JP2000510713A - イオン導入材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２種類の異なるガルバニ材料から誘導される制御された電流を利用して微量作用性金属イオンを溶液中へ駆出し、その材料上またはその付近の微生物を死滅させる、イオン導入材料を提供する。医療用具に組み込んだイオン導入構造体または材料は、その用具および／またはイオン導入材料の物理的、機械的、化学的または生物学的特性を変化させる１またはそれ以上の被覆層で、部分的または完全に被覆されている。イオン導入材料または構造体で部分的にコートするか、または完全に封入するほか、医療用具の全体または一部をイオン導入材料と一体化し、それを含浸させ、またはそれから加工することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 イオン導入材料 発明の分野 本発明は、微量作用性イオン導入法（oligodynamic iontophoresis）、より詳 細には制御方式微量作用性イオン導入法で微生物を死滅させることにより感染を 減少させ、または排除する、医療用具の構造に関する。 発明の背景 微量作用性金属、たとえば銀は、微量で制菌薬および殺菌薬として有効である 。これらの微量作用性金属の最も有効な形態は、溶液中のイオンとしてである。 殺菌作用の厳密な性質は分かっていないが、細胞膜機能を変化させるか、または 細胞のＤＮＡに結合して細胞機能を破壊することによると考えられる。この殺菌 作用は、感染症の原因となる一般菌株すべてを含めた広範な細菌に対し有効であ る。これらの金属を細菌の死滅または増殖抑制に必要なごく低い濃度で用いた場 合、それらが正常な哺乳動物細胞に有害作用を及ぼすことはない。 銀は、銀スルファダイアジンなどとして抗菌性膏薬中にルーティンに用いられ 臨床的に火傷包帯用ガーゼをコートする試みでも用いられている。可溶性コラー ゲンまたはポリマーのコーティングに銀を含浸させたカテーテルなどの医療用具 も知られている。これらのカテーテルを配置した後、コーティングが徐々に溶出 し、銀が長時間にわたって周囲へ放出される。これらの製品を用いた場合の感染 率は、標準カテーテルより２〜４倍低いと報告されている。 銀を抗菌薬として用いたあるカテーテルは、成功率がごく限られている。皮膚 の直下に挿入される銀含浸コラーゲンカフから構成される用具を適正に配置する のが困難だからである。またこのカフは高価であり、中枢静脈カテーテルの価格 をほとんど３倍にまで高める。感染率を低下させるための他のカテーテルも周知 の方法を採用し、それらの大部分は銀または銀合金のコーティングの種類や溶解 度が異なるにすぎない。 制菌薬として微量作用性金属を用いる従来のカテーテルの多くは、以下の１ま たはそれ以上の理由で、感染を適切に阻止できない：１）可溶性コーティングか ら放出される銀は常に同じ荷電状態にあるとは限らず、全く荷電していない場合 もしばしばあり、したがってその殺菌効力が最適でない；２）可溶性コーティン グを施したカテーテルでは、コーティングが溶解してしまうと(通常は約２週間) 、それ以後は抗菌性保護がない；３）不溶性の銀、合金または酸化銀のコーティ ングはカテーテルの集落形成をある程度阻止できるが、微量作用性金属が周囲の 体液中や組織中へ放出されない；４）カテーテル配置操作が実質的に変動するの で、これらのカテーテルにはさらに人的訓練が要求される；および５）感染はカ テーテルの内側または外側から身体に進入する可能性があるが、必ずしもすべて のカテーテルが内側と外側の両方を保護するわけではない。さらに、銀−合金コ ートした用具は細菌の集落形成を２〜４倍減少させることができるが、それらの 価格が高いことがその適度な可能性を損なっている。 １９７０年代以後の研究は、金属イオンを溶液中へ電気的に注入することによ り微量作用性金属の抗菌作用を向上させることに向けられている。微量作用性イ オン導入法として知られるこの方法は、細菌の集落形成を１５〜１００倍減少さ せることができる。イオン導入とは導電性流体中における弱い電界の影響下での イオンの移動を表し、これに関連し微少電流によりイオンを導電性流体環境中へ 押し出すことを意味する。たとえば銀などの金属で作成した２電極を、食塩液、 血液または尿のような導電性媒質に導入し、電極間に電位を印加すると、銀イオ ンが溶液中へ駆出され、高い殺菌作用を生じる。感染の制御に十分な量の銀イオ ンを溶液中へ安全に駆出するのに必要な電流は、１〜４００μＡである。