KR20150130300A

KR20150130300A - 개량된 소엽 및 판막 장치

Info

Publication number: KR20150130300A
Application number: KR1020157025135A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 씨 브루크만; 코디 엘 하트만
Original assignee: 더블유.엘. 고어 앤드 어소시에이트스, 인코포레이티드
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2015-11-23
Also published as: AU2014238323A1; JP2016510645A; CN105050544A; WO2014149319A1; AU2014238323B2; EP2967850A1; CA2900676A1; HK1215999A1

Abstract

본 발명은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동함에 따라 소엽(leaflet)의 운동을 안정화하는 인공 판막(100) 내에 사용을 위한 소엽(140)을 제공한다. 실시예에 따르면, 인공 판막은 소엽이 제조되는 필름의 층들 사이에 강성 요소(150)를 포함하는 소엽(140)을 구비한다.

Description

개량된 소엽 및 판막 장치{IMPROVED LEAFLET AND VALVE APPARATUS}

본 발명은 일반적으로 판막 소엽(valve leaflet) 및 인공 판막(prosthetic valves) 및 더 구체적으로는 인공 심장 판막과 같은, 판막 소엽을 갖는 장치 및 시스템에 관한 것이다.

자연 판막(native valve)의 기능 및 성능을 모방하려고 시도하는 생체인공 판막이 개발되어 왔다. 가요성 소엽(leaflet)이 소심막(bovine pericardium)과 같은 생물학적 조직으로부터 제조된다. 몇몇 판막 디자인에서, 생물학적 조직은 이식될 때 소엽을 지지하고 치수 안정성을 제공하는 비교적 강성 프레임 상에 봉합된다(sewn). 생체인공 판막은 단기간에 우수한 혈류역학적 및 생물역학적 성능을 제공할 수 있지만, 다른 파괴 모드(failure modes) 중에서, 석회화(calcification) 및 첨판 파열(cusp tears)의 경향이 있어, 재수술 및 치환술을 필요로 한다.

본 명세서에서 합성 소엽 판막(synthetic leaflet valve: SLV)이라 칭하는 더 내구성이 있는 가요성 소엽 인공 판막을 제공하기 위해, 생물학적 조직의 대체물로서, 무엇보다도 폴리우레탄과 같은 합성 재료를 사용하려는 시도가 이루어져 왔다. 그러나, 합성 소엽 판막은 무엇보다도, 내구성 합성 재료의 준최적의 디자인 및 결여에 기인하여, 조기 파괴를 겪기 때문에 유효한 판막 치환 옵션이 되지 않는다.

개별 소엽을 프레임(생물학적 및 합성)에 봉합하는 것과, 합성 소엽에 대해서만, 프레임 상에 폴리머를 사출 성형하고 침지 코팅(dip coating)하는 것을 포함하여, 다수의 제조 기술이 소엽을 프레임에 결합하는 데 사용되어 왔다. 다수의 경우에, 최종적인 소엽은 프레임 상에 지지되고, 소엽이 프레임에 결합되는 장착 에지 및 피판(flap)이 이동하게 하는 자유 에지를 갖는 피판을 규정한다. 피판은 유체 압력의 영향 하에서 이동한다. 작동시에, 소엽은 상류측 유체 압력이 하류측 유체 압력을 초과할 때 개방하고, 하류측 유체 압력이 상류측 유체 압력을 초과할 때 폐쇄한다. 소엽의 자유 에지는 하류측 유체 압력의 영향 하에서 접합하여 판막을 폐쇄하여 하류측 혈액이 판막을 통해 역류하는 것을 방지한다.

소엽 개방 및 폐쇄의 반복적인 하중 하에서 판막 내구성은 소엽의 동적 특성에 부분적으로 의존한다. 얇은 소엽은 판막의 개방 및 폐쇄 작용 중에 소엽의 중앙부에 반복적으로 형성되는 절첩부를 전개할 수 있어, 종종 반복된 굽힘 응력의 위치에서 소엽 내의 구멍(hole)의 형성을 야기한다.

성공적인 합성 소엽 판막을 개발하는 종래의 극복 불가능한 문제점에 대한 일 기여는 합성 소엽 굽힘이 혼란스러운 프로세스가 되게 한다는 것이다. 각각의 소엽은 각각의 사이클에서 반복된 특징적인 굽힘 형상을 취하지만, 각각의 소엽의 특징적인 굽힘 형상은 인접한 소엽과는 상이하다. 몇몇 경우에, 소엽 굽힘 프로파일은 대반경의 연속적인 3차원 곡선이다. 그러나, 다른, 특히 매우 얇은 재료에서, 치밀한 반경의 굽힘부가 평면외 좌굴(buckling)의 형태로 나타나 소엽 파괴를 야기하는 높은 스트레인을 부여한다.

따라서, 지금까지 개발되어 온 판막과 비교될 때, 동등한, 또는 더 양호한, 향상된 혈류역학적 성능을 여전히 제공하면서 향상된 수명을 나타내는 얇은 소엽 인공 판막에 대한 요구가 존재한다.

실시예에 따르면, 본 발명은 심장 판막 치환과 같은 판막 치환 또는 강화를 위한 장치 및 시스템을 포함한다. 본 발명은 통상의 인공 판막 혈류역학을 향상시킬 뿐만 아니라, 또한 조기 소엽 파괴를 감소시키는 소엽 디자인 또는 변형예 및 소엽형 심장 판막에 관련된다. 달리 말하면, 본 명세서에 고려된 소엽 디자인은 그렇지 않으면 치밀 반경 좌굴을 나타낼 향상된 성능 및 향상된 판막 소엽의 수명을 나타낸다.

다른 실시예에 따르면, 소엽은 소엽의 운동을 안정화함으로써 수명 및 혈류역학 성능의 모두를 향상시키는 안내 요소를 포함한다. 안내 요소는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동함에 따라 소엽에 의해 점유된 굽힘 패턴 또는 형상을 제어하도록 작동 가능하다. 부가적으로, 안내 요소는 소엽의 중앙부 내의 치밀 반경 굽힘, 좌굴, 주름(wrinkling), 및 다른 바람직하지 않은 절첩을 최소화하거나 또는 제거하도록 작동 가능하여, 따라서 그 혈류역학적 성능 및 그 수명의 모두에 기여한다.

다른 실시예에 따르면, 인공 판막용 소엽은 함께 결합되고 소엽 형상으로 구성된 필름의 복수 층을 포함한다. 하나 이상의 안내 요소가 필름의 복수 층들 중 2개 층 사이에 결합되고, 안내 요소는 필름의 복수 층에 비해 상대적으로 더 강상이다.

다른 실시예에 따르면, 인공 판막은 프레임, 적어도 하나의 소엽, 및 안내 요소를 포함한다. 각각의 소엽은 함께 결합된 필름의 복수의 층을 포함한다. 각각의 소엽은 소엽 기부, 소엽 기부에 대향하는 소엽 에지부, 및 소엽 기부와 소엽 에지부 사이의 중앙부를 형성한다. 소엽은 소엽 기부의 적어도 일부를 따라 프레임에 결합된다. 안내 요소는 소엽이 제조되는 필름의 복수의 층들 중 2개 사이에 결합된다. 안내 요소는 중앙부에 배치되고 프레임으로부터 이격된다. 안내 요소는 필름의 복수의 층에 비교하여 비교적 더 강성이다.

다른 실시예에 따르면, 인공 판막은 프레임, 적어도 하나의 소엽, 및 안내 요소를 포함한다. 각각의 소엽은 함께 결합된 필름의 복수의 층을 포함한다. 각각의 소엽은 소엽 기부, 소엽 기부에 대향하는 소엽 에지부, 및 소엽 기부와 소엽 에지부 사이의 중앙부를 형성한다. 각각의 소엽은 소엽 기부의 적어도 일부를 따라 프레임에 결합된다. 각각의 소엽은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 피벗 가능하다. 중앙부는 소엽 에지부와 소엽 기부 중 적어도 하나보다 큰 강성을 갖는다.

다른 실시예에 따르면, 인공 판막용 소엽은 함께 결합되고 소엽의 형태로 구성된 필름의 복수의 층 및 필름의 복수의 층들 중 2개 사이에 결합된 하나 이상의 안내 요소를 포함한다. 소엽은 소엽 에지부 및 소엽 에지부로부터 대향하는 소엽 기부 및 소엽 에지부와 소엽 기부 사이의 중앙부를 형성한다. 안내 요소는 중앙부에 위치된다. 안내 요소는 필름의 복수의 층에 비교하여 비교적 더 강성이다. 하나 이상의 안내 요소는 소엽이 인공 판막 내에서 전개되고 인공 판막이 소엽을 굴곡하도록 작동될 때 소엽이 소엽 기부로부터 실질적으로 피벗하도록 소엽 기부로부터 방사하지만 그로부터 이격되어 정렬되는 길이를 갖는다.

실시예는 유사한 도면 부호가 유사한 요소를 나타내고 있는 첨부 도면과 함께 설명될 것이다.
도 1a는 실시예에 따른, 폐쇄 구성에서 판막의 실시예의 평면도이다.
도 1b는 실시예에 따른, 개방 구성에서 도 1a의 판막의 실시예의 축방향 도면이다.
도 2는 실시예에 따른, 폐쇄 구성에서 판막의 실시예의 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른, 판막 프레임의 실시예의 사시도이다.
도 4a는 실시예에 따른 안내 요소를 갖는 소엽을 갖는 폐쇄 구성에서 판막의 실시예의 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 판막의 실시예의 축방향 도면이다.
도 4c는 도 4a의 판막의 실시예의 축방향 도면이다.
도 5는 실시예에 따른, 안내 요소를 포함하는 소엽을 갖는 판막의 실시예의 축방향 도면이다.
도 6은 실시예에 따른, 안내 요소를 포함하는 소엽을 갖는 판막의 실시예의 축방향 도면이다.
도 7은 실시예에 따른, 안내 요소 및 2개의 안내 요소를 포함하는 소엽을 갖는 판막의 실시예의 축방향 도면이다.
도 8은 실시예에 따른, 5개의 안내 요소를 포함하는 소엽을 갖는 판막의 실시예의 축방향 도면이다.
도 9는 실시예에 따른, 중앙 안내 요소 및 2개의 측면 안내 요소를 포함하는 소엽을 갖는 판막의 실시예의 축방향 도면이다.
도 10은 안내 요소를 포함하는 소엽을 갖는 판막의 실시예의 축방향 도면이다.
도 11은 실시예에 따른, 안내 요소가 필름의 층들 중 적어도 2개 사이에 내장되어 있는, 층들을 형성하는 필름을 그 위에 권취하는 프로세스에서 맨드릴에 결합된 소엽 프레임의 측면 사시도이다.
도 12는 실시예에 따른, 필름의 층들 사이의 안내 요소의 단면도이다.

당 기술 분야의 숙련자들은 본 발명의 다양한 양태들이 의도된 기능을 수행하도록 구성된 임의의 수의 방법 및 장치에 의해 실현될 수 있다는 것을 즉시 이해할 수 있을 것이다. 달리 말하면, 다른 방법 및 장치가 의도된 기능을 수행하도록 본 명세서에 구체화될 수도 있다. 본 명세서에 언급된 첨부 도면은 모두 실제 축적대로 도시되어 있는 것은 아니라, 본 발명의 다양한 양태를 예시하기 위해 과장되어 있을 수도 있고, 이와 관련하여 도면은 한정으로서 해석되어서는 안된다는 것이 또한 주목되어야 한다.

