KR20200104930A - 외번형 경도관 판막 및 방법 - Google Patents

Abstract

설명된 실시예는 2-부품 판막 기구 제조 및 전달 방법은 물론 2-부품 판막 본체를 갖는 경도관 전달을 위한 중심 개구되는 소엽부 판막 기구 및 시스템에 관한 것이다. 경도관 판막은 수축된 구성과 팽창된 구성을 포함한다. 경도관 판막은 뒤집어진 구성과 뒤집어지지 않은 구성도 포함한다.

Description

외번형 경도관 판막 및 방법{EVERTING TRANSCATHETER VALVE AND METHODS}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 그 전체가 여기에 참조로 포함되는 2012년 7월 25일자로 출원된 미국 가특허출원 제61/675,744호에 대한 우선권을 주장한다.

기술분야

본 발명은 개괄적으로 인공 삽입 판막, 보다 구체적으로는 경도관(transcatheter) 전달용 소엽형(leaflet-type) 인공 삽입 기구, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

카테터(catheter)를 통해 혈관 내로 전달될 수 있는 경도관 인공 삽입 판막은 심장 절개 외과 수술에 비해 환자의 트라우마를 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 심장 절개 수술은 정신적 불안정의 수반과 회복의 지연과 함께 환자에 대한 극심한 트라우마를 포함한다. 카테터를 통해 수용지(recipient site)로 전달되는 판막은 심장 절개 수술의 트라우마를 방지함으로써 심장 절개 수술을 견디기에는 너무 아프거나 허약한 환자에 대해 수행될 수 있다.

여기서는 함께 전달 시스템으로 지칭되는, 현재 사용 가능한 경도관 판막 및 관련 전달 카테터에 의한 경도관 판막 주입술은 여러 절차적 문제를 제공한다. 상행 및 하행 대동맥의 절개는 물론 주변 혈관계에 대한 트라우마가 관찰되어왔다. 이러한 트라우마는 부분적으로는 비교적 큰 직경의 전달 시스템에 관련된다. 이러한 트라우마를 줄이는 것은 부분적으로 관련 전달 카테터 상의 판막의 프로파일에 의해 결정되는 전달 시스템의 직경을 줄이는 것으로 행해질 수 있다.

전달 카테터 상의 인공 삽입 심장 판막의 프로파일을 줄이는 것은 기술적으로 도전 중에 있다. 예를 들면, 23 mm 직경의 대동맥 인공 삽입 판막은 10 mm 직경의 혈관계를 통해 전개지(deployment site)에 도달하도록 전진되어야 한다. 이것은 판막과 전달 카테터가 10 mm보다 다소 작은 직경을 나타내도록 판막이 전달 카테터 상에서 더 작은 직경으로 압축되는 것을 필요로 한다.

판막의 프로파일은 부분적으로 판막 성분에 의존한다. 일부 경도관 판막 기구는 관형 금속 프레임 내에 설치된 유연한 소엽부를 갖는 판막을 포함한다. 금속 프레임은 예비 전개된 압축된 직경으로부터 전개된 기능적 직경까지 자체 팽창하거나 벌룬 팽창될 수 있다. 전달 시스템의 직경은 부분적으로, 전달 시스템 상에 설치시 프레임 내의 압축된 판막 소엽부의 두께에 의존한다.

경도관 판막은 예컨대 배치 후 판막의 제거 또는 이동을 방지하도록 혈관 내 배치 후 주입지(implantation site)의 조직 구멍(tissue orifice)에 견고하게 결합될 수 있어야 한다. 판막을 주입지에 결합시키는 것은 통상적으로 조직 구멍과의 결합을 강제할 때 가해지는 프레임의 비교적 높은 후프 강도에 의해 가능해진다.

자연 판막의 기능과 성능을 모방하고자 시도된 바이오 인공 삽입 판막이 개발되어 왔다. 소의 심막과 같은 생체 조직으로부터 유연한 소엽부가 제조된다. 일부 판막 설계에서 생체 조직은 주입시 소엽부를 지지하고 치수 안정성을 제공하는 비교적 견고한 프레임에 봉합된다. 생체 인공 삽입 판막은 짧은 기간 내에 우수한 혈류 및 생체 공학적 성능을 제공할 수 있지만, 다른 부전(failure) 유형 중에서 석회화 및 결절(cusp) 열상 구멍을 만들기 쉬워서 재시술 및 재배치를 필요로 한다.

여기서는 인공 소엽부 판막(SVL)으로 지칭되는 보다 견고한 유연한 소엽부 인공 삽입 판막을 제공하기 위해 생체 조직의 대체물로서 다른 것 중에서 폴리우레탄과 같은 인공 재료를 사용하려는 시도가 있어 왔다. 그러나, 인공 소엽부 판막은 다른 것 중에서 부적절한 설계와 내구적인 인공 재료의 부재에 기인하여 조기에 결함이 발생하는 이유로 확실한 판막 대체 옵션이 되지 못했다.

소엽부를 프레임에 결합시키기 위해, 개별 소엽부를 프레임(생체 및 인공)에 봉합하는 것과 인공 소엽부에 대해서만 사출 성형하는 것과 프레임에 폴리머를 침지 코팅하는 것을 포함하는 다수의 제조 기법을 활용하여 왔다. 각각의 경우, 결과적으로 얻어지는 소엽부가 프레임에 지지되어 플랩을 형성하는데, 해당 플랩은 소엽부가 프레임에 결합되는 장착 엣지와 플랩을 이동 가능케 하는 자유 엣지를 갖는다. 플랩은 유체 압력의 영향하에서 이동한다. 작동 중, 소엽부는 상류 유체 압력이 하류 유체 압력을 초과시 개방되고 하류 유체 압력이 상류 유체 압력을 초과시 폐쇄된다. 소엽부의 자유 엣지들은 하류 유체 압력의 영향으로 접합되어 판막을 폐쇄함으로써 하류 혈이 판막을 통해 역류하는 것이 방지된다.

소엽부의 개방 및 폐쇄의 반복적인 부하 하에서 판막의 내구성은 부분적으로 소엽부와 프레임 간의 부하 분배에 의존한다. 또한, 소엽부는 폐쇄 위치에 있을 때 상당한 부하를 겪게 된다. 소엽부의 기계적 장애는 예컨대 유연한 소엽부가 비교적 경질의 프레임에 의해 지지되는 장착 엣지에서 생길 수 있다. 소엽부의 개방 및 폐쇄의 반복적인 부하는 부분적으로는 소엽부의 재료에 따라 피로, 크리프 또는 다른 메커니즘에 의한 재료 파괴를 야기한다. 장착 엣지에서의 기계적 파괴는 특히 인공 소엽부에 일반적이다.

작은 구경으로 압축 가능하고 혈관 내 전달될 수 있는 내구성이 있는 경도관 인공 삽입 판막에 대한 요구가 존재한다.

설명되는 실시예는 심장 판막 대체와 같은 판막 대체를 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 설명되는 실시예는 다부품 지지 부재 또는 프레임을 갖는 신축성 소엽부 판막 기구 및 시스템과 판막 기구의 제조 및 전달 방법에 관한 것이다.

일 실시예에 따르면, 판막은 소엽부 프레임과, 본체 프레임과, 수축된 구성과 팽창된 구성을 가지고 판막의 크기 및 기능에 적합한 임의의 수의 소엽부를 포함한다. 추가의 실시예에서, 판막은 뒤집어진 구성과 뒤집어지지 않은 구성을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본체 프레임과 필름에 의해 결합된 소엽부 프레임을 포함하는 경도관 판막이 제공된다. 본체 프레임은 본체 프레임 루멘을 형성하는 전체적으로 관형인 형상을 가진다. 소엽부 프레임은 각각 베이스를 형성하는 복수의 U-형 형상부와 복수의 포스트를 형성하는 전체적으로 환형인 형상을 가진다. 본체 프레임은 소엽부 프레임에 인접하고 이격된 상태로 동축으로 연장된다. 각각의 U-형 형상부의 베이스는 본체 프레임의 본체 프레임 제1 단부에 근접하지만 접촉되지 않게 위치되고, 소엽부 프레임의 U-형 형상부는 본체 프레임으로부터 멀어지게 연장되고, 포스트는 본체 프레임으로부터 멀어지게 연장되며, 포스트는 본체 프레임 제1 단부로부터 말단 측에 있다. 필름은 U-형 형상부와 본체 프레임을 가로질러 그 사이로 연장된다. 본체 프레임과 소엽부 프레임 사이로 연장되는 필름은 접힘부를 형성한다. U-형 형상부 각각을 가로질러 연장되는 필름은 소엽부를 형성한다. 소엽부 프레임은 소엽부 프레임이 적어도 부분적으로 본체 프레임 루멘 내에 적어도 부분적으로 동축으로 배치되는 위치로 접힘부를 중심으로 회전하는 것에 의해 뒤집어진 위치로 뒤집어지도록 동작 가능하며, 각각의 소엽부는 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다.

일 실시예에 따르면, 본체 프레임과 필름에 의해 연결된 소엽부 프레임을 포함하는 경도관 판막이 제공된다. 본체 프레임은 전체적으로 관형인 형상을 형성한다. 소엽부 프레임은 전체적으로 환형인 형상을 형성한다. 소엽부 프레임은 본체 프레임으로부터 멀리 이격되게 연장되면서 본체 프레임에 대해 동축으로 배치됨으로써 본체 프레임과의 사이에 접힘부를 형성한다. 소엽부 프레임은 각각 베이스를 형성하는 복수의 U-형 형상부와 복수의 포스트를 형성한다. 각각의 U-형 형상부의 베이스는 본체 프레임의 본체 프레임 제1 단부에 근접하지만 접촉되지 않게 위치되고, 소엽부 프레임의 U-형 형상부는 본체 프레임으로부터 멀어지게 연장되고, 포스트는 본체 프레임으로부터 멀어지게 연장되며, 포스트는 본체 프레임 제1 단부로부터 말단 측에 있다. 필름은 본체 프레임과 소엽부 프레임을 가로질러 그 사이로 연장되어 접힘부를 가교하고 본체 프레임을 소엽부 프레임에 결합시킨다. 소엽부 프레임과 필름은 각각의 U-형 형상부 내에 배치된 복수의 소엽부를 형성하고, 각각의 소엽부는 소엽부 자유 엣지를 가진다. 소엽부 프레임은 소엽부 프레임을 적어도 부분적으로 본체 프레임 내에 배치하여 판막을 형성하도록 접힘부를 따라 뒤집어지도록 동작 가능하고, 소엽부 자유 엣지는 인접한 소엽부 자유 엣지와 연접하고 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다.

일 실시예에 따르면, 전달 카테터와, 본체 프레임과 필름에 의해 결합된 소엽부 프레임을 가지는 경도관 판막을 포함하는 경도관 판막 전달 시스템이 제공된다. 본체 프레임은 본체 프레임 루멘을 형성하는 전체적으로 관형인 형상을 가진다. 소엽부 프레임은 각각 베이스를 형성하는 복수의 U-형 형상부와 복수의 포스트를 형성하는 전체적으로 환형인 형상을 가진다. 본체 프레임은 소엽부 프레임에 인접하고 이격된 상태로 동축으로 연장된다. 각각의 U-형 형상부의 베이스는 본체 프레임의 본체 프레임 제1 단부에 근접하지만 접촉되지 않게 위치되고, 소엽부 프레임의 U-형 형상부는 본체 프레임으로부터 멀어지게 연장되고, 포스트는 본체 프레임으로부터 멀어지게 연장되며, 포스트는 본체 프레임 제1 단부로부터 말단 측에 있다. 필름은 U-형 형상부와 본체 프레임을 가로질러 그 사이로 연장된다. 본체 프레임과 소엽부 프레임 사이로 연장되는 필름은 접힘부를 형성한다. U-형 형상부 각각을 가로질러 연장되는 필름은 소엽부를 형성한다. 소엽부 프레임은 소엽부 프레임이 적어도 부분적으로 본체 프레임 루멘 내에 적어도 부분적으로 동축으로 배치되는 위치로 접힘부를 중심으로 회전하는 것에 의해 뒤집어진 위치로 뒤집어지도록 동작 가능하며, 각각의 소엽부는 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다. 경도관 판막은 수축된 구성과 팽창된 구성을 가진다. 전달 카테터는 경도관 판막을 주입소로 전진시키도록 동작 가능하다.

