JP2001029447A - 体内埋め込み医療器 - Google Patents
体内埋め込み医療器Info
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Abstract
い被覆層を設けた体内埋め込み医療器を提供する。 【解決手段】 医療器本体の表面の少なくとも一部を、
原子比(F/F+C+H)が60%以上であるフッ素含
有ダイヤモンドライクカーボン膜で被覆した体内埋め込
み医療器。
Description
テル、人工血管、人工臓器のポンプなどの各種の体内埋
め込み医療器に関する。
ト、カテーテル、人工血管、人工臓器のポンプなどがあ
り、これらは抗血栓性に優れていることが要求される。
以下においては、これらの体内埋め込み医療器のうちス
テントを例にして説明する。
開いた状態に維持するための管形状の装置であり、例え
ば血管などの狭窄部の改善に用いられる。ステントは、
機能及び留置方法によってセルフエクスパンダブルステ
ントとバルーンエクスパンダブルステントに区別され
る。バルーンエクスパンダブルステントは、ステント自
体に拡張機能はなく、ステントを目的部位に挿入した
後、ステント内に配置したバルーンを拡張させ、バルー
ンの拡張力によりステントを目的部位のほぼ正常な管径
まで拡大(塑性変形)させ、目的部位の内面に密着状態
で固定する。
抗血栓性を有することが重要である。そこで、ステント
の表面を抗血栓性を有する材料で被覆することが一般的
に実施されている。このような抗血栓性被覆として、例
えばダイヤモンドライクカーボン(DLC)と呼ばれる
非晶質のカーボン膜が着目されている。DLC膜はダイ
ヤモンドに近い物性を有し、抗血栓性だけでなく、耐薬
品性、耐摩耗性、絶縁性等に優れているとされている。
DLC膜は、各種のPVD(物理的蒸着法)またはCV
D(化学的蒸着法)によって成膜される。特に、量産方
法として多用されているのは、イオン化蒸着法と高周波
プラズマCVD法である。
めに用いられているDLC膜は必ずしも抗血栓性に優れ
ているとはいえず、さらに抗血栓性に優れた被覆層が要
望されていた。また、DLC膜は基材との密着性が低い
ため、例えばステント基材が拡張して塑性変形するとス
テント基材から剥離しやすいという問題が生じていた。
栓性に優れ、しかも基材から剥離しにくい被覆層を設け
た体内埋め込み医療器を提供することにある。
療器は、医療器本体の表面の少なくとも一部を、原子比
(F/F+C+H)が60%以上であるフッ素含有ダイ
ヤモンドライクカーボン膜で被覆したことを特徴とす
る。
膜厚方向に沿ってフッ素含有量が変化するようにフッ素
含有ダイヤモンドライクカーボン膜を成膜してもよい。
また、フッ素を含まないダイヤモンドライクカーボン膜
を介してフッ素含有ダイヤモンドライクカーボン膜を成
膜してもよい。
フッ素含有ダイヤモンドライクカーボン膜の密着性を向
上するために、医療器本体とフッ素含有ダイヤモンドラ
イクカーボン膜との間に中間層を設けてもよい。中間層
は、シリコン(Si)、シリコンカーバイド(Si
C)、酸化チタン(TiO2)および窒化チタン(Ti
N)からなる群より選択される材料で構成することが好
ましい。
ライクカーボン膜の膜厚は0.01〜2μmであること
が好ましい。
いてより詳細に説明する。以下においては、体内埋め込
み医療器の代表としてステントを例にして説明する。
る。図1のステント10は、ステント基材11と、ステ
ント基材11の表面を被覆するフッ素含有ダイヤモンド
ライクカーボン膜(以下、F−DLC膜という)12を
有する。
度の生体適合性を有するものが好ましい。例えば、ステ
ンレス鋼、タンタルもしくはタンタル合金、プラチナも
しくはプラチナ合金、金もしくは金合金、またはコバル
トベース合金などが用いられる。ステンレス鋼として
は、最も耐食性の良好なSUS316Lが好適である。
素含有量が変化していてもよい。また、F−DLC膜1
