JP5713336B2 - ステント - Google Patents

Description

本発明は、血管、胆のう、食道、腸、尿管などの体腔内の狭窄部などに留置されるステントに関する。

ステントは、例えばバルーンカテーテルと共に用いられ、血管などの体腔内に狭窄部が生じた場合、その狭窄部をバルーンカテーテルにより拡げた後に留置され、体腔内壁を内側から支持し、再狭窄を起こすことを防止するために使用される。ステントの挿入に際しては、ステントは収縮状態のバルーン部の外側に縮径状態で装着され、バルーン部と一緒に体腔内に挿入される。バルーン部を狭窄部に位置させた後、バルーン部を膨らませることによりステントも膨らみ、狭窄部を拡張してステント拡張状態を維持したまま留置され、バルーンカテーテルのみが引き抜かれる。

このようにして使用されるステントとして要求される特性として、縮径状態では柔軟であり体腔内への挿入性に優れ、しかも、半径方向に容易に且つ均一に拡張が可能であり、拡張後には、半径方向に容易に潰れないことが必要である。このようなステントとして、例えば、特許文献１や特許文献２で提唱されている。

特開２００７−２６７８４４号公報 特開２０００−８１８７号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載のステントは、耐力の下限値が３００ＭＰａと低く、且つ、上限値が示されていないため、実用性に不安があり、しかも、レーザー加工により製造されるため、熱の影響を受けて焼きなましや熱変形による脆ささが生じたり、また、バリ取りや研磨工程等が必要であり、製造工程が複雑である等の課題があった。

また、上記の特許文献２に記載のステントは、レーザー加工よりも作製し易い電鋳により製造されているが、電鋳では作製できないとされているステンレスが例示されているとともに耐力が劣る金が例示されており、実用性に問題がある等の課題があった。

本発明は、上記課題に着目し、金属イオン溶液中で電解析出させることにより各種の合金析出に成功し、そして通常の素材、すなわち、高温を伴う溶解と圧延により得られる金属材料とは異なる優れた機械特性と耐食性を持った合金電鋳材を得ることができた。そこで、耐力（弾性限界応力）に優れ、尚且つ、心臓の拍動に耐える疲労強度が高く、しかも、あらゆる体液、電解液にも金属イオンが溶出しない合金を得られる実用上、極めて有用なステントを提供することを目的とする。

請求項１に記載のステントでは、生体の管腔内に留置される半径方向に拡張可能な筒形状であって、円筒仮想表面に形成された主ステント要素から成り、この主ステント要素をニッケルまたはニッケル／コバルト合金より高い疲労強度を有する合金から作製したものである。
また、請求項２に記載のステントでは、主ステント要素を疲労強度がニッケルまたはニッケル／コバルト合金の１．５倍以上の強度を有する合金から作製したものである。
このように、主ステント要素をニッケルまたはニッケル／コバルト合金より高い疲労強度で、特に１．５倍以上の強度を有する合金から作製したことにより、極めて薄い肉厚のステントでも外圧に耐えることができるようになり血管内にステントを配置した時に血管断面積を犠牲にすることが無くなるとともに、半径方向に容易に且つ均一に拡張でき、且つ拡張後には半径方向に容易に潰れないようにしたものである。

請求項３に記載のステントでは、主ステント要素を、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、パラジュームのいずれかを含む電鋳合金から作製したものである。
また、請求項４に記載のステントでは、主ステント要素は、硫酸塩、塩化物、アンモニア錯塩、シアン錯塩、スルファミン塩、次亜りん酸塩、ピロリン酸塩、酒石酸塩、ＥＤＴＡのいずれかの化合物を添加して、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、パラジュームのいずれかを含む合金を用いて電鋳で作製したものである。
このように、主ステント要素を金、銀、銅、ニッケル、コバルト、パラジュームのいずれかを含む電鋳合金を、特に各金属析出電位を近付けるために上記化合物を添加して作製したことにより、疲労強度が極めて高い材料を電鋳で作ることができたため、特に振動を常時加えられる部位のステントには最適であり、しかも、半径方向に容易に且つ均一に拡張でき、且つ拡張後には半径方向に容易に潰れないようにしたものである。

