(57)【要約】  組織弁葉（１５，７１）の取り付けのために、しっかりした幾何学的形態および構造を与える、３つの弾性を有する積層されたスプリング内側フレーム（１８，５７）を支持する薄くて堅い環状の外側フレーム（２５、４３）を含む、三葉の生体心臓弁（１１，４１）。
2005515836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央の通路を有する弁輪、
概して三日月形状である３つの支柱であって、弁輪に沿って角度間隔をあけた位置にて、略中央部付近で前記弁輪に接続されている支柱、および
３つの独立した生体適合性を有する可撓性のある弁葉であって、それぞれが前記通路を閉じるように互いに向かって収束し、それから分かれて当該通路を再び開くように配置されて前記支柱の各々に取り付けられている弁葉、および
前記弁輪を取り囲んでいる縫合リング
を含む置換組織心臓弁であって、
各弁葉が他の弁葉とは独立して動く自立性ユニットとして支持されており、
前記弁輪および前記支柱が生体適合性を有する布で覆われており、
置換組織心臓弁。
【請求項２】
前記三日月形状の各支柱が複数のピースから成り、当該ピースはシートの形態である生体適合性を有する金属弾性材料から成り、個々のピースは積層物としてそれぞれ互いに並置されている、請求項１に記載の心臓弁。
【請求項３】
前記積層物を構成する個々のピースがその中央領域内で物理的に互いに相互接続されている、請求項２に記載の心臓弁。
【請求項４】
前記積層された三日月形状の支柱が、少なくとも３つの独立した三日月形状のピースであって、各々が異なる長さを有するピースを含んでなる、請求項３に記載の心臓弁。
【請求項５】
前記積層された三日月形状の支柱が、対称的且つ同期的な弁葉の動きを生じさせる非線形のばね特性を有する請求項２に記載の心臓弁。
【請求項６】
隣接する弁葉が、前記支柱の端部に近い位置にて互いにゆるく繋がれており、その他の部分が独立して自由に動く状態となっている、請求項２に記載の心臓弁。
【請求項７】
前記積層物がアンカーピンによって前記弁輪に接続され、当該ピンは前記三日月形状の支柱に取り付けられた前記弁葉の周縁領域を通過している、請求項２に記載の心臓弁。
【請求項８】
前記弁葉がウシ心膜組織の部分である、請求項７に記載の心臓弁。
【請求項９】
前記組織が、周方向における応力および伸びに対する抵抗性が、半径方向におけるそれよりも少なくとも約１０〜２０％大きくなるように配向されている、請求項８に記載の心臓弁。
【請求項１０】
前記弁輪が平面方向において三葉形状であり、流入口にて波形である軸方向輪郭を有する、請求項２に記載の心臓弁。
【請求項１１】
前記弁輪が、円形に溶接されて、それからダイで引っ張り成形されて、前記三葉形状および波形を生成している、コバルト−クロム−ニッケル合金のストリップで形成されている、請求項１０に記載の心臓弁。
【請求項１２】
前記弁輪が概して平面である入口端部および概して平面である出口端部を有し、当該平面が互いに対して約１５度〜約２５度の角度にて向けられている、僧帽弁を置換するために設計されている請求項１に記載の心臓弁。
【請求項１３】
前記弁輪の前記入口端部が概して円形であり、前記弁輪の前記出口端部が概して長円のＤ字形状を有する、請求項１２に記載の心臓弁。
【請求項１４】
縫合リングとして作用し、且つ心臓の残部から弁を保護する弾性ポリマーリングが前記入口および出口端部のそれぞれにて前記弁輪の外側表面に取り付けられている、請求項１２に記載の心臓弁。
【請求項１５】
左心房のキャビティで弁輪下に埋め込まれるように設計され、ウシの心膜組織の裾が前記入口端部を囲み、当該裾が左心房の壁に取り付けられるような形状および大きさにされて、埋め込まれた弁を囲む人工のフロアーを左心房内に形成する、請求項１４に記載の心臓弁。
【請求項１６】
中央の通路を有する弁輪、
概して三日月形状である３つの支柱であって、弁輪に沿って角度間隔をあけた位置にて、その略中央部付近で前記弁輪に接続されている支柱、および
３つの独立した、生体適合性を有する可撓性のある弁葉であって、それぞれが前記通路を閉じるように互いに向かって収束し、それから分かれて当該通路を再び開くように配置されて前記支柱の各々に取り付けられている弁葉
を有する人工心臓弁であって、
前記三日月形状の各支柱が複数のピースから成り、当該ピースはシートの形態である生体適合性を有する金属弾性材料から成り、個々のピースは積層物としてそれぞれ互いに並置されており、
当該個々のピースは、中央領域においてのみ互いに接続されて、その端部領域は独立して動くものである、
人工心臓弁。
【請求項１７】
前記積層された三日月形状の支柱は少なくとも３つの独立した三日月形状のピースを含み、当該ピースの各々は異なる長さを有し、当該積層された三日月形状の支柱は対称的且つ同期的な弁葉の動きをもたらす非線形なばね特性を有する、請求項１６に記載の心臓弁。
【請求項１８】
前記金属弾性材料のピースがすべて、所望のばね定数を与えるために形成された長円の開口部を有し、前記各支柱において最も長い長さを有する金属弾性材料から成る三日月形状のピースが他の２つのピースの内側に半径方向に配置されている、請求項１７に記載の心臓弁。