2は、フッ素を含まないダイヤモンドライクカーボン膜
を介して形成されていてもよい。このような構成によ
り、膜質を改善できる。
である。図2のステント10は、ステント基材11と、
中間層13と、ステント基材11の表面を被覆するF−
DLC膜12とを有する。中間層13としては、Si、
SiC、TiO2、TiNなどの材料が用いられる。ま
た、中間層13に造影性を上げるための金属を含有させ
てもよい。
て、原子比(F/F+C+H)が60%以上であるもの
が用いられる。この原子比はX線光電子分光法(XP
S)により求めることができる。F−DLC膜は、フッ
素含有率が高いほど撥水性したがって抗血栓性に優れて
いる。また、F−DLC膜は、フッ素含有率が高いほど
柔軟性に富んでおり、例えばステントを拡張したときに
も剥離しにくくなる。F−DLC膜の原子比(F/F+
C+H)が60%未満では、これらの効果が劣る。
0.01〜2μmが好ましく、0.5〜1μmがより好
ましい。F−DLC膜の全膜厚が2μmを超えると、ス
テントが拡張したときに剥離しやすくなる。一方、膜厚
が0.01μm未満のF−DLC膜はプラズマCVDで
安定的に成膜することが困難である。
例を図3および図4を参照して説明する。図3は管状に
形成されたステントの正面図、図4は図3のステントの
軸方向に沿って切断して展開した展開図である。図3お
よび図4に示すステント10では、その中心軸を取り囲
むように、それぞれほぼ菱形状で中央部が開口した複数
(この例では5個)の構成要素21(21a,21b,
21c,21d,21e)が配列され、各構成要素21
の側部が接続部22(22a,22b,22c,22
d,22e)によって接続されて環状ユニット23を構
成している。各構成要素21は軸方向の寸法が円周方向
の寸法よりも長くなっている。なお、構成要素21の形
状は、菱形状に限らず、ほぼ楕円状または菱形以外の多
角形状でもよい。そして、すべての構成要素21はステ
ント10の中心軸からほぼ等距離となるように配置さ
れ、5個の構成要素21で環状をなすように湾曲してい
る。ステント10の軸方向には複数(この例では8個)
の環状ユニット23a,23b,23c,23d,23
e,23f,23g,23hが配列され、互いに隣り合
う環状ユニット23は接続部21どうしを連結する連結
部24(24a,24b,24c,24d,24e,2
4f,24g)により1個所で連結され、全体で円筒体
をなしている。連結部23はステント10の中心軸に対
して若干斜めに(この例では約12°)傾斜して延びて
おり、各連結部24はステント10の円周方向に沿って
螺旋状に配置されている。
ト23を構成する構成要素21は、端部において十分な
拡張力を得るとともに、血管内壁およびバルーンに与え
る損傷を少なくするために、端部がほぼ半楕円状となっ
ている。
した直径を有し、円筒体の内部から外方に広がる力が与
えられたときに伸長する。このステント10では、1つ
の環状ユニット22に含まれる隣接する2つの構成要素
21の間に形成されるほぼV字状または台形状の空間
に、隣接する環状ユニット23の構成要素21の端部が
侵入している。このようにステント10の円周方向に沿
って構成要素21の端部が重なった状態になっているた
め、所定の長さのステント10の軸方向に沿って多くの
環状ユニット23を配置することができる。したがっ
て、ステント10を拡張させたときに、個々の構成要素
21のステント10の軸方向に沿う長さが短くなって
も、ステント10の側面における隙間の増加が少なく、
より確実に血管の狭窄部を拡張でき、かつその状態を良
好に維持できる。また、連結部24がステント10の円
周方向に沿って螺旋状に配置されており、連続して直線
をなすように延びていないので、1つの環状ユニット2
3が血管に追従するように変化したときの負荷が隣り合
わない環状ユニット23にまで伝達されるのを抑制で
き、個々の環状ユニット23を独立して拡張させること
ができる。
1.8mm程度が好適であり、特に1.3〜1.6mm
