(57)【要約】  本発明の一態様によれば、表面が少なくとも部分的にダイヤモンドのような被覆で覆われる少なくとも１つの粒子含有領域を含む、移植可能または挿入可能な医療機器を含む様々な医療機器が提供される。【選択図】図１Ａ
2009514608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)1以上の種類の粒子を含む粒子含有領域、および、（b）該粒子含有領域の表面上のダイヤモンドのような被覆を含む医療機器。
【請求項２】
前記粒子含有領域が炭素粒子含有領域である請求項1に記載の医療機器。
【請求項３】
前記炭素粒子含有領域がカーボンナノチューブを含む請求項2に記載の医療機器。
【請求項４】
前記炭素粒子含有領域が単一壁のカーボンナノチューブを含む請求項2に記載の医療機器。
【請求項５】
前記炭素粒子含有領域が炭素粒子の液体懸濁液からの基質上に形成される請求項2に記載の医療機器。
【請求項６】
前記基質が医療機器またはその一部である請求項5に記載の医療機器。
【請求項７】
前記基質が着脱可能な基質である請求項6に記載の医療機器。
【請求項８】
前記炭素粒子含有領域が2以上のシートから形成され、各々が炭素粒子を含む請求項2に記載の医療機器。
【請求項９】
前記炭素粒子含有領域が厚さ1から100μmまで変動する請求項２に記載の医療機器。
【請求項１０】
前記装置が複数の炭素粒子含有領域を含む請求項2に記載の医療機器。
【請求項１１】
前記ダイヤモンドのような被覆がダイヤモンドのような炭素被覆である請求項1に記載の医療機器。
【請求項１２】
前記ダイヤモンドのような炭素被覆が60%から95%まで変動する部分においてsp3を含む請求項11に記載の医療機器。
【請求項１３】
前記ダイヤモンドのような炭素被覆がパルスレーザ堆積技術によって形成される請求項11に記載の医療機器。
【請求項１４】
前記ダイヤモンドのような被覆の厚みが50から100nmの範囲で変動する請求項11に記載の医療機器。
【請求項１５】
前記粒子含有領域が複数のダイヤモンドのような被覆を含む請求項1に記載の医療機器。
【請求項１６】
前記粒子含有領域が医療機器に対応する基質またはその一部の上に配置される請求項1に記載の医療機器。
【請求項１７】
前記ダイヤモンドのような被覆を有する前記粒子含有領域が医療機器全体を構成する請求項1に記載の医療機器。
【請求項１８】
前記装置が前記粒子含有領域の下またはその中で配置される治療薬を含む請求項1に記載の医療機器。
【請求項１９】
前記治療薬が抗血小板剤、抗増殖剤、抗炎症薬、抗移動防止剤、細胞外基質製造および構成に影響を及ぼす薬剤、抗新生物薬、抗分裂剤、麻酔薬、血液凝固阻止剤、血管細胞成長促進物質、血管細胞成長抑制物質、コレステロール低下薬、血管拡張薬、内因性バソアクティブ・メカニズムと干渉する薬剤、およびその組合せから選択される請求項18に記載の医療機器。
【請求項２０】
前記医療機器の少なくとも一部が脊椎動物の被術者に移植または挿入するために構成される請求項1に記載の医療機器。
【請求項２１】
前記医療機器はガイド・ワイヤ、バルーン、大静脈フィルタ、カテーテル、ステント、ステント移植体、脈管移植体、脳動脈瘤充填コイル、心筋栓、心臓弁、脈管栓および再生医療足場材から選択される請求項1に記載の医療機器。
【請求項２２】
前記粒子含有領域が伝導性の領域である請求項1に記載の医療機器。
【請求項２３】
前記炭素粒子含有領域が伝導性の領域である請求項2に記載の医療機器。
【請求項２４】
前記炭素粒子含有領域が1x104から1x106 S/mまで変動する伝導度を有する請求項23に記載の医療機器。
【請求項２５】
電源、第2の伝導性領域、および、前記第2の伝導性領域および前記炭素粒子含有伝導性領域の間で配置された、帯電した治療薬を含む治療薬含有領域をさらに含み、前記装置が、該第2の伝導性領域および該炭素粒子含有伝導性領域の間に該電源から電圧を適用するように構成される請求項23に記載の医療機器。
【請求項２６】
前記第2の伝導性領域が医療機器またはその一部に対応する伝導性の基質である請求項25に記載の医療機器。
【請求項２７】
電源、第2の伝導性領域、および、該第2の伝導性領域および前記炭素粒子含有伝導性領域の間で配置される電解液を含む電解液含有領域をさらに含み、前記装置が、該第2の伝導性領域および該炭素粒子含有伝導性領域の間に該電源から電圧を適用するように構成され、該電圧は該炭素粒子含有伝導性領域内でガス気泡を生じるのに十分な極性および大きさである請求項23に記載の医療機器。
【請求項２８】
前記医療機器の少なくとも一部は、脊椎動物被術者に移植または挿入するために構成される請求項27に記載の医療機器。
【請求項２９】
前記医療機器は、カテーテル、ステント、動脈瘤充填コイル、ガイド・ワイヤ、隔膜閉止装置、他の医療機器を配備するための展開可能な装置、および、生検サンプルを採取するための装置から選ばれる請求項28に記載の医療機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、ダイヤモンドのような被覆の粒子含有領域を有する移植可能または挿入可能な医療機器を含む医療機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
移植可能および挿入可能な医療機器は、医療の世界では周知である。これらの装置の多くは、体への移植または挿入に展開するように構成される。例えば、カテーテルが伸張を必要とする部位へ脊椎動物の内腔を通って進む血管形成手順は周知である。例えば、収縮バルーンを含むカテーテルの末端の部分は本質的に遮断された動脈の領域に導かれ、典型的に油圧または気圧メカニズムによるバルーンの伸張により拡大してもよい。
【発明の開示】
【０００３】
その開示全体が本願明細書に引用されたものとする米国特許出願公開番号2004/0138733号は、機械の作動のためのナノペーパーの使用を含む医療機器を記載する。医療機器は例えば、ナノペーパーが電極のまわりに載置され、電気伝導性溶剤が分散されるバルーンカテーテルの形で提供されてもよい。電極の作動によって気泡が生じ、それによってナノペーパー、したがって、それが適用される医療機器が膨張する。一方、内側の気泡は概して閉じ込められ、ナノペーパーを膨張させるために作用し、このタイプの装置に直面する問題は、外側表面で作成される気泡が周囲の媒体に逃げる可能性があるということである。理論に束縛されないと、カーボンナノチューブのきわめて高い面領域のため、気泡がナノペーパーの全体にわたって多くの場所で生じることが考えられる。小さい気泡は相当な内圧を有する。通常、それらが互いに接触する場合、大きい気泡内部で圧力が減少すると、より小さい気泡はより大きいものを形成するために結合する。しかしながら、ナノペーパーの場合、気泡はカーボンナノチューブの網目のために結合することができない。それらに亀裂が入って、カーボンナノチューブ・ペーパーが開いた場合にのみ、結合することができる。ペーパー表面上の気泡はしかしながら、カーボンナノチューブに囲まれている制限を有さず、より大きくなるために容易に結合することができる。それらが十分に大きくなる場合、それらの上方への力（重力に起因する）は最終的にはより大きくなり、紙の表面に粘着させる粘着力が大きくなり、気泡は表面から離れる。
【０００４】
アクチュエータが覆われる場合であっても、外被を膨張すると表面から気泡が逃げるのを防ぐことは望ましい。例えば外被の破裂が起こった場合、これにより、外被およびナノペーパー間のガスが体に逃げるのを可能にする。これが高圧で発生する場合、圧力の低下に起因してガス気泡は膨張し、動脈を遮断させる可能性がある。
【０００５】
他の移植可能および挿入可能な医療機器は、周囲の細胞および組織との強化または抑制された相互作用を提供するために適応する。例えば、カーボンナノチューブの材料は、内皮細胞成長のための理想的な基質であると示された。空間的構成を含む「網膜細胞移植のためのカーボンナノチューブ・バッキーペーパー骨格」（NASA Ames Research Center：ＮＡＳＡ  Ａｍｅｓリサーチセンター）参照のこと。これは少なくとも部分的に、そのような材料のナノ構造および多孔性に起因する。例えば、ナノ構造の表面が細胞レセプタと直接相互作用することは公知であり、それによって、表面への細胞の粘着または非粘着を制御する。カーボンナノチューブ材料は多孔性であり、したがって、成長因子および栄養分を含む治療薬の流れを可能にすることにもまた留意するべきである。
【０００６】
しかしながら、カーボンナノチューブから形成されるペーパーを含む、多くの粒子ベースの材料の機械的な堅固性は改良を必要とする。
【発明の要約】
【０００７】
本発明は、少なくともその表面の一部を覆うダイヤモンドのような被覆を含む医療機器に関する。本発明の一態様によれば、その表面が少なくとも部分的にダイヤモンドのような被覆で覆われる少なくとも1つの粒子含有領域を含み、実施態様によっては、その粒子含有領域は伝導性である、様々な移植可能または挿入可能な医療機器を含む様々な医療機器が提供される。ある実施態様においては、粒子含有領域は治療薬を含む。
【０００８】
本発明の利点は、粒子含有領域の堅固性が改善された粒子含有領域を有する医療機器が提供されてもよいということである。
【０００９】
本発明の他の利点は、粒子含有領域の外側表面の気泡形成（したがってそこからの気泡の損失）が減少または妨げられる、例えば炭素粒子含有領域のような膨張可能な粒子含有領域を有する医療機器が提供されてもよいということである。
【００１０】
これらのおよび他の本発明の実施態様および利点は、続く詳細な説明および請求項を読むと、従来技術の当業者に直ちに明らかになる。
