JPWO2014181713A1 - ステント、その製造方法及び製造装置 - Google Patents

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Abstract

管状体に形成され、マーカーハウジングとマーカーインサートで構成される少なくとも1つのマーカーを備えたステントの製造方法において、圧子でマーカーインサートをプレスして、前記マーカーハウジングに設けられた開口部に嵌合圧着し固定する際に、マーカーインサートと接する先端部が球面形状を有している圧子を用いるステントの製造方法により、マーカーインサートのステント取付加工時において、放射線不透過性のマーカーインサートへ十分な荷重を伝達することができ、更には、ステントのマーカーハウジングへのダメージが少ない放射線不透過性マーカーを有するステントを製造することができる。

Description

本発明は、生体に留置するためのステント、その製造方法及び製造装置に関する。特に、本発明は放射線不透過性マーカーを有するステント、その製造方法及び製造装置に関する。
ステントは、一般に、血管その他の生体内管腔が狭窄あるいは閉塞することにより生じる様々な疾患を治療するための医療用具である。ステントは、例えば拡張可能なメッシュ構造部分を有し、狭窄または閉塞部位等の病変部を内側から拡張し、その管腔内径を維持するために、病変部に留置される医療用具である。
ステントは、体内で用いるものであるため、ステントをひとたび体内に入れると、その位置を目視で確認することはできない。そこで、通常は、X線不透過材料(以下、マーカーインサートと呼称する。)を含むマーカーをステントの所定位置に設け、このマーカーの正確な位置をX線透視下で確認しながら施術を進めていく。
マーカーインサートをステントに取り付ける方法としては、マーカーインサートをステントに設けられたマーカーハウジングの開口部に圧着嵌合する方法(特許文献1、特許文献2)、レーザーでマーカーインサートとステントを溶接する方法(特許文献3)、あるいは、めっき法によってマーカーインサートをステントの構造要素内に形成させる方法(特許文献4)等が提案されている。このうち、特に、専門的な設備や技術を必要としない簡便な方法であり、また、ガルバニック腐食が発生しにくい等の点から、マーカーインサートをマーカーハウジングの開口部に圧着嵌合する方法が好適に用いられている。
特表2009−522050号公報 特開2004−358242号公報 特開平8−126704号公報 特表2003−517872号公報
マーカーインサートをステントのマーカーハウジングに圧着嵌合して取り付ける場合、ステントの使用時において、マーカーインサートがステントから脱落することを防ぐため、取り付け時は十分な圧力を加えて嵌め込む必要がある。しかし、この場合、マーカーインサートのみならず、ステントのマーカーハウジングや場合によってはメッシュ構造部分に対しても押し込み荷重が伝達されるため、加圧時のステントのマーカーハウジングへの応力によりステントのマーカーハウジングにクラックが生じる、あるいは、破断してしまうというマーカーハウジングへのダメージが生じるという課題があった。
本発明は、上記の課題を解決する為に、マーカーインサートのステントへの取付加工時において、放射線不透過性のマーカーインサートへ十分な荷重を伝達することができ、更には、ステントのマーカーハウジングへのダメージが少ないステントの製造方法及び製造装置を提供することにある。
本発明者らは、前述の課題解決のために鋭意検討を行なった結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明のステントの製造方法は、管状体に形成され、マーカーハウジングとマーカーインサートで構成される少なくとも1つのマーカーを備えたステントの製造方法において、圧子でマーカーインサートをプレスして、前記マーカーハウジングに設けられた開口部に嵌合圧着し固定する際に、マーカーインサートと接する先端部が球面形状を有している圧子を用いるものである。
また、本発明の製造方法における圧子は、基部と先端部で構成されており、基部の断面形状がマーカーハウジングの開口部の内径以上の外径を有する円形であることが好ましい。
また、本発明の製造方法における圧子の先端部の曲率半径が、マーカーハウジングの開口部の半径の同等以上であることが好ましい。
本発明のステント製造装置は、管状体に形成され、マーカーハウジングとマーカーインサートで構成される少なくとも1つのマーカーを備えたステントを製造するステント製造装置であって、マーカーインサートをプレスしてマーカーハウジングに設けられた開口部に嵌合圧着するための圧子を取り付けたプレス装置と、顕微鏡と、マンドレルとを備え、前記圧子のマーカーインサートと接する先端部が球面形状有している。
また、本発明のステント製造装置において、前記マンドレルの所定位置が、圧子の中心軸と顕微鏡の視野の中心点とに一致するように、前記マンドレルが前記プレス装置及び顕微鏡に対して相対的に移動できることが好ましい。
本発明のステントは、管状体に形成され、マーカーハウジングとマーカーインサートで構成される少なくとも1つのマーカーを備えたステントであって、前記マーカーインサートの外表面形状が凹球面形状である。
また、本発明のステントでは、前記マーカーインサートと前記マーカーハウジングとの境界において、前記マーカーインサートの外表面の位置と前記マーカーハウジングの外表面の位置とが一致していることが好ましい。
本発明の製造方法及び製造装置によれば、ステントのマーカーハウジングにマーカーインサートを簡便に取り付けることができ、更に、ステントのマーカーハウジングにクラックや破断を生じさせることなく、マーカーインサートに大きな荷重をかけて圧着嵌合させることができるため、使用時にステントインサートの脱落が生じにくいステントを製造することができる。
(a)はマーカーを備えたステントの展開図である。(b)は図1(a)のI−I断面図である。 本発明におけるマーカーインサート取付方法を示す斜視図である。 本発明におけるマーカーインサート取付前を示す断面図である。 本発明におけるマーカーインサート取付時を示す断面図である。 本発明におけるマーカーインサート取付後を示す断面図である。 従来の一般的なマーカーインサート取付時を示す断面図である。 本発明におけるマーカーインサートの保持強度評価方法を示す断面図である。 本発明のステントの製造装置の斜視図である。 本発明のステントの製造方法におけるプレス加工前のマーカーインサート挿入配置位置合わせ時の顕微鏡視野の模式図である。