다른 실시예에 따르면, 경도관 판막 대체 시스템은, 수축된 구성과 팽창된 구성을 가지며, 소엽부 프레임, 본체 프레임 및 임의의 수의 소엽부를 갖는 판막과, 커테터를 포함한다. 시스템은 판막을 뒤집어진 구성으로부터 뒤집어지지 않은 구성으로 전이시키는 역전 기구를 더 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 경도관 판막 제조 방법은 여기 설명되는 바와 같이 소엽부 프레임과 본체 프레임을 동시에 또는 순차적으로 생체 재료로 연결하는 단계와 그에 따라 소엽부를 형성하는 단계를 포함한다.

다른 방법은 소엽부 프레임, 본체 프레임 및 임의의 수의 소엽부를 포함하고 수축된 구성 및 팽창된 구성을 가지는 경도관 판막을 혈관 내 처치를 통해 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 일단 경도관 판막이 자체의 주입소에 있으면 판막을 뒤집는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 경도관 판막의 전달 방법은 수축된 구성의 경도관 판막을 근위단 및 말단을 갖는 긴 유연한 카테터의 말단부에 로딩하는 단계와, 경도관 판막을 생체 판막 구멍으로 혈관 내 전달하는 단계와, 경도관 판막을 생체 구멍 내에서 팽창시키는 단계와, 소엽부 프레임을 경도관 판막의 본체 프레임 루멘 내로 뒤집는 단계를 포함한다. 경도관 밸브는 본체 프레임과 필름에 의해 결합된 소엽부 프레임을 포함한다. 본체 프레임은 본체 프레임 루멘을 형성하는 전체적으로 관형인 형상을 가진다. 소엽부 프레임은 각각 베이스를 형성하는 복수의 U-형 형상부와 복수의 포스트를 형성하는 전체적으로 환형인 형상을 가진다. 본체 프레임은 소엽부 프레임에 인접하고 이격된 상태로 동축으로 연장된다. 각각의 U-형 형상부의 베이스는 본체 프레임의 본체 프레임 제1 단부에 근접하지만 접촉되지 않게 위치되고, 소엽부 프레임의 U-형 형상부는 본체 프레임으로부터 멀어지게 연장되고, 포스트는 본체 프레임으로부터 멀어지게 연장되며, 포스트는 본체 프레임 제1 단부로부터 말단 측에 있다. 필름은 U-형 형상부와 본체 프레임을 가로질러 그 사이로 연장된다. 본체 프레임과 소엽부 프레임 사이로 연장되는 필름은 접힘부를 형성한다. U-형 형상부 각각을 가로질러 연장되는 필름은 소엽부를 형성한다. 소엽부 프레임은 소엽부 프레임이 적어도 부분적으로 본체 프레임 루멘 내에 적어도 부분적으로 동축으로 배치되는 위치로 접힘부를 중심으로 회전하는 것에 의해 뒤집어진 위치로 뒤집어지도록 동작 가능하며, 각각의 소엽부는 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다.

첨부 도면은 본 발명을 더 이해시키기 위해 포함된 것으로 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하며 여기 설명되는 실시예들을 예시하며, 설명 부분과 함께 본 발명에서 논의되는 원리를 설명하도록 제공된다.
도 1a는 뒤집어지지 않은 구성의 일 실시예의 2-부분 판막의 측면도이고;
도 1b는 뒤집어진 구성의 도 1a의 실시예의 2-부분 판막의 측면도이고;
도 1c는 뒤집어진 구성의 도 1a의 실시예의 2-부분 판막의 사시도이고;
도 1d는 팽창된 구성의 판막의 도면이고;
도 1e는 압축된 구성의 판막의 도면이고;
도 2는 평평한 배향 상태로 펼쳐진 도 1a의 실시예의 2-부분 판막의 도면이고;
도 3a는 개방된 구성의 도 1a의 실시예의 2-부분 판막의 축방향 도면이고;
도 3b는 폐쇄된 구성의 도 1a의 실시예의 2-부분 판막의 측면도이고;
도 3c는 도 1b의 실시예의 뒤집어진 2-부분 판막의 측단면도이고;
도 4는 신체 내의 일 실시예의 전달 시스템의 측면도이고;
도 5a는 전달 카테터 상에 설치된 일 실시예의 2-부분 판막의 단면도이고;
도 5b는 일 실시예의 뒤집기 기구의 측면도이고;
도 5c는 도 5b의 실시예의 뒤집기 기구의 측면도이고;
도 6은 와이어를 소엽부 프레임으로 형성하기 위한 일 실시예의 와인딩 지그의 사시도이고;
도 7은 일 실시예에 따른 조립 맨드렐 상의 판막 성분의 측면도이고;
도 8a는 일 실시예에 따라 소엽부를 형성하기 위한 2-부분 맨드렐 상의 판막 성분의 측면도이고;
도 8b는 도 8a의 실시예의 소엽부를 형성하기 위한 2-부분 맨드렐의 측면도이고;
도 9a는 일 실시예에 따른 ePTFE의 주사전자 현미경 사진 이미지이고;
도 9b는 다른 실시예에 따른 ePTFE의 주사전자 현미경 사진 이미지이고;
도 9c는 도 9b의 주사전자 현미경 사진 이미지를 크게 확대한 도면이다.

당업자는 의도된 기능을 수행하도록 구성된 임의의 수의 방법 및 장치에 의해 본 발명의 다양한 측면이 실현될 수 있음을 쉽게 알 것이다. 달리 말하면, 의도된 기능을 수행을 위해 다른 방법 및 장치가 여기에 포함될 수 있다. 또한, 여기 참조된 첨부 도면은 반드시 비율대로 작도되는 것은 아니며 본 발명의 다양한 측면을 예시하기 위해 과장될 수 있음을 알아야 하며, 이 점에서 도면의 그림은 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

여기의 실시예들은 다양한 원리 및 믿음과 관련하여 설명될 수 있지만, 설명되는 실시예들은 이론상으로 제약되어서는 안된다. 예를 들면, 실시예들은 인공 삽입 판막, 더 구체적으로 심장 인공 삽입 판막과 관련하여 여기에 설명된다. 그러나, 본 발명의 범위 내의 실시예들은 유사한 구조 및/또는 기능의 임의의 판막 또는 메커니즘에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 범위 내의 실시예들은 심장 이외의 용례에 적용될 수 있다.

인공 삽입 판막의 맥락에서 여기 사용되는 소엽부라는 용어는 일방 판막의 성분인데, 소엽부는 압력차의 영향 하에서 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 작동될 수 있다. 개방 위치에서, 소엽부는 혈액이 판막을 통해 흐르도록 한다. 폐쇄 위치에서, 소엽부는 판막을 통해 역류되는 것을 실질적으로 차단한다. 다중의 소엽부를 포함하는 실시예에서, 각각의 소엽부는 적어도 하나의 소엽부와 협력하여 혈행의 역류를 차단한다. 예컨대 심실 또는 심방의 수축에 의해 혈액 내 압력차가 야기되는데, 이러한 압력차는 통상적으로 폐쇄시 소엽부의 일측에 증강되는 유체 압력으로부터 유래된다. 판막의 유입측의 압력이 판막의 유출측의 압력보다 커지면, 소엽부는 개방되고 이를 통해 혈액이 흐른다. 혈액이 판막을 통해 인접하는 심실 또는 혈관 내로 흐름에 따라 유입측의 압력은 유출측의 압력과 동등하게 된다. 판막의 유출측 압력이 판막의 유입측 압력보다 커지면, 소엽부는 폐쇄 위치로 복귀됨으로써 개괄적으로 판막을 통한 혈액의 역류를 방지한다.

여기 사용되는 막이란 용어는 한정되는 것은 아니지만 팽창된 불소 중합체와 같은 단일 조성의 막 재료를 말한다.

여기 사용되는 복합체 재료란 용어는 한정되는 것은 아니지만 팽창된 불소 중합체와 같은 막과 한정되는 것은 아니지만 불소 탄성 중합체와 같은 탄성 중합체의 조합을 말한다. 탄성 중합체는 막의 다공성 구조 내에 흡수되거나, 막의 일측면 또는 양측면에 코팅되거나 또는 막에 코팅됨과 함께 막 내에 흡수될 수 있다.

여기 사용되는 라미네이트란 용어는 다층으로 된 막, 복합 재료 또는 탄성 중합체와 같은 다른 재료와 이들의 조합을 말한다.

여기 사용되는 필름이란 용어는 개발적으로 막, 복합 재료 또는 라미네이트 중 하나 이상을 말한다.

여기 사용되는 생체 적합 재료란 용어는 개괄적으로, 필름 또는 한정되는 것은 아니지만 소의 심막과 같은 생체 재료를 말한다.

여기 사용되는 뒤집어짐 또는 외전 관련 용어(evert, everting, everted, eversion, evertable)는 안으로 접어서 안쪽이 밖으로 뒤집어지는 동작, 상태, 또는 능력을 말한다. 여기 사용되는 바와 같이, 소엽부 프레임은 뒤집어지지 않은 상태로 본체 프레임으로부터 멀어지게 연장되며, 소엽부 프레임은 해당 소엽부 프레임이 적어도 부분적으로 본체 프레임 내로 연장되도록 소엽부 프레임을 내측으로 접는 것에 의해 뒤집어질 수 있다.

생체 판막 구멍과 조직 구멍이란 용어는 인공 삽입 판막이 배치될 수 있는 해부학적 구조를 말한다. 이러한 해부학적 구조는, 한정되는 것은 아니지만, 심장 판막이 외과적으로 제거될 수 있거나 제거될 수 없는 위치를 포함한다. 인공 삽입 판막을 수용할 수 있는 다른 해부학적 구조는 한정되지 않지만 정맥, 동맥, 인체 내 도관, 션트(shunt)를 포함하는 것으로 이해된다. 여기서는 자연 판막을 인공 삽입 판막으로 대체하는 것이 언급되지만, 판막 구멍 또는 주입소는 특정 목적으로 판막을 수용할 수 있는 인공 도관 또는 생체 도관 내의 위치를 말할 수도 있으므로 여기 제공된 실시예의 범위는 판막 교체에 한정되는 것이 아님을 이해하고 알 것이다.

여기에서 사용되는 "결합"은 직접적이든 간접적이든, 그리고 영구적이든 일시적이든, 접합(join), 결합(couple), 연결, 부착(attach, adhere, affix), 접착(bond)을 의미한다.

여기 실시예들은 한정되는 것은 아니지만 심장 판막 교체와 같은 경도관 배치에 적합한 인공 삽입 판막을 위한 다양한 장치, 시스템 및 방법을 포함한다. 판막은 일방 판막으로서 작동 가능하며, 판막은 판막 구멍을 형성하는데, 판막 구멍 내로는 소엽부가 개방되어 흐름을 허용하고 소엽부가 폐쇄되어 판막 구멍을 막아서 유체 압력 차이에 응답하여 유동되는 것을 방지한다.

여러 실시예에 따르면, 판막은 판막 소엽부가 본체 프레임 외부에 있는 소엽부 프레임에 의해 보유되는 전개 이전 구성과 소엽부 프레임이 본체 프레임 내로 뒤집어져서 소엽부가 본체 프레임 내에 제공되는 전개 이후 구성을 갖도록 작동될 수 있다. 이것은 소엽부 프레임과 소엽부가 본체 프레임 내에 있는 구성에 비해 전달 중에 판막이 보다 작은 직경으로 더 크게 반경 방향으로 압축이 이루어지도록 한다.

