JPS63270047A - 人工血管 - 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］ 本発明は組織癒合力の高い最外層を有する人工血管に関
する。

［従来の技術］ 従来、人工血管としてはポリエチレンテレフタレートを
材料とし、これを紡糸して得られるポリエステルの高分
子繊維を編織してチューブ状とし、これに蛇腹状のひだ
をつけてキンキング現象（屈曲によって折れる現象）を
防止したものや。

ポリ四７ツ化エチレンをチューブ状に成形し、延伸加工
してフィブリル化（微細な繊維状構造化）したものが用
いられている。これらを代用血管として用いると、管壁
の構造が有孔化されているために、この隙間に細胞が浸
入生育し、生体化するという利点がある。

しかしながら、前記素材を用いた人工血管においては、
最外層及び管壁断面での組織癒合力が弱いために、生体
の血管と移植した人工血管との結合力の多くが、両者の
吻合に使われた縫合糸の張力に依存する。このため、血
管、殊に動脈では血圧のくり返し負荷の刺激を受けるこ
ともあり、生体血管断端部の治癒が緩慢で、このことが
内腔へのパヌス（肉芽組織の過剰形成）生長を促進して
閉塞の原因となる他、長期を経て吻合部に動脈瘤が生じ
る原因となる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のとおり、従来の人工血管は、組織癒合力が弱いた
め、長期に亘って開存性、耐久性を維持することができ
ず、内径６膿厘以下、殊に４■以下の血管としては、実
用上使用できなかった。

したがって、本発明は、最外層の組織癒合力が強く、こ
れにより長期開存性や耐久性が高められる人工血管を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明者は、
まず、人工血管において最外層の組織癒合力を高めるた
めには、最外層における周囲の結合組織の役人生長によ
るアンカーリング効果を高める必要があるという点に着
目して検討を行なった。

その結果、最外層をただ単に多孔質構造としただけでは
不十分であるということを見出した。

すなわち、最外層の構造が多孔質構造であっても厚さが
少ないと組織結合力が弱く、血管に作用する外力で剥れ
易いこと、一方、厚さが厚過ぎると人工血管全体として
の強度が低下したり、経時的に扁平化する傾向が見られ
ることがあるからである。

したがって、これらの知見に基づいて検討を行った結果
、最外層をある一定範囲の厚さとすることで組織結合力
の高い人工血管とすることが可能であるということを見
出し、本発明を完成するに到った。

本発明は、管壁全体が多孔質で、開放孔構造の最外層を
有する人工血管において、前記最外層は、厚さが１０μ
以七であって、かつ、管壁の厚さの％以下であることを
特徴とする人工血管に関する。

本発明の人工血管は一体成形によって多孔質構造となっ
ている。とりわけ、最外層は、結合組織との結合に与か
って組織癒合力を左右する部分である。

この最外層は、厚さがｌθμ以上であって、かつ、管壁
の厚さの％以下であることが必要であるが、例えば、繰
返しの穿刺などの操作にも耐えるためには２０戸以上で
あることが好ましい、ここにおいて、例えば内径４ｉ＋
ｎの人工血管で管壁全体の厚さが０．４■のときには、
最外層の厚さは２０〜２００牌の範囲が好ましく、より
好ましくは３０〜１００ＪＡＷが最適である。

また、この最外層は、平均径が１０〜１５０％の球状、
卵状又は／及びこれらの変形形状の空孔が最密充填様に
配置されるとともに、管壁外面においてｌＯ〜１５０μ
の平均径をもって開口し、隣接する空孔が少なくとも５
−以上の径を有する穴で連通した開放孔構造となってい
る。

上記空孔及び開口の平均径は、ｌＯ〜１５０μの範囲で
あることが好ましく、これ以下では細胞の侵入が少なく
十分な結合組織の癒合が認められない、特に、隣接する
空孔間を連通させる穴が５−以下の径では細胞の侵入成
長が認められなくなる。