【請求項１９】
最も長い長さを有する前記ピースのうち隣り合うものが先端付近の位置にて互いにゆるく繋がれている、請求項１８に記載の心臓弁。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、患者のために、障害のある心臓弁と取り替えることを目的とする生物学的な人工心臓弁に関し、より特にはウシの心嚢の組織を使用して作製しうる心臓弁に関する。
【０００２】
（発明の背景）
生体組織心臓弁は、構造的な欠陥がなく、成人が生存している間、持ちこたえる弁に対する患者の継続的な要求を満足させるべく、幾つかの特別なデザインに発展してきた。そのような弁に関する新しいデザインの主たる焦点は、弁の生物学的な耐久性と同様に機械的な耐久性を有意に向上させてきた。前記に加えて、これらの弁は、ねじれを生じることなく、一貫した結果が得られるように、外科医による埋め込みを容易にするものでなければならず、大動脈弁の縫合リングのデザインは石灰性の環および二尖弁の環の両方と適合するようになっていることを要する。
【０００３】
全体として、組織弁はなお、下記の目的を満たす組織弁がなおも求められている：（１）閉じた位置における弁葉の接合面において応力（またはストレス）が低いこと；（２）同時に且つ対称的に弁葉が運動すること；（３）弁葉の動きのすべてのフェーズ（または段階）においてしわがないこと；（４）組織の自由縁が同一平面上に整列していること；および（５）大動脈の位置の三葉弁のステント・デザインによる血流学的な効率が良いことである。
【０００４】
（発明の概要）
本発明は、弾性を有する積層内側フレームを３つ支持する、薄くて堅い（または硬質の）外側フレームを含んで成る生体心臓弁を提供する。各内側フレームは、弾性を有するばね用金属（またはスプリングメタル）から成る薄い三日月形状のストリップが１つまたは複数の金属ピンで留められた形態の積層物を含む。薄い布が、宿主組織の過成長および弁葉の取付けのために、当該内側フレーム構造物を被覆する。内側フレーム同士が繋がれていることは、弁葉組織が摩耗する可能性を無くす。独立している内側フレームはそれぞれ、１つの弁葉に対して正確で且つ首尾一貫した幾何学的な位置合わせ（またはポジショニング）をもたらし、各々は、対称的かつ同期的な弁葉の運動のために、好ましくは非線形的なばね特性を有するように設計される。そのような積層構造は、弁の脱出をもたらすことなく、接合部（または合わせ目）および接合ゾーンにおいて応力を低下させることができる。
【０００５】
大動脈弁は、水平面において三葉形状であり、その軸方向において輪上配置（または弁輪上方（supra-annular）配置）のために波形（またはホタテ貝状もしくはスカラップ）である外側フレームを有する。弁の取付直径は、一般に、３つの接合部の位置を含み、三葉弁の３つの尖頭を通過するような円に近似させて測定される。外側フレームは、好ましくは、引張成形により断面係数を増加させることにより堅くした金属から成る。独立した弁葉（または弁膜もしくは弁尖）を支持する３つの内側フレームの位置決めを正確にするために、外側フレームを形成した後にスロットが加工して設けられる。内側および外側フレームの両方を、固定のためにポリマーの布またはシート材料で被覆して、当該分野で周知のように組織が内部できるようにする（米国特許第５，０３７，４３４号参照）。
【０００６】
僧帽弁のための外側フレームは、好ましくは、その流入面において円形であり、好ましくは流出面において長円のＤ字形状を有する。そのような僧帽弁は、左心房のキャビティ内に位置するように、既存の僧帽弁に対して弁輪下に埋め込まれるようにデザインしてよい。弁は好ましくは、弁のハウジングの流入面が流出面から１５〜２５°傾いて、円形の流入口から長円の流出口に向かってより良好な遷移が得られるように構成してよい。弁が開いている間の弁葉のストレスを減少させるために、バルサルバ洞に類似する膨らみが好ましくはハウジングに組み込まれる。
【０００７】
そのような輪下の埋め込みのために、ウシの心膜の組織の裾は好ましくは、流入端またはノズルを囲むように縫われ、当該裾の反対側が人工の床を形成するように左心房に取り付けられる。ポリマーの弾性包囲クッションが、好ましくは弁のハウジングの両方の端部に取り付けられて、遷移圧力の負荷を吸収し、縫合付属物のためのバットレス（または控え壁）を提供する。
【０００８】
（好ましい態様の詳細な説明）
ビジョンのある血流学的な流れ効率の良いウシ心膜心臓弁が設計された。弁構造物は、自立性を有し、バルブが閉じている間に接合面の先端にて生じる局所的な高いストレスを低減させる積層された構造デザインを有する。構造物の軟らかい先端は、局所的にのみ反れて、接合部でのストレスを減少させる。加えて、自立性を有する弾性構造は、一定した、反復可能な弾性スプリングレートを与える（スプリングレートは、偏向により分割される力に等しい）。
【０００９】