請求項５に記載のステントでは、主ステント要素を、金を主構成成分とし、銀、銅、ニッケル、コバルト、パラジユームから選ばれた少なくとも１つ以上の合金を用いて、電鋳で作製したものである。
また、請求項６に記載のステントでは、主ステント要素を、パラジユームを主構成成分とし、金、銀、銅、ニッケル、コバルトから選ばれた少なくとも１つ以上の合金を用いて、電鋳で作製したものである。
このように、耐力を大幅に改善させ、尚且つ、疲労強度の高い合金を選んで電鋳で作製することにより、特許文献２に記載のステントの上述した課題を解決したものである。

請求項７に記載のステントでは、主ステント要素を筒形状に形成するための接合部を設けるようにしたものである。
また、請求項８に記載のステントでは、主ステント要素を筒形状に形成するための接合部を電着により接合するようにしたものである。
このように、ステントを平面形状で作製した後、筒形状に丸めて接合部を電気抵抗溶接やレーザー溶接などで接合することにより、生産性と品質性を向上させるようにしたもので、好ましくは、電着により接合することにより、接合の時に熱が全くかからないため、熱による焼きなましや、熱変形による脆さなどが生じることはなく、また接合部は素材と同じ光沢を保持できるため外観は滑らかであり、ステントを生体の管腔内に挿入する時には好都合である。

請求項９に記載のステントでは、主ステント要素を、複数のセルとこのセル同士を連結する連結部からなり、セルの線径を１０〜５０μｍ、連結部の線径を５〜２０μｍとしたものである。
このように、セルの線径、即ち、ステントの肉厚を１０〜５０μｍとすることにより、特許文献１に記載のステントの肉厚６０μｍよりも薄くしたので、ステントを血管内に留置してもステントが血流の邪魔をして血流が悪くなることはなく、しかも連結部の線径を５〜２０μｍと細くしたので、血管が波を打つように蛇行すると、連結部も屈曲してセルが血管の内壁を内側から確実に支持するようにしたものである。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載のステントによれば、生体の管腔内に留置される半径方向に拡張可能な筒形状であって、円筒仮想表面に形成された主ステント要素から成り、この主ステント要素をニッケルまたはニッケル／コバルト合金より高い疲労強度を有する合金から作製したので、半径方向に容易に且つ均一に拡張できるとともに、拡張後には半径方向に容易に潰れないようにすることができるという優れた効果を得ることができる。
また、本発明に係る請求項２に記載のステントによれば、主ステント要素を疲労強度がニッケルまたはニッケル／コバルト合金の１．５倍以上の強度を有する合金から作製したので、極めて薄い肉厚のステントでも外圧に耐えることができるようになり血管内にステントを配置した時に血管断面積を犠牲にすることが無いという優れた効果を得ることができる。

請求項３に記載のステントによれば、主ステント要素を、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、パラジユームのいずれかを含む電鋳合金から作製し、更に請求項４に記載のステントによれば、各金属析出電位を近付けるために硫酸塩、塩化物、アンモニア錯塩、シアン錯塩、スルファミン塩、次亜りん酸塩、ピロリン酸塩、酒石酸塩、ＥＤＴＡのいずれかの化合物を添加して硫酸塩、塩化物、アンモニア錯塩、シアン錯塩、スルファミン塩、次亜りん酸塩、ピロリン酸塩、酒石酸塩、ＥＤＴＡのいずれかの化合物を添加したので、疲労強度が極めて高い材料を電鋳で作ることができ、特に振動を常時加えられる部位のステントには最適であり、しかも、半径方向に容易に且つ均一に拡張でき、且つ拡張後には半径方向に容易に潰れないようにすることができるという優れた効果を得ることができる。

