JP2008539812A - 血管装置におけるプラチナ群金属の使用およびプラチナ群金属を生地に仕立てる方法 - Google Patents

Abstract

多結晶質イリジウムを生地に仕立てる方法は、多結晶質イリジウムをその再結晶化温度で、または、それよりも低温で冷間−温熱加工し、多結晶質構造を分解して配向に１つの方向（すなわち、[110] 方向など）を与えるようにする工程と、イリジウムを再結晶化して、大半の粒子を好ましい方向に整列させるようにする工程とを含んでいる。次いで、生地に仕立てられた多結晶質素材は、ステントのような血管装置に使用される。
【選択図】 図１

Description

本発明は血管装置に関するものである。より詳細に述べると、本発明は血管装置におけるプラチナ群金属の使用に関するものであり、特に、イリジウムの使用に関連している。

従来、「血管内補綴」を使って広範な医学的治療法が開発されてきたが、血管内補綴という語は本件では、天然由来の管腔と人工的に作成された管腔の両方を含む肉体管腔の内部に一時的移植または恒久移植するのに適した構成の医療装置を意味するものと解釈される。血管補綴を移植することができる管腔の具体例は無制限に次のものを含む。すなわち、動脈については、心臓血管、腸間膜血管、抹消血管、または、脳内血管の範囲に入る各種動脈などがあり、また、静脈、胃腸管、胆管、尿道、気管、肝管シャント、輸卵管なども含まれる。

多様なタイプの血管内補綴が開発されてきたが、補綴は各々が標的となる管腔壁の仕組みを補修するような固有の有益な構造を提供する。例えば、従来、ステント補綴は肉体管腔の内部に移植する目的について開示されている。従来、多様なステント設計が壁組織に人工的な放射方向の支持を供与する目的について開示されているが、壁組織は体内に多様な管腔を形成しており、肉体の血管の内部ではより特異に多様な管腔を形成していることが多い。

心臓血管障害は、アテローム性動脈硬化を含め、合衆国内の主要死因となっている。医療界は心臓疾患を治療する多数の方法および装置を開発してきたが、そのうちの幾つかは、アテローム性動脈硬化およびそれ以外の形態の心臓動脈狭窄症が原因で起こる各種合併症を治療するように特殊な設計にされている。

アテローム性動脈硬化およびそれ以外の形態の心臓血管狭窄症を治療する方法の１つが、経皮経管心臓血管形成術であり、これは広く「血管形成」、「PTA」、または、「PTCA」と呼ばれている。血管形成の目的は、放射方向の動水拡張により罹患心臓動脈管腔を拡大させることである。この処置は、心臓動脈の狭窄管腔の内部でバルーンカテーテルのバルーンを膨張させることにより達成される。場合によっては、血管は慢性的に再狭窄し、または、急性的に閉鎖し、血管形成処置の積極的効果を打ち消してしまう。

PTCAの積極的効果を長続きさせることを目的として、治療後の血管を放射方向に支持するために、このPTCA処置と関連づけてステントが移植される。或る種の患者の血管壁が元通りに閉鎖してしまうという自然の傾向にステントが打ち勝ち、ステントが適所に設置されていなかった場合の見込みと比べて、その血管内にずっと正常に近い血液流を維持するという点で効果的である。このような処置中は、ステントは挿入時の直径に折畳まれ、疾患のある血管から遠隔の部位で体内管腔に挿入される。次いで、ステントは罹患管腔の内部の所望の治療部位まで搬送されてから、治療効果を得るための所望の直径に配備される。

治療部位に接近する場合、大腿部動脈から寄付かれることが一番多い。案内用カテーテルを大腿部動脈に通して腸骨動脈に進入させ、上行大動脈内部に前進させる。可撓性カテーテルを更に前進させることは、案内用カテーテルを下行させて大動脈弁膜尖に入れることができるようにするために大動脈弓を通して約180度回転させるという難行達成を含むが、この場合、進入の結果、所望に応じて左右の心臓血管のうちのいずれかに達することができる。この処置は治療部位からは遠隔の部位にステントを挿入する必要があるので、装置は、治療部位に至るまで、体内管腔の潜在的に曲りくねった導管の中を通って案内される必要がある。よって、ステントは切開部の直径を小さくすることができなければならないうえに、非常に可撓性に富むものである必要がある。