以下に、本発明に係るステントの製造方法の実施の一形態について図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(ステント)
本発明で使用可能なステントとしては、例えば、(a)1本の線状の金属もしくは高分子材料からなるコイル状のタイプ、(b)金属チューブをレーザーによって切り抜いて加工したタイプ、(c)線状の部材をレーザーによって溶接して組み立てたタイプ、(d)複数の線状金属を織って作ったタイプ等のステントが挙げられ、これらのタイプのステントから目的に応じて適宜選択することができる。これらのタイプのステントで、さらにメッシュ構造部分を有する管状体に形成されたものが好ましい。また、管状体としては円筒形状が好ましい。
一般に、ステントは、病変部まで搬送(デリバリー)するためにステントを設置する部位を有するカテーテル(デリバリーシステム:搬送装置)等に取り付けて用いられる。ステントは、拡張機構の観点から、一般に、(イ)バルーン外表面にステントを装着(マウント)して病変部まで搬送し、病変部でバルーンによってステントを拡張するバルーン拡張型、(ロ)拡張を抑制するシース部材を有するカテーテルで病変部へ搬送し、病変部で拡張を抑制する部材を取り外すことにより自ら拡張していく自己拡張型に分類することができる。
本発明では、(イ)および(ロ)のいずれの型のステントも適用可能であるが、特に、尿管、胆管、または末梢動脈の形成術に対しては、自己拡張型のステント(以下、自己拡張型ステントと呼称する。)が好ましく用いられている。
以下、自己拡張型ステントを例に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図1(a)は、メッシュ構造部分を有する管状体に形成された拡張状態のステントを展開した時の全体展開図を示したものであり、図1(b)は、図1(a)のI−I断面図を示したものである。図示しないが、図1(a)における上端と下端とで連続して形成される管状体がステントに該当する。そして、管状体は、その一方端から他方端に連続し、メッシュ構造部分で囲まれる中空部分を有し、その両端で開口する。以下では、中空部分に沿って一方端から他方端に向かう方向(図1(a)における左右方向)をステントの長軸方向と呼称し、長軸方向に直交する方向を短軸方向と呼称する。また、図1(a)はステントの展開図であるが、以下では、便宜上、管状体に形成されたステントに対して図1(a)の符号11を用いることとする。また、ステント11はメッシュ構造の円筒形状である場合を例とする。
図1(a)に示すように、ステント11は、その長軸方向の両端に放射線不透過性マーカー(以下、マーカーと呼称する。)12を備える。尚、本発明においてマーカーとは、マーカーインサート13とマーカーハウジング14が一体となった部分を意味する。図1(b)に示すように、マーカーインサート13の外表面24aの外表面形状は凹球面形状である。このように凹球面形状にすることで、後述するように圧子でマーカーインサート13を開口部26に嵌合圧着し固定する際に、圧子による応力が均一に分散され、マーカーインサート13の残留応力も低減され、固定後もマーカーインサート13が破壊されにくくなり得る。また、凹面形状でない場合に比べてマーカーインサートの使用量を低減することが可能になる。
マーカーインサートの外表面とは、ステントの外表面、すなわち、管状体の中空部分とは反対側の表面を意味する。また、ステントを生体内管腔に挿入し、留置した場合には、マーカーインサートの外表面は、生体内管腔の内壁面に接する側の表面になる。
凹球面形状における球面形状としては、特に限定はなく、その曲率半径R2は一定であってもよいし、変化していてもよい。また、後述するように、曲率半径R2は、後述する圧子の先端部の球面形状のうち、マーカーインサート13と接する部分に対応することになる。即ち、マーカーインサート13の外表面24aを形成する凹球面形状の曲率半径R2は、後述する圧子21の先端部27の曲率半径R1にほぼ一致することになる。
さらに、実質的に凹球面形状であれば、マーカーインサートの外表面に凹凸が形成されていてもよい。
ステント11に用いられる材料としては、拡張、縮径などの変形時や留置時に耐えうる材料であれば特に限定されないが、医療用ステンレスである316Lステンレス、タンタル、Co−Cr(コバルトクロム)合金、Ni−Ti(ニッケル−チタン)合金等を好ましく用いることができる。特に、形状記憶特性・超弾性特性を有し、加工性にも優れる点、マーカーハウジングが一体に形成される場合において、プレス後にマーカーインサートを締め付けて、その脱落を防止しやすい点でニッケル−チタン合金がより好ましく用いることができる。また、ニッケル−チタン合金の中でも、特に約50%〜約60%のニッケルを含む、ニッケル−チタン合金をさらに好ましく用いることができる。
ステント11は体温で超弾性特性を有し、約23度〜約37度の範囲のAf温度(オーステナイト相変態終了温度)を有するよう設計されていることが好ましい。
マーカーインサート13に用いられる材料としては、X線透視下で十分な視認性を有することができれば特に限定されないが、X線造影性物質、超音波造影性物質等の造影性物質により形成されていることが好ましく、例えば、金、白金、タングステン、タンタル、イリジウム、パラジウム等の金属あるいはそれらの合金を挙げることができる。特に、所望の形状に加工しやすい点で、タンタル、金−パラジウム合金、白金−イリジウム合金、Ni−Ti−Pd合金、Ni−Ti−Au合金等が好ましい。マーカーハウジングあるいはステントにNi−Ti合金が用いられている場合は、ガルバニック腐食抑制のため、イオン化列がニッケル−チタンに近く、成形加工性の高いタンタルがより好ましい。また、マーカーインサート13は、前記の材料を単独で、あるいは2種類以上を混合した材料で形成されていてもよく、強度の向上、加工性の向上等のためにその他の材料を混合した材料で形成されていてもよい。
ステント11のメッシュ構造部分の成型方法としては、レーザー加工法、放電加工法、機械的な切削方法、エッチング方法などを好適に用いることができる。
また、チューブ状の材料を成形加工してもよく、平面シート状の材料を加工してメッシュ部分を形成させた後、丸められて管形状に溶接することもできる。
本発明においては、チューブ状の材料をレーザー加工法によりセル形状の形状に切り抜き、メッシュ形状を成形する方法を好ましく用いることができる。
マーカーハウジング14は、ステントのメッシュ構造部分と一体に形成してもよく、予め作製した別部材をメッシュ構造部分に取り付けて形成することもできる。また、マーカーハウジング14をメッシュ構造部分と一体に形成する方法としては、上述のレーザー加工法以外にも、メッシュ形状を形成する際に、例えば、放電加工方法、化学溶解方法等により形成する方法が挙げられる。
