JPS62343A - 弗素樹脂系人工血管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は弗素含有合成高分子を構成素材とする人工血管
に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、合成樹脂製の人工血管において・人工血管チ
ューブの外壁面に一体に成形された網目状突起を配した
ことにより、 キンキング現象（曲げたときの折れる現象）なしに小さ
な曲率半径で曲げられ、破裂強度が大きく、長期開存性
の優れた人工血管を得るようにしたものである。

また、本発明は、前記人工血管の製造方法において、 チューブ状成形物の外壁に不連続の切れ目を多数設け、
チューブ状成形物をその長さ方向に延伸することによっ
て、 極めて簡単に、安価に人工血管の製造ができるようにし
たものである。

〔従来の技術〕

現在、人工血管としては、ポリエステル繊維の編織物で
構成された人工血管と弗素樹脂の人工血管が主として用
いられている。ポリエステル系の人工血管は、ポリエチ
レンテレフタレートの化学構造をもつ繊維からなり、キ
ンキング現象を防止するために蛇腹状にクリンプをつけ
て用し鴫れている。一方、弗素樹脂系の人工血管はポリ
テトラフルオロエチレンを素材とし、これを熱延伸して
血液接触面をフィブリル化（小繊維群化）して用いられ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

弗素樹脂系の人工血管はポリエステル系の人工血管より
も長期開存性に優れ、殊に人工血管の口径が小さくなる
とポリエステル系の人工血管より有意に優れていること
が知られている。しかし、反面大きい欠点も有している
。それは、移植後の内皮細胞の増殖を助けるために血液
接触面をフィブリル化するのであるが、このために製造
時にチューブの長さ方向に延伸を行っており、この延伸
によって分子が必然的に延伸方向に配向してしまう。こ
のため延伸方向、すなわち人工血管の長さ方向に沿うて
裂は目が出来やすくなる。実際に実験的にテストしてみ
ても又実用してみても人工血管の長さ方向に沿っての破
裂が生じたり、ちょうど動脈瘤のように一部が膨張し、
この膨張部分は極めて裂は易くなる。これは人体におけ
る静脈瘤や動脈瘤の発生に相当する現象で、実用に際し
てこれらの欠点を克服することは極めて重要である。

従来、弗素樹脂からなる人工血管では、この現象を防止
するために、別々に延伸した同種のテープ状のものを弗
素樹脂人工血管の長さ方向と実質的にほぼ直角に前記人
工血管に巻きつけるようにし、人工血管壁を長さ方向と
、長さ方向に実質的にほぼ直角に配向した二層から構成
させる方策が採られている。

あるいは又、長さ方向に分子が配向して縦方向（人工血
管の長さ方向）に沿って裂は易くなったことを防止する
ため、例えばポリプロピレン類の糸をこの人工血管の外
周に螺旋状に巻きつけてこの目的を達成しようとする試
みもあるが、これらの方法ではまだ充分に安心して弗素
樹脂系の人工血管を、圧力のかかる動脈系に用（九るこ
とに不安がある。しかもこれらの方法は工程が複雑であ
り、労力と費用と時間がかかり、品質管理上の問題も多
く、コスト高につながる等問題点も多し１゜更に今一つ
の問題点は、曲げたときの折れる現象（キンキング現象
という）である。このキンキング現象は人工血管を末梢
血管代用に用いるとき膝や肘の曲げに対して容易に生じ
、かなりの曲率で曲げても、このキンキング現象を起こ
さない人工血管の出現が強（要望されていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は上に提示した問題点の解決のために、構造的
な面より検討し、新しい着想で弗素樹脂系の人工血管の
改良を試み、種々の試みを重ねた結果、１本発明を完成
した。