본 명세서의 실시예는 다양한 원리 및 확신과 관련하여 설명될 수도 있지만, 설명된 실시예는 이론에 의해 구속되어서는 안된다. 예를 들어, 실시예는 인공 판막, 더 구체적으로 인공 심장 판막과 관련하여 본 명세서에 설명된다. 그러나, 본 발명의 범주 내의 실시예는 유사한 구조 및/또는 기능의 임의의 판막 또는 메커니즘을 향해 적용될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 범주 내의 실시예는 비-심장 용례에 적용될 수 있다.

인공 판막의 배경에서 본 명세서 설명된 바와 같은 용어 "소엽"은 일방향 판막의 가요성 구성 요소이고, 여기서 소엽은 압력차의 영향 하에서 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 작동 가능하다. 개방 위치에서, 소엽은 혈액이 판막을 통해 유동할 수 있게 한다. 폐쇄 위치에서, 소엽은 판막을 통한 역류를 실질적으로 차단한다. 다수의 소엽을 포함하는 실시예에서, 각각의 소엽은 혈액의 역류를 차단하기 위해 적어도 하나의 이웃하는 소엽과 협동한다. 혈액 내의 압력차는 예를 들어, 심장의 심실 또는 심방의 수축에 의해 발생되고, 이러한 압력차는 통상적으로 폐쇄될 때 소엽의 일 측면에 축적하는 유체 압력으로부터 발생한다. 판막의 유입측의 압력이 판막의 유출측의 압력을 상회하여 상승함에 따라, 소엽은 개방하고 혈액이 그를 통해 유동한다. 혈액이 판막을 통해 이웃하는 실(chamber) 또는 혈관 내로 유동함에 따라, 유입측의 압력은 유출측의 압력과 평형화된다. 판막의 유출측의 압력이 판막의 유입측의 혈압을 상회하여 상승함에 따라, 소엽은 폐쇄 위치로 복귀하여 일반적으로 판막을 통한 혈액의 역류를 방지한다.

본 명세서에 사용될 때 용어 "멤브레인"은 이에 한정되는 것은 아니지만, 발포 플루오로폴리머와 같은 단일의 조성물 및 이에 한정되는 것은 아니지만 다공성 폴리에틸렌과 같은 파이버를 형성하는 구조를 갖는 합성 폴리머를 포함하는 재료의 시트이다.

본 명세서에 사용될 때 용어 "복합 재료"는 이에 한정되는 것은 아니지만 발포 플루오로폴리머와 같은 멤브레인과, 이에 한정되는 것은 아니지만 플루오로엘라스토머와 같은 엘라스토머의 조합을 칭한다. 엘라스토머는 멤브레인의 다공성 구조 내에 흡수되고(imbibed), 멤브레인의 하나 또는 양 측면 상에 코팅되고, 또는 멤브레인 상에 코팅되고 멤브레인 내에 흡수된 것의 조합일 수 있다.

본 명세서에 사용될 때 용어 "라미네이트"는 멤브레인, 복합 재료, 또는 다른 재료, 예를 들어 엘라스토머, 및 이들의 조합의 다수의 층을 칭한다.

본 명세서에 사용될 때 용어 "필름"은 일반적으로, 멤브레인, 복합 재료, 또는 라미네이트 중 하나 이상을 칭한다.

용어 "소엽 윈도우"는 소엽이 그로부터 연장하는 프레임이 형성하는 공간으로서 정의된다. 소엽은 프레임 요소로부터 또는 프레임 요소에 인접하여 연장하고 그로부터 이격될 수도 있다.

용어 "자연 판막 오리피스(native valve orifice)" 및 "조직 오리피스(tissue orifice)"는 인공 판막이 그 내에 배치될 수도 있는 해부학적 구조를 칭한다. 이러한 해부학적 구조는 심장 판막이 수술로 제거되어 있을 수도 있고 또는 제거되어 있지 않을 수도 있는 위치를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 인공 판막을 수용할 수 있는 다른 해부학적 구조는 정맥, 동맥, 관(duct) 및 션트(shunt)를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니라는 것이 이해된다. 판막 오리피스 또는 임플란트 부위는 또한 판막을 수용할 수도 있는 합성 또는 생물학적 관 내의 위치를 칭할 수도 있다는 것이 또한 이해된다.

본 명세서에 사용될 때, "결합(couple)"은 직접적으로 또는 간접적으로, 그리고 영구적으로 또는 일시적으로, 연결, 접속, 부착, 접착, 고착 또는 접합을 의미한다.

본 명세서의 실시예는 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니지만, 심장 판막 치환에 적합한 인공 판막을 위한 다양한 장치, 시스템, 및 방법을 포함한다. 판막은 일방향 판막으로서 작동 가능하고, 여기서 판막은 소엽이 유동을 허용하도록 개방되고 판막 오리피스를 폐색하고 역류를 방지하도록 폐쇄되는 판막 오리피스를 형성한다.

실시예는 심장 판막 치환과 같은 판막 치환 또는 강화를 위한 장치 및 시스템에 관련된다. 본 발명의 실시예는 통상의 인공 판막 혈류역학을 향상시킬 뿐만 아니라, 또한 소엽 피로 및 파괴를 감소시키는 소엽 디자인 또는 변형예 및 소엽형 심장 판막에 관련된다. 달리 말하면, 본 명세서에 제시된 소엽 실시예는 향상된 소엽 굽힘, 및 이에 의해 향상된 수명 및 향상된 혈류역학을 제공한다.

본 명세서에 제공된 실시예는 이에 한정되는 것은 아니지만, 소엽의 굽힘 특성을 제어하는 것과 같은, 소엽의 이동의 제어를 허용하는 하나 이상의 안내 요소를 포함하는 인공 심장 판막 소엽에 관련된다.

본 명세서에 제시된 실시예에 따르면, 인공 판막은 복수의 폴리머 소엽을 포함한다. 폴리머 소엽은 멤브레인, 복합 재료 또는 다른 재료, 예를 들어 엘라스토머, 및 이들의 조합의 다수의 층의 라미네이트를 포함한다. 하나 이상의 안내 요소는 멤브레인 또는 복합 재료의 다수의 층 중 2개 사이에 놓인 라미네이트에 결합되고 그 내에 내장된다. 안내 요소는 예를 들어 소엽의 굽힘 특성을 제어하기 위해 소엽 상에 구조적 영향을 제공하도록 작동 가능하다. 안내 요소는 라미네이트층 내에 완전히 내장되기 때문에, 안내 요소는 소엽에 영구적으로 결합되어 유지된다. 또한, 안내 요소는 라미네이트층 내에 완전히 내장되기 때문에, 안내 요소는 혈류에 노출되지 않는다.

다른 실시예는 소엽 지지 부재 및 전술된 바와 같은 적어도 하나의 소엽을 포함하는 인공 판막에 관한 것이고, 여기서 소엽은 소엽의 기부를 따라 지지 부재에 연결된다. 소엽은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동 가능하여, 제1 위치에서 판막이 유동 폐색기이고, 제2 위치에서 판막이 유동 오리피스가 된다. 판막은 본 명세서에 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 소엽에 연결된 안내 요소를 더 포함한다. 유사하게, 다수의 소엽(140)을 포함하는 판막 실시예에서, 적어도 하나의 소엽(140)은 안내 요소(150)를 갖지 않을 수도 있고, 반면에 적어도 하나의 소엽은 안내 요소(150)를 포함한다.

다른 실시예에서, 판막은 압축 구성 및 팽창 구성을 포함한다. 이와 같이, 판막은 압축 구성을 얻기 위해 구속 또는 압축력의 인가 하에서 압축 가능하거나 압착 가능할 수 있다. 그러나, 일단 힘이 제거되면, 압축 전과 같은 판막의 팽창 구성이 실질적으로 보유된다. 이를 위해, 지지 부재는 형상 기억 재료를 포함할 수도 있다. 압축 가능한 판막은 현재 공지된 또는 이후에 유도될 혈관내 기술을 거쳐 구현될 수도 있다.

판막

도 1a 및 도 1b는 실시예에 따른, 각각 폐쇄 및 개방 위치에서 판막(100)의 축방향 도면이다. 도 2는 폐쇄 위치에서 판막(100)의 사시도이다. 판막(100)은 실시예에 따른, 프레임(130)과, 프레임(130)에 결합된 소엽(140)을 형성하는, 프레임(130)을 덮는 필름(160)을 포함한다. 도 3은 실시예에 따른, 프레임(130)의 사시도이다.

필름

소엽(140)을 구성하는 필름(160)은 생체적합성 폴리머와 같은 충분히 유연하고 가요성인 임의의 생체적합성 재료를 포함할 수 있다. 필름(162)은 복합 재료를 형성하기 위해 엘라스토머와 조합된 멤브레인을 포함할 수 있다. 필름(160)은 실시예에 따르면, 원섬유(fibril)의 매트릭스 내에 복수의 공간을 포함하는 발포 플루오로폴리머 멤브레인, 및 엘라스토머 재료를 포함하는 복합 재료를 포함한다. 다수의 유형의 플루오로폴리머 멤브레인 및 다수의 유형의 엘라스토머 재료가 본 발명의 범주 내에 유지되면서 라미네이트를 형성하도록 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 엘라스토머 재료는 본 발명의 범주 내에 유지되면서 다수의 엘라스토머, 다수의 유형의 비-엘라스토머 성분, 예를 들어 무기 충전제, 치료제, 방사선 불투과성 마커 등을 포함할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.

필름(160)은 일반적으로 상기에 정의된 바와 같은, 멤브레인, 복합 재료, 또는 라미네이트 중 하나 이상을 칭한다. 소엽(140)은 필름(160)으로 구성된다. 다양한 유형의 필름(160)의 상세가 이하에 설명된다. 실시예에서, 필름(160)은 프레임(130)에 결합하도록 그리고 소엽(140)을 형성하도록 일반적으로 관형 재료로부터 형성될 수 있다. 이하에 설명되는 바와 같이, 라미네이트는 멤브레인 및/또는 복합 재료의 다수의 층을 포함하고, 안내 요소(150)가 멤브레인 및/또는 복합 재료의 적어도 2개의 층에 결합되고 그 내에 내장되어 있다.

실시예에서, 필름(160)은 복합물이라 칭하는 엘라스토머와 조합된 생체적합성 폴리머를 포함한다. 일 실시예에 따른 재료는 원섬유의 매트릭스 내에 복수의 공간을 포함하는 발포 플루오로폴리머 멤브레인, 및 엘라스토머 재료를 포함하는 복합 재료를 포함한다. 다수의 유형의 플루오로폴리머 멤브레인 및 다수의 유형의 엘라스토머 재료는 본 발명의 범주 내에 유지되면서 라미네이트를 형성하도록 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 엘라스토머 재료는 본 발명의 범주 내에 유지되면서 다수의 엘라스토머, 다수의 유형의 비-엘라스토머 성분, 예를 들어 무기 충전제, 치료제, 방사선 불투과성 재료 등을 포함할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.

실시예에 따르면, 복합 재료는 예를 들어 바시노(Bacino)의 미국 특허 제7,306,729호에 일반적으로 설명된 바와 같이, 다공성 ePTFE 멤브레인으로부터 제조된 발포 플루오로폴리머 재료를 포함한다.

설명된 발포 플루오로폴리머 재료를 형성하는 데 사용된 발포형 플루오로폴리머는 PTFE 호모폴리머를 포함할 수도 있다. 대안 실시예에서, PTFE의 혼합물, 발포형 개질 PTFE 및/또는 PTFE의 발포 코폴리머가 사용될 수도 있다. 적합한 플루오로폴리머 재료의 비한정적인 예는 예를 들어, 브랑카(Branca)의 미국 특허 제5,708,044호, 바이유(Baillie)의 미국 특허 제6,541,589호, 사볼(Sabol) 등의 미국 특허 제7,531,611호, 포드(Ford)의 미국 특허 출원 제11/906,877호, 및 수(Xu) 등의 미국 특허 출원 제12/410,050호에 설명되어 있다.