マーカーハウジング14に用いられる材料としては、上述したステント11に用いられる材料と同様のものを用いることができる。上述した別部材としてステントに形成する場合は、ステントの材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
本発明では、マーカー12は、例えば、ステント11のメッシュ構造部分の両端に接続しているマーカーハウジング14に設けられた開口部(スロット)26に、マーカーインサート13を嵌め込んで接合することで形成される。
スロット26内のマーカーインサート13の設置状態は特に限定はないが、マーカーインサート13とマーカーハウジング14との境界において、マーカーインサート13の外表面24aの位置とマーカーハウジング14の外表面25の位置とが一致していることが好ましい。これにより、ステントの外表面側からマーカーインサート13の出っ張りがなくなるとともに、マーカーハウジング14の外表面25とマーカーインサート13の凹球面形状の外表面24aとが滑らかに連続することになる。このように、マーカーインサート13の出っ張りがなくなることで、ステントの収納及び放出時にデリバリーシステムのシース部材等と引っかかりにくく、マーカーインサート13がスロット26から脱落するのを防止できる。また、マーカーハウジング14の外表面25からマーカーインサート13の凹球面形状の外表面24aが滑らか連続するため、生体内管腔の内壁面にマーカー12が接触する面積を少なくでき、侵襲性を低減することができる。さらに、これらの観点から、図1(b)に示すように、マーカーインサート13の凹球面形状の縁部の外表面24aの位置とマーカーハウジング14の外表面25の位置とが一致していることがより好ましい。
尚、マーカーを設置する場所は、術中にX線透視下でステントの位置を確認することができれば特に限定されないが、ステントの血管内の留置位置を正確に確認しやすい点で、ステントの長軸方向における一方の端部、例えば、近位端あるいは遠位端に設置することが好ましく、更に、ステントの留置位置における拡張状態を確認しやすい点で、図1(a)に示すように、ステント11の近位端および遠位端に複数個ずつ設置されていることがより好ましい。特に、術者が、様々な角度からステント11の拡張状態を確認しやすい点で、ステント11の端部にマーカー12を少なくとも4個備えることが好ましい。
マーカー12は、X線透視下で、ステントやシース等で構成されるステント送達システム内で、ステント11の端部を明確に定める実質的に実線を形成するように設置されていることが好ましい。ステント11をステント送達システムから放出すると、マーカー12は、ステント11が拡張するにつれて互いに遠ざかって花のように開くため、術者は、ステント11がステント送達システムから完全に展開留置されたことを確認することができる。
尚、「実質的に実線を形成する」とは、同一円周上に各々のマーカーを配置することを意味する。例えば、ステント送達システム内で、ステント11が縮径された状態において、隣り合うマーカー同士が近接し、X線透視下でそれらのマーカー同士を結ぶ線が実質的な実線として把握され得るようにマーカーを配置することを意味する。このようなマーカーの配置により、ステント11の位置把握をより明確化することができる。
(ステントの製造方法)
図2〜図5は、本発明の製造方法における、実施の一形態の斜視図及び断面図を示したものである。
先ず、図2〜図3に示したように、プレス前のマーカーインサート13aをマーカーハウジング14の開口部26内に挿入設置する。図2に示すように、本実施形態では、プレス前のマーカーインサート13aは円柱形状を有し、マーカーハウジング14は、円柱形状の貫通穴である開口部26を有する。また、図2、3に示すように、本実施形態では、圧子21は、プレス前のマーカーインサート13aを押圧する際の移動方向に平行に中心軸210を有し、中心軸210方向に連接される基部22及び先端部27で構成され、先端部27は球面形状を有する。尚、以下の説明では、球面形状の先端部27を符号23として球面先端形状と呼称する。次いで、基部22に曲率半径がR1の球面先端形状23を有する圧子21によりプレスして、マーカーインサート13をマーカーハウジング14に設けられた開口部26に圧着嵌合して固定することができる。また、図3に示すように、プレス前のマーカーインサート13aは、マーカーハウジング14に対して圧子21が存在する側とは反対側に配置されたマンドレル31により支持される。プレス加工時に、マンドレル31により圧子21による押圧力が受け止められて、マーカーインサート13aの好適な変形を補助し得る。開口部26が貫通穴である場合により好適である。
図4に示したように、円柱形状のプレス前のマーカーインサート13aはプレス加工時に変形して、開口部26の内腔面26aに接触するように押し広げられ、外表面形状が凹球面形状のマーカーインサート13となる。球面先端形状の圧子21の先端部は、プレス加工時に実質的にマーカーインサート13のみに接触し、マーカーハウジング14の外表面25とは接触しないように形成されている。このように、本発明では、圧子21の先端部のうち、マーカーインサート13と接する部分が球面形状を有するため、圧子21の先端部がプレス前のマーカーインサート13aを押圧し、変形させる際に、押圧面の中心部から放射状に順次マーカーインサート13aを押圧し、変形させることが可能になる。即ち、圧子21の先端部は、マーカーインサート13aの外表面24の中心部に向かうほど、マーカーハウジング14の外表面25より深く圧子21を押し込む一方、マーカーインサート13aの外表面24の縁部分15では外表面25と同程度の高さで止めることができる。そのため、例えば後述する図6に示す従来の圧子61の場合に比べて、マーカーインサート13aを効果的に押圧により変形させることで、マーカーインサート13をマーカーハウジング14の開口部26により確実に保持することができるとともに、圧子21の先端部がマーカーハウジング14の外表面25に接触することがない。尚、圧子21がプレス前のマーカーインサート13aを押圧する時の圧子21の中心軸210方向の移動の程度は、マーカーインサートの材質の特性、プレス前のマーカーインサート13aの大きさ、マーカーインサート13aの開口部26の大きさとの関係等を考慮することで、制御することが可能である。制御因子としては、例えば、圧子21の移動距離、圧子21がマーカーインサートを押圧する時のプレス荷重、プレス荷重の負荷時間、移動速度等が挙げられる。このうち、圧子の移動距離の制御は、圧子をある位置に移動させることは可能だが、実際のマーカーハウジングならびにマーカーインサートにはそのサイズに公差があるため、常に同様のプレスを達成するのが難しい。プレス荷重の負荷時間は長すぎると操作のリードタイムが長くなるのでできるだけ短くしたいが、それでは良好なマーカー保持強度が得られにくい。移動速度は遅すぎると操作のリードタイムが長くなるのでできるだけ早くしたいが、それではプレス状態の制御が難しい。一方、プレス荷重を制御することで、常にある荷重に達するまでマーカーインサートを押し込むことができ、常に同様のプレスを達成しやすいため、プレス荷重を制御するのが好ましい。本発明の効果によれば、プレス荷重を制御することで、例えば、後述する実施例3に示したような200Nという大きいプレス荷重であっても、比較例3のようなクラックを発生させることなく、良好なマーカーの外観と保持強度を達成することができる。