本発明の要旨とするところは、チューブ状の弗素含有高
分子を延伸加工した人工血管において、一体に成形され
た板状の網目状突起が、該人工血管チューブの外壁面に
配設してなる人工血管であって、その製造方法としては
、弗素含有高分子力１らなるチューブ状成形物の外壁面
に輪切状又【まスパイラル状に不連続の切れ目を多数設
け、互し１に隣接する該切れ目の相互間において、任意
の該切れ目の不連続部が、これと隣接する切れ目の連続
部に対して位置するようにし、チューブ状成形物をその
長さ方向に延伸することを特徴としてしする。

この切れ目の不連続部は延伸後、網目状突起の結節部と
なる。この不連続部の数は、該切れ目が人工血管外壁を
一周する間に２ヶ以上及び５０ケ以下、好ましくは３ヶ
以上及び２０ケ以下がよ％ｚ。

この不連続部の数、すなわち網目の結節部が余り少ない
と破裂強度が保てず、多すぎると人工血管の伸縮性が悪
く、曲げにくくなる。

本発明の人工血管の斜視図と断面図をそれぞれ第１Ａ図
及び第１Ｂ図に、また、これらの図における網目状突起
３の部分拡大図を第２図に示した。

なお、第１Ｂ図及び第２図において、図中の各文字記号
は次の意味を有する。なお、平均値は、例ぇばｈの場合
、Ｔで表し、その他の平均値もこれに倣った。

ｈ：網目状突起３の高さく璽■） Ｗ：網目状突起３の半値幅（１／２ｈの高さでの突起３
の幅（Ｉｌｌｌｌｌ） ｄ：人工血管の肉厚（璽Ｓ） １：人工血管の内径（鶴） Ｄ−：Ｗ４目状突起間の間隔（ｔｍ） ｒ：キンキングなしに曲げられる最小の曲率半径（ｎ） ｌｏ　二組目状突起３に囲まれた網目部分ｌＯの、人工
血管の長さ方向の最大幅（ｍｍ） １、：網目部分１０の、人工血管の長さ方向に直角方向
の長さくｌ１ｌｌｌ） 本発明の網目状突起３の平均の高さくｈ）とその平均半
値幅（１／２ｈの高さでの幅）の間に一≦７≦２　ｈ　
　　　　　　（１） の関係があり、 該人工血管の肉厚（ｄ）と網目状突起３の平均半値幅（
マ）との間に ０、ｌｄ５ｗ≦ＩＯｄ　　　　　（２）の関係があり、
該網目状突起３の人工血管の長さの方向の平均最大幅Ｔ
７と網目の人工血管の長さ方向に直角方向の平均長さＴ
、との比が１．０≦７．／Ｉ７≦５０　　　（３）の範
囲内にあることが好ましい。

咳７人工血管が上記（１）、（２）、（３）の各式の関
係を満たすと、該人工血管は極めて曲げに対して抗キン
キング性を発揮するとともに強い破壊強度を有すること
を本発明者は見出した。Ｉｔ、／Ｔ７比が上記（３）式
の範囲より小さいと、曲げに対する順応性がなくて曲が
らなくなる。又ｆｆｉ、／Ｔ７比が５０を超えると、伸
縮性に欠けて曲げられない。したがって、上記（３）式
の条件が必要で、この条件を満たせば、容易に急角度に
曲げることが出来る。

上記（１）式は更に好ましくは □　≦Ｗ≦ｈ　　　　　（１） であり、 上記（２）式は更に好ましくは ０．３　ｄ≦マ≦５ｄ　　　（２） であり、 上記（３）式は更に好ましくは、 １．０≦Ｉ！、／ｌ、≦３０　　　　（３）である。

又、人工血管は手術での吻合、縫合に際して、人工血管
壁の薄い方が容易であり、その縫合仕上げの良し悪しに
よって長期開存性が左右されるので、吻合し易いこと、
縫合しやすいことは大変重要である。吻合や縫合の容易
さは人工血管の肉厚によって決り、薄い方が吻合、縫合
に適している。

