌＯ回／分の割合で１０日間加えたが破裂現
象をみなかった。

〔発明の効果〕

本発明によって弗素樹脂系合成樹脂によりなる人工血管
で破裂強度が大きくて充分動脈用の血管として使用出来
、しかも小さい曲率半径でキンキングなしに曲げられ、
末梢血−代用に使用出来、長期開存性に優れた人工血管
の提供が可能となった。しかも製造方法は極めて簡単で
あり、コストダウンにつながるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の人工血管の一実施例を示す縦断面図、
第２図は第１図の人工血管を折り曲げた状態で示す部分
正面図、第３Ａ図は第１図の人工血管の無負荷状態の概
略正面図、第３Ｂ図は第３Ａ図の人工血管を圧縮した状
態の概略正面図、第４図は本発明の方法の一実施例を説
明するための工程を斜視図（ａ）と部分断面図（ｂ）〜
（ｄ）である。 なお、図面に用いた符号において、 １−・−・−・・・・−・・−・−人工血管３−・−・
−・−・−・−−−一−−環状突起４・−一一−−−−
−−−−・−・−・・−チューブ状成形物５−・−・・
−ｍ−−−・−・−・−切れ目６・−・・−−一−−−
−−・−・−外壁面７−・−−ｍ−−−−−−−・−・
・・内壁面Ａ、Ｃ−・−・・−未延伸部 Ｂ＋　、Ｂ２’−’−被延伸部 ■−・−−一−−−−−−−−−−−・・仮想外壁面で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、チューブ状の弗素含有高分子を延伸加工した弗素樹
   脂系人工血管において、一体に成形された板状の環状突
   起が、該人工血管の外壁面に輪切状又はスパイラル状に
   配設された人工血管。 ２、弗素含有高分子からなるチューブ状成形品の外壁面
   に輪切状もしくはスパイラル状に切れ目を設け、チュー
   ブをその長さ方向に延伸することを特徴とする弗素樹脂
   系人工血管の製造方法。