(57)【要約】【課題】生体用ペースメーカー、ステント、カテ−テル、人工骨、人工関節および人工歯等の医療用器具の使用に際して、生体組織に対する悪影響を排除する。【解決手段】少なくとも一部が生体内に埋設または挿入される金属製の医療用器具において、少なくとも生体と直接接触する部位については、その表面を、抵抗率ρが105Ω・m以上の絶縁性のセラミック膜で被覆する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が生体内に埋設または挿入される金属製の医療用器具であって、少なくとも生体と直接接触する部位については、その表面を、抵抗率ρが105Ω・m以上の絶縁性のセラミック膜で被覆したことを特徴とするセラミック被覆医療用器具。
【請求項２】
生体内への血液や治療液の供給または循環供給を司る医療用装置であって、該血液や治療液を生体内へ供給または循環供給する金属製細管ノズルの少なくとも内表面を、抵抗率ρが105Ω・m以上の絶縁性のセラミック膜で被覆したことを特徴とするセラミック被覆医療用装置。
【請求項３】
請求項１において、セラミック膜の厚みが0.05〜5.0μmであることを特徴とするセラミック被覆医療用器具。
【請求項４】
請求項２において、セラミック膜の厚みが0.05〜5.0μmであることを特徴とするセラミック被覆医療用装置。
【請求項５】
藷求項１において、医療用器具が、生体用ペースメーカー、ステント、カテ−テル、人工骨、人工関節または人工歯のいずれかであることを特徴とするセラミック被覆医療用器具。
【請求項６】
藷求項２において、医療用装置が、血液清浄装置あるいは治療液清浄装置のいずれかであることを特徴とするセラミック被覆医療用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内に少なくとも一部分が埋設または挿入される医療用器具および生体内への血液や治療液の供給または循環供給を司る医療用装置に関するものである。
本発明において、医療用器具としては、例えば、生体用ペースメーカー、ステント、カテ−テル、人工骨、人工関節および人工歯等を、また医療用装置としては、血液清浄装置あるいは治療液清浄装置等を代表例とする。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療技術の進歩は目ざましく、例えば肝臓や膵臓等の検査においては、患者の血液検査では得られないデータを得るために、エコーを利用した超音波検査や、ＣＴ（コンピューター断層撮影）検査、強い磁気と電波を使用して各種臓器の断面像を映し出すＭＲＩ（磁気共鳴画像）検査、細い管（カテーテル）を介して造影剤を注入し、血管の状態を画像化する血管造影検査等が広く用いられている。
【０００３】
これらの血液検査や各種画像診断によれば、ガン等の病巣の存在は診断できるけれども、確定診断のためには、肝生検等により病変部の病理組織学的な検査が必要となる。
通常、かような検査においては、特殊な穿刺針を直接病変部に刺して組織片を採取する方法が採用されている。
また、医療用に使用する血液や治療液は、使用途中で凝固しない清浄な血液、治療液が必要とされるため、このような機能により優れた医療用装置の開発が要求されている。
【０００４】
しかしながら、例えば上述した穿刺針として、現行の穿刺針を用いた場合、針の基材が伝導率の高い導体金属（抵抗率ρ：10-6〜10-8Ω・m）であることから、病変部から採取した組織片や病変部に刺した穿刺針のまわりの細胞に悪影響を及ぼすことが指摘されている。また、金属製の部材を長時間生体と接触あるいは挿入した場合、金属イオンが溶解して生体に悪影響を与えることが指摘されている。
【０００５】
そこで、生体に与える悪影響が比較的小さい金属とされているTiあるいはTi合金が医療用器具、例えば一部のペースメーカーやステント、カテ−テル、さらには人工骨、人工関節、人工歯として使用されている（例えば、非特許文献１）。
【非特許文献１】S.G.Steinemann, Titanium−The material of choice?, Periodon-tology：2000, 17 (1998), P.７〜21）
【０００６】
しかしながら、金属TiあるいはTi合金は、コストが高価なだけでなく、材質上、精密加工処理が難しいため、上記医療用器具を小型化したり、あるいはステントなどでは極細のものを製造することは困難であった。
そのため、これらの欠点を除去した材料の開発が切望されている。