バルブ・アセンブリは、主たる３つの要素、即ち（１）弁葉組織、（２）複数の積層された弾性内側フレーム、および（３）取り付けられた縫合リングを有する支持外側フレームから成る。
【００１０】
弁葉組織における生物学的なバリエーション（または違い）は、可能な限り最小にされ除去される。弁葉組織は、石灰化緩和架橋剤で処理されて、組織弁葉は主たるひずみ方向および大きさに関して正確に合わせられ、中間時点の機能不全を本質的に無くす。弁葉組織は、弾性および形状のずれ、ねじれ及びしわ、または構造的なデザイン自体に由来するであろう過剰なストレスを受けないように保たれる。弁が閉じたフェーズにて自由縁面で弁葉を正確に位置合わせすることは、弁葉の弾性および主たるひずみ方向を緻密にマッチングする（または合わせる）ことにより達成される。
【００１１】
弁葉の有意なストレス減少を達成するために、特に接合部領域において、ステントは好ましくは、少なくとも１桁以内で、組織の弾性と近い弾性を有するべきであることが判明した。ステントの弾性と弁葉組織の弾性との間で相違があると、それは、組織においてあるレベルの応力勾配をもたらす。閉じた弁葉組織において、高い応力勾配は弁の耐久性に対して悪影響をもたらすので、弁葉内での応力勾配のレベルを減少させる試みがなされている。同時に、弁の脱出が生じる、または弁の中心において弁葉のエッジがひだを有する（またはこぶ状になる）とよくないから、ステントの接合部の先端は、弁が閉じている間、過剰に内側に曲がらないことを要する。弁葉組織が固定ラインにて僅かに自由に動くことができると、弁の開放または閉鎖フェーズの間、弁葉の応力、ひだ、及びしわの多くが無くなるであろう。
【００１２】
大動脈の位置において弁の血流学的な効率が良いことは、三葉弁のステントのデザインによって達成される。このデザインによって、バルブを環の輪上に埋め込むことが可能となり、したがって、ステントのほとんどがバルサルバ洞空間に配置される。このデザインはより小さい寸法の大動脈弁（例えば１９および２１ｍｍ）の血流学的な性能を特に向上させる。
【００１３】
図１には、３つの同じ弁葉１５（図１において１５ａ、１５ｂおよび１５ｃで示している）を支持するフレーム１３および縫合リング１７を有する、人工心臓弁１１が図示されている。図示した態様において、縫合リング１７は、大動脈弁用として好ましいものであるように、波形（またはスカラップ）にされている。各弁葉１５は、心膜（または心嚢）組織または他の適当な合成ポリマー布帛から成る。尤も、それらは好ましくはウシの心膜から成る。図３〜図７において最も良く見られるように、フレーム１３は、金属弾性材料から成る相補的な形状の３枚の平坦な薄いピースの積層物である、３つの独立した内側フレームアッセンブリ１８を含むこれらの３つの内側フレームの積層物はそれぞれ、環状の外側フレームまたは弁輪２５に取り付けられている。外側フレーム２５は、３つの内側フレーム１８を支持し、当該フレーム１８は独立型の３つの弁葉を支持している。
【００１４】
外側フレーム２５は、種々の適当な生体適合性材料（例えばプラスチックまたは金属）で構成してよい。外側フレーム２５（図６および図７参照）は、約８ミルの厚さを有するアニールしたエルジロイ（Elgiloy）または同等のコバルトもしくは他の金属合金の薄いピース、あるいは超塑性成形されたチタン・チューブを引張成形して得ることが好ましい。外側フレームの幾何学的配置は、３つの葉（またはローブ）の形状を有する構造であり、それはしばしば三葉形状を有すると称される。当該デザインの大動脈弁を埋め込むときには、フレーム２５のセグメントがオリフィスエリアから離れて、バルサルバ洞の空洞に配置される。大動脈縫合リング１７の断面は、一定であることを要しないが、好ましくは波形であり、概してバルサルバ洞のキャスティング（casting）のようにカーブした表面および形状を有する。
【００１５】
各内側フレーム１８（図５参照）は、生体適合性のあるスプリングテンパーした（または弾性が緩和された）合金（例えば、厚さ約２ミルのエルジロイ）から成る薄いストリップが積層された構造の三日月形状の支柱（またはストラット）である。数が３以上であってよい金属のストリップ（または帯成物）は、異なる長さを有していて、層になった積層物を形成する。ストリップ２１だけが先端まで延び、それにより先端セクションにて金属の層が１つだけ存在することとなる。これは、以下に図１８Ａおよび図１８Ｂを参照して説明するように、弁葉における引張応力を低減させるとともに、閉鎖の開始時の損傷を最小限にする、弾性構造を接合部にて提供する。再現可能な構造配置およびスプリングレートを提供するために、内側フレーム１８は、開口部２６を例えば化学的な切削（またはミリング）により形成した後で何ら成形することなく、外側フレームに固定される。開口部２６は、円形である端部の開口部２６ａを除いて、概して楕円形である。３つのストリップ１９、２０および２１はそれらのフラットな形状から変形されないが、それらが図５に示す配列を常に保持して、例えば弁葉の取り付けおよびその後の外側フレーム２５への取り付けの間、それらが容易に取り扱われるようにするために、それらは中央の位置にて一緒にスポット溶接してよい。