또한, 본체 프레임과 소엽부 프레임 각각은 특정 목적에 적합한 서로 다른 물리적 특성을 가질 수 있다. 여러 실시예에 따르면, 본체 프레임은 판막에 치수 안정성을 제공하는 것은 물론, 생체 조직 구멍에 인접하여 조직 구멍을 고정적으로 결합하도록 비교적 경질일 수 있다. 소엽부 프레임은 본체 프레임보다 상대적으로 덜 경질일 수 있다. 소엽부 프레임이 본체 프레임보다 덜 경질인 것의 잇점은 소엽부 상의 로딩 속도를 낮춰서 소엽부에 대한 스트레스 레벨을 줄임으로써 판막의 내구성을 향상시키는 것일 수 있다. 여기 사용되고 공학 기술에서 통상 사용되는 경질 및 강도(stiffness)는 신체에 의해 주어지는 변형에 대한 저항의 척도이다. 경질 및 강도는 다른 것들 중에서 재료 특성, 대상물의 형태, 및 대상물에 대한 경계 조건의 함수이다. 소엽부 프레임(130)(도 1c 참조)의 강도는 당업계에 공지된 임의의 수의 방법에 의해 측정될 수 있다. 하나의 방법에 따르면, 3개의 포스트(131) 각각에 케이블을 결합하여 함께 묶는 것으로써 소엽부 프레임이 굴곡점(136)을 중심으로 구속되거나 본체 프레임(120)에 의해 유지된 상태에서 케이블이 소엽부 프레임의 축을 따라 동시에 당겨질 수 있다. 3개의 포스트를 상기 축을 향해 편향시키는 데 필요한 케이블에 대한 힘의 크기는 강도의 척도를 제공한다. 동일한 것을 본체 프레임(120)에 행할 수 있는데, 이때 케이블은 접힘 영역(144)으로부터 대향된 다이아몬드 형상의 구멍(120)의 정점과 같은 본체 프레임(120) 상의 등간격으로 이격된 3개의 포인트에 결합되어 있다. 강도 측정은 뒤집어지지 않은 구성(도 1a 참조) 또는 뒤집어진 구성(도 1b 참조)에서 수행될 수 있다.

여러 실시예에 따르면, 판막은 소엽부 프레임이 본체 프레임 내에 정확하고 신뢰성 있게 색인화되고 정렬되는 것을 보장하기 위한 수단을 포함한다. 이것은 정렬 요소는 물론, 그리고 정렬 요소에 추가로, 소엽부 프레임을 본체 프레임 내로 뒤집는 능력을 제공하는 요소에 의해 달성된다.

판막

도 1a 및 도 1b는 각각 일 실시예에 따라 뒤집어지지 않은 구성과 뒤집어진 구성의 판막(100)의 측면도이다. 도 1c는 도 1b의 실시예의 사시도이다. 도 2는 전체적으로 관형인 판막(100)의 요소들을 잘 나타내기 위해 판막(100)을 종방향으로 절단하여 개방된 상태로 한, 도 1a의 실시예를 예시한다. 도 3a 및 도 3b는 각각 개방 및 폐쇄된 구성의 판막(100)의 축방향 도면이다. 판막(100)은 본체 프레임(120), 소엽부 프레임(130) 및 필름(160)을 포함하며, 필름은 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130)을 커버하고 본체 프레임(120)을 소엽부 프레임(130)에 결합시키고 소엽부(140)를 형성한다.

필름

필름(160)은 개괄적으로 생체 적합성이고 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130)에 연결되도록 구성된 임의의 막형 재료이다. 소엽부(140)도 필름(160)을 포함한다. 필름(160)은 총징적으로 특정 목적에 적합한 일종 이상의 생체 적합 재료에 사용되는 것으로 이해된다. 또한, 본체 프레임(120)에 결합된 필름(160)은 소엽부 프레임(130)에 결합된 필름(160)과 동일하지 않을 수 있는 것으로 이해된다. 다양한 종류의 필름의 상세를 이하에 설명한다. 일 실시예에서, 필름(160)은 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130)을 적어도 부분적으로 커버하는 전체적으로 관형인 재료로 형성될 수 있다. 필름(160)은 막, 복합 재료, 또는 라미네이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다양한 종류의 필름(160)의 상세가 아래에 논의된다.

본체 프레임

본체 프레임(120)은 도 1a, 도 1c 및 도 3a에 나타낸 바와 같이 본체 프레임 내부면(129)을 갖는 본체 프레임 루멘(123)을 형성하는 전체적으로 관형인 부재이다. 본체 프레임(120)은 본체 프레임(120)이 상이한 직경 사이에서 압축 및 팽창될 수 있도록 동작 가능한 전체적으로 개방된 패턴의 구멍(122)을 형성한다. 본체 프레임(120)은 당업계에서 스텐트로 알려진 구조체를 포함할 수 있다. 스텐트는 해부학적 구조 내로 경도관(transcatheter)의 경피적 전달에 적합한 작은 직경을 가질 수 있고, 해부학적 조직 내로 전개시 큰 직경으로 팽창될 수 있다. 다양한 설계와 재료 특성을 갖는 스텐트가 당업계에 널리 공지되어 있다.

예를 들어, 그리고 도 1a-1c 및 도 2의 실시예에 나타낸 바와 같이, 판막(100)은 도 1d에 예시된 바와 같이 대구경 구성에 있을 때 개괄적으로 정사각형 다이아몬드 형상인 구멍(122)을 갖는 스텐트를 형성하는 본체 프레임(120)을 포함한다. 소구경으로 압축시, 구멍(122)은 변형되어, 도 1e에 나타낸 바와 같이 개괄적으로 긴 다이아몬드 형상을 형성한다. 대구경으로 재팽창시, 구멍(122)은 재팽창하여 다시 전체적으로 정사각형 다이아몬드 형상을 형성한다.

개방된 골격의 스텐트는 예컨대 기하학적 형태 및/또는 선형 또는 사형 유동계(linear or meandering series of sinusoids)와 같은 반복적이거나 그렇지 않은 임의의 수의 특징부를 형성한다. 기하학적 형태는 실질적으로 균일한 원주 방향 압축 및 팽창을 가능케 하는 임의의 형태를 포함할 수 있다. 개방 골격은 튜브 또는 재료 막으로 에칭, 절단, 레이저 절단 또는 스탭핑될 수 있고, 여기서 막은 실질적으로 원통형의 구조로 형성된다. 대안적으로, 와이어, 구부러질 수 있는 스트립 또는 그 계열의 것과 같은 긴 재료를 구부리거나 꼬아서 실질적으로 원통형의 구조로 성형할 수 있는데, 원통부의 벽은 전체적으로 균일하고 원주 방향으로 작용하는 방식으로 소구경으로 압축 가능하고 대구경으로 팽창 가능한 개방 골격을 포함한다.

다양한 설계의 스텐트는 스프링 부하 하에서 자체 팽창 가능하도록 탄성 변형될 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 다양한 설계의 스텐트는 예컨대 벌룬에 의해 기계적으로 팽창되도록 소성(plastically) 변형될 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 다양한 설계의 스텐트는 탄성 변형은 물론 소성 변형 가능할 수 있는 것으로 알려져 있다. 여기 제시된 본체 프레임(120)의 실시예는 특정 스텐트 설계 또는 팽창 방식에 한정되지 않는다.

본체 프레임(120)은 임의의 금속성 또는 중합체 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 본체 프레임(120)은 한정되는 것은 아니지만 니티놀, 코발트-니켈 합금, 스테인레스 강, 또는 폴리프로필렌, 아세틸 단독 중합체, 아세틸 공중합체, ePTFE, 다른 합금 또는 중합체와 같은 재료 또는 여기 설명되는 기능에 적합한 물리적 및 기계적 특성을 갖는 개괄적으로 생체 적합한 임의의 다른 재료를 포함할 수 있다.

여러 실시예에 따르면, 본체 프레임(120)은 도 4에 나타낸 바와 같이 판막을 견고하게 주입소(implant site)에 고정하기 위해 해당 주입소에 대해 강력한 체결을 제공하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 본체 프레임(120)은 위치를 유지하기 위해 생체 조직 구멍(150)에 대해 충분한 부착(apposition)을 유지하도록 작은 탄성 반동을 갖는 충분히 경질인 프레임을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 본체 프레임(120)은 판막(100)이 생체 조직 구멍(150) 내로 팽창시 그 구멍 내에 견고하게 안착될 수 있도록 생체 조직 구멍(150)보다 큰 직경으로 팽창되도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 본체 프레임(120)은 판막(100)을 주입소에 고정하기 위해 생체 조직 구멍(150)과 같은 주입소를 체결하도록 구성된 하나 이상의 앵커(도시 생략)를 포함할 수 있다.

판막(100)을 주입소에 결합하기 위한 다른 요소 또는 수단을 예상할 수 있음을 알 것이다. 예로써, 한정되는 것은 아니지만 기계적 수단과 접착 수단과 같은 수단을 사용하여 판막(100)을 인조 또는 생체 도관에 결합할 수 있다.

소엽부 프레임

소엽부 프레임(130)은 도 1a 및 도 2에 도시된 바와 같이 미리 정해진 반복적인 패턴을 형성하는 전체적으로 환형인 부재를 포함한다. 소엽부 프레임(130)은 와이어, 리본, 절단 뷰브 또는 특정 목적에 적합한 임의의 다른 요소를 포함할 수 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 소엽부 프레임(130)은 3개의 상호 연결된 U-형 형상부(132)를 포함한다. 각각의 U-형 형상부(132)는 베이스(134)를 형성하는 2개의 측면(133)을 형성하고, 각각의 측면(133)은 자유 단부(135)를 가진다. 해당 실시예에서, 베이스(134)는 아래에 추가로 설명될 굴곡점(136)을 형성한다. 하나의 U-형 형상부(132)의 자유 단부(135)는 인접하는 U-형 형상부(132)의 자유 단부(135)와 상호 연결되어 포스트(131)를 형성한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 포스트(131)는 뒤집어지지 않은 구성의 본체 프레임으로부터 멀어지게 연장된다.

소엽부 프레임(130)은 경도관의 경피적 설치 및 전달을 수용하도록 비교적 작은 직경을 얻기 위해 탄성 압축 가능한다. 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 소엽부 프레임(130)은 소엽부 프레임이 소구경으로 압축시 소엽부 프레임(130)이 굴곡되는 우선 굴곡 위치를 제공하기 위해 하나 이상의 굴곡점(136)을 포함할 수 있다. 골곡점(136)은 팽창된 상태에서 접힌 상태로 그리고 그 반대로 전이시 최대 굽힘 정도를 경험하는 지점을 소엽부 프레임(130) 상에 포함한다. 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 굴곡점(136)은 포스트(131)에 인접하고, 그리고 적어도 하나의 골곡점(136)이 U-형 형상부(132)의 베이스(134)에 인접하게 위치된다. 골곡점(136)은 압축시 소엽부 프레임(130)을 골곡점(136)에서 굽어지도록 가압하는 구조적 변형부 또는 재료 변형부를 포함할 수 있다.

소엽부 프레임(130)은 도 1a에 도시된 뒤집어지지 않은 신장된 상태로부터 도 3c에 도시된 뒤집어진 구성으로 뒤집어질 때 소엽부 프레임(130)을 휘어지게 하도록 탄성 변형될 수 있다. 또한, 더 경질인 소엽부 프레임(130)에 비해 소엽부(140)를 지지하는 비교적 덜 경질인 소엽부 프레임(130)이 소엽부(140)의 개폐에 의해 얻어지는 부하를 더 줄일 가능성이 있다. 비교적 덜 강한 특성의 소엽부 프레임(130)은 소엽부 가속을 줄여서 소엽부(140)에 대한 폐쇄 응력을 감소시킬 수 있다.