ところが薄くなると破裂強度が弱くなって欠点を露呈す
る。そこで上記（１）及び（２）式に示すように肉厚ｄ
及び網目状突起の平均半値幅７とその平均の高さＴを規
定すると、破裂強度も充分で、縫合性、吻合性に優れ、
しかもキンキング現象なしに小さい曲率半径で曲げるこ
とが出来るゆ本発明は、力学的性能に優れかつ極めて小
さし丸面率半径でキンキングなしに曲げることが出来る
新しい人工血管を提供するものである・本発明は別の表
現をすると、人工血管の直径に対しである範囲の網目状
突起の数を規定し・人工血管の肉厚に対して網目状突起
の断面幅を一定の範囲に規制し、かつ綱目状突起の突起
高を一定範囲に規制すれば、破裂強度が強くかつキンキ
ングなしに急カーブに曲げられる人工血管となることを
見出したのである。

第３図は本発明の人工血管を折曲げた状態で示す正面図
である。

本発明によれば、内径Ｉ！、ｆｌの人工血管において、
該人工血管の中心線１１の曲率半径ｒｎがｒ≦１．５１
以下、更に１．Ｏｎ以下、更に０．８１以下にまでキン
キングなしに曲げることが可能である。これは、本発明
に示したように人工血管を構成することによって人工血
管が各部とも夫々可なりの自由度をもって伸縮出来るの
で、曲げた場合、人工血管の曲げの曲率中心側（内側）
は縮み得るし、外側（曲げの中心すなわち曲率中心より
遠い方）は延びうる性質が付与されたためである。又本
発明の人工血管の破裂強度は強く、その強さは（ｄ＋Ｔ
）の厚みの破裂強度に匹敵する。

又、このようにキンキングなしに小さい曲率半径で曲げ
うるためには、この人工血管の伸縮性が必要であり、無
負荷状態の自然長（Ｌｏ）と、人工血管の長さ方向に圧
縮したときの長さくり、）との間が、 ０．１　ｒ、、≦Ｌ２≦０．７Ｌ＋１ 好ましくは、 ０．２Ｌ、≦ＬＰ　≦０．５Ｌ。

の関係で圧縮可能な人工血管であることが必要であり、
本発明はこのような人工血管を提供するものである（第
４Ａ図と第４Ｂ図参照）。

このような性質を付与するためには、第１Ｂ図において
平均半値幅７と、隣接する網目状突起間の平均間隔−す
−とを ０．３７≦−ｂ−≦１５７ の関係に設定すれば可能となる。

ＬＰが０．ｌＬｏ以下になるように圧縮するには該人工
血管の肉厚を異常に薄くしなければ達成出来ないので、
人工血管の破裂強度は小さくなって実用に供し得ない。

又、ＬＰが０．７　ｔ、ｏ以上ではキンキングなしに小
さい曲率で曲げることが出来ないのである。キンキング
なしに曲げられるということは大変重要な性能であり、
キンキングが生じるとそこに血液が滞留してたちまち血
液が凝固して固まってしまうというこれまでの難点を解
決したことになる。

本発明の綱目状突起３は、該人工血管の外装用２に全体
帽万偏なく覆っており、しかもその形状は人工血管の長
さ方向に伸縮し易い形状である点に注意されなければな
らない。

即ち、網目は該人工血管の長さ方向に直角な方向に対し
ては滑らかに連なっており、一方、人工血管の長さ方向
には尖鋭な角度を交互に繰り返しつつ形成しているので
、人工血管の円周方向には極めて大きい形態安定性をも
ち、相当の応力にも形態変形しない特徴をもつ。

即ち、本発明の人工血管は長さ方向に伸縮容易で、長さ
方向に直角方向には形態安定性が優れて変形しない血管
である。これはこの人工血管に一体に配設された網目状
突起の形態が大きく貢献しているのである。