請求項５に記載のステントによれば、主ステント要素を、金を主構成成分とし、銀、銅、パラジユーム、ニッケル、コバルトから選ばれた少なくとも１つ以上の合金を用いて、電鋳で作製し、また、請求項６に記載のステントによれば、主ステント要素を、パラジュームを主構成成分とし、金、銀、銅、ニッケル、コバルトから選ばれた少なくとも１つ以上の合金を用いて、電鋳で作製したので、あらゆる体液、電解液にも金属のイオン溶出は全く無く、生体の管腔内に悪影響を及ぼすことは全くないという優れた効果を確実に得ることができる。
また、請求項７に記載のステントによれば、筒形状に形成するための接合部を設けるようにしたもので、ステントを平面形状で作製した後、筒形状に丸めて接合部を電気抵抗溶接やレーザー溶接などで接合することにより、生産性と品質性を向上させることができるという優れた効果を得ることができる。

請求項８に記載のステントによれば、主ステント要素の接続部を電着により接続するようにしたので、接合の時に熱が全くかからないため、熱による焼きなましや、熱変形による脆さなどが生じることはなく、また接合部は素材と同じ光沢を保持できるため外観を滑らかにでき、ステントを生体の管腔内にスムーズに挿入できるという優れた効果を得ることができる。

請求項９に記載のステントによれば、主ステント要素を複数のセルとこのセル同士を連結する連結部から構成し、セルの線径を１０〜５０μｍ、連結部の線径を５〜２０μｍとしたので、セルの線径、即ち、ステントの肉厚を１０〜５０μｍと薄くでき、ステントを血管内に留置してもステントが血流の邪魔をして血流が悪くなることはなく、しかも連結部の線径を５〜２０μｍと細くでき、血管が波を打つように蛇行すると、連結部も追従して屈曲してセルが血管の内壁に密着した常態で血管の内側から確実に支持することができるという優れた効果を確実に得ることができる。

本発明の実施形態を示すステントの斜視図である。 本発明の実施形態を示すステントの展開図である。 本発明の実施形態を示す連結部の拡大図である。 本発明の実施形態を示す主ステント要素の接続工程図である。 本発明の実施形態を示す主ステント要素の接続工程図である。 本発明の実施形態を示す主ステント要素の接続工程図である。 本発明の実施形態を示す主ステント要素の接続工程図である。 本発明によるステントの耐力を示すグラフである。 本発明による合金の疲労強度を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態について何ら限定されるものではない。

図１及び図２において、１は生体の管腔内に留置される半径方向に拡張可能な筒形状のステントであり、円筒仮想表面に形成された主ステント要素２を有している。この主ステント要素２は９個のセル３とこのセル３同士を連結する連結部４からなり、セル３の線径が１０〜３０μｍ、連結部４の線径が５〜９μｍである。この連結部４は図３の拡大図に示すように、蛇行状に屈曲させて、屈伸性を高めている。
尚、この実施形態では、９個のセル３が独立して巻回されているが、１個のセルを連続して巻回しても良く、この場合、一周ごとに連結部が一体に形成されるようになる。
また、この実施形態では、ステント１を図２に示すように平面で作っておき、これを図１に示すように円筒状に丸めて、電着で円筒にしているが、初期から円筒状のマンドレルニレジストをコーティングした後、円筒状に露光してエッティングを行うことにより、ステント１を作製しても良い。

主ステント要素２は、金を主構成成分とし、銀、銅、パラジューム、ニッケル、コバルトから選ばれた少なくとも１つ以上の合金、または、パラジュームを主構成成分とし、金、銀、銅、ニッケル、コバルトから選ばれた少なくとも１つ以上の合金を用いて、以下のとおり電鋳で作製されている。