このように、マーカーインサート13と接する先端部が球面形状を有している圧子21を用いることで、マーカーハウジング14の外表面25には変形を実質的に発生させず、更には、ステントのメッシュ構造部分に歪みを生じさせたり、破断させることなく、円柱形状のプレス前のマーカーインサート13aに荷重をかけて変形させたマーカーインサート13を開口部26に圧着嵌合させることができる。
図5に示したように、プレス加工後のマーカーインサート13は、塑性変形して、マーカーインサート13と開口部26の内腔面26aの界面の実質的に全面に摩擦的な係合が生じることによって、マーカーハウジング14の開口部26に嵌合固定される。
また、本発明の製造方法によれば、マーカーインサート13とマーカーハウジング14との境界およびその周辺部において段差や隙間が生じにくいため、耐腐食性にも優れたステントを製造することができる。
尚、図6に示したような従来の一般的な製造方法では、基部62の半径がR4である平坦先端部を有する圧子61によりプレスし、マーカーインサート13をマーカーハウジング14に圧着嵌合して固定するが、R4をマーカーインサート13の半径よりも大きくせざるを得ず、プレス加工時に圧子とマーカーハウジング14が接触してしまい、マーカーハウジングやステントが変形し、段差や隙間無く圧着嵌合しにくい傾向がある。
本発明で用いる圧子21において、基部22の形状は、本発明の効果を損なわない範囲で特に限定されないが、例えば、中心軸210方向の一部分、又は、全長に亘る部分の中心軸210方向に直交する方向の断面の形状が、正方形、長方形等の多角形、あるいは、円形や楕円形などを挙げることができる。特に、先端を球面に加工しやすい点や強度の点で、基部22のうち、中心軸210方向のマーカーインサート13に近接する側の部分または全長に亘る部分の前記断面形状が円形であること、即ち、円筒状または円柱状の基部であることが好ましく、全長に亘る部分が円筒状の基部であることがより好ましい。前記基部22が円筒状または円柱状である場合、基部22の外径D1は、マーカーハウジング14の開口部26の大きさや、球面先端形状23の曲率半径R1に合せて適宜選択することができるが、圧子21がプレス加工に耐え得る強度を有する程度の大きさであるのが好ましい。特に、プレス加工時に、マーカーハウジング14内に固定されるマーカーインサート13全体へ、均一に荷重を伝達しやすい点、脱落を防止しやすい点から、マーカーハウジング14の開口部26の内径D3よりも大きいことが特に好ましい。
本発明で用いる圧子21において、球面先端形状23の曲率半径R1は、マーカーインサート13を形成する材料(プレス前のマーカーインサート13a)の特性、マーカーハウジング14の開口部26の内径D3等を考慮して、適宜選択することができるが、圧子21をマーカーハウジング14の外表面25に接触させず、マーカーインサート13へ荷重を効率よく伝達できる点で、開口部26の半径、即ち内径D3の1/2以上の大きさを有することが好ましい。
また、圧子21に用いられる材料としては、プレス加工時に破断や塑性変形しない材料であれば特に限定されないが、ステンレス鋼、炭素鋼、超硬合金等を好ましく用いることができる。
プレス前のマーカーインサート13の形状は、マーカーハウジング14の開口部26内に挿入設置でき、プレスによって凹球面が形成されるとともに、開口部26の内腔面の全面に密着できれば特に限定されない。例えば、本例の開口部26のような円柱状の空間部分に挿入設置する場合は、球形状、リベット形状、円柱形状、凸レンズ形状、円錐台形状等を挙げることができる。このうち、マーカーハウジング14と圧着嵌合により強固に固定させやすい点で円柱形状が好ましい。
本発明で用いるプレス前のマーカーインサート13の外径D2は、X線透視下で視認性を有することができれば特に限定されないが、X線透視下でのマーカー12の位置の視認性に優れる点で、0.25〜1.00mmの範囲であることが好ましい。
プレス前のマーカーインサート13aの厚みT2は、プレス加工時に、圧子21がマーカーハウジング14の表面に接触させることなく、開口部26と嵌合することができれば特に限定されないが、プレス加工時の上下方向の可動距離を長く設定できる点から、マーカーハウジング14の開口部26の深さT3よりも0.02〜0.10mm大きいことが好ましい。
また、プレス前のマーカーインサート13aの体積は、プレス加工時に、圧子21がマーカーハウジング14の外表面25に接触することなく、プレス加工により開口部26と圧着嵌合により固定できれば特に限定されない。
本発明で用いるマーカーハウジング14の開口部26における内腔の形状は、マーカーインサートを挿入設置できれば特に限定されないが、円柱形状や、円錐台形状、あるいは非貫通の形状の内腔を有することもできる。
マーカーハウジング14の内径(開口部26の外径に相当する。)D3は、プレス前のマーカーインサート13aが容易に導入設置でき、且つ、プレス加工時に開口部26の中心とプレス前のマーカーインサート13aの中心が大幅なずれを生じない大きさが好ましく、具体的には、プレス前のマーカーインサート13aの外径D2よりも0.01〜0.10mm大きいことが好ましい。
(ステント製造装置とそれを用いたステントの製造方法)
<ステント製造装置>
以下、本発明のステント製造装置とそれを用いたステントの製造方法について、図8に基づき、それらの実施の一形態を具体的に説明するが、本発明のステント製造装置とそれを用いたステントの製造方法はこれらに限定されるものではない。また、以下では、ステントとして図1(a)に示す展開図で示されるものを例にして説明するが、これに限定されるものではない。
図8は、本発明のステント製造装置の実施の一形態を模式的に示した斜視図である。