本発明の人工血管はあとで実施例で述べるように、弗素
樹脂系では成形加工条件を適当に換えて容易に作ること
ができる。

本発明で用いられる弗素樹脂はポリテトラフルオロエチ
レンが最も好ましく、改質の目的で他の物質、例えばア
クリル系樹脂やポリウレタンを添加してもよい。又ポリ
テトラフルオロエチレン共重合体、例えば四弗化エチレ
ン−パーフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体、
四弗化エチレン−エチレン共重合体、四弗化エチレン−
プロピレン共重合体、三弗化エチレン塩化エチレン、弗
化ビニリデンであってもよい。

本発明の人工血管の製造工程を第５図について説明する
。本発明の人工血管は、第５図（ａ）に示すように、弗
化樹脂から成形されたチューブ状成形物４に、独立した
輪切状又はスパイラル状の不連続の切れ目５をそのチュ
ーブの外壁面８に設け、この不連続部９に両隣の切れ目
５の連続部を位置するようにし、これを適当な条件でチ
ューブ状成形物４の長さ方向に急激に延伸して製造され
る。

第５図（ｂ）〜（ｄ）に延伸が行われるときの態様を示
す。なお第５図において、各部に表示した数値は後記の
実施例１に基づくものである。

チューブ状成形物４を延伸すると、チューブの内壁側は
ほぼ均一に延伸される。一方、外壁側は切れ目５が入っ
ているので切れ目５の両側は力が働かない。丁度切れ目
の端Ｂの部分に応力が集中してこの部分が延伸されるが
、第５図（ｂ）の切れ目の底部Ａの部分はそこにかかる
力が弱く、終局的に第５図（ａ）で切れ目の端Ｂの部分
が高い倍率で延伸され、延伸部Ｂ、を経て高延伸部Ｂ２
が形成され、切れ目の底部Ａは低延伸部ＡＩ　となる。

そして第５図（ｂ）〜（ｄ）における突起部分Ｃ４；ｌ
！Ｅ伸応力が働かないので実質的に延伸されない。

第６図に網目状突起３及び網目部分１０の形成される過
程を部分外面図で示す。この図から、延伸処理前の切れ
目５の不連続部９が延伸処理後に綱目部分１０の結節部
１２となることがわかる。

従って本発明による人工血管は別の表現をすれば、チュ
ーブ状の弗素含有高分子を延伸してろくられる人工血管
であって、一体に成形された網目様の板状突起が該人工
血管の外壁面２全体に亘って配設されており、延伸によ
ってチューブの内壁面７と外壁面２とがフィブリル化し
、外壁面２にある網目状突起３間のフィブリルの状態が
内壁面７にあるフィブリルよりも疎なフィブリルを形成
するものである。

又別の表現をするなら、本発明はチューブ状の弗素含有
高分子°を延伸してつくられる人工血管であって、一体
に成形された板状の網目状突起３が該人工血管の外壁面
囲に配設されており、外壁面２（仮想外壁面■、卯ち突
起部分の延伸外壁面相当面（第５図（ｄ）に点線で表す
）を含む）において、高延伸部Ｂ、（疎フィブリル面）
と低延伸部（密フィブリル部（第５図（ｄ）の点線１部
分））が交互に存在する人工血管であるといえる。

或いは又、同上人工血管であって、その内壁面のフィブ
リル状態は比較的均一であり、外壁面（仮想外壁面■も
含む）のフィブリルの状態は人工血管の長さ方向に不均
一である人工血管とも表現出来るものである。

いずれにせよ、外壁面がより疎なフィブリル面を有する
ために、外壁面からの内皮細胞の侵入、生育が容易であ
り、生体化が短時間に行われて、移植後の開存性の向上
に大きく貢献している。

〔作用〕

本発明に示された手段を人工血管に付与することにより
、破裂強度に強く、小さい曲率半径で曲げることが出来
る新しい性能を付与した人工血管の提供が可能となり、
動脈等に使用できる、合成樹脂製の長期開存性に優れた
人工血管の！　供カ可能となったものである。