先ず、導体基板上にレジストをコートして光を遮断するフォトマスクを置いた後、紫外線を当てて露光し、現像処理などによって露光部、未露光部、などをレジストの特性に依存して除去する。この除去した部分に上述した合金を電鋳で第１回目の析出を行い複数のセル３を作製する。
次に、この複数のセル３をマスキングした状態で、再び、基板上にレジストをコートしてフォトマスクを置いた後、紫外線を当てて露光して除去し、この除去した部分に上述した合金を電鋳で２回目の析出を行い、連結部４を作製する。このとき、セル３と連結部４は互いに一部が連結するよう露光され、その後、電着するので、結果として連結体となる。このようにして、複数のセル３と連結部４とが上述した合金で一体に成形され、主ステント要素２が図２に示すように作製される。

この製作プロセスによれば、第１回目の析出形状と第２回目の析出金属形状を任意に変えることができる。すなわち、幅や厚さの差は、例えば幅はフォトマスク製作時の幅に依存させ、形状の厚さは析出電解時間に依存させるこができるため、本発明のプロセスによって作られるステント１は、部分的な部位を必要に応じて厚さや幅を極めて正確に、自由に変化させることができる。
このように、厚さや幅を自由に正確に制御することができることはステント１に今までに無い高い機能を付与させることが可能になり、これは従来のレーザーなどで加工したステントでは全く得ることができない大きな特徴である。

そして、主ステント要素２を筒形状に丸めた後、複数のセル３の接合部５Ａと接合部５Ｂ同士を接合して接合することにより、図１に示すように、ステント１が完成する。接合は電気抵抗溶接、レーザー溶接などで可能であるが、好ましくは、図４Ａ〜図４Ｄの接合工程に従って接合する方が好ましい。すなわち、図４Ａに示すように、接合部５Ａと接合部５Ｂを近づけて図４Ｂに示すように重ね合わせた後、重ね合わせた部位以外を図４Ｃの断面図に示すように塗料や不導体テープなどによりマスキング６を施工し、しかる後、ステント１と同じ電鋳合金７で追加電着して図４Ｄに示すようにマスキング６を取り除くことにより、接合部５Ａと接合部５Ｂ同士の接合工程は終了する。
この接合方法によれば、接合の時に熱が全くかからないため、熱による焼きなましや、熱変形による脆さなどが生じることはなく、また接合部５Ａ、５Ｂは素材と同じ光沢を保持できるため外観は滑らかであり、ステント１を挿入する時には好都合である。

図５はステント１の耐力（弾性限界応力）の測定結果を示すグラフで、横軸がひずみ（％）、縦軸が応力（ＭＰａ）である。図５において、Ａは主ステント要素２の合金としてニッケル４０％とパラジューム６０％の合金を使用した場合、Ｂは従来の合金としてニッケル８０％とコバルト２０％の合金を使用した場合を示すもので、本発明によるステント１の耐力がＢの５００ＭＰａ〜Ａの２，７００ＭＰａと極めて大きいことが確認できた。

また、図６は疲労強度の測定結果を示すグラフで、横軸が繰り返し数（回）、縦軸が最大応力（ＭＰａ）である。図６において、Ｃは本発明によるもので主ステント要素２の合金としてニッケル４０％とパラジューム６０％の合金を使用した場合、ＤとＥは従来の材料で、Ｄはニッケル／コバルト合金、Ｅはニッケルを使用した場合を示すもので、最大応力が１，０００ＭＰａのとき、Ｄは７０万回繰り返した時点で切断し、Ｅは５万回繰り返した時点で切断したのに対し、本発明によるＣは１，０００万回繰り返しても切断しなかったことから、従来のニッケル／コバルト合金材やニッケル材の２倍〜１４倍以上の疲労強度が大きいことが確認できた。

