JP4772267B2 - 可撓性インプラント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メッシュ状の基礎構造を持つ可撓性インプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
メッシュ状の基礎構造を持つ可撓性インプラントは、例えばインプラントメッシュの形態で広く普及している。これらは外科手術で、少なくとも一時的に体組織を補強するために、および例えばヘルニアのような合併症を防止するために、患者の体内、例えば腹壁に挿入される。
【０００３】
このようなインプラントメッシュの多くは、例えばポリエチレン、および特にポリプロピレンのようなモノフィラメントから形成される。米国特許第３，１２４，１３６号明細書には、孔のサイズが１ｍｍ未満のポリエチレンのインプラントメッシュが開示されている。米国特許第４，４５２，２４５号明細書には、メッシュ構造の孔が１ｍｍより大きいポリプロピレンフィラメントの二重構造のインプラントが開示されている。
【０００４】
一般的に、モノフィラメントの市販のインプラントメッシュは、孔径が小さく、比較的剛性が高い。このため、外科手術の箇所で組織に対して永久的な機械的刺激および炎症を起こし、ときには瘢痕性の層の形成を引き起こすことがある。
【０００５】
例えばポリエステルまたはポリプロピレンのようなマルチフィラメントの単糸からなる市販のインプラントメッシュもある。吸収性の材料をここで使用することができる。例えば部分的に吸収可能なメッシュが知られており、このようなメッシュでは、ポリプロピレン以外に、ポリグラクティン（polyglactin）９１０、すなわち９部のグリコリドと１部のラクチドの共重合体が使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
マルチフィラメント単糸のインプラントメッシュは比較的柔軟ではあるが、マルチフィラメント単糸は大きな面を持ち、毛細管効果を呈する。毛細管効果は不適切な組織の反応を起こすことがあり、患者の感染の危険を伴う。
【０００７】
本発明の目的は、組織に対して親和性があり比較的柔軟で極めて不活性な可撓性インプラントを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載の特徴を持つ可撓性インプラントにより達成される。従属請求項によれば、本発明の有利なデザインが得られる。
【０００９】
本発明に係る可撓性インプラントは、モノフィラメントからなるメッシュ状の基礎構造を有する。モノフィラメントの直径は０．０２ｍｍから０．３０ｍｍの範囲（好ましくは０．０５ｍｍから０．３０ｍｍの範囲）にあり、モノフィラメントの曲げ弾性係数は３５００Ｎ／ｍｍ² よりも小さい。基礎構造は複数の孔を有しており、孔のサイズは孔の合計面積の９０％を超える面積にわたって１．５ｍｍから８．０ｍｍの範囲にある。基礎構造の曲げ力は、１１ｍｍのスパンでの三点曲げ試験で計測し１０ｍｍのサンプル幅に標準化した場合に最大でも３０ｍＮである。
【００１０】
このメッシュ状の基礎構造は、好ましくは、本発明によるインプラントの唯一の部品である。ただし、例えば基礎構造の被覆または基礎構造のモノフィラメントとは異なる性質を持ち基礎構造に挿入される追加の糸のような他の部品を使用してもよい。
【００１１】
本発明によるインプラントのメッシュ状の基礎構造は、モノフィラメントからなる。従って、組織または組織液への接触面積が比較的小さい。毛細管効果はなく、感染の危険性も最小限である。一般的にこのモノフィラメントは、円滑な表面を持つので、本質的に不活性的である。従って、本発明に係るインプラントは、モノフィラメントから形成されたインプラントメッシュの良好な性質を有する。
【００１２】
驚いたことに、上記のモノフィラメントおよび基礎構造に関するパラメータを選択すれば、モノフィラメントの用法に関わらず、組織（例えば腹膜）に対して刺激が最大でもわずかであり、癒着が全然ないかわずかしかないことが分かった。従って、本発明によるインプラントはマルチフィラメントのインプラントメッシュの長所も有する。