발포 플루오로폴리머 멤브레인은 원하는 소엽 성능을 성취하기 위한 임의의 적합한 마이크로구조를 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 발포 플루오로폴리머는 고어(Gore)의 미국 특허 제3,953,566호에 설명된 바와 같은, 원섬유에 의해 상호 연결된 매듭(node)의 마이크로구조를 포함한다. 원섬유는 복수의 방향으로 매듭으로부터 반경방향으로 연장하고, 멤브레인은 일반적으로 균질 구조를 갖는다. 이 마이크로구조를 갖는 멤브레인은 통상적으로 2 미만, 가능하게는 1.5 미만의, 2개의 직교 방향에서의 매트릭스 인장 강도의 비를 나타낼 수도 있다.

다른 실시예에서, 발포 플루오로폴리머 멤브레인은 바시노(Bacino)의 미국 특허 제7,306,729호에 의해 일반적으로 교시되어 있는 바와 같이, 실질적으로 단지 원섬유의 마이크로구조를 갖는다. 실질적으로 단지 원섬유만을 갖는 발포 플루오로폴리머 멤브레인은 20 m²/g 초과, 또는 25 m²/g 초과와 같은 높은 표면적을 가질 수 있고, 몇몇 실시예에서, 적어도 1.5×10⁵ MPa²의 2개의 직교 방향에서의 매트릭스 인장 강도의 적(product), 및/또는 4 미만, 및 가능하게는 1.5 미만의 2개의 직교 방향에서의 매트릭스 인장 강도의 비를 갖는 고도로 균형화된 강도의 재료를 제공할 수 있다.

발포 플루오로폴리머 멤브레인은 원하는 소엽 성능을 성취하기 위해 임의의 적합한 두께 및 질량을 갖도록 맞춤화될 수 있다. 예로서, 이에 한정되는 것은 아니지만, 소엽(140)은 약 0.1 ㎛의 두께를 갖는 발포 플루오로폴리머 멤브레인을 포함한다. 발포 플루오로폴리머 멤브레인은 약 1.15 g/m²의 면적당 질량을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인은 종방향에서 약 411 MPa 및 횡방향에서 315 MPa의 매트릭스 인장 강도를 가질 수 있다.

부가의 재료가 소엽의 원하는 특성을 향상시키기 위해 기공(pore) 내에 또는 멤브레인의 재료 내에 또는 멤브레인의 층들 사이에 합체될 수도 있다. 본 명세서에 설명된 복합 재료는 원하는 소엽 성능을 성취하기 위해 임의의 적합한 두께 및 질량을 갖도록 맞춤화될 수 있다. 실시예에 따른 복합 재료는 플루오로폴리머 멤브레인을 포함할 수 있고, 약 1.9 ㎛의 두께 및 약 4.1 g/m²의 면적당 질량을 가질 수 있다.

복합 재료를 형성하도록 엘라스토머와 조합된 발포 플루오로폴리머 멤브레인은 다양한 방식으로, 심장 판막 소엽과 같은 고사이클 굴곡 임플란트 용례에 사용을 위해 요구되는 성능 속성을 갖는 본 발명의 요소를 제공한다. 예를 들어, 엘라스토머의 추가는 ePTFE 단독 재료에 의해 관찰된 강성을 제거하거나 감소시킴으로써 소엽의 피로 성능을 향상시킬 수 있다. 게다가, 재료는 손상된 성능을 야기할 수 있는 주름 또는 구김(creasing)과 같은 영구 고정 변형을 경험할 가능성을 감소시킬 수도 있다. 일 실시예에서, 엘라스토머는 발포 플루오로폴리머 멤브레인의 다공성 구조 내의 실질적으로 모든 기공 체적 또는 공간을 점유한다. 다른 실시예에서, 엘라스토머는 적어도 하나의 플루오로폴리머층의 실질적으로 모든 기공 내에 존재한다. 기공 체적을 충전하거나 또는 실질적으로 모든 기공 내에 존재하는 엘라스토머를 갖는 것은 이물질이 복합물 내에 바람직하지 않게 혼입될 수 있는 공간을 감소시킨다. 이러한 이물질의 예는 혈액과의 접촉으로부터 멤브레인 내로 흡인될 수도 있는 칼슘이다. 칼슘이 복합 재료 내에 혼입되면, 심장 판막 소엽에 사용될 때, 예를 들어 주기적인 개방 및 폐쇄 중에 기계적 손상이 발생할 수 있고, 따라서 소엽 내의 구멍의 형성 및 혈류역학의 열화를 유도한다.

실시예에서, ePTFE와 조합된 엘라스토머는 챙(Chang) 등의 미국 특허 제7,462,675호에 설명된 바와 같은, 테트라플루오로에틸렌(TFE) 및 퍼플루오로메틸 비닐 에테르(PMVE)의 열가소성 코폴리머이다. 전술된 바와 같이, 엘라스토머는 발포 플루오로폴리머 멤브레인과 조합되어, 엘라스토머가 발포 플루오로폴리머 멤브레인 내의 실질적으로 모든 공극 공간 또는 기공을 점유하여 복합 재료를 형성하게 된다. 엘라스토머로의 발포 플루오로폴리머 멤브레인의 기공의 이 충전은 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 발포 플루오로 멤브레인의 기공을 충전하는 방법은 발포 플루오로폴리머 멤브레인의 기공 내로 부분적으로 또는 완전히 유동하기에 적절한 점도 및 표면 장력을 갖는 용액을 생성하고 용제를 증발시켜, 충전제를 뒤에 남겨두는 데 적합한 용제 내에서 엘라스토머를 용해하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 복합 재료는 3개의 층, 즉 ePTFE의 2개의 외부층 및 그 사이에 배치된 플루오로엘라스토머의 내부층을 포함한다. 부가의 플루오로엘라스토머가 적합할 수 있고, 챙(Chang) 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0024448호에 설명되어 있다.

다른 실시예에서, 발포 플루오로폴리머 멤브레인의 기공을 충전하는 방법은 발포 플루오로폴리머 멤브레인의 기공을 부분적으로 또는 완전히 충전하도록 분산을 통해 충전제를 전달하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서, 발포 플루오로폴리머 멤브레인의 기공을 충전하는 방법은 발포 플루오로폴리머 멤브레인의 기공 내로 엘라스토머가 유동하게 하는 열 및/또는 압력의 조건 하에서 다공성 발포 플루오로폴리머 멤브레인을 엘라스토머의 시트와 접촉시키는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서, 발포 플루오로폴리머 멤브레인의 기공을 충전하는 방법은 엘라스토머의 프리폴리머(prepolymer)로 기공을 충전하고 이어서 엘라스토머를 적어도 부분적으로 경화함으로써 발포 플루오로폴리머 멤브레인의 기공 내에서 엘라스토머를 중합하는 단계를 포함한다.

엘라스토머의 최소 중량 퍼센트에 도달한 후에, 플루오로폴리머 재료 또는 ePTFE로부터 구성된 소엽은 일반적으로 증가하는 엘라스토머의 백분율로 더 양호하게 수행되어 상당히 증가된 사이클 수명을 야기한다. 일 실시예에서, ePTFE와 조합된 엘라스토머는 챙(Chang) 등의 미국 특허 제7,462,675호 및 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지될 다른 참조 문헌들에 설명된 바와 같은, 테트라플루오로에틸렌 및 퍼플루오로메틸 비닐 에테르의 열가소성 코폴리머이다. 소엽(140)에 사용하기에 적합할 수 있는 다른 생체적합성 폴리머는 우레탄, 실리콘(유기폴리실록산), 실리콘-우레탄의 코폴리머, 스티렌/이소부틸렌 코폴리머, 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌-코-폴리(비닐 아세테이트), 폴리에스터 코폴리머, 나일론 코폴리머, 플루오르화 탄화수소 폴리머 및 상기의 것의 각각의 코폴리머 또는 혼합물의 그룹을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

프레임

도 3은 도 1a 및 도 1b의 실시예의 프레임(130)의 사시도이다. 프레임(130)은 판막 오리피스(102)를 형성하고 소엽(140)에 구조적 하중 지탱 지지를 제공하는 일반적으로 관형 부재이다. 게다가, 프레임(130)은 이식 부위에서 수여 조직(recipient tissue)에 포지티브 결합(positive engagement)을 제공하도록 구성될 수 있다.

프레임(130)은 임의의 금속 또는 폴리머 생체적합성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프레임(130)은 니티놀, 코발트-니켈 합금, 스테인레스강 및 폴리프로필렌, 아세틸 호모폴리머, 아세틸 코폴리머, ePTFE, 다른 합금 또는 폴리머, 또는 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능하기 위한 적절한 물리적 및 기계적 특성을 갖는 임의의 다른 생체적합성 재료와 같은 재료를 포함할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

예로서, 도 1a 내지 도 1b, 도 2 및 도 3의 실시예에 도시되어 있는 바와 같이, 프레임(130)은 개구(aperture)(122)를 갖는 스텐트를 형성한다. 스텐트의 개방 골격(framework)은 사인곡선의 기하학적 형상 및/또는 선형 또는 사행형 시리즈와 같은, 반복 가능한 또는 다른 방식의 임의의 수의 특징부를 형성할 수 있다. 개방 골격은 재료의 튜브 또는 시트 내로 에칭되고, 절단되고, 레이저 절단되거나, 또는 스탬핑될 수 있고, 시트는 이어서 실질적으로 원통형 구조로 형성된다. 다른 실시예에서, 프레임(130)은 중실벽을 가질 수 있다. 대안적으로, 와이어, 굴곡 가능한 스트립, 또는 이들의 시리즈와 같은 세장형 재료(elongated material)가 굴곡되거나 편조되고(braided) 실질적으로 원통형 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 프레임(130)은 당 기술 분야에 공지된 스텐트 또는 스텐트 이식형 구조를 포함할 수 있다.

실시예에 따르면, 프레임(130)은 이식 부위에 대한 포지티브 결합을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 판막(100)은 당 기술 분야에 공지된 바와 같이 조직 오리피스에 봉합되도록 봉합사를 수용하도록 작동 가능한 프레임(130) 둘레에 결합된 봉합 커프(cuff)(도시 생략)를 더 포함한다. 인공 판막을 이식하기 위한 종래의 수술 및 트랜스카테터 기술이 판막(100)을 이식하는 데 사용될 수 있다는 것이 이해된다.

프레임(130)은 3개의 상호 연결된 U형 부분(132)을 포함한다. 각각의 U형 부분(132)은 기부(134)를 형성한다. U형 부분(132)은 인접한 U형 부분과 교차하여 기둥(131)을 형성한다. 프레임(130)은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 3개의 U형 부분(132) 및 3개의 기둥(131)을 포함하고, 이들 기둥의 각각 위에는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 소엽(140)이 결합되어 있다.

프레임(130)은 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니지만, 탄성 변형 가능한 금속 또는 폴리머 생체적합성 재료를 포함할 수 있다. 프레임(130)은 니티놀, 니켈-티타늄 합금과 같은 형상 기억 재료를 포함할 수 있다. 프레임(130)을 위해 적합한 다른 재료는, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 다른 티타늄 합금, 스테인레스강, 코발트-니켈 합금, 폴리프로필렌, 아세틸 호모폴리머, 아세틸 코폴리머, 다른 합금 또는 폴리머, 또는 본 명세서에 설명된 바와 같은 프레임(130)으로서 기능하기 위한 적절한 물리적 및 기계적 특성을 갖는 임의의 다른 생체적합성 재료를 포함한다.

소엽

프레임(130)의 U형 부분(132)의 각각은 프레임(130)의 프레임 외부면(133a) 및 프레임 내부면(133b)에 결합될 수 있는 필름(162)과 같은 생체적합성 재료를 구비하고, 여기서 필름(162)은 소엽(140)을 형성한다. 각각의 소엽(140)은 프레임(130)에 결합되지 않은 소엽 자유 에지(142)를 형성한다.

