(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッドポリマー構造を含む管状医療装置を生成する方法において、前記方法は管状本体を形成する工程を含み、前記工程は、
マンドレルの周りに不織繊維マトリクスを形成する工程であって、前記不織繊維マトリクスは第一ポリマー材料で少なくとも一部が生成された複数のランダムに配向されたナノファイバーと、前記ナノファイバーの少なくとも一部の間に形成された孔とを含む工程と、
前記不織繊維マトリクスの少なくとも一部の周りに第二ポリマー材料を配置する工程であって、前記第二ポリマー材料の少なくとも一部は前記不織繊維マトリクスの前記孔内に埋め込まれ、前記第二ポリマー材料は前記管状本体の表面を形成する工程と、
前記不織繊維マトリクスの少なくとも一部の周りに第三ポリマー材料で生成されたヒドロゲルを配置する工程であって、前記第三ポリマー材料の少なくとも一部は前記不織繊維マトリクスの前記孔内に埋め込まれる工程と、
前記ヒドロゲルを架橋させることによって前記不織繊維マトリクスの少なくとも一部内に架橋親水性コーティングを形成する工程であって、前記架橋親水性コーティングは前記管状本体の別の表面を形成する工程と
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記マンドレルの周りに前記不織繊維マトリクスを形成する工程は、ブロー溶融、電界紡糸、および力による紡糸工程の内の一つを用いて前記第一ポリマー材料で少なくとも一部が生成された複数の前記ナノファイバーを配置することを含む方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記マンドレルの周りに前記不織繊維マトリクスを形成する工程は、ポリ（フッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレン）（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）で生成された前記第一ポリマー材料で少なくとも一部が生成された複数の前記ナノファイバーを配置することを含む方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記不織繊維マトリクスの少なくとも一部の周りに前記第二ポリマー材料を配置する工程は、浸漬コーティング、スプレー処理、エレクトロスプレー、電界紡糸、射出成形、および押し出しの工程の内の一つを用いることを含む方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記不織繊維マトリクスの少なくとも一部の周りに前記第二ポリマー材料を配置する工程は、シリコーンまたはポリウレタンで生成された前記第二ポリマー材料を配置することを含む方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記不織繊維マトリクスの少なくとも一部の周りに前記第三ポリマー材料で生成された前記ヒドロゲルを配置する工程は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）で少なくとも一部が生成された前記ヒドロゲルを配置することを含む方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、前記ナノファイバーのガラス転移温度付近まで前記管状本体を熱することによって前記管状本体を焼結する工程をさらに含む方法。
【請求項８】
第一層および第二層を含む管状本体を含む、ハイブリッドポリマー構造で生成された医療装置であって、
前記第一層は、
第一ポリマー材料で少なくとも一部が生成された複数のランダムに配向されたナノファイバーと、前記ナノファイバーの少なくとも一部の間に形成された孔とを含む繊維マトリクスと、
前記繊維マトリクスの前記孔内に配置された第三ポリマー材料で少なくとも一部が生成され、前記管状本体の第一表面を形成する架橋ヒドロゲルと
を含み、
前記第二層は、第二ポリマー材料で少なくとも一部が生成され、
前記第二ポリマー材料で生成された前記第二層の少なくとも一部が複数の前記ナノファイバーの周りおよび間に配置されることにより、前記第二ポリマー材料の少なくとも一部が前記繊維マトリクスの前記孔の少なくとも一部内に埋め込まれ、前記第二ポリマー材料は前記管状本体の第二表面を形成する医療装置。
【請求項９】
請求項８に記載の医療装置において、前記第一層は、ポリ（フッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレン）（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）を含む前記第一ポリマー材料で少なくとも一部が生成された前記繊維マトリクスを含む医療装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の医療装置において、前記繊維マトリクスは複数のランダムに配向された前記ナノファイバーを含み、前記ナノファイバーの一部は互いに融合される医療装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の医療装置において、前記第二層は、シリコーンを含む前記第二ポリマー材料で少なくとも一部が生成される医療装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の医療装置において、前記架橋ヒドロゲルは、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を含む前記第三ポリマー材料で少なくとも一部が生成される医療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療装置と、医療装置の製造方法とに関する。より具体的には、本発明は医療装置のためのポリマー構造およびコーティングと、医療装置のためのポリマー構造およびコーティングの製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療装置の設計および製造に用いられるポリマー構造は、二つ以上のポリマー材料を含むことができる。ポリマー構造内の二つ以上のポリマー材料は、医療部品および医療装置の機械的特性を向上させるような異なる物理的特性および化学的特性の少なくとも一方を有する場合がある。このようなポリマー構造は、元のポリマー材料とは一般に異なる物理的特性および化学的特性の少なくとも一方を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ポリマー構造を生成する際の認識された課題として、異なる物理的特性および化学的特性の少なくとも一方を有する二つ以上のポリマー材料を結合し、十分な構造的完全性を有する構造を得るということがある。また、異なる物理的特性および化学的特性の少なくとも一方を有する二つ以上のポリマー材料を結合する際に、適切な物理的特性を得るという課題がある。このように、医療装置のためのポリマー構造と、ポリマー構造の製造方法とを向上させることが依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態はハイブリッドポリマー構造で生成された医療装置と、ハイブリッドポリマー構造を有する管状医療装置を生成する方法とを含む。