この範 囲の電流は局所的な細胞壊死を起さず、感覚または痛みの域値より低い。泌尿器 科用カテーテルまたはフォーリーカテーテルは動物実験にまで進んだが、微量作 用性イオン導入現象はその効力が高いにもかかわらず、医療用具に関する利用が 限られている。フォーリーカテーテルに関しては、研究者らは従来の用具に幾つ かの欠点を確認した。第１は、イオンを溶液中へ押し出すために用いる電極が空 気と導電性媒質との界面で摩耗または腐食することである。この問題は、尿と同 様におそらく血液または食塩液の環境でも起きるであろう。従来のイオン導入用 具がもつ他の重大な欠点には、電極を駆動するのに嵩高い電流制御式電源が必要 であること；電極構造がカテーテルの外側と内側の両方を保護するものではない こと；および製造方法が労働集約的であることが含まれる。 イオンを溶液中へ駆出するためにカテーテル上の別個の電極および外部電源を 用いる感染制御カテーテルの例が、米国特許第4,411,648号（デイビス）である 。他の従来の微量作用性イオン導入用具は外部電源を用いない。たとえば米国特 許第4,886,505号（ヘインズ）には、２種類の金属を物理的に直接に接触させて 電流を発生させることが教示されている。しかし発生する電流は安全に使用する には大きすぎると思われ、かつおそらく周囲のｐＨを変化させるであろう。ドイ ツ特許第DE 3,830,359号では、互いに電気的に接触していない２種類の異なる金 属粉末を、絶縁性ポリマーなどの非導電性カテーテル材料に包埋する。異種金属 が絶縁材で分離されているので、回路を完成するバイオフィルムがカテーテル表 面に生成した場合に可能性がある以外は、異種金属により形成される電位の結果 としてこの用具にイオン導入作用が生じるとは考えられない。この方式で電気回 路が形成されるとしても、電流密度を調節または予想することはできず、したが って発生する電流は安全であるには高すぎるか、または有効であるには低すぎる 可能性がある。 金属が電流を発生して局所的な身体通路に細菌を死滅させるためのイオンバリ ヤーを形成する特性を利用した微量作用性イオン導入カテーテルが、米国特許第 4,569,673号（テシ）に開示されている。テシは、非導電性支持体上に微量作用 性金属のストリップを配置することを教示している。微量作用性金属は、カテー テルを電解液に挿入することにより異種金属と接触させて配置すると、殺菌用ガ ルバニアノードとして作用し、イオンを放出する。たとえば尿の導電率およびｐ Ｈは個体間と同様に経時的には同一人においても変動するので、特定の時点で、 ある程度の精度または予測性をもって特定の電流密度を得るのはきわめて困難で ある。さらに、テシの用具は局所的な感染抑制をもたらすにすぎない。 このように、これらの用具はいずれも、長期留置式医療用具における感染を少 なくするための微量作用性イオン導入法が提供する保証を実現していない。発明の概要 本発明は、身体への長期医療用具埋込みに伴う感染の危険性を少なくする医療 用具のためのイオン導入構造体を提供する。具体的には本発明は、全般的な抗菌 性；最小の電極腐食：厳密な電流制御：電源の携帯性：および製造の容易さとい う性能目標を実現することを目的とする。これらの性能要件は、制御された電流 が微量作用性金属イオンを溶液中へ駆出してそのイオン導入構造体上またはその 付近の細菌を死滅させる多数の態様によって、容易に達成できる。1態様におい てイオン導入構造体は、イオン導入材料、およびこのイオン導入材料の少なくと も一部を覆う被覆層を含む。被覆層は、イオン導入材料に化学的に結合するか、 機械的に接続するか、または合体して（merge）いてもよい。イオン導入構造体 には、イオン導入複合材料、積層イオン導入構造体、またはイオン導入作用を生 じるように選ばれた材料でオーバーコートした物体を含めることができる。 被覆層は透過性であってもよく、これは親水性物質、血液粘度低下剤（blood thinner）または非−イオン導入性ポリマーを含むことができる。他の態様にお いては、イオン導入構造体はさらに、透過性被覆層の少なくとも一部を覆うコー ティングを含む。このコーティングは、生分解性材料または可溶性材料、および 生分解性材料が分解または溶解したときコーティングから遊離する化学物質また は生物学的物質を含むことができる。 本発明の他の態様においては、イオン導入構造体はイオン導入体または構造体 と一体化した医療用具用透過性基材を含む。 