がより好ましい。1つの構成要素21の軸方向の長さは
1.5〜4.0mm程度が好適であり、特に2.0〜
3.0mmがより好ましい。互いに隣り合う環状ユニッ
ト23の構成要素21どうしが軸方向に沿って重なり合
う部分の長さは0.5〜1mmが好適である。それぞれ
互いに隣り合う環状ユニット23に含まれる、互いに隣
り合う構成要素21どうしの中心間の距離は、1.3〜
2.5mmが好適である。連結部24はステント20の
中心軸に対して0°〜30°程度傾斜していることが好
ましく、特に5°〜25°傾斜していることがより好ま
しい。連結部24の長さは1.4〜2.7mmが好適で
ある。環状ユニット23の数は6〜10が好適である。
を構成する構成要素21の肉厚は、0.05〜0.12
mm程度、特に0.06〜0.10mmが好適である。
ステント10の両端部の環状ユニット23を構成する構
成要素21の肉厚は、中央部の環状ユニット23を構成
する構成要素21の肉厚の3/5〜4/5程度、具体的
には0.05〜0.07mm程度が好適である。
トは、例えばステンレス鋼からなるパイプを、レーザー
加工などの方法により加工することにより製造すること
ができる。加工により最終的な形状を有するステントを
得た後、焼きなましすることが好ましい。焼きなましを
行うことにより、ステント全体の柔軟性および可塑性が
向上し、屈曲した血管内での留置性が良好になる。この
結果、ステントを拡張した後に拡張前の形状に復元しよ
うとする力、特に屈曲した血管部位で拡張した後に直線
状の形状に復帰しようとする力が減少し、屈曲した血管
内壁に与える物理的刺激が減少するとともに、再狭窄の
要因を減少させることができる。焼きなましは、ステン
ト表面に酸化被膜が形成されないように、不活性ガス
(例えばアルゴンガス)雰囲気下において行い、900
〜1200℃に加熱した後、ゆっくりと冷却することが
好ましい。ステント形状に加工した後、金やプラチナな
どの貴金属のメッキを施してもよい。
ントを説明したが、本発明はこれに限られるものではな
く、セルフエクスパンダブルステント等にも適用可能で
ある。
なプラズマCVD装置を用いて製造される。図5におい
て、真空容器31には弁32を介して真空排気系33が
接続されている。真空排気系33は、ベース排気系のタ
ーボモレキュラーポンプ(TMP)とプロセス用のロー
タリーポンプ(RP)から構成されている。真空容器3
1には、ボンベ34aから弁35aおよびマスフローコ
ントローラー36aを通してCF4またはC2F6が、ボ
ンベ34bから弁35bおよびマスフローコントローラ
ー36bを通してH2が、それぞれ供給される。真空容
器31には、電極を兼ねるホルダ37と対向電極38と
が互いに対向して設けられている。ホルダ37は接地さ
れている。このホルダ37上にステント基材11が立て
た状態で載置される。ホルダ37はステント基材11の
温度上昇を抑えるために水冷されている。一方、対向電
極38にはマッチングボックス39を介して高周波電力
発生装置40が接続されている。この高周波電力発生装
置40は、RFアンプ41および高周波信号発生器42
を含んでいる。このような構成により、対向電極38に
印加される高周波電力を振幅変調できるようになってい
る。
うにしてステント基材11表面にF−DLC膜を成膜す
る。まず、ホルダ37上にステント基材11を載置し、
真空容器31内をベース真空に引いた後、H2プラズマ
クリーニングによりステント基材11表面のコンタミネ
ーションを除去する。次に、真空容器31内にCF4ま
たはC2F6とH2とを供給し、所定の成膜圧力に設定す
る。次いで、対向電極38に振幅変調した高周波電力を
印加することによりプラズマを発生させ、ステント基材
11表面にF−DLC膜を成膜する。
る高周波電力を以下のようにして発生させる。まず、図
6(A)に示すような基本周波数(一般的には13.5
6MHz)の基本高周波電力に、図6(B)に示すよう