【００１６】
３つの内側フレームの積層物１８は、図４、４Ａおよび５Ａにておそらく最も良く見られるように、外側フレーム２５にアンカーピン２３を使用して取り付けられる。これらのアンカーピン２３を収容するために、外側フレーム２５には、図４に示すように、ピンのくびれ部分を収容する大きさにされた対のスロット２７が切削される（図７参照）。これらの切削されたスロット２７は、３つの内側フレームの積層物１８が等角に間隔をあけて正確に位置するように、外側フレーム２５の縁に沿って配置される。
【００１７】
弁葉１５はほ乳類の組織、好ましくはウシの心膜組織から、例えば刃（もしくはブレード）によって機械的に、または例えば１５０００ｐｓｉの高圧水流によって水圧で正確にカットされる。カッティングの前に、組織に固有である、組織のストレス抵抗性および伸びが測定される。心膜の組織は、通常、固有の「方向（または地の目）」、即ち、一つの方向においてそれを横切る方向とは対照的に、より大きいストレス抵抗性または伸びを有する。採用されるウシの心膜の組織については、弁葉をカットする前に、それを試験し、それからカッティングの前に、図１７に示すように周方向の引張抵抗が半径方向の引張抵抗よりも大きくなるように配向することが有利であることがわかった。したがって、そのような引張抵抗は約１０〜約５０％大きくてよいが、より普通には、周方向における引張抵抗が約１０％〜約２５％大きい組織が選択されるであろう。おそらく、より重要なことには、組織は試験され、分類され、それから、大動脈弁であれ僧帽弁であれ、１つの弁を組み立てるための全ての３つの弁葉が、周方向において同じ引張抵抗（即ち、互いの約１０％以内または好ましくは互いの５％以内）を有する組織で形成されるように合わせられる。弁葉１５の粗い面は、流入面に面するように整列され、バイアスカットされた布を弁葉の弓形のエッジに縫い付ける。
【００１８】
ウシの心膜組織の弁葉は、分類され、バイオメカニカル・ビデオ・コンピュータシステムによって、合うものを見つける。弁葉はそれぞれ、シリアル化およびトレーサビリティーのために、バーコードシステムを用いてコード化される。毒性を最小限にするために、弁葉は好ましくは、固定化および石灰化耐性の付与のために非グルタルアルデヒド溶液を用いて処理される。
【００１９】
当該分野で周知のように、外側フレーム２５は完全に布３１で覆われ、当該布の大部分は、図３において最も良く見られるように、縫合リング１７を構成するようにギャザーを寄せてよい。３つの内側フレームの積層物１８もまた、完全に布３３で覆われる。人工弁における金属部品のそのような布のカバリングは、当該分野において周知であり、例えば、我々の先の’４３４特許に開示されている。ウシ心膜弁葉組織は、カットおよび分類分けの後、三日月形状のフレームの下側全体に沿って、布３３に縫いつけられる。図１６において最も良く見られるように、各弁葉のエッジは、内側フレームの内側エッジから一定距離ずれた位置で、または均一に一列に並んでよい。布の一部が弁葉に縫いつけられた状態にて、布および弁葉それ自体には、２箇所にて孔があけられ、それにより、それらは、アンカーピン２３が積層された内側フレーム１８にプレス嵌めされて固定された後に、それらはアンカーピン２３上にフィットすることができる
【００２０】
弾性フレーム１８は、各心周期の間、曲がって、自立性の積層板ばねとして作用する。弁葉と接触するエッジは、図５に示すように概して楕円形である曲線を有する。積層構造物に設けられる開口部２６の構造的な要求および形状寸法は、当該分野において公知のように、有限要素応力解析（ＦＥＡ）および脈動流の研究を通じて決定される。
【００２１】
繰り返し可能で且つ同期的な動きでもって全ての３つの弁葉が開放および閉鎖する弁において、弁葉パターンの形状寸法は、種々の弾性を有する組織によって異なってよい（図１７）。内側フレーム１８の先端は、ゆるやかに一体に結合されており、例えば、円形の開口部２６ａを通ってループを形成している、縫合糸または細いコード３５または他の内部結線により繋がれている。図２において破断した状態で示されている、布のカバリング３６は、アンカーピンでの曲げ力を最小限にするために、いくらかゆるやかに全体のステントを囲む（図２参照）。
【００２２】
内側フレーム積層物および弁葉の構造ならびに外側フレーム内でのそれらの組み立て及び取り付けに関する前記記載は、大動脈弁および僧帽弁両方の構造に概してあてはまる。しかしながら、大動脈弁および僧帽弁両方の好ましい形態は、図１および２を図９および１０と比較することによって見られ得るように、以下に詳細に述べるように異なる。
【００２３】
先に説明したように、大動脈弁の外側フレーム２５（図６）は、継ぎ目が無くてもよく又は溶接されていてもよい、薄い金属シリンダーが、好ましくは冷間加工されている、引張成形された三葉形状構造である。弁の寸法は、三葉の尖頭の３つのポイントにより規定される近似円の直径により決定される（図８の破線の近似円参照）。外側フレーム２５は、好ましくは、構造物の周面にビード（または玉縁）を形成することにより、強くされ、また、それは本来の大動脈弁輪のラインの輪郭に近い波形（またはホタテ貝様）の形状（図７参照）を有する