尚、電鋳可能な金属は限られており、鍍金ができても電鋳ができない金属の典型的な例はクロムである。これは金属イオンまたは金属酸化物イオンに起因しており、電解中に生じる強力な応力によって安定的な素材にならないことに依存している。金属によっては電気鍍金すら困難な金属もあり、例えばチタン、アルミニューム、モリブデン、タングステンなどである。これ等は酸化性が強く単金属では、水溶液中においてイオンとして存在できないところに起因している。電鋳合金においても電解中の応力がしばしば問題になり、近年の技術ではいろいろな水溶性の金属化合物の登場により電解液の低応力実現が可能となりつつある。

また、合金の組成をコントロールするには、合金にしようとする各金属析出電位を近付ける必要があり、そのための化合物は単塩化合物のみでなく各種の錯塩やキレート化合物などを動員しなければならない。本発明に関わる金、銀、銅、ニッケル、コバルト、パラジュームの６種類の金属の２つ以上の合金を電鋳で作るにあたり、化合物である硫酸塩、塩化物、アンモニア錯塩、シアン錯塩、アミン錯塩、スルファミン塩、次亜りん酸塩、ピロリン酸塩、酒石酸塩、ＥＤＴＡなどの無機、有機添加剤も動員され実現した物である。

次に、合金の耐食性を確認するために、合金を生理食塩水、ＰＨ３．０から８．０までの溶液、ミルトンなどの消毒液に浸漬した後、試験液中での溶出加速試験のため試料を強制的に１００キロヘルツの振動をさせて後、金属イオンの溶出試験を行った。なお、溶液の分析は原子吸光分析で、分析限界値はＰＰＢである。
その結果、金属イオンが溶出しない組成は以下のようであった。
１）金とパラジュームの合金は、どのような組成でも金属のイオン溶出は全く無い。
２）金と、銀、ニッケル、コバルトのいずれかの合金は、金の含有率が６５％以上では金属イオン溶出は全く無い。
３）パラジュームと、金、銀、銅、ニッケル、コバルトのいずれかの合金は、パラジュームの含有率が６０％以上では金属イオンの溶出は全く無い。

また、このステント要素２の合金として、金３０％とパラジューム７０％の合金、金９０％と銀１０％の合金、コバルト３５％とパラジューム６５％の合金、金８０％と銀１５％とコバルト５％の合金、金８０％とパラジューム１５％とコバルト５％の合金から選ばれた合金を用いて、電鋳で作製しても、上述と同様な耐力（弾性限界応力）、疲労強度の結果が得られることが確認された。
尚、これらの組成で作成されたステント１は、いずれも、ステンレスやコバルト、クロムなど、従来の材料で作成されたステントに比べ、同等以上の優れたＸ線吸収性を示し、実用性能に優れ、耐食性に関しても、十分な性能を示した。 また、本発明のステント１は、均質な組成からなっており、非磁性であり、近年一般化した、ＭＲＩなど、高磁場を用いた診断機器による画像に対するアーティファクトも従来品に比べ優れている。

近年、ステントにおいては、ステント留置後の血管や消化器官など管状組織の再狭窄
を防止する目的で、
１、 ステントの金属表面に、ＰＣ（パイロライトカーボン）、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカ）など、比較的抗血栓性が良いとされる成分をコーティングする。
２、 ステントの金属表面にポリマーをコーティングして、このポリマーを抗血栓性材料で表面修飾する。
３、 ステントの金属表面にポリマーをコーティングした後、このポリマーに組織増殖を抑制する薬剤を含ませ、このポリマーから薬剤を徐放させる。
４、 ステントの金属表面に生分解性ポリマーをコーティングした後、このポリマーに組織増殖を抑制する薬剤を含ませ、このポリマーを徐々に分解させ、薬剤を一定期間で完全に放出させる。
５、 ステント表面に小さなディンプル（凹凸）を作り、ここに薬剤を含ませ、比較的短期間だけ、組織増殖防止効果を持たせる。
ことなどが行われているが、本発明のステント１では、これらを容易に適用できる。