ステントは、通例、金属合金から構成されており、その具体例として、ステンレス鋼合金、ニッケル・チタニウム合金（NiTiまたはニチノール）、コバルト・クロミウム合金（MP35N）、プラチナ合金、プラチナ・イリジウム合金、それ以外の好適な各種金属合金のうちのいずれかが挙げられる。イリジウムはその純粋な形態では（すなわち、合金の一部としてではない）、通例、ステントのような血管装置に好適な素材とは考えられていないが、それは、イリジウムが比較的脆く（延性が無い）、多結晶の形態では伸び率が不足しているせいである。曲りくねった血管通路を操舵して移植部位に達するようにするために、ステントやそれ以外の血管装置は可撓性に富むものである必要がある。更に、ステントは、配備形状まで拡張させられた際に、相当な可塑性変形を受けねばならず、このためステント素材は高い伸び率／延性を有していることを要件とする。

イリジウムは、複数の欠点があるにもかかわらず、血管装置に有益となる特性を備えており、例えば、耐腐食性に優れていること、高い強度、高い剪断弾性係数、加工効果速度の良さ、優れた生体適合性などが挙げられる。イリジウムは、比較的原子量が大きいせいで（原子量77）、高い放射線不透過性を示し、ステントのような血管装置を作成するにあたり、ステンレス鋼製の比較対象のステントに比べて厚みを減じることができ、しかも、強度と放射線不透過性は比較対照と同等である。イリジウムの剪断弾性係数が高いせいで、イリジウム含有血管装置の設計は、ステンレス鋼製の比較対象装置やコバルト・クロミウム（MP35NまたはL605）製の比較対象装置よりも放射方向強度を高くし、反跳性を低下させることができる。

本発明は、室温での延性が10％よりも良好になるように多結晶質イリジウムを処理する方法である。

一実施形態では、多結晶質イリジウムの生地は、粒子の結晶配向が [110] 方向の引張り軸線と整列するように仕立てられるのが好ましい。多結晶質素材においてこのように好ましい整列を達成するために、素材を再結晶化温度よりも低温で有効冷間−温熱加工に付すことにより、「繊維性の」生地が作成される。素材に冷間−温熱加工は、圧延処理の配向が [110] 方向の整列を与えるように施す必要がある。それ後の再結晶化は、再結晶化が必要な場合に限られるが、大半の粒子が一方向に整列するように制御される必要がある。これは、素材の応力エネルギーの量と方向を制御することにより達成される。

好ましい配向を生じることができるまた別な方法は、特殊な、格子を一致させた二次相粒子を採用することにより、好ましくない配向の粒子が再結晶化するのを阻止することである。このような粒子は、配向が制御された再結晶化または核形成を行うための核形成部位すなわち核形成の鋳型として作用する。

本発明の上記以外の特徴は元より、本発明の多様な実施形態の構成と動作も同様に、添付の図面を参照しながら後段でより詳細に説明してゆく。本発明は本件に記載されている特殊な実施形態に限定されないという点に留意するべきである。このような実施形態は本件では例示を目的として提示されているにすぎない。本件に含まれる教示内容に基づき、当業者なら本件に記載されていない各種実施形態を容易に想起する。

本発明の上記特徴、観点、利点、および、それ以外の特徴、局面、利点は、後述する詳細な説明と、添付の特許請求の範囲の各請求項と、添付の図面を参照すれば、より良好に理解できる。

ここで、本発明を図面を参照しながら説明してゆくが、全図面を通して同一の参照番号は同一の構成部材および機能的に類似する構成部材を示している。また図面では、各参照番号の最大桁位置の数字は、その参照番号が最初に使用された図と対応している。以下、特定の構成および配置について論じてゆくが、これは例示を目的としているにすぎないものと解釈されるべきである。当業者なら、本発明の真髄および範囲から逸脱せずに他の構成や配置を使うことができることを認識するだろう。