図8に示す実施形態のステント製造装置80は、マンドレル31、顕微鏡81、プレス装置82、マンドレル把持機構83、マンドレル軸方向移動機構84、及びマンドレル回転機構85を備える。また、これらは基台801の上に設置されている。
マンドレル31は、製造装置80より取り外し可能である。そのため、マーカーインサートが未設置の予め製造した管状体のステント(以下、ステント部材と呼称する。)を製造装置80に設置する時に、一旦、マンドレル31を製造装置80より取り外し、そのステント部材にマンドレル31を挿通した後、ステント部材が挿通された状態のマンドレル31を再び製造装置80に設置固定することができる。
マンドレル31は、ステント部材を挿通し固定するため、ステントの内径以上の大きさの外径を有することが好ましい。また、その外径の上限としては、ステントのメッシュ構造部分が塑性変形しない程度の大きさであるのが好ましい。この場合、メッシュ形状にもよるが、概ね、ステント部材の内径に1mm加えた大きさ以下が好ましく、同内径に0.2mm加えた大きさ以下がより好ましい。メッシュ構造の伸縮性を利用して、マンドレルにステント部材を容易に固定して、マンドレルに対するスンテント部材の相対移動を抑制できる点で好適である。また、図示しないが、ステント部材を固定するための機構、例えば、メカニカルチャックやマグネットチャック、あるいは真空チャック、エアチャックなどの各種チャック機構を有していても良い。このような機構を有することで、マンドレル31の外径がステントの内径より小さい場合であっても、マンドレル31にステント部材を容易に固定することができる。
マンドレル31に用いることのできる材料としては、プレス加工時に破断や塑性変形しない材料であれば特に限定されない。例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、超硬合金等を好ましく用いることができる。
顕微鏡81は、マーカーハウジング14の開口部26の内部における、プレス加工前のマーカーインサート13aの配置状態、並びに、プレス加工後のマーカーインサート13の配置状態及びマーカーハウジング14の外表面25の状態等を確認するために好ましく用いることができる。顕微鏡81は、光学顕微鏡、特に実体顕微鏡であり、双眼の接眼レンズ部810及び対物レンズ部811を有する鏡筒部812と、鏡筒部812を上下に移動可能に支持する鏡柱部813を有する架台部814を有する。鏡筒部812の上下の移動は、図示しない高さ調節ネジ等により行うことができる。本発明では、プレス前後のマーカーインサートの状態等を良好に確認する観点から、対物レンズ部に使用する対物レンズの倍率として5〜100倍の光学倍率を有することが好ましい。
また、顕微鏡81の接眼レンズ部810に使用する接眼レンズ91の一方は、図9に示したように、顕微鏡視野内で見ることができる、交点が視野の中心点93と一致する複数の補助線92を備えていることが好ましい。これにより、マンドレル31が挿通されたステント部材にプレス前のマーカーインサート13aをマーカーハウジング14の開口部26に挿入設置した時に、開口部26に対するマーカーインサート13aの位置合わせを容易に行うことができる。
以上のような顕微鏡81としては、市販のものを使用することが可能である。
また、図示しないが、顕微鏡視野を明るくするための光源を設けてもよい。
プレス装置82は、プレス前のマーカーインサート13aをプレスして、マーカーインサート13をマーカーハウジング14に設けられた開口部26に嵌合圧着するための圧子21を有する。圧子21は前述のように、中心軸方向に連接される基部22と先端部27を有し、先端部27は球面形状(球面先端形状23)を有している(図2〜5参照)。本実施形態では、圧子21は、その中心軸方向(以下、上下方向とも呼称する。)に移動可能な可動部820に固定されている。また、可動部820は支持部821により支持され、支持部821は支柱部822に固定され、支柱部822が架台814に固定されている。また、可動部820には、図示しない荷重計が接続されているのが好ましい。接続された荷重計によりプレス加工時の荷重を確認することができる。また、可動部820は上下方向に正確に移動可能であることが好ましい。これにより、プレス加工をより正確に行うことができる。
可動部820は、様々な大きさや形状のマーカーハウジングまたはこのようなマーカーハウジングを有するステント部材に適用できる点で、圧子21が着脱可能な構造を備えていることが好ましい。
プレス装置82は、可動部820の移動速度や移動距離、可動部820に固定された圧子21によるプレス加工時の荷重等を制御、記録するための電子機器(図示せず)に接続されるのが好ましい。それにより、プレス荷重、移動速度、移動変位、及びプレス加圧の保持時間等のプレス加工条件を設定、実行、及び記録できる。このようなプレス装置としては、例えば、ロードセルを備えた卓上型圧縮試験機に前述の圧子21を適用することで実現できる。
マンドレル把持機構83の形状や把持方式は、マンドレル31の両方の端部を着脱可能に把持し、固定する機能を有していれば、特に限定されないが、マンドレル31の着脱を容易に行える点で、メカニカルチャック、マグネットチャック、エアチャック、真空チャック等のチャック機構により構成されていることが好ましい。マンドレル31の一方の端部をマンドレル把持機構83に形成された開口部(図示せず)に部分的に挿入し、例えば、エアチャックによりマンドレル31を把持し、固定することができる。
図8に示す例では、マンドレル31の長軸方向の両端を挟むように一対のマンドレル把持機構83が設けられている。各マンドレル把持機構83は、マンドレル31の一方の端部を把持する把持部831と把持部831を支持する支持部832とを有する。そして、その少なくとも一方の把持部831は、前述のチャック機構を有している。したがって、もう一方の把持部831は、マンドレル31の端部を受け入れる開口部(図示せず)だけを設けてもよい。また、図示しないが、マンドレル31を着脱するため、支持部832を把持部831とともにマンドレル31の長軸方向に移動可能にしたり、それらを移動機構84から着脱可能にしたり、把持部831を支持部832に対して着脱可能にしたりすることもできる。
マンドレル回転機構85は、マンドレル把持機構83の把持部831により固定されたマンドレル31を長軸方向の中心軸を中心に回転させることで、マンドレル31が挿通されて固定されているステント部材をマンドレル31と一体に回転させることができる。そのため、プレス加工時及び顕微鏡観察時に、マーカーハウジング14とプレス前後のマーカーインサート13a、13を正確に位置決めすることができる。また、マンドレル31の回転時は、マンドレル把持機構83の把持部831を回転させることができる機能を有していることが好ましい。図8に示す例では、一方のマンドレル把持機構83の支持部832にマンドレル回転機構85が把持部831とともに支持されている。マンドレル回転機構85は把持部831を回転させることで、把持部831に把持されたマンドレル31を回転させる。本例では、マンドレル回転機構85は、一方のマンドレル把持機構83にのみ設けられているが、両方に設けてもよい。