【詳細な説明】
【００１１】
本発明のより完全な理解は、様々な態様および本発明の実施態様の以下の詳細な説明を参照することで得られる。以下に続く本発明の詳細な説明は、本発明を図示する意図を有し、制限する意図を有するものではない。
【００１２】
本発明の一態様によれば、表面が少なくとも部分的にダイヤモンドのような被覆で覆われる少なくとも1つの粒子含有領域を含む、様々な移植可能または挿入可能な医療機器を含む医療機器が提供される。
【００１３】
このようなダイヤモンドのような被覆粒子含有領域を備えた医療機器は、例えば、以下から選ぶことができる、移植可能または挿入可能な医療機器を含む：
カテーテル（例えば、バルーンカテーテルのような腎臓または脈管カテーテル）、ガイド・ワイヤ、バルーン、フィルタ（例えば大静脈フィルタ）、フィルタ・ワイヤ、ステント（例えば、冠状脈管ステント、末梢脈管ステント、脳、尿道、尿管、胆管、気管、胃腸および食道ステント）、分岐ステント、ステント移植、ステント配送カテーテル、脈管移植、脈管アクセスポート、（ググリエルミ  デタッチャブル  コイルおよび金属コイルを含む）脳の動脈瘤充填コイルを含む塞栓形成装置、血管内閉塞装置、隔膜欠損装置、心筋プラグ、Y-アダプタ、パッチ、ペースメーカーおよびペースメーカーリード、左心室援助心臓部およびポンプ、完全の人工的な心臓部、心臓バルブ、脈管バルブ、分路、排液チューブ、尿括約筋、尿拡張筋、人工陰茎、末端保護装置、生検装置、および、体に移植または挿入されるあらゆる被覆された基質（例えば、ガラス、金属、ポリマー、セラミックおよびその組合せで構成されてもよい）。さらなる医療機器の例は、縫合材、縫合糸アンカ、吻合クリップおよびリング、外科的部位での組織ステープルおよび結紮クリップ；カニューレ、金属ワイヤ結紮線、骨移植のような整形人工器官、骨板、関節人工器官、足首、膝および手部領域における干渉ネジのような整形固定装置、靭帯接着および半月板再建のためのタック、骨折定着のためのロッドおよびピン、頭蓋顎顔面回復のためのネジおよびプレート；歯牙摘出後の空洞充填剤および歯根膜手術後の組織再生薄膜のような歯科装置、組織膨化装置、および、軟骨、骨、皮膚および他の生体内組織再生のための再生医療骨格を含む。
【００１４】
ダイヤモンドのような被覆粒子含有領域は、例えば、医療機器または医療機器の一部に対応する、すべてまたは一部の基質（例えば、重合体またはセラミック基質のような金属基質または非金属基質）の上に配置されていてもよい、または、（例えば、再生医療骨格の場合）医療機器の大部分を構成してもよい。
【００１５】
ダイヤモンドのような被覆粒子含有領域は、（例えば、ヒドロゲル被覆、バルーン、重合体外被などの下で）医療機器内において、または、（例えば、バルーン表面、ステント表面、外被表面などの上で）医療機器表面で提供されてもよい。
【００１６】
粒子含有領域は、様々な理由のため、医療機器において採用される可能性がある。粒子含有領域の1つの具体例は、上記したように、機械の作動のために使われる伝導性のナノペーパー領域である。そのようなアクチュエータを用いた医療機器の1つの具体例は、図1Aおよび1Bの縦および横方向の断面図においてそれぞれ示される。医療機器は、軸111および近位115および遠位117領域を含んでもよい。遠位端は、様々な医療の手順が実行される、人間または他の脊椎動物の体の内腔または他の通路を進む端部である。遠位端117の近くで、ハウジング112（例えば、本実施態様においてバルーン120から構成される）は、膨張可能なアセンブリ118を形成する1以上のアクチュエータ130、150を含む近位端114および遠位端116を有して提供されてもよい。
【００１７】
アクチュエータ130、150がバルーン120を考慮して不必要に見えるにもかかわらず、それは全くあてはまらない。特に、油圧作動メカニズムを有するようにバルーンカテーテルは記載されることができる。油圧システムがより大きい寸法においてより効率的であるので、小型化した装置サイズへの現在の傾向により、きわめて小さい直径で効率的に機能するアクチュエータの必要性が生じた。伝導性のナノペーパー・アクチュエータは、この基準を満たす。
【００１８】
図1Bは互いに正反対に配置される第1および第2のアクチュエータ130、150を図示しているが、この数および配置は図示する目的のみのためであるので、特定の実施態様においては、いかなる数の異なる配置および配向においていかなる数のアクチュエータを有してもよい。
【００１９】
個々のアクチュエータが集合的にまたは独立して作動するように、1以上のアクチュエータを構成している実施態様は構成されてもよい。実施態様によっては、多数の群のアクチュエータは、各々の群が他の群から独立して作動して、各々集合的に作動してもよい。
【００２０】
内腔を拡大するのに用いられる電気的に作動する医療機器（例えば血管形成バルーン・カテーテル・システム）が示される一方、電気機械の作動が、本願明細書において記載され、その膨張が有用である、例えば、膨張可能なステント、動脈瘤充填コイル、ガイド・ワイヤ、および隔膜閉塞装置、他の医療機器を配備するための膨張可能な装置、生検サンプル採取装置他を含み、本質的にあらゆるタイプの医療機器とともに使われてもよい、と理解される。
【００２１】
図示される特定の装置は、外側の周辺部113を有するバルーン120を含む。気圧または油圧バルーンのいずれか、または、両方が使われてもよい。バルーン120は、外面122および内面124を含む。装置は、内面124の内側の管126を含む。内側の管126は、内側の管126からバルーン120に膨張媒体が入るのを可能にする、すなわち、膨張用内腔としてその役割を可能にする1以上の開口128を備えてもよい。（残りの図面とは異なり、図1Aの内側の管126は、開口128の図を可能にするようには断面図において示されない。同じことは、以下の図1C、2A、2Cおよび8Aにも当てはまることに留意のこと。）内側の管126はまた、ガイド・ワイヤ、または、例えばアクチュエータ130、150を作動させるための伝導体142、144を含む他の構成要素を内腔に提供してもよい。バルーン120が膨張されて示されるが、これは図示の目的のみであり、いくつかの実施態様において、アクチュエータ130、150が作動した後、バルーン120は膨張する、または、バルーン120の膨張は、アクチュエータ130、150の作動によって、同時に発生してもよい。
【００２２】
アクチュエータ130は、第1の電極132および第2の電極136を含んでもよい。第1の電極132の適切な伝導性の材料は、以下に記載する。実施態様によっては、第1の電極132の機能は、伝導性のバルーン壁121によって実行されてもよい。第2の電極136は、後で詳述するように、例えば、その外側表面140で提供されるダイヤモンドのような被覆を有する粒子含有伝導性領域で構成されてもよい。以下に詳述されるもののような１つの分離器134は、第1の電極132および第2の電極136の間で提供される。
【００２３】
電解液138は、第1および第2の電極132、136間の完全な電気回路を可能にするようにアクチュエータ130において提供される。電解液138は、下記のように適切な液体139で維持されてもよい。電解液138および液体139は、分離器134と第1および第2の電極132、136と有効に関連している。図示した実施態様において、電解液138は、アクチュエータ130が作動すると、ガスの形成、例えば、酸素、塩素または他のガスの形成を可能にするイオンを提供し、第2の電極136を膨張させる。電気化学工程で、ガス気泡形成は、非導電性表面において発生しない。それゆえに、ガス気泡形成は、粒子含有伝導性領域が不導体であるダイヤモンドのような被覆を備える外側表面で妨げられるまたは排除される。上記したように、外側表面で作成される気泡は、おそらく周囲媒体に漏れる。
【００２４】
第1および第2の電極132、136は、第1および第2の伝導体142、144によって、それぞれ有効に電源146と関連してもよい。電源146は直接にアクチュエータ130と隣接する、または、医療機器の近位領域115または遠位領域117に存在してもよい。電源146はまた、医療手順の間、被術者の外側にあってもよい。伝導体142、144は、下記に記載されるもののように、あらゆる適切な伝導性材料で形成されてもよい。
【００２５】
作動中、電源146は、伝導体142および144を経て、第2の電極136で気泡を形成するのに十分な電圧、例えば、約1.0から1.2ボルトの電圧を適用するために作動してもよい。図1Aおよび1Bは、非作動状態のアクチュエータ130、150を有する医療機器の縦および横方向の概略部分断面図である。他方で、図1C、1Dは、作動状態のアクチュエータ130、150を有する同じ図を示す。図1Cおよび1Dにて図示するように、アクチュエータの作動は、第2の電極136の厚みθを膨張させ、それゆえに膨張可能なアセンブリ118の全幅Φを増加させる。
【００２６】
作動中、図1AからDの医療機器は、例えば、血管形成手順のような医療手順に使用されてもよい。そこで、アセンブリ118は、動脈の遮断された領域内のような場所に適切に配置されるまで、脊椎動物の被術者の内腔（図示せず）を進む。配置されたならば、電源146は、第2の電極136内に気泡を形成させ膨張させるのに十分である電圧（および電流を通過した）を伝導体142および144を経て導く。手順はまた、電気化学反応が逆転し、気泡が取り除かれ、それによってアクチュエータ130、150の膨張を逆転させるように、十分に電圧を逆転させることによって、アクチュエータ130、150を非作動化する段階を含んでもよい。他方では、アクチュエータは際限なく作動状態のままにされてもよいが、時間とともに、アクチュエータは電位を逆転させることなく非作動状態に戻ってもよい。