【００２４】
僧帽弁４１は、大動脈弁１１と同じ機構を有するが、その好ましい形態は、外側フレーム２５とは異なるハウジングまたは弁輪４３を有する。図９において最も良く見られるように、ハウジングまたは弁輪４３は、その内部において弁葉の側面が完全に囲まれる金属スリーブの形態で提供される。ハウジング４３は、好ましくは引張成形された生体適合性を有する金属（例えば、大動脈弁の外側フレームに関連して説明された金属、例えば、約８ミル（０．２ｍｍ）の厚さを有するエリジロイＣｏ−Ｃｒ−Ｎｉ合金）で構成されるが、前述した他の材料で形成されてよい。ハウジングは、バルサルバ洞に似た３つのキャビティまたは膨らみ４５を付けて形成され、それは弁葉においてストレスを軽減することが分かった。ハウジングの流入端４７の入口および流出端４９の出口は、平面であって、図９に示すように、互いに対して１５度〜２５度の間にある角度に向かっている。入り口端部４７は一般に円形であり（図９Ａ参照）、出口端部は、本来の僧帽弁の弁輪の形状に通常類似する長円のＤ形状を有する（図９Ｂ参照）。弁４１は、左心房のキャビティ（図１５参照）において、弁輪下（subannular）に埋め込むように設計され、好ましくは弾性材料から成る縫合リング５１が、縫合のためのハウジングの出口端部４９を囲むように設けられて、心房と心室との間に弁が埋め込まれる。そのような弁輪下の埋め込み可能な僧帽弁のためのこのデザインは、弁の支柱が左心室壁に穴を開ける可能性および流出チャンネルで閉塞が生ずる可能性に関連する潜在的な問題を無くす。
【００２５】
この好ましい形態において、第２の弾性リング５３が、ハウジングの流入端部４７を囲み、心膜組織の大きなリング形状のピース５５を取り付けるために用いられる（図１５）。リング形状の組織５５の小さい方の直径の縁は、ハウジング４３の流入端部４７にて弾性縫合リング５３に縫いつけられ、裾の外側縁は、外科医によって形が整えられて、左心房の壁に縫いつけられ、その結果、弁４１が摘出された僧帽弁の環に流出側縫合リング５１を縫いつけることによって埋め込まれた後に、左心房のキャビティの新しいフロアーを形成する。これらの縫合リング５１、５３は、当該分野において周知である、任意の適当な生体適合性シリコーンエラストマーまたは重合体等価物で形成してよい。前述したように、当該材料から成るリングは、過渡圧力（または瞬間的な圧力）の負荷を吸収するのに有効である。
【００２６】
前述したように、僧帽弁４１の動作機構の構造は、本質的に大動脈弁１１について説明したものと同様である。図１１において見られるように、バルサルバ洞に類似するように形成された３つの膨らみ４５の輪郭と概して一致するように、３つの積層支柱５７がほぼハウジング４３内部に取り付けられている。図１４において最も良く見られるように、支柱５７は一般的に三日月形状であるが、それらの形状は、「Ｕ」の形状により近いものであってよい。それらは、同様に、３つの薄いストリップ５９ａ、５９ｂ、５９ｃからなり、様々な長さを有する。それらは、所望の弾性を提供し、且つ生体適合性を有する布が積層された支柱を囲むように縫い付けられることを許容するような大きさにされた、長円の開口部６１の組を含む。円形の開口部６１ａは、開口部２６ａと同様に、先端付近でゆるく繋ぐために設けられる。支柱５７を形作る３つ薄い平坦なピースまたはストリップ５９は、アンカーピン６３の組によって、中央領域にて相互に接続される。アンカーピン６３は、一方の端部にてヘッドを有し、３つのピースに形成された２つの穴よりも僅かに大きい直径を有し、それによりピンを３つのピースすべてに固定し、ピースを互いに連結させるプレス嵌めがもたらされる。弁の全体の組み立てを容易にすることが望まれる場合には、積層物を単一のものとして取り扱うことを許容することによって組み立てを容易にするために、３つのピース５９は、例えばピン６３を収容する２つの開口部の間の中心部にて、予めスポット溶接してもよい。
【００２７】
この支柱構造の結果、金属弾性材料から成る３つのピース５９は、隣接するピースの動きから独立して、上包みにされた生体適合性を有する布が提供する周囲の覆いの境界の少なくとも内部において、弁ハウジング４３の中心に向かって半径方向において内側に自由に動く。そのような動きは弁の閉鎖の間に起きる。したがって、それは、独立型の個々の弁葉の支持体において、一貫していて且つ再現可能である、所望の柔らかいばね定数が得られることを可能にする。他方において、弁葉を閉じた状態に保つ圧力が緩和されて、それにより支柱の端部が半径方向において外向きに動くときには、積層物の他の２つのピース５９ｂおよび５９ｃは、ピース５９ａの端部が半径方向において外向きに動き続けなければならない勢い（または運動量）を弱め、この種の組織弁において接合部と一般に称される、これらの端部領域（図１８Ａおよび図１８Ｂ参照）にて、支柱の面を越えて、これらが移動することを要する場合があるという傾向のいずれをも克服する。
【００２８】
