JP4527156B2 - 人工血管 - Google Patents

Description

本発明は、人工血管に関する。

［発明の背景］
本発明は、針が繰り返し刺される生体部位に使用される人工血管に関する。

人工血管を用いて生体中の血管を置き換えたりバイパスしたりするための医学的手術、または、人工血管移植は、医学領域において訓練されている。

このような手術で移植される人工血管のいくつかは、血液透析（透析処置）において使用され、たとえば、動脈と静脈を相互に連結する動脈−静脈（Ａ−Ｖ）シャントとして知られ、針が繰り返し貫通されることを目的とする。そのような人工血管（人工器官）は、たとえば、英国特許１５０６４３２号に開示されている。開示される人工血管は、拡張されたポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）の単一層を含む血管壁を有する。

このような構造の人工血管は、繰り返し針が突き通されるので、血管壁に多くの穴が開けられ、そこから血液が漏れるという不具合がある。

本発明の目的は、針で繰り返し刺されても血液が漏れ出るのを信頼性高く効果的に防止し、生体中の既存の血管に容易に接合できる人工血管を提供することである。

上記目的は、内層と外層と、それらの間に配置される中間層とを含む層状アセンブリを有する血管壁を持つメイン部位と、メイン部位の対向する端部の一方またはそれぞれに配置される吻合部位とを有し、該吻合部位がメイン部位の中間層よりも薄い中間層を有することによって、吻合部位がメイン部位よりも薄い血管壁を有する人工血管によって達成される。そのような人工血管は、血液の重大な漏れ出しを伴わず針を繰り返し刺すことが必要な生体部位中に使用され得る。

吻合部位において、中間層の最小厚みは、内外層を互いに結合するために必要とされる量によってのみ制限される。

一実施形態において、吻合部位の中間層は、メイン部位の中間層の厚みの１０〜９０％の範囲の厚みを有する。

他の実施形態では、吻合部位の中間層は、メイン部位の中間層の厚みの４０〜６０％の範囲の厚みを有する。

メイン部位中の中間層にとっての典型的な断面厚みは、０．０５〜１．０ｍｍであり、たとえば、０．１〜０．６ｍｍである。

吻合部位中の中間層にとっての典型的な断面厚みは、０．００５ｍｍ〜０．９ｍｍであり、好ましくは０．００５〜０．６ｍｍである。

内層にとっての典型的な断面厚みは、０．０５〜１．０ｍｍであり、たとえば、０．１〜０．６ｍｍである。

外層にとっての典型的な断面厚みは、０．０２〜０．３ｍｍであり、たとえば、０．０５〜０．２ｍｍである。

吻合部位は、メイン部位の外径よりも小さな外径を有することができる。

一実施形態において、中間層は、実質的に弾性体からなり、たとえば、熱可塑性弾性材からなる。適切な熱可塑性弾性材は、スチレン弾性材、ポリオレフィン弾性材、ポリ塩化ビニル弾性材、ポリウレタン弾性材、ポリエステル弾性材、ポリアミド弾性材、ポリブタジエン弾性材、トランスポリイソプレン弾性材、フッ素ゴム弾性材、塩素化ポリエチレン弾性材などである。

上記の自動閉鎖性（ｓｅｌｆ−ｃｌｏｓａｂｌｅ）がある弾性材料では、スチレン熱可塑性物質弾性材が好ましい。特に、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、および水素化スチレン−イソプレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）が好ましい。

一実施例において、内層および／または外層は、実質的にフッ素樹脂材料からなる。適切なフッ素樹脂は、発泡ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロポリプロピレン共重合体、およびテトラフルオロエチレンエチレン共重合体などを含む。

このような材料で形成された内層は、生体適合性があり、人工血管を通じて血液がスムーズに流れることを可能とし、人工血管の周りの組織を良好に回復することを可能とする。

内層は、好ましくは抗血栓作用特性を有するべきである。内層が抗血栓作用特性を有さないか、ほとんど有さない場合、抗血栓性材料の層が内層の内面に配置されるか、または内層自体が抗血栓性材料を担持する。抗血栓性材料は、何か特定の材料に限られるものではないが、ヘパリン、ウロキナーゼ、アスピリン、フィブリンまたはプロスタサイクリンベース材料（ｐｒｏｓｔａｃｙｃｌｉｎ−ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ）であってもよい。

内層と外層の両方がフッ素樹脂を主成分として含む材料から形成される必要はないが、特定の実施形態では内層と外層の一方はフッ素樹脂を主成分として含む材料から形成される。