図面の簡単な説明 本発明は、以下の詳細な記述を添付の図面と合わせて考慮すると、より十分に 理解されるであろう。 図１は、導電性軟質マトリックス中に金属粉末を含む複合材料を組み込んだイ オン導入カテーテルの透視図である； 図２は、図１のイオン導入カテーテルの部分断面図である； 図３は、図１のカテーテルの複合材料により生じるイオン導入作用を描いたも のである； 図４は、図１の複合材料でコートしたペースメーカリード線（pacing lead） の透視図である； 図５は、図１の複合材料で部分コートした人工股関節の透視図である； 図６Ａは、図１の複合材料でコートした注入ポンプの透視図である； 図６Ｂは、図１の複合材料でコートした歯の透視図である； 図７は、イオン導入式感染抑制用の鞘を備えたカテーテルの透視図である； 図８は、イオン導入式感染抑制用の誘導鞘（introducer sheath）を備えたカ テーテルの透視図である； 図９は、複数の積層電極を備えたイオン導入カテーテルの透視図である； 図１０は、ストリップ状に配列された複数の積層電極を備えた別態様のイオン 導入カテーテルの透視図である； 図１１は、図１０のイオン導入カテーテルの部分断面図である； 図１２は、１またはそれ以上の被覆層を含む用具表面にある、他の態様のイオ ン導入構造体の断面図である； 図１３は、用具を封入し、かつそれ自体が１またはそれ以上の被覆層で封入さ れたイオン導入構造体の断面図である； 図１４は、被覆層を含む用具表面にある、さらに他の態様のイオン導入構造体 の断面図である； 図１５は、イオン導入構造体を含む医療用具を示す。 発明の詳細な記述 本発明によるイオン導入構造体は２カテゴリー、すなわち医療用具をコートす るために用いる複合材料、または医療用具上に配置された複数の別個の積層電極 に分けることができる。これら両カテゴリーを以下に開示する。医療用具は短期 、長期、または永久移植体であってもよく、たとえば以下の用具が含まれる：尿 路カテーテル、血管到達用のカテーテルおよび誘導鞘、静脈チューブのような流 体導入チューブおよびフィッティング、排尿用のバッグおよびチューブ、胸腔ド レナージチューブ、注入ポンプ、ペースメーカリード線、気管切開術用チューブ 、換気用チューブ、補てつ関節、心臓弁、創傷包帯、歯科矯正用のピンもしくは プ レート、または抗菌性が重要事項である環境もしくは用途に用いる他のあらゆる 医療用具。しかし尿路カテーテルがイオン導入構造体につき特に関心がもたれる 用途であるので、以下の詳細な記述はこれに関して行う。 医療用具についての第１カテゴリーのイオン導入構造体に関して、図１に細菌 を死滅させるために複合材料方式を採用するイオン導入カテーテル１０の一例を 示す。イオン導入カテーテル１０は、内面１４および外面１６をもつエラストマ ー壁１２、近位末端１８、ならびに遠位末端２０を含む中空の軟質チューブであ るという点では、普通の、すなわち感染抑制型でないカテーテルと実質的に同じ である。概して円筒状の内面１４が、流体通過のための内腔２２を定める。近位 末端１８および遠位末端２０の両方に、流体を内腔２２に導入し、または内腔か ら排出しうる１またはそれ以上の開口２６を設ける。遠位末端２０は、イオン導 入カテーテル１０を体内に挿入または配置するのが容易になる形状をもつ。イオ ン導入カテーテル１０は、意図せずにイオン導入カテーテル１０が体内から抜け 出るのを防止するために、バルーン式フィッティングのような保持具２８を備え ていてもよい。 図２は、図１のイオン導入カテーテル１０を線Ａ−Ａ’に沿って得た部分断面 図である。これは、導電性エラストマーマトリックス３０（これがイオン導入カ テーテル１０を従来のカテーテルと区別する）中に金属粉末などのガルバニ材料 を含む複合材料の詳細を描いたものである。カテーテルの壁１２は、導電性基材 ３０、ならびに第１および第２の異種金属粉末、それぞれ３２および３４を含む 。基材３０は、その組成により導電率（抵抗率）を予め定めた値に制御する電荷 感受性エレクトロニクスパッケージング用帯電防止バッグに用いるものに類似す る導電性ポリマーである。導電性ポリマーは、たとえばポリビニル、ポリエステ ル、ポリエチレンを含めたポリマーから調製でき、または自然導電性ポリフッ化 ビニリデンである。たとえばカーボンその他の導電性充填剤を添加すると、これ らのポリマーを導電性にすることができ、これによりイオン導入カテーテル１０ の基材３０として使用できる。