【００１３】
これらのモノフィラメントの曲げ弾性係数は、ヤング率（曲げ試験で計測された）に関連する機械的性質である。モノフィラメントに使用されるプラスチックについては、曲げ弾性係数は、特にモノフィラメントの製造状態（特に引っ張り状態および熱的）と寸法にいくぶん依存する。３５００Ｎ／ｍｍ² という値は、メッシュ製造のための通常のポリプロピレンモノフィラメントの曲げ弾性係数（５０００Ｎ／ｍｍ² から９０００Ｎ／ｍｍ² の程度にある）よりも小さい。従って、メッシュ状の基礎構造のモノフィラメントは、比較的柔軟であり、約０．０２ｍｍから約０．３０ｍｍの範囲の直径で高い可撓性を有する。
【００１４】
孔の圧倒的多数（すなわち、基礎構造の孔の合計面積の９０％を超える面積にわたる割合を占める孔の比率）は、１．５ｍｍから８．０ｍｍの範囲にあり、比較的大きい。これは、インプラントに起因する組織への機械的刺激の最小化に寄与する。基礎構造の個々の孔は、例えば製造上の理由から１．５ｍｍよりも小さくてもよいが、この場合にはインプラントの全体の性質に関して顕著な効果を有しない。
【００１５】
インプラントの可撓性または柔軟性は、材料として使用されるモノフィラメントおよび孔自体のサイズだけでなく、例えば基礎構造のウェフトニット（横編み）またはワープニット（縦編み）構造、およびパラメータの相互の適合性にも依存する。従って、基礎構造の曲げ力の上限は、本発明に係るインプラントを特徴付けるさらなるパラメータとして説明される。この曲げ力は、基礎構造のサンプルの変形（すなわち軌道）がサンプル上に作用する力の関数としてプロットされた力−軌道線図の評価によって明らかになる。このため、基礎構造のサンプルは、１１ｍｍ離れた二つの支持体に配置され、サンプルに鉛直な力が二つの支持体の中間に作用する。力が増大するに連れて変形が増し、力が最大点に到達した後は、変形が増大し続けるにも関わらず力は再び減少する。この最大力を曲げ力と呼び、１０ｍｍのサンプル幅について標準化する。従って、この曲げ力はインプラント全体の弾性作用の指標である。
【００１６】
この基礎構造のモノフィラメントの適切な材料は、例えば熱可塑的に取り扱えるフッ化物処理されたホモポリマー、熱可塑的に取り扱えるフッ化物処理されたコポリマー、ポリオレフィン、およびこれらの材料の混合物である。
【００１７】
この基礎構造は、好ましくは、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロペンのコポリマー、および／またはこれらの材料の混合物のモノフィラメントを有する。フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ、要するにフッ化ビニリデンのホモポリマー）、ならびに９５重量％のフッ化ビニリデンと５重量％のヘキサフルオロプロペンのコポリマーの混合物が特に好適である。このコポリマーに対するこのホモポリマーの混合比は、例えば５０：５０または８０：２０（混合比としてはそれぞれ重量比を示す）である。このようなポリマーは、溶解状態で例えば青色顔料、銅フタロシアニンブルー（「色指数」（ＣＩ）Ｎｏ．７４１６０）により着色してもよい。約１２００Ｎ／ｍｍ² から約２４００Ｎ／ｍｍ² の曲げ弾性係数を持つモノフィラメントが、このような混合物から形成することができる。
【００１８】
モノフィラメントとしてポリオレフィンが使用される場合には、選択された製造状態に応じて、例えばポリエチレンまたはポリプロピレンが適切である。
【００１９】
この基礎構造は、例えば、ポリ−ｐ−ジオキサノンのモノフィラメントまたはグリコリドとカプロラクトンのコポリマーのモノフィラメントのような吸収性材料のモノフィラメントを含有する。このようなコポリマーは、例えばEthiconから「Monocryl」という商品名で販売されている。吸収性モノフィラメントを使用する場合には、基礎構造は吸収性材料から全体的または部分的に製造することができる。