人工血管は、メイン部位および吻合部位を互いに区別するためにさらにマーカー（ｍａｒｋｅｒ）を含んでもよい。

そのマーカーは、メイン部位および吻合部位にそれぞれは位置され、互いに異なることができる。

そのマーカーは、人工血管が生体に移植されるときに用いられうる。

代替的にまたは追加的に、そのマーカーは人工血管が生体に移植された後に用いられうる。

人工血管は、自然状態において、全体としてＩ字状（換言すれば、棒状）であってもよい。

人工血管は、自然状態において、全体としてＵ字状であってもよい。

人工血管はメイン部位に配置されるＵ字状カーブ部を含んでもよい。

一実施形態では、メイン部位の中間層は、その中に他の部位よりも厚みが異なる部分を有する。

メイン部位は、本質的に、楕円または円形横断面形状を有しうる。

本発明の上記処置を伴って、吻合部位の血管壁の厚みがメイン部位の血管壁の厚みよりも小さいので、人工血管は、容易に吻合され、または生体中の既存の血管に接合される。

人工血管が上述のマーカーを含む場合、マーカーは、たとえば、人工血管のメイン部位の範囲を、すなわち、針が刺されようとする人工血管の領域が容易に確認されるようにする。人工血管が生体中に移植されるとき、針が刺されるために適している位置に人工血管が確実に配置されることができる。

上記および他の本発明の目的、特定および効果は、本発明の好ましい実施形態を例として図示する添付図面を参照しつつ、以下の説明から明らかになる。

第１実施形態
図１〜３は、本発明の第１実施形態に係る人工血管を示す。

図１は、本発明の第１実施形態に係る人工血管の透視図である。図２は、生体中の２つの生まれつきの血管間に移植された図１に示される人工血管の透視図である。図３は、図１に示される人工血管の長手方向の部分拡大断面図である。垂直方向に関する用語、例えば、「上」および「下」は、図３について参照される。図３では、人工血管の血管壁は、その厚みが人工血管の外径に比べて誇張されて示される。

図２に示すように、人工血管１は、既存の血管（動脈）１０１および他の既存の血管（静脈）１０２間の生体中に移植される。人工血管１は、例えば、血液透析（透析処置）のために針２００で繰り返し刺される必要がある身体領域中のシャントとして用いられうる。

図１に示すように、人工血管１は、柔軟であり、自然状態で全体としてＩ字状（棒状）である。人工血管１が、生体血管１０１、１０２（図２参照）を相互に連結させるために、生体中に埋め込まれるとき、すなわち、生体中に配置されるとき、人工血管１は、所望の形状に簡単に変形しうる。人工血管１は、何か特定の変形された形状に限られないが、たとえば、そのメイン部位６の一部が湾曲されたり、全体として波形状であったりしてもよい。

人工血管１は、メイン部位６と、メイン部位６の両端に設けられ、それぞれ生体１０１、１０２に吻合される１対の吻合部位２とを有する。人工血管１のこれらの部位は、以下に詳述される。

メイン部位６は、円形の横断面図を有する。メイン部位６は、３層の層状アセンブリ７を含む血管壁６２を有する。図３に示すように、薄板アセンブリ７は、内層３、外層５およびそれらの間に配置される中間層４を含む。これらの層は、互いに同心で配置される。

中間層４は、必須ではないが、好ましくは、様々な弾性材料のいずれからも形成される。弾性材料としては、特に、穴が開けられたあと自動閉鎖性（ｓｅｌｆ−ｃｌｏｓａｂｌｅ）があるものが好ましい。自動閉鎖性弾性材料は、スチレン弾性材、ポリオレフィン弾性材、ポリ塩化ビニル弾性材、ポリウレタン弾性材、ポリエステル弾性材、ポリアミド弾性材、ポリブタジエン弾性材、トランスポリイソプレン弾性材、フッ素ゴム弾性材、塩素化ポリエチレン弾性材などを含む様々な熱可塑性弾性材である。中間層４は、主材料として、上記エラストマ材料のうちの少なくとも１つからなる。

上記の自動閉鎖性エラストマ材料の中で、スチレン熱可塑性物質弾性材が好ましい。特に、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、および水素化スチレン−イソプレン−ブタジエンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）が好ましい。

針２００が中間層４から取り除かれたとき、中間層４すなわち血管壁６２に針２００に刺されて形成された穴は、上記の自動閉鎖性エラストマ材料の少なくとも一つからなる中間層４の弾性によって、確実に閉じ、封止される。

メイン部位６中の中間層４は、厚みｔ１（図３参照）を有し、その値は限定されないが、たとえば、０．１〜０．６ｍｍの範囲である。

内層３は、どんな材料にも限定されないが、主要な材料として、発泡ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロポリプロピレン共重合体、またはテトラフルオロエチレンエチレン共重合体のようなフッ素樹脂材料を含む材料からなりうる。