一方、平均径が１５０−を越えると１周囲の結合組織と
人工血管との癒合力が急激に低下する。

これは、血管表面における単位面積当りの結合組織の癒
着が減ることによるアンカーリング効果が減少すること
が主因と考えられる。

ここにおいて、空孔及び開口等の平均径とは、倍率１０
００倍の走査型電子顕微鏡でランダムに写真撮影して得
られる１、２ｍｍｚの視野の中で、各空孔及び各肩口等
の最大径を測定し、同様の操作を１０回行った平均値を
いう。

以上より、この最外層の開放孔構造は実質的に等方性で
、この層を任意の位置で任意の方向に切断すると、断面
は管壁外面と同様の外観を呈する。

従って、最外層を前記した厚さを有する開放孔構造とす
ると、移植後の人工血管外面での結合組織の癒合を確実
にし、吻合部分の縫合糸にかかる長期にわたる血圧のく
り返し応力にょる合併症を防止することが可能になる。

〜０．９９と極めて高くすると、結合組織の侵入生長を
容易にすることができる。

最外層がかかる構造を有する本発明の人工血管の構成材
料としては、血液や組織との適合性に優れた物質、即ち
急性及び慢性の毒性、発熱性、溶血性を持たず、長期に
亘って移植しても周囲の組織に炎症を惹起しないポリマ
ーが好ましい、このようなポリマーとしては、例えばポ
リハロゲン化ビニル、ポリスチレン及びその誘導体、ポ
リオレフィン系重合体、ポリエステル系縮合体、セルロ
ース系高分子、ポリウレタン系高分子、ポリスルホン系
樹脂、ポリアミド系高分子などが挙げられる。勿論これ
らを相互に含む共重合体や混合物でもよい、力学的性質
や生体内での安定性、更に、抗血栓性の面から見て、こ
れらの中で好ましいのは、ポリウレタン系のものである
。その具体例としては、ポリウレタン、ポリウレタンウ
レア、これらとシリコーンポリマーとのブレンド物又は
相互侵入網目構造を有するものが挙げられる。また、こ
れらには、セグメント化ポリウレタン又はポリウレタン
ウレア、主鎖中にポリジメチルシロキサンを含むもの、
ハード、ソフトセグメントにフッ素を含むものを包含す
る。生分解を受けにくいという点で、ポリエーテル型の
ポリウレタン又はポリウレタンウレアがポリエステル型
よりも好ましい。

前記ポリウレタン等のポリエーテルセグメントを構成す
るポリエーテルとしてはポリテトラメチレンオキシドが
最も好ましいが、その他のポリアルキレンオキシド（但
しアルキレンの炭素数は２及び／又は３）も好ましい、
かかるポリアルキレンオキシドの具体例としては、ポリ
エチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレン
オキシドープロピレンオ午シト共重合体又はブロック共
重合体が挙げられる。また同一主鎖中にポリテトラメチ
レンオキシドセグメントとポリアルキレンオキシド（但
しアルキレンの炭素数は２及び／又は３）とを含む親木
性と力学的特性とを兼ねそなえたポリウレタンを用いて
もよい、このポリウレタンは抗血栓性、生体適合性が群
を抜いて優れていることから本発明の人工血管の構成材
料としてはより好ましいものである。

これらのソフトセグメントを形成するポリエーテルの分
子量は通常４００〜３，０００の範囲であり、好ましく
は４５０〜２．５００、更に好ましくは５００〜２，５
００の範囲であり、中でも最も優れたポリエーテルセグ
メントは分子量８００〜２．５００、特に分子量１，３
００〜２．０００のポリテトラメチレンオキシド鎖であ
る。このポリエーテルソフトセグメントの分子量が３．
０００を超えると、ポリウレタン人工血管の機械的性質
が劣悪となり、４００未満では人工血管として成形して
も固すぎて使用できない。

ポリウレタンの合成は、両末端水酸基の上述のポリエー
テルを、４，４１−ジフェニルメタンジイソシアネート
、トルイジンジイソシアネート、４．４′−ジシクロヘ
キシルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソ
シアネートな、ど公知のポリウレタン合成に用いるジイ
ソシアネートと反応させて末端イソシアネートのプレポ
リマーをつくり、これをエチレンジアミン、プロピレン
ジアミン、テトラメチレンジアミンなどのジアミンや、
エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジ
オールのようなジオールで鎖延長する常法を用いて合成
してもよい。