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造を含む管状医療装置を生成する方法は、第一ポリマー材料で生成された不織繊維マトリクスを含む第一層を形成する工程と、第一層の周りに第二ポリマー材料を含む第二層を形成する工程とを含む。第二層の第二ポリマー材料の少なくとも一部は、第一層の第一ポリマー材料の少なくとも一部内に埋め込まれる。
【０００５】
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造で生成された医療装置は、第一層および第二層を含む管状本体を有する。第一層は第一ポリマー材料で少なくとも一部が生成された複数のランダムに配向されたナノファイバーと、ナノファイバーの少なくとも一部の間に形成された孔とを含む繊維マトリクスを含む。第二層は第二ポリマー材料で少なくとも一部が生成される。第二ポリマー材料の少なくとも一部が繊維マトリクスの孔の少なくとも一部内に埋め込まれるように、第二ポリマー材料で生成された第二層の少なくとも一部は複数のナノファイバーの周りおよび間に配置される。
【０００６】
複数の実施形態が開示されているが、本発明の例示的な実施形態を図示して説明する以下の詳細な説明から、本発明のさらに別の実施形態が当業者に明らかとなるであろう。従って、図面および詳細な説明は例示であって、限定的なものであるとみなされるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る医療用電気リード線の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るハイブリッドポリマー構造を有する管状医療装置の概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る図２の埋め込み可能な医療装置の代替実施形態の長手方向の概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る図２の埋め込み可能な医療装置の代替実施形態の長手方向の概略断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る図２の埋め込み可能な医療装置の代替実施形態の長手方向の概略断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るハイブリッドポリマー構造の概略図である。
【図７】本発明の実施形態に係るハイブリッドポリマー構造の代替実施形態の概略図である。
【図８】ポリ（フッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレン）（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）繊維マトリクスの光学顕微鏡画像である。
【図９】ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）ヒドロゲルおよびＰＶＤＦ−ＨＦＰ繊維マトリクスを含む架橋された親水性ポリマーコーティングの共焦点顕微鏡画像である。
【図１０】ＰＥＧヒドロゲルおよびＰＶＤＦ−ＨＦＰ繊維マトリクスを含む架橋された親水性ポリマーコーティングの代替実施形態を１０００倍の倍率で示す共焦点顕微鏡画像である。
【図１１】ＰＥＧヒドロゲルおよびＰＶＤＦ−ＨＦＰ繊維マトリクスを含む架橋された親水性ポリマーコーティングの代替実施形態を２５００倍の倍率で示す共焦点顕微鏡画像である。
【図１２】本発明の実施形態に係る図２の管状医療装置の製造方法の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る図２の管状医療装置の製造方法の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る図２の管状医療装置の製造方法の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明には様々な修正物および代替物の可能性があるが、特定の実施形態が図面に例として示され、以下に詳細に説明されている。しかしながら、本発明を記載された特定の実施形態に限定することは意図していない。むしろ本発明は、特許請求の範囲で定義された本発明の範囲に含まれる全ての修正物、均等物、および代替物を包含することを意図している。
【０００９】
図１は本願の様々な実施形態に係る医療用電気リード線１０の部分断面図である。いくつかの実施形態によると、埋め込み可能な電気リード線は患者の心臓内に移植されるように構成される。いくつかの実施形態によると、医療用電気リード線は患者の神経血管領域内に移植されるように構成される。さらに別の実施形態においては、リード線は人工内耳用のリード線とすることができる。このように、電気リード線は電気ショックまたはパルスを送達する様々な医療処置において利用することができる。
【００１０】
医療用電気リード線１０は、近位端１６から遠位端２０まで延びる絶縁性の管状本体１２を含む。近位端１６は、コネクタ２４を介してパルス発生器（図示なし）に動作可能に接続されるように構成される。少なくとも一つの導体３２は、リード線１０の近位端１６に位置するコネクタ２４からリード線１０の遠位端２０に位置する一つ以上の電極２８まで延びる。導体３２はコイル状またはケーブル状の導体とすることができる。複数の導体３２が用いられるいくつかの実施形態によると、リード線１０が複数のコイル状およびケーブル状の導体３２の組み合わせを含むようにすることができる。コイル状の導体３２が用いられる場合、いくつかの実施形態によると、導体３２は共ラジアル構造または同軸構造の何れかとすることができる。
【００１１】
管状本体１２は可撓性を有しているが、その長さに沿って実質的に非圧縮性を有しており、適切な断面形状を有している。例えば、管状本体１２はほぼ円形の断面形状を有していてもよい。管状本体１２は移植に適したサイズとすることができる。例えば、管状本体１２の外径は約２〜約１５フレンチ（約０．７〜約５．０ｍｍ）とすることができる。管状本体１２は適切な生体適合性を有する電気絶縁材料を含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態において、管状本体１２はシリコーンまたはポリウレタンを含んでもよい。いくつかの実施形態において、管状本体１２はその長さに沿ってほぼ均一な組成を有していてもよい。別の実施形態においては、管状本体１２の組成は例えばその長さおよび厚さの少なくとも一方に沿って、任意の方向に変化するものとしてもよい。
【００１２】
医療用電気リード線１０は送達する治療の種類に応じて、単極、双極、または多極のものとすることができる。複数の電極２８および複数の導体３２が用いられる本願のいくつかの実施形態において、各導体３２は各電極２８を個別にアドレス指定することができるように、各電極２８に一対一で接続されるように適合される。また、管状本体１２は、患者の心臓内の対象位置にリード線１０を送達するためのガイドワイヤやスタイレット等の誘導要素を受容するように適合された一つ以上の管腔を含むことができる。