このような材料からなる内層３は、人工血管１、すなわちそこに規定される血液流路１３中を血液がスムーズに流れるようにし、また、人工血管１周辺の組織がよく治癒されるようにする。

内層３は、好ましくは、それ自身で坑血栓性を有するべきである。内層３が坑血栓性を有さず、またはほとんど有さない場合、坑血栓性材料からなる層が内層３内面に配置され、または、内層３自身が抗血栓性材料を担持する。抗血栓性材料は、何か特定の材料に限られないが、ヘパリン、ウロキナーゼ、アスピリン、フィブリンまたはプロスタサイクリンベース（ｐｒｏｓｔａｃｙｃｌｉｎ−ｂａｓｅｄ）の材料でありうる。

内層３の厚みの値は、限定されないが、たとえば、０．１から０．６ｍｍの範囲でありうる。

外層５は、材料が限定されないが、内層３と同じ材料からなってもよい。このような材料からなる外層５は、生体適合性がある材料からなり、人工血管１の周りの組織がよく治癒されるようにする。

外層５の厚みの値は、限定されないが、例えば、０．０５から０．２ｍｍの範囲でありうる。

図１および３に示すように、各吻合部位２は、メイン部位６の対向端部に一体的に接合される。各吻合部位２は、メイン部位６の血管壁６２と同様に、内層３、外層５および中間層４から構成される血管壁２２を有する。

図３に示すように、各吻合部位２の中間層４は、メイン部位６の中間層４より薄い。したがって、各吻合部位２の血管壁２２は、メイン部位６の血管壁６２より薄い。

メイン部位６の中間層４の厚みｔ１に対する各吻合部位２の中間層４の厚みｔ２（図３参照）の比率は、特定の値に限定されない。

各吻合部位２の中間層４の厚みｔ２は、メイン部位６の中間層４の厚みｔ１の好ましくは１０〜９０％であり、より好ましくは４０〜６０%である。厚みｔ２は、層間の接着を保証するために、ゼロより大きくなければならない。

人工血管１のメイン部位６は、各吻合部位２の中間層４より太い中間層４を含むので、メイン部位６は、針２００が刺される領域（以下、穿刺領域８という）として用いられる。メイン部位６、すなわち穿刺領域８が針２００で繰り返し刺される場合でも、針２００による血管壁６２に形成された穴は中間層４によって閉じられ、確実に穴からの血液の漏出が防止される。

各吻合部位２の血管壁２２が比較的薄いので、吻合部位２は、容易に、血管１０１、１０２に吻合され、または縫合される。

図３に示すように、中間層４は、メイン部位６の全円周にわたって均一な厚みを有し、人工血管１がその中心軸１１に対して対称に形成され、すなわち、人工血管１が中心軸１１の周りで全体的に指向がある。したがって、人工血管１は、生体に埋め込まれるときに、容易に取り扱われることができる。

図３に示すように、各吻合部位２の外径φＤ２は、好ましくは、メイン部位６の外径φＤ１よりも小さい。具体的には、外径φＤ２と外径φＤ１の差異は、好ましくは、メイン部位６を吻合部位２に滑らかに結合するために、連続的に変化する。外径φＤ２と外径φＤ１の差異が連続的に変化しない場合、すなわち、メイン部位６と各吻合部位２との間に急激な段差があった場合、人工血管１は、生体へ移植されるときに、皮下組織と摩擦接触を引き起こすか、曲げや折れとなる傾向がある。

人工血管１の内径は、吻合部位２のうちの一方だけが減少されてもよい。吻合部位２のうちの一方だけの内径が減少される場合、そこに接続されるメイン部位６の内径は、好ましくは、所定の距離だけ吻合部位２から遠ざかる方向に連続的に増加することによって、メイン部位６の内壁表面が段差なく吻合部位２の内壁表面と滑らかに結合する。メイン部位６の内径が連続的に増加する所定の距離は、メイン部位６にそって一部あるいは全体に亘って延びる。

人工血管１は、好ましくは、メイン部位６と吻合部位２とを互いに視覚的に区別するためのマーカー９を有する。人工血管１が生体に埋め込まれた後、マーカー９は、埋め込まれた人工血管１の穿刺領域８の範囲を視覚的に指示する。

図１に示すように、マーカー９は、メイン部位６上、すなわちその外層上に配置されるメイン部位マーカー９１と、吻合部位２上、すなわちその外層上に配置される吻合部位マーカー９２とを含む。