［実施例］ 以下、実施例を掲げ、添付図面を用いて本発明をさらに
詳しく説明する。なお、以下において構成材料の成分に
ついて用いる「％」は全て「重量％」を表す、また、添
付図面は管壁断面における倍率６００倍での顕微鏡写真
のスケッチ図である。

実施例１ 分子量１５００の両末端が水酸基のポリテトラメチレン
グリコールを４．４′−ジフェニルメタンジイソシアネ
ートと反応させて両末端がインシアネート基のプレポリ
マーを得た。次いで、該プレポリマーにブタンジオール
を反応させてポリウレタン（平均分子ｉ１．２Ｘ１０’
）を得た。得られたポリウレタンは、テトラヒドロフラ
ン−エタノール系の混合溶剤中で計３回再沈澱をさせ、
精製した０次いで、精製したポリウレタンを、ジメチル
アミド６０％とテトラヒドロフラン４０％の混合溶剤に
溶解させて、ポリウレタン濃度が１７％の溶液を製造し
た。このようにして得た溶液中に、直径６ｍ＋ｓのオリ
フィスから該オリフィスと同中心になるように設置され
た外径４■で、表面粗さが平均で０　、３ｐＩのクロム
メッキされたステンレススチール製の林を一定速度で押
し出した。かかる操作により、オリフィスとステンレス
スチール製の棒との間の均一な距離の間隙から該棒の全
周表面に均一な贋のポリウレタン溶液を付着させた。押
し出された棒を直ちに３５℃の水中に導き、外部から急
激に凝固させた。その後、そのまま水中で保持して溶剤
を除去したのち、水中から引き上げ、棒を抜き出し、洗
浄し、約４０℃で乾燥し、ポリウレタンの管状物を得た
。

これが本発明の人工血管で、内径４■、外径５ａｍ、管
壁の厚さ０．６ｍｍで、図面に示す如く管壁全体が多孔
質であった。

この人工血管の外側に位置する最外層ｌは、厚さが８０
戸で、空孔による空隙率は９７％であった。

また、この層ｌの微小な空孔は、管壁外面へ平均径１５
〜７０−で開口し、ｔａ維状又は薄板状のポリウレタン
で仕切られていた。そして、断面のｒｉ１察で、これら
の空孔は、５−以トの径を有する穴で相互に連通してお
り、最外層ｌが開放孔構造となっていることが確認され
た。

また、この層内ではすべての位置で同じ構造を有してい
た。

前記層１の内側には５〜ｔｏμｍの厚さの中間層２が存
在し、約１μｍの径の、相互に独立した球状の閉鎖孔を
多数含んでいた。

更に、この中間層２の内側には平均径が２００〜３００
％の巨大な空孔群からなる最内層３が存在していた。

ここにおいて、この最内層３は、管壁に柔軟性を付与し
、キンキングを防止し、長期開存性に寄与する部分であ
る。

前記空孔群は、少なくとも管壁厚さのス以１の径を有す
ると共に、各空孔が層内の径方向全体に及んでいること
が望ましく、血液接触面側は空孔の壁膜がそのまま連続
して薄く形成されていることが好ましい。

このように、巨大な空孔群の存在により、血液接触面側
の柔軟性があるために内面の吻合部が滑らかに連結され
、血栓の多量生成の原因となる部分的な血液の滞留が起
きない、このため、人工血管の材料の断端面での生体血
管からのパヌス生成が抑えられ、開存性が著しく改善さ
れる。

また、人工血管の材料の断端面での、生体血管との接触
面積が小さくなるために異物反応刺激が少なくなり、生
体血管の治癒が促進される。

この血管の内腔に生血を充填し、４５０　ｍｍＨＨの内
圧を４８時間負荷させたが、血漿は全く通過せず、管壁
は不透過性であった。この実験に使用した血液を生理食
塩水にて洗浄後、ゲルタールアルデヒドにて固定したも
のを標本として、断面を金属顕微鏡にて観察した。その
結果、血液は最内層３の巨大空孔内に浸入しているが、
その外側の中間層内に存在する閉鎖孔内には入っていな
いことが確認できた。