【００１３】
電極２８は当技術分野で知られるように、任意の電極構成を有することができる。本願の一実施形態によると、少なくとも一つの電極２８はリング電極または部分的にリング電極とすることができる。別の実施形態によると、少なくとも一つの電極２８は衝撃性コイルとすることができる。本願のさらに別の実施形態によると、少なくとも一つの電極２８は露出された電極部分と絶縁された電極部分とを含む。いくつかの実施形態において、電極２８についての構成を組み合わせることができる。電極２８は白金、ステンレス鋼、チタン、タンタル、パラジウム、ＭＰ３５Ｎ、他の同様の導電性材料、白金−イリジウム合金を含む前記の何れかの材料の合金、およびクラッド金属層または複数の金属材料を含む前記の材料の他の組み合わせによってコーティングし、あるいは形成することができる。
【００１４】
様々な実施形態によると、管状本体１２は、一つ以上の電極２８を含む管状本体１２を患者の体内の対象部位に固定して安定させる一つ以上の固定部材（図示なし）を含むことができる。固定部材は能動的または受動的なものとすることができる。例示的な能動的固定部材には、ねじ込み固定部材が含まれる。受動的固定部材の例においては、管状本体１２の遠位端２０に設けられた膨張可能な歯および血管壁の少なくとも一方に対して抵抗するように適合して管状本体１２の遠位部分を予め形成しておくことができる。
【００１５】
リード線１０は、絶縁性を有する管状本体１２の様々な部分を構成するハイブリッドポリマー構造４０（ハイブリッドポリマーコーティングとも記載される）を含む。ハイブリッドポリマー構造４０は、異なる物理的特性および化学的特性の少なくとも一方を有する少なくとも二つのポリマー成分を含む様々なポリマーの組み合わせで構成される。
【００１６】
本願の実施形態は、元の前駆ポリマー材料の内の少なくとも一つと同等または実質的に同等な適切な化学的特性および物理的特性の少なくとも一方を維持しつつも、二つ以上のポリマー材料が組み合わされたハイブリッドポリマー構造４０を生成するための新規な設計および方法を含む。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造４０では、同じポリマー材料を含む既知のポリマー構造からでは予期できないであろう化学的特性および物理的特性の少なくとも一方を得るように、二つ以上のポリマー材料を組み合わせる。例えば、本発明の実施形態によると、二つのポリマーで生成されたハイブリッドポリマー構造４０は前駆ポリマーの一つ、例えば第一ポリマー材料の剛性特性を有するとともに、別の前駆ポリマー、例えば第二ポリマー材料の潤滑特性を有することができる。ハイブリッドポリマー構造４０の非限定的な例には、第二ポリマー材料よりも剛性の高い第一ポリマー材料を有するポリマー構造が含まれる。ハイブリッドポリマー構造４０の別の非限定的な例には、疎水性を示す第一ポリマー材料と、親水性を示す第二ポリマー材料とを有するポリマー構造が含まれる。親水性（濡れ性とも呼ぶ）は、水を吸収するように表面を特徴付ける。これとは対照的に、疎水性は水を吸収しないように、別の言い方をすれば水をはじくように表面を特徴付ける。
【００１７】
本願の様々な実施形態によると、ハイブリッドポリマー構造４０を含む医療用電気リード線１０は様々な用途で使用することができる。ハイブリッドポリマー構造４０を含む医療用管状本体１２は、心臓移植型リード線、バルーンカテーテル、ガイドカテーテル、およびステントを含むがこれらに限定されない様々な血管における医療用途で使用することができる。
【００１８】
図２は、例えば医療用電気リード線１０の管状本体１２（図１）のような管状本体５２を有する医療装置５０の例示的であるが非限定的な一例の概略図である。示すように、管状本体５２は本発明の実施形態によると、ハイブリッドポリマー構造５４で形成される。いくつかの実施形態において、医療装置５０の管状本体５２は例えば内表面である第一表面５６と、例えば外表面である第二表面５８とを含む。必要に応じて、医療装置５０はその長さに沿って可撓性を有するが非圧縮性を有する管状本体５２を有するとともに、適切な断面形状を有する。例えば、医療装置５０の管状本体５２は、ほぼ円形の断面形状を有していてもよい。本明細書で説明するように、ハイブリッドポリマー構造５４は様々な医療装置５０に対していくつかの利点を提供することができる。例えば、ハイブリッドポリマー構造５４は本願の実施形態によると、管状本体５２単一の場合とは異なるが好ましい特定の特性を提供する医療装置５０を生成する。
【００１９】
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造５４は管状医療装置５０の内腔表面に対して潤滑性を向上させる第一ポリマー材料と、装置５０の本体５２に対して所望の剛性特性を提供する第二ポリマー材料を用いて、管状医療装置５０を形成するために使用することができる。他の実施形態において、ハイブリッドポリマー構造５４は医療装置５０の外表面に対して潤滑性を向上させる第一ポリマー材料と、装置５０の本体５２において適切な剛性特性を提供する第二ポリマー材料とを含む。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造５４は抗菌効果、抗炎症効果、患者の体内における生体適合性効果を増加させる第一ポリマー材料で構成された管腔表面および外表面の少なくとも一方を備えた医療装置５０を生成することができ、装置５０の本体５２の一部は適切な機械的特性を提供する第二ポリマー材料を備える。
【００２０】
医療装置の管状本体５２、例えば医療用リード線は本願の実施形態によると、患者の血管系内に埋め込むための適切なサイズとすることができる。医療装置の管状本体５２の外径は例えば約０．０４インチ（１．０ｍｍ）、すなわち約３フレンチから、約０．３９インチ（１０ｍｍ）、すなわち約３０フレンチの範囲内としてもよい。別の実施形態においては、医療装置の管状本体５２の外径は例えば約０．０２６インチ（０．６６７ｍｍ）、すなわち約２フレンチから、約０．１９７インチ（５．００ｍｍ）、すなわち約１５フレンチの範囲内としてもよい。医療装置の適切な外径のサイズはまた、例えば約０．０１９インチ（０．５００ｍｍ）〜約０．０３９インチ（１．００ｍｍ）、約０．０５９インチ（１．５０ｍｍ）〜約０．１３８インチ（３．５０ｍｍ）、０．０７９インチ（２．００ｍｍ）〜約０．１１８インチ（３．００ｍｍ）、０．１０インチ（２．５ｍｍ）〜約１．０インチ（２５ｍｍ）、０．５インチ（１３ｍｍ）〜約１．０インチ（２５ｍｍ）、０．７インチ（１７ｍｍ）〜約１．０インチ（２５ｍｍ）の範囲内としてもよい。医療装置の管状本体５２の壁の厚さは、例えば約０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）〜約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）の範囲内としてもよい。
【００２１】