【００２７】
実施態様によっては、図8Aおよび8Bにて図示したように、装置は弾性外被160を備えてもよい。外側の弾性外被の利点は、第2の電極136が膨張するとそれが膨張することができ、そのうえ、第2の電極136を作動前の本来の直径にほぼ等しい小径に再圧縮するように作用できるということである。小さい直径へ戻ると、アセンブリ118は内腔から引っ込められる、または、再開してもよい。外被は、直径の減少のためには必要でないが、圧潰を加速するために使用されてもよい。
【００２８】
実施態様によっては、例えば、米国特許出願公開番号2004/0138733号において記載されるもののように、設定可能なゲルおよび機械のメカニズムを含む手段によって、バルーンの永久的な膨張が作成されてもよい。例えば、バルーンは、様々な体の内腔、例えば血管を塞ぐために使われる着脱可能なバルーンであってもよい。
【００２９】
実施態様によっては、1以上のアクチュエータはバルーン120の外側の周辺部には配置されず、むしろバルーン120の内側124で配置される。例えば、バルーン壁121の内側の表面または、内側124の内側の管126周辺のいずれかで配置される。後者の場合において、バルーン120が引っ込んだ状態にある場合、アクチュエータ130が配備されてもよく、その場合、アクチュエータ130は、完全に縮んだ状態から第2の部分的に膨張した状態にバルーン120を膨張させる。その直径が増加するので、バルーン120はより効率的な作動範囲に入り、そこで、より少ない圧力が、油圧／気圧作動によってもたらされる大きい張力を生成するために必要とされる。したがって、本実施態様において、アクチュエータ130はバルーン120の効率を改善することができる。アクチュエータ130がバルーン120の外側表面で提供される所で、類似した効果は提供されてもよく、その場合には、バルーンがその完全に縮んだ位置にある一方、バルーン120の膨張後にアクチュエータ130は膨張し、それから収縮してもよい。
【００３０】
後述するように、より大きな寸法変化は、より厚い電極（すなわち、より厚い粒子含有伝導性領域）の使用、または、（例えば、多数のアクチュエータを用いた）複合電極のスタッキングを含む様々な方法で提供されてもよい。例えば、図2Aおよび2Bは、多数のアクチュエータが積み重なる非作動状態における、医療機器の縦および横方向の概略部分断面図である。図2Cおよび2Dは、他方では、作動状態におけるアクチュエータ130、150の同じ図を示す。
【００３１】
より詳しくは、これらの図面は、医療機器が1以上のアクチュエータ領域を含み、各々が第1のアクチュエータ130を囲む第2のアクチュエータ150を含むことを除いて、図1Aから1Dにおいて図示されるものに類似した実施態様を示す。第1および第2のアクチュエータ130、150は、隔壁141によって切り離されてもよい。隔壁141は、絶縁体または介在する分離器を含んでもよい。絶縁体は、例えば、セラミックまたは不導体、または、（ラテックス、ゴム、シリコン・ゴム、PEBAX（登録商標）、ウレタン、PELOTHANE（登録商標）、TECOTHANE（登録商標）、ポリエステル・イソブチル・スチレン、エポキシ、熱可塑性エラストマなど）伝導性でないポリマー領域を含んでもよい。分離器の例は、以下に記載する。
【００３２】
図2AからDで図示された実施例において、第1および第2のアクチュエータ130、150は、同じ方向（すなわち、第1の電極132は第2の電極136の下にある）を有する。他の実施態様では、少なくとも1つの配向は逆転する。内側のアクチュエータ130の配向が逆転するところでは、単一の第1の電極132は、2つの第2の電極136の間で使用されてもよい。
【００３３】
図2AからDにおいて示されるような実施態様において、アクチュエータが独立してまたは集合的に作動してもよいように、アクチュエータ130、150は、有効に電源と関連してもよい。
【００３４】
いかなる数のアクチュエータが互いに積み重なってもよく、図2AからDでは、説明の便宜上、2つの積み重なったアクチュエータのみを示した。示されるバルーンカテーテルに関するもののように積み重ねられたアクチュエータ配置もまた、膨張作動が要求される他の医療機器で使用されてもよい。
【００３５】
図1Aから1Dおよび2Aから2Dにおいて図示されるものを含む本発明のアクチュエータは、様々な技術を使用して形成されてもよい。1つの具体例として、電気化学蒸着、化学蒸着および／または物理的蒸着法段階を含む一連の連続した蒸着段階が使用されてもよく、そこで、第1の電極132、分離器134、第2の電極136およびダイヤモンドのような被覆は、永久的なまたは着脱可能な下にある基質上に堆積する。
【００３６】
他の具体例として、第1の電極132、分離器134および第2の電極136を含むアクチュエータ130の構成要素は、強固な構造を作成するため（例えば130℃および150℃間の）上昇した温度で一緒に押圧されてもよい。ダイヤモンドのような被覆は、押圧の後または前のいずれかに第2の電極136に提供されてもよい。アクチュエータの層は、アクチュエータをバルーン120の表面122に適用する前か後に一緒に高温圧縮されてもよい。実施態様によっては、組み立ての間、アクチュエータ130（例えば分離器材料）のポリマー構成要素は、より強固な界面を作成するため、ポリマー構成要素の融解温度の近くで圧縮されてもよい。
【００３７】
装置（例えばバルーン120に）に予め形成されたアクチュエータ130を連結する方法は、接着剤および外側の弾性外被の使用を含む。接着剤の例は、特にシアノアクリル接着剤、ポリウレタン接着剤およびUV硬化可能な接着剤を含む。アクチュエータはまたバルーン120に縫い込まれる、クランプその他によって取り付けられてもよい。いくつかの実施態様において、アクチュエータ130またはその構成要素は、特定の医療機器の形で成形されてもよい。
【００３８】
電気化学アクチュエータを必要としている様々な他の用途と同様に、それを成形する方法を含み、本発明に用いられるアクチュエータ（ダイヤモンドのような被覆を有する）は、ここで図3Aから3Dとともに検討される。まず図3Bを見ると、粒子含有伝導性領域336は示すように提供される。必要に応じて、伝導体344（例えば金属ワイヤまたはリボン）は、伝導性領域336内で埋め込まれてもよい。例えば、伝導体344は、その中に伝導体344が埋め込まれた炭素粒子含有伝導性領域336を形成するため、（例えば高温圧縮によって）積層される、2以上のカーボンナノ粒子含有シート（図7参照）の間で配置されてもよい。
【００３９】
次の段階において、伝導性領域336の上面および底面は、例えば以下に記載するような技術を使用して、ダイヤモンドのような被覆336dを備える。生じる構造は、図3Cにおいて示される。粒子含有領域336に適用されるダイヤモンドのような被覆336dは典型的にはきわめて薄い（すなわち粒子含有領域を占める粒子の寸法より薄い）ことに留意するべきである。したがって、粒子含有領域336の構造および気孔率は、ダイヤモンドのような被覆336dの適用後、一般に少なくとも部分的に保存される。さらに、ダイヤモンドのような被覆を成形する技術は、典型的にラインオブサイトの真空ベースの技術である。結果として、ダイヤモンドのような被覆336dは、概して下にある粒子含有領域336を深く貫通しない。
【００４０】
伝導性領域336は、例えば、ダイヤモンドのような被覆336dの適用前または後に、以下に記載する技術を用いて、伝導度を改善するために処理されてもよいことに留意するべきである。
【００４１】
図3Cの構造はそれから折り畳まれ、（例えば、折り目において折り畳まれた構造を切断することによって）折り目を含む領域は取り除かれる、それによって、図3Aの構造を提供する。多孔性であることにより、この構造は、本願明細書の他の場所で記載されたもののように電解液で飽和されてもよい。
【００４２】
この時点で、電気化学アクチュエータの構造は、本質的に完全である。多孔性であることにより、上下の伝導性の領域336uおよび336lは、様々な電気化学反応の間、電極として機能してもよい。さらに、それらが非導電性表面を備えるので、多孔性中心部および外側のダイヤモンドのような被覆領域336dcおよび336doは、これらの電気化学反応に関与しない。結果的に、ガス気泡形成は発生せず、外側表面でのガスの損失は、上記の通り減少するまたは取り除かれてもよい。また、中心のダイヤモンドのような被覆領域336dc（実際には2つの隣接したダイヤモンドのような被覆領域である）が多孔性であり、非導電性表面を有するので、それは分離器として機能してもよい。伝導体344は、電位の供給源および上下の伝導性領域336uおよび336l間のそれぞれの電気的接触を容易にする。
【００４３】
ここで図3Dを参照すると、図3Dのアクチュエータ330は、電池350のような電位供給源に連結されてもよい。電池350が十分な電圧を提供するとみなすと、ガス気泡は、図3Eに示すようにアクチュエータ330を膨張して、電極336lで生じる。必要に応じて、極性は、図3Dのような非膨張状態にアクチュエータを戻すために逆転してもよい。
【００４４】
本発明の粒子含有領域に用いられる粒子は、有機および無機材料を含む様々な材料で構成されてもよい。特定の実施態様において、ダイヤモンドのような被覆の適用と関連した状態の下で無機材料は安定性があるので、好ましい可能性がある。無機材料は、金属材料（例えば金属および金属合金）および、非金属の材料（例えば炭素および半導体、ガラス、セラミックおよび、様々な金属および非金属酸化物、様々な金属および非金属窒化物、カーバイド、ホウ化物、リン酸塩、ケイ酸塩および硫化物を含む様々な他の材料）を含む。