소엽부 프레임(130)은 한정되는 것은 아니지만 예컨대, 생체 적합성의 임의의 탄성 변형 가능한 금속성 또는 고분자 재료를 포함할 수 있다. 소엽부 프레임(130)은 니티놀, 니켈-티타늄 합금과 같은 형상 기억 재료를 포함할 수 있다. 소엽부 프레임(130)에 적합한 다른 재료는 한정되는 것은 아니지만, 다른 티타늄 합금, 스테인레스 강, 코발트-니켈 합금, 폴리프로필렌, 아세틸 단독 중합체, 아세틸 공중합체, 다른 합금 또는 중합체 또는 여기 설명되는 바와 같이 소엽부 프레임(130)으로서 기능하도록 적합한 물리적 및 기계적 특성을 갖는 개괄적으로 생체 적합한 임의의 다른 재료를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 소엽부 프레임(130)은 부하를 받아 굽어지고 부하가 제거되면 원래 형상으로 유지하도록 작동 가능한 형상 기억 재료를 포함함으로써 소엽부 프레임(130)이 압축된 형상으로부터 미리 정해진 형상으로 자체 팽창되도록 할 수 있다. 소엽부 프레임(130)과 본체 프레임(120)은 동일하거나 상이한 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 본체 프레임(120)은 벌룬에 의해 팽창되도록 소성 변형 가능하고, 소엽부 프레임(130)은 자체 팽창하도록 탄성 변형 가능하다.

소엽부

소엽부 프레임(130)의 U-형 형상부(132) 각각은 내부 영역(137)을 형성한다. 각각의 내부 영역(137)은 소엽부 프레임(130)의 측면(133)과 베이스(134)에 결합되는 필름(160)과 같은 생체 적합 재료를 포함할 수 있는데, 여기서 필름(160)은 소엽부(140)를 형성한다. 각각의 소엽부(140)는 소엽부 자유 엣지(142)를 형성한다.

일 실시예에 따르면, 소엽부(140)를 구성하는 생체 적합 재료는 한정되는 것은 아니지만 소 심낭과 같은 생체 조직을 포함한다. 다른 실시예에 따르면, 생체 적합 재료는 생물학적 소스를 가지지 않으면서 생체 적합 고분자와 같이 특정 목적을 위해 충분히 유연하고 강한 필름(160)이다. 일 실시예에서, 소엽부(140)는 탄성 중합체와 결합되어 복합체로 지칭되는 생체 적합 중합체를 포함한다.

소엽부(140)의 형태는 부분적으로는 소엽부 프레임(130)과 소엽부 자유 엣지(142)의 형태에 의해 형성된다. 일 실시예에 따라 아래 논의되는 바와 같이, 소엽부(140)의 형태는 부분적으로 소엽부(140)에 미리 정해진 형태를 부여하는 성형 공정을 이용하여 소엽부(140)를 성형하는 것에도 의존한다.

일 실시예에 따르면, 뒤집어진 구성에서, 실질적으로 전체의 소엽부 프레임(130)이 본체 프레임 내부면(129)에 인접하게 놓여진다. 이로써, 소엽부(140)가 완전 개방된 위치에 있으면, 판막(100)은 도 3a에 나타낸 바와 같이 실질적으로 원형인 판막 구멍(102)을 제공하며, 여기서 소엽부 프레임(130)은 유동 구멍 내에 최소로 연장된다. 유체 흐름은 소엽부(140)가 개방 위치에 있을 때 판막 구멍(102)을 통해 허용된다.

소엽부(140)는 소엽부(140)가 개폐될 때 U-형 형상부(132)의 베이스(134)를 중심으로 전체적으로 굽어진다. 판막(100)이 폐쇄될 때, 도 3b에 나타낸 바와 같이 각각의 소엽부의 자유 엣지(142)의 대략 절반부가 인접한 소엽부(140)의 소엽부 자유 엣지(142)의 인접한 절반부와 인접한다. 도 3b의 실시예의 3개의 소엽부(140)는 3중점(148)에서 만난다. 판막 구멍(102)은 소엽부(140)가 폐쇄된 위치에 있을 때 가로막혀 유체 유동을 중단시킨다.

소엽부(140)는 예컨대 심장의 정맥 또는 동맥의 수축에 의해 야기되는 혈액의 압력차에서 작동하도록 구성될 수 있는데, 이러한 압력차는 통상적으로 폐쇄시 판막(100)의 일측에 증강되는 유체 압력으로부터 연유된다. 판막(100)의 유입측의 압력이 판막(100)의 유출측의 압력보다 커지면, 소엽부(140)는 개방되고 이를 통해 혈액이 흐른다. 혈액이 판막(100)을 통해 인접하는 심실 또는 혈관 내로 흐름에 따라 압력은 동등하게 된다. 판막(100)의 유출측 압력이 판막(100)의 유입측 압력보다 커지면, 소엽부(140)는 폐쇄 위치로 복귀됨으로써 개괄적으로 판막(100)의 유입측을 통한 혈액의 역류를 방지한다.

소엽부 프레임(130)은 특정 목적에 적합한 임의의 수의 U-형 형상부(132)와 그에 따라 소엽부(140)를 포함할 수 있음이 이해된다. 1, 2, 3 또는 그 이상의 U-형 형상부(132)와 대응하는 소엽부(140)를 포함하는 소엽부 프레임(130)이 예상된다.

판막 필름

도 1a에 나타낸 바와 같이, 본체 프레임(120)은 소엽부 프레임(130)에 대해 동축으로 외측으로 인접하게 이격 분리되게 위치되며, 또한 도 2에 도시된 바와 같이 판막(100)이 펼쳐진 관점에서 동평면으로 위치된다. U-형 형상부(132)의 베이스(134)는 본체 프레임(120)의 본체 프레임 제1 단부(127)에 인접하게 위치되며, 소엽부 프레임(130)의 U-형 형상부(132)는 본체 프레임(120)으로부터 멀어지게 연장된다. 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130) 사이의 간격은 필름(160)으로 브릿지될 때 판막(100)의 접힘 영역(144)을 형성한다. 판막(100)은 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130)에 결합되어, 적어도 접힘 영역(144)을 가로질러 본체 프레임(120)을 소엽부 프레임(130)에 결합시키는 필름(160)을 더 포함할 수 있다. 아래 논의되는 바와 같이, 뒤집어진 구성에서, 필름(160)은 대략적으로 접힘 영역(144)의 원주 라인(146)을 따라 접혀진다. 접힘 영역(144)에서 필름(160)은 소엽부 프레임(130)이 본체 프레임(120) 내로 뒤집어질 수 있는 기준인 힌지를 제공한다.

필름(160)은 특정 목적에 적합한 여러 가지 방식으로 소엽부 프레임(130)과 본체 프레임(120)에 결합될 수 있는 것으로 예상된다. 예로써, 한정되지 않게, 본체 프레임(120)은 제1 조성을 갖는 중첩층의 필름(160)으로 둘러질 수 있다. 소엽부 프레임(130)은 제2 조성을 갖는 중첩층의 필름(160)으로 둘러질 수 있다. 둘러진 소엽부 프레임(130)과 둘러진 본체 프레임(120)은 모두 소엽부 프레임(130)과 본체 프레임(120) 사이의 접힘 영역(144)을 브릿징하는 제3 조성을 갖는 중첩층의 필름(160)으로 둘러질 수 있다.

다른 실시예에서, 필름(160)은 소엽부 프레임(130)과 본체 프레임(120)의 내부면 또는 외부면에 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 필름(160)은 소엽부 프레임(130)과 본체 프레임(120)의 내부면과 외부면에 결합되어 필름(160) 사이에 소엽부 프레임(130)과 본체 프레임(120)을 샌드위치 배치시킬 수 있다.

필름(160)은 소엽부(140)가 개방 위치에 있을 때 혈액이 판막 구멍(102)을 통하지 않고 판막(100)을 통하거나 가로질러 흐르는 것을 방지하도록 구성된다. 이로써, 필름(160)은 필름(160)이 커버하는 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130)의 임의의 사이 공간(들)로 그리고 그 사이로의 혈류에 장벽을 형성한다.

필름(160)은 예컨대 당업계에 공지된 태핑, 열수축, 부착 및 다른 처리 중 하나 이상을 이용하여 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130)의 내부면 또는 외부면의 단일 위치 또는 다수 위치에 고정적으로 체결되거나 그렇지 않으면 결합된다. 일부 실시예에서, 복수의 막/복합체 층, 즉 라미네이트를 사용하여 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130)의 내부면과 외부면 모두에 결합함으로써 필름(160)의 적어도 일부를 형성할 수 있다.

필름(160)은 여기 설명되는 기능들을 수행하기에 적합한 물리적 및 기계적 특성을 갖는 임의의 재료(들)를 포함한다. 필름(160)은 전술한 바와 같이 소엽부(140)가 포함하는 것과 동일하거나 상이한 재료를 포함할 수 있다. 유사하게, 필름(160)은 재료 조성이 균일하거나 균일하지 않을 수 있다. 필름(160)의 여러 상이한 부분은 상이한 물리적 기계적 특성을 제공할 수 있는 상이한 재료로 이루어질 수 있다.

다시 도 1a를 참조하면, 뒤집어지지 않은 구성에서, 본체 프레임(120)은 일 실시예에 따라 소엽부 프레임(130)에 대해 동축으로 외측으로 인접하게 분리 이격되게 위치된다. U-형 형상부(132)의 베이스(134)는 본체 프레임(120)의 본체 프레임 제1 단부(127)에 인접하지만 접촉되지 않게 위치되며, 도 2에 나타낸 바와 같이 뒤집어지지 않은 구성에 있을 때 소엽부 프레임(130)의 U-형 형상부(132)는 본체 프레임(120)으로부터 멀어지게 연장되고 포스트(131)는 본체 프레임(120)으로부터 멀어지게 연장된다. 포스트(131)는 본체 프레임(120)의 본체 프레임 제1 단부(127)로부터 말단 측에 있음에 유의하여야 한다. 필름(160)은 U-형 형상부(132)를 가로질러 그 사이로 연장된다. U-형 형상부(132) 사이로 연장되는 필름(160)은 뒤집어진 구성에 있을 때 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130) 사이로 혈액 유동을 방지한다. U-형 형상부(132)를 가로질러 연장되는 필름(160)은 소엽부(140)를 형성한다.

카테터 로딩 프로파일

뒤집어지지 않은 구성에서, 소엽부 프레임(130)은 도 1a에 도시된 바와 같이 본체 프레임(120)에 대해 동축으로 위치되고 본체 프레임으로부터 멀어지게 연장된다. 뒤집어진 구성에서, 소엽부 프레임(130)은 접힘 영역(144)을 중심으로 접는 것에 의해 도 3c에 나타낸 바와 같이 동축인 상태를 유지하면서 본체 프레임(120) 내에 배치됨으로써 본체 프레임(120) 내로 뒤집어진다. 뒤집어지지 않은 구성으로부터 뒤집어진 구성으로의 전이는 대체로 전개시에 혈관 내로 현장에서 이루어질 수 있다.

도 1d-1e를 참조하면, 판막(100)은 도 4에 도시된 바와 같이 판막(100)이 수축된 구성으로 혈관 내 전달되고 생체 조직 구멍(150) 내에서 전개시 팽창될 수 있도록 소구경을 갖는 수축된 구성으로 압축되고 팽창된 구성으로 팽창될 수 있다. 소엽부 프레임(130)과 본체 프레임(120)은 수축된 구성으로부터 팽창된 구성으로 전이시 원주 방향 균일성을 회복하도록 작동될 수 있다.

판막(100)은 특정 목적에 적합하게 뒤집어진 구성 또는 뒤집어지지 않은 구성으로 전달 카테터에 장착될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 판막(100)은 뒤집어진 구성으로 전달 카테터에 장착된다. 뒤집어진 구성의 판막(100)은 비록 수축된 구성의 판막(100)의 프로파일이 부분적으로 본체 프레임(120) 이내에 있는 소엽부 프레임(130)의 두께에 의해 결정될 수 있지만 뒤집어지지 않은 구성과 비교시 짧은 길이를 갖는다.