電気化学的半電池電位差をもつ第１および第２金 属粉末の組合わせの例には、複合材料カテーテル１０の押出し加工前にごく低い 容量濃度でポリマーに混入させた銀と金、銀と銅、または銀と白金が含まれる。 これ らの例の粉末は比較的高価であるが、それらはその使用がイオン導入カテーテル １０の総原価に不利な影響を与えないほど微量用いられる。 エラストマー壁１２を押出し成形するカテーテル応用には、壁１２全体を複合 材料３０、３２、３４で作成するのが適切である。しかし一般にラテックスおよ び／またはシリコーンゴムで作成されるフォーリーカテーテルは押出し成形され ず、一般に浸漬−キャスティングされ、最終浸漬に際して仕上げコートするのが それらを加工する際の自然な処理工程である。したがってイオン導入カテーテル １０は、複合材料３０、３２、３４で仕上げコートすることによっても作成でき る。ゴムは感染率に関しては一般にプラスチックより劣るので、キャスティング 可能なプラスチックでオーバーコートすること自体が自ずから有利である。 複合カテーテル１０を電解性流体、たとえば食塩液、血液、薬物調製液または 尿と接触させて配置すると、第１および第２金属粉末、３２および３４が、小電 池の配列となる。詳細には、電解液２４と接触させる基材３０に埋め込まれた金 属粉末顆粒それぞれが、第１および第２金属粉末、３２および３４として選ばれ た個々の金属に応じて、アノードまたはカソードになる。 図３には、図２のカテーテルの複合材料３０、３２、３４が生じるイオン導入 作用を描いたものを示す。第１および第２金属粉末、３２および３４は、電極と して作用してそれらの間に電位を生じ、これにより電子３６が基材３０から移動 して電流を発生する。こうして金属イオン３８がイオン導入により導電性流体２ ４中へ駆出される。電流は、基材３０に埋め込まれた金属粉末３２、３４の量や 性質、および基材３０の導電率により調節される。これらの要因は、電流および 最終金属イオン密度が有効かつ安全な範囲にあるように、下記の方程式を用いて 調節される： 式中： “Ｉ”は単位表面積当たりの総平均電流（Ａ／ｃｍ²）である； “ρ”は導電性基材３０の体積抵抗率（ｏｈｍ−ｃｍ）である； “ｒ”は金属粉末顆粒の平均半径（ｃｍ）である； “Ｖ”は電解液中で２種類の異なる金属粉末３２、３４により発生する電圧で ある； “Ｌ”は分数としての基材の金属粉末添加容量（すなわち０〜１）である。 前記方程式に関して、金属粉末は同じ顆粒サイズおよび同じ添加容量であると 仮定する。実際にはそれらは同じサイズおよび添加容量である必要はない。制菌 性または殺菌性であり、なおかつｐＨ変化そのほか哺乳動物細胞に有害な反応を 起すほど高くはないために望ましい範囲である１０^-8〜１０^-6Ａ／ｍｍ²の電流 密度を達成するためには、複合材料の明細を規定する前記方程式において下記の 数値例を採用できる： Ｖ＝０．１２Ｖ（ＮａＣｌ電解液中の銀と金につき）： ｒ＝１０^-3ｃｍ； ρ＝１．５×１０⁶〜１．５×１０⁴ｏｈｍ−ｃｍ；および Ｌ＝０．０１ 上記の複合材料を含むイオン導入カテーテル１０は、有効性、制御性、および 使いやすさに関して、従来技術のものに優る多数の利点をもつ。第１に、金属が イオンとして確実に溶液中へ進入するので抗菌力価が最大となり、したがって細 菌の集落形成率が１０倍低下する。また、イオン導入電流は自己発生型かつ自己 調節型であるので、イオン導入カテーテル１０は外部の電源または制御器を必要 としない。さらに、金属粉末３２、３４（電極）が基材３０全体に分散しており 、かつ電流水準がきわめて低いので、これらの電極は数カ月使用しても機能して いる。また、回路中に空気／電解液界面での電極の腐食が原因でカテーテル全体 がその耐感染性に関して機能しなくなる箇所はない。最後に、イオン導入カテー テル１０は感染抑制型でない既存の用具と大きさや形状が多くの点で実質的に同 じであるので、それを配置または保持する手順には変更がない。前記のように、 複合材料方式は抗菌性が望まれる他の多数の医療用具に容易に応用できる。図４ は、ペースメーカリード線４０を保護するために用いる複合材料３０、３２、３ ４の図である。ペースメーカリード線４０は、心臓組織を、組織内にある電線４ ２および電極４４を介して心臓ペースメーカ（図示されていない）の制御−監視 装置 に接続する。電線４２は、複合材料３０、３２、３４で被覆された状態で示され ている。図５は、補てつ用具、たとえば人工股関節４６に用いた複合材料３０、 ３２、３４を描いたものである。軸４８が複合材料３０、３２、３４でコートさ れ、かつ大腿骨５０に埋め込まれた状態で示されている。