【０００７】
この点、セラミック被覆材を利用できれば、人体に及ぼす悪影響が少なく、また素材として鋼材（例えばオーステナイト系の非磁性ステンレス鋼）を使用できれば、精密加工にも十分に耐え得ると考えられる。
【０００８】
セラミックを被覆した医療用器具としては、医療用メスの表面にダイヤモンド膜をコーティングすることによって、切開時の摩擦抵抗を小さくした医療用切開・圧入器具が提案されている（例えば特許文献１）。
しかしながら、上記のダイヤモンド膜は、基板を 500〜1300℃に加熱したプラズマCVD（Chemical Vapor Deposition）を用いて被覆するものであって、基板とダイヤモンド膜との熱膨張差が大きいために、ダイヤモンド膜が剥離し易いという問題があった。
【特許文献１】特公平６−２０４６４号公報
【０００９】
従って、例えば上記の技術を穿刺針や注射針などに適用した場合を考えると、これらの針はその使用に際して、ある程度撓むことが避けられないので、ダイヤモンド膜の剥落の危険性は極めて大きく、そのためかかる技術を医療用器具に対して適用することはできない。
【００１０】
ところで、最近、発明者らにより、フェライト系ステンレス鋼板上に薄いTiＮセラミック膜をプラズマ・コーティングした後、180°曲げ変形による塑性加工を加えた場合において、TiＮセラミック膜はクラック発生位置で金属のような凹状の独特の形態をして局所的な伸びを示す新事実が解明された。
この現象は、非常に脆いとされるセラミック膜についても金属と同様に塑性加工において伸びが生じて、加工処理が可能であることを示唆している。
【非特許文献２】井口征夫：2001年度国際写真展受賞作品参照（米国、インディアナポリス、2001.11/5〜8.jointly IMS（International Metallographic Society）and AMS（American Society of Metals）
【００１１】
そこで、発明者らは、早速、上記した高真空中・高プラズマ雰囲気中でのセラミックコーティング法を用いて、ステンレス鋼製の穿刺針の表面にTiＮセラミック膜の被成を試みた。
その結果、得られたTiＮセラミック膜は穿刺針に対する密着性が極めて良く、多少の撓みでは剥離が生じないことが確認された。
【００１２】
しかしながら、このTiＮセラミック膜を被覆した穿刺針を用いた場合、従来の金属製穿刺針ほどではないにしても、採取した組織片や病変部に刺した穿刺針のまわりの細胞に対する悪影響を完全に払拭することはできなかった。
【００１３】
そこで、さらにこの点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、被覆用セラミックとしては、セラミックであれば何でも良いというわけではなく、抵抗率ρが大きい絶縁体材料である必要があることが究明された。
【００１４】
例えば、ステンレス製基体の表面に抵抗率ρが種々に異なるセラミック膜を被成した穿刺針を用いた場合に、生体組織に及ぼす影響について調べた結果を、抵抗率ρと組織損傷度（TDD：Texture Damage Degree；顕微鏡観察による病理学的検査）との関係では、上記のTDDが0.40以下、より好ましくは0.35以下であれば、生体組織に及ぼす悪影響はないと考えられている。すなわち、被覆用セラミックとして、抵抗率ρが105Ω・m 以上のものを用いることにより、TDDが0.40以下の良好な結果を得ることができた。
【００１５】
上記の知見に基づき、発明者らは「金属製の針の表面の一部または全面に、抵抗率105Ω・m 以上の絶縁性のセラミック被膜を有することを特徴とする医療用セラミック被覆針」を開発した（特許文献２）。
【特許文献２】特開２００３−２１０５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記の技術を、生体内に少なくとも一部分が埋設または挿入される医療用器具、例えば生体用ペースメーカー、ステント、カテ−テル、人工骨、人工関節および人工歯等に適用したもので、かような医療用器具の使用に際して、生体組織に対して何らの悪影響を及ぼすことのないセラミック被覆医療用器具を提案することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、上記の技術を、生体治療用の医療用装置、例えば血液清浄装置あるいは治療液清浄装置等に適用したもので、かような医療用装置を用いて、生体内に血液や治療液を供給したり、循環供給させる場合に、かかる血液や治療液を清浄化することができるセラミック被覆医療用装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