다른 실시예에 따르면, 판막(100)은 뒤집어지지 않은 구성으로 전달 카테터에 장착된다. 뒤집어지지 않은 구성의 판막(100)은 비록 수축된 구성의 판막(100)의 프로파일이 더 이상 부분적으로 본체 프레임(120)을 벗어난 소엽부 프레임(130)의 두께에 의해 결정되지는 않지만 뒤집어진 구성과 비교시 긴 길이를 갖는다. 그러므로, 뒤집어지지 않은 구성의 판막(100)은 전달 카테터에 장착되어 압축시 보다 작은 프로파일을 가질 수 있다. 다시 말해, 뒤집어지지 않은 구성의 판막(100)은 뒤집어진 구성에 있는 판막(100)에 비해 전달 카테터에 보다 작은 직경으로 수축될 수 있다.

다시 도 1a를 참조하면, 뒤집어지지 않은 구성에서, 본체 프레임(120)은 일 실시예에 따라 소엽부 프레임(130)에 대해 동축으로 외측으로 인접하게 분리 이격되게 위치된다. U-형 형상부(132)의 베이스(134)는 본체 프레임(120)의 본체 프레임 제1 단부(127)에 인접하지만 접촉되지 않게 위치되며, 도 2에 나타낸 바와 같이 뒤집어지지 않은 구성에 있을 때 소엽부 프레임(130)의 U-형 형상부(132)는 본체 프레임(120)으로부터 멀어지게 연장되고 포스트(131)는 본체 프레임(120)으로부터 멀어지게 연장된다.

소엽부 프레임(130)은 본체 프레임(120)에 접촉되지 않음에 유의하라. 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130) 간의 공간은 필름(160)으로 브릿지될 때 판막(100)의 접힘 영역(144)을 형성한다. 다른 것 중에서도 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130)이 비접촉인 상태인 것과 조화된 접힘 영역(144)은 판막(100)이 전달 카테터에 장착되고 뒤집어지지 않은 구성으로 주입소로 전달되는 동안 판막(100)이 접힘 영역(144)을 중심으로 (조인트에서처럼) 피봇 동작(articulation)되는 것을 허용한다.

뒤집어진 소엽부 프레임 결합

일 실시예에 따르면, 소엽부 프레임(130)이 본체 프레임(120) 내로 뒤집어진 후, 소엽부 프레임(130)은 본체 프레임 내부면(129)에 기대도록 강제되어 최종적인 작동적 구성을 달성한다. 일 실시예에 따르면, 소엽부 프레임(130)은 뒤집어진 구성을 위한 스프링 압박력(bias)을 가지며, 소엽부 프레임(130)은 압박된 강제 결합으로 본체 프레임(120)을 결합한다.

일 실시예에 따르면, 뒤집어진 구성에서, 포스트(131)는 도 1c에 나타낸 바와 같이 본체 프레임(120)의 본체 프레임 내부면(129)에 인접한다. 일 실시예에 따르면, 포스트(131)는 소엽부 프레임(130)의 스프링 압박력에 의해 본체 프레임 내부면(129)에 인접하게 유지된다. 다른 실시예에 따르면, 포스트(131)는 소엽부 프레임(130)의 스프링 압박력에 의해 본체 프레임 내부면(129)과 강제 결합 상태로 유지된다. 또 다른 실시예에서, 포스트(131)는 본체 프레임(120)에 의해 형성된 결합 요소(도시 생략)에 의해 본체 프레임 내부면(129)과 결합된다.

일 실시예에 따르면, 도 1c 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 포스트(131)는 소엽부 프레임(130)의 스프링 압박력에 의해 본체 프레임 내부면(129)에 인접하게 유지되고 포스트(131)의 구속에 의해 정렬됨으로써 본체 프레임(120)에 의해 형성된 홈부(128) 내에 놓여진다. 홈부(128)는 포스트(131)를 홈부(128)의 정점 측으로 유도하도록 작동 가능하여 포스트(131)를 본체 프레임(120)에 대해 우선적으로 위치시킬 수 있다. 포스트는 전체가 본체 프레임(120) 내에 놓여지거나 적어도 부분적으로 본체 프레임(120)으로부터 연장되게 놓여질 수 있는 것으로 이해된다.

본체 프레임(120)과의 소엽부 프레임(130)의 포스트(131)의 결합은 소엽부 프레임(130)이 본체 프레임(120)에 의해 지지되지 않은 경우보다 더 큰 정도로 소엽부 프레임(130)에 지지를 제공한다. 본체 프레임(120)과의 포스트(131)의 결합은 소엽부(140) 상의 부하를 소엽부 프레임(130)으로 그리고 본체 프레임(120)으로 전달되게 해준다. 일 실시예에서, 소엽부 프레임(130)은 거의 전체가 본체 프레임 내부면(129)과의 결합을 강제하는 상태에 있다. 소엽부 프레임(130)의 본체 프레임(120)과의 결합의 정도는 특정 목적으로 미리 정해질 수 있는 본체 프레임(120)에 의해 제공되는 소엽부 프레임(130)에 대한 지지의 정도를 결정할 것임이 예상된다.

다른 실시예에서, 포스트(131)는 특히 개방 또는 폐쇄시와 같은 판막의 동작 중에 소엽부(140)의 부하를 받아 포스트(131)가 내측으로 굴곡되는 것이 허용되도록 본체 프레임 내부면(129)과 결합 상태로 유지되지 않는다. 포스트(131)의 굴곡은 소엽부 자유 엣지(142)들이 접합되어 폐쇄시 기밀한 밀봉부를 형성하는 것을 보장할 수 있다.

판막(100)의 실시예에서, 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130)의 개재는 특정 목적에 적합하게 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130) 각각에 대해 상이한 물리적 특성을 제공하는 수단을 제공한다. 일 실시예에서, 본체 프레임(120)은 소엽부 프레임(130)에 비해 대체로 비탄성적이다. 본체 프레임(120)은 도 4에 도시된 바와 같이 생체 조직 구멍(150)을 결합하도록 팽창시 생체 조직 구멍(150)과의 강제 결합 상태를 유지하고 그리고 생리적 부하를 받은 상태에서 보다 작은 직경으로 그다지 수축되거나 변형되지 않을 정도로 단단하다.

본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130)의 물리적 성질은 부분적으로 필름(160)의 다른 물리적 특징과 층수 또는 피복은 물론, 본체 프레임(120)과 소엽부 프레임(130)의 크기, 형태, 두께, 재료 특성에 의존한다.

체결구 및/또는 결합 요소

일 실시예에 따르면, 하나 이상의 체결구(도시 생략) 또는 일부 다른 유사한 결합 기구에 의해 포스트(131)가 본체 프레임(120)에 고정될 수 있고 미리 정해진 정도의 구조적 강도가 소엽부 프레임(130)에 부가될 수 있다. 이로써, 소엽부 프레임(130)에 가해지는 힘은 적어도 부분적으로 본체 프레임(120)에 전달 또는 분배될 수 있다. 이와 관련하여, 체결구는 소엽부 프레임(130)과 본체 프레임(120)을 함께 연동, 연결, 체결, 또는 그렇지 않으면 유지하도록 구성된 임의의 구조를 포함한다. 소엽부 프레임(130)을 본체 프레임(120)에 연결하는 체결구는 소엽부 프레임(130)에 가해지는 힘의 적어도 일부를 본체 프레임(120)에 전달하도록 작동 가능하다.

소엽부 필름

소엽부(140)를 구성하는 생체 적합 재료는 임의의 생체 조직 또는 예컨대 생체 적합 중합체와 같이 충분히 유연하고 신축적인 합성 생체 적합 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 소엽부(140)는 복합체로 지칭되는 탄성 중합체와 결합되는 생체 적합 중합체를 포함한다. 일 실시예에 따른 재료는 피브릴 매트릭스 내에 복수의 공간을 포함하는 팽창된 불소 중합체 막과 탄성 중합체 재료를 포함하는 복합체 재료를 포함한다. 본 발명의 범위 내에 있으면서 여러 종류의 불소 중합체 막과 여러 종류의 탄성 중합체 재료가 결합되어 라미네이트를 형성할 수 있음을 알아야 한다. 또한, 탄성 중합체 재료는 본 발명의 범위 내에 있으면서 여러 탄성 중합체와 여러 종류의 비-탄성 중합체 성분, 예컨대, 무기 필러, 치료제, 방사선 마커 등을 포함할 수 있음을 알아야 한다.

일 실시예에 따르면, 복합체 재료는 예컨대 Bacino에게 허여된 미국 특허 제7,306,729호에서 개괄적으로 설명되는 바와 같은 다공성 ePTFE 막으로 된 팽창된 불소 중합체 재료를 포함한다.

설명된 팽창된 불소 중합체 재료를 형성하는 데 사용되는 발포성 불소 중합체는 PTFE 단독 중합체를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, PTFE, 발포성 변성 PTFE, 및/또는 팽창된 PTFE 공중합체의 혼합물이 사용될 수 있다. 적절한 불소 중합체 재료의 비한정적인 예가 예컨대 Branca에게 허여된 미국 특허 제5,708,044호, Baillie에게 허여된 미국 특허 제6,541,589호, Sabol 등에게 허여된 미국 특허 제7,531,611호, Ford에게 허여된 미국 특허 출원 제11/906,877호, Xu 등의 명의의 미국 특허 출원에서 설명된다.

팽창된 불소 중합체 막은 원하는 소엽부 성능을 달성하기에 적합한 임의의 미세 구조를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 팽창된 불소 중합체는 일 실시예에 따라 도 9a의 주사 전자 현미경 이미지에 보여지는 바와 같이 Gore에게 허여된 미국 특허 제3,953,566호에 설명된 바와 같이 피브릴에 의해 상호 연결된 노드의 미세 구조를 포함한다. 피브릴은 노드로부터 여러 방향으로 쉽게 연장되며 막은 개괄적으로 균일한 구조를 가진다. 이러한 미세 구조를 갖는 막은 통상적으로 2 미만 또는 가능하게는 1.5 미만의 2개의 직교 방향의 매트릭스 인장 강도의 비율을 나타낼 수 있다. 여기 제시된 팽창된 불소 중합체 막의 실시예는 약 1 마이크로미터 미만의 직경을 갖는 다수의 피브릴을 포함한다. 여기 제공된 팽창된 불소 중합체 막의 다른 실시예는 0.1 마이크로미터 미만의 직경을 갖는 다수의 피브릴을 포함한다. 여기 제공된 실시예들은 다수가 약 1 마이크로미터 미만 내지 약 0.1 마이크로미터 미만보다 큰 피브릴을 포함하는 막이 한정되는 것은 아니지만 소엽부 재료로 사용시 심장 판막의 내구성 및 수명을 크게 향상시킨다는 것을 인지한다. 여기 제시된 팽창된 불소 중합체 막의 실시예는 여러 실시예에 따라 약 5 마이크로미터 미만, 약 1 마이크로미터 미만, 및 약 0.10 마이크로미터 미만의 평균 유량 기공 크기를 가질 수 있다.

다른 실시예에서, 팽창된 불소 중합체 막은 일 실시예에 따라 도 9b의 주사 전자 현미경 이미지에 나타낸 바와 같이 개괄적으로 Bacino에게 허여된 미국 특허 제7,306,729호에서 교시된 바와 같이 실질적으로 피브릴만의 미세 조직을 가진다. 도 9c는 도 9b의 주사 전자 현미경 이미지를 크게 확대한 것으로, 실질적으로 피브릴만을 갖는 균일한 미세 조직을 분명히 보여준다. 실질적으로 피브릴만을 갖는 팽창된 불소 중합체 막은 예컨대, 20 m²/g보다 크거나 25m²/g보다 큰 높은 수치의 표면적을 가질 수 있고, 일부 실시예에서는 적어도 1.5x10⁵ MPa²의 2-직교 방향의 매트릭스 인장 강도 곱(product)과 4 미만, 그리고 가능하게는 1.5 미만의 2-직교 방향의 매트릭스 인장 강도의 비율을 갖는 매우 균형잡힌 강도의 재료를 제공할 수 있다. 여기 제공된 불소 중합체 막의 실시예는 약 1 마이크로미터 미만의 직경을 갖는 다수의 피브릴을 포함한다. 여기 제공된 불소 중합체 막의 다른 실시예는 약 0.1 마이크로미터 미만의 직경을 갖는 다수의 피브릴을 포함한다. 여기 제공된 실시예들은 다수가 약 1 마이크로미터 미만 내지 약 0.1 마이크로미터 미만보다 큰 피브릴을 포함하는 막이 한정되는 것은 아니지만 소엽부 재료로 사용시 심장 판막의 내구성 및 수명을 크게 향상시킨다는 것을 인지한다. 여기 제공된 팽창된 불소 중합체 막의 실시예는 여러 실시예에 따라 약 5 마이크로미터 미만, 약 1 마이크로미터 미만, 및 약 0.10 마이크로미터 미만의 평균 유량 기공 크기를 가질 수 있다.