マンドレル軸方向移動機構84は、圧子21の中心軸210と顕微鏡の視野の中心点93が一致するようにマンドレルを相対的に移動させることができる機構を意味している。換言すると、マンドレル31の所定位置が、圧子21の中心軸210と顕微鏡の視野の中心点93とに一致するように、マンドレル31がプレス装置82及び顕微鏡81に対して相対的に移動できる機構を意味している。マンドレル31の所定位置とは、マンドレル31が挿通されているステント部材のマーカーハウジング14の開口部26の中心点を意味する。この中心点とは、好適なプレス加工が行える範囲で、その近傍部を含む概念である。
尚、相対的に移動させることができる機構とは、マンドレル31の所定位置が、プレス装置82の圧子21の中心軸210と顕微鏡の視野の中心点93とに一致するように、マンドレル31を固定したプレス装置82と顕微鏡81に対して移動させる機構、あるいは、マンドレル31は固定され、プレス装置82と顕微鏡81を移動させる機構であることを意味している。
例えば、図8に示したマンドレル軸方向移動機構84は、マンドレル31、マンドレル把持機構83、及びマンドレル回転機構85を可動台841に載せたユニットを、基台801に固定した一対の平行する直線状のレール842に沿って移動させ、基台801にレール842に沿って固定したプレス装置82及び顕微鏡81に対して、マンドレル31が、マンドレル軸方向に移動する機構である。また、図示しないが、マンドレル31の所定位置が、圧子21の中心軸210と顕微鏡の視野の中心点93とに一致するように、マンドレル31がプレス装置82及び顕微鏡81に対して相対的に移動できる限り、レール842は曲線であってもよい。
マンドレル軸方向移動機構84は、顕微鏡81の視野の中心点93及びプレス装置82の圧子21の中心軸210と、マンドレル31の所定位置が一致する位置で停止、固定できるストッパー機構を備えていることが好ましい。可動台841は、手動で移動させてもよいし、図示しない駆動装置を用いて自動で移動させてもよい。
<本発明のステント製造装置を用いたステントの製造方法>
次に、本発明のステント製造装置を用いたステントの製造方法について、図8に示したステント製造装置80を用いた場合を例にして説明する。
先ず、例えば、マーカーインサート13を配置していない図1(a)に示すメッシュ構造部分とマーカーハウジング14を有する円筒形状のステント部材を製造する。
そして、マンドレル31を円筒形状のステント部材に挿通して、ステント部材はマンドレル31に固定される。マンドレル31は、マンドレル把持機構83(ここでは、ドリルをボール盤などに固定するためのチャックであるドリルチャックと呼ばれるメカニカルチャック)により固定される。
この時、マーカーハウジング14の開口部26へプレス前のマーカーインサート13aを挿入設置する方法は、特に限定されないが、プレス前のマーカーインサート13aをピンセットで把持して挿入設置してもよいし、自動化された装置(図示せず)により挿入設置してもよい。マーカーハウジング14の開口部26に対するプレス前のマーカーインサート13aの設置状態は、顕微鏡81で観察し確認することができる。
次に、図9に示したように、各補助線92の交点(視野の中心点93)を、プレス前のマーカーインサート13aの中心と一致させるように、マンドレル軸方向移動機構84やマンドレル回転機構85を操作し位置決めする。そして、マンドレル31の所定位置としての位置決めしたマーカーインサート13aの中心が、圧子21の中心軸210と一致する位置へ、マンドレル軸方向移動機構84を操作しプレス装置82側にマンドレル31とともにステント部材を移動させることによって、圧子21の中心軸210とプレス前のマーカーインサート13aの中心を一致させる。この時の移動距離は、圧子21の中心軸210と、この中心軸210に平行で顕微鏡視野の中心点93を通る直線との最短距離になる。したがって、この最短距離の分だけ、可動台841をレール842に沿って直線移動させるとよい。
マーカーハウジング12とマーカーインサート13の圧着嵌合による固定は、プレス装置82により、圧子21をその中心軸210方向(例えば、上下方向)に移動させて、プレス前のマーカーインサート13aをプレス加工により塑性変形させることにより行うことができる。尚、プレス加工は、プレス装置82に接続された電子機器等(図示せず。)により、所望の圧子21がマーカーインサート13aをプレスすることによる圧縮荷重、その圧縮荷重の保持時間、圧子21の移動速度、圧子21の中心軸210方向の移動変位等を制御して行うことが好ましい。尚、固定後のマーカーインサート13の固定状態やマーカーハウジングの外表面の状態(即ちマーカー12の状態)は、マンドレル移動機構84により、マンドレル31が挿通されたステント11をプレス装置82側から顕微鏡81側に再度移動させることで、顕微鏡81で確認することができる。尚、マーカー12の状態をより詳細に確認する場合は、さらに電子顕微鏡を用いて観察してもよい。
<本発明のステント製造装置を応用したマーカーインサートの保持強度の評価方法>
本発明のステント製造装置によれば、これを応用してマーカーハウジングの開口部に嵌合圧着し固定されたマーカーインサートの保持強度を評価することができる。以下では、図8に示すステント製造装置80を応用した評価装置と評価方法の実施形態の一例を、図7、8に基づき説明する。
≪評価装置≫
評価装置は、図8に示すステント製造装置80における圧子21とマンドレル31を、評価方法に適した構造に変更したものである。したがって、以下では評価装置の圧子とマンドレルについて説明する。また、図8に示すステント製造装置80と共通する構成については同じ符号を用い、図8を参照しつつ説明する。
図7は、本例の評価装置70におけるプレス装置701の可動部820に装着された圧子71の一部、並びに、マンドレル74、及び、それが挿通されたステント11における、マーカーハウジング14に固定されたマーカーインサート13の部分断面を模式的に示したものであり、保持強度評価方法を説明するための説明図である。