図示される本実施形態において、メイン部位マーカー９１は、人工血管１の中心軸線１１に沿って延びる２本の破線を含む。各吻合部位マーカー９２は、中心軸線１１に沿って延びる単一の破線を含む。

メイン部位マーカー９１と吻合部位マーカー９２とが異なる構造または特徴を有するので、メイン部位６および吻合部位２が互いに確実に区別され、それゆえ穿刺領域８が確実に認識される。

マーカー９は、メイン部位６および吻合部位２上に形成されることに限定されないが、メイン部位６または吻合部位２の一方上に提供される。

図３に示される装置については、外層５の厚みは、本質的に、メイン部位６と吻合部位２の全体にわたって一定である。しかし、外層５は、吻合部位中２のメイン部位６において、より太くてもよい。

第２実施形態
図４は、本発明の第２実施形態に基づく人工血管の透視図である。第１実施形態に係る人工血管と異なる第２実施形態に係る人工血管の特徴は、主に以下に記述され、第１および第２実施形態の両方に共通する他の特徴は、以下には記述されない。

図４に示すように、第２実施形態に係る人工血管１Ａは、その自然な状態において全体としてＵ字状であり、長い穿刺領域８を提供する。この長い穿刺領域８は、針２００が刺されうる位置をより大きく提供する大きな表面領域を有する。このように構成された人工血管１Ａは、透析処置に有用である。

人工血管１Ａは、メイン部位６に位置するＵ字状カーブ部１２を有する。したがって、人工血管１Ａは、全体としてサイズが縮小され、生体中に容易に埋め込まれることができる。

第３実施形態
図５は、本発明の第３実施形態に係る人工血管のメイン部位の横断面図である。「上」および「下」のような垂直方向に関する用語は、図５に示される血管の方位を参照する。図５において、人工血管の血管壁は、人工血管の外径と比べて厚みが誇張されている。
上記の実施形態に係る人工血管と異なる第３実施形態に係る人工血管の特徴は、以下に記述され、他の共通する特徴は以下には記述されない。

図５に示すように、メイン部位６Ａの中間層４は、２箇所で厚みが異なる。具体的には、人工血管１のメイン部位６Ａにおいて、中間層４の円周部分の厚み、すなわち、中間層４の上部の厚み（以下、上部中間層４１という）は、中間層４の下部の厚みよりも大きい。

人工血管１が所定の方向に、すなわち、図５の上方から針２００で指された場合、その方向に一直線になって上部中間層４１が位置するように、生体中に人工血管が配置される。第１実施形態とは違って、メイン部位６Ａにおいて、中間層４は均一な円周厚みを持たなくて良い。

メイン部位６Ａの中間層４の下部の厚みは、各吻合部位２の中間層４の厚みに等しく、または、上部中間層４１の厚みと各吻合部位２の中間層４の厚みの中間値であってもよい。

第４実施形態
図６は、本発明の第４実施形態による人工血管のメイン部位の横断面図である。「上」および「下」のような垂直方向に関する用語は、図６に示される血管の方位を参照する。図６において、人工血管の血管壁は、人工血管の外径と比べて厚みが誇張されている。

上記実施形態に係る人工血管とは異なる第４実施形態に係る人工血管の特徴は主に以下に記述され、他の共通する特徴は以下には記述されない。

第４実施形態に係る人工血管は、異なる横断面形状を有すること以外は、第３実施形態に係る人工血管と本質的に同一である。

図６に示すように、メイン部位６Ｂは、横断面形状が実質的に長円状、すなわち、楕円状である。そのような横断面形状を有するメイン部位６Ｂは、人工血管１が中心軸線１１で回転するのを防止するのに効果的である。したがって、人工血管１が針２００で指される方向と一直線に、すなわち、図６中上方に、上部中間層４１が位置するように、人工血管１は、生体中に配置されることができる。

さらに、メイン部位６Ｂの断面形状が長円状で、血液流路１３が変わることなく人工血管内に規定されているので、穿刺領域８は、針２００で刺される場所をより広く適用するために、広い表面領域を有する。

第５実施形態
図７は、本発明の第５実施形態に係る人工血管のマーカーを示す部分拡大図である。

上記実施形態に係る人工血管とは異なる第５実施形態に係る人工血管の特徴は主に以下に記述され、他の共通する特徴は以下には記述されない。

第５実施形態に係る人工血管は、マーカーの配置が異なること以外は、第１実施形態に係る人工血管と本質的に同一である。

図７に示すように、メイン部位マーカー９１Ａは、第１実施形態に係るメイン部位マーカー９１と同じく、人工血管１が生体に埋め込まれるときに使用される第１マーカー９１１と、人工血管１が生体に埋め込まれた後に使用される第２マーカー９１２を含む。