ハイブリッドポリマー構造５４を含む管状医療装置５０は、本発明の実施形態によると、様々な医療用途で使用することができる。例えば、ハイブリッドポリマー構造５４は挿管チューブ、栄養チューブ、および排水チューブ等の用途で使用するための管状医療装置５０内に組み込むことができる。挿管の用途において、ハイブリッドポリマー構造５４はいくつかの実施形態によると、気管、鼻腔、口腔、または喉頭マスク経路を対象とした挿管チューブ、例えばゼングスターケン−ブレークモア管や経口気管内チューブにおいて使用することができる。栄養チューブの用途においては、ハイブリッドポリマー構造５４はいくつかの実施形態によると、経鼻胃、経鼻空腸、胃の処置、およびストーマ口処置で使用することができ、例えば胃スリーブ、気管内チューブ、内視鏡チューブ、または内視鏡イントロデューサがある。排水チューブの用途においては、ハイブリッドポリマー構造５４はいくつかの実施形態によると、胃チューブ、肺胸チューブ、手術後のチューブやイントロデューサ、感染後のチューブやイントロデューサにおいて使用することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、医療用チューブの管状本体５２は、患者の流体経路内における短期診断処置に適したサイズとすることができる。管状本体５２、例えば気管切開チューブは、例えば約０．３５インチ（９ｍｍ）、すなわち約２７フレンチから、約０．５１インチ（１３ｍｍ）、すなわち約２９フレンチの範囲内の外径を有していてもよい。管状本体５２の外径は、例えば約０．７８インチ（２ｃｍ）、すなわち約６０フレンチとしてもよい。いくつかの実施形態において、管状本体５２の内径は、例えば約０．２インチ（６ｍｍ）〜約０．４インチ（９ｍｍ）の範囲内としてもよい。医療用チューブの壁の厚さは約０．１０インチ（２．５４ｍｍ）としてもよい。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態に係る管状本体１１２を有する埋め込み可能な医療装置１１０の代替実施形態の長手方向の概略断面図である。示すように、管状本体１１２は第一層１２０および第二層１２２を含む。いくつかの実施形態において、第一層１２０は管状本体１１２の内表面を形成する第一表面１１６を有する内層であり、第二層１２２は管状本体１１２の外表面を形成する外層である。
【００２４】
医療装置１１０の管状本体１１２の少なくとも一部は本発明の実施形態によると、ハイブリッドポリマー構造１１４で構成される。いくつかの実施形態において、医療装置１１０の管状本体１１２の全体がハイブリッドポリマー構造１１４で構成される。いくつかの実施形態において、管状本体１１２は複数の部分を有するハイブリッドポリマー構造１１４で一部が生成され、各部分は異なるポリマー材料の組成を有する。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造１１４は構造内に別個の層として不均一に配置された二つ以上のポリマー材料を含む。このように、必要に応じて、構造の一つの層の組成は同じ構造の別の層の組成とは異なったものとすることができる。
【００２５】
図３において、本発明の実施形態に係るハイブリッドポリマー構造１１４の異なる部分は、管状本体１１２内の半径方向の層として表されている。管状本体１１２は必要に応じて、第一表面１１６および第二表面１１８の間にポリマー材料の一つ以上の層を含む。例えば、いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造１１４は一つ、二つ、三つ、四つ、または五つの層を含む。
【００２６】
いくつかの実施形態において、第一層１２０は第一ポリマー材料で構成され、第二層１２２は第二ポリマー材料で構成される。いくつかの実施形態において、第一層１２０および第二層１２２のポリマー材料はその構造的性質および化学的性質の少なくとも一方において異なることから、第一層および第二層によってハイブリッドポリマー構造１１４が形成される。例えば、必要に応じて、第一層１２０の第一ポリマー材料はその構造的性質および化学的性質の少なくとも一方において第二層１２２の第二ポリマー材料とは異なることから、第一層１２０および第二層１２２によってハイブリッドポリマー構造１１４を有する管状本体１１２が形成される。いくつかの実施形態において、管状本体１１２は二つ以上の層で構成され、一つの層は一つ以上のポリマーで構成され、ポリマーの特定の組成および一つ以上のポリマーの特定の物理的形態の少なくとも一方を含む。
【００２７】
ハイブリッドポリマー構造１１４は必要に応じて、ポリマー材料についての様々な物理的形態を含む。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造１１４は繊維マトリクスおよびポリマーネットワーク（周囲ポリマーマトリクス、ポリマー含浸材料とも記載される）を含む。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造１１４は繊維マトリクス、ポリマーネットワーク、および非繊維ポリマー層を含む。
【００２８】
繊維マトリクスは本発明の実施形態によると、複数の分離した繊維で構成された多孔性ポリマー構造である。繊維マトリクスは所与の繊維および一つ以上の隣接する繊維の間に所望のように形成された、空間または空隙とも記載される孔を含む。いくつかの実施形態において、繊維マトリクスの孔には別のポリマー材料が埋め込まれる。いくつかの実施形態において、繊維マトリクス内に埋め込まれたポリマーはポリマーネットワークを形成する。いくつかの実施形態において、ポリマーネットワークは、繊維マトリクスの孔内に埋め込まれる一つ以上のポリマー材料で形成されたポリマー構造である。
【００２９】
総合すると、一つの材料の繊維マトリクスと他の材料のポリマーネットワークとは必要に応じて、埋め込み繊維マトリクス（含浸または集積繊維マトリクスとも記載される）を形成する。いくつかの実施形態において、埋め込み繊維マトリクスは第一層および第二層のポリマー材料で構成され、第二層１２２のポリマー材料は第一層１２０のポリマー材料内に埋め込まれる。別の言い方をすれば、埋め込み繊維マトリクスは必要に応じて、第一ポリマー材料で生成された繊維マトリクスと、第二ポリマー材料で生成されたポリマーネットワークとを有する構造を含む。埋め込み繊維マトリクスの非限定的な例には、第一層１２０の一部、例えば第一ポリマー材料で生成された繊維マトリクスを含み、第二層１２２の一部、例えば第二ポリマー材料で生成されたポリマーネットワークが埋め込まれる。
【００３０】
非繊維ポリマー層は繊維マトリクス内に埋め込まれないポリマー材料とすることができる。いくつかの実施形態において、非繊維ポリマー層は必要に応じて、繊維マトリクスを含む層に隣接して配置される。いくつかの実施形態において、第一層（例えば内層）または第二層（例えば外層）は非繊維ポリマー層で構成される。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は非繊維ポリマー層および埋め込みポリマーを含み、これらは同じポリマー材料で生成される。
【００３１】