실시예에 따르면, 소엽(140)은 생체적합성 폴리머와 같은, 특정 목적으로 충분히 유연하고 강한 그리고 생물학적 소스를 갖지 않는 생체적합성 재료를 포함할 수 있다. 실시예에서, 소엽(140)은 복합 재료를 형성하도록 엘라스토머와 조합된 멤브레인을 포함한다.

소엽(140)의 형상은 프레임(130) 및 소엽 자유 에지(142)의 형상에 의해 적어도 부분적으로 규정된다. 소엽(140)의 형상은 또한 이하에 설명되는 바와 같이, 안내 요소(150)에 의해 적어도 부분적으로 규정될 수 있다. 소엽(140)의 형상은 또한, 이들에 한정되는 것은 아니지만 소엽(140)에 사전 결정된 형상을 부여하기 위한 성형 프로세스 및 트리밍(trimming) 프로세스와 같은, 판막(100)을 제조하는 데 사용된 프로세스에 의해 적어도 부분적으로 규정될 수 있다.

유체 유동은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 소엽(140)이 개방 위치에 있을 때 판막 오리피스(102)를 통해 허용된다. 소엽(140)은 소엽(140)이 개방 및 폐쇄됨에 따라, 일반적으로 U형 부분(132)의 기부 둘레에서 굴곡한다. 실시예에서, 판막(100)이 폐쇄될 때, 각각의 소엽 자유 에지(142)의 일반적으로 대략 반부가 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 인접한 소엽(140)의 소엽 자유 에지(142)의 인접한 반부에 접한다(abut). 도 1a 및 도 2의 실시예의 3개의 소엽(140)이 3중점(148)에서 만난다. 판막 오리피스(102)는 소엽(140)이 폐쇄 위치에 있을 때 폐색되어 유체 유동을 중단한다.

소엽(140)은 예를 들어, 심장의 심실 또는 심방의 수축에 의해 발생된 혈액 내의 압력차에서 작동하도록 구성될 수 있는데, 이러한 압력차는 통상적으로 폐쇄될 때 판막(100)의 일 측면에 축적한 유체 압력으로부터 발생한다. 판막(100)의 유입측의 압력이 판막(100)의 유출측의 압력을 상회하여 상승함에 따라, 소엽(140)은 개방하여 혈액이 그를 통해 유동한다. 혈액이 판막(100)을 통해 이웃하는 실 또는 혈관 내로 유동함에 따라, 압력이 평형화된다. 판막(100)의 유출측의 압력이 판막(100)의 유입측의 혈압을 상회하여 상승함에 따라, 소엽(140)은 폐쇄 위치로 복귀하여, 일반적으로 판막(100)의 유입측을 통한 혈액의 역류를 방지한다.

프레임(130)은 특정 목적으로 적합한, 임의의 수의 U형 부분(132) 및 따라서 소엽(140)을 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 U형 부분(132) 및 대응하는 소엽(140)을 포함하는 프레임(130)이 이해된다.

필름(160)은 특정 목적에 적합한 다수의 방식으로 프레임(130)에 결합될 수 있다는 것이 이해된다. 예로서, 비한정적으로, 프레임(130)은 필름(160)의 중첩층으로 감겨질 수 있다. 필름(160)은 프레임(130)의 프레임 외부면(133a) 또는 프레임 내부면(133b)에 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 필름(160)은 프레임 외부면(133a) 또는 프레임 내부면(133b) 중 어느 하나에 결합될 수 있다.

필름(160)은 소엽(140)이 개방 위치에 있을 때, 판막 오리피스(102)를 통한 것 이외에, 판막(100)을 통한 또는 가로질러 혈액이 이동하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 필름(160)은 필름(160)이 덮고 있는 프레임(130)의, 도 3에 도시되어 있는 개구(122)와 같은 임의의 간질 공간(interstitial space)(들) 내의 혈액 유동에 대한 배리어를 생성한다.

필름(160)은 예를 들어, 테이핑(taping), 열 수축(heat shrinking), 접착 및 당 기술 분야에 공지된 다른 프로세스 중 하나 이상을 사용하여, 프레임(130)의 프레임 외부면(133a) 및 프레임 내부면(133b)의 단일의 또는 복수의 위치에 견고하게 고정되거나 다른 방식으로 결합된다. 몇몇 실시예에서, 이에 한정되는 것은 아니지만, 라미네이트와 같은 복수의 멤브레인 복합층이 사용되고, 필름(160)의 적어도 일부를 형성하기 위해 프레임(130)에 결합될 수 있다.

소엽 동역학

심장 판막의 배경에서 사용될 때 본 발명의 실시예에 따른 소엽(140)은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동되도록 구성되는데, 이는 개방될 때 혈액이 유동하게 하고 폐쇄될 때 혈액의 역류를 실질적으로 차단한다. 다수의 소엽(140)을 포함하는 실시예에서, 소엽(140)은 적어도 하나의 이웃하는 소엽(140)과 협동하여 혈액의 역류를 차단하고, 각각의 소엽은 이에 한정되는 것은 아니지만, 프레임(130)에 피벗식으로 또는 회전 가능하게 장착되는 것과 같이, 지지 부재에 결합된다.

소엽(140)이 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이 개방 위치에 있을 때 판막 오리피스(102)를 통해 유체 유동이 허용된다. 소엽(140)은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 소엽(140)이 개방 및 폐쇄됨에 따라 U형 부분(132)의 기부(134) 둘레에서 일반적으로 굴곡한다. 실시예에서, 판막(100)이 폐쇄될 때, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 소엽 자유 에지(142)의 일반적으로 대략 반부는 인접한 소엽(140)의 소엽 자유 에지(142)의 인접한 반부에 접한다. 도 1a 및 도 2의 실시예의 3개의 소엽(140)은 3중점(148)에서 만난다. 판막 오리피스(102)는 소엽(140)이 폐쇄 위치에 있을 때 폐색되어 유체 유동을 중단한다.

소엽(140)은 예를 들어, 심장의 심실 또는 심방의 수축에 의해 발생된 혈액 내의 압력차에 의해 작동하도록 구성될 수 있는데, 이러한 압력차는 통상적으로 폐쇄될 때 판막(100)의 일 측면에 축적하는 유체 압력으로부터 발생한다. 판막(100)의 유입측의 압력이 판막(100)의 유출측의 압력을 상회하여 상승함에 따라, 소엽(140)은 개방하고 혈액이 그를 통해 유동한다. 혈액이 판막(100)을 통해 이웃하는 실 또는 혈관 내로 유동함에 따라, 압력은 평형화된다. 판막(100)의 유출측의 압력이 판막(100)의 유입측의 혈압을 상회하여 상승함에 따라, 소엽(140)은 폐쇄 위치로 복귀하여 일반적으로 판막(100)의 유입측을 통한 혈액의 역류를 방지한다.

심장 판막을 위해, 소엽 두께는 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 범위일 수도 있지만, 재차 이러한 두께는 소엽의 크기, 재료, 및 원하는 기능에 따라 전술된 범위로부터 변동할 수도 있다. 이하에 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 개량은 종래의 두께 외의 소엽 두께를 제공할 수도 있다.

도 5는 판막(101)의 표현의 축방향 도면이다. 소엽 에지부(113)는 소엽(140)의 접합 영역(146)을 포함한다. 중앙부(147)는 소엽 기부(135)와 소엽 에지부(113) 사이의 영역을 포함한다. 접합 영역(146)은 폐쇄 위치에서 2개의 소엽(140) 사이에 형성된 접합부를 포함하는 영역이다. 소엽(140)은 수직축(X1)을 또한 포함한다. 소엽(140)의 높이는 수직축(X1)에 평행한 라인을 따른 소엽(140)의 길이이다. 소엽(140)의 폭은 소엽 기부(135)와 소엽 자유 에지(142) 사이에서 변동할 수도 있는 수직축(X1)에 대해 수직인 라인을 따른 소엽(140)의 길이이다. 안내 요소는 안내 요소 길이를 규정하고, 소엽은 소엽 기부 및 에지부로부터 연장하는 소엽 길이를 규정하고, 안내 요소 길이는 소엽 길이보다 작다.

안내 요소

본 명세서에 제시된 소엽의 실시예는 사전 결정된 방식으로 소엽의 이동을 제어하도록 작동 가능한 하나 이상의 안내 요소를 포함한다.

안내 요소는 이에 한정되는 것은 아니지만, 판막의 내구성과 같은 수명 및 혈류역학적의 모두를 향상시킨다.

실시예에 따르면, 소엽은 도 4a 내지 도 4d 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 안내 요소(150)를 더 포함한다. 안내 요소(150)는 도 4b 및 도 4c에 도시되어 있는 바와 같이, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동함에 따라 소엽(140)의 운동을 안정화하고 그리고/또는 소엽(40)에 의해 점유된 굽힘 패턴 또는 형상에 영향을 미치는 소엽(140) 내의 요소이다. 유사하게, 안내 요소(150)는 소엽(40)의 중앙부(147)를 통해 더 균등하게 하중을 분배하기 위해 작동 가능한 하중 분배 요소일 수도 있다.

실시예에 따르면, 안내 요소(150)는 소엽(140)의 중앙부(147) 내에 배치되고, 소엽 기부(135)로부터 이격되고 프레임(130)으로부터 이격되고, 안내 요소(150)를 포함하는 수직축(X1)을 따른 또는 근접한 굽힘과 같은 변형에 저항하도록 작동 가능한 요소이고, 이와 같이, 중앙부(147)로부터 소엽 에지부(113)를 향한 그리고 소엽(140)의 소엽 기부(135)로 대부분의 굽힘을 전이한다. 이러한 변형에 저항함으로써, 중앙부(147)는 실질적으로 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 또는 그 반대로 실질적으로 예측 가능한 방식으로 피벗한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 안내 요소(150)는 "롤링(rolling)" 개방에 대조적으로, 실질적으로 평면형 방식으로 소엽 기부(135)에 대한 중앙부(147)의 피벗을 용이하게 할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 치밀한 반경 굽힘, 좌굴, 바람직하지 않은 절첩 또는 주름 등, 뿐만 아니라 다른 내구성 및 수명 감소 발생과 같은 문제점이 최소화되거나 제거된다. 다양한 실시예에서, 제1 위치와 제2 위치 사이의 소엽(140)의 중앙부(147)의 운동은 실질적으로 안내 요소(150)를 따른다.

도 5를 참조하면, 안내 요소(150)는 소엽(140)의 중앙부(147) 상에 또는 내에 위치되고, 소엽 기부(135)로부터 이격되고, 프레임(130)으로부터 이격된다. 안내 요소(150)는 도 4b 및 도 4c에 도시되어 있는 바와 같이, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 소엽 이동 중에 소엽 변형을 안정화하고, 최소화하거나, 또는 방지하도록 작동 가능하다. 실시예에서, 대부분의 안내 요소(150)는 중앙부(147) 상에 또는 내에 위치 가능하고, 수직축(X1)과 교차하거나 또는 일치한다. 실시예에서, 안내 요소(150)는 소엽 높이보다 작은 높이 및 동일한 점을 통한 소엽의 폭보다 작은 수직축(X1)을 따른 점을 통한 폭을 갖는다. 달리 말하면, 안내 요소(150)는 실시예에서 이에 한정되는 것은 아니지만, 소엽 기부(135)와 같은 소엽(140)의 특정 에지로 줄곧 연장하지는 않는다. 실시예에서, 소엽 에지부(113) 및/또는 소엽 기부(135)는 안내 요소(150)의 임의의 부분으로부터 자유롭다. 실시예에서, 소엽(140)은 수직축(X1)과 실질적으로 일치하고 소엽 기부(135)로의 거리의 적어도 절반까지 축 상의 접합의 라인으로 범위인 안내 요소(150)를 포함할 수도 있다. 다양한 실시예에서, 안내 요소(150)는 직교 방향에서의 치수보다 길거나 또는 짧은 수직 치수를 가질 수도 있다.