図１４Ａにおいて最も良く見られるように、アンカーピン６３は、直径が小さいくびれ部を反対側の端部の付近に有し、これは、図９および図１２において最も良く見られるように、ハウジングの入口端部付近に設けられた鍵穴状のスロット６５を介してハウジング４３に取り付けられる。これらのスロット６５の大きさは、アンカーピン６３のくびれ部と鍵穴状のスロットのより小さいセクションとの間でプレス嵌めが生じるように決定される。それにより、Ｕ時形状の支柱または内側フレーム５７がハウジングへ取り付けられることとなる。図１３において最も良く見られるように、積層された支柱を形成する３つのストリップ５９は、生体適合性を有する布６７で包まれる。生体適合性を有する布６７は、所望の場合には、ハウジングの周囲に巻き付けられる生体適合性を有する布６９に接合することができる。
【００２９】
前述したように、弁葉７１は、大動脈弁のように、組織からカットされ、保管され、等級付けされる。組み立て操作の一部として、僧帽弁４１の弁葉７１を形成するカットされた組織は、Ｕ字形状の積層された内側フレームまたは支柱５７のエッジと一致させられる。例えば、図１６および１６Ａにおいて最も良く見られるように、積層された内側フレーム５７は、弁葉７１をそれに取り付ける前に布６７で包まれる。組織のエッジは、布で被覆された支柱５７の外側表面に合わせられ、それは縫合によって取り付けられる。この位置合わせは、三日月形状の支柱５７の１つの先端から別の先端に伸び、組織７１には２箇所で穴が開けられて、アンカーピン６３がそこを通過するようになっている。弁葉７１を構成する組織の表面が布で包まれた支柱の外側表面と隣り合って並べられると、組織のエッジマージンが布６７に縫い付けられて、組織弁葉が支持Ｕ字支柱に取り付けられる。その結果、弁葉７１の各々は自立構造物を構成し、その動きは弾性のＵ字形内側フレーム５７によりガイドされ、動きは側面に位置する２つの弁葉に直接的には依存しないことが理解され得る。異なる長さのストリップから成る積層構造物に起因して、支柱は非線形のばね特性を有する。しかしながら、３つの弁葉７１のすべてを実質的に同調して作動させるために、例えば縫合材料などから成る細いコードを開口部６１ａに通して輪に結ぶことによって、弁の３つの接合部を構成するこれらの場所において、隣接するＵ字形状の支柱が互いに緩やかに繋がれる。そのように繋ぐことは、図２に示されており、符号３５で示されている。
【００３０】
本発明は、本発明者が現在認識している、本発明を実施する最も良好な形態を構成する好ましい形態に関して説明したが、当該分野における通常の知識を有する者に明らかである種々の変更および改変を、本明細書に添付する請求の範囲に規定する本発明の範囲から逸脱することなく加えてよいことが理解されるべきである。例えば、米国特許第５，９２８，２８１号は、組織タイプの心臓弁の要素の周囲に布を被せる別の方法を示している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、弁葉が閉じた状態にある、流出端部から見た、本発明の種々の特徴を具現化した大動脈人工心臓弁の平面図である。
【図２】図２は、３つの接合部のうち２つから布のカバリングを切り欠いた状態の図１の側面図である。
【図３】図３は、弁葉が閉じた状態にある、図１のＸ−Ｘに沿って切断した拡大部分断面図である。
【図４】図４は、布のカバリングおよび弁葉を除去した状態の、図３に類似する断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図４の部分側面図である。
【図５】図５は、アンカーピンが取り付けられた内側フレームの積層物の正面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図５の側面図である。
【図６】図６は、引張成形された外側金属フレームの平面図である。
【図７】図７は、引張成形された外側金属フレームの側面図である。
【図８】図８は、その上に重ねられる大動脈弁輪の直径を有する大動脈弁のステントの外側フレームの平面図である。
【図９】図９は、流入および流出面の方向を示す僧帽弁のハウジングの立断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図９の弁の流入端部をのぞき込んでいる図である（弁葉は点線で示している）。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの弁の流出端部を見ている斜視図である。
【図１０】図１０は、図９Ａの線Ｘ−Ｘに概して沿って切断した、弁葉が閉じている状態の断面図である。
【図１１】図１１は、内側フレームが所定位置にある状態の図９に類似する断面図であり、布のカバリングまたは弁葉組織を無くして立面図で示している。
【図１２】図１２は、図１１を線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿って見た部分拡大斜視図であるが、反転しており、内側フレームを外側フレームに取り付けるアンカーピンを示している。
【図１３】図１３は、図３に類似する部分断面図であり、組織の取り付けを示す。