いくつかの実施形態において、第一層１２０は繊維マトリクスの形態において第一ポリマー材料で構成され、第二層１２２は非繊維ポリマー層の形態において第二ポリマー材料で構成される。あるいは、別の実施形態においては、第一層１２０は非繊維ポリマー材料の形態において第一ポリマー材料で構成され、第二層１２２は繊維マトリクスの形態において第二ポリマー材料で構成される。これらの種類の実施形態の各々において、第一層１２０の第一ポリマー材料はその構造的性質および化学的性質の少なくとも一方において第二層１２２の第二ポリマー材料とは異なることから、第一層１２０および第二層１２２によってハイブリッドポリマー構造１１４を有する管状本体１１２が形成される。一般に、いくつかの実施形態において、第一層１２０および第二層１２２の間の移行部はさらに別の層を形成する。
【００３２】
図３に示すように、医療装置１１０の管状本体１１２は第一層１２０および第二層１２２の間に、中間層である第三層１２８を含む。いくつかの実施形態において、第一層１２０から第二層１２２への移行は必要に応じて、第三層１２８において生じる。いくつかの実施形態において、第三層１２８は第一層１２０、例えば内層の少なくとも一部と、第二層、例えば外層１２２の少なくとも一部とを含む。いくつかの実施形態において、一つの層（例えば第一層）の少なくとも一部は、隣接する層（例えば第二層）の少なくとも一部内に埋め込まれ、あるいは統合される。あるいは、いくつかの実施形態において、一つの層（例えば第一層）の少なくとも一部は必要に応じて、隣接する層（例えば第二層）の少なくとも一部によって埋め込まれる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、第三層１２８は埋め込み繊維マトリクスの形態である。例えば、いくつかの実施形態において、第三層は第一層１２０内に埋め込まれた第二層１２２の少なくとも一部を含む。別の実施形態においては、第三層は第二層１２２内に埋め込まれた第一層１２０の一部を含む。第三層１２８の非限定的な例には、第一層１２０および第二層１２２の組み合わせから生じる埋め込み繊維マトリクスが含まれ、第一層１２０は第一ポリマー材料で生成された繊維マトリクスを含み、第二層１２２は第二ポリマー材料で生成されたポリマーネットワークを含む。さらに、ハイブリッドポリマー構造１１４の非限定的な例には、第一ポリマー材料の繊維マトリクス１２４で構成された第一層１２０と、第二ポリマー材料の非繊維ポリマー層で構成された第二層１２２と、第一ポリマー材料で生成された繊維マトリクス内に埋め込まれた第二ポリマー材料で生成されたポリマーネットワークで構成された第三層１２８とを含む。
【００３４】
図４は本発明の実施形態に係る管状本体１５２を有する埋め込み可能な医療装置１５０の代替実施形態の長手方向の概略断面図である。示すように、管状本体１５２は第一表面１５６を有する第一層１６０と、第二表面１５８を有する第二層１６２とを含む。例えば、いくつかの実施形態において、第一層１６０は内層であり、第二層１６２は外層であり、第一表面１５６は管状本体１５２の内表面であり、第二表面１５８は管状本体１５２の外表面である。いくつかの実施形態において、第一層１６０は架橋された親水性ポリマーコーティング１７０の形態において、第一および第二ポリマー材料で構成することができる。第一ポリマー材料は繊維マトリクスの形態とすることができ、第二ポリマー材料は繊維マトリクス内に埋め込まれたポリマーネットワークの形態におけるヒドロゲルとすることができる。
【００３５】
図４に示すように、いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造１５４は架橋された親水性ポリマーコーティングの形態において第一および第二ポリマー材料で構成された第一層１６０と、非繊維ポリマー層の形態において第三ポリマー材料で構成された第二層１６２とを含む。いくつかの実施形態において、第三層１６８（例えば中間層）は第一層１６０および第二層１６２の間に形成され、第一層１６０および第二層１６２の部分の組み合わせから生じる埋め込み繊維マトリクスを含む。いくつかの実施形態において、第三層１６８は第一および第二ポリマー材料で生成された架橋された親水性ポリマーコーティング１７０を含む第一層１６０の一部と、第三ポリマー材料で生成された非繊維ポリマー層を含む第二層１６２の一部とを含む。別の言い方をすれば、第三層１６８は第一ポリマー材料で構成された繊維マトリクスと、第二および第三ポリマー材料の両方で構成された埋め込みポリマーとで必要に応じて生成された埋め込み繊維マトリクスである。別の実施形態においては、第三層１６８は第一ポリマー材料で生成された（非埋め込み）繊維マトリクスを含む第一層１６０の一部と、第三ポリマー材料で生成された非繊維ポリマー層を含む第二層１６２の一部とを含む。別の言い方をすれば、第三層１６８は第一ポリマー材料で構成された繊維マトリクスと、第三ポリマー材料のみで構成された埋め込みポリマーとで必要に応じて生成された埋め込み繊維マトリクスである。
【００３６】
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造１５４は架橋された親水性ポリマーコーティングの形態において第一および第二ポリマー材料で構成された第一層１６０と、埋め込み繊維マトリクスの形態において第一ポリマー材料および第三ポリマー材料で構成された第二層１６２とを含み、第一ポリマー材料は繊維マトリクスの形態であり、第二ポリマー材料は繊維マトリクス内に埋め込まれた第一ポリマーネットワーク（例えばヒドロゲル）の形態であり、第三ポリマー材料は繊維マトリクス内に埋め込まれた第二ポリマーネットワークの形態である。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造１５４は必要に応じて、第一層１６０および第二層１６２の間に第三層１６８（例えば中間層）を含み、第三層１６８は埋め込みポリマーを有しない第一ポリマー材料で生成された繊維マトリクスを含む。
【００３７】
図５は本発明の実施形態に係るハイブリッドポリマー構造２１４で生成された埋め込み可能な医療装置２１０の別の実施形態についての長手方向の概略断面図である。示すように、医療装置２１０の実施形態および上述の医療装置１１０、１０の実施形態は必要に応じて実質的に同一であり、従って、医療装置２１０の実施形態についての様々な特徴は、上述の医療装置１１０、１０に関連して説明されたものである。
【００３８】
図５において、医療装置２１０は第一表面２１６、例えば内表面と、第二表面２１８、例えば外表面とを含む管状本体２１２を有する。示すように、ハイブリッドポリマー構造２１４は第一表面２１６から第二表面２１８に延びる層２２８を有しており、第一および第二ポリマー材料を含む。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造２１４の層２２８は二つのポリマー材料を含み、第一ポリマー材料は第二ポリマー材料とは異なる化学的特性および物理的特性の少なくとも一方を有する。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造２１４は二つ以上のポリマー材料の繊維を含む繊維マトリクスを含む。例えば、繊維マトリクスは必要に応じて、第一ポリマー材料で生成された複数の第一繊維と、第二ポリマー材料で生成された複数の第二繊維とを含む。
【００３９】