図６Ａは、複合材料３ ０、３２、３４でコートされ、チューブ５４（同様にコートされていてもよい） に接続された注入ポンプ５２を示す。 複合材料３０、３２、３４は、図６Ｂに示すように歯などの天然の身体構造物 ５５にコートすることもできる。これは、基材３０が液状または軟化状態にある うちに、複合材料３０、３２、３４を保護すべき表面に塗布し、次いで基材３０ を硬化させることにより達成される。別態様においては、基材３０は二成分接着 剤、たとえば触媒型二成分系導電性エポキシ配合物である。さらにカテーテルに 関して、複合材料方式のイオン導入構造体による利点をもつ血管到達用付属具（ vascular access add-on device）を図７に示す。ここには、複合材料３０、３ ２、３４を含む感染抑制キット５８を取り付けた普通のカテーテル５６を示す。 感染抑制キット５８はアフターマーケット器具であり、交換可能なイオン導入式 感染抑制スリーブ６０、およびカテーテル５６の近位末端１８を静脈チューブ６ ４に接続するためのイオン導入式ルーエル（Luer）アダプター６２を含む。複合 材料３０、３２、３４で作成するか、またはこの材料でコートしたスリーブ６０ が、身体に挿入されるカテーテル５６の外面上に滑り込む。スリーブ６０は、カ テーテル５６の近位末端１８付近の短い一部分を被覆するにすぎないが、水分が イオン導入プロセスを活性化する部位まで身体に進入するのに十分な長さである 。こうしてスリーブ６０はカテーテルの表面１６を感染から保護する。静脈チュ ーブ６４の内側よりカテーテル５６まで前進する細菌集落形成からカテーテル５ ６の内面１４を保護するために、ルーエルアダプター６２も複合材料３０、３２ 、３４で作成するか、またはその内面をこの材料でコートしてもよい。スリーブ ６０は前記の導電性基材３０のうちのいずれかから加工され、ルーエルアダプタ ー６２はより硬質のプラスチック、たとえばアクリル樹脂またはポリカーボネー トで作成される。スリーブ６０は、多様なサイズのカテーテルを収容するように 設計されてもよい。 複合材料スリーブ６０の形態は、図８に示すように、肺動脈（スワン−ガンツ または熱希釈）カテーテル、一時ペースメーカーリード線など、適所に数週間留 置させうるものを挿入するためのカテーテル誘導鞘６６として設計されてもよい 。普通の場合、誘導鞘はそれがその長さの部分を囲むカテーテルと共に、その用 具が皮膚を貫通する領域を含む適所に留置される。イオン導入誘導鞘６６は複合 材料方式で容易に加工される。それらは主としてポリテトラフルオロエチレン（ テフロン（Teflon、登録商標））、ビニル（ＰＶＣ）、またはポリエチレン（Ｐ Ｅ）などから作成され、これらはカーボンその他の導電性充填剤を添加するか、 もしくは当技術分野で既知の他の手段で導電性にし、次いで同様に第１および第 ２金属粉末３２、３４をも添加することができるからである。 図８は、熱希釈カテーテル６８と組み合わせて使用する誘導鞘６６を示す。当 業者に既知のバルーン素子および測温素子、それぞれ７４、７５を、遠位末端２ ０に示す。誘導鞘６６の内側はエラストマー壁１２の外面１６と密に接触してい るので、誘導鞘６６の複合材料３０、３２、３４は鞘６６と熱希釈カテーテル６ ８の外壁１２の両方を保護する。イオン導入カテーテル１０、およびイオン導入 型感染抑制キット５８を備えたカテーテル５６と同様に、誘導鞘６６は大きさ、 形状および使用において従来の用具と実質的に等しい。 図１〜８に関して述べたように、医療用具に用いる複合材料カテゴリーのイオ ン導入構造体の各種態様を示した。複合材料態様では、微量作用性金属イオンを 溶液中へ駆出するための一体型電源は、特別に形成された抵抗率をもつ導電性基 材３０に埋め込まれて互いに分離された異種金属粉末３２、３４により形成され る起電力である。 図９〜１１には、他のカテゴリーのイオン導入構造体の各種態様を示す。これ らには複数の別個の積層構造体が採用されている。これらの態様において、複数 の積層構造体は抵抗層で分離された異種ガルバニ材料を含む。これらの構造体を 加工中に前記材料に取り付けるか、またはアフターマーケット品として用具の表 面に接着してもよい。 図９には、一態様のイオン導入カテーテル７０の透視図を示す。この場合、非 導電性壁１２の内面１４、外面１６、または両方にある、複数の積層構造体７２ により、イオン導入作用が得られる。積層構造体７２は円形の構造で描かれてい るが、楕円形または四角形など、いかなる形状であってもよい。 