안내 요소(150)의 추가에 의해, 전이 중에 수직축(X1) 둘레에서 소엽 상에 형성된 S형 만곡부, 또는 S형 곡선의 진폭 또는 수는 감소될 수도 있고, 이러한 곡선의 대부분은 소엽(140)의 소엽 에지부(113) 및 소엽 기부(135)에 더 근접하여 그리고 더 제어된 방식으로 형성된다.

예를 들어, 안내 요소(150) 상의 점의 운동은, 소엽(140)이 제1 위치로부터 제2 위치로 이동함에 따라, 실질적으로 평면 상에, 실질적으로 원호 상에, 그리고 실시예에서 실질적으로 타원 원호 상에 존재할 수도 있다. 안내 요소(150)의 운동은 전체로서 제1 위치와 제2 위치 사이에서 전이하면서 실질적으로 평면형 피벗면을 추적한다.

실시예에서, 안내 요소(150)는 수직축 둘레에, 그리고 실시예에 따르면, 중앙부의 대부분에 걸쳐, 전술된 소엽 변형에 저항하도록 구성된 임의의 형상, 임의의 구성 또는 임의의 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 4b, 도 6 내지 도 10을 참조하면, 안내 요소(150)는 와이어 중 적어도 하나를 포함할 수도 있고, 또는 다르게는 안내 요소(150)가 없는 영역보다 더 큰 강성의 영역을 포함한다.

소엽(140)에 추가된 부가의 질량의 존재에도 불구하고, 안내 요소가 없는 경우에 있을 수 있는 바와 같이 소엽의 중앙부 내의 바람직하지 않은 굽힘 및 좌굴을 통해 먼저 발생하는 것보다 소엽의 소엽 에지부(113) 및 소엽 기부(135)에서 주로 굽힘이 발생하기 때문에, 안내 요소(150)를 포함하는 소엽(140)은 유체 압력의 변화에 더 응답성이 있는 것이 고려된다. 더욱이, 전술된 바와 같이, 평면형 좌굴을 최소화함으로써, 소엽 파괴의 가능성이 감소된다.

실시예에 따르면, 중앙부(147)의 강성은 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 소엽(140)을 포함하는 필름(160)의 복수의 층 중 2개 사이에 위치된 필름의 가외의 층, 파이버 및 필라먼트 중 적어도 하나에 의해 소엽 기부(135) 및 소엽 에지부(113)에 대해 증가된다.

실시예에서, 안내 요소(150)의 형상은 도 4a에 도시되어 있는 바와 같이, 안내 요소(150)로서, 이에 한정되는 것은 아니지만 평행변 타원과 같은 타원으로 형성된 와이어를 포함한다. 이들에 한정되는 것은 아니지만, 다각형, 파형 형상, S형, 직선형 와이어, 및 렘니스케이트(lemniscate)로서 또한 공지되어 있는 숫자 8의 형상과 같은 대안적인 구성이 이해된다.

도 6은 제2 안내 요소(150b)를 포함하는 소엽(140)을 갖는 판막(100b)의 실시예의 축방향 도면이다. 안내 요소(150b)는 프레임(130)으로부터 이격되고 소엽(140)의 상당한 부분에 걸쳐 있는 실질적으로 V 형상을 갖는다.

유사하게, 소엽은 소엽당 하나의 안내 요소에 한정될 필요는 없다. 도 7은 제1 안내 요소(150a)의 각각의 측면 상에 제3 안내 요소(150c)에 의해 측면이 접한(flanked) 제1 안내 요소(150a)를 포함하는 소엽(140)을 갖는 제2 판막(100c)의 실시예의 축방향 도면이다. 제1 안내 요소(150a) 및 제3 안내 요소는 각각 실질적으로 타원 형상을 갖고, 프레임으로부터 이격되고 소엽(140)의 상당한 부분에 걸치도록 소엽(140) 내에 서로에 대해 위치된다.

도 8은 복수의 제4 안내 요소(150d)를 포함하는 소엽(140)을 갖는 판막(100d)의 실시예의 축방향 도면이다. 각각의 제4 안내 요소(150d)는 본질적으로 직선형 와이어 또는 소직경 봉(rod)이다. 복수의 제4 안내 요소(150d)는 프레임으로부터 이격되어 소엽(140)의 상당한 부분에 걸치도록 소엽(140) 내에서 서로에 대해 위치된다. 제4 안내 요소(150d)는 팬형(fan-like) 패턴으로 소엽 기부에 인접한 부분으로부터 소엽 자유 에지를 향해 연장한다.

도 9는 제6 안내 요소(150f)의 각각의 측면에서 제5 안내 요소(150e)에 의해 측면이 접한 제6 안내 요소(150f)를 포함하는 소엽(140)을 갖는 판막(100e)의 실시예의 축방향 도면이다. 제6 안내 요소(150f)는 본질적으로 모따기된(rounded) 형상으로 굽혀진 일 단부를 갖는 직선형 와이어 또는 소직경 봉이다. 제5 안내 요소(150e)는 본질적으로 모따기된 형상으로 굽혀진 각각의 단부를 갖는 V 또는 U 형상으로 굽혀진 와이어 또는 소직경 봉이다. 단부의 모따기된 형상은 굽히지 않은 단부의 날카로운 첨단과 비교하여 단부가 소엽을 관통하여 파괴를 유발하는 것을 방지하는 것을 도울 수도 있다. 복수의 제6 안내 요소(150f) 및 제5 안내 요소(150e)는 소엽(140)의 상당한 부분에 걸치도록 소엽(140) 내에서 서로에 대해 위치된다. 제6 안내 요소(150f) 및 제5 안내 요소(150e)는 프레임(130)으로부터 이격되고, 팬형 패턴으로 도 5의 소엽 기부(135)에 인접한 부분으로부터 소엽 자유 에지(142)를 향해 연장한다.

도 10은 제7 안내 요소(150g)를 포함하는 소엽(140)을 갖는 판막(100g)의 실시예의 축방향 도면이다. 제7 안내 요소(150g)는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 프레임(130)으로부터 이격되어 소엽 기부(135)에 인접한 삼각형 형상의 일 측면을 갖는 소엽(140)의 부분에 걸치는 실질적으로 삼각형 형상을 갖는다.

임의의 수의 안내 요소가 존재할 수도 있고, 본 발명의 실시예는 수직축 상의 또는 수직축 둘레의, 그리고 더욱이 중앙부의 대부분에 걸친 소엽 변형을 저항하고 또는 소엽 운동을 안정화하는 임의의 조합의 임의의 재료를 갖는 임의의 형상 또는 구성의 임의의 소엽 변형예를 포함하는 임의의 안내 요소를 고려한다.

실시예에 따르면, 하나 이상의 안내 요소(150)는 소엽이 판막 내에서 전개되고 판막이 소엽을 굴곡하도록 작동될 때 소엽 내의 응력의 라인에 대응하는 사전 결정된 응력 라인에 실질적으로 수직으로 정렬된 길이를 갖는다. 소엽(140)의 응력의 라인은 도 8에 도시되어 있는 제4 안내 요소(150d)를 표현하는 라인에 실질적으로 수직이다.

안내 요소(150)는 생체적합성 재료를 포함하는 임의의 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 안내 요소(150)는 금속, 폴리머, 또는 세라믹 재료를 포함할 수도 있다. 안내 요소(150)는 소엽(140)의 재료와 동일한 또는 상이한 재료로 이루어질 수도 있다. 이러한 재료는 니티놀과 같은 형상 기억 재료를 포함할 수도 있다. 고려되는 다른 재료는 PTFE, 예를 들어 ePTFE 또는 다른 플루오로폴리머 또는 엘라스토머, 폴리우레탄, 스테인레스강, 및 다른 생체적합성 재료를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 안내 요소(150)는 소엽 재료의 층들, 또는 이들의 구성부 사이와 같은, 그 내에 매립된 소엽의 표면에 연결될 수도 있다.

실시예에서, 안내 요소(150)는 복수의 재료를 포함할 수도 있고, 이에 의해 그 길이 또는 폭을 따른 변형에 대한 가변 저항을 나타낼 수도 있다.

실시예에 따르면, 안내 요소는 다각형, 정사각형변 타원, 파형 형상, 렘니스케이트, 및 S형 형상 중 하나의 형상을 규정한다.

예 1

도 4a 내지 도 4c를 재차 참조하면, 안내 요소(150)는 일 실시예에서, 소엽(140)에 질량을 추가한다. 이와 같이, 예측된 효과는 안내 요소(150)가 없는 소엽(140)보다 더 느린 소엽(140)의 이동일 것이다. 놀랍게도, 실시예에서, 안내 요소(150)를 포함하는 소엽(140)은 안내 요소가 없는 실질적으로 동일한 소엽보다 더 양호한 혈류역학을 갖는다. 예를 들어, 1.5배 내지 3.3배의 혈류역학을 측정하는 데 사용된 다양한 성능 파라미터의 향상이 관찰되었다. 전술된 바와 같이, 이러한 성능 파라미터는 폐쇄 체적, 역류 분율(%), 개방 및 폐쇄를 위한 경과 시간, 및 순방향 유동의 포지티브 부분 중에 개방 판막을 가로지르는 압력 강하의 양을 포함할 수도 있다. 더 낮은 값은 더 양호한 성능을 지시한다. 안내 요소(150)를 추가함으로써, 폐쇄 체적 및 역류 분율은 적어도 2배만큼 감소될 수도 있고, 유사하게 압력의 변화가 거의 2배 감소될 수도 있다. 이하의 표 1은 안내 요소(150)를 추가함으로써 관찰된 실제 향상된 혈류역학의 예를 제공한다.

안내 요소	소엽 두께 (μ)	폐쇄 체적 (ml)	역류 분율 (%)	ΔP (mm/Hg)
아니오	25	9.45	11.9	7.6
예	25	4.46	3.6	3.9

향상된 혈류역학은 개방 위치에서 판막 오리피스 면적이 안내 요소가 없는 것보다 안내 요소(150)에 의해 더 크다는 점에서 시각적으로 확인되었다. 그 개방 위치에서 안내 요소(150)를 갖는 판막은 실질적으로 더 원형 형상을 갖는다는 것이 시각적으로 확인되었다. 더 구체적으로, 개방 위치에서 심장 판막의 오리피스의 주계(perimeter)를 따라 형성된 형상은 안내 요소가 없는 동일한 판막보다 안내 요소(50)의 추가에 의해 실질적으로 더 원형이다. 안내 요소(150)를 갖는 소엽(140)은 안내 요소가 없는 소엽(140)에 비교하여, 소엽의 중앙부에서 주름이 적은 그리고 더 평면형 방식으로 개방 및 폐쇄된다는 것이 또한 관찰되었다.

예 2

폴리머 소엽(140)을 갖는 도 4a의 판막(100a)은 발포 플루오로폴리머 멤브레인 및 엘라스토머 재료를 갖는 복합 재료의 형태의 필름으로부터 형성되고 반강성의 비절첩형 프레임(130)에 연결되었고, 이하의 프로세스에 따라 구성되었다.