図１は本発明によるステント１０の実施形態を例示した頂面図であり、例示を目的として切取られて展開されている。ステント１００は、状態を変形させなければ、通例は形状が中空かつ円筒状である（図示せず）。ステント１００には近位端１０２および遠位端１０４が設けられている。更に、ステント１００は長手方向軸線１０６および横方向軸線１０８を示す。

ステント１００は複数の周方向に連なるリング１１０を備えている。周方向リング１１０は長手方向軸線１０６に沿って長手方向に互いから離隔されている。周方向リング１１０は、例えば、正弦波の形状を呈している。周方向リング１１０は各々が複数の上突点１１２と下突点１１４とを示している。正弦波の後続端を任意で上突点１１２と名づけ、正弦波の先行端を任意で下突点１１４と名づけておく。上突点１１２と下突点１１４は例示を目的として、また、理解を助けるための名称にすぎず、これらの語は相互を入れ替えてもかまわないことを当業者なら理解するだろう。更に、本明細書では、一般に正弦波の形状で例示されているが、これ以外の形状を採用することができることも、当業者なら理解するだろう。

図１の実施形態における複数の周方向リング１１０は互いに離隔されているとともに、長手方向の連結部１１８によって互いに接続されている。図１の実施形態では、長手方向の連結部は、そこに隣接している２個の周方向リング１１０と、一方の周方向リング１１０の上突点１１２と他方の周方向リングの下突点１１４との間の凡その中点で接続されている。しかしながら、長手方向の連結部１１８は一方の周方向リングの上突点１１２と他方の周方向リングの下突点１１４とに取付けられていてもよいことが分かる。更に、互いに隣接する２個の周方向リングのうちの一方の周方向リングの上突点と他方の周方向リングの下突点は一列に並び、これら互いに隣接する周方向リングは互いに同相になるようにしてもよいし、または、一方の周方向リングの上突点が他方の周方向リングの下突点と整合して、互いに異相となるようにしてもよいことも、当業者なら分かるだろう。更に、長手方向の連結部１１８の数と位置は変更されてもよい。更に、長手方向の連結部１１８が全部一斉に排除されて、その代わりに、１個の周方向リングの上突点をそのリングと隣接するもう１個の周方向リングの下突点と、例えば、図２に例示されているように、溶接部２１６で直接接続するようにしてもよい。

本発明のステント１００はイリジウムから製造されている。上述のように、イリジウムにはステントに望まれる幾つかの特性を備えており、例えば、耐腐食性に優れていること、高い強度、高い剪断弾性係数、加工効果速度の良さ、優れた生体適合性、高い放射線不透過性などが挙げられる。しかしながら、多結晶形態のイリジウムは比較的脆く、イリジウムが合金の一部として含まれているのでない限り、または、「生地に仕立てらた」素材を製造するように変性されるのでない限り、使用に適していない。本発明に従って多結晶質イリジウムの生地を仕立てるプロセスは、上述のように、ステントに採用するのに十分な延性を提供する。

粒子の多結晶配向が一方向（例えば、[110] 引張り軸線方向など）に整列されるように多結晶質イリジウムの生地を仕立てるのが好ましいプロセスの一実施形態は、多結晶質イリジウムをその再結晶化温度よりも低温で、または、丁度その温度で、冷間−温熱加工に付す校庭を含んでおり、上記温度は摂氏800度から摂氏1500度であるが、これはそれ以前の冷間加工と処理来歴次第で決まる。例えば、冷間−温熱加工の工程は、金型、または、ローラー、もしくは、その両方により、相当な荷重と応力の元で多結晶質イリジウムのシートを冷間圧延し、摂氏700度から摂氏800度で元の多結晶粒子構造を分解することを含んでいるが、「冷間」加工温度または「温熱」加工温度のいずれであれ、摂氏700度から摂氏900度がイリジウム（Ir）に好適であると当業者には考えられている。