【図１４】図１４は、僧帽弁のための内側フレームの積層物の図５に類似する正面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、図１４の側面図である。
【図１５】図１５は、図９〜１４の僧帽弁が患者にどのように埋め込まれ得るかを模式的に示す断面図である。
【図１６】図１６は、僧帽弁の外側フレームに組み立てる状態になっている内側フレームの部材に取り付けられた弁葉を示す。
【図１６Ａ】図１６Ａは、図１６の線Ａ−Ａに概して沿って切断した断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の種々の特徴を具現化する弁において使用する弁葉の形状にカットされた、ウシの心膜組織の切除部分の斜視図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、組織の横断方向の応力／ひずみ曲線である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、組織の横断方向の応力／ひずみ曲線である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、図１８Ｂとともに本発明の特徴を備えた弾性ステントと可撓性を有する従来のステントの機能とを対比して示す模式図およびグラフである。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１８Ａとともに本発明の特徴を備えた弾性ステントと可撓性を有する従来のステントの機能とを対比して示す模式図およびグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１４Ａ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１６Ａ】
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【図１７】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月14日(2004.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
全体として、下記の目的を満たす組織弁がなおも求められている：（１）閉じた位置における弁葉の接合面において応力（またはストレス）が低いこと；（２）同時に且つ対称的に弁葉が運動すること；（３）弁葉の動きのすべてのフェーズ（または段階）において弁葉にしわがないこと；（４）組織の自由縁が同一平面上に整列していること；および（５）大動脈の位置の三葉弁のステント・デザインによる血流学的な効率が良いことである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
図１には、３つの同じ弁葉１５（図１において１５ａ、１５ｂおよび１５ｃで示している）を支持するフレーム１３および縫合リング１７を有する、人工心臓弁１１が図示されている。図示した態様において、縫合リング１７は、大動脈弁用として好ましいものであるように、波形（またはスカラップ）にされている。各弁葉１５は、心膜（または心嚢）組織または他の適当な合成ポリマー布帛から成る。尤も、それらは好ましくはウシの心膜から成る。図３〜図７において最も良く見られるように、フレーム１３は、金属弾性材料から成る相補的な形状の３枚の平坦な薄いピースの積層物である、３つの独立した内側フレームアッセンブリ１８を含む。これらの３つの内側フレームの積層物はそれぞれ、環状の外側フレームまたは弁輪２５に取り付けられている。外側フレーム２５は、３つの内側フレーム１８を支持し、当該フレーム１８は独立型の３つの弁葉を支持している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
各内側フレーム１８（図５参照）は、生体適合性のあるスプリングテンパーした（または弾性が緩和された）合金（例えば、厚さ約２ミルのエルジロイ）から成る薄いストリップ１９、２０および２１が積層された構造の三日月形状の支柱（またはストラット）である。数が３以上であってよい金属のストリップ（または帯成物）は、異なる長さを有していて、層になった積層物を形成する。ストリップ２１だけが先端まで延び、それにより先端セクションにて金属の層が１つだけ存在することとなる。これは、以下に図１８Ａおよび図１８Ｂを参照して説明するように、弁葉における引張応力を低減させるとともに、閉鎖の開始時の損傷を最小限にする、弾性構造を接合部にて提供する。再現可能な構造配置およびスプリングレートを提供するために、内側フレーム１８は、開口部２６を例えば化学的な切削（またはミリング）により形成した後で何ら二次成形することなく、外側フレームに固定される。開口部２６は、円形である端部の開口部２６ａを除いて、概して楕円形である。３つのストリップ１９、２０および２１はそれらのフラットな形状から変形されないが、それらが図５に示す配列を常に保持して、例えば弁葉の取り付けおよびその後の外側フレーム２５への取り付けの間、それらが容易に取り扱われるようにするために、それらは中央の位置にて一緒にスポット溶接してよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