팽창된 불소 중합체 막은 원하는 소엽부 성능을 획득하기에 적합한 임의의 두께와 질량을 갖도록 조절될 수 있다. 예로써, 그리고 한정되지 않고, 소엽부(140)는 약 0.1 마이크로미터의 두께를 갖는 팽창된 불소 중합체 막을 포함한다. 팽창된 불소 중합체 막은 약 1.15 g/m²의 면적당 질량을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 막은 횡방향으로 315 MPa 그리고 종방향으로 약 411 MPa의 매트릭스 인장 강도를 가질 수 있다.

소엽부의 원하는 특성을 향상시키기 위해 막의 재료 내에 또는 그 기공 내에 또는 막의 층 사이에 추가의 재료가 결합될 수 있다. 여기 설명되는 복합체 재료는 원하는 소엽부 성능을 달성하기에 적합한 임의의 두께 및 질량을 갖도록 조절될 수 있다. 여러 실시예에 따른 복합체 재료는 불소 중합체 막을 포함할 수 있고, 약 1.9 마이크로미터의 두께와 약 4.1 g/m²의 면적당 질량을 가질 수 있다.

탄성 중합체와 결합되어 복합체 재료를 형성하는 팽창된 불소 중합체 막은 본 발명의 요소에 대해 다양한 방식으로 예컨대 심장 판막 소엽부와 같은 빠른 주기의 굴곡성의 주입 응용물에 사용되는데 필요한 성능적 속성을 제공한다. 예를 들면, 탄성 중합체의 부가는 ePTFE만의 재료에서 관찰되는 경화를 제거하거나 감소시키는 것으로 소엽부의 피로 성능을 개선할 수 있다. 추가로, 재료가 성능의 타협을 가져올 수 있는 주름 또는 접힘과 같은 영구적인 고착 변형을 경험할 가능성을 줄일 수 있다. 일 실시예에서, 탄성 중합체는 팽창된 불소 중합체 막의 다공성 구조 내에 거의 모든 기공 부피 또는 공간을 점유한다. 다른 실시예에서, 탄성 중합체는 적어도 하나의 불소 중합체 층에서 거의 모든 기공을 차지하도록 제공된다. 탄성 중합체를 기공 부피를 채우거나 거의 모든 기공 내에 제공하는 것은 이물질이 바람직하지 않게 복합체 내로 결합될 수 있는 공간을 감소시킨다. 이러한 이물질의 예는 혈액과의 접촉에 의해 막 내로 도입될 수 있는 칼슘이 있다. 칼슘이 예컨대 심장 판막 소엽부에 사용되는 복합체 재료 내로 결합하게 되면, 개폐 사이클 중에 기계적 손상이 일어나서 소엽부에 구멍을 형성하여 혈행 저하를 가져올 수 있다.

일 실시예에서, ePTFE와 결합된 탄성 중합체는 예컨대 Chang 등에게 허여된 미국 특허 제7,462,675호에 설명되는 바와 같은 테트라플루오로에틸렌(TFE) 및 퍼플루오로메틸 비닐 에테르(PMVE)의 열가소성 공중합체이다. 전술한 바와 같이, 탄성 중합체는 탄성 중합체가 팽창된 불소 중합체 막 내의 거의 모든 빈 공간 또는 기공을 점유하여 복합체 재료를 형성하도록 팽창된 불소 중합체 막과 결합된다. 이렇게 팽창된 불소 중합체 막의 기공을 탄성 중합체로 충전하는 것은 다양한 방법으로 행해질 수 있다. 일 실시예에서, 팽창된 불소 중합체 막의 기공을 충전하는 방법은 팽창된 불소 중합체 막의 기공 내로 부분적으로 또는 완전히 유동하고 용매의 증발을 허용하여 충전재만 남기는데 적절한 용액을 형성하기게 적합한 점도 및 표면 장력을 갖는 용액 내에 탄성 중합체를 용해시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 복합체 재료는 3개의 층: 즉, 2개의 ePTFE 외부층과 그 사이에 배치된 불소 중합체의 내부층을 포함한다. 추가의 불소 중합체가 적합할 수 있는데, Chang에게 양도된 미국 특허 출원 공개 제2004/0024448호에서 기술되고 있다.

다른 실시예에서, 팽창된 불소 중합체 막의 기공을 충전하는 방법은 팽창된 불소 중합체 막의 기공을 부분적으로 또는 완전히 충전하도록 분산을 통해 필러를 전달하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서, 팽창된 불소 중합체 막의 기공을 충전하는 방법은 탄성 중합체가 팽창된 불소 중합체 막의 기공 내로 유동되는 것을 허용하는 열 및/또는 압력의 조건 하에서 다공질의 팽창된 불소 중합체 막을 탄성 중합체 시트와 접촉시키는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서, 팽창된 불소 중합체 막의 기공을 충전하는 방법은 먼저 팽창된 불소 중합체 막의 기공을 탄성 중합체의 프리폴리머로 충전한 후 탄성 중합체를 적어도 부분적으로 경화시키는 것에 의해 탄성 중합체를 팽창된 불소 중합체 막의 기공 내에 중합시키는 단계를 포함한다.

탄성 중합체가 최소 중량 함량에 도달한 후, 불소 중합체 재료 또는 ePTFE로 구성된 소엽부는 탄성 중합체의 함량 증가에 따라 전반적으로 양호한 성능을 나타내어 크게 증가된 수명 사이클을 가져왔다. 일 실시예에서, ePTFE와 결합된 탄성 중합체는 예컨대 Chang 등에게 허여된 미국 특허 제7,462,675호와 당업자에게 공지된 다른 인용물에 설명되는 바와 같은 테트라플루오로에틸렌 및 퍼플루오로메틸 비닐 에테르의 열가소성 공중합체이다. 소엽부(140)에 사용되기에 적합할 수 있는 다른 생체 적합 중합체는 한정되는 것은 아니지만 우레탄, 실리콘(오가노폴리실록산), 실리콘-우레탄 공중합체, 스티렌/이소부틸렌 공중합체, 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌-코-폴리(비닐 아세테이트), 폴리에스터 공중합체, 나일론 공중합체, 불화 탄화수소 중합체 및 공중합체, 또는 이들의 각각의 혼합물의 그룹을 포함한다.

기타 고려 사항

일 실시예에 따르면, 판막(100)은 예컨대, 대동맥 판막 교체 시술에서 맞닥뜨릴 수 있는 좌심실의 속지(bundle branch)를 커버하지 않는 것에 의해 심전도계에 대한 간섭을 방지하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 판막(100)은 약 25 mm 미만 또는 약 18 mm 미만의 길이를 가질 수 있다. 또한, 판막(100)은 1 미만의 종횡비를 가질 수 있는데, 해당 종횡비는 팽창된 기능적 직경에 대한 판막(100)의 길이의 관계를 나타낸다. 그러나, 판막(100)은 임의의 길이 및 보다 일반적으로는 임의의 소망의 치수로 구성될 수 있다.

수축된 상태에서, 판막(100)은 팽창된 프로파일의 약 35% 미만인 수축된 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들면, 26 mm 팽창 직경으로 된 판막(100)은 약 8 mm 미만 또는 약 6 mm 미만의 수축된 직경을 가질 수 있다. 직경의 비율 차이는 판막(100)의 치수 및 재료와 그 다양한 용례에 의존하므로, 실제 비율 차이는 상기 제시된 값에 한정되지 않는다.

판막(100)은 생리 활성제를 더 포함할 수 있다. 생리 활성제는 일단 판막(100)이 주입된 경우에 생리 활성제가 조절 가능하게 방출되도록 하기 위해 필름(160)의 일부 또는 전체에 코팅될 수 있다. 생리 활성제는 한정되는 것은 아니지만, 혈관 확장제, 혈액응고 방지제, 항혈소판제, 한정되는 것은 아니지만 헤파린과 같은 혈전형성 방지제를 포함할 수 있다. 또한, 다른 생리 활성제는 한정되는 것은 아니지만 예컨대, 일일초 알칼로이드(즉, 빈블라스틴, 빈크리스틴, 빈노렐빈)과 같은 천연물질, 파클리탁셀, 에피디포도필로톡신(즉, 에토포시드, 테니포시드), 항생물질(닥티노마이신(맥티노마이신 D) 도노루비신, 독소루비신, 이다루비신), 안트라사이클린, 미톡산트론, 블레오마이신, 플리카마이신(미트라마이신) 및 미토마이신 등의 천연물을 포함하는 항증식/분열억제 작용제, 엔자임(L-아스파라긴을 시스템적으로 물질대사하고 자체 아스파라긴을 합성하는 능력을 갖지 않는 세포를 허용치 않는 L-아스파라기나아제); G(GP) IIb/IIIa 억제제와 비트로넥틴 수용기 대항물질과 같은 항혈소판제; 질소 머스타드(메클로레타민, 시클로포스파미드 및 유사체, 멜파란, 클로람부실), 에틸렌이민 및 메틸멜라민(헥사메틸멜라민 및 티오테파), 알킬 술로네이트-부술판, 니트로소우레아(카르무스틴(BCNU) 및 유사물, 스트렙토조신), 트라젠-다카르바진(DTIC)와 같은 항혈소판제; 엽산 유사물(메토트렉세이트), 피리미딘 유사물(플루오로우라실, 플록수우리딘 및 사이타라빈), 퓨린 유사물 및 관련 억제제(메르캅토퓨린, 티오구아닌, 펜토스타틴 및 2-클로로디옥시아데노신{클라드리빈})과 같은 항증식성/분열억제 항대사억제 물질; 백금 배위 착염(시스플라틴, 카보플라틴), 프로카바진, 히드록시우레아, 미토탄, 아미노글루테티미드; 호르몬(즉, 에스트로겐); 혈액응고방지제(헤파린, 합성 헤파린 염 및 다른 트롬빈 억제제); 피브리노릴릭 작용제(예, 조직 플라스미노겐 활성제, 스트렙토키나아제 및 우로키나아제), 아스피린, 디피리다몰, 티클로피딘, 클로피도그렐, 아브식시마브; 세포이동억제제; 분비억제제(브레벨딘); 예컨대 부신피질 스테로이드(코티솔, 코티손, 프루드로코티손, 프레드니손, 프레드니솔론, 6α-메틸프레드니솔론, 트리암시놀론, 베타메타손, 및 덱사메타손), 비스테로이드 작용제(살리실산 유도체, 즉 아스피린)와 같은 항염제; 파라-아미노페놀 유도체, 즉 아세토미노펜; 인돌 및 인덴 아세트산(인도메타신, 술린닥 및 에토달락), 헤테로아릴 아세트산(톨메틴, 디클로페낙 및 케토로락), 아릴프로피온산(이부프로펜 및 유도체), 안트라닐산(메페남산 및 메클로페남산), 에놀산(피록시캄, 테녹시캄, 페닐부타존 및 옥시펜타트라존), 나부메톤, 금 화합물(오라노핀, 오로티오글루코제, 금티오말산 나트륨); 면역억제제(: 사이클로스포린, 타크롤리머스(FK-506), 시롤리머스(라파마이신), 아자티오프린, 미코페놀레이트 모페틸); 혈관형성제; 혈관 내피 성장 인자(VEGF), 섬유아세포 성장 인자(FGF); 안지오텐신 수용기 차단제; 산소질소 공여체; 안티-센스 올리고핵산염 및 그 조합; 세포주기 억제제, mTOR 억제제 및 성장 인자 수용기 신호 변환 키나아제 억제제; 레테노이드; 사이클린/CDK 억제제; HMG 코-엔자임 환원 효소 억제제(스타틴); 및 프로테아제 억제제를 포함하는 작용제를 포함할 수 있다.