【００４５】
金属無機材料の具体例は、金属（例えば、金、プラチナ、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、チタン、タンタル、タングステンおよびルテニウムのような生物学的安定性のある金属、およびマグネシウムのような生体に再吸収可能な金属）、鉄およびクロムを含む金属合金（例えば、プラチナが強化された放射線不透過性のステンレススチールを含むステンレススチール）、ニッケルおよびチタンを含む合金（例えばニチノール）、コバルト、クロムおよび鉄（例えばELGILOY（登録商標）合金）からなる合金を含むコバルトおよびクロムを含む合金、ニッケル、コバルトおよびクロムを含む合金（例えばMP 35N（登録商標））、コバルト、クロム、タングステンおよびニッケルを含む合金（例えばL605（登録商標））、およびニッケルおよびクロムを含む合金（例えばインコネル合金）から選ばれてもよい。
【００４６】
非金属の無機材料の具体的な例は、例えば1以上の以下の構成を含む材料から選ばれてもよい：酸化アルミニウムおよび遷移金属酸化物を含む金属酸化物（例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、タングステン、レニウムおよびイリジウムの酸化物）；シリコン；窒化ケイ素、シリコンカーバイドおよび（時に結晶化ガラスと呼ばれる）シリコン酸化物を含むもののようなシリコン・ベースのセラミック；リン酸カルシウム・セラミック（例えばヒドロキシアパタイト）；炭素；炭素窒化物、および、単量体ケイ酸塩、多面体オリゴマー・シルセキオサン（POSS）および粘土を含むケイ酸塩粒子のような炭素ベースの、セラミックのような炭素材料。炭素粒子は、本発明の特定の実施態様において特に有益である。しかしながら、他の粒状材料および領域が同様に使われてもよいことに留意するべきである。
【００４７】
「炭素粒子」は、50モルパーセント(mol%)から75モルパーセント、90モルパーセント、95モルパーセント、99モルパーセント、または、それ以上の炭素原子を典型的に含んでいる炭素を含む粒子の意味である。本発明の炭素粒子含有領域に用いられる炭素粒子は、他の規則的および不規則な形状と同様に、球体、多面体（例えばフラーレン）、固体の円柱（例えば炭素繊維）、管状（例えばカーボンナノチューブ）、プレート（例えばグラファイト・シート）のような様々な形状をしてもよい。
【００４８】
本発明に用いられる炭素粒子は、大きさにおいて広範囲にわたる。多くの実施態様において、最も小さい寸法（例えばプレートの厚み、球体の直径、規則的な多面体、繊維および管など）は10マイクロメータより小さく（例えば、0.5ナノメータから1ナノメータ、10ナノメータ、100ナノメータ、1マイクロメータ、10マイクロメータまで変動する）、一方で、追加的な寸法（例えばプレートの幅および繊維および管の長さ）は、同じ桁である、または、非常に大きい（例えば、0.5ナノメータから1ナノメータ、10ナノメータ、100ナノメータ、1マイクロメータ、10マイクロメータ、100マイクロメータ、1000マイクロメータまで変動する）。
【００４９】
特に有益な炭素粒子は、主にsp2混合形状である分子炭素を含むものである。（すなわち、炭素原子が格子構造内で主に3つの他の炭素原子に連結される構造であり、時には「グラフェーン炭素格子」と呼ばれる）。sp2混合形状である分子炭素を含む炭素粒子の例は、グラファイト、（「バッキー・ボール」と呼ばれる）フラーレンおよびカーボンナノチューブを含む。グラファイト分子はsp2混合炭素の平らなシートを含み、一方で、フラーレンおよびカーボンナノチューブはそれぞれ、中空の多面体の形でのsp2混合カーボンの湾曲シート（例えば「バッキー・ボール」）および、管を含む。フラーレンおよびカーボンナノチューブは、多面体および管に成形されるグラファイトのシートとみなされてもよく、実際には、グラファイト表面でレーザを導き、シートをグラファイトから移動させて、続いてフラーレンおよび／またはナノチューブを形成するように反応させる技術により作成されてもよい。
【００５０】
本発明の特定の実施態様において、炭素粒子含有領域はカーボンナノチューブを含み、典型的には50重量%、75重量%、90の重量%、95重量%、99重量%または、それ以上のカーボンナノチューブを含む。カーボンナノチューブの例は、単一壁のカーボンナノチューブおよび複数壁のカーボンナノチューブを含む（いわゆる「少ない壁」のカーボンナノチューブを包含する）。ナノチューブの具体的な例は、典型的に0.25ナノメータから0.5ナノメータ、1ナノメータ、2.5ナノメータ、5ナノメータまで変動している内径、および、100マイクロメータまで、例えば、10のナノメータから100ナノメータ、1ミクロン（μm）、10ミクロン、100ミクロンまで変動している長さを有する単一壁のカーボンナノチューブ（SWNT）、および、典型的に2.5ナノメータから5ナノメータ、10ナノメータまで変動している内径、5ナノメータから10ナノメータ、25ナノメータ、50ナノメータの外径、および100マイクロメータまで、例えば、10ナノメータから、100ナノメータ、1ミクロン（μm）、10ミクロン、100ミクロンまで変動している長さを有する複数壁のカーボンナノチューブを含む。
【００５１】
SWNTは特に、伝導性の粒子含有領域が要求されるものを含み、本発明の多くの実施態様において好ましい。現在、最も純粋なSWNTは、ニッケルおよびコバルトのような金属触媒を含む炭素のパルスレーザ揮散によって生じられる。フラーレンは炭素が蒸発する場合に形成され、不活性ガスと混合し、それからゆっくり濃縮すると知られている。しかしながら、SWNTを形成するため、金属触媒の存在が知られている。SWNTは概して、個々の分子であると考えられるが、上記したように、それらはミクロンの長さに大きくなってもよい。SWNTはまた、アーク放電工程のような他の工程によって生じられてもよい。
【００５２】
製造技術に関係なく、形成の後、洗浄、乾燥、および高温での次の酸化に続き、SWNTは、例えばNHO3、または、HNO3/ H2SO4への露出によって、非晶質炭素および残りの金属触媒のような不純物を取り除くために典型的に純化される。>99.98重量%純度（ICP分析での測定）でのSWNTを提供する具体的な技術は、Oak Ridge National Laboratory, Laboratory Directed Research and Development Program, Fy 2003, Annual Report（オークリッジ国立研究所、実験室研究開発プログラム、Fy 2003年、年次報告）に記載される。SWNTはまた、水性懸濁液として市販されている。
【００５３】
選ばれる具体的な炭素粒子に関係なく、本発明に用いられる炭素粒子含有領域は、50重量%から75重量%、90重量%、95重量%、99重量%、または、それ以上の炭素粒子で典型的に構成される。
【００５４】
本発明に用いられる炭素粒子含有領域は、非平面表面地形、気孔率および伝導度を含む様々な望ましい形質を有してもよい。例えば上記したように、カーボンナノチューブ材料は、おそらく少なくとも部分的に、このような材料のナノ構造および気孔率のため、血管内皮細胞増殖のために理想的な基質であると示されている。気孔率は、成育因子および栄養源を含む治療薬、および、老廃物の自由な流れを可能にする。
【００５５】
粒子含有領域が伝導性である場合、さらに以下に検討されるように、それらはまた特定の状況において、本質的に膨張する能力を有する可能性がある。この目的および他の目的のために典型的に使用されるマクロ電気伝導率は概して、およそ1x103シーメンス／メートル（S/m）より大きく、さらに一般的にいえば、1x104S/mから5x106S/mまで変動する。伝導度は例えば、4プローブ測定を使用して測定されてもよい。
【００５６】
本発明と関連した使用のための粒子含有領域は、そのような領域を形成するため、あらゆる適切な方法を使用して形成されてもよい。例えば、炭素粒子含有領域は、所望どおりの界面活性剤（例えばトリトンX-100、アルキルアリル・ポリエーテル・アルコール、または、オクチルフェノール・エトキシレート）のようなさらに任意の作用因子を含む適切な液体（例えば水、トルエンまたはクロロホルムのような1以上の有機溶媒、または、水および有機溶媒の混合物）において炭素粒子（例えばSWNT）を懸濁することによって形成されてもよい。SWNT懸濁液は例えば、Zyvex, Richardson, Texas, USA（ザイベックス社、米国テキサス州リチャードソン）、および、Rice University, Houston, Texas, USA（ライス大学、米国テキサス州ヒューストン）で市販されている。懸濁液は、それから炭素粒子含有領域を形成するために選択された基質と接触される。
【００５７】
実施態様によっては、粒子含有領域は、医療機器（すなわち永久的な基質）の一部である（または、一部になる）基本的な基質の上に形成される。他の実施態様では、粒子含有領域は、（例えば、粒子含有領域を基質から切り離すことにより、または、溶解、融解などのような工程によって基質を犠牲にすることにより）そこから取り除かれる一時的な基質の上に形成される。
【００５８】
