JPS63158051A - 人工血管用基材およびその製造方法 - 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、耐屈曲性を有するポリウレタン系の人工血管
用基材およびその製造方法に関する。

（従来技術とその問題点） 人工血管用基材としては、ポリエステル繊維、例えばダ
クロン（商品名）などの繊維を管状に編組したものや、
ポリ四ふつ化エチレン系の多孔性物質例えばボアテック
ス（商品名）によるものが公知である。この種の基材を
人工血管として生体中に使用づるときには、中空管状の
基材の内壁に血栓を形成し、その内面上に偽内股を形成
させて、その内側を血液が流れるような態様で使用され
ており、この点から管径を小さくすると、血栓そのもの
で、人工血管用基材を閉塞に到らしめる惧れがある。

このため、従来より汎用されているこれらの人工血管用
基材は、内径５＃ｌ＃１程度以下の微小口径の血管の代
替としては適さないとされている。

一方、人工血管用基材の内壁に親水性のポリマーなどを
グラフトすることによって内壁への血栓の生成を防止す
る方法が提案されており、この方法によれば小口径の人
工血管も可能となるが、基材自体には当然ながら、生体
適合性、屈曲に対する耐性、可撓性、吻合適合性などが
要求される。

このような小口径の人工血管用基材の製造方法として、
本出願人はポリウレタン系材質の多孔質化に関する方法
について特願昭６１−５２３５３号を提案している。

この出願に係る方法により得られる３人工血管用基材は
、平滑な内層と多孔質状の外層とを備えており、この平
滑な内層の表面に含水ゲルを形成する物質として親水性
ポリマーをグラウトして人工血管として供されるもので
ある。

ところで、内面に含水ゲルを有するこの種の多孔質ウレ
タンチューブを基材とする人工血管は、優れた抗血栓性
を示し、高い開存率を有することが期待されるが、チュ
ーブ自身の屈曲性に劣るという問題があった。

そこで、単にこの屈曲性を向上させるためだけであれば
、チューブの多孔質部分の厚みを増加すれば足りるが、
その場合は柔軟性が低下し、かつ吻合時の針の刺入性が
悪化する等の他の問題が生じる。

このため耐屈曲性を犠牲にして、多孔質部分の厚みを薄
クシているのが実情であるが、厚みが薄いとチューブと
しての強喰も小さくなって高い圧力下では破裂の危険が
あった。

本発明者らは上述の問題点に罵み、人工血管用１５材と
して柔軟性の指標としてのコンプライアンスや吻合時の
操作性を損わずに耐屈曲性を向上させることを目的とし
て鋭意−検討し、本発明の完成に至った。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は人工血管用基材
において、多孔質エラストマー材料からなる管状基材層
と、この管状基材層の内周に設けられた内層と、前記管
状基材層の外周に螺旋状に捲回されたモノフィラメント
状強化材と、この強化材を部分的に包囲し、且つ前記管
状基材層の外周に形成された多孔質エラストマー材料か
らなる剥離可能な外被層とを有することを特徴とする。

また、上記人工血管用基材の製造方法として、エラスト
マー材料を溶媒に溶解した溶液に無機塩類を添加混合し
て粘度調整をした後、これを押出機から環状に押出し所
定長に切断する管状基材形成工程と、 前記管状基材中の溶媒を除去して乾燥固化した後、その
外周にモノフィラメント状強化材を螺旋状に捲回する強
化材捲回工程と、 前記強化材が捲回された前記管状基材の外周に前記エラ
ストマー材料ど相溶性を有する材料に無機塩類を添加混
合した被覆材料を環状に押出して減圧下に被覆する外被
層形成工程と、 この後に前記管状基材の内周に内層を形成する内層形成
工程と、 しかる後に前記管状基材および前記外被層の無機塩類を
除去して多孔質化させる多孔質形成工程とからなること
を特徴どする。

本発明の管状基材層、平滑な内層および外被層に使用さ
れるエラストマー材料としては、ポリウレタン、ポリウ
レタンウレア、あるいはこれらとシリコーンポリマーと
のブレンド物、シリコーンポリマーなどがあげられ、ポ
リウレタンあるいはポリウレタンウレアは生体内での耐
久性の面からポリニーデル型のものが、さらに好ましく
はポリエーテルセグメント化ポリウレタンあるいはポリ
エーテルセグメント化ポリウレタンウレアなどが挙げら
れる。

上記のエラストマー材料は溶媒に溶解して用いられるが
、本発明に使用できる溶媒は、エラストマー材料がポリ
エーテルセグメント化ポリウレタンあるいはポリエーテ
ルセグメント化ポリウレタンウレアである場合には、テ
トラヒドロフラン、ジメチルホルムアミドが挙げられる
。

