JPS6316261B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は生体内で適合可能の移殖用ならびにい
くつかの非医療用の多孔質材料に関するものであ
る。 米国特許第3490975号によれば、押出加工シリ
コンゴム製糸を心棒にまきとつて多孔質チユーブ
を形成して、動脈又は静脈用人工血管が提供され
る。該チユーブはその後硬化させ、心棒より取り
外す。この硬化工程は、チユーブを形成するのに
用いる材料の性質にかんがみて、フアイバー間の
結合と安定構造を得るために必要とされる。本工
程の典型的例としては、180〜190ミクロン太さの
糸を心棒の軸にたいするらせん角を35度として使
用して多孔度80％の製品を得る例がある。かゝる
寸法のフアイバーでは、側壁の開口部が大きす
ぎ、移殖血管として使用するには適当ではない。 本発明によれば、例えば人工血管としての使用
に好適な多孔質チユーブ材の成形において、押出
し加工機を心棒にまきつけると同時に上被フアイ
バーのフアイバー間結合を行う改良工程を提供す
るものである。この工程では、前述した先行技術
において行われるような、フアイバー間結合を得
るためのチユーブの硬化処理段階が必要でなくな
る。 本発明の多孔性チユーブ製品の形成方法は、ポ
リマー押出し材料から直径100ミクロン以下の連
続フアイバーを引き出し、この連続フアイバーを
回転心棒に対して往復させながら、各層のフアイ
バーが心棒の軸に対して10−80゜の角度をもち、
かつ１層のフアイバーが他層のフアイバーと交差
および／または重なり合うように、所定の厚さま
で、上記心棒に多層に巻回し、交差および／また
は重なり合つたフアイバーを相互に結合させるこ
とを特徴とするものである。 また、本発明は多孔性チユーブ製品を提供する
ものである。この多孔性チユーブ製品は相互に交
差し、製品の軸に対して10〜80゜の角度で重なり
合い、かつ各々がかかる交差点で結合する約10〜
約30ミクロンの直径を有するポリマー材料のフア
イバーからなり、内径１〜50mm、壁厚0.1〜２mm、
多孔度50〜80容量％であることを特徴とするもの
である。 この新規な工程によつて得られる製品の物理的
特徴は或る程度迄チユーブ材の原材料に依存する
ものである。以下の説明は主として血管移殖片に
関するものであり、これは生体内で適合可能であ
り且つ順応可能である材料を使用し、縫合力が高
く、周期的疲労に耐える強度を有する柔軟性に富
んだ製品の形成を必要とする。フアイバーのまき
とり方を変えることにより異方性を得ることがで
きる。しかしながら、例えば不撓性等の他の物理
的特性を有する製品はフアイバーに他の材料を利
用することにより製造可能であることは理解でき
よう。 本発明の製品を血管移植片とした場合、比較的
小さな孔径により移殖片を体内に埋没した場合に
は、移殖片の内表面が内皮化し、外皮表面に向け
ての組織の成長をうながすものである。多孔質血
管移殖片の内皮化の現象はデイビツド・Ｃ・マク
グレガー名義のカナダ特許第1092303号に開示さ
れている。 該カナダ特許に記載の通り、血流中の核生成細
胞は多孔性表面にコロニー化し、その後他の細胞
タイプに分化する。組織被覆は約１ケ月から３ケ
月の期間にでき、その後は厚さも有意な増加をみ
せず、その表面に平らな内皮様細胞を含む。 血管移殖片の寸法は、取り替えを要する血管の
大きさ、タイプに応じて広範囲にわたるものであ
る。内径は約１mmから約50mmにわたり、典型的に
は３mmから約25mmであり、移殖片を形成する心棒
の直径に左右される。壁厚は約0.1mmから２mmに
わたり、典型的には約0.5mmから約１mmであり、
心棒上の被覆数に規制される。 移殖片の多孔質構造の孔径の変更は、フアイバ
ーの厚さと捲き取り角度を変更して行うことがで
きる。外径は同一平面上の二本のフアイバー間の
最短距離とみなされ、通常は長径で約５〜1000ミ