具体例として、SWNT懸濁液は（例えば、単一のまたは複数の開口部のスプレーヘッド、インク噴出口などを使用して）、所望の基質上へ吹き付けられてもよく、液体は蒸発する（例えば、高温で）ことができ、それによってSWNT層を形成する。形成されるSWNTの束状構造（または、いわゆる「綱」）の直径を変形させるように、SWNT層の密度は、例えば、スプレー継続時間、SWNT濃縮、ノズル圧力その他を調整することによって、変化してもよい。代替的に、基質はSWNT層を形成するためにSWNTの懸濁液に浸漬されてもよい。SWNTの高密度充填のため、SWNTを圧縮することによる追加的な段階が実行されてもよい。
【００５９】
他の具体例として、それぞれの開示が本願明細書に引用したものとする米国特許出願公開番号2004/0138733号、および、G. M. Spinks, et al.（G. M.スピンクス他）による「カーボンナノチューブ・シートからの空気圧アクチュエータ応答」、Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 706（材料研究協会シンポジウム会議録第706巻）、「機能的な材料およびナノチューブの作成」Materials Research Society, Pittsburgh, 2002（材料研究協会、ピッツバーグ、2002）pp.Z9.22.1-6にて記載されたように、炭素粒子懸濁液（例えばSWNT懸濁液）は、例えば、非常に絡み合ったナノチューブ綱を含むいわゆる「カーボンナノチューブ・ペーパー」または「バッキー・ペーパー」のような独立した炭素粒子含有シートを生じるために真空濾過されてもよい。このような工程によって生じられる典型的なナノチューブ・ペーパーは、厚さ15から35ミクロンの間にあり、立方センチメートルあたり0.3から0.4グラムまでの嵩密度を有し、およそ5,000S/cm（例えば1,000から10,000S/cm）の伝導度を有する。ナノチューブは一般に、直径ほぼ10ナノメートルおよび複数ミクロンの長さの束状構造または「綱」に自然に集まる。ナノチューブ・ペーパーは、それから独立した膜を生じるためにフィルタから剥離されてもよい。代替的に、（例えば、溶解、蒸発、燃焼などによって）犠牲にされるフィルタ材料が使用されてもよい。
【００６０】
カーボンナノチューブ・ペーパーを生じるための他の工程は、例えば、それぞれが明白に本願明細書に引用したものとする、A. G. Rinzler, J. Liu, et al.（A. G. リンズラー、J. リュー他）による「単一壁のカーボンナノチューブ大規模純化：工程、製品および特性評価」Applied Physics A, A67, 29-37 (1998)（応用物理A、A67、29-37（1998））、K. D. Ausman, et al.、（K. D. オースマン他）による「原始のナノチューブの溶剤への：単一壁のカーボンナノチューブの有機溶媒分散」J. Physical Chem., 104(38): 8911-8915 (2000)（物理化学誌（104(38)：8911-8915（2000））、および、T. V. Sreekumar, et al.（T. V. スリークマー他）、「単一壁のカーボンナノチューブ・フィルム」Chem. Mater., 15:175-178 (2003)（材料化学15：175-178（2003））に記載される。市販のカーボンナノチューブ層もまた、使用されてもよい。形成されたまたは得られたならば、このような炭素粒子含有領域は、適した永久的な基質に付着されてもよい。
【００６１】
代替的に、永久的な基質（例えば医療機器または医療機器部品、伝導性または不導体メッシュなど）はフィルタの上に配置されてもよく、それによって、基質の少なくとも一部は、領域が形成されると同時に粒子含有領域内に埋め込まれる。例えば、管状のフィルタが使われてもよく、そこで、最初に管状フィルタの内側に第1の粒子を含有する層を（例えば遠心力を使用して）生じ、その後、管状の医療機器（例えばステント）をこの集合内に配置し、装置および粒子含有層の間には密接な接触が確立されている。それから、装置が第1および第2の層の間で閉じ込められるように、第2の層を作成するために粒子含有層を作成する工程を反復する。多数の支柱またはワイヤを有しているステントの場合には、支柱またはワイヤは、全部または一部、粒子含有材料に囲まれる。多くのステント設計はまた、管状のフィルタにおいてすぐに膨張され、したがって、第1の層と密接に接触するようになる。
【００６２】
本発明の特定の実施態様において、多数の粒子含有層は、単一の粒子含有領域を形成するために積層される。例えば、図7において略図で例示されるように、ナノチューブ・シート736sのような多数の炭素粒子含有シートは、単一の炭素粒子含有領域736に積層されてもよい。カーボンナノチューブから形成されるので、シート736sは、積層体736に伝達される固有の気孔率を有する。例えば、シート736sは、積層体736を作成するために高温で一緒に積層され、押圧されてもよい。積層体736の空隙部は、例えば、波形またはギザギザの表面のような非平面をシート736sが備えることによって増加してもよい。このようなシートは例えば、上記の技術を用いて、起伏または突起またはくぼみを有するフィルタを使用して作成されてもよい。
【００６３】
伝導性の炭素粒子含有領域が使用される場合は、様々な手段がその伝導度を増加させるために使用されてもよい。例えば、炭素粒子含有領域は、伝導度を増加させるために十分な照射（例えばガンマ照射）の投与によって処理されてもよい。これは、炭素粒子含有領域にダイヤモンドのような被覆（さらに詳細に下記で検討される）を提供する前または後のいずれに実行されてもよい。別の例として、炭素粒子含有領域は、同様に領域にダイヤモンドのような被覆を提供する前または後のいずれかに、伝導度を増加させるために十分な状態の下で化学的に処理されてもよい。
【００６４】
具体例においては、Skakalova, V. et al.（Skakalova、V.他）による「ガンマ照射され、機能化された単一壁のナノチューブ。」Diamond Relat. Mater.（ダイヤモンド関連材料）13(2)：296-8（2004）で記載されるように、カーボンナノチューブ含有領域は、約170kGyのガンマ放射線によって照射を受ける。ダイヤモンドのような被覆はそれから、例えば、下記のように適用される。この構造は、Urszula Dettlaff-Weglikowska et al.（ウルズラ  デトラフ‐ウェリコースカ他）による要約HH13.36「化学修飾によるバッキー・ペーパーの伝導度の改良」Symposium HH,Functional Carbon Nanotubes,2004 MRS Fall Meeting, Boston Massachusetts, USA（シンポジウムHH、機能的カーボンナノチューブ、2004、MRS秋集会、米国ボストン・マサチューセッツ）で記載されるように、それからチオニル塩化物（SOCl2）で処理されてもよい。上記したように、ダイヤモンドのような被覆は典型的にきわめて薄い。結果的に、下にあるカーボンナノチューブ含有領域の構造および気孔率は典型的に少なくとも部分的に保存され、SOCl2が構造内側のカーボンナノチューブ上の欠損で化学反応すること可能にする。伝導度の改善に加えて、SOCl2での機能化はまた、炭素粒子含有領域がアクチュエータとして使われる場合の望ましい特性である‐炭素粒子含有領域内の気泡保持を改善すると考えられる。
【００６５】
本願明細書において、「ダイヤモンドのような被覆」は、ダイヤモンドの様に硬くて不導体であるものである。本願明細書において、「不導体」材料は、1オームcmを上回る体積抵抗を有するものである。ダイヤモンドのような被覆の例は、特に、窒化ホウ素被覆、炭化ホウ素被覆およびダイヤモンドのような炭素被覆を含む。
【００６６】
炭素に類似して、窒化ホウ素は、硬いダイヤモンドのようなsp3-結合段階、および、柔らかいグラファイトのようなsp2-結合段階の両方を形成する。窒化ホウ素またはcBNの立方相は、約5000kgmm−2のビッカース硬度を有し、ダイヤモンドの次に硬いと報告される。主にcBN膜において、抵抗率はおよそ109およびそれより高いと報告された。立方相の高い（> 85%）割合のBN膜は、エネルギ性粒子照射を使用した様々な堆積技術（例えば蒸着、パルスレーザ堆積など）によって堆積してもよい。詳細は、P.B.Mirkarimi et al.（P.B.ミーカリミ他）による「立方窒化ホウ素膜合成の進歩の検討」Materials Science and Engineering, R21 (1997) 47-100（材料工学、R21（1997）47-100））を参照のこと。
【００６７】
炭化ホウ素（B4C）は、ダイヤモンドおよびcBNの次に硬い材料であり、5000kgmm−2くらいのcBNのそれに類似した高いビッカース硬度（VH）を有する。体積抵抗率は、およそ102オーム-cm以下である。炭化ホウ素層の形成技術は特に、パルスレーザ堆積、化学蒸着法（CVD）、マグネトロン・スパッタリングおよびプラズマ溶射を含む。詳細は、S.Aoqui et al.（S.アオキ他）による「パルスＫｒＦエキシマレーザ堆積工程による炭化ホウ素薄膜の製法」、Thin Solid Films 407 (2002) 126-131（固体の薄膜407（2002）126-131）を参照のこと。
【００６８】
「ダイヤモンドのような炭素被覆」はsp2（グラファイトなど）およびsp3（ダイヤモンドなど）の結合炭素の混合物の総称語である。それは概して、硬く、非晶質であり、化学的に不活発であると説明される。ダイヤモンドのような炭素被覆は、生物学的適合性があり、比較的不導体であり、109オームcmおよびそれ以上の電気抵抗率が代表的であると知られる。典型的なダイヤモンドのような炭素被覆は、80mol%から90mol%、95mol%またはそれ以上の炭素原子を含む。結果的に、これらの被覆は、意図せずに（例えば不純物として）または、意図的に（例えばドーパントとして）導入された他の要素を含んでもよい。