多孔質化のため添加混合される無機塩類としては、炭酸
カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウムな
どがあげられ、事後において塩酸、硫酸、硝酸などの酸
によって溶出可能なものであればよく、添加伍は連続気
孔を形成させる点がらエラストマー１００重量部に対し
て５００重吊部以上が望ましい。

またモノフィラメント状強化材としては、ポリエチレン
、ポリプロピレンなどのように剛性を有し、生体内で分
解吸収される慣れのないものが望ましい。フィラメント
の太さ、螺旋状の巻きピッチは人工血管としての仕様に
応じて決定されるが、巻きピッチは１〜２０ＭＩ、より
好ましくは１〜５履であり、巻き付けに当たってはモノ
フィラメントを予めコイル状に成型しておいてもよい。

外被層は、強化材としてのモノフィラメント外周の全周
を包囲することなく若干の隙間を有するように、外被層
を環状に押出しつつ減圧下に被覆し、吻合時など必要時
には、この外被層を剥離することが可能な程度に管状基
材層と接合させておくことが重要である。

さらに、直接人工内管として使用できる基材を製造する
場合、ハイドロゲル形成層としては、ポリビニルアルコ
ール、とりわけ重合度が５００〜１００００、鹸化度が
８０以上のものや、エチレン−ビニルアルコール共重合
体でビニルアルコール倉出の多いものなどが冷水には溶
解せず膨潤してハイドロゲルとなりやすく、抗血栓性、
耐久性などの点から好ましい。

（実施例） 以下、本発明の好適な実施例について添附図面を用いて
説明する。

実施例１ まず、ポリエーテルセグメント化ポリウレタン１００重
量部をテトラヒト０フ９２６００重傷部に溶解し、粘稠
なポリマー溶液を得る。次にこれに平均粒径１．７虜の
軽質炭酸カルシウム４５０ｆｆｌｆｆｉ部と、平均粒径
２μの酸化マグネシウム９０ｆ１部とを加えて混練し、
テトラヒドロフランの一部を揮散させて、シリンダー径
９．５５ｍ、オリフィス径２．９６ｍ、荷重２１６０ｇ
としたメルトインディフサ−による常温での流出量が１
゜２５ｇ／１０分程度の粘度のペースト状物となし、こ
れをスクリュ一式の押出機１に供給して内径３Ｍ、外径
４Ｍの環状のダイ２より押出して、これを引取機３によ
り引取つつ、約５０〜６０　ｃｔａの長さに切断した管
状物Ａを製造する。そして管状物Ａを、第２図に示すよ
うに水槽４に浸漬して脱溶媒して固化し、さらにこれを
充分乾燥させた。

しかる侵、この管状物Ａの外周に１１維径約０゜３履の
ポリプロピレンモノフィラメントからなる補強材Ｂを、
ピッチ１ｍ＋で巻き付け、これを外径７履、内径６．５
ａｍの環状のダイを取付けた被覆装置に通して、上記の
管状物Ａに使用したものと同一のペースト状物により３
００ｍ５＋水柱の減圧下で厚み０．５＃ｌｌＩに被覆し
、水槽に浸漬して被覆層の脱溶媒を行なった俊乾燥して
外被層Ｆを形成した。次いで、管状物Ａに１〜５Ｎの希
塩酸を約１分間流通させて、その内側の軟質炭酸カルシ
ウムおよび酸化マグネシウムを部分的に溶出除去し、厚
み約２０ｍの内側多孔質層Ｃを形成した。

この後、管状物へを水洗いして真空凍結９２燥させた侵
、第３図に示すように、重合度１７００゜鹸化度９９％
以上のポリビニルアルコールの５％水溶液中に該管状物
Ａの一端を立設状態に保持した後、上端を吸引すること
によって、下方からポリビニルアルコール水溶液を上昇
させる操作を３回繰返した後、これを乾燥してほぼ内側
多孔質層Ｃに相当した１５〜２０μｓの厚み分だけ管状
物Ａ内に埋設した厚み２５〜３０虜のハイドロゲル層り
を形成した。引き続いてこの管状物Ａを、１〜５Ｎ（規
定）の塩酸を満たした耐圧容器に浸漬し、減圧下で内側
多孔質層Ｃの外側の軽質炭酸カルシウムおよび酸化マグ
ネシウムを溶出させ、連続気孔を有する基＄４層Ｅを形
成し、希塩酸によるすすぎおＪ：び水洗いを繰返した後
、その多孔質形状を保つため真空凍結乾燥法によって真
空度２　ｍ　ＨＱ以下で１２時間乾燥した。