図１０には別態様のイオン導入カテーテル７０を描く。この場合、複数の積層 構造体７２は壁１２を取り巻く帯である。あるいは積層構造体７２は複数の縦方 向ストリップであってもよい。図９および１０の態様によれば、積層構造体７２ を壁１２の隔離した領域に選択的に配置するか、または積層構造体７２を壁１２ 全体に分散させることができる。 図１１には、図１０のイオン導入カテーテル７０の線Ｂ−Ｂ’に沿った部分断 面図を示す。この場合、複数の積層構造体７２は壁１２の内面１４および外面１ ６に接着された帯である。積層電極７２はそれぞれ、第１金属電極７６、抵抗層 ７８、および第２金属電極８０を含む。図１のイオン導入カテーテル１０と同様 に、これらの金属は生体適合性であり、かつ電解液中でそれらの間に電位差を形 成する。図１のイオン導入カテーテル１０の場合は導電性（抵抗性）基材３０が 第１および第２金属、３２、３４間の電流の流れを調節するのに対し、この態様 では（導電性）抵抗層７８が第１および第２電極、７６、８０の異種金属間の電 流の流れを調節する。 図９および１０のイオン導入カテーテル７０につき、積層構造体７２の第１お よび第２金属電極、７６、８０がそれらの間に１Ｖの電位をもつ場合、抵抗層７ ８の厚さが約１０μｍであって体積導電率１０¹¹ｏｈｍ−ｃｍをもち、かつ積層 構造体７２の電極、７６、８０の露出面積が同じならば、１０⁸Ａ／ｍｍ²の電流 密度が得られる。第１および第２金属電極、７６、８０に用いられる典型的な組 合わせの金属は、０．１〜２Ｖを発生する。したがって前記抵抗層７８の厚さは １〜２０μｍであってよい。目標とする電流密度を得るためには、抵抗層７８に つき他の多数の組合わせの導電率および厚さが可能である。 上記のイオン導入構造体および材料は抗菌性および抗真菌性の保護を与えるが 、ある種の構造は物理的に不安定であるか、もしくは特定の用具に不適切であり 、および／またはある種の用途に望ましくない表面テキスチャーもしくは仕上り を生じることがある。このような構造体または材料を含むか、またはそれから作 成した用具は、構造体を安定化し、および／または望ましい表面テキスチャー、 仕 上りその他の機械的特性を与える被覆層を、それらに付与することにより改善で きる。イオン導入構造体または材料の構造または特性が許容できるものであって も、追加の利点を付与するのが望ましい場合がある。図１２、１３および１４に 示すようにこれらの目標は、イオン導入構造体または複合材料全体またはその一 部に、下層のイオン導入表面と異なる化学的、生物学的、機械的または物理的特 性をもつ透過性被覆材料を付与する本発明の態様において達成できる。 たとえば図１２に、医療用具の表面部分の代表例である支持体８２を示す。支 持体８２はイオン導入性をもつ材料８４で被覆されている。材料８４が前記の複 合材料または積層電極のようなイオン導入構造体を含む場合、卓越した抗菌作用 が達成されると考えられるが、材料８４はイオン導入作用をもつことが知られて いる他のいかなる物質または構造体を含んでもよい。材料８４の外層に化学的に 結合し、機械的に接続し、物理的に合体し、または単に覆った状態で、被覆層８ ６がある。被覆層８６は、下層のイオン導入材料８４を機能させるのに必要なす べてのイオン種に対し透過性または半透過性（まとめて“透過性”）である。し かし永久的または分解性である非透過性被覆層材料をイオン導入材料８４に付与 して、用具の全領域または１もしくはそれ以上の局部領域を永久的または一時的 に変化させることができる。 被覆層８６は、潤滑性または抗血栓形成性を改善する親水性物質を含有するこ とができる。被覆層８６は、抗血栓形成性のためにヘパリンを含有することもで きる。表面仕上りを改善し、またはイオン導入速度を低下させるために、被覆層 ８６は純粋なポリマーを含むことができる。生体適合性または耐摩耗性および耐 疲労性を向上させるために、被覆層はイオン導入材料と異なるポリマーをも含む ことができる。一態様例ではポリウレタン系イオン導入材料をシリコーンで被覆 する。他の態様では、シリコーン系イオン導入材料をポリウレタンで被覆する。 同様に図１２に示すように、イオン導入作用の開始を遅延させるために、およ び／またはイオン導入作用を減速させるために、その標的環境で溶解するかまた は生分解性であるコーティング８８を、被覆層８６に付与することができる。さ らにコーティング８８は、目的とする他の作用を付与する化学物質または生物学 的物質であってコーティングが溶解または分解した際に放出されるものを含有す ることができる。