各第１マーカー９１１は、細長い矩形形状であり、可視性の増加のために色がつけられる。人工血管１が生体に埋め込まれるときに、第１マーカー９１１は、穿刺領域の範囲を高い信頼性をもって視覚的に示す。

各第２マーカー９１２は、矩形形状であり、第１マーカー９１１のうちの１つの範囲内に配置される。第２マーカー９１２は、何か特定の材料に限定されないが、便宜のためにＸ線対造影剤から形成される。第２マーカー９１２は、人工血管１が生体に埋め込まれた後であっても、第２マーカー９１２が適切に処理されれば、穿刺領域８の範囲が確実に認識されるようにする。

吻合部位マーカー９２Ｂは、第１実施形態に係る吻合部位マーカー９２と同じく、生体に人工血管１が埋め込まれるときに使用される第１マーカー９２１を含む。第１マーカー９２１は、メイン部位マーカー９１Ａの第１マーカー９１１と事実上同一であってもよい。

本発明の好ましい実施形態に係る人工血管が上述された。しかし、本発明の原理は、例示の実施形態に限定されるものではない。人工血管の様々な部位がそれらと同様の機能を発揮する構成要素に置き換えられ、所望の構造部材が人工血管に追加されてもよい。

たとえば、第２実施形態に係るメイン部位の中間層の横断面形状は、第３実施形態に係るメイン部位の中間層の横断面形状と置き換えられうる。第２実施形態に係る人工血管が全体としてＵ字状であるので、人工血管が針で刺される方向に上部中間層が確実に位置するように、人工血管は生体中に配置されうる。

さらに、第２実施形態に係るメイン部位の横断面形状は、第４実施形態に係るメイン部位の横断面形状と置き換えられうる。

吻合部位は、メイン部位の対向する端部にそれぞれ提供されることに限定されず、メイン部位の対向する端部の一方に提供されてもよい。

内層３と外層５の両方が主要材料としてフッ素樹脂を含む材料からできることに限定されず、たとえば、内層３と外層５の一方がフッ素樹脂を含む材料からできてもよい。

マーカーは、視覚的マーカーに限られず、触診法によって認識できるタッチマーカーであってもよい。

本発明のある好ましい実施形態が詳細に示され説明されてきたが、特許請求の範囲から逸脱しない範囲内で種々の変更や改良がなされうると理解される。

本発明の第１実施形態に係る人工血管の透視図である。 生体中の２つの生まれつきの血管間に移植された図１に示される人工血管の透視図である。 図１に示される人工血管の長手方向の部分拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る人工血管の透視図である。 本発明の第３実施形態に係る人工血管のメイン部位の横断面図である。 本発明の第４実施形態に係る人工血管のメイン部位の横断面図である。 本発明の第５実施形態に係る人工血管のマーカーを示す部分拡大図である。

符号の説明

１、１Ａ 人工血管、
２ 吻合部位、
３ 内層、
４ 中間層、
５ 外層、
６、６Ａ、６Ｂ メイン部位、
７ 層状アセンブリ、
８ 穿刺領域、
９、９１Ａ、９２Ｂ、９１１、９１２、９２１ マーカー、
１１ 中心軸、
１２ Ｕ字状カーブ部、
１３ 血液流路、
２２ 血管壁、
４１ 上部中間層、
６２ 血管壁、
１０１ 血管、
２００ 針。

Claims (6)

1. 針が繰り返し刺される必要がある生体の領域に使用されるための人工血管であって、
   内層と外層と、それらの間に配置される中間層とを含む層状アセンブリを有する血管壁を持つメイン部位と、
   メイン部位の対向する端部の一方またはそれぞれに配置される吻合部位と、
   前記メイン部位および前記吻合部位を互いに区別するためのマーカーと、を有し、
   前記吻合部位が前記メイン部位よりも薄い血管壁を有する人工血管。
2. 前記吻合部位は、前記メイン部位の外径より小さい外径を有する請求項１に記載の人工血管。
3. 前記マーカーは、前記メイン部位上および前記吻合部位上に配置され、互いに異なる請求項１または請求項２に記載の人工血管。
4. 前記マーカーは、人工血管が生体中に埋め込まれるときに使用される請求項１〜３のいずれか一項に記載の人工血管。
5. 前記マーカーは、人工血管が生体中に埋め込まれた後に使用される請求項１〜４のいずれか一項に記載の人工血管。
6. 前記メイン部位の前記中間層は、他の部分の厚みと異なる厚みを有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の人工血管。

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