クロンであり、典型的には約10〜100ミクロンで
ある。 移殖片の多孔度は大巾に捲き取り角度に依存す
る。更に乾燥して心棒から取り外す前に移殖片を
圧縮することにより多孔度の変更をすることも出
来るので、上記の工程を組合せすることにより広
範囲にわたつて多孔度を変化させることができ
る。多孔度は５容量％から約85容量％であり、典
型的には50〜約80容量％である。 移殖片は縫合の際に裂けたりすることがなく、
吻合術の際に長手方向における構造上の破損を防
ぐに足るだけ強力であるという条件に適するだけ
の使用に際しての、最少の強度をもつていなけれ
ばならない。本発明による移殖片はかゝる特徴を
有している。 実際には必要とされる力の最低値は移殖片の用
途により違うが、静脈用移殖片の強度は静脈血圧
が低いので動脈用移殖片とくらべてずつと少な
い。静脈用の移殖片は、静脈血圧最低25mmHgに
対して生理的環境にあつて通常は、１年以上、好
ましくは５年以上耐久性を持ちつづけることが出
来るべきである。動脈用移殖片は約300mmHg以
上、好ましくは約500mmHg以上の拍動性動脈血圧
に対して、生理的環境下で通常は５年以上、好ま
しくは10年以上の耐久性を有するものでなければ
ならない。 本発明の工程を利用して心棒上に形成した不織
性構造を血管移殖片以外の多様な生医学用々途や
非医学用々途に利用してもよい。チユーブ状の構
造を切り開いて平らなシート状となしたり、その
他の形状となして、静動脈吻合術に使用したり、
心弁の縫合リング、心壁や血管の縫合パツチ、人
工血液ポンプ膜、その他歯科、整形外科、形成外
科分野における多くの移殖用、生医学用々途、そ
の他多くの非医学用々途に使用することができ
る。 本発明の一実施例においては、上記の如き構成
のチユーブ材料を得る生体内で適合可能なポリマ
ー、例えば生体内で適合可能なポリウレタンを適
当な溶剤に溶融して、粘性液を得、これより１本
の連続フアイバーを引き出すものとする。 溶液は開口部を介して加圧下に押し出し所望の
大きさの連続フイラメントを押し出した材料から
引き出すが、この大きさは典型的には約100ミク
ロン以下であり、好ましくは約10〜約30ミクロン
とする。溶液を押し出す開口部は、典型的には押
し出した材料から引きだすフイラメントの直径の
約４〜５倍である。 チユーブ材の形成速度を上げるためには、複数
の押し出し口を有するスピナレツト内にポリマー
液を入れ、各押し出し口からフアイバーを引き出
すことによつて、心棒上に複数のフイラメントを
同時に捲きつけるとよい。 引き出したフアイバーは回転中の心棒と接触す
る。心棒の直径により成形されるチユーブの内径
が定まる。フイラメントを押出すスピナレツトは
固定位置にある心棒の一方の軸端部より他方へと
平行往復運動をフイラメントが心棒に対して所望
の角度を有する様な速度で行い、その結果心棒の
一方向における横断線にあるフイラメントが、反
対側の方向における心棒のその前の横断線にある
フイラメントと交差して、多孔質構造を形成して
いる。 心棒の軸に対するフアイバーの捲き取り角度は
広範囲に変化するが、通常は約10度から80度、好
ましくは約45度から80度である。捲き取り角度が
減少するにつれて、移殖片の孔径と多孔度も減少
し、孔の形状も同様に変化する。 心棒に対するスピナレツトの往復運動は被覆フ
イラメントの厚さが所望の寸法となるまで継続し
て行う。通常心棒は水平方向にのばして載置し、
スピナレツトは心棒から垂直に取りつけて心棒の
軸と平行な軸に沿つて往復運動を行うものとす
る。 フイラメント成形時にポリマーが溶液の形状を
しているのは、フイラメントを心棒上においた時
これらが「湿つている」ことを意味し、この結果
フイラメント同志が溶剤が蒸発する際に重なり合
つた点で一体となつてしつかりと結合し、これ以
外の処理を必要としなくとも安定した不織構造が
得られる。溶剤の蒸発はフイラメントを心棒に捲
きとる際に加熱することにより促進することが出