판막 프레임은 도 3에 도시되어 있는 형상으로 26.0 mm의 외경 및 0.6 mm의 벽 두께를 갖는 하드 템퍼링된(hard tempered) MP35N 코발트 크롬 튜브의 길이부로부터 레이저 가공되었다. 프레임(130)은 전해 연마되어, 각각의 표면으로부터 0.0127 mm 재료 제거를 야기하고 에지를 모따기된 채로 방치하였다. 프레임(130)은 피로 내구성 성능을 열화시키지 않고, 프레임(130)에 대한 소엽의 접착성을 향상시키기 위해 표면 조면화(roughening) 단계에 노출되었다. 프레임은 대략 5분 동안 아세톤의 초음파욕(ultrasonic bath) 내의 침지에 의해 세척되었다. 전체 프레임 표면의 플라즈마 처리가 세척을 위해 당 기술 분야에 통상적으로 공지된 바와 같이 수행되었다. 이 처리는 또한 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP) 접착제의 습윤을 향상시키는 기능을 하였다.

FEP 분말[미국 뉴욕주 오렌지버그 소재의 다이킨 아메리카(Daikin America)]은 먼저 표준 키친형 블렌더(standard kitchen type blender) 내의 공중 "클라우드(cloud)" 내로 분말을 교반하고 분말의 균일한 층이 프레임(130)의 전체 표면에 접착될 때까지 클라우드 내에 프레임을 현탁함으로써 프레임(130)에 도포되었다. 프레임(130)은 이어서 대략 3분 동안 320℃로 설정된 강제 공기 순환 오븐 내에 이를 배치함으로써 열처리를 받게되었다. 이는 분말이 용융하여 전체 프레임(130) 위에 얇은 코팅으로서 접착되게 하였다. 프레임(130)은 오븐으로부터 제거되어 실온에서 냉각 방치되었다.

스트레인 릴리프(relief) 및 봉합링(sewing ring)(도시 생략)이 이하의 방식으로 프레임(130)에 부착되었다. 23 mm 직경 원통형 맨드릴이 Kapton®[듀퐁(DuPont)] 폴리이미드 필름의 단일층으로 감겨졌고 중첩하는 이음매(seam)의 길이에 걸쳐 Kapton® 테이프의 접착제 스트립에 의해 적소에 유지되었다. 이하에 설명되고 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 25.4 ㎛ 두께의 플루오로엘라스토머의 층으로 적층된 ePTFE 멤브레인으로 이루어진 2층 라미네이트의 하나의 감김부(wrap)가 이음매에서 중첩부를 갖지 않고 Kapton®-피복된 맨드릴(710)의 축을 따라 고강도 방향으로 감겨졌다. 프레임(130)은 감겨진 맨드릴(710) 위에 동축으로 정렬되었다. 2층 라미네이트의 부가의 1개의 감김부가 맨드릴 상에 감겨져서, 이음매가 단일의 내부 감김부의 이음매로부터 180°로 배향된 상태로 전체 프레임(130)을 캡슐화한다. 4층 라미네이트가 그 내에 캡슐화된 프레임(130)의 기부로부터 135 mm 단부 절단되었다. 4층 라미네이트는 재료의 135 mm 길이가 프레임의 기부에 인접한 대략 3 mm 외경 링을 구성할 때까지 프레임의 기부의 방향에서 축방향으로 수동 롤링(hand rolling)되었다. 4층 라미네이트는 프레임의 상부로부터 대략 20 mm 단부 절단되었고, 조립체는 폴리이미드로 흡수된 ePTFE 멤브레인의 2개의 희생층, 비소결된 ePTFE 멤브레인의 4개의 층, 및 ePTFE 파이버의 대략 100개의 감김부를 갖고 나선형으로 압축 감김되었다. 전체 조립체는 5분 동안 280℃로 설정된 강제 공기 순환 오븐 내에 이를 배치함으로써 열처리를 받게되었고, 오븐으로부터 제거시에 즉각적인 수냉에 의해 실온으로 복귀되었다. 희생층은 제거되었고, 프레임의 상단부에 있는 4층 라미네이트는 2 mm 길이가 프레임의 상부의 주계를 넘어 연장하도록 트리밍되었다. 맨드릴 및 Kapton은 이어서 프레임의 내부로부터 제거되어 프레임이 그 내에 적층된 스트레인 릴리프 및 봉합링을 형성하였다.

3중 소엽의 형상을 규정하는 단일의 암형 몰드(도시 생략)가 제조되었다. 암형 몰드의 형상 및 윤곽에 정합하는 3개의 동일한 수형 몰드가 축방향 및 회전방향 간격의 모두를 유지하면서 이들의 기부에서 서로에 대한 수형 몰드의 반경방향 피벗을 가능하게 하는 메커니즘과 함께 유지된다. 암형 몰드 및 수형 몰드는 완충층으로서 작용하도록 비소결된 ePTFE 멤브레인의 단일층으로 감겨지고, 이어서 일 측면에 FEP를 갖는 실질적으로 비공성 ePTFE 멤브레인의 단일층이 땜납 아이언(soldering iron)으로 맨드릴 상에 멤브레인을 함께 접착하는 데 사용된다. 희생층은 수형 몰드와 암형 몰드 사이의 모든 정합면이 함께 압축될 때 완충층을 갖는 것을 보장하고, 부가의 기능은 소엽 재료가 몰드들에 접착하는 것을 방지하기 위한 이형층(release layer)으로서이다. 수형 몰드 및 암형 몰드는 초기에 단일의 원통형 구조를 생성하도록 조합되어 테이프 감김 프로세스를 거쳐 스트레인 릴리프 및 봉합링을 갖는 프레임으로의 부착부 및 소엽 구성을 용이하게 한다.

소엽 재료가 이어서 준비되었다. ePTFE의 멤브레인은 미국 특허 제7,306,729호에 설명된 일반적인 교시에 따라 제조되었다. ePTFE 멤브레인은 1.0 g/m²의 면적당 질량, 종방향에서 447 MPa 및 횡방향에서 421 MPa의 최대 인장 강도를 가졌다.

상기 멤브레인은 코폴리머 플루오로엘라스토머로 흡수되었다. 코폴리머는 본질적으로 약 65 내지 70 중량 퍼센트의 퍼플루오로메틸 비닐 에테르 및 보충적으로 약 35 내지 30 중량 퍼센트의 테트라플루오로에틸렌으로 이루어진다. 부가의 플루오로엘라스토머가 적합할 수도 있고, 미국 특허 출원 공개 제2004/0024448호에 설명되어 있다. 플루오로엘라스토머는 2.5% 농도로 Novec HFE7500(3M, 미국 미네소타주 세인트폴 소재) 내에서 용해되었다. 용액은 ePTFE 멤브레인 상에 메이어 바아(mayer bar)를 사용하여 코팅되었고(폴리프로필렌 이형 필름에 의해 지지되면서), 30초 동안 145℃로 설정된 대류 오븐 내에서 건조되었다. 2개의 코팅 단계 후에, 최종 ePTFE 플루오로엘라스토머 또는 복합물은 6.92 g/m²의 면적당 질량, 14.4 중량 %의 플루오로폴리머, 및 3.22 ㎛의 두께를 가졌다.

복합 재료의 5개의 층은, 447 MPa의 매트릭스 인장 강도가 축방향으로 배향되고 복합물이 엘라스토머 풍부측이 몰드들로부터 이격하여 지향하도록 배향된 멤브레인을 갖는 조합된 몰드 주위에 감겨졌다.

스트레인 릴리프 및 봉합링을 갖는 프레임(130)을 포함하는 서브조립체가 축방향 및 회전방향의 모두에서 정렬되어 3개의 내부 감김부 위에 암형 몰드의 특징부를 정합하였다. 복합 재료의 10개의 부가의 층은, 410.9 MPa의 매트리스 인장 강도가 축방향으로 배향되고 복합물의 엘라스토머 풍부측이 몰드들을 향해 지향하도록 배향된 멤브레인을 갖는 조합된 몰드 주위에 감겨졌다.

도 11은 프레임(130)이 그 위에 위치된 맨드릴(710)을 도시하고 있는 상기 방법의 개략도이다. 복합물의 형태의 필름(160)은, 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 도 4a의 안내 요소(150)가 필름(160)의 다수의 층들 중 2개 사이에 포함된 사태로 필름(160)의 다수의 층을 형성하는 프레임(130) 위에서 맨드릴(710) 주위에 감겨지고, 영역(137)은 최종적으로 소엽 내에 형성된다. 소엽(140)은 그 사이에 엘라스토머 재료(164)와 함께 결합된 필름(160)의 다수의 층을 포함한다. 도 12는 그 사이에 엘라스토머 재료(164)와 함께 접합된 필름(160)의 층, 및 필름(160)의 다수의 층들 중 2개 사이의 안내 요소(150)를 도시하고 있는 소엽(140)의 단면도이다.

수형 몰드는 이어서 15층 복합 라미네이트 튜브 아래로부터 슬라이드 배출되었다. 각각의 수형 몰드는 이들의 기부에서 피벗 둘레로 서로에 대해 팽창되었다. 수형 몰드 조립체는 암형 몰드에 동축으로 정렬되어 수형 몰드가 암형 3중 소엽 몰드면 상에 외팔보형 15층 복합 라미네이트 튜브를 압축하는 것을 용이하게 한다. 반경방향 및 축방향 압축의 모두는 선반 장치(lathe apparatus)의 병진이동 단부로 축방향 하중을 동시에 인가하면서 수형 몰드 위에 호스 클램프(hose clamp)를 배치함으로써 인가되었다.

수형 및 암형 몰드, 복합 라미네이트, 스트레인 릴리프, 프레임, 및 봉합링으로 이루어진 조립체는 폴리이미드로 흡수된 유연한 ePTFE 멤브레인의 2개의 희생층, 비소결된 ePTFE 멤브레인의 4개의 층, 및 ePTFE 파이버의 대략 100개의 감김부를 갖고 나선형으로 압축 감김되었다. 전체 조립체는 선반으로부터 제거되고 c-클램프 고정구 내에 배치되어 30분 동안 280℃로 설정된 강제 공기 순환 오븐 내에 이를 배치함으로써 열처리를 받게 되면서 축방향 압축을 유지하였다. 조립체는 오븐으로부터 제거되었고, 즉각적인 수냉을 통해 실온으로 재차 유도되었다. 희생층, 수형 몰드 및 암형 몰드는 제거되어 폐쇄된 3차원 형태로 완전 접착된 판막을 남겨두었다.

가외의 소엽 재료는 도 4a에 도시되어 있는 바와 같이, 3개의 이음면(commissure) 또는 접합면 영역을 생성하도록 프레임 기둥의 상부로부터 각각의 소엽의 공통의 3중점으로 가위로 트리밍되었다. 소엽은 10 mm 내지 25 mm로 테이퍼진 ePTFE 맨드릴로 개방되었다. 프레임의 기부에서 둥근 봉합링은 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 고정구 내에 판막 조립체를 배치하고 0.8초의 용접 시간, 3.0초의 유지 시간, 및 0.35 MPa의 공압 압력을 갖는 Branson 초음파 압축 용접기[미국 코네티컷주 댄버리 소재의, 브란손 울트라소닉스(Branson ultrasonics), #8400]를 사용함으로써 플랜지 내로 성형된다. 초음파 용접 프로세스는 33 mm의 외경을 갖는 대략 2 mm의 봉합링 플랜지 두께를 생성하도록 2회 수행되었다.

최종 소엽은 58 ㎛의 두께의 14.4% 중량부의 플루오로폴리머로 구성되었다. 각각의 소엽은 15개의 복합물의 층 및 3.87 ㎛의 층의 두께/수의 비를 가졌다.