素材の冷間−温熱加工は、圧延処理の配向が一方向（例えば、[110] 方向など）に粒子を整列させるのに有利となるように施される必要が在る。ずれ、すなわち、変形が主として一方向に起こるように応力と荷重が付与される。これは応力エネルギーを素材に導入するが、このことが、再結晶化の時に新生粒子を核形成するにあたり、好ましい方向を与える。

再結晶化とは、硬化変形または可塑変形された後に再加熱された素材中に新生粒子の核形成を起こすことである。新生粒子の再結晶化は、大半の粒子が好ましい方向、例えば、[110] 方向に整列させられるように制御される必要がある。このような整列状態は、素材における応力エネルギーの量と方向を制御することにより達成される。応力エネルギーの量は、付与される荷重、および、ローラーの間、または、金型の間を通される回数の２つの要因のうちの両方、もしくは、そのどちらか一方によって制御される。素材の加工は、再結晶化温度またはそれより低温の、それより高ければ硬化させられない温度で施す必要がある。

好ましい配向を生じることができるまた別な方法は、特殊な、格子を一致させた二次相粒子を採用することにより、好ましくない配向の粒子の再結晶化を阻止することである。格子を一致させた二次相粒子は核形成の種または鋳型として、冶金熱力学的現象が粒子の或る結晶平面上または結晶面上での核形成に有利となるように作用する。二次相粒子は配列材料（イリジウムIr）の粒子間隔に類似しているａ−ｂ−ｃ粒子間隔を示し、粒子それ自体と配列材料とに、可干渉性の境界（インターフェース）を与える。イリジウムと併用するのに好適な二次相粒子の具体例として、イリジウム・トリウム（Ir₅Th）、Ir-Ru、Ir-Ta、Ir-Rh、Ir-V、Ir-Th、Ir-Zr、Ir-Wなどが挙げられる。

図１に例示されているステントを製造する方法の１つは、生地に仕立てられた多結晶質イリジウムの均一な平坦面から始めることである。平坦な複数リングが均一な平坦面から圧断されて、所望の数の周方向リングを得る。次に、これらのリングを転がして、丸い断面を造る。リングは、洗浄されてから、真空炉で焼きなましされる。これら複数の平坦リングの間で正弦波形状が設けられ、周方向リング１１０を形成する。次いで、周方向リング１１０は心棒上に設置されてから、連結部１１８と一緒にレーザー溶接され、または、これに代わる例として、連結部１１８は長手方向の連結部で、リング１１０に溶接されてもよい。

生地に仕立てられたイリジウムのシートからステント１００を製造するまた別な方法は、生地に仕立てられたイリジウムの平坦なシートから始めることである。次に、生地に仕立てられたイリジウムの平坦なシートからステント全体の形状が切取られる。これは、レーザー切断によって達成されるが、この切断処理では、ステントのコンピュータ支援設計（CAD）図面が作成される。次に、CAD図面を使って機械コードを生成するが、今度はこの機械コードを使ってコンピュータ数値制御（CNC）レーザーシステムを制御する。CNCレーザーシステムは生地に仕立てられたイリジウムの平坦なシートから直接ステント形状を切取るが、この形状には正弦波形状の周方向リングと長手方向の連結部が含まれるが、後者は所望された場合に限る。次いで、ステントが圧延され、当該技術で従来公知のように、平坦なシートの両端部が一緒に溶接される。これ以外の、生地に仕立てられた素材の平坦なシートからステント形状を蝕刻方法が採用されてもよいが、蝕刻の具体例として、化学エッチングや写真製版エッチングなどがある。

これに代わる例として、蝕刻処理に先立って、生地に仕立てられた平坦なシートが圧延されて、薄い壁の中空の円筒管が作られる。次いで、ステントパターンが円筒管から直接切取られるが、その手段として、上述のように、レーザー切断、化学エッチング、写真製版エッチングのいずれかの方法が採られる。次に、ステントは、適切に洗浄されてから、体内への移植に好適になるように研摩処理される。