な基本周波数の10000分の1以上、10分の1以下
の範囲の周波数を有する第1変調高周波電力をパルスで
印加して第1振幅変調(パルス変調)する。さらに、必
要に応じて、第2振幅変調する。例えば、図6(C)に
示すような、第1変調周波数より高く、第1変調周波数
の100倍未満の周波数を有する第2変調高周波電力を
印加して第2振幅変調する。この場合、第1振幅変調に
よるオン時間T1の間に、オン時間T3、オフ時間T4
が順次繰り返される高周波電力が発生する。また、図6
(C)に示すような、第1変調周波数の100分の1よ
り高く、第1変調周波数より低い周波数を有する高周波
電力をパルスで印加して第2振幅変調(パルス変調)し
てもよい。この場合、第2変調高周波電力のオン時間の
間に、第1変調高周波電力のオン時間T1、オフ時間T
2が順次繰り返される高周波電力が発生する。
的な高周波電力を対向電極38に印加すると、基材の温
度上昇を避けることができ、パーティクルの発生を抑制
してF−DLC膜の表面の平滑性を向上できる。また、
上記のように振幅変調する場合には、印加電圧すなわち
プラズマ中のイオンの加速エネルギーを従来よりも高く
することができる。したがって、ステント基材11へ入
射するイオンのエネルギーが高くなり、ステント基材1
1の表面に高い密着強度を有するF−DLC膜を成膜で
きる。
ッ素含有量が変化しているものであることが好ましい。
例えば、F−DLC膜の成膜において、成膜時にガス流
量の割合を変化させることにより、フッ素含有量を連続
的に又は間欠的に変化させることが可能である。この場
合、中間層表面から徐々にF含有量を増加させ、外表面
が原子比(F/F+C+H)が60%以上であるF−D
LC膜で構成されることが好ましい。このようにF−D
LC膜中のF含有量を徐々に変化させることにより、膜
の柔軟性が向上し、表面での抗血栓性も向上する。
16Lからなる8mm×8mm×0.1mmのシート基
材を用意した。このシート基材を用いて以下のサンプル
1〜5を作製した。
率(原子比(F/F+C+H))0%のDLC膜を0.
5μmの厚さに形成したものを用いた。
率10%のF−DLC膜を0.5μmの厚さに形成した
ものを用いた。
率30%のF−DLC膜を0.5μmの厚さに形成した
ものを用いた。
率60%のF−DLC膜を0.5μmの厚さに形成した
ものを用いた。
F4混合ガスの総流量:25sccm、真空度:0.0
2Torr、RF周波数:13.56MHz、RF電
力:1kW、変調周波数:68kHz、デューティ比:
50%、成膜時間:10分。成膜時に、C2F6とCF4
の混合比を調整することにより、F−DLC膜中のフッ
素含有率を調整した。
の接触角を測定した結果を表1に示す。表1から明らか
なように、基材表面に成膜されたDLC膜中のフッ素含
有率が高いほど、接触角が大きく、撥水性に優れている
ことがわかる。
多血小板血漿(PRP)を滴下し、血小板粘着試験によ
り抗血栓性を評価した。血小板粘着試験の詳細は以下の
通りである。
ヌラ19G)。ドナーは通常2人である。抗凝固剤とし
て、3.8wt%クエン酸ナトリウム水溶液を入れた遠
沈管に、血液を壁面を伝わらせながらゆっくり注入す
る。このとき、血液:クエン酸ナトリウム水溶液=9:
1とする。遠心分離機を用い、室温において1200r
pm、5分間の条件で遠心分離してPRP(多血小板血
漿)を分離する。PRPを分取し、これを再び室温にお
いて1200rpm、5分間の条件で遠心分離する。P
RPを分取し、室温においてその半分をさらに3000
rpm、10分間の条件で遠心分離してPPP(貧血小
板血漿)を分離する。各々のドナーのPRP、PPPに
ついて、sysmexで血小板数を測定する。PRPを
PPPで希釈し、血小板数を1×105個/μL±1×
104個/μLに調整した6mL(6000μL)のP
RPを調製する。このとき、PRPの秤取量x[μL]
とPPPの秤取量y[μL]を以下のようにして決定す
る。
である。