この人工血管の５ｃｍを雑種成犬の腸骨動脈に移植した
。！ｉ合操作はきわめて容易で、針穴からの出血もなか
った。

この血管は、８ケ月を経てなお開存しており小口径の人
工血管として極めて優れていた。

１２ケ月後に、この血管を摘出したところ、外面には厚
さ約１．５ｍｍの結合組織が被覆しており、人工血管と
の癒合が完全で剥離させることはできなかった。吻合部
内面は滑らかに生体血管と連がっており、Ｏ０１〜０．
２１の厚さの薄い内膜が完全に内面をおおい、パヌスや
血栓の発生もみられなかった。

従って、開存性に優れていることから、従来の人工血管
と異なり６１以下の血管にも使用することができる。

実施例２ 実施例１と同じ方法で内径５１１Ｉ６のポリウレタンの
多孔質チューブを作成した。

得られた人工血管は内径５ｍｍ、’′ｅ壁全体の厚さは
０．８ｍｍで、多孔質であった。

この人工血管の外側に位置する最外層は、厚さが８０〜
１２０−で、空孔による空隙率は９６〜９８％であった
。また、前記空孔は、壁面外面へ平均径３０〜１００−
で開口していた。そして、断面の観察によれば、この層
内では太さ２〜１０μの繊維状ポリウレタンがからみ合
い、隣接する空孔が相Ｗに連通した開放孔構造となって
いた。

この層の内側には約８０−の厚ぎで、内部に１〜３−の
独立した閉鎖孔を多数含む中間層が存在し、更に該層の
内側には、３００〜５００−の平均径を有する巨大な空
孔をもつ最内層が存在していた。

この血管の８ＣＩｌｔｌ−雑種成犬の頚動静脈間にバイ
パス移植し、皮下に埋め込んだ。

３週間経過後に外部から、１８Ｇの針を穿刺したところ
、スムースに人工血管壁を貫通した。このまま針を４時
間留置したのち抜き取ったが、出血は１０秒後完全に市
まり、すぐれた止血性を示した。

この後引き続き、この血管に対して毎日５回の穿刺を１
ケ月続けたが、血腫も血景腫も起きず、血液透析用ブラ
ッドアクセスとして優れた性能を示した。

３ケ月後にこの血管を摘出し、その状態を観察した結果
、外面の結合組織は強固に人工血管に癒合していた。ま
た、内面にはパヌスも血栓も存在しなかった。

［発明の効果］ 本発明の人工血管は、その最外層の厚さを１０戸以上で
あって、かつ、管壁の厚さのｂ以下としたので、人工血
管の組織癒合力を高めて、長期に亘って耐久性のある人
工血管とすることができる。しかも、組織癒合力が高い
ことから吻合部における動脈瘤の発生を抑制し、内径６
１履以下の血管、殊に４１１Ｉ１１以下の動脈用人工血
管としてすぐれた長期開存性、耐久性をもつのみならず
、血液透析用ブラッドアクセスとしても、血腫や血漿腫
もなく、穿刺後の止血性にすぐれた人工血管である。

【図面の簡単な説明】

添付図面ば管壁断面における顕微鏡写真のスケッチ図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管壁全体が多孔質で、開放孔構造の最外層を有する
   人工血管において、前記最外層は、厚さが１０μｍ以上
   であって、かつ、管壁の厚さの２／３以下であることを
   特徴とする人工血管。 ２、前記管壁がポリウレタンからなる特許請求の範囲第
   １項記載の人工血管。 ３、前記管壁がポリウレタンウレアからなる特許請求の
   範囲第１項記載の人工血管。 ４、前記最外層の開放孔構造は、平均径が１０〜１５０
   μｍの球状、卵状又は／及びこれらの変形形状で、管壁
   外面へ１０〜１５０μｍの平均径をもって開口する空孔
   と、隣接するこれらの空孔相互間を連通する少なくとも
   ５μｍ以上の径を有する穴とで構成される特許請求の範
   囲第１項乃至第３項いずれか１項に記載の人工血管。