来、又必要があれば捲き取り作業完了後に加熱す
ることも出来る。加熱の方法としてはチユーブに
赤外線照射を行うのが適当であることを見出し
た。 チユーブ状製品の所望厚さを得てから、残留溶
剤を多孔構造から洗い流して、心棒から取り外
す。上述したように、チユーブ製品は心棒より取
り外す前に多孔度と外径を変えるために圧縮して
もよい。洗滌済みの製品はその後で乾燥する。 上述した工程から得た不織構造の個々のフアイ
バーの太さは、ポリマー溶液の流速と心棒の回転
速度との比でコントロールすることができる。不
織構造のフアイバーで定まる開口部又は孔の大き
さと形状は、心棒に対するフアイバーの角度とフ
アイバー直径によつて定まる。 上記の工程は揮発性溶剤内で粘液を形成し、連
続的フアイバーを引き出すことが出来るポリマー
材料に使用するのが適当である。本発明方法は、
例えばポリエチレン等の他のポリマー材料をもつ
て、変更を加えて行つてもよい。 かゝる変更例においては、フアイバーを心棒に
まきつけた後、重ねた状態でほぼ溶剤を含まない
粘着性且つ可融性の形でフアイバーを引き出すの
で、フアイバーが硬化するにつれてフアイバー間
結合が生じ、不織構造がえられる。フアイバーを
粘着可融性の形状にするには、例えば溶融ポリマ
ーからフアイバーを熱押し出しをして、フアイバ
ーがまだ熱く可融性を有している間に上側の被覆
層を形成するなどして、通常の方法で行うことが
できる。これ以外にも、心棒を加熱して下側の層
のフアイバーを心棒に捲きつける際に溶融させる
こともできる。後者の方法は押し出し後の熱が残
つているフアイバーを使用して効率を高めること
ができる。 本発明の方法は、従つて、一体構造を成形する
ための後処理を必要としないで、押し出したフイ
ラメントから直接不織多孔質チユーブ製品の成形
を可能とするものである。多孔質チユーブ製品
は、例えば血管移殖片として、又変更の上種々の
生医学用途に、又は変更して又はせずに非医学的
用途に使用することができる。 本発明を以下に添付の図面を参照して詳述す
る。 第１図において、タンク１０からボリユメトリ
ツク・ポンプ１２により圧力液体としてアルコー
ルをポリマー溶液１６の入つている高圧シリンダ
ー１４へ汲み入れる。溶液１６はアルコールから
プランジヤにより区分されている。これによつて
高粘度のポリマー溶液を精密ポンプ内に通さずと
もすむことになる。 アルコールがプランジヤー１８を押すと、プラ
ンジヤー１８はポリマー液を６個のオリフイス２
２内へデイストリビユーター２０を通じて押しこ
む。ポリマー液はオリフイスを通して押し出され
てフアイバー２４を形成し、これを回転している
心棒２６へ捲き取る。心棒２６の回転はモータ２
８による。心棒の高周速度によりフアイバー２４
が延伸されることになる。 デイストリビユーター２０は心棒２６の長さに
沿つてチユーブの所望厚さが得られる迄往復運動
を行う。例えば壁厚500ミクロン、内径６mmのチ
ユーブを得るためにはデイストリビユータ２０の
往復運動を約800回行う。 以下に本発明を実施例により説明する。 実施例 １ 第１図に概略的に示した装置を使用して織物製
血管移殖片を製造した。親水性セグメント状ポリ
エーテルポリウレタンユリアブロツク共重合体と
ジメチルホルムアミドの45％（重量）溶液を0.1
c.c.／minの流速で６個のオリフイスを有するハウ
ジングから押し出し成形した。心棒の捲き取り角
度を45度にするためハウジングを心棒に関して往
復運動を行う様に駆動して、直径10mmの心棒を
900rpmで回転している心棒上に６本のフアイバ
ーを同時に捲きとる。チユーブ壁厚を約850ミク
ロンとするために必要な数だけ往復運動をくり返
す。移殖片の成形中に赤外線ランプを利用して溶
剤を蒸発させ、フアイバーの乾燥を助けた。 押し出し成形したフアイバーを完全に乾燥しな
い前に重ね、接触させると結合して不織布製チユ
ーブを形成する。赤外線ランプでチユーブを乾燥