保持強度評価に好適に用いることのできる圧子71は、本発明の製造方法に好適に用いる圧子21と同様に、圧子71の中心軸710方向に連接される基部72及び先端部77で構成される。また、先端部77は球面形状を有するのが好ましい。尚、以下の説明では、球面形状の先端部77を符号73として球面先端形状と呼称する。また、中心軸710は、ステント製造装置80における圧子21の中心軸210と一致する。圧子71における、基部72の形状は、本発明の効果を損なわない範囲で特に限定されないが、中心軸710方向の一部分、又は、全長に亘る部分の中心軸210方向に直交する方向の断面の形状が、正方形、長方形等の多角形、円形や楕円形などを挙げることができる。このうち、保持強度評価時に特定の部位に応力が集中することなく荷重の伝達を効率的に行えることで評価の正確性につながる点で、基部72の全長に亘る部分の前記断面形状が円形、即ち円筒状または円柱状の基部が好ましい。
基部72が円筒状または円柱状である場合、基部72の外径D5は、開口部26の大きさや球面先端形状73の曲率半径R5に合せて適宜選択することができるが、基部72の外径D5は、マーカーハウジング14の開口部26の内径D3よりも小さく設定することが好ましい。
保持強度評価に好適に用いることのできるマンドレル74は、表面に開口部75を有している以外は、本発明の製造方法に好適に用いることのできるマンドレルと同様の形状や機能を有している。
マンドレル74の表面にある開口部75の内径D6は、マーカーハウジング14の開口部26の内径D3よりも大きいことが好ましい。
尚、保持強度評価用の圧子71及びマンドレル74に用いられる材料は、それぞれ本発明のステント製造方法及び製造装置で好適の用いることのできる圧子21及びマンドレル31と同様の特性を有していることが好ましい。
≪評価装置を用いた評価方法≫
以下に、本発明のステント製造装置を応用したマーカーハウジングに圧着嵌合固定されたマーカーインサートの保持強度を評価する方法について、前述した評価装置を用いる場合を例にして説明する。
前述した<本発明のステント製造装置を用いたステントの製造方法>の場合と同様にして、マーカーインサート13の位置を決め、圧子71でマーカーインサート13をプレスする。そして、プレス時の荷重を測定することで、マーカーインサート13の保持強度を評価することができる。以下、簡単に説明する。
先ず、マーカーインサート13がマーカーハウジング14の開口部26に固定されたステント11にマンドレル74を挿通し、その状態でマンドレル74をマンドレル把持機構83により固定する。そして、顕微鏡81を用いて視野の中心点93(図9参照)をマーカーインサート13の中心と一致させるように、かつ、マーカーインサート13の全体がマンドレル74の開口部75の上に位置するようにマンドレル軸方向移動機構84やマンドレル回転機構85を操作し位置決めする。
次に、マンドレル31の所定位置としての位置決めしたマーカーインサート13aの中心が、圧子71の中心軸710と一致する位置へ、マンドレル軸方向移動機構84を操作しプレス装置701側にマンドレル74とともにステント11を移動させることによって、圧子71の中心軸710とマーカーインサート13の中心を一致させる。
そして、プレス装置701により、マーカーインサート13がマーカーハウジング14の開口部26からマンドレル74の開口部75に脱落するまで、圧子71を中心軸710方向(上下方向)に移動させ、この時の保持強度を測定することによりマーカーインサートの保持強度を評価することができる。
尚、保持強度は、マーカーインサート13と圧子71が接触した時からステントインサート13が脱落するまでのプレス荷重値の測定結果から評価することができる。プレス荷重値としては、脱落する瞬間に荷重がピークに達することから最大値を代表値とすることが好ましい。
以上のように、本発明の実施の形態にかかるステントの製造方法および製造装置について具体例を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態によって制限を受けるものでなく、前・後記の主旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
本発明の製造方法あるいは製造装置は、例示したステントの他に、マーカーインサートを有する様々なステントに好適に用いることができ、例えば、バルーン拡張型ステント、ステントグラフト、合成心臓弁等の植込み型医療装置を挙げることができる。
以下、実施例および比較例に基づいて本発明をより具体的に説明する。
尚、以下の実施例及び比較例はすべて、図8及び図9に示したステントの製造装置及び評価装置を用いて、ステントに放射線不透過性マーカーを取り付け、保持強度評価を行った。但し、比較例では図6に示すような圧子を用いている点で実施例と異なり、保持強度評価で用いた評価装置は図7に示すような圧子を使用している点で、図8に示す製造装置とは異なる。
(実施例1)
内径D3が0.52mmで深さT3が0.20mmの大きさの開口部を備えたマーカーハウジング14を両端部に各4個有するニッケルチタン合金製での内径が8mmの円筒形状のステント部材と、プレス前の形状が外径D2が0.50mmで厚みT2が0.23mmでタンタル製のマーカーインサート13aとを用意した。
外径が8mmのマンドレル31を円筒形状のステント11の中空部分に挿入して、マンドレル31をマンドレル把持機構83で把持した。そして、マーカーインサート13をマーカーハウジング14の開口部26に嵌め込み、顕微鏡81によりマーカーインサート13の中心と顕微鏡視野の中心点93とを一致させるように調整した。その後、マンドレル軸方向移動機構84により、マンドレル31の所定位置としてのマーカーインサート13の中心と圧子21の中心軸210とが一致するように、マンドレル31を移動した。
基部22の外径D1が1.00mmで、先端部27として曲率半径R1が0.50mmの球面先端形状23を備えた圧子21を有するプレス装置82を用い、可動部820により圧子21を10mm/minの速度で中心軸210方向に移動させ、100Nの一定荷重下で10秒間、圧子21の先端部27にてマーカーインサート13aをプレスして、圧縮、変形した後、除荷し、マーカーハウジング14にマーカーインサート13を嵌合圧着し固定した。以上の操作を4回繰り返し、放射線不透過性マーカー(マーカー1〜4)を有するステントを作製した。
(実施例2)
基部22の外径D1が1.00mm、曲率半径R1が1.00mmの圧子21を使用した以外は、実施例1と同様の方法で放射線不透過性マーカー(マーカー1〜4)を有するステントを作製した。
(実施例3)
200Nの一定荷重で10秒間圧縮した以外は、実施例1と同様の方法で、放射線不透過性マーカー(マーカー1〜4)を有するステントを作製した。
(比較例1)