【００６９】
ダイヤモンドのような炭素被覆の性質は概して、sp3からsp2の結合の比率によって変化する。例えば、10%から80%までのsp3部分（すなわち、sp3炭素の数÷（sp3炭素+ sp2炭素の数））の変化が、約10GPaから約90GPaまでの硬度の変化に対応することが報告された。好ましくは、ダイヤモンドのような炭素被覆は、50%から60%、70%、80%以上のsp3部分を含む。この点に関して、用語「四面体の非晶質炭素」（ta-C）は、時に高度なsp3結合を有するダイヤモンドのような炭素材料を称するために使用される（例えば、80%を超えるまたは等しい、典型的には80-90%）。
【００７０】
ダイヤモンドのような被覆により、下にある粒子含有領域は非常に対摩耗的になる。さらにダイヤモンドのような被覆は、例えば、5nmから数マイクロメータまで、より典型的には10nmから100nmまで変動するように非常に薄い可能性がある。したがって、これらの被覆は概して、少なくとも部分的に下にある粒子含有領域の地形を保つ。
【００７１】
ダイヤモンドのような被覆は、レーザプラズマ堆積（例えばパルスレーザ堆積）、イオンビーム蒸着、マグネトロン・スパッタリング、イオン・スパッタリング、プラズマ活性化学蒸着法、およびイオン・プレーティングを含む多くの堆積技術を使用して形成されてもよい。例えば、これらの工程は、励起された（例えば10-500 eV）イオンの光線／プルームからの堆積を含んでもよい。
【００７２】
例えば、SWNT上の非晶質ダイヤモンド被覆の堆積は、A.A. Puretzky et al.（A.A. プレツキー他）による、「単一壁のカーボンナノチューブ-非晶質ダイヤモンド薄膜合成物の合成および特徴づけ」Applied Physics Letters, Vol. 81, No. 11, 9 Sept.2002.（応用物理会報、第81巻、No．11、2002年9月9日）に記載される。特に、正方晶に調整された非晶質炭素のパルスレーザ堆積（PLD）は、最高100eVの運動エネルギを有する炭素イオンを含むプルームを生成する、ArF-エキシマ・レーザ（エネルギー密度F~1.8 J/cm2）で193-nmにおいて照射を受けるパイロリティック・グラファイト・ターゲットを用いて、真空（~10-5トル）において実行される。
【００７３】
ダイヤモンドのような被覆は、ポリマーにも適用される。この点に関しては、SI Diamond Technology, Inc.（SIダイアモンド・テクノロジー社）のMark S. Hammond （マークS.ハモンド）およびA. Wesley Moorehead（ウエズレー・ムーアヘッド）は、100から200nmのサイズを有し、高密度かつ均等に非晶質炭素ポリタイプ全体に集められたダイヤモンドの分子／結晶質構造を有する炭素の小塊から構成されるダイヤモンドのような炭素被覆材料アモルフィックダイヤモンド（登録商標）の使用を報告した。この材料は、亀裂が入ることなく屈曲および衝撃に耐えることができ、プラスチック、ポリマー、金属およびセラミック基質に適用できると報告される。
【００７４】
ダイヤモンドのような被覆が適用された後、例えば、浸漬コーティング、または、溶解ポリマーの吹付け、プラズマ工程におけるモノマーの重合によって、および、カーボンペーパー構造上へ薄膜ポリマーを適用し、ペーパーの最上層にポリマーを溶解させることにより、カーボンペーパー構造内部にポリマーを導入することができる。
【００７５】
ダイヤモンドのような被覆の炭素粒子含有領域（本願明細書において「ダイヤモンド被覆の炭素粒子含有領域」と称される）のユニークな性質は、それらの伝導特性と同様に、適応性、耐摩耗性、表面組織および気孔率を含み、それにより幅広い範囲の医療機器の用途において有効になる。
【００７６】
ここで、本発明の医療機器の具体的な実施態様は、複数の螺旋状織り構造の被覆ワイヤ415で作られたステント400の概略的な縦および端部のそれぞれの図である図4Aおよび4Bとともに記載される。織り構造のステントが図示されるにもかかわらず、本発明は、特にレーザカットステント設計を含む他のステント設計にも適用可能である。
【００７７】
図4Cにおいて図示される一実施態様において、被覆ワイヤ415の断面図は、ダイヤモンドのような被覆436dを有している粒子含有層436で覆われる金属（例えばステンレススチール、ニチノールなど）または、非金属（例えばポリマー、セラミックなど）ワイヤ・コア410を明らかにする。ワイヤ・コア410は、ダイヤモンド被覆の粒子含有層436,436dのための永久的な基質として作用する。ダイヤモンド被覆の層436,436dを提供する技術は上記に説明され、炭素粒子含有層436を形成するため、ダイヤモンドのような被覆436dの堆積後の炭素粒子懸濁液の吹付けまたは浸漬を含む。ステント400が形成される前に、粒子含有層436、ダイヤモンドのような被覆436d、または、その両方がワイヤ・コア410上に提供されてもよい（例えば、ワイヤを織る／編むことによって）、または、ステント400が形成された後、それらは両方とも形成されてもよい。
【００７８】
この特定の実施態様の基質はステント・ワイヤ・コア410であるけれども、明らかに、ダイヤモンド被覆の層436、436dは、上記した様々な医療機器のすべてまたは一部に対応する基質を含み、実際的にはあらゆる適切な医療機器基質に適用されてもよい。
【００７９】
上記に示されるように、ダイヤモンド被覆粒子含有領域は、とりわけ、それらが生物学的適合性、対摩耗性、可撓性、多孔性および、細胞発育に影響する表面地形を有するので、広範囲にわたる医療機器にとって望ましい。
【００８０】
多孔性であるので、ダイヤモンド被覆粒子含有領域は、貯蔵部、または、治療薬の調量として作用することができる。例えば、治療薬は、粒子含有領域の非ダイヤモンド被覆部分および／または粒子含有領域のダイヤモンド被覆の部分内において、ダイヤモンド被覆粒子含有領域の下で提供されてもよい。
【００８１】
本発明のダイヤモンド被覆の粒子を含有層の下またはその中で配置されてもよい多くの治療薬は、一般に譲渡された米国特許出願公開番号2003/0236514号の項[ 0040 ]から[ 0046 ]に記載され、その全体の開示は本願明細書に引用したものとする。本発明による医療機器と連携した使用のための治療薬の具体的な例は特に、paclitaxel、sirolimus、everolimus、tacrolimus、Epo D、dexamethasone、estradiol、halofuginone、cilostazole、geldanamycin、ABT-578（アボット・ラボラトリーズ社）、trapidil、liprostin、Actinomcin D、Resten-NG、Ap-17、abciximab、clopidogrel、Ridogrel、beta-ブロッカ、bARKctインヒビタ、phospholambanインヒビタ、およびSerca 2遺伝子／タンパク質を含む薬剤抽出カテーテルおよびステントを含む。
【００８２】
したがって、1以上の治療薬は、図4Cのダイヤモンド被覆粒子含有層436、436dの範囲内を含み、本発明のダイヤモンド被覆粒子含有層の範囲内で（または、下で）、提供されてもよい。
【００８３】
図4Dの断面図において図示される実施態様は、治療薬含有領域412がワイヤ・コア410および粒子含有領域436の間で供給されることを除いて、上記した図4Cのそれに類似している。治療薬は、本質的に純粋な形状で存在してもよい、または、ポリマーまたはポリマーブレンドのような担体材料の範囲内に存在してもよい。適切なポリマーおよびポリマーブレンドは、米国特許出願公開番号2003/0236514号の項[ 0054 ]において記載されるものから例えば選ばれてもよい。この文献もまた、熱可塑性および溶剤ベースの処理技術を含む、基質上に治療薬含有領域を提供する様々な方法を記載する。治療薬含有領域412を有するコア410が提供されるならば、粒子含有層436およびダイヤモンドのような被覆436dは、例えば、上記したような技術を用いて、治療薬含有領域412上に作成されてもよい。
【００８４】
特定の実施態様において、図4Dに図示される装置のために以下の材料が利用されてもよい：金属または金属-合金ワイヤのような電気伝導性ワイヤ・コア410、(i)移動性の帯電された治療薬（例えば、生来的に帯電された治療薬、または、帯電された群を構成するために改良されたもののいずれか）を含み、(ii)帯電した治療薬の移動を促進するのに効果的な電圧で、伝導性のワイヤ・コア410および伝導性の粒子含有層436の間において帯電不足が発生するのを妨げるのに十分不導的である治療薬含有領域412。これらの実施態様において、ワイヤ・コア410および伝導性の粒子含有層436は、治療薬含有領域412全体に電場を作成する電位の供給源に連結される。結果的に、帯電した治療薬は、適用されるバイアス次第で、ワイヤ・コア410の方または伝導性の粒子含有層436の方へ駆動される。このように、治療薬送達は、所望どおりに援助される、妨害される、または、妨害されてその後に援助されてもよい。電源は、一定の電圧、パルス電圧またはその両方ともを供給してもよい。十分な大きさのパルス電圧が適用されるところで、周囲細胞／組織のエレクトロポレーションが提供されてもよい。この上記の実施態様は伝導性のワイヤから形成されるステントに関連しているが、同じ効果は、伝導性の部材および伝導性の粒子含有領域の間に治療薬含有領域が提供される限り、本質的にあらゆる医療装置で提供されてもよい。