〔実施例〕

以下実施例によって本発明を更に詳細に説明する。

（実施例１） 市販の四弗化エチレン樹脂（三井フロロケミカル社製テ
フロン）　０．５　ｋｇと押出助剤（液状潤滑剤として
ホワイトオイル（スモイルＰ−５５、杜松石油社製）１
３０ｃｃとをタンブラ−で均一に混合し、これを加圧予
備成形後、ラム押出機でチューブ状に押し出した。次い
でホワイトオイルをその沸点以下の温度で加熱して充分
除去した。このチューブ状成形物は内径６ｆｌ、肉厚０
．８龍である。

この状態のチューブの内腔にほぼ密着する状態にステン
レス棒を挿入し、これを回転しつつ外壁面に鋭利な刃物
で輪切り状に０．２ｍｍ間隔でチューブの長さ方向に直
角に切れ目を入れた。切れ目の深さはチューブの内壁面
から０．１鶴を残している。

この切れ目は円周する間に４ケの不連続部分をつくり、
互いに隣接する切れ目の不連続部を相互にずらして、任
意の不連続部をそれに隣接する切れ目の連続部の中央に
位置させる。

このチューブを３２７℃以下の温度で１．２倍ないし１
０倍に延伸するが、３００℃位が適当である。本例では
２０ｃｔａのチューブを２８０℃に加熱した状態で急速
に１００ｃｍに延伸した。この処置によって切れ目の部
分が強度に延伸され、切れ目間部分には力がかからない
ので延伸されず、被延伸部分は高延伸倍率となって疎な
フィブリル構造となる。

一方、内壁面は均一に延伸され、比較的細かい密なフィ
ブリルとなる。

このようにして−回の延伸でチューブの外壁面は未延伸
の網目の板状突起で覆われるようになる。

延伸後のチューブが収縮しないように両端を固定し、チ
ューブの端に冷却空気を導入するパイプを接続し、他端
を閉じ、温度をあげて３２０℃になったとき、０．４　
ｋｇ／ｃｍ”の空気圧を急激に″導入し、この圧力を保
持しながら温度を上昇させて４００℃に達したら、今度
は急激に冷却して室温に戻した。

出来上がった人工血管の形態は、第２図、第４Ａ図に示
されたような外壁形状となり、内径６鰭、肉厚（ｄ）　
０．１　ｍ、網目状の板状突起の平均の高さくｈ）　０
．７　ｖｓ、平均半値幅（−ｗ）　０．２　ｔｍ、Ｉｔ
ｎｌｌｆは７．５であり、人工血管の長さ方向の突起間
の平均間隔（Ｄ）は０．５８１ｍ、ＬＰ／ＬＯは０．４
１、最小曲率半径（ｒ）は６．４ｆｌであった。

（実施例２） 実施例１でラム押出機で押し出したチューブ状成形物か
ら、ホワイトオイルの沸゛点以下で加熱しホワイトオイ
ルを除去した。実施例１と同様にこの状態のチューブ状
の内腔に略密着する状態にステンレス棒を挿入し、これ
を１回転しつつチューブの外壁面に超音波カッターを用
いて切込みをつけつつチューブを一方向に一定速度でず
らした。

切込みを一周する間に不連続部を５ケ所つくった。

このようにして切込みを不連続にスパイラル状に入れる
ことが出来た。

このチューブの内径は１０龍、厚みは１．０鶴、切れ目
は０．１２ｍｍ間隔としてスパイラル状にチューブの内
壁面より０．２鰭残しである。次いで、このチューブを
２９０℃に温めて急激に３．５倍に延伸した。この方法
によって外壁層に網目状の板状突起を有する四弗化ポリ
エチレンの人工血管が出来た。内壁面のフィブリルは細
かく、フィブリルの長さは平均３２μ蹟、フィブリル同
志の平均間隔は２．８μｍであり、一方、外壁層にある
突起間のフィブリルの平均の長さは０．３ｔｌｌ、フィ
ブリル間の平均間隔は６　Ｑ　ｔｔｍであった。