최종적인 판막 조립체는 복수의 기공을 갖는 하나 초과의 플루오로폴리머층을 갖는 복합 재료 및 하나 초과의 플루오로폴리머층의 실질적으로 모든 기공 내에 존재하는 엘라스토머로부터 형성된 소엽을 포함한다. 각각의 소엽은 혈액이 판막 조립체를 통해 유동하는 것이 방지되는, 도 4b에 예시적으로 도시되어 있는 폐쇄 위치와, 혈액이 판막 조립체를 통해 유동하도록 허용되는, 도 4c에 예시적으로 도시되어 있는 개방 위치 사이에서 순환되는 것이 가능하다. 따라서, 판막 조립체의 소엽은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 순환하여 일반적으로 인간 환자 내의 혈액 유동 방향을 조절한다.

각각의 판막 조립체 내의 판막 소엽의 성능은 판막을 가로지르는 전형적인 해부학적 압력 및 유량을 측정하는 실시간 펄스 복제기 상에서 특징화되었다. 유동 성능은 이하의 프로세스에 의해 특징화되었다.

1) 판막 조립체는 판막 조립체가 실시간 펄스 복제기에서 이후에 평가될 수 있게 하도록 실리콘 환형링(지지 구조체) 내에 포팅되었다(potted). 포팅 프로세스는 펄스 복제기 제조업자[캐나다 빅토리아 비씨 소재의 비비트로 래버러토리즈 인크(ViVitro Laboratories Inc.)]의 추천에 따라 수행되었다.

2) 포팅된 판막 조립체는 이어서 실시간 좌측 심장 유동 펄스 복제기 시스템 내에 배치되었다. 유동 펄스 복제기 시스템은 캐나다 빅토리아 비씨 소재의 브이에스아이 비비트로 시스템즈 인크(VSI Vivitro Systems Inc.)에 의해 공급되는 이하의 구성 요소, 즉 슈퍼 펌프, 서보 파워 증폭기 파트 넘버 SPA 3891; 슈퍼 펌프 헤드, 파트 넘버 SPH 5891 B, 38,320 cm² 실린더 면적, 판막 스테이션/고정구, 파형 발생기, TriPack 파트 넘버 TP 2001, 센서 인터페이스, 파트 넘버 VB 2004, 센서 증폭기 구성 요소, 파트 넘버 AM 9991, 및 미국 노스캐롤라이나주 이스트 벤드 소재의 캐롤라이나 메디컬 일렉트로닉스 인크(Carolina Medical Electronics Inc.)의 사각파 전자기 유량계를 포함하였다.

일반적으로, 유동 펄스 복제기 시스템은 피시험 판막을 통한 원하는 유체 유량을 생성하기 위한 정토출량형 피스톤 펌프(fixed displacement, piston pump)를 사용한다.

3) 심장 유동 펄스 복제기 시스템은 원하는 유량, 평균 압력, 및 시뮬레이션된 펄스 레이트를 생성하도록 조정되었다. 피시험 판막은 이어서 약 5 내지 20분 동안 순환되었다.

4) 심실 압력, 대동맥 압력, 유량, 및 펌프 피스톤 위치를 포함하는 압력 및 유량 데이터가 시험 기간 중에 측정되어 수집되었다.

(5) 판막을 특징화하고 피로후 값을 비교하는 데 사용된 파라미터는 순방향 유동의 포지티브 압력부 중에 개방 판막을 가로지르는 압력 강하, 유효 오리피스 면적, 및 역류 분율이다. 이 판막에 대해 기록된 값들이 이하의 표 x에 표시되어 있다. 이 표에 포함된 모든 데이터는 섭씨 37도에서 5 liters/min 심장 출력에서 기록되었다.

예 3

제2 판막(100c)은, 제1 안내 요소(150a)가 제1 안내 요소(150a) 상에 제3 안내 요소(150c)에 측면이 접하였고, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 적층된 소엽 구성으로 합체되어 이들이 3개의 소엽(140)의 각각 내에 완전히 내장되게 되는 것을 제외하고는, 상기와 같이 구성되었다. 제1 안내 요소(150a) 및 제3 안내 요소(150c)는 타원형 요소로 0.151 mm 니티놀 와이어로 구성되었다. 제1 안내 요소(150a) 및 제3 안내 요소(150c)는 도 5 및 도 7에 도시되어 있는 소엽(140)의 소엽 기부(135)로부터 방사하지만 이격된 패턴으로 배열되었고, 프레임(130)에 부착되지 않았다. 제1 안내 요소(150a)는 11.66 mm 길이였고, 각각의 제3 안내 요소(150c)는 10 mm 길이였다. 제1 안내 요소(150a) 및 제3 안내 요소(150c)는 핀 지그(pin jig) 상에 형성되었고, 10분 동안 섭씨 45도에서 오븐 내에 배치되었고, 제거되어, 수냉되었다. 상기와 같이, 판막은 실시간 심장 판막 시험기 내에 로딩되었고, 성능 특성이 측정되었다(표 2 참조).

예 4

제3 판막은 니티놀로 제조된 30.151 mm 안내 요소(150a, 150c)와 함께 예 3에서 상기와 같이 구성되었다. 중앙 안내 요소(150a)는 예 3의 중앙 안내 요소(150a)와 동일하게 구성되었고, 11.43 mm의 길이였다. 2개의 측면 안내 요소 또는 제3 안내 요소(150c)의 각각은 8.26 mm 길이였다. 3개의 안내 요소(150a, 150c) 중 어느 것도 프레임(130)에 직접 부착되지 않았고, 프레임(130)으로부터 이격되었다. 이들 안내 요소(150a, 150c)는 예 3에 설명된 바와 같이 형성되었다. 상기와 같이, 판막은 실시간 심장 판막 시험기 내로 로딩되었고, 성능 특성이 측정되었다(표 2 참조).

판막	EOA (cm²)	역류 (%)	ΔP (mm/Hg)	누설 체적 (ml)	폐쇄 체적 (ml)
예 3	1.9	8.7	8.8	0.4	6.3
예 4	1.9	5.6	8.1	2.8	1.4
예 5	1.9	3.7	8.1	0.1	2.7

예 5

예 1의 것과 동일한 다른 판막이 구성되어 시험되었다.

예 6

이 예는 비금속 안내 요소들의 용례를 예시하고 있다. 부가의 복합 멤브레인이 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 플루오로엘라스토머 소엽(140)으로 흡수된 ePTFE의 멤브레인을 포함하는 복합 재료로부터 형성되었다. 대략 10 cm 폭의 복합 재료의 형태의 필름(160)의 단편이 원형 맨드릴 상에 감겨져서 튜브를 형성하였다. 복합 재료는 3개의 층, 즉 ePTFE의 2개의 외부층 및 그 사이에 배치된 플루오로엘라스토머의 내부층으로 구성되었다. ePTFE 멤브레인은 미국 특허 제7,306,729호에 설명된 일반적인 교시에 따라 제조되었다. 플루오로엘라스토머는 예 2에서와 같았다.

ePTFE 멤브레인은 이하의 특성, 즉 두께 = 약 15 ㎛, 최고 강도 방향에서의 MTS = 약 400 MPa, 직교 방향에서의 MTS 강도 = 약 250 MPa, 밀도 = 약 0.34 g/m³, IBP = 60 kPa을 가졌다.

ePTFE에 대한 플루오로엘라스토머의 퍼센트 중량은 약 53%였다.

다층 복합물은 이하의 특성, 즉 약 40 ㎛의 두께, 약 1.2 g/cm³의 밀도, 최고 강도 방향에서의 파괴력/폭 = 약 0.953 kg/cm, 최고 강도 방향에서의 인장 강도 = 약 23.5 MPa(3,400 psi), 직교 방향에서의 파괴력/폭 = 약 0.87 kg/cm, 직교 방향에서의 인장 강도 = 약 21.4 MPa(3100 psi), 및 질량/면적 = 약 14 g/m²을 가졌다.

상기 복합물의 10개의 층이 가열되어 단일의 복합물을 형성하도록 접합하기 위해 함께 압축되었다. 다트 형상(dart shapes)의 형태의 측면 요소(도시 생략)가 10층 시트로부터 절단되었고, 예 3 및 4에서와 같이 소엽 내로 이후에 접합되었다. 시험 결과가 이하의 표 3에 예시되어 있다. 역류, 누설 체적, 및 폐쇄 체적의 감소가 적당하게 상승된 압력 강하의 정도와 함께 관찰되었다.

판막	EOA (cm²)	역류 (%)	ΔP (mm/Hg)	누설 체적 (ml)	폐쇄 체적 (ml)
예 4	2.0	11.5	7.9	3.4	5.6
예 5	1.9	7.3	8.3	0.2	5.3

예 7

본 예의 목적은 실시예의 안내 요소가 카테터를 거쳐 전달되도록 판막 내에서 이용될 수 있는 것을 예시하기 위한 것이다. 다른 판막은, 이용된 판막 프레임이 소직경(6 mm)으로 직경방향으로 압착될 수 있고, 이어서 벌룬을 사용하여 26 mm의 원래 직경으로 재팽창될 수 있는 유형을 가진 것을 제외하고는, 예 3에서와 같이 구성되었다. 이 경우에, 소엽을 형성하는 데 이용된 재료는 0.3 gm/meter²의 중량 면적을 가졌고, 각각의 층은 30% ePTFE 및 70% PMVE/PTFE 코폴리머였다. 50개의 층이 약 50 마이크로미터의 최종 두께에 대해 소엽을 형성하는 데 사용되었다. 안내 요소는 예 3에서와 같이 형성되어 소엽 내로 적층되었다.

결과는 판막이 표 4에 나타낸 바와 같이, 압착 전의 것과 매우 유사한(측정 오차 내) 압착/재팽창 후의 혈류역학을 가졌다.

판막 #7	EOA (cm²)	역류 (%)	ΔP (mm/Hg)	누설 체적 (ml)	폐쇄 체적 (ml)
압착전	2.2	10.1	6.3	4.7	3.1
재팽창 후	2.2	10.6	7.2	4.7	3.7

상기 설명은 단지 본 발명의 예일 뿐이고, 본 발명을 한정하는 것으로서 해석되도록 의도된 것은 아니다. 본 발명의 하나 이상의 실시예가 설명되었지만, 당 기술 분야의 숙련자들은 수많은 변형예가 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 즉시 이해할 수 있을 것이다. 이와 같이, 모든 이러한 변형예는 본 발명의 범주 내에 포함되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다.