（１）少なくとも一部が生体内に埋設または挿入される金属製の医療用器具であって、少なくとも生体と直接接触する部位については、その表面を、抵抗率ρが105Ω・m以上の絶縁性のセラミック膜で被覆したことを特徴とするセラミック被覆医療用器具。
【００１９】
（２）生体内への血液や治療液の供給または循環供給を司る医療用装置であって、該血液や治療液を生体内へ供給または循環供給する金属製細管ノズルの少なくとも内表面を、抵抗率ρが105Ω・m以上の絶縁性のセラミック膜で被覆したことを特徴とするセラミック被覆医療用装置。
【００２０】
（３）上記（１）において、セラミック膜の厚みが0.05〜5.0μmであることを特徴とするセラミック被覆医療用器具。
【００２１】
（４）上記（２）において、セラミック膜の厚みが0.05〜5.0μmであることを特徴とするセラミック被覆医療用装置。
【００２２】
（５）上記（１）において、医療用器具が、生体用ペースメーカー、ステント、カテ−テル、人工骨、人工関節または人工歯のいずれかであることを特徴とするセラミック被覆医療用器具。
【００２３】
（６）上記（２）において、医療用装置が、血液清浄装置あるいは治療液清浄装置のいずれかであることを特徴とするセラミック被覆医療用装置。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、絶縁性、密着性に極めて優れたセラミック被覆を医療用器具や医療用装置の所定部位に安定して被覆することができる。
その結果、本発明によれば、生体組織に対し何ら悪影響を及ぼすことのないセラミック被覆医療用器具を提供することができる。
また、本発明によれば、生体内に血液や治療液を供給したり、循環させる場合に、かかる血液や治療液を清浄化を可能ならしめたセラミック被覆医療用装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の医療用器具では、生体と直接接触する部位には、絶縁性に優れ密着性、耐磨耗性に優れたセラミック被膜を被成する。これら医療用器具の基材としては、金属材料であればいずれもが使用可能であるが、特に好ましくはオーステナイト系のステンレス鋼である。というのは、オーステナイト系ステンレス鋼は、非磁性で表面が錆びず、かつ精密加工処理が容易だからである。
また、医療用装置の金属製細管ノズルについても、その基材は金属材料であればいずれもが使用可能であるが、特に好ましくはオーステナイト系ステンレス鋼である。
なお、ステンレス鋼を基材として、これらの医療用器具や医療用装置の金属製細管ノズルを製造する場合には、ステンレス鋼素材を、連続鋳造し、熱間圧延−冷聞圧延−光輝焼鈍を行った後、精密加工により目的とする種々の形状に加工処理すればよい。
【００２６】
ついで、得られた医療用器具や医療用装置の金属製細管ノズルの表面を、超音波洗浄や電解研磨等によって清浄にしたのち、セラミック膜を被成するわけであるが、かようなセラミックとしては、抵抗率ρが105Ω・m以上の絶縁性セラミックを用いることが重要である。というのは、抵抗率ρが105Ω・m未満のセラミックでは、生体組織に対する悪影響を完全に払拭することができず、また血液や治療液を十分に清浄化することが難しいからである。
【００２７】
なお、本発明において、金属製細管ノズルの内表面を絶縁性セラミック被膜で被覆することによって、血液や治療液を清浄化できる理由（メカニズム）は次のとおりである。
プラズマコーティングにより得られるセラミック被膜は、フェイズコントラストを有する典型的なアモルファス構造であり、通常の結晶化薄膜とは性質が異なるため、かかるセラミック被膜を被覆したノズルを通過させた場合には、清浄化が可能になるものと考えられる。
また、本発明において、治療液とは、各種の薬液の他、造影剤、さらには浸透剤等含むものである。
【００２８】
ここに、抵抗率ρが105 Ω・m  以上のセラミックとしては、Al，ＢおよびSiの窒化物、炭化物または酸化物のうちから選んだ少なくとも一種が有利に適合する。