【００２０】
好ましくは、モノフィラメントの少なくとも一部の引っ張り強度は、少なくとも４００Ｎ／ｍｍ² である。このような引っ張り強度は、例えば上記のフッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロペンのコポリマーにより達成できる。
【００２１】
好ましくは、この基礎構造は、ウェフトニットまたはワープニットされた製品を有しており、好ましくは鎖編みガルーン（crochet galloon）製品として製造されたワープニットされた製品を有する。ウェフトニットされた製品およびワープニットされた製品は、可撓性インプラントとして適切であると確認済みであり、複数のパターンで製造することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
図１に、可撓性インプラントのモノフィラメントすなわちメッシュ状の基礎構造について三点曲げ試験を実行した結果得られた典型的な力−軌道線図の形状を示す。
【００２４】
このような三点曲げ試験では、モノフィラメントの後述する性質が確認できる。二つの支持点で支持されたモノフィラメントの二つの支持点の中間に、二つの支持点を結ぶ線に鉛直に力を作用させる。この力およびこれに起因するモノフィラメントの変形（「軌道」）を計測する。変形が小さい限り、変形の増大に連れて力が直線的に増大するが、その後はもっと緩やかになる。最大力に到達した後は、変形は増大し続けるが、力は減少する。
【００２５】
与えられたサンプルの力−軌道線図中の最大力は、サンプルの曲げ力と呼ばれる。曲げ力は、サンプル（ここではモノフィラメント）の可撓性作用の指標である。曲げ力が大きいほど、モノフィラメントは剛的である。曲げ力はＮ（ニュートン）として与えられ、試験状況、本質的には二つの支持点間の距離（スパン）に依存する。この三点曲げ試験ではスパンは４ｍｍであり、モノフィラメントの後述する数値が得られた。試験速度、すなわちサンプルの変形の増加速度は、５０ｍｍ／分であった。
【００２６】
サンプルの曲げ剛性も、力−軌道線図から計測できる。曲げ剛性は、計測された曲線の直線範囲での勾配である。尺度はＮ／ｍｍである。
【００２７】
モノフィラメントの曲げ弾性係数は、モノフィラメントの直径を考慮に入れて、力−軌道線図から算出できる。曲げ弾性係数は、ヤング率に関連し、Ｎ／ｍｍ² で与えられる。この計量値は、非常に試験状況に影響されるが、材料自体（例えば金属の場合）だけでなく、モノフィラメントの製造状態および寸法にいくぶん依存する。
【００２８】
三点曲げ試験は、部分的な可撓性インプラント、すなわちそのメッシュ状の基礎構造についても、同様の方式で実行できる。サンプルは、互いに平行に延びスパンの分の距離離れた二つの線の途中に支持される。
【００２９】
実施の形態によるメッシュ状の基礎構造の後述するパラメータが確認された試験においては、スパンは１１ｍｍであり、試験速度（モノフィラメントについての）は５０ｍｍ／分であった。エッジの効果を最小にするために、少なくとも２５ｍｍの幅のサンプルを使用した。
【００３０】
モノフィラメントの三点曲げ試験と同時に、力−軌道線図から、曲線の直線範囲の勾配として、メッシュ状の基礎構造の曲げ剛性（Ｎ／ｍｍ）を得た。異なる幅を持つサンプルを比較することを可能にするために、サンプルの幅で標準化を行った。後述する数値は、１０ｍｍのサンプル幅についてのものである。例えば、サンプル幅が実際には２５ｍｍである場合には、力−軌道線図から直接読み取った傾斜を２．５で割り算することで標準化した。
【００３１】
曲げ力は、曲線の最大の力として力−軌道線図から評価することで得られる。後述する数値は、１０ｍｍのサンプル幅で標準化した。曲げ力は、インプラントすなわちメッシュ状の基礎構造全体の剛性を表す指標である。曲げ力が大きいほど、インプラントの剛性は高く可撓性は低い。
【００３２】
メッシュ状の基礎構造についても曲げ弾性係数を計算できる。
【００３３】