尚、この人工血管の形態的特徴（記号は実施例１及び本
文参照）を示すと、 ！　＝１０ｆｉ、　ｄ　＝０．２鶴、ｈ　＝０．６鶴、
マ＝０．１　ｕｓ、Ｄ　”０．４４１１ｍ、　Ｌ　Ｐ　
／　Ｌ　ｏ　＝０．５１、ｒ　＝１８＋ｕ、了、　／ｉ
！、　＝９．２１１ｆｉ？あった。

（実施例３〜６） 実施例１と同様の方法で下表に示すような内径の人工血
管の数種の形態の人工血管をつくった。

下表には、圧縮比ｔ、　Ｐ　／　Ｌ　Ｏ及びキンキング
の生じない最小曲率半径ｒをも記入した。

実施例　内径　１１　　　ｗ　　ＩＪＴＨｄ　　　Ｄ　
　ＬＰ／ＬＯｒ（■−） ３　　３　０．５　０．１　　８　０．２　０．３５　
０．３０　４．８４　　６　０．８　０．１　　１！　
　　０．３　０．２５　０．４７　７．０５　　１０　
１．０　０．２　　１３　　０．４　０．３６　０．４
９　１４．１６　　１５　１．０　０．２　　１５　０
．６　０．４８　０．３１　１７．８単位：龍 （実施例７） 実施例１，２，４．６の人工血管に８００鶴ｎｇの圧を
断続的に１０回／分の割合で３０日間加えたが破裂現象
をみなかった。

〔発明の効果〕

本発明によって、弗素樹脂系合成樹脂からなる人工血管
であって、破裂強度が大きくて充分動脈用の血管として
使用出来、しがも小さい曲率半径でキンキングなしに曲
げられ、末梢血管代用に使用出来、長期開存性に優れた
人工血管の提供が可能となった。しかも製造方法は極め
て簡単であり、コストダウンにつながるものである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明の人工血管の一実施例を示す斜視図、
第１Ｂ図は第１図の人工血管の縦断面図、第２図は網目
状突起の部分拡大図、第３図は第１図の人工血管を折り
曲げた状態で示す部分正面図、第４Ａ図は第１図の人工
血管の無負荷状態の概略正面図、第４Ｂ図は第４Ａ図の
人工血管を圧縮した状態の概略正面図、第５図は本発明
の方法の一実施例を説明するための工程を示す斜視図（
ａ）と部分断面図（ｂ）〜（ｄ）、第６図（ａ）と（ｂ
）は網目状突起の形成を示す部分外面図である。 なお、図面に用いた符号において、 ２−・・−・−−−−−一一一・・・−外壁層３・−・
・−一−−−・・・−・−網目状突起４−−−−−−−
−−−−−−−・−・−チューブ状成形物５−・・・−
・−−−−−−・・−・−切れ目７〜−−一−−−一一
−・・・−−−−ｍ＝内壁面８−・−・・・・−・・−
・−−−−−一外壁面９−・−・−・・−−−−−−−
−−−一・不連続部１０・−・・・−・−−−−一網目
部分１２−−−−−−−−−−−−−−御粘節部ＡＩ・
−−−−−一−−−・−・−低延伸部Ｂ、−−−−−−
−−−−−−−−一延伸部Ｂ　ｔ　＝−−−−−−−−
−−−−・・高延伸部ｃ−−−−−−−−−−−−−−
−・−未延伸部■−・・・−・−・−−−一−・・−仮
想外壁面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、延伸加工した弗素含有高分子から構成された人工血
   管であって、一体に成形された網目状突起が該人工血管
   チューブの外壁面に配設された人工血管。 ２、弗素含有高分子からなるチューブ状成形物の外壁面
   に輪切状又はスパイラル状に不連続の切れ目を多数設け
   、互いに隣接する該切れ目の相互間において、任意の該
   切れ目の不連続部が、これと隣接する切れ目の連続部に
   対して位置するようにし、チューブ状成形物をその長さ
   方向に延伸することを特徴とする人工血管の製造方法。