また、特に、消化器系、呼吸器系、泌尿器科系の管状組織に適用するステントでは、がん細胞組織の肥大化や管状器官の再狭窄を防ぐため、管状器官拡張のための主ステント要素と、ステントのセル密度を高くし、組織の張出を抑制するための副ステント要素からなるステントなどが作られているが、本発明では、強度の優れた材料を提供できることから、更に緻密で強度に優れたものが容易に実現できる。

また、最近では、
１、分岐血管に留置するステント（Ｙ-ステント）で、分岐血管への血流の確保、カテーテル、ステントなどのデバイスのアプローチを容易にするため、円筒状のステントの一部のセルを大きく開口させる。
２、或いは、ステントの長さ方向の剛性を調整し、曲げ方向が柔軟で、挿入しやすい構造のステントとするため、主ステント要素に比べ、副ステント要素のステント長さ方向のステント連結要素などを細く作る。
など、特殊なデザインが用いられるが、本発明では、これらはいずれも容易に適用できる。

（作用）
本実施形態は上記のように構成されており、以下その作用について説明する。バルーンカテーテルのバルーン部を収縮させた状態で、このバルーン部の外側に図１に示すステント１を縮径状態で装着する。そして、ステント１をバルーン部と一緒に血管内に挿入して、血管内の狭窄部にバルーン部を位置させ、バルーン部を膨らませるとステント１も膨らみ、狭窄部を拡張してステント１は拡張状態を維持したまま留置され、バルーンカテーテルのみが引き抜かれる。

この作用を血管と血液に相当する実験材料を用いて検証した結果、ステント１は主ステント要素２の耐力が５００〜２，７００ＭＰａあるため、半径方向に容易に且つ均一に拡張するとともに、拡張後には半径方向に容易に潰れないことが確認できた。
また、主ステント要素２のセルの線径が１０〜３０μｍ、連結部の線径が５〜９μｍであるため、ステント１を血管内に留置してもステント１が血流の邪魔をして血流が悪くなることもないことも確認できた。更に血管が波を打つように蛇行すると、細い連結部も追従して屈曲してセル２が血管の内壁に密着した常態で血管の内側から確実に支持することも確認できた。

１ ステント
２ 主ステント要素
３ セル
４ 連結部

Claims (9)

1. 生体の管腔内に留置される半径方向に拡張可能な筒形状であって、円筒仮想表面に形成された主ステント要素から成り、この主ステント要素はニッケルまたはニッケル／コバルト合金より高い疲労強度を有する合金から作製されたことを特徴とするステント。
2. 前記主ステント要素の疲労強度は、前記ニッケルまたはニッケル／コバルト合金の１．５倍以上の強度を有する合金である請求項１に記載のステント。
3. 前記主ステント要素は、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、パラジュームのいずれかを含む電鋳合金である請求項１または請求項２に記載のステント。
4. 前記主ステント要素は、硫酸塩、塩化物、アンモニア錯塩、シアン錯塩、スルファミン塩、次亜りん酸塩、ピロリン酸塩、酒石酸塩、ＥＤＴＡのいずれかの化合物を添加して、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、パラジュームのいずれかを含む合金を用いて電鋳で作製されている請求項３に記載のステント。
5. 前記主ステント要素は、金を主構成成分とし、銀、銅、ニッケル、コバルト、パラジュームから選ばれた少なくとも１つ以上の合金を用いて、電鋳で作製されている請求項３または請求項４に記載のステント。
6. 前記主ステント要素は、パラジュームを主構成成分とし、金、銀、銅、ニッケル、コバルトから選ばれた少なくとも１つ以上の合金を用いて、電鋳で作製されている請求項３または請求項４に記載のステント。
7. 前記主ステント要素は、筒形状に形成するための接合部を有している請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のステント。
8. 前記主ステント要素は、前記接合部が電着により接合される請求項７に記載のステント。
9. 前記主ステント要素は、複数のセルとこのセル同士を連結する連結部からなり、セルの線径が１０〜５０μｍ、連結部の線径が５〜２０μｍである請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のステント。