（実施例１）
多結晶質イリジウムを生地に仕立てる方法の一例を説明する。この方法は多結晶質イリジウムのシートまたは棒状体で始めるが、その延性は３％未満である。第１工程では、多結晶質素材のシートまたは棒状体は高温の金型の間で圧延され、約10％の面積減少を達成し、この面積減少工程の後で、素材がその再結晶化温度よりも高温（摂氏約1200度）で加熱される。このプロセスは、所望の生地の仕立てが達成されるまで、繰り返される。この生地仕立てプロセスの結果として得られる、生地に仕立てられたイリジウムのシートは延性が10％よりも高くなる。

生地に仕立てられたイリジウムのシートを使って上述のようなステントを製造した結果、現行のコバルト・クロミウムステントまたはステンレス鋼ステントと比べて半分から３分の２の厚みでも、イリジウムステントの強度は高いか等しく、反跳性は小さく、放射線不透過性は多角、断面プロファイルは小さく、生体適合性は良好となる。例えば、厚みが0.0025インチから0.003インチ（すなわち、0.063ミリメートルから0.076ミリメートル）のイリジウムステントは、厚みが0.004インチから0.006インチ（すなわち、0.10ミリメートルから0.15ミリメートル）のステンレス鋼ステントと同じ特性を示すことになる。

本発明をその好ましい実施形態に言及しながら特に例示して説明してきたが、本発明の真髄および範囲から逸脱せずに、これら実施形態の形態および詳細に多様な変更を行うことができることを、当業者なら理解するだろう。

例示を目的として切取って展開した、本発明のステントの頂面図である。 例示を目的として切取って展開した、本発明のステントの頂面図である。

Claims (11)

1. 多結晶質イリジウムを生地に仕立てる方法であって、
   多結晶質イリジウムをその再結晶化温度で、または、それよりも低温で冷間−温熱加工し、多結晶質構造を分解して配向に [110] 方向を与えるようにする工程と、
   イリジウムを再結晶化して、大半の粒子を [110] 方向に整列させるようにする工程と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. イリジウムを再結晶化して大半の粒子を [110] 方向に整列させるようにする前記工程は、素材の応力エネルギーの量と方向とを制御することにより達成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 応力エネルギーの前記量は、前記冷間−温熱加工する前記工程において付与される荷重、および、加工作業に通される回数の両方またはどちらか一方を制御することによって抑制されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 多結晶質イリジウム素材を冷間−温熱加工する前記工程は、摂氏700度から摂氏1100度で遂行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 多結晶質イリジウムを冷間−温熱加工する前記工程に、ローラーまたは金型が使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. イリジウムを再結晶化して大半の粒子を [110] 方向に整列させるようにする前記工程は、特殊な、格子を一致させた二次相粒子を採用することにより好ましくない配向の粒子の再結晶化を阻止することによって達成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 前記特殊な、格子を一致させた二次相粒子は、イリジウム・トリウム（Ir₅Th）、Ir-Ru、Ir-Ta、Ir-Rh、Ir-V、Ir-Th、Ir-Zr、Ir-Wなどを含んでいるグループから選択されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. ステントであって、
   第１の周方向リングと、
   前記第１の周方向リングに連結された第２の周方向リングとを備えており、
   前記第１の周方向リングと前記第２の周方向リングとは生地に仕立てられたイリジウムで製造される、
   ことを特徴とするステント。
9. 前記第１の周方向リングを前記第２の周方向リングに接続している長手方向の連結部を更に備えており、長手方向の連結部は生地に仕立てられた多結晶質イリジウムから製造されていることを特徴とする、請求項８に記載のステント。
10. 前記生地に仕立てられた多結晶質イリジウムは、10％を超える延性を示すことを特徴とする、請求項８に記載のステント。
11. 前記生地に仕立てられた多結晶質イリジウムの大半の粒子は、１つの方向、すなわち、[110] 方向に整列していることを特徴とする、請求項８に記載のステント。

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