被覆層８６またはコーティング層８８のために選択したいずれ の材料に関しても、美的理由で、また用具の機能または材料の特性を確認するた めに、着色剤または着色（pigmentation）を添加してもよい。 コーティング８８は、図１２に示すように透過性の被覆層８６と分離した別個 の層として付与することができる。あるいはコーティング８８および被覆層８６ の材料を混合して、単一層を付与することができる。一態様例では、用具の配置 を容易にするために、潤滑性表面をもつ透過性、生分解性の層または被覆を付与 する。 図１３は、さらに他の態様のイオン導入式医療用具を示す。この場合、支持体 ９０は前記に図１２に関して記載したイオン導入性をもつ材料９２で完全に封入 されている。図１２に関して記載したように、材料９２の外層に化学的に結合し 、機械的に接続し、または物理的に合体した状態で、材料９２を完全に封入する 被覆層９４がある。被覆層９４は図１２のコーティング８８に関して前記に述べ たように、その標的環境で溶解するかまたは生分解性であるコーティング９６を 備えていてもよい。前記のように、被覆層９４とコーティング９６は単一の同じ 層であってもよい。 図１４は、医療用具またはイオン導入構造体もしくは材料が不規則、不均一ま たは粗い表面をもつ場合、あるいは医療用具の表面に複数の別個の構造体を含む 場合に、イオン導入構造体または複合材料を含む医療用具の表面特性を改善しう る方法を示す。より詳細には図１４には、図９〜１１に関して示したように積層 構造体１００で覆われた医療用具の表面の典型である支持体９８が描かれている 。図１４では、説明のために積層構造体１００の高さを誇張してある。被覆層１ ０２が支持体９８および積層構造体１００の上に付与されている。 イオン導入材料または構造体で部分コートするか、または完全に封入するほか 、医療用具の全体または一部を、イオン導入材料と一体化し、それを含浸させ、 またはそれで作成することができる。場合によっては医療用具の基材を未変化の 状態で残すことが望ましい。これらの場合、図１５に描いたように別個のイオン 導入構造体を複合材料として基材に取り込ませることができる。より詳細には図 １５は、別個のイオン導入構造体１０６またはその材料の物体を医療用具の基材 と 混合し、基材全体に分散させ、または他の様式で一体化した基材を含む、医療用 具１０４の一部を示す。医療用具１０４はいかなる形状または大きさであっても よいが、これは一体化したイオン導入構造体または材料を前記のように機能させ るのに必要なイオン種に対し透過性または半透過性でなければならない基材を含 む。医療用具は全体をイオン導入用複合材料で作成することができるが、図１５ に示した形状は、保有したい特定の望ましい特性を基材がもつ用途を意図したも のである。基材が導電性である必要はないことを留意すべきである。 一態様例においては、前記のように粒状のイオン導入性複合材料または多層構 造体を基材ポリマーに埋め込む。他の態様においてイオン導入材料は、異種金属 のうちの一方で作成またはコートした物体を第２の異種金属で部分的または完全 にオーバーコートし、これらの物体を基材に埋め込んだものを含む。さらに他の 態様においては、イオン導入材料は白金体または白金コートした物体を銀で部分 的または完全にオーバーコートし、これらの物体を基材に埋め込んだものを含む 。あるいは銀体または銀コートした物体を白金で部分的または完全にオーバーコ ートし、基材に埋め込む。基材は光学的に透明であってもよい。 以上、本発明をその態様の例を図示し、それに関して説明したが、本発明の精 神および範囲から逸脱することなくその形状および明細をほかに種々に変更、省 略および付加しうる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ (72)発明者 ワイツナー，バリー・ディー アメリカ合衆国マサチューセッツ州01720, アクトン，マクレオド・レイン ３ (72)発明者 ルーディン，レヴ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02146, ブルックライン，ラセット・ロード 270