전달 시스템

도 4, 도 5a-5c를 참조로 한 일 실시예에서, 판막 전달 시스템(500)은 전술한 바와 같이 수축된 구성 및 팽창된 구성을 갖는 판막(100)과 판막(100)을 혈관 내 전개하도록 구성된 벌룬 카테터와 같은 긴 유연한 카테터(480)를 포함한다. 카테터(480)는 판막(100)을 팽창시키고 및/또는 필요한 경우 판막(100)을 땜질하여 적절한 밀봉을 보장하는 벌룬을 포함할 수 있다. 판막(100)은 맥관 구조를 통한 전달을 위해 카테터(480)의 말단부에 설치될 수 있다. 판막을 카테터(480) 상에 수축된 구성으로 유지하기 위해, 판막 전달 시스템은 경도관 판막(100) 위에 밀착 결합되는 제거 가능한 피복을 더 포함할 수 있다.

판막 전달 시스템(500)은 뒤집어지지 않은 구성으로부터 뒤집어진 구성으로 판막(100)을 혈관 내 전이시키도록 작동될 수 있다. 예를 들면, 전달 시스템(500)은 도 5b-5c에 나타낸 바와 같은 뒤집기 기구(485)를 포함한다. 뒤집기 기구(485)는 뒤집어지지 않은 구성으로부터 뒤집어진 구성으로의 전이를 용이하게 하는 임의의 메커니즘을 포함한다. 일 실시예에서, 뒤집기 기구(485)는 뒤집어지지 않은 구성에 있는 동안 본체 프레임(120)의 포스트(131) 위에 끼워지도록 구성된다. 뒤집기 기구(485)는 판막(100)에 대해 도 5b에 나타낸 말단 위치와 도 5c에 나타낸 근접 위치 사이에서 이동 가능함으로써 소엽부 프레임(130)을 신장된 위치로부터 뒤집어진 위치로 이동시킨다. 뒤집기 기구(485)는 포스트(131)를 반경 방향으로 압축하는 환형 또는 깔때기형 구조를 포함할 수 있다. 뒤집기 기구(485)는 판막(100)의 판막 구멍(102)을 통해 연장되고 임상의에 의해 뒤집기가 행해지도록 접근 가능한 긴 부재에 고정될 수 있다. 이상 하나의 실시예를 설명하였지만, 뒤집기를 용이하게 하도록 임의의 구성의 소정의 기구가 사용될 수 있다.

전달 방법은 뒤집어진 판막을 근위단과 말단을 갖는 긴 유연한 카테터의 말단에 수축된 구성으로 반경 방향으로 압축하는 단계와; 상기 판막을 경대퇴동맥(transfemoral) 또는 경심첨부(transapical) 경로를 통해 생체 대동맥 판막 구멍과 같은 생체 조직 구멍으로 전달하는 단계와 상기 판막을 상기 생체 조직 구멍 내로 팽창시키는 단계를 포함할 수 있다. 판막은 벌룬을 부풀리는 것으로 팽창될 수 있다.

전달 방법은 뒤집어지지 않은 구성에 있는 뒤집어질 수 있는 판막을 근위단과 말단을 갖는 긴 유연한 카테터의 말단부에 수축된 구성으로 반경 방향으로 압축하는 단계를 포함할 수 있다. 판막의 포스트 둘레로는 판막의 구멍과 카테터의 루멘을 통과하는 테더(tether)에 연결될 수 있는 구속부가 끼워질 수 있다. 이후 판막은 전달 경로를 통해 생체 대동맥 판막 구멍과 같은 생체 판막 구멍으로 전달되고, 해당 생체 구멍 내로 팽창된다. 전달 경로는 경대퇴동맥 또는 경심첨부 경로를 포함할 수 있다. 판막은 벌룬을 부풀리는 것으로 팽창될 수 있다. 다음에, 임상의가 구속부를 말단에서 근접 위치로 축방향으로 배치하는 것에 의해 판막의 소엽부 프레임을 뒤집게 될 것이다. 이후 소엽부 프레임은 포스트를 본체 프레임 상의 체결구 내로 고정하는 것에 의해 본체 프레임에 연결될 수 있다.

시술의 실시예

상기 실시예들의 판막(100)은 경도관 기법을 이용하기보다는 외과적으로 삽입될 수 있음을 알 것이다. 외과적으로 삽입되는 판막(100)의 실시예들은 일 실시예에 따라 본체 프레임 외부면(127) 주위로 봉제 커프(sewing cuff)를 추가함으로써 전술한 것과 실질적으로 동일할 수 있다. 봉제 당업계에 널리 공지된 봉제 커프는 판막(100)을 생체 조직 구멍과 같은 주입소에 결합시키기 위해 봉합선을 수용하는 구조를 제공하도록 작동될 수 있다. 봉제 커프는 한정되는 것은 아니지만 더블-벨루어(double-velour) 폴리에스터와 같은 임의의 적적한 재료를 포함할 수 있다. 봉제 커프는 본체 프레임 주변에 원주 방향으로 또는 베이스 프레임으로부터 판막 주변에 위치될 수 있다. 소엽부 프레임(130)은 본체 프레임(120)이 주입소에 고정되기 전 또는 후에 본체 프레임(120) 내로 뒤집어질 수 있다.

제조 방법

여기 설명되는 실시예들은 여기 설명되는 판막 실시예의 제조 방법에 관한 것이기도 하다. 다양한 실시예들 제조하기 위해, 와인딩 지그와 2-부품 소엽부 맨드렐이 사용될 수 있다. 도 6을 참조하면, 와인딩 지그(590)는 판막의 판막 구멍을 형성하는 구조적 형상부와 와이어를 원하는 소엽부 프레임 형상으로 성형을 용이하게 하도록 구성된 소엽부 프레임 가이드(591)를 포함한다. 도 8a-8b를 참조하면, 2-부품 맨드렐(595)은 소엽부를 형성하는 관형 막 또는 복합체를 성형하기 위해 함께 맨드렐을 형성하는 소엽부 클램프(596) 및 베이스 몰드(597)를 포함한다. 소엽부 클램프(596)는 소엽부 프레임(130)에 원하는 곡률 또는 굴곡을 형성하기 위해 포스트(131)가 내부에 배치될 소엽부 클램프(596)의 이음매를 따라 형상화된 홈(594)을 포함할 수 있다.

도 6을 참조하면, 소엽부 프레임의 제조 방법은 소엽부 프레임(130)을 형성하기 위해 와이어를 성형하는 단계를 포함할 수 있다. 와인딩 지그(590)는 소엽부 프레임(130)을 형성하는데 사용될 수 있으며, 와이어는 포스트 둘레로 휘어져 안내된 후 열 접합된다.

도 7 및 도 8a-8b를 참조하면, 뒤집어지지 않은 구성의 판막(100)의 제조 방법은 예컨대 여기 설명된 복합체인 필름(160)과 같은 생체 적합 재료의 제1 층을 제1 맨드렐(710) 주변으로 관형 형태로 둘러싸는 단계와; 도 7에 도시된 바와 같이 제1 층의 필름(160) 위에 소엽부 프레임(130)과 본체 프레임(120)을 배치하는 단계와; 소엽부 프레임(130)과 본체 프레임(120) 위에 제2 층의 필름(160)을 형성하는 단계와; 상기 조립체를 열 경화하는 단계와; 상기 조립체를 상기 제1 맨드렐(710)로부터 제거하고 상기 조립체를 2-부품 맨드렐(596) 내로 삽입하는 단계와; 소엽부 클램프(696)를 소엽부(140)와 강제 결합되도록 배치하는 것으로써 소엽부 클램프(696)로 소엽부(140)를 성형하는 단계와; 소엽부(140)를 열경화하는 단계를 포함한다.

실험례

예로써, 일 실시예에 따른 뒤집어질 수 있는 판막을 다음과 같이 제조할 수 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이 와인딩 지그에 니티놀 와이어(0.020" 직경)를 감는 것으로 소엽부 프레임을 구성하였다. 일단 도 2에 나타낸 패턴이 얻어지면, 프레임을 450℃로 설정된 오븐 내에서 10분간 형상 경화하였다. 이후 프레임에 대한 막의 부착을 향상시키기 위해 소엽부 프레임에 대해 표면 요철 처리를 행하였다. 프레임을 대략 5분간 아세톤 초음파 반응조 내에 잠기도록 했다. 이후 당업자에 널리 알려진 방법으로 프레임 표면을 플라즈마 처리하였다.

프레임에 FEP 분말(오렌지버그 뉴욕에 소재한 Daikin America 제품)을 도포하였다. 이후 소엽부 프레임을 320℃로 설정된 강제 공기 오븐 내에서 약 3분간 열처리하였다. 이 방식으로, 분말을 용융시켜 박막 코팅으로서 전체 프레임에 부착하였다. 오븐으로부터 소엽부 프레임을 제거하였고 상온으로 냉각되게 두었다.

약 0.5 mm(0.02")의 두께, 약 2.5 cm(1.0")의 직경 및 2 cm의 길이를 갖는 316 스테인레스 강의 튜브로부터 본체 프레임을 레이저 절단하였다. 튜브 내에 다이아몬드 형상의 패턴을 절단하여 도 2에 도시된 환형 본체 프레임을 형성하였다. 본체 프레임에 대해 전술한 바와 같은 동일한 표면 처리와 FEP 분말 코팅 단계를 행하였다.

소엽부 재료를 획득하였다. Bacino 등에게 허여된 미국 특허 제7,306,729에 기술된 개괄적인 교시에 따라 ePTFE의 막을 제조할 수 있다. ePTFE 막은 약 1.15 g/m²의 면적 당 질량과, 약 79.7 MPa의 포점(bubble point)과, 약 1.016 마이크로미터의 두께와, 종방향으로 약 410.9 MPa 그리고 횡방향으로 약 315.4 MPa의 매트릭스 인장 강도를 나타냈다.

Chang 등에게 허여된 미국 특허 제7,462,675에 기술된 바와 같은 테트라플루오로에틸렌 및 퍼플루오로(메틸 비닐에테르)를 포함하는 공중합체인 불소 중합체를 획득하였다. 공중합체는 필스적으로 약 65~70 중량%의 퍼플루오로메틸 비닐 에테르와 보충적으로 약 35~30 중량%의 테트라플루오로에틸렌으로 이루어졌다.

이러한 공중합체는 Novec HFE7500(미네소타 세인트 폴 소재의 3M 제품)에 2.5%의 농도로 용해되었다. ePTFE 막(폴리프로필렌 이형 필름에 의해 지지되고 있는)은 메이어 바(mayer bar)를 사용하여 준비된 용액으로 코팅한 후 145℃로 설정된 대류 오븐에서 30초간 건조를 행하여 흡수된 복합체 재료를 형성하였다. 2개의 코팅 단계 후, 최종적인 ePTFE/불소 탄성 중합체 또는 복합체 재료는 약 4.08 g/m²의 면적 당 질량, 28.22 중량%의 불소 중합체, 15.9 KPa의 돔(dome) 파열 강도, 및 1.89 마이크로미터의 두께를 가졌다.

도 7에 도시된 결합된 25 mm 직경의 알루미늄 맨드렐 조립체 둘레에 탄성 중합체가 많은 측이 맨드렐로부터 멀어지게 대향되도록 15개 층의 복합체 재료를 둘러싸게 배치하였다. 15개 층의 복합체 재료는 각각 복합체의 횡단 방향을 맨드렐의 종축을 따라 배향하도록 맨드렐 둘레로 원주 방향으로 둘러싸게 배치하였다. 소엽부 프레임을 와이어 권취 상태로부터 뒤집은 다음 도 8a에 나타낸 바와 같이 맨드렐 상에 동축으로 배치하였다. 그런 다음 본체 프레임을 도 7에 도시된 바와 같이 위치시켰다.