弁葉１５はほ乳類の組織、好ましくはウシの心膜組織から、例えば刃（もしくはブレード）によって機械的に、または例えば１５０００ｐｓｉの高圧水流によって水圧で正確にカットされる。カッティングの前に、組織に固有である、組織のストレスおよび伸びに対する抵抗が測定される。心膜の組織は、通常、固有の「方向（または地の目）」、即ち、一つの方向においてそれを横切る方向とは対照的に、ストレスまたは伸びに対してより大きい抵抗を有する。採用されるウシの心膜の組織については、弁葉をカットする前に、それを試験し、図１７に示すように周方向の引張抵抗が半径方向の引張抵抗よりも大きくなるように配向することが有利であることがわかった。したがって、そのような引張抵抗は約１０〜約５０％大きくてよいが、より普通には、周方向における引張抵抗が約１０％〜約２５％大きい組織が選択されるであろう。おそらく、より重要なことには、組織は試験され、分類され、それから、大動脈弁であれ僧帽弁であれ、１つの弁を組み立てるための全ての３つの弁葉が、周方向において同じ引張抵抗（即ち、互いの約１０％以内または好ましくは互いの５％以内）を有する組織で形成されるように合わせられる。弁葉１５の粗い面は、流入面に面するように整列させられ、バイアスカットされた布を弁葉の弓形のエッジに縫い付ける。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
当該分野で周知のように、外側フレーム２５は完全に布３１で覆われ、当該布の大部分は、図３において最も良く見られるように、縫合リング１７を構成するようにギャザーを寄せてよい。３つの内側フレームの積層物１８もまた、完全に布３３で覆われる。人工弁における金属部品のそのような布のカバリングは、当該分野において周知であり、例えば、我々の先の’４３４特許に開示されている。ウシ心膜弁葉組織は、カットおよび分類分けの後、三日月形状のフレームの下側全体に沿って、内側フレームの布３３に縫いつけられる。図１６において最も良く見られるように、各弁葉のエッジは、内側フレームの内側エッジから一定距離ずれた位置で、または均一に一列に並んでよい。布の一部が弁葉に縫いつけられた状態にて、布および弁葉それ自体には、２箇所にて孔があけられ、それにより、それらは、アンカーピン２３が積層された内側フレーム１８にプレス嵌めされて固定された後に、アンカーピン２３上にフィットすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
先に説明したように、大動脈弁の外側フレーム２５（図６）は、継ぎ目が無くてもよく又は溶接されていてもよい薄い金属シリンダーが、好ましくは冷間加工されている、即ち、引張成形された三葉形状構造である。弁の寸法は、三葉の尖頭の３つのポイントにより規定される近似円の直径により決定される（図８の破線の近似円参照）。外側フレーム２５は、好ましくは、構造物の周面にビード（または玉縁）を形成することにより、強くされ、また、それは本来の大動脈弁輪のラインの輪郭に近い波形（またはホタテ貝様）の形状（図７参照）を有する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
前述したように、僧帽弁４１の動作機構の構造は、本質的に大動脈弁１１について説明したものと同様である。図１１において見られるように、バルサルバ洞に類似するように形成された３つの膨らみ４５の輪郭と概して一致するように、３つの積層支柱５７がハウジング４３内部に取り付けられている。図１４において最も良く見られるように、支柱５７は一般的に三日月形状であるが、それらの形状は、「Ｕ」の形状により近いものであってよい。それらは、同様に、３つの薄いストリップ５９ａ、５９ｂ、５９ｃからなり、様々な長さを有する。それらは、所望の弾性を提供し、且つ生体適合性を有する布が積層された支柱を囲むように縫い付けられることを許容するような大きさにされた、長円の開口部６１の組を含む。円形の開口部６１ａは、開口部２６ａと同様に、先端付近でゆるく繋ぐために設けられる。支柱５７を形作る３つ薄い平坦なピースまたはストリップ５９は、アンカーピン６３の組によって、中央領域にて相互に接続される。アンカーピン６３は、一方の端部にてヘッドを有し、３つのピースに形成された２つの穴よりも僅かに大きい直径を有し、それによりピンを３つのピースすべてに固定し、ピースを互いに連結させるプレス嵌めがもたらされる。弁の全体の組み立てを容易にすることが望まれる場合には、積層物を単一のものとして取り扱うことを許容することによって組み立てを容易にするために、３つのピース５９は、例えばピン６３を収容する２つの開口部の間の中心部にて、予めスポット溶接してもよい。
【国際調査報告】
2005515836.tif 000030
2005515836.tif 000031