ハイブリッドポリマー構造２１４の層２２８は、本発明の実施形態によると、第一ポリマー材料で生成された繊維マトリクスと、第二ポリマー材料で生成されたポリマーネットワークとを必要に応じて含む。いくつかの実施形態において、繊維マトリクスは第二ポリマー材料と比較してより小さな、あるいはより大きな第一ポリマー材料の部分を含む。
【００４０】
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造２１４の層２２８は必要に応じて、繊維マトリクスおよび複数のポリマーネットワークを含む。いくつかの実施形態において、各ポリマーネットワークは異なるポリマー材料で生成される。例えば、ハイブリッドポリマー構造２１４の層２２８は必要に応じて、第一ポリマー材料で生成された繊維マトリクスと、第二ポリマー材料で生成された第一ポリマーネットワークと、第三ポリマー材料で生成された第二ポリマーネットワークとを含む。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造２１４は第二ポリマーネットワークと比較してより大きな第一ポリマー材料の部分を含む。別の実施形態においては、ハイブリッドポリマー構造２１４は第二ポリマーネットワークと比較してより小さな第一ポリマー材料の部分を含む。別の言い方をすれば、繊維マトリクスは第三ポリマー材料と比較してより小さな、あるいはより大きな第二ポリマー材料の部分を含み、第一ポリマーネットワークは第二ポリマー材料で生成され、第二ポリマーネットワークは第三ポリマー材料で生成される。
【００４１】
図６は、繊維マトリクス３２５および埋め込みポリマー３３２を含むハイブリッドポリマー構造３１４で生成されたポリマー層の例示的であるが非限定的な一例を示す。示すように、繊維マトリクスは第一ポリマー材料で生成された複数の分離した繊維３３０と、第二ポリマー材料の埋め込みポリマーとで構成される。
【００４２】
繊維マトリクス３２５は本発明の実施形態によると、所与の繊維３３０および一つ以上の隣接する繊維３３０の間に、空間または空隙とも記載される孔３４４を生成するように、互いに重なり合う繊維３３０を含む。孔３４４は隣接する繊維３３０の間に、繊維マトリクス３２５の長さ、幅、および厚さに沿った方向を含む任意の方向に形成してもよい。繊維マトリクス３２５の孔３４４は形状およびサイズを変化させてもよい。孔３４４はマトリクス３２５内の他の孔３４４と互いに接続されてもよい。いくつかの実施形態において、孔３４４はマトリクス３２５内の連続的な多孔性ネットワークを生成する。いくつかの実施形態において、孔３４４は繊維マトリクス３２５の第一表面１１６、１５６、例えば内表面から、繊維マトリクス３２５の反対の層表面、例えば中間層１２８、１６８の表面や第二表面１１８、１５８、例えば外表面への連続的な多孔性ネットワークを生成する（図３〜５参照）。特定の実施形態において、繊維３３０によって生成された複数の孔３４４は、三つの空間的方向（すなわちｘ、ｙ、ｚ方向）の全てに対して繊維マトリクス３２５を通して延びてもよい。
【００４３】
いくつかの実施形態において、図６に示すように、繊維マトリクス３２５は不織マトリクスとしてもよい。例えば、繊維マトリクス３２５は複数のランダムに整列された繊維３３０を含んでもよい。別の実施形態においては、繊維マトリクス３２５は繊維３３０が繰り返しのパターンまたは構成で配向された織布マトリクスとしてもよい。本明細書でさらに説明するように、繊維マトリクス３２５は、例えばブロー溶融、電界紡糸、および力による紡糸を含むがこれらに限定されない様々な方法によって形成してもよい。
【００４４】
繊維マトリクス３２５はハイブリッドポリマー構造を有する管状医療装置に適した物理的特性および化学的特性の少なくとも一方を提供する任意の適切な厚さとしてもよい。例えば、繊維マトリクス３２５は約０．０００１インチ（２．５４μｍ）〜約０．００１インチ（２５．４μｍ）の範囲内の厚さを有していてもよい。適切な繊維マトリクスの厚さにはまた、例えば約０．００１インチ（２５．４μｍ）〜０．０１インチ（２５４μｍ）、約０．００１インチ（２５．４μｍ）〜０．００５インチ（１．２７ｍｍ）、約０．０１インチ（２５４μｍ）〜０．０１５インチ（３８１μｍ）、約０．００２インチ（５０８μｍ）〜０．００４インチ（１．０ｍｍ）、約０．００３インチ（０．８ｍｍ）〜０．００５インチ（１．２７ｍｍ）の範囲が含まれる。別の例においては、繊維マトリクス３２５は約５００ｎｍ〜約３００μｍの範囲内の厚さを有していてもよい。適切な繊維マトリクス３２５の厚さの範囲にはまた、例えば約１５μｍ〜２５０μｍの範囲が含まれる。別の例においては、繊維マトリクス３２５の平均厚さは約０．００３５インチ（９０μｍ）としてもよい。
【００４５】
繊維マトリクス３２５の繊維３３０は例えば約１００ｎｍ〜１０，０００ｎｍの範囲内の直径を有していてもよい。繊維の直径のサイズは、例えば約１００ｎｍ〜３，０００ｎｍとしてもよい。適切な繊維の直径のサイズにはまた、例えば約４０ｎｍ〜２，０００ｎｍ、約１００ｎｍ〜１，５００ｎｍ、または約１００ｎｍ〜１，０００ｎｍの範囲が含まれる。さらに別の例においては、繊維の直径は１００ｎｍ〜８００ｎｍ、または１００ｎｍ〜４００ｎｍとしてもよい。別の例においては、繊維の直径の平均は４００ｎｍ〜１０μｍ、または８００ｎｍ〜１０μｍとしてもよい。
【００４６】
本明細書において上述したように、繊維マトリクス３２５内の繊維３３０はマトリクス３２５内において様々なサイズの孔３４４を生成することができる。繊維の構成および直径は、マトリクス３２５内の孔３４４の平均サイズおよびサイズの範囲に影響を与え得る。例えば、０．２〜１．０μｍの範囲内の直径の繊維３３０を有する不織繊維マトリクス３２５は、１ｎｍ〜０．５μｍの範囲内のサイズの孔を有するマトリクス３２５を生成し得る。
【００４７】
本発明の実施形態によると、繊維マトリクス３２５の繊維３３０に適した材料には、導電性および非導電性ポリマー材料の両方が含まれる。いくつかの実施形態において、繊維マトリクス３２５の繊維３３０は熱可塑性および熱硬化性材料の両方を含む。いくつかの実施形態において、繊維マトリクス３２５の繊維３３０は親水性および疎水性材料の両方を含む。いくつかの実施形態において、繊維マトリクス３２５の繊維３３０はフルオロポリマー材料から形成される。繊維３３０に適したフルオロポリマー材料には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（例えばＫＹＮＡＲ（登録商標）およびＳＯＬＥＦ（登録商標））、およびポリ（フッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロペン）（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）を含んでもよい。繊維３３０に適したポリマーは、例えばポリウレタン、ポリエーテル系ポリウレタン（例えばＴｅｃｏｔｈａｎｅ）、ポリカーボネートポリウレタン（例えばＢｉｏｎａｔｅやＣｈｒｏｎｏｆｌｅｘ）、およびこれらの組み合わせの少なくとも一つを含むがこれらに限定されないウレタン系ポリマーから形成される。繊維３３０に適したポリマー材料の他の例には、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアミド、ナイロン６、ナイロン１２、ポリエーテルイミド、およびこれらの組み合わせの少なくとも一つが含まれるが、これらに限定されない。繊維３３０に適したポリマーはオレフィン系ポリマー、例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）から形成される。いくつかの実施形態において、繊維マトリクス３２５の繊維３３０はブロックポリマー、例えばポリ（スチレン−イソブチレン−スチレン）（ＳＩＢＳ）トリブロックポリマー、ポリイソブチレンポリウレタン（ＰＩＢ−ＰＵＲ）、およびこれらの組み合わせの少なくとも一つから形成される。