また、かかるセラミック膜の被覆厚みについては、0.05〜5.0 μm とすることが好ましい。というのは、セラミック膜厚が0.05μm に満たないと十分な絶縁性の確保が困難であり、一方セラミック膜厚が 5.0μm を超えると、セラミック膜と基材との密着性の確保が困難になるだけでなく、コーティングによるコストアップを招くからである。
【００２９】
さらに、上記のようなセラミック膜の被覆方法については、特に限定されることはないが、ドライプレーティング法によって被覆することが有利である。かような、ドライプレーティング法としては、高イオン化および高速成膜が可能なマグネトロン・スパッタ法の適用が最適であるが、その他ＲＦ（Radio Frequency)や中空陰極放電法、アーク放電法などの公知のＰＶＤコーティング法、さらには比較的低温でコーティングが可能なＣＶＤコーティング法や高プラズマＣＶＤコーティング法を使用することもできる。
【００３０】
ここにマグネトロン・スパッタ法による、セラミック膜の好適被覆条件は次のとおりである。
例えば SiNX コーティングを行うべく、フェロシリコン・ターゲットを使用した場合には、投入パワー：５〜30 kW 、真空度：0.1〜0.4 Pa（0.8〜３×10-3Torr）、Arガス：50〜1000sccm、N2ガス：50〜1000sccmが最適条件である。
【００３１】
なお、本発明の医療用器具は、生体組繊と直接接触する部位が対してセラミックの被覆を施せば良い。この際、均一にコーティングするためには、コーティング用具をターゲットに対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に回転しながらコーティングすることが好ましい。
また、高精度に引抜き加工処理した細管ノズルは、生体組織と直接接触することは無いが、外表面のみならず、内表面についても細管ノズルの先端から少なくとも10mm程度コーティングを施す必要がある。この場合には、本発明者らが、先に特開2003−310759号公報において開示したように、細管ノズルを蒸着粒子の進行方向に平行に、かつこの細管ノズルの先端部を進行してくる蒸着粒子に対向させて設置してコーティングを行うことが有利であり、この方法によれば、細管ノズルの外表面についてはもとより、内表面についてもセラミック膜を効果的に被覆することができる。
【実施例１】
【００３２】
Ｃ：0.031mass％、Si：0.22mass％、Mn：0.11mass％、Ｐ：0.009mass％、Ｓ：0.015mass％、Cr：17.7mass％およびNi：9.4mass％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になるオーステナイト系ステンレス鋼素材を、連続鋳造し、熱間圧延−冷間圧延−光輝焼鈍を行った後、精密加工により、生体用ペースメーカーの外枠、ステント、カテ−テルおよび人工関節を作成した。また、外径：0.5mmφ、内径：0.3mmφ、長さ：40mmの細管ノズルを作成した。
ついで、これらの医療用器具および細管ノズルをアルコール溶液中で超音波洗浄したのち、マグネトロン・スパッタ法を用いて、種々のセラミック膜を被覆した。すなわち、生体用ペースメーカーの外枠とステントにはSiNx膜を、カテ−テルにはSiO2膜を、人工関節にはAl2O3膜を、さらに細管ノズルにはＢＮ膜を、それぞれ約１μmの厚みに被覆した。
【００３３】
かくして得られたセラミック被覆生体用ペースメーカー外枠、ステント、カティ−テルおよび人工関節の加工性および組織損傷度(TDD)ならびにセラミック被覆細管ノズルの加工性および清浄化能について調べた結果を表１に示す。
なお、セラミック被覆細管ノズルの清浄化能は次のようにして評価した。
通常のガラス管を通過させた際に管内に付着する度合いを１として、セラミック被覆細管ノズルを通過させた際の付着量が半分以下の0.5以下であれば良好と評価した。
【００３４】
【表１】
2006122435.tif 000002
【００３５】
同表に示したとおり、本発明に従い得られたセラミック被覆ペースメーカー外枠、ステント、カテ−テルおよび人工関節はいずれも、加工性が良好なだけでなく、組織損傷度(TDD)も0.35以下と生体組織に及ぼす悪影響も皆無であった。また、セラミック被覆細管ノズルも、加工性に富み、また清浄化能に優れていることが分かる。
なお、特にSiNx被覆ペースメーカー外枠について、その絶縁性および被膜密着性について調査したところ、電気抵抗は無限大、密着性は20mmφの180°曲げを行っても剥離無しという、良好な絶縁性と被膜密着性を有していることが確認された。