のシャーレ51内に入れたサンプル台52上にサンプル
53を載せた。このサンプル53に血小板数を調整した
PRP液滴54を200μL滴下する。図7(B)に示
すように、蓋55をPRP液滴54に接触させた状態で
シャーレ51にかぶせ、PRP液滴54を空気から遮断
する。このときPRP液滴54の厚みは約2mmにな
る。室温で30分間放置する。シャーレにPBS溶液を
入れて十字を切るように洗浄する操作を2回行う。シャ
ーレにグルタールアルデヒドの2.5wt%PBS溶液
を入れ、2〜8℃に設定した冷蔵庫内で1昼夜固定す
る。シャーレにPBS溶液を入れて十字を切るように洗
浄する操作を1回行い、シャーレに蒸留水を入れて十字
を切るように洗浄する操作を7回行う。サンプルを液体
窒素に入れて凍結させ、デシケータ中で真空に脱気し
て、1昼夜凍結乾燥する。スパッタリングを行った後、
電子顕微鏡で写真撮影を行う。1000倍で四隅と中央
の5点で観察する。写真1視野当りの面積は10000
μm2である。写真から、粘着した血小板の個数をカウ
ントする。各サンプルについて5つの観察点の平均から
血小板の粘着個数を算出する。
材表面にフッ素含有率60%のF−DLC膜が形成され
ているサンプル5は、他のサンプルと比較して、血小板
の粘着個数が少なく、抗血栓性に優れていることがわか
る。
率30%のF−DLC膜を0.5μmの厚さに形成した
ステント(比較例)、およびステント基材の表面にフッ
素含有率60%のF−DLC膜を0.5μmの厚さに形
成したステント(実施例)を作製した。比較例のステン
トの拡張前および拡張後の電子顕微鏡写真を図9(A)
および(B)に示す。実施例のステントの拡張前および
拡張後の電子顕微鏡写真を図10(A)および(B)に
示す。
のF−DLC膜はステントの拡張後にはステント基材か
ら剥離した部分が観察された。一方、図10(B)のよ
うに、フッ素含有率60%のF−DLC膜はステントの
拡張後にもステント基材から剥離した部分は観察されな
かった。このことから、フッ素含有率60%のF−DL
C膜は柔軟性に富んでおり、剥離強度も優れていること
がわかる。
血栓性に優れ、しかも基材から剥離しにくい被覆層を設
けた体内埋め込み医療器を提供することができる。
れるプラズマCVD装置の構成図。
力の波形図。
顕微鏡写真。
子顕微鏡写真。
Claims (8)
- 【請求項1】 医療器本体の表面の少なくとも一部を、
原子比(F/F+C+H)が60%以上であるフッ素含
有ダイヤモンドライクカーボン膜で被覆したことを特徴
とする体内埋め込み医療器。 - 【請求項2】 前記フッ素含有ダイヤモンドライクカー
ボン膜は、膜厚方向に沿ってフッ素含有量が変化してい
ることを特徴とする請求項1記載の体内埋め込み医療
器。 - 【請求項3】 前記医療器本体の表面の少なくとも一部
を、フッ素を含まないダイヤモンドライクカーボン膜を
介して前記フッ素含有ダイヤモンドライクカーボン膜で
被覆したことを特徴とする請求項1記載の体内埋め込み
医療器。 - 【請求項4】 前記医療器本体と前記フッ素含有ダイヤ
モンドライクカーボン膜との間に中間層を設けたことを
特徴とする請求項1記載の体内埋め込み医療器。 - 【請求項5】 前記中間層が、シリコン、シリコンカー
バイド、酸化チタンおよび窒化チタンからなる群より選
択される材料で構成されていることを特徴とする請求項
4記載の体内埋め込み医療器。 - 【請求項6】 前記中間層に造影性のある金属を含有さ
せたことを特徴とする請求項4または5記載の体内埋め
込み医療器。 - 【請求項7】 前記フッ素含有ダイヤモンドライクカー
ボン膜の膜厚が0.01〜2μmであることを特徴とす
る請求項1ないし6いずれか記載の体内埋め込み医療
器。 - 【請求項8】 ステントとして用いられることを特徴と
する請求項1ないし7いずれか記載の体内埋め込み医療
器。
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