【００４８】
図６に示すように、本発明の実施形態に係るハイブリッドポリマー構造３１４はまた、埋め込みポリマー３３２を含む。埋め込みポリマー３３２は、繊維マトリクス３２５の繊維３３０の間に位置する第二ポリマー材料から形成されたポリマーネットワークである。いくつかの実施形態において、埋め込みポリマー３３２はポリマーネットワークを形成し、第二ポリマー材料は繊維３３０の間、すなわち繊維マトリクス３２５の孔３４４内に位置する。いくつかの実施形態において、第一ポリマー材料はその構造的性質および化学的性質の少なくとも一方において第二ポリマー材料とは異なることから、第一ポリマー材料の繊維マトリクス３２５および第二ポリマー材料のポリマーネットワークによってハイブリッドポリマー構造３１４が形成されるように統合される。
【００４９】
いくつかの実施形態において、埋め込みポリマー３３２は、マトリクス３２５内の個々の繊維３３０の表面の少なくとも一部が第二ポリマー材料によって覆われるように繊維マトリクス３２５の孔３４４内に配置される。特定の実施形態において、埋め込みポリマーはマトリクス３２５内の繊維３３０の実質的部分または大部分を覆うように孔３４４内に配置される。いくつかの実施形態において、埋め込みポリマーはマトリクス３２５の孔３４４の少なくとも一部内に配置される。埋め込みポリマーは必要に応じて、特定の位置、例えば繊維マトリクスが他のポリマー材料と結合する中間層（図３および４）におけるマトリクス３２５内の繊維３３０の一部のみを覆うように孔３４４内に配置される。
【００５０】
本発明の実施形態に係る埋め込みポリマーおよび非繊維ポリマー材料の少なくとも一方に適した材料には、導電性および非導電性ポリマー材料の両方が含まれる。いくつかの実施形態において、埋め込みポリマーおよび非繊維ポリマー材料の少なくとも一方は親水性および疎水性材料の両方を含む。いくつかの実施形態において、埋め込みポリマーおよび非繊維ポリマー材料の少なくとも一方に適した材料は、様々な熱可塑性ポリマーおよび熱硬化性ポリマーを含む。いくつかの実施形態において、埋め込みポリマーおよび非繊維ポリマー材料の少なくとも一方は複数の熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、およびこれらの組み合わせの少なくとも一つを含んでもよい。いくつかの実施形態において、埋め込みポリマーおよび非繊維ポリマー材料の少なくとも一方に適した材料は、例えば浸漬コーティング、スプレー処理、エレクトロスプレー、電界紡糸、射出成形、押し出し、およびこれらの組み合わせの少なくとも一つを含むがこれらに限定されない様々な工程の適用に適したポリマーを含む。
【００５１】
例示的な熱硬化性ポリマーには、ポリウレタン、シリコーンポリマー、フェノールポリマー、アミノポリマー、エポキシポリマー、およびこれらの組み合わせの少なくとも一つが含まれるが、これらに限定されない。
【００５２】
例示的な熱可塑性ポリマーには、ポリウレタン、ポリエーテルブロックアミド（例えばＰＥＢＡＸ（登録商標））、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリスチレン（ＰＳ）、シリコーン、ラテックスゴム、ポリ−（スチレン−エチレン−ブチレンスチレン）（ＳＥＢＳ）、ポリ−（スチレン−ｂ−イソプレン−ｂ−スチレン）（ＳＩＳ）、ポリ−（スチレン−ｂ−エチレン−コ−プロピレン−ｂ−スチレン）（ＳＥＰＳ）、ポリ（スチレン−ｂ−イソプレン／ブタジエン−ｂ−スチレン）（ＳＥＥＰＳ）、エチレンおよびプロピレンのコポリマー、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＶＬＤＰＥ、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレンおよびプロピレンのコポリマー、メタロセン重合ポリオレフィン、エチレンメタクリレート（ＥＭＡ）、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）、エチレン−ｎ−ブチルアクリレートコポリマー（ＥｎＢＡ）、エチレン−ブテン、エチレン−オクテン、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）および無水マレイン酸グラフト化エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ  ｇ−ＭＡＨ）、フッ化ポリオレフィン（ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンのコポリマー（ＦＥＰ）、パーフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ｐＣＴＦＥ）、エチレンおよびクロロトリフルオロエチレンのコポリマー（ｐＥＣＴＦＥ）、エチレンおよびテトラフルオロエチレンのコポリマー（ＰＥＴＦＥ）等）、およびこれらの組み合わせの少なくとも一つが含まれるが、これらに限定されない。
【００５３】
図７は繊維マトリクス４２５および埋め込みポリマーを含むハイブリッドポリマー構造４１４の例示的であるが非限定的な一例を示す。いくつかの実施形態において、埋め込みポリマーは親水性ヒドロゲル４４６であり、繊維マトリクス４２５および親水性ヒドロゲル４４６は必要に応じて、架橋された親水性ポリマーコーティング４４２を形成するように統合される。いくつかの実施形態において、親水性ヒドロゲル４４６および埋め込みポリマーについての上述の実施形態は同様に、繊維マトリクスの孔内に配置される。いくつかの実施形態において、親水性ヒドロゲル４４６についての様々な特徴は上述の埋め込みポリマー４３２に関連して説明される。示すように、繊維マトリクスは第一ポリマー材料で生成された複数の分離した繊維４３０と、第二ポリマー材料の親水性ヒドロゲル４４６とで構成される。
【００５４】
いくつかの実施形態によると、ヒドロゲルは繊維マトリクス４２５の繊維４３０の間に配置された親水性ポリマー鎖のネットワークである。架橋された親水性ポリマーコーティング４４２は一般に、本明細書においてその全体が参考として取り入れられる「Improved Lubricious, Biocompatible Hydrophilic Thermoset Coating Using Interpenetrating Hydrogel Networks（相互侵入ヒドロゲルネットワークを用いて改善された潤滑性、生体適合性、親水性、および熱硬化性を有するコーティング）」と題される２０１３年７月２２日付けの米国仮特許出願６１／８５６，９５９号に記載されている。
【００５５】