基部62の外径D4が1.00mmで先端に半径R4が0.50mmの平坦面形状63を備えた圧子61を使用した以外は、実施例1と同様の方法で放射線不透過性マーカー(マーカー1〜4)を有するステントを作製した。
(比較例2)
基部62の外径D4が2.00mmで先端に半径R4が1.00mmの平坦面形状63を備えた圧子61を使用した以外は、実施例1と同様の方法で放射線不透過性マーカー(マーカー1〜4)を有するステントを作製した。
(比較例3)
基部62の外径D4が1.00mmで先端に半径R4が0.50mmの平坦面形状63を備えた圧子61を使用した以外は、実施例3と同様の方法で放射線不透過性マーカー(マーカー1〜4)を有するステントを作製した。
(マーカーの保持強度)
マーカーの保持強度の評価の手順を以下に示す。
各実施例および各比較例で作製したステントを外径が8mmのマンドレル74に挿入し、マンドレル74の表面にある内径D6が0.60mmの開口部75にステントのマーカー部分を合せて設置し、基部72の外径D5が0.20mmで先端に曲率半径R5が0.15mmの球面先端形状73を備えた圧子71を用い、圧子71を10mm/minの速度でマーカーインサート13がマーカーハウジング14から脱落するまで押し込み、そのときの最大荷重をマーカーの保持強度として評価した。各実施例および各比較例について、N=4で評価した結果を表1に示した。即ち、表1は実施例および比較例の1つのステントについて4つのマーカー1〜4の測定結果である。
(マーカーの外観)
マーカーの外観の評価の手順を以下に示す。
各実施例および各比較例で作製したステントにおいて、マーカー1〜4のマーカーハウジング14の外表面の外観を、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクサイエンス製、S−3000N)を用いて観察した。尚、マーカーハウジング14の観察は、N=4で評価し、結果を表1に示した。即ち、表1は実施例および比較例の1つのステントについて4つのマーカー1〜4の測定結果である。
比較例2において4試料中1個に1箇所(計1箇所)、比較例3において4試料中4個に各1箇所(計4箇所)のクラックが確認された。比較例2および比較例3以外においては、クラックは確認されなかった。
Figure 2014181713
(結果)
実施例1〜3では、本発明の効果により、マーカーインサートの保持強度が十分に大きくステントから脱落しにくいことが担保されていることがわかる。また、マーカー取り付け後のマーカーハウジング14にはクラックは無く、本発明の効果により、ステントのマーカーハウジングへの影響はほとんどないことがわかる。
比較例1および2では、マーカーの保持強度が低く、マーカーインサートの脱落しにくいことが担保されておらず、更に比較例2に至っては、マーカー取り付け後のマーカーハウジング14にはクラックが確認されており、使用時におけるステントの破断など、ステントのメッシュ構造部分への影響が少なからずあることがわかる。ステントハウジングにクラックが発生した場合にメッシュ構造部分へ影響があることは、次のように考えられることによる。例えば、ステントが、体内管腔内に設置された場合、脈動、運動等により、捩り、曲げ、圧縮等が複合した負荷を受ける。そのため、マーカーハウジングにクラックがあると、それがメッシュ構造部分に進展し、メッシュ構造部分の強度、耐久性が低下する可能性がある。
比較例3では、マーカーの保持強度が比較的高いものの、マーカー取り付け後のマーカーハウジング14にはクラックが確認されており、効率的なマーカー取り付けが実施できていないことがわかる。
このことから、本発明は、ステントのマーカーハウジング及びメッシュ構造部分へのダメージを抑制するとともに、効率的にマーカーの保持を実施可能とする方法であることがわかる。
11 ステント
12 放射線不透過性マーカー(マーカー)
13 マーカーインサート
14 マーカーハウジング
21 圧子
22 基部
23 球面先端形状
24 マーカーインサート外表面
25 マーカーハウジング外表面
26 開口部
27 先端部
31 マンドレル
61 圧子
62 基部
63 平坦面先端形状
70 評価装置
71 圧子
72 基部
73 球面先端形状
74 マンドレル
75 開口部
80 ステント製造装置
81 顕微鏡
82 プレス装置
83 マンドレル把持機構
84 マンドレル軸方向移動機構
85 マンドレル回転機構
91 接眼レンズ
92 補助線
1 基部外径
1 球面先端形状曲率半径
2 マーカーインサート外径
2 マーカーインサート厚み
3 マーカーハウジング開口部内径
3 マーカーハウジング開口部深さ
4 基部外径
4 平坦面先端形状半径
5 基部外径
5 球面先端形状曲率半径
6 開口部内径

Claims (7)

  1. 管状体に形成され、マーカーハウジングとマーカーインサートで構成される少なくとも1つのマーカーを備えたステントの製造方法において、
    圧子でマーカーインサートをプレスして、前記マーカーハウジングに設けられた開口部に嵌合圧着し固定する際に、マーカーインサートと接する先端部が球面形状を有している圧子を用いるステントの製造方法。
  2. 前記圧子は、基部と先端部で構成されており、前記基部の断面形状がマーカーハウジングの開口部の内径以上の外径を有する円形である、請求項1に記載のステントの製造方法。
  3. 前記先端部の曲率半径が、マーカーハウジングの開口部の半径の同等以上である、請求項1または2に記載のステントの製造方法。
  4. 管状体に形成され、マーカーハウジングとマーカーインサートで構成される少なくとも1つのマーカーを備えたステントを製造するステント製造装置であって、
    該ステント製造装置は、マーカーインサートをプレスしてマーカーハウジングに設けられた開口部に嵌合圧着するための圧子を取り付けたプレス装置と、顕微鏡と、マンドレルとを備え、
    前記圧子のマーカーインサートと接する先端部が球面形状を有しているステント製造装置。
  5. 前記マンドレルの所定位置が、前記圧子の中心軸と顕微鏡の視野の中心点とに一致するように、前記マンドレルが前記プレス装置及び顕微鏡に対して相対的に移動できる請求項4に記載のステントの製造装置。
  6. 管状体に形成され、マーカーハウジングとマーカーインサートで構成される少なくとも1つのマーカーを備えたステントであって、
    前記マーカーインサートの外表面形状が凹球面形状であるステント。
  7. 前記マーカーインサートと前記マーカーハウジングとの境界において、前記マーカーインサートの外表面の位置と前記マーカーハウジングの外表面の位置とが一致している請求項6記載のステント。
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