この実施例１により得られたハイドロゲルｆｆＤを形成
した人工血管用基材はそのまま人工血管として使用され
、第４図に示す如き断面形状を有し、内在的３　ｔｔａ
　、外径３．７ｍで、その内面にはハイドロゲル層りの
一部である平滑な層が約１０−１多孔質基材への埋入厚
みが約１５〜２０ｍで合計的２５〜３０ｍのハイドロゲ
ル層りと、約３２０−の厚みで平均孔径が６〜１０ｍで
気孔率が約８０％の多孔質基材層Ｅと、その外周にピッ
チ１＃ＩＩｉで捲回されたポリプロピレンモノフィラメ
ントによる補強材Ｂおよび、この補強材を部分的に包囲
する多孔質の外被層Ｆとから構成されている。

実施例２ 実施例１と同一材料、同一方法で管状物△を得た。そし
てこの管状物Ａを水槽に浸漬して脱溶媒して固化し、さ
らにこれを充分乾燥させた。次いで、実施例１に使用し
たものと同じモノフィラメントからなる補強材Ｂを、実
施例１と同じピッチで管状物Ａの外周に螺旋状に捲回し
、実施例１と同様に外被１１Ｆを形成し、脱溶媒、乾燥
を行なった。

しかる後、ポリエーテルセグメント化ポリウレタンをテ
トラヒドロフランに溶解した８：１度５％溶液を満たし
た槽中に一端を立設状態に保持した後、他端を吸引する
ことによって、下方から溶液を上昇させる操作を３回繰
返して厚みが約５０ＪＪ！Ｒの平滑な内面を有する内層
Ｇを形成した。

しかる後、この管状物Ａを水洗し、アスピレータに約５
分間接続して内層Ｇを乾燥した。次いでこの管状物Ａを
塩酸を満たした耐圧容器に浸漬し、減圧下で無機塩（炭
酸カルシウムおよび酸化マグネシウム）と塩酸との反応
による水素の発生が見られなくなる迄処理し無ｉ塩を溶
出させた。この後希塩酸で数回すすぎ、さらに水洗いし
て塩酸や無機物を洗滌除去した後、その多孔質形状を保
つため真空凍結乾燥法によって真空度２　ａｍ　ＨＱ以
下で１２時間乾燥した。

このようにして得た多孔質状の人工血管用基材は、第５
図に示すように、内在的３＃、外径３゜８ｍで内径側に
は厚み約５０μｓの実質的に無孔の内層Ｇと、平均孔径
が６〜１０ＩＪＡで気孔率が８０％の基材層Ｅと、この
外周に捲回されたモノフィラメント状強化材Ｂおよびこ
れを部分的に包囲する厚さ約０．２　ｍｍで平均孔径が
６〜１０ＪＩＩＩＪで気孔率が８０％の外被ＩＦとから
構成されている。

なお、上記各実施例では基材層Ｅと強化材Ｂ１外被層Ｆ
との間には隙間Ｈを有している。

上記実施例１の人工血管および実施例２の人工血管用基
材は長さ１０ｃｍのサンプルを折り曲げた場合の最小曲
げ直径が０．５ｃｍと小さく、充分耐屈曲性を有するも
のであった。

比較例１ 実施例１と比較して強化材Ｂとして４１１１径０゜４ｍ
ｗのナイロン製モノフィラメントを使用し、これを外被
層Ｆによって被覆することなくシアノアフレリート系の
接着剤によって接着したほかは、実施例１と同様にして
人工血管を得た。

この基材ＷＥの外周にモノフィラメント状強化物を接着
により固定した人工血管は後述する測定法によるコンプ
ライアンスが０．０１と著しく小さくなり、人工血管と
して生体内に埋殖した場合、コンプライアンスミスマツ
チングによる吻合部の異常の発生や、腰が強すぎるため
曲げ応力がかかったときにチューブが曲がらずに宿主血
管が折れ曲がって閉塞してしまうことが懸念されるよう
なものであった。

なお、コンプライアンスおよび柔軟度は次の方法により
測定した。

・コンプライアンスの測定 コンプライアンスはマイクロシリンジディスペンサーを
用いて１回の操作毎に一定量の生理的食塩水を人工血管
に送り、内圧の変化を圧力センサで検知し増幅器を介し
て記録計に記録する。試料に注入した生理的食塩水の量
に対する内圧の変化量から式１により試料のコンプライ
アンスが求められる。