5개의 추가층의 복합체 재료를 각 층에 있어서 탄성 중합체가 많은 측이 소엽부 프레임과 본체 프레임 측을 향하도록 하여 소엽부 프레임과 본체 프레임 둘레로 둘러싸도록 배치하였다.

그런 다음 그 조립체를 폴리이미드 이형 필름 희생층으로 원주 방향으로 둘러쌌다, 조립체를 약 280℃로 설정된 강제 공기 오븐 내에서 약 30분간 가열하였다. 조립체를 오븐에서 분리한 후 수냉하였다. 희생층을 제거하여 판막을 노출하였다. 도 1a 및 도 8a에 도시된 바와 같이 프레임 포스트의 상부로부터 각 소엽부의 공통 3중점까지 가위로 과잉의 소엽부 재료를 정리하여 자유 엣지를 형성함으로써 3개의 이음매 또는 접합 표면 영역을 형성하였다. 뒤집어지지 않은 프레임 조립체를 도구로부터 제거하였다.

그런 다음 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 소엽부 클램프(596)를 위치시키고 후속하여 소엽부 클램프(596)를 소엽부에 대해 폐쇄하는 것에 의해 소엽부를 미리 정해진 형태로 형성하였다. 그런 다음, 결합된 맨드렐 조립체를 열처리하여 소엽부 형태를 결정하였다.

시험 방법

소정의 방법 및 장비가 아래 설명되지만 당업자에 의해 적절하게 결정된 임의의 방법 또는 장비를 대체하여 사용할 수 있음을 이해하여야 한다.

포점 및 평균 유동 기공 크기

미국 뉴욕주 이타카에 소재한 Porous Materials, Inc. 제품의 모델명 CFP 1500AEXL 모세관 유동 포로미터를 사용하여 ASTM F31 6-03의 개괄적인 교시에 따라 포점 및 평균 유동 기공 크기를 측정하였다. 샘플 막을 샘플실에 배치한 후 약 20.1 dynes/cm의 표면 장력을 갖는 SilWick Silicon Fluid(Porous Material, Inc.에서 구매 가능)로 적셨다. 샘플실의 바닥 클램프는 약 2.54 cm 직경의 구멍을 가지고 있었다. 시험 유체는 이소프로필 알콜이었다. Capwin 소프트웨어 버전 7.73.012를 사용하여 다음의 파라미터들을 아래 표에 열거한 바와 같이 설정하였다. 여기 사용되는 바와 같이, 평균 유동 기공 크기와 기공 크기는 교환적으로 사용된다.

파라미터 설정점

최대 유량(cm³/m) 200000

기포 유량(cm³/m) 100

F/PT(old bubltime) 50

최소 압력(PSI) 0

제로 시간 (sec) 1

V2증가(cts) 10

프레그 증가(cts) 1

펄스 지연(sec) 2

최대 압력(PSI) 500

펄스 폭(sec) 0.2

최소 시간(sec) 30

압력 슬루(cts) 10

유동 슬루(cts) 50

이퀴터(Eqiter) 3

아베이터(Aveiter) 20

최대 p 차등 비교(PSI) 0.1

최대 f 차등 비교(PSI) 50

Sartp(PSI) 1

Sartf(cm³/m) 500

기공 내의 탄성 중합체의 존재

기공 내의 탄성 중합체의 존재는 표면 및/또는 단면적 시각 자료 또는 다른 분석과 같이 당업자에게 알려진 여러 가지 방법에 의해 판정될 수 있다. 이들 분석은 탄성 중합체를 복합체로부터 제거하기 전후에 수행될 수 있다.

피브릴의 직경

피브릴의 평균 직경은 도 9a-9c의 주사 전자 현미경(SEM) 사진과 같이 다수의 피브릴을 보여주기에 적합한 배율로 얻어진 현미경 사진을 조사하는 것으로 추산하였다. 복합체 재료의 경우, 피브릴을 노출시키기 위해 임의의 적절한 수단으로 기공을 채울 수 있는 탄성 중합체 또는 다른 재료를 추출하는 것이 필요할 수 있다.

ePTFE 막의 질량, 두께, 밀도

막 두께는 독일 빌링켄-슈베닝켄에 소재한 Kafer Messuhrenfabrik GmbH의 Kafer FZ1000/30 두께 스냅 게이지의 2개의 판 사이에 막을 배치하는 것에 의해 측정하였다. 3번의 측정의 평균이 보고되었다.

중량(Mettler-Toledo analytical balance model AG204를 사용하여)과 두께(Kafer FZ1000/30 스냅 게이지를 사용하여)를 측정하기 위해 막 샘플은 다이 절단되어 약 2.54 cm x 약 15.24 cm의 직사각형 단면을 형성하였다. 이들 데이터를 사용하여. 다음의 공식으로 밀도를 계산하였다: ρ=m/(w*l*t). 여기서, ρ=밀도(g/cm³), m=질량(g), w=폭(cm), l=길이(cm), t=두께(cm)이다. 3번의 측정의 평균이 보고되었다.

ePTFE 막의 매트릭스 인장 강도(MTS)

평탄면 그립과 0.445 kN 로드 셀을 갖춘 INSTRON 122 인장 시험 장치를 사용하여 인장 파단 부하를 측정하였다. 게이지 길이는 약 5.08 cm였고, 단면 헤드 속도는 약 50.8 cm/min였다. 샘플 치수는 약 2.54 cm x 약 15.24 cm 였다. 최대 강도 측정을 위해, 샘플의 긴 치수를 최대 강도 방향으로 배향하였다. 직교 MTS 측정을 위해, 샘플의 큰 치수를 최대 강도 방향에 수직으로 배향하였다. 각각의 샘플은 Mettler Toledo Scale Modle AG204를 사용하여 중량을 측정하였고. 대안적으로 임의의 적절한 두께 측정 수단을 사용할 수 있지만, Kafer FZ1000/30 스냅 게이지를 사용하여 두께를 측정하였다. 이후 샘플은 인장 시험기 상에서 개별 시험되었다. 각 샘플에서 3곳의 다른 부분을 측정하였다. 3곳의 최대 부하(즉, 피크 하중) 측정의 평균을 보고하였다. 다음의 방정식을 사용하여 종방향 및 횡방향의 매트릭스 인장 강도(MTS)를 측정하였다: MTS=(최대 부하/단면적)*(PTFE의 벌크 밀도)/(다공성 막의 밀도). 여기서, PTFE의 벌크 밀도는 약 2.2 g/cm³이 되도록 취하였다.

장치 및/또는 방법의 구조와 기능의 상세와 함께 다양한 대체예를 포함하여 여러 가지 특징과 장점을 앞서의 설명에 언급하였다. 개시 내용은 예시만을 목적으로 의도된 것으로 완전한 것으로 의도된 것이 아니다. 당업자에게는 개시 내용의 원리 내의 조합을 포함하여 부품의 구조, 재료, 요소, 성분, 형태, 크기 및 배열과 관련하여 첨부된 특허청구범위를 표현하는 용어의 넓고 개괄적인 의미로 나타낸 전체 범위에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있음이 분명할 것이다. 이들 다양한 변형이 첨부된 청구항의 취지 및 범위를 벗어나지 않는 한, 이들은 상기 취지 및 범위 내에 포함되는 것으로 의도된 것이다.

Claims (8)

1. 경도관 판막(transcatheter valve)으로서, 상기 경도관 판막은:
   유체가 선택적으로 흐를 수 있는 유동 루멘(flow lumen)을 형성하는 다부품 프레임(multi-part frame); 및
   상기 다부품 프레임에 결합되는 복수의 소엽부로서, 각각의 소엽부는, 상기 다부품 프레임의 유동 루멘을 선택적으로 차단 및 차단 해제하기 위해 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 것인, 복수의 소엽부
   를 포함하며,
   상기 다부품 프레임은,
   제 1 루멘을 형성하는 관형인 형상을 가지는 외부 지지부(an outer support portion);
   환형인 형상을 가지는 뒤집어질 수 있는 지지부(an evertible support portion); 및
   상기 뒤집어질 수 있는 지지부가 상기 외부 지지부에 대하여 제1 의 외측으로 인접한 위치(first, laterally adjacent position)와 상기 뒤집어질 수 있는 지지부가 적어도 부분적으로 상기 외부 지지부의 제1 루멘 내에 위치하는 제2 의 뒤집어진 위치(second, everted position)로부터 전이 가능하도록, 상기 뒤집어질 수 있는 지지부를 상기 외부 지지부에 결합시키는 플렉서블 브릿지 재료
   를 포함하는 것인, 경도관 판막.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 뒤집어질 수 있는 지지부가 뒤집어진 위치로 전이될 때, 상기 플렉서블 브릿지 재료가 상기 다부품 프레임의 상기 외부 지지부의 말단 위로 접히는 것인, 경도관 판막.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 뒤집어질 수 있는 지지부가 제1 의 외측으로 인접한 위치에 있을 때,
   상기 경도관 판막이 전달 카테터(delivery catheter)에 장착되어 압축되었을 때, 상기 경도관 판막은 상기 외번 가능한 지지부가 제2 의 뒤집어진 위치에 있을 때 얻어질 수 있는 압축 프로파일과 비교하여 보다 작은 압축 프로파일을 가지는 것인, 경도관 판막.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 외부 지지부는 상기 외번 가능한 지지부와는 상이한 강도(stiffness)를 가지는 것인, 경도관 판막.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 경도관 판막은 제1 의 외측으로 인접한 위치에 위치한 상기 뒤집어질 수 있는 지지부와 함께 수축된 구성(collapsed configuration)으로 전달 카테터에 압축되는 것인, 경도관 판막.
6. 경도관 판막으로서, 상기 경도관 판막은:
   다부품 프레임으로서,
   본체 프레임 루멘을 형성하는 관형인 형상을 갖는 본체 프레임과,
   복수의 베이스와 복수의 포스트를 형성하는 환형인 형상을 갖는 소엽부 프레임으로서, 상기 본체 프레임은 상기 소엽부 프레임에 대해 인접하고 이격된 상태로 동축으로 연장되는 것인, 소엽부 프레임
   을 포함하는 것인, 다부품 프레임; 및
   복수의 소엽부로서,
   상기 복수의 소엽부는 상기 복수의 포스트 사이에서 상기 복수의 베이스에 결합되며, 상기 다부품 프레임은 상기 소엽부 프레임이 상기 본체 프레임으로부터 축방향으로 이격되는 동축으로 연장된 뒤집어지지 않은 구성에서 상기 소엽부 프레임이 상기 본체 프레임의 루멘 내에서 적어도 부분적으로 수용되는 뒤집어진 구성으로 자체적으로 뒤집어지도록 구성되는 것인, 복수의 소엽부
   를 포함하는 것인, 경도관 판막.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 경도관 판막은, 상기 소엽부 프레임과 상기 본체 프레임 사이의 접힘 영역을 브릿지하고, 상기 본체 프레임을 상기 소엽부 프레임에 결합시키며, 상기 본체 프레임과 상기 소엽부 프레임을 가로질러 그 사이로 연장되는 필름을 더 포함하고,
   상기 다부품 프레임은, 상기 소엽부 프레임이 상기 본체 프레임 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 상기 접힘 영역을 따라 뒤집어지도록 동작 가능한 것인, 경도관 판막.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 다부품 프레임이 뒤집어지지 않은 구성에 있을 때, 상기 경도관 판막이 전달 카테터에 장착되어 압축되었을 때, 상기 경도관 판막은 상기 다부품 프레임이 뒤집어진 위치에 있을 때 얻어질 수 있는 압축 프로파일과 비교하여 보다 작은 압축 프로파일을 가지는 것인, 경도관 판막.

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