した後で、水にひたし残留溶媒を除去し、ロツド
から取り外した。チユーブは弾性とたわみ性を示
した。 上記の如く成形した移殖片の構成を添付の図面
中第２図〜第４図に示す。第２図は移殖片の全体
の外観図を示す写真であり、第３図は移殖片の外
面のSEM（走査電子顕微鏡）写真（20倍）、第４
図は移殖片の辺縁部のSEM写真（1000倍）であ
つて重なり合つたフアイバーの可溶性を明らかに
示している。 実施例 ２ ジメチルホルムアミドに溶解したポリウレタン
（Pellethane2363−75DX）の40％溶液を使つて実
施例１の工程をくりかえし、不織チユーブを形成
した。移殖片の内面の走査電子顕微鏡写真を第５
図〜第８図に示す。 捲き取り角度を変えた場合の、得られた製品の
物理的特徴に与える影響を測定した。次の表に
測定結果を示す。

【表】 表から明らかなように、捲き取り角度が大き
くなるにつれ製品の多孔度と外径は少なくなる。
更に剛性ならびに最低よじれ直径も捲き取り角度
の増加と共に有意に減少した。これらの変化か
ら、捲き取り角度を変更することにより外径、多
孔度、剛性、最低よじれ径の性質間に均衡を保つ
ことが可能となる。 第９図と第１０図に捲き取り角度を30度、80度
にした場合の移殖片の物理的性状を示す。図から
明らかな様に、捲き取り角度を30度から80度に変
更することにより多孔度を10％以上、外径を約45
ミクロンから約21ミクロンへと減少することにな
る。 実施例 ３ 実施例２の方法で得た血管移殖片のサンプル２
個を使つて生体内での実験を行つた。１個は内径
10mm、壁厚858ミクロンを有する中程度の口径の
移殖片であり、もう１個は内径４mm、壁厚822ミ
クロンの小口径移殖片であつた。 中口径、小口径移殖片を５cm長さとし、これを
二頭の犬の腹部大動脈と左側頚動脈の分節の間に
各々さしこんだ。犬は両頭共移殖後３ケ月目にと
殺し、移殖片を目視し、更に光学顕微鏡、走査電
子顕微鏡で精査した。 中口径移殖動脈は広く開かれており、均質、滑
らかで、光輝性を有する新生管膜内皮で内側は被
覆されており、目にとまる様な血栓は全く認めら
れなかつた。移殖片の光学顕微鏡写真（第１１
図）は目にとまる血栓のない、均質の滑らかで、
光輝性を有する新生内膜を示している。 走査電子顕微鏡写真は吻合場所が完全に内皮形
成し（第１２図）、移殖片の中央部ではパツチ状
の内皮形成がみられ、中間部分はコラーゲン線維
束の分岐で覆われており、これには血小板と線維
束が付着していた（第１３図）、移殖片の断面を
光学顕微鏡でみると（第１４図）線維血管組織が
壁を貫通して成長し、外側の組織を被包した新生
内膜皮の存在が確認された。 小口径頚動脈移殖片も同様に広く開かれてお
り、同じように均質で、滑らか、且つ光輝性を有
している新生脈管内膜を有していた。走査電子顕
微鏡と光学顕微鏡上の新生脈管内膜の外観は中口
径移殖片上に形成されたものと同様であつた。 本開示を要約すれば、移殖可能の生医学的デバ
イスに使用するのに適切で、且つ他の非医学的用
途を有する多孔性チユーブ製品は独自の方法で形
成される。本発明範囲から逸脱することなく、
様々な態様をとることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具体化した装置の概略図で
ある。第２図は、本発明の一実施例による中位の
口径の血管移殖片の写真である。第３図は、第１
図の移殖片の走査電子顕微鏡写真（倍率20倍）を
示す。第４図は、第２図の移殖片の辺縁部の走査
電子顕微鏡写真（倍率1000倍）を示す。第５図〜
第８図は、各々公称口径が各々13、16、20、30ミ
クロンであるフアイバーより成る４つの血管移殖
片の内面の走査電子顕微鏡写真（倍率150倍）を
示す。第９図、第１０図は、各々30度と80度の捲
き取り角度で成形した血管移殖片２片の内面の走
査電子顕微鏡写真（倍率150倍）である。第１１
図〜第１４図は、第２図の移殖片を犬の腹部大動