式１：Ｃ＝八Ｖ／ＶＯ ただし、 ΔＶ：内圧が５０ＭＩＨＱから１５０馴１−ＩＱに変化
したときの内容積の増分。

ｖＯ：内圧５０ａｍ＋１−１ｇのときの試料の内容積。

・柔軟度の測定 柔軟度の測定はＯｆｌ　ｓｅｎ式柔軟度測定器を用いて
行なった。

試料の曲げ弾性率をＥ、試料の慣性モーメントを■とす
るとき、ＯＡ　ｓｅｎ式柔軟度測定器によってＥＴの値
が求められるので、この値を柔軟度の目安として用いた
。

これらの方法によって求めた実施例および比較例の物性
を第１表に示す。

（作用効果） 本発明による人工血管用基材は、多孔賀状の基材層の外
周にモノフィラメント状の補強材を螺旋状に捲回し、そ
の外周を強化材の断面外周の全周を包囲することなく部
分的に包囲して被覆し、空隙部を残しているので、この
管状材に曲げ応力が働いた場合、例えば曲げの内径側と
なる圧縮側の外被層は均一曲率で曲げられることなくヒ
ダ状に変形するなどして、外被層の補強材に対する当接
力が変化して、補強材自身の変形もしやすくなる。

一方補強材は長さ方向に亘って螺旋状に捲回されている
ので、管状材が押し潰された状態で屈曲するのを抑止し
ているのでかなりの小径に曲げることが可能となる。ま
た、外被層は環状被覆によって設けられ、強化材との間
には空隙を有しているので、必要に応じて基材層からの
剥離が可能である。

このため本発明による人工血管ないしは人工血管用基材
は、かなり小径まで曲げることができ、かつ吻合時にお
いては所要部の外被層、強化材を剥離除去できるなど、
極めて操作しやすく実用的なものである。

また、本発明の方法は、多孔質エラストマーによる被層
の構成の管状材を比較的容易に製造できるので、極めて
実用性のある人工血管ないしは人工血管用基材の製造方
法である。

以上本発明によれば新規にして有用な人工血管ないしは
人工血管用基材およびそれらの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の管状物の製造過程を示す説明図、
第２図は同方法の管状物の脱溶媒工程を示す説明図、第
３図は同方法のハイドロゲル層形成工程を示す説明図、
第４図は同方法によって製造された人工血管用基材の一
実施例を示す断面図、第５図は同基材の他の実施例を示
す断面図である。 Ａ・・・・・・管状物　　　　　Ｂ・・・・・・補強材
Ｃ・・・・・・内側多孔質層　　Ｄ・・・・・・ハイド
ロゲル層Ｅ・・・・・・基材層　　　　　Ｆ・・・・・
・外被層Ｇ・・・・・・内　層　　　　　Ｈ・・・・・
・隙　間特許出願人　　　　　宇部日東化成株式会社同
　　　　　　　株式会社 日本メディカル・サプライ 代　理　人　　　　　弁理士　−色　健　軸向　　　　
　　　弁理士　松　本　雅　利第４図 （ａ） 第５図 （ａ） （ｂ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）多孔質エラストマー材料からなる管状基材層と、
   この管状基材層の内周に設けられた内層と、前記管状基
   材層の外周に螺旋状に捲回されたモノフィラメント状強
   化材と、この強化材を部分的に包囲し、且つ前記管状基
   材層の外周に形成された多孔質エラストマー材料からな
   る剥離可能な外被層とを右することを特徴とする人工血
   管用基材。
2. （２）上記内層はエラストマー材料で平滑面に形成して
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の人工
   血管用基材。
3. （３）上記内層は上記管状基材層にその一部が埋設され
   たハイドロゲル形成層からなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の人工血管用基材。
4. （４）エラストマー材料を溶媒に溶解した溶液に無機塩
   類を添加混合して粘度調整をした後、これを押出機から
   環状に押出し所定長に切断する管状基材形成工程と、 前記管状基材中の溶媒を除去して乾燥固化した後、その
   外周にモノフィラメント状強化材を螺旋状に捲回する強
   化材捲回工程と、 前記強化材が捲回された前記管状基材の外周に前記エラ
   ストマー材料と相溶性を有する材料に無機塩類を添加混
   合した被覆材料を環状に押出して減圧下に被覆する外被
   層形成工程と、 この後に前記管状基材の内周に内層を形成する内層形成
   工程と、 しかる後に前記管状基材および前記外被層の無機塩類を
   除去して多孔質化させる多孔質形成工程とからなること
   を特徴とする人工血管用基材の製造方法。
5. （５）上記内層形成工程は上記管状基材層の内周を部分
   的に多孔質化させた状態でハイドロゲル層を形成し、前
   記内層と管状基材層とをアンカー接合させることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の人工血管用基材の製
   造方法。