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．イオン導入材料；および イオン導入材料の少なくとも一部を覆う被覆層 を含むイオン導入構造体。 ２．被覆層がイオン導入材料に化学的に結合している、請求項１記載のイオン 導入構造体。 ３．被覆層がイオン導入材料に機械的に接続している、請求項１記載のイオン 導入構造体。 ４．被覆層がイオン導入材料と合体している、請求項１記載のイオン導入構造 体。 ５．イオン導入材料がイオン導入複合材料を含む、請求項１記載のイオン導入 構造体。 ６．イオン導入材料が積層イオン導入構造体を含む、請求項１記載のイオン導 入構造体。 ７．被覆層が透過性である、請求項１記載のイオン導入構造体。 ８．被覆層が親水性物質を含む、請求項７記載のイオン導入構造体。 ９．被覆層がいずれかの血液粘度低下剤および抗凝固剤を含む、請求項７記載 のイオン導入構造体。 １０．被覆層がポリマーを含む、請求項７記載のイオン導入構造体。 １１．さらに、透過性被覆層の少なくとも一部を覆うコーティングを含む、請 求項７記載のイオン導入構造体。 １２．コーティングが生分解性材料を含む、請求項１１記載のイオン導入構造 体。 １３．コーティングが、生分解性材料が分解したときコーティングから遊離す るいずれかの化学物質および生物学的物質を含む、請求項１２記載のイオン導入 構造体。 １４．コーティングが液体溶解性材料を含む、請求項１１記載のイオン導入構 造体。 １５．コーティングが、液体溶解性材料が溶解したときコーティングから遊離 するいずれかの化学物質および生物学的物質を含む、請求項１４記載のイオン導 入構造体。 １６．コーティングがさらに着色を含む、請求項１１記載のイオン導入構造体 。 １７．被覆層とコーティングが合体して、イオン導入材料の少なくとも一部を 覆う単一層となった、請求項１１記載のイオン導入構造体。 １８．さらに、イオン導入材料で少なくとも部分的に被覆された支持体を含む 、請求項７記載のイオン導入構造体。 １９．さらに、イオン導入材料で完全に封入された支持体を含む、請求項７記 載のイオン導入構造体。 ２０．イオン導入構造体が不規則な表面を有し、被覆層がイオン導入構造体に 平滑な表面を付与した、請求項７記載のイオン導入構造体。 ２１．被覆層が生分解性材料を含む、請求項１記載のイオン導入構造体。 ２２．被覆層が、生分解性材料が分解したときコーティングから遊離するいず れかの化学物質および生物学的物質を含む、請求項２１記載のイオン導入構造体 。 ２３．被覆層が液体溶解性材料を含む、請求項１記載のイオン導入構造体。 ２４．被覆層が、液体溶解性材料が溶解したときコーティングから遊離するい ずれかの化学物質および生物学的物質を含む、請求項２３記載のイオン導入構造 体。 ２５．被覆層がさらに着色を含む、請求項１記載のイオン導入構造体。 ２６．被覆層がイオン導入構造体に潤滑性を付与する、請求項１記載のイオン 導入構造体。 ２７．被覆層が耐摩耗性および耐疲労性である、請求項１記載のイオン導入構 造体。 ２８．支持体； 支持体の少なくとも一部を覆うイオン導入材料； イオン導入材料の少なくとも一部を覆う透過性被覆層；および 透過性被覆層の少なくとも一部を覆うコーティング を含むイオン導入構造体。 ２９．基材；および 基材と一体化したイオン導入材料 を含むイオン導入構造体。 ３０．イオン導入材料が基材全体に分散している、請求項２９記載のイオン導 入構造体。 ３１．基材が透過性である、請求項３０記載のイオン導入構造体。 ３２．イオン導入材料がイオン導入複合材料を含む、請求項３１記載のイオン 導入構造体。 ３３．イオン導入材料が積層イオン導入構造体を含む、請求項３１記載のイオ ン導入構造体。 ３４．基材が導電性である、請求項３１記載のイオン導入構造体。 ３５．基材が導電性でない、請求項３１記載のイオン導入構造体。 ３６．基材がイオン導入材料に安定な形状を付与する、請求項３１記載のイオ ン導入構造体。 ３７．基材が光学的に透明である、請求項２９記載のイオン導入構造体。 ３８．イオン導入材料が複数の別個のイオン導入体を含む、請求項２９記載の イオン導入構造体。 ３９．別個のイオン導入体それぞれが２種類の異なる金属を含む、請求項３８ 記載のイオン導入構造体。 ４０．２種類の異なる金属が銀と白金である、請求項３９記載のイオン導入構 造体。 ４１．別個のイオン導入体それぞれが、白金でオーバーコートされた銀を含む 、請求項３８記載のイオン導入構造体。 ４２．別個のイオン導入体それぞれが、銀でオーバーコートされた白金を含む 、請求項３８記載のイオン導入構造体。 ４３．透過性基材；および 基材全体に分散した複数の別個のイオン導入体であって、別個のイオン 導入体それぞれが２種類の異なる金属を含むもの を含むイオン導入構造体。