表１から表３は、それぞれ異なる材料から形成され異なる直径を持つモノフィラメントの曲げ弾性係数、曲げ剛性および曲げ力を示す。これらの計量値は、それぞれ上記の三点支持試験を用いて確認した。
【００３４】
表中の「ＰＤＳ」は、吸収性材料であるポリ−ｐ−ジオキサノンの略称である。
【００３５】
「Monocryl」は、Ethiconから販売されている、グリコリドとカプロラクトンの吸水性コポリマーの商品名である。
【００３６】
「Pronova」は、Ethiconから販売されている、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ならびに９５重量％のフッ化ビニリデンと５重量％のヘキサフルオロプロペンのコポリマーの混合物のモノフィラメントの商品名である。フッ化ビニリデン樹脂とこのコポリマーは、例えば、Solvay Advanced Polymersからそれぞれ「Solef 1008」および「Solef 11010」という商品名で販売されている。このような材料から形成された外科手術用フィラメントは、米国特許第４，５６４，０１３号明細書に開示されている。表１から表３に掲載された「Pronova」のモノフィラメントの場合には、コポリマーに対するホモポリマーの混合比は、５０：５０である（重量％比）。
【００３７】
【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【００３８】
ＰＤＳ、「Monocryl」および「Pronova」のモノフィラメントは、本発明に係るインプラントのメッシュ状の基礎構造に適する。比較のために、様々なポリプロピレン（ＰＰ）のモノフィラメントの数値を表１から表３に示す。ポリプロピレンの曲げ弾性係数は４０００Ｎ／ｍｍ² より大きい。
【００３９】
モノフィラメントの性質は、直径および曲げ弾性係数（要するに表１の数値）によって大きく決まるが、表２および表３は、三点曲げ試験で確認された力−軌道線図から直接的に得られる曲げ剛性と曲げ力を示す。本発明に係る可撓性インプラントに適するモノフィラメントとしては、曲げ剛性は０．１５ｍｍの直径では好ましくは最大で約０．０８Ｎ／ｍｍであるべきであり、０．２５ｍｍの直径では好ましくは最大で約０．５Ｎ／ｍｍであるべきである。曲げ力は、０．１５ｍｍの直径では好ましくは約３０ｍＮ未満であるべきであり、０．２５ｍｍの直径では好ましくは最大で約１５０ｍＮ未満であるべきである。
【００４０】
本発明に係る実施の形態のインプラントを構成するメッシュ状の基礎構造に従ういくつかの実施例を製造した。全ての場合について、基礎構造は「Pronova」のモノフィラメントから鎖編みガルーン製品として形成した。
【００４１】
【実施例】
実施例１．
コポリマーに対するホモポリマーの混合比が８０／２０（重量％比）であり、直径が０．０７９ｍｍの上記の「Pronova」のモノフィラメントを、「Raschelina RD3MT3/420SN」（商品名）型の鎖編みガルーン機で鎖編みガルーンで織り込んだ。製造仕様およびパターンテンプレートは、図２に当業者には周知の形式で示す。
【００４２】
ワープニットした後、このメッシュ状の基礎構造を洗浄し、次にフレーム上に引き延ばし、８０℃から１３０℃の間の温度で熱定着した。その後、このメッシュ状の基礎構造を、可撓性インプラントのサイズに切断し、包装して、エチレンオキシドでガス滅菌した。
【００４３】
実施例２．
直径が０．０７９ｍｍで、コポリマーに対するホモポリマーの混合比が８０／２０（重量％比）の上記の「Pronova」のモノフィラメントから実施例１と同様に鎖編みガルーンを製造した。製造仕様およびパターンテンプレートは、図３に示す。
【００４４】
続いて、メッシュ状の基礎構造を実施例１と同様に洗浄し、熱定着し、可撓性インプラントとして包装し、滅菌した。
【００４５】