【００８５】
他の実施態様によると、図4Cにおいて図示されるコア410は、犠牲材料の中で作成されてもよい。この構造はそれから、粒子含有層436およびダイヤモンドのような被覆436dを備えてもよく、その後、コア410は溶解され、治療薬含有領域412と交換されてもよい（図4E参照）。これは特に、ダイヤモンドのような被覆の工程の状態を乗り切ることができない治療薬が使用される場合に有用である。
【００８６】
本発明のさらに他の実施態様において、本発明によるダイヤモンド被覆粒子含有領域は、1以上の開口の中に治療薬の小袋を封入するために使われ（例えば、機械的にまたはレーザ・カット開口）その開口は、医療機器表面で部分的にまたは完全に延長してもよい。
【００８７】
例えば、図5Aはステント壁500の概略的かつ部分的な縦の図であり、それは少なくとも1つのダイヤモンド被覆粒子含有領域で覆われている。ダイヤモンドのような被覆536dは、下にあるステント構造510とともに（破線の／隠された線によって表されて）図5Aにおいて図示される。
【００８８】
図5Bは、本発明の一実施態様によるラインI-Iに沿った、図5Aにおいて図示されるステント壁500の断面図である。図5Bは、あらゆる適切な金属または非金属材料から形成されてもよいステント支柱510を示す。様々な治療薬含有領域512は、ステント支柱510の間で提供される。治療薬は、本質的に純粋な形状で、または、担体部材の範囲内で領域512に存在してもよい。適切な治療薬および担体材料の例は、上で説明された。支柱501および治療薬含有領域512は、各々がダイヤモンドのような被覆536dを有し、ステント壁500の内側と外側の表面に対応する2つの粒子含有層536間にはさまれる。
【００８９】
数多くの技術は、図5Aおよび5Bの構造を形成するために利用可能である。そのような方法は、図5C-5Eと共に記載される。例えば第1の段階において、着脱可能な材料514は、図5Cに示されたように、まず支柱510の間で提供される。このような着脱可能な材料の例は、構造の他の部分を破壊することのなく材料を選択的に取り除く、融解、昇華、燃焼、溶解または他の工程のようなあらゆる適切な工程によって取り除かれる材料を含む。例えば実施態様によっては、米国ワシントン州シアトルのMDL Dental Products（MDLデンタルプロダクト社）から市販の歯科用ワックスのように着脱可能な材料514は、適度に上昇した温度（例えば60℃）で溶解する材料から作成される。着脱可能な材料514の他の例は、冷水において本質的に溶解しないが、熱水で可溶となる材料である。ポリビニルアルコール（PVOH）は、このような材料の一例である。
【００９０】
着脱可能な材料514が適所にあるならば、図5Dにおいて示される構造を生じるため、粒子含有層536は、図5Cの構造上に適用される。このような層536は上記の通り、例えば図5Cの構造上にカーボンナノチューブ懸濁液の吹付けによって適用されてもよい。
【００９１】
着脱可能な材料514はそれから、図5Dの構造から取り除かれ、例えば、完全に治療薬で作成される、または、他の媒体内で分散する治療薬を含んでもよい治療薬含有領域512と交換される。例えば治療薬含有ポリマー融成物のような1以上の溶解および／または分散した治療薬および任意の担体を含んでいる液体は、図5Eの構造において生じる液体の凝固、および、支柱510の上部表面からの固体化した材料の除去（もしあれば）の後に、着脱可能な材料514の除去によって作成された凹部を充填するために適用されてもよい。別の例として、着脱可能な材料514の除去によって作成される空洞は、治療で構成されるまたはそれを含む粒状材料で満たされてもよい。
【００９２】
空洞が満たされる方法に関係なく、例えば上記したような技術を用いて、追加的な粒子含有層536は、前に確立された層536の反対側に適用される。最終的に、上部および下部の粒子含有層536は、上記したような技術をまた用いて、ダイヤモンドのような被覆536dを備え、それによって、図5Bにより構造を生じる。
【００９３】
他の実施態様において例えば、ダイヤモンドのような被覆の工程の状態を乗り切ることができない治療薬が使用される場合では、着脱可能な材料は、上部および下部の粒子含有層およびダイヤモンドのような被覆の形成後、取り除かれてもよく、治療薬と交換されてもよい。
【００９４】
他の実施態様では、開口を通って完全には延長しない開口を有する医療機器が提供される。例えば図6Aは、医療機器の支柱610内の開口610aが支柱610を通って完全に延長しないことを除いて、図5Bに類似した本発明の実施態様を図示する。したがって、ダイヤモンドのような被覆636dを有する単一の粒子含有層636のみが、治療薬含有領域612を封入するために必要とされる。
【００９５】
このような装置は、図5A-5Eに記載されるものに類似したやり方で作成されてもよい。例えば、開口610aを有している支柱610は、図6Bにて図示されたように、提供されてもよい。図6Cに示されるように、これらの開口は、例えば上記のように治療薬含有領域612で満たされる。それから、粒子含有層636は、ダイヤモンドのような被覆536dの堆積後に、上記したような技術を用いて、図6Cの構造上に適用され、それによって図6Aにより構造を生成する。また、上記のように、ダイヤモンドのような被覆の工程の状態を乗り切る治療薬が使用されない場合、着脱可能な材料は、粒子含有層およびダイヤモンドのような被覆の形成後、取り除かれ、治療薬と交換されてもよい。他に本願明細書において、上記の実施態様は、多数の部分的なまたは完全な開口を有しているステント支柱に関連があるという事実にもかかわらず、これは、図示する目的のみのためであり、同じ結果が、1以上の完全もしくは部分的な開口を持つ基質を有するあらゆる医療機器で本質的に提供される。
【００９６】
他の実施態様において、ダイヤモンド被覆粒子含有領域は、生体分解性ポリマー、または、マグネシウム、鉄もしくはそれらの合金のような生体分解性金属から作成された生体分解性ステントのための外被として使用される。このように、同時に浸食の進行を可能にする一方、生体分解性材料を囲む被覆が提供される。分解の間、主なステント構造から流出しているあらゆる粒子は、被覆内に取り込まれる。本願明細書において他の場所で示されるように、治療薬は  所望である被覆内で提供されてもよい。被覆がダイヤモンド被覆、カーボンナノチューブ含有領域である場合、ステントが完全に分解した後、あるものはカーボンナノチューブからなる構造を残し、他のものはダイヤモンド被覆を残す。
【００９７】
上記に示されるように、本発明の特定の実施態様は、炭素粒子含有伝導性の領域が使用される場合、本願明細書において記載されるもののような粒子含有伝導性領域が例えば、電気機械の作動に有用であると知られているという事実を利用する。上記のSpinks et al.（スピンクス他）および米国特許出願公開番号2004/0138733号を参照のこと。
【００９８】
これらの実施態様において、電源は、電解液および支持媒体によって互いに電気的に橋絡した少なくとも第1および第2の電極にわたって電圧を提供するために使用される。ショートを防ぐため、分離器が電極の間で提供されてもよい。例えば、図1A-1Dに関して、この装置のアクチュエータ130は、第1の電極132、分離器134および第2の電極136を構成する。
【００９９】
特に、第1の電極は、活性化または失活の進行の間に行われる電気化学反応において陽極および／または陰極として機能するために適切なあらゆる伝導性の材料を含んでもよい。伝導性の材料の例は、以下の適切な部材を含む：特に、金属および金属合金（例えば、それらの高い伝導度、耐酸化性、および、蛍光透視法等の間に装置の透視を容易にする放射線不透過性による、金またはプラチナ）、炭素粒子含有伝導性の材料、および、伝導性のポリマー。
【０１００】
本願明細書において記載されるように、第2の電極はダイヤモンドのような被覆を有する粒子含有伝導性領域を構成してもよい。アクチュエータのため、粒子含有伝導性領域の厚みは、例えば1から100umまで大きく変化してもよい。単一または複数の粒子含有伝導性の領域は、例えば、より大きな寸法変化を提供するため、横にまたは積み重なるように配置されて、与えられた電極において使用されてもよい。より大きな寸法変化はまた、多数のアクチュエータを積み重ねることによって提供されてもよい。
【０１０１】
使用される場合に分離器は、電気化学技術において公知の様々な分離器から選択されてもよく、同時に、その間で帯電した種類の運搬を可能にする一方で、典型的に第1および第2の電極のショートを妨げるために役に立つ材料から形成され、それによって、電極間の電気回路を閉鎖する。分離器材料の例は、プロトン交換膜（PEM）を含む。利用されてもよいPEMは例えば、ナフィオン（例えば、ペルフルオロ化イオン交換剤）、および、スルホン化されたポリ（スチレン-イソブチレン-スチレン）のようなアイオノマ（S-SIBS）を含む。ナフィオン膜を含む製品およびイオン交換剤は、米国マサチューセッツ州ウォバーンのElectroChem, Inc.（エレクトロケム社）から市販されている。詳細およびS-SIBSの使用は、その開示が本願明細書にて明白に組み込まれる、Y. A. Elabd, et al.（Y. A.エラブド他）による「燃料電池のためのトリブロック・コポリマー・アイオノマ膜の運搬性質」23rd Annual Army Science Conference Oral Paper AO-02 (2002),（第23回軍科学会議オーラルペーパーAO-02（2002年））において提供される。分離器の他の例は、細孔、孔、または、他の開口部の存在により、分離器を通って移動する方法をイオンに提供する、（ポリオレフィン、ポリアミド、シリコン、ポリウレタン、ポリエステルおよびポリ（ビニルの芳香族化合物）、ホモポリマーおよびコポリマー、特に例えば、TECOTHANE（登録商標）のような）様々なセラミック材料およびポリマーのような電気絶縁体を含む。