100: 판막 102: 판막 오리피스
113: 소엽 에지부 122: 개구
130: 프레임 134: 기부
135: 소엽 기부 140: 소엽
142: 소엽 자유 에지 146: 접합 영역
147: 중앙부 150: 안내 요소
160: 필름 162: 필름

Claims

인공 판막용 소엽(leaflet)으로서,
함께 결합되고 소엽의 형태로 구성된 필름의 복수의 층; 및
상기 필름의 복수의 층들 중 2개 사이에 결합된 하나 이상의 안내 요소로서, 각각 상기 필름의 복수의 층에 비해 상대적으로 더 강성인 하나 이상의 안내 요소
를 포함하는 인공 판막용 소엽.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 안내 요소는, 상기 인공 판막용 소엽이 상기 판막 내에서 전개되고 상기 판막이 상기 인공 판막용 소엽을 굴곡하도록 작동될 때, 상기 인공 판막용 소엽 내의 응력의 라인에 대응하는 사전 결정된 응력 라인에 실질적으로 수직으로 정렬되는 길이를 갖는 것인 인공 판막용 소엽.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 안내 요소는 프레임으로부터 사전 결정된 거리만큼 이격되어 있는 것인 인공 판막용 소엽.
제1항에 있어서, 상기 인공 판막용 소엽은 소엽 에지부 및 상기 소엽 에지부로부터 대향하는 소엽 기부, 및 상기 소엽 에지부와 상기 소엽 기부 사이의 중앙부를 형성하고, 상기 안내 요소는 상기 중앙부 내에 위치되어 있는 것인 인공 판막용 소엽.
제4항에 있어서, 상기 안내 요소는 안내 요소 길이를 규정하고, 상기 인공 판막용 소엽은 상기 소엽 기부 및 상기 소엽 에지부로부터 연장하는 소엽 길이를 규정하고, 상기 안내 요소는 상기 소엽 길이보다 작은 것인 인공 판막.
제4항에 있어서, 상기 인공 판막용 소엽은 수직축을 더 포함하고, 상기 안내 요소는 상기 수직축과 교차하는 것인 인공 판막.
제4항에 있어서, 상기 인공 판막용 소엽은 수직축을 더 포함하고, 상기 안내 요소는 상기 수직축의 적어도 일부와 실질적으로 일치하게 위치되는 것인 인공 판막.
제1항에 있어서, 상기 안내 요소는 형상 기억 재료로 구성되는 것인 인공 판막.
제1항에 있어서, 상기 안내 요소는 금속 재료로 구성되는 것인 인공 판막.
제8항에 있어서, 상기 안내 요소는 형상 기억 재료로 구성되는 것인 인공 판막.
제8항에 있어서, 상기 안내 요소는 와이어로부터 형성되는 것인 인공 판막.
제8항에 있어서, 상기 인공 판막용 소엽은 폴리머 재료를 포함하는 것인 인공 판막.
제12항에 있어서, 상기 인공 판막용 소엽은 1개보다 많은 플루오로폴리머층을 갖는 복합 재료로부터 형성되는 것인 인공 판막.
제13항에 있어서, 상기 안내 요소는 2개의 플루오로폴리머층 사이에 위치되는 것인 인공 판막.
제14항에 있어서, 상기 플루오로폴리머층은 복수의 기공을 포함하는 것인 인공 판막.
제15항에 있어서, 실질적으로 모든 기공이 엘라스토머를 포함하는 것인 인공 판막.
제16항에 있어서, 상기 엘라스토머는 플루오로엘라스토머를 포함하는 것인 인공 판막.
제16항에 있어서, 상기 엘라스토머는 TFE/PMVE 코폴리머를 포함하는 것인 인공 판막.
제17항에 있어서, 상기 플루오로폴리머는 PTFE를 포함하는 것인 인공 판막.
제19항에 있어서, 상기 PTFE는 ePTFE인 것인 인공 판막.
제1항에 있어서, 상기 안내 요소는 다각형, 정사각형변 타원, 파형 형상, 렘니스케이트(lemniscate), 및 S형 형상 중 하나의 형상을 규정하는 것인 인공 판막.
프레임;
함께 결합된 필름의 복수의 층을 포함하는 적어도 하나의 소엽으로서, 각각의 소엽은 소엽 기부, 상기 소엽 기부에 대향하는 소엽 에지부, 및 상기 소엽 기부와 상기 소엽 에지부 사이의 중앙부를 형성하고, 상기 소엽은 상기 소엽 기부의 적어도 일부를 따라 상기 프레임에 결합되어 있는 것인, 적어도 하나의 소엽; 및
상기 소엽을 포함하는 상기 필름의 복수의 층들 중 2개 사이에 결합된 안내 요소로서, 상기 안내 요소는 상기 중앙부에 위치되고 상기 프레임으로부터 이격되어 있는 것인, 안내 요소
를 포함하는 인공 판막.
제22항에 있어서, 상기 안내 요소는 상기 필름의 복수의 층에 비해 상대적으로 더 강성인 것인 인공 판막.
제23항에 있어서, 상기 안내 요소는 안내 요소 길이를 규정하고, 상기 소엽은 상기 소엽 기부 및 상기 소엽 에지부로부터 연장하는 소엽 길이를 규정하고, 상기 안내 요소는 상기 소엽 길이보다 작은 것인 인공 판막.
제23항에 있어서, 상기 소엽은 수직축을 더 포함하고, 상기 안내 요소는 상기 수직축과 교차하는 것인 인공 판막.
제23항에 있어서, 상기 소엽은 수직축을 더 포함하고, 상기 안내 요소는 상기 수직축의 적어도 일부와 실질적으로 일치하여 위치되는 것인 인공 판막.
제22항에 있어서, 상기 소엽은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 작동 가능하고, 상기 안내 요소는 상기 필름의 복수의 층에 비해 상대적으로 더 강성이고, 상기 소엽에 의해 지지된 상기 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서의 상기 안내 요소의 운동은 실질적으로 평면형 피벗면을 따르는 것인 인공 판막.
제27항에 있어서, 상기 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 상기 소엽의 중앙부의 운동은 상기 안내 요소를 실질적으로 따르는 것인 인공 판막.
제22항에 있어서, 상기 안내 요소는 형상 기억 재료로 구성되는 것인 인공 판막.
제22항에 있어서, 상기 안내 요소는 금속 재료로 구성되는 것인 인공 판막.
제22항에 있어서, 상기 안내 요소는 형상 기억 재료로 구성되는 것인 인공 판막.
제22항에 있어서, 상기 안내 요소는 와이어로부터 형성되는 것인 인공 판막.
제22항에 있어서, 상기 소엽은 폴리머 재료를 포함하는 것인 인공 판막.
제33항에 있어서, 상기 소엽은 1개보다 많은 플루오로폴리머층을 갖는 복합 재료로부터 형성되는 것인 인공 판막.
제34항에 있어서, 상기 안내 요소는 2개의 플루오로폴리머층 사이에 위치되는 것인 인공 판막.
제35항에 있어서, 상기 플루오로폴리머층은 복수의 기공을 포함하는 것인 인공 판막.
제36항에 있어서, 실질적으로 모든 기공이 엘라스토머를 포함하는 것인 인공 판막.
제37항에 있어서, 상기 엘라스토머는 플루오로엘라스토머를 포함하는 것인 인공 판막.
제37항에 있어서, 상기 엘라스토머는 TFE/PMVE 코폴리머를 포함하는 것인 인공 판막.
제38항에 있어서, 상기 플루오로폴리머는 PTFE를 포함하는 것인 인공 판막.
제40항에 있어서, 상기 PTFE는 ePTFE인 것인 인공 판막.
제37항에 있어서, 상기 안내 요소는 다각형, 정사각형변 타원, 파형 형상, 렘니스케이트, 및 S형 형상 중 하나의 형상을 규정하는 것인 인공 판막.
프레임; 및
상기 프레임에 결합된 적어도 하나의 소엽으로서, 각각의 소엽은 함께 결합된 필름의 복수의 층을 포함하고, 각각의 소엽은 소엽 기부, 상기 소엽 기부에 대향하는 소엽 에지부, 및 상기 소엽 기부와 상기 소엽 에지부 사이의 중앙부를 형성하고, 상기 소엽은 상기 소엽 기부의 적어도 일부를 따라 상기 프레임에 결합되고, 상기 각각의 소엽은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 피벗 가능한 것인, 적어도 하나의 소엽을 포함하고,
상기 중앙부는 상기 소엽 에지부와 상기 소엽 기부 중 적어도 하나보다 더 큰 강성을 갖는 것인 인공 판막.
제43항에 있어서, 평균 강성은 상기 중앙부 전체에 걸쳐 변동하는 것인 인공 판막.
제43항에 있어서, 평균 강성은 상기 중앙부 전체에 걸쳐 변동하고, 상기 소엽은 상기 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 피벗함에 따라 실질적으로 오목 형상과 실질적으로 볼록 형상 사이에서 변화하는 것인 인공 판막.
제43항에 있어서, 상기 중앙부의 강성은 상기 소엽을 포함하는 필름의 복수의 층들 중 2개 사이에 위치된 필름의 가외의 층, 파이버, 및 필라먼트 중 적어도 하나에 의해 상기 소엽 기부와 상기 소엽 에지부에 대해 증가되는 것인 인공 판막.
제43항에 있어서, 상기 소엽을 포함하는 상기 필름의 복수의 층들 중 2개 사이에 결합된 안내 요소를 더 포함하고, 상기 안내 요소는 상기 중앙부에 위치되고 상기 프레임으로부터 이격되고, 상기 안내 요소는 상기 필름의 복수의 층에 비해 상대적으로 더 강성인 것인 인공 판막.
제47항에 있어서, 상기 안내 요소는 필름의 가외의 층, 시트, 파이버, 필라먼트, 및 와이어로 이루어진 리스트로부터 선택되는 것인 인공 판막.
제47항에 있어서, 상기 안내 요소는 안내 요소 길이를 규정하고, 상기 소엽은 상기 소엽 기부 및 상기 소엽 에지부로부터 연장하는 소엽 길이를 규정하고, 상기 안내 요소는 상기 소엽 길이보다 작은 것인 인공 판막.
제47항에 있어서, 상기 소엽은 수직축을 더 포함하고, 상기 안내 요소는 상기 수직축과 교차하는 것인 인공 판막.
제47항에 있어서, 상기 소엽은 수직축을 더 포함하고, 상기 안내 요소는 상기 수직축의 적어도 일부와 실질적으로 일치하게 위치되는 것인 인공 판막.
제47항에 있어서, 상기 안내 요소는 형상 기억 재료로 구성되는 것인 인공 판막.
제47항에 있어서, 상기 안내 요소는 금속 재료로 구성되는 것인 인공 판막.
제47항에 있어서, 상기 안내 요소는 형상 기억 재료로 구성되는 것인 인공 판막.
제47항에 있어서, 상기 안내 요소는 와이어로부터 형성되는 것인 인공 판막.
제47항에 있어서, 상기 소엽은 폴리머 재료를 포함하는 것인 인공 판막.
제56항에 있어서, 상기 소엽은 1개보다 많은 플루오로폴리머층을 갖는 복합 재료로부터 형성되는 것인 인공 판막.
제57항에 있어서, 상기 안내 요소는 2개의 플루오로폴리머층 사이에 위치되는 것인 인공 판막.
제58항에 있어서, 상기 플루오로폴리머층은 복수의 기공을 포함하는 것인 인공 판막.
제59항에 있어서, 실질적으로 모든 기공이 엘라스토머를 포함하는 것인 인공 판막.
제60항에 있어서, 상기 엘라스토머는 플루오로엘라스토머를 포함하는 것인 인공 판막.
제60항에 있어서, 상기 엘라스토머는 TFE/PMVE 코폴리머를 포함하는 것인 인공 판막.
제61항에 있어서, 상기 플루오로폴리머는 PTFE를 포함하는 것인 인공 판막.
제63항에 있어서, 상기 PTFE는 ePTFE인 것인 인공 판막.
제47항에 있어서, 상기 안내 요소는 다각형, 정사각형변 타원, 파형 형상, 렘니스케이트, 및 S형 형상 중 하나의 형상을 규정하는 것인 인공 판막.
인공 판막용 소엽으로서,
소엽의 형태로 구성된, 함께 결합된 필름의 복수의 층; 및
상기 필름의 복수의 층들 중 2개 사이에 결합된 하나 이상의 안내 요소를 포함하고,
상기 소엽은 소엽 에지부 및 상기 소엽 에지부로부터 대향하는 소엽 기부 및 상기 소엽 에지부와 상기 소엽 기부 사이의 중앙부를 형성하고, 각각의 안내 요소는 상기 중앙부 내에 위치되고, 상기 하나 이상의 안내 요소는 상기 소엽이 상기 인공 판막 내에서 전개되고 상기 인공 판막이 상기 소엽을 굴곡시키도록 작동될 때, 상기 소엽이 상기 소엽 기부로부터 실질적으로 피벗하도록 상기 소엽으로부터 방사하지만 이격되어 정렬되는 길이를 갖는 것인 소엽.
제66항에 있어서, 상기 안내 요소는 상기 필름의 복수의 층에 비해 상대적으로 더 강성인 것인 소엽.
제67항에 있어서, 상기 하나 이상의 안내 요소는 프레임으로부터 사전 결정된 거리로 이격되어 있는 것인 소엽.