このようにして製造したインプラントをウサギの腹壁中の腹膜内に挿入し、クリップ（ＩＰＯＭ技術（Intraperitoneal Onlay Mesh）と呼ばれる技術）で固定した。比較のため、ポリプロピレンの市販のインプラントメッシュ（下記の「Marlex」）を同様の形式で埋め込んだ。この手術の直後には、実施例２に係るインプラントは平坦な状態にあり、エッジは丸まっていなかった。他方、ポリプロピレンのインプラントは、不正確な状態にあり、エッジはわずかに丸まり、底の層から突出した。
【００４６】
７日後、従来のインプラントメッシュは全面にわたって非常に著しい癒着を引き起こした。これは、特に腹膜の機械的刺激のせいと考えられる。他方、本発明に係るインプラントは、薄い透明で円滑な中皮細胞層で覆われた。驚いたことに、癒着は全くなかった。
【００４７】
実施例３．
メッシュ状の基礎構造は、実施例２と同様に、鎖編みガルーン製品としてワープニットし、さらに処理した。唯一の相違は、この場合には直径が０．０９３ｍｍでコポリマーに対するホモポリマーの混合比が５０：５０（重量％比）の上記の「Pronova」のモノフィラメントを使用したことである。製造仕様およびパターンテンプレートは、やはり図３に示すものである。
【００４８】
実施例４．
直径が０．０７９ｍｍでコポリマーに対するホモポリマーの混合比が８０：２０（重量％比）の上記の「Pronova」のモノフィラメントから、実施例１と同様に鎖編みガルーンを製造した。製造仕様およびパターンテンプレートは、図４に示すものである。
【００４９】
続いて、メッシュ状の基礎構造を実施例１と同様に洗浄し、熱定着し、可撓性インプラントとして包装し、滅菌した。
【００５０】
実施例５．
メッシュ状の基礎構造は、実施例４と同様に、鎖編みガルーン製品としてワープニットし、さらに処理した。唯一の相違は、この場合には直径が０．０９３ｍｍでコポリマーに対するホモポリマーの混合比が５０：５０（重量％比）の上記の「Pronova」のモノフィラメントを使用したことである。製造仕様およびパターンテンプレートは、やはり図４に示すものである。
【００５１】
実施例１から実施例５に係る本発明の５つのインプラントおよびポリプロピレンの二つの従来のインプラント（「Marlex」および「Atrium」）について、おおよその孔のサイズ、曲げ力、曲げ剛性および曲げ弾性係数は、表４にまとめた。「Marlex」はC.R. Bard Inc.により市販されたインプラントメッシュの商品名であり、「Atrium」はAtrium Medical Corporationにより供給されたインプラントメッシュの商品名である。
【００５２】
孔のサイズは、メッシュ状の基礎構造の孔の最大幅であり、計測拡大鏡を用いて測定した。
【００５３】
曲げ力および曲げ剛性は、上記のように三点支持試験を使用して計測した。これらの計量値は１０ｍｍのサンプル幅で標準化した。曲げ弾性係数は、サンプルの厚さおよび幅を考慮して、曲線の形状から算出した。
【００５４】
曲げ力および曲げ力に関連する曲げ剛性は、本発明に係る実施の形態のインプラントの場合の方が、従来のインプラントの場合よりも明らかに低いことが理解できるであろう。他方、孔は従来のインプラントの場合の方が小さい。
本発明の実施態様は以下の通りである。
（１） モノフィラメントからなるメッシュ状の基礎構造を持つ可撓性インプラントであって、
前記モノフィラメントの直径が０．０２ｍｍから０．３０ｍｍの範囲にあり、前記モノフィラメントの曲げ弾性係数が３５００Ｎ／ｍｍ ² よりも小さく、
前記基礎構造は複数の孔を有しており、孔のサイズは孔の合計面積の９０％を超える面積にわたって１．５ｍｍから８．０ｍｍの範囲にあり、基礎構造の曲げ力は、１１ｍｍのスパンでの三点曲げ試験で計測し１０ｍｍのサンプル幅に標準化した場合に最大でも３０ｍＮである、可撓性インプラント。
（２） 前記基礎構造は、熱可塑的に取り扱えるフッ化物処理されたホモポリマー、熱可塑的に取り扱えるフッ化物処理されたコポリマー、ポリオレフィン、およびこれらの材料の混合物のうち、少なくとも一つの材料から形成されたモノフィラメントを有する、（１）に記載のインプラント。