脈内に差しこんで３ケ月たつた後の状態の顕微鏡
写真であつて、第１１図は新生血管内膜が均質
で、滑らか且つ光輝性を有し大きな血栓が全くな
い移殖片の大まかな状態を示す光学顕微鏡写真を
示し、第１２図は末端吻合術を示す走査電子顕微
鏡写真（倍率70倍）、第１３図は中央部の走査電
子顕微鏡写真（倍率500倍）であり、第１４図は
内面上の新生動脈内膜と、フアイバー製血管組織
が壁をこえて成長した状態、被包性外観組織を示
す光学顕微鏡写真（倍率40倍）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリマー押出し材料から直径100ミクロン以
   下の連続フアイバーを引き出し、この連続フアイ
   バーを回転心棒に対して往復させながら、各層の
   フアイバーが心棒の軸に対して10−80゜の角度を
   もち、かつ１層のフアイバーが他層のフアイバー
   と交差および／または重なり合うように、所定の
   厚さまで、上記心棒に多層に巻回し、交差およ
   び／または重なり合つたフアイバーを相互に結合
   させることを特徴とする多孔性チユーブ製品の形
   成方法。 ２ オリフイスを通してポリマー材料粘性液を押
   し出してこれからフアイバーを引き出すことので
   きる前記押出し材料を形成し、この押出し材料か
   ら前記連続フアイバーを引き出し、重なり合つた
   フアイバーから溶剤を除去することによりフアイ
   バーを相互に結合させる特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ３ 心棒を加熱して重なり合つたフアイバーから
   溶剤を蒸発させる特許請求の範囲第２項に記載の
   方法。 ４ オリフイスを通して溶融熱可塑性ポリマー材
   料を押し出して前記押出し材料を成形し、この押
   出し材料から前記連続フアイバーを引き出し、重
   なり合つたフアイバーを溶融し、溶融フアイバー
   を硬化させてフアイバーを相互に結合する特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 複数の前記連続フアイバーを同時に引き出し
   て、心棒上に巻回する特許請求の範囲第１項より
   第４項のいずれか１項に記載の方法。 ６ 複数の前記連続フアイバーをポリマー材料を
   入れたスピナレツトから引き出し、スピナレツト
   を、軸上で回転する心棒に対して往復運動を行わ
   しめてこれらのフアイバーを心棒に巻きつける特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ７ ５ミクロンから1000ミクロンの開孔部と５容
   量％から85容量％の多孔率を有する多孔性チユー
   ブ材を成形する特許請求の範囲第６項に記載の方
   法。 ８ ポリマー材料が生体内で適合かつ存在可能で
   あり、たわみ性を有する製品を形成するものであ
   り、１mmから50mmの直径の心棒に、0.1から２mm
   の厚さを得るのに十分な回数だけスピナレツトを
   往復運動させて巻回し、これによりチユーブ製品
   を移殖血管として使用するのに適するようにする
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ９ 製品の軸に対して10〜80゜の角度で相互に交
   差し、重なり合い、かつ各々がかかる交差点で結
   合する約10〜約30ミクロンの直径を有するポリマ
   ー材料のフアイバーからなり、内径１〜50mm、壁
   厚0.1〜２mm、多孔度50〜80容量％であることを
   特徴とする可撓性の多孔性チユーブ製品。 １０ 内径が３〜25mmであり、壁厚が0.5〜１mm
   である特許請求の範囲第９項に記載のチユーブ製
   品。 １１ 生体内で適合し、かつ存在でき、移殖血管
   として有用である特許請求の範囲第８項に記載の
   チユーブ製品。