【０１０２】
電解液は、第1および第2の電極間で移動し、電極で発生する化学的な反応に関与してもよい移動性の帯電する種（例えばイオン）を提供する。適切な電解液の例は、アルカリ金属ハロゲン化物およびアルカリ土類金属ハロゲン化物のような有機および無機塩および酸を含み、より好ましくは、塩化カリウムまたは塩化ナトリウムのようなアルカリ金属塩化物、および、HClのような酸塩化物を含む。電解液は、固形物、ゲルおよび液体を含む、あらゆる適切なイオン支持媒体内で、イオン化された形状で支持されてもよい。液体は、本発明の様々な実施態様において、支持媒体として好ましい。このために適切な液体の具体的な例は例えば、イオン化した有機液、水、および、水と有機液との混合物を含む。
【０１０３】
機械の作動のため、第1および第2の電極にわたり適切な電位が適用されると、電解液は、気泡形成（例えば、酸素、塩素などの気泡）を生じる電気化学反応に関与するイオン（例えば塩化物イオン）を提供してもよい。これらの気泡によっても第2の電極の膨張が生じる。
【０１０４】
電解液および支持媒体の選択は、アクチュエータが体液を受け入れるか否かよって影響されると認識される。例えば、ダイヤモンド被覆粒子含有領域はしばしば多孔性であり、したがって、所望の電解液（例えば血液内のイオン）および支持媒体（例えば水）の両方を供給するため、血漿または他の体液の使用を可能にする。
【０１０５】
他の実施態様においては、アクチュエータ構成要素は周囲環境に開放されず、したがって装置の配置の前に、適切な電解液および支持媒体を備える。例えば、アクチュエータ構成要素を外側の環境から分離する外被が提供されてもよい。上述のように、図8Aおよび8Bを参照のこと。外被は例えば、エラストマ・ポリマー材料を含む様々な材料から製造されてもよい。例えば、外被はラテックス・ゴム、シリコン・ゴム、PEBAX（登録商標）のようなポリエーテル・ポリアミド・ブロック共重合体、PELLETHANE（登録商標）およびTECOTHANE（登録商標）のようなウレタン、ポリエステル、ポリイソブチレン・ポリスチレン・ブロック共重合体その他から製造されてもよい。もちろん、電解液および支持媒体として、血漿または他の体液の使用が望まれる場合、多孔性エラストマ外被が使用されてもよい。
【０１０６】
使用される電源は、粒子含有伝導性の領域内でガス気泡の電気化学形成に十分である第1の電圧を適用し、また、気泡形成に至る電気化学反応を逆転させるのに十分である第1の電圧と反対極性の第2の電圧を適用することができる。例えば、電源は一定の（直流）、または、変化する（例えば、パルス）電流／電圧を供給してもよい。直流を供給するための電源の例は、電池および整流化された交流の電流源を含む。およそ1ボルトの電圧は、ダイヤモンド被覆粒子含有伝導性領域内でガスを生成するために十分である。
【０１０７】
理論に束縛されないと、ガス気泡形成の間、典型的に発生する以下の反応の一方または両方が考えられる：  
2Cl−→ Cl2(g) + 2 e−  E0=1 .12V (vs. SCE) 
2 H2O →O2(g) + 4H+ + 4e−  E0=0.99 V (vs. SCE)
【０１０８】
ガス気泡は概して、炭素粒子含有伝導性領域内で炭素粒子の表面において観察される。ガス気泡形成によって、炭素粒子、または炭素粒子の集合体（例えばナノチューブ「綱」）が離間され、伝導性領域の容積が膨張する。具体例として、カーボンナノチューブ層は約300%の厚みの増加が観察され（より小さいおよび大きい割合も可能であるが）、層の長さは本質的に同じままである。極性を逆転させることによって、反応も同様に逆転してもよく、炭素粒子含有層は縮小する。動力学的に、気泡形成および膨張に至る反応は、およそ何十秒もの期間にわたって発生してもよく、一方、圧潰に至る反応はおよそ一秒の期間にわたって発生する。
【０１０９】
一般に、粒子含有領域の内側において生成されるガス気泡は、領域内で閉じ込められ、有意な量は流出しない。しかしながら、伝導性の領域表面で作成されるガス気泡は、予防的段階が取られない限り、周囲環境に流出する傾向を有する可能性がある。本発明において、粒子含有領域での表面のガス気泡の形成は、ダイヤモンドのような被覆をこの領域に提供することによって妨げられる。下にある伝導性の領域とは異なり、ダイヤモンドのような被覆は、気泡形成を生じる電気化学反応の間、表面領域が活性電極域として機能することを妨げるのに十分不導的である。結果的に、気泡はダイヤモンドのような被覆表面で形成されない。
【０１１０】
様々な実施態様が本願明細書において具体的に図示され、記載されるけれども、本発明の修正および変更は上記の教示により適用され、本発明の趣旨および意図の範囲から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内にあることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
図1Aおよび1Bはそれぞれ、本発明の実施態様により、収縮または非作動状態において表される、その外側の表面上にアクチュエータを有するバルーン・アセンブリの概略断面図の縦および横方向における図である。図1Cおよび1Dはそれぞれ、アクチュエータが膨張または作動状態において表される、図1Aおよび1Cの図である。
【０１１２】
図2Aおよび2Bはそれぞれ、本発明の実施態様により、収縮または非作動状態において表される、その外側の表面上にアクチュエータを有するバルーン・アセンブリの概略断面図の縦および横方向における図である。
【０１１３】
図2Cおよび2Dはそれぞれ、アクチュエータが膨張または作動状態において表される図2Aおよび2Bの図である。
【０１１４】
図3Aは、本発明の実施態様によるアクチュエータの概略側面図である。
【０１１５】
図3Bおよび3Cは、図3Aのアクチュエータを作成するための工程を図示する概略側面図である。
【０１１６】
図3Dおよび3Eは、図3Aのアクチュエータの動作を図示する概略側面図である。
【０１１７】
図4Aおよび4Bはそれぞれ、ステントの概略図の縦および端部における図である。図4C-4Eは、本発明の3つの異なる実施態様による、図4Aおよび4Bのステントの被覆されたワイヤの断面図である。
【０１１８】
図5Aは、ステント壁の概略的、部分的な縦における図である。
【０１１９】
図5Bは、本発明の実施態様によりラインI-Iに沿った、図5Aにおいて図示されるステント壁の断面図である。図5C-5Eは、図5Aおよび5Bのステント壁を作成する工程を図示している断面図である。
【０１２０】
図6Aは、本発明の他の実施態様によるラインI-Iに沿った、図5Aにおいて図示されるステント壁の断面図である。図6Bおよび6Cは、図5Aおよび6Aのステント壁を作成する工程を図示している断面図である。
【０１２１】
図7は、炭素粒子含有領域をカーボンナノチューブ・シートから形成する工程の概略図である。
【０１２２】
図8Aおよび8Bはそれぞれ、膨張または非作動状態において表される、その外側の表面上にアクチュエータを有するバルーン・アセンブリの概略断面図の縦および横方向における図である。これらの図面は、アセンブリが弾性外被をさらに備えることを除いて図1Cおよび1Dのそれらと類似している。
【図１Ａ】
2009514608.tif 000003
【図１Ｂ】
2009514608.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
2009514608.tif 000006
【図２Ａ】
2009514608.tif 000007
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
2009514608.tif 000009
【図２Ｄ】
2009514608.tif 000010
【図３Ａ】
2009514608.tif 000011
【図３Ｂ】
2009514608.tif 000012
【図３Ｃ】
2009514608.tif 000013
【図３Ｄ】
2009514608.tif 000014
【図３Ｅ】
2009514608.tif 000015
【図４Ａ】
2009514608.tif 000016
【図４Ｂ】
2009514608.tif 000017
【図４Ｃ】
2009514608.tif 000018
【図４Ｄ】
2009514608.tif 000019
【図４Ｅ】
2009514608.tif 000020
【図５Ａ】
2009514608.tif 000021
【図５Ｂ】
2009514608.tif 000022
【図５Ｃ】
2009514608.tif 000023
【図５Ｄ】
2009514608.tif 000024
【図５Ｅ】
2009514608.tif 000025
【図６Ａ】
2009514608.tif 000026
【図６Ｂ】
2009514608.tif 000027
【図６Ｃ】
2009514608.tif 000028
【図７】
2009514608.tif 000029
【図８Ａ】
2009514608.tif 000030
【図８Ｂ】
2009514608.tif 000031
【国際調査報告】
2009514608.tif 000032
2009514608.tif 000033
2009514608.tif 000034