（３） 前記基礎構造は、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロペンのコポリマー、およびこれらの材料の混合物のうち、少なくとも一つの材料から形成されたモノフィラメントを有する、（２）に記載のインプラント。
（４） 前記基礎構造は、フッ化ビニリデン樹脂、ならびに９５重量％のフッ化ビニリデンと５重量％のヘキサフルオロプロペンのコポリマーの混合物から形成されたモノフィラメントを有しており、前記コポリマーに対するフッ化ビニリデン樹脂の混合比は、好ましくは５０：５０または８０：２０である、（３）に記載のインプラント。
（５） 前記基礎構造は、吸収性材料から形成されたモノフィラメントを有する、（１）から（４）のいずれかに記載のインプラント。
（６） 前記基礎構造は、ポリ−ｐ−ジオキサノンのモノフィラメントまたはグリコリドとカプロラクトンのコポリマーのモノフィラメントを有する、（５）に記載のインプラント。
（７） 前記モノフィラメントの少なくとも一部の引っ張り強度は、少なくとも４００Ｎ／ｍｍ ² である、（１）から（６）のいずれかに記載のインプラント。
（８） 前記基礎構造は、ウェフトニットまたはワープニットされた製品、好ましくは鎖編みガルーン（crochet galloon）製品として製造されたワープニットされた製品を有する、（１）から（７）のいずれかに記載のインプラント。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、組織に対して親和性があり比較的柔軟で極めて不活性な可撓性インプラントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 可撓性インプラントのモノフィラメントすなわちメッシュ状の基礎構造についての三点曲げ試験で計測した典型的な力−軌道線図の形状を示す線図である。
【図２】 本発明の実施例１によるインプラントの場合のワープニットされた構造の概略図である。
【図３】 本発明の実施例２および実施例３によるインプラントの場合のワープニットされた構造の概略図である。
【図４】 本発明の実施例４および実施例５によるインプラントの場合のワープニットされた構造の概略図である。

Claims (6)

1. モノフィラメントからなるメッシュ状の基礎構造を持つ可撓性インプラントであって、
   前記モノフィラメントの直径が０．０７９ｍｍであり、前記モノフィラメントの曲げ弾性係数が３５００Ｎ／ｍｍ² よりも小さく、
   前記基礎構造は複数の孔を有しており、孔のサイズは孔の合計面積の９０％を超える面積にわたって１．５ｍｍから８．０ｍｍの範囲にあり、基礎構造の曲げ力は、１１ｍｍのスパンでの三点曲げ試験で計測し１０ｍｍのサンプル幅に標準化した場合に最大でも５．３ｍＮであり、前記基礎構造はフッ化ビニリデン樹脂およびフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロペンのコポリマーの混合物から形成されたモノフィラメントを有する、可撓性インプラント。
2. 前記基礎構造は、フッ化ビニリデン樹脂、ならびに９５重量％のフッ化ビニリデンと５重量％のヘキサフルオロプロペンのコポリマーの混合物から形成されたモノフィラメントを有しており、前記コポリマーに対するフッ化ビニリデン樹脂の混合比は５０：５０または８０：２０である、請求項１に記載のインプラント。
3. 前記基礎構造は、吸収性材料から形成されたモノフィラメントを有する、請求項１または２に記載のインプラント。
4. 前記基礎構造は、ポリ−ｐ−ジオキサノンおよびグリコリドとカプロラクトンのコポリマーの少なくとも一方から形成されたモノフィラメントを有する、請求項３に記載のインプラント。
5. 前記モノフィラメントの少なくとも一部の引っ張り強度は、少なくとも４００Ｎ／ｍｍ² である、請求項１から４のいずれかに記載のインプラント。
6. 前記基礎構造は、ウェフトニットまたはワープニットされた製品を有する、請求項１から５のいずれかに記載のインプラント。

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