いくつかの実施形態において、ヒドロゲル４４６が孔４４４内に配置された時、ヒドロゲル４４６は繊維マトリクス４２５の孔４４４を完全に、または部分的に充填してもよい。例えば、ヒドロゲル４４６は繊維マトリクス４２５内の孔４４４全体の少なくとも三分の一を充填してもよい。別の例においては、ヒドロゲル４４６は繊維マトリクス４２５内の孔４４４全体の少なくとも四分の三を充填してもよい。いくつかの実施形態において、親水性ヒドロゲル４４６は繊維マトリクス４２５の孔４４４に浸透し、繊維マトリクス４２５の内部を通して相互接続されたヒドロゲルネットワークを生成してもよい。いくつかの実施形態において、ヒドロゲルネットワークは相互侵入、充填、あるいはマトリクス４２５の孔内に配置されることにより、繊維マトリクス４２５の第一表面から反対の繊維マトリクス４２５の第二表面に延びてもよい。いくつかの実施形態において、ヒドロゲルネットワークは繊維マトリクスの一部のみが繊維マトリクス４２５を形成するように、部分的にマトリクス４２５の孔４４４に浸透する。ヒドロゲル４４６は繊維マトリクス４２５の親水性を高めるのに役立ち、センシング、ペーシングに関する特性および潤滑特性の少なくとも一方に優れた医療装置を提供することができる。
【００５６】
架橋された親水性ポリマーコーティングは、ハイブリッドポリマー構造で構成された医療装置に適切な物理的特性および化学的特性の少なくとも一方を提供する任意の適切な厚さとすることができる。例えば、架橋された親水性ポリマーコーティングは約５００ｎｍ〜３００μｍの範囲内の厚さを有していてもよい。適切なコーティングの厚さの範囲はまた、例えば約１５μｍ〜２５０μｍの範囲を含む。別の例においては、架橋された親水性ポリマーコーティングの平均コーティング厚さは約９０μｍ（すなわち０．００３５インチ）としてもよい。
【００５７】
ヒドロゲル４４６に適した材料には、繊維マトリクス４２５と比較して架橋された親水性ポリマーコーティング４４２の親水性を向上させる材料が含まれる。いくつかの実施形態において、ヒドロゲル４４６は一つ以上の熱硬化性ポリマーを含んでもよい。別の実施形態においては、ヒドロゲル４４６は一つ以上の熱可塑性ポリマーを含んでもよい。さらに別の実施形態においては、ヒドロゲルは熱可塑性および熱硬化性ポリマーの組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態において、ヒドロゲル４４６はポリエチレングリコール（ＰＥＧ）またはＰＥＧ誘導体、例えばＰＥＧ−ジメタクリレート、ＵＶ硬化性ＰＥＧ、ＰＥＧジアクリレート、ポリエチレングリコール−ネオペンチルグリコールジアクリレートメチルアクリレート（ＰＥＧ−ＮＰＤＧＡ）、ＰＥＧ−Ｂｉｏｓｌｉｄｅ（商標）、ＰＥＧ−Ｚ−Ｇｌｉｄｅ（商標）、キトサン−ＰＥＧ、チオール−ＰＥＧ、マレイミド−ＰＥＧ、アミノ−ＰＥＧ、アジド−ＰＥＧ、およびカルボキシル−ＰＥＧを含む。他の心水性材料の例には、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、グリコサミノグリカン（例えばヘパリン）、ポリ［Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）メタクリルアミド］（ＰＨＰＭＡ）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリエチレン／オリゴエチレン、ポリＨＥＭＡ、ポリテトラグライム、ヒアルロン酸、キトサン、およびこれらの任意の誘導体を含むが、これらに限定されない。
【００５８】
ヒドロゲルポリマー成分の数平均分子量は、架橋された親水性ポリマーコーティング４４２の物理的完全性に影響を及ぼし得る。例えば、数平均分子量の低いＰＥＧを含むヒドロゲル４４６においては、数平均分子量の高いＰＥＧを含むヒドロゲル４４６を用いたものと比較してより延性のある架橋された親水性ポリマーコーティング４４２を得ることができる。いくつかの実施形態において、ヒドロゲル４４６は数平均分子量の低いポリマーを含む。例えば、数平均分子量（ＭＮ）の低いＰＥＧは、約４００ｇ／ｍｏｌ〜１，０００ｇ／ｍｏｌ、あるいは約４００ｇ／ｍｏｌ〜５，０００ｇ／ｍｏｌの範囲内の数平均分子量を有していてもよい。別の実施形態においては、ヒドロゲル４４６は数平均分子量の高いポリマーを含む。例えば、数平均分子量の高いＰＥＧは、約５，０００ｇ／ｍｏｌ〜１，２００，０００ｇ／ｍｏｌの範囲内の数平均分子量を有していてもよい。いくつかの実施形態において、数平均分子量の高いＰＥＧは、約５５０ｇ／ｍｏｌ〜１，０００ｇ／ｍｏｌ、約５，０００ｇ／ｍｏｌ〜３０，０００ｇ／ｍｏｌ、約５，０００ｇ／ｍｏｌ〜３００，０００ｇ／ｍｏｌ、約５，０００ｇ／ｍｏｌ〜９００，０００ｇ／ｍｏｌ、約６００，０００ｇ／ｍｏｌ〜９００，０００ｇ／ｍｏｌ、または約５，０００ｇ／ｍｏｌ〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌの範囲内の分子量を有していてもよい。
【００５９】
いくつかの実施形態において、硬化開始剤も含むヒドロゲル溶液を架橋させることによって、ヒドロゲル４４６を繊維マトリクス４２５内に組み込んでもよい。架橋は、熱開始剤または光開始剤等の様々なフリーラジカル開始剤を用いることによって実現してもよい。熱開始剤は熱を受けた時に分解されてフリーラジカルを生成する化合物である。光開始剤はＵＶ光にさらされた時にフリーラジカルを生成する化合物である。ヒドロゲル４４６が繊維マトリクス５０に適用される前に、硬化開始剤がヒドロゲル溶液に添加されてもよい。例示的な硬化方法には、熱、ＵＶ、アルゴンプラズマ処理、およびこれらの組み合わせの少なくとも一つを含むが、これらに限定されない。
【００６０】
いくつかの実施形態においては、過酸化物をフリーラジカル開始剤として使用することができる。過酸化物フリーラジカル開始剤はアルコール、ケトン、および酸から調製可能な熱開始剤である。このような過酸化物は、エーテル類、アセタール類、およびエステル類の形成を通してさらに安定化または誘導体化することもできる。一般に市販されている過酸化物の例には、ベンゾイルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、２−ブタノンペルオキシド、ｔ−ブチルペルアセテート、ｔ−ブチルペルオキシド、２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−２，５−ジメチル−３−ヘキシン、ジクミルペルオキシド、２，４−ペンタンジオンペルオキシド、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ラウロイルペルオキシド、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルカーボネート、１，１´−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、２，２´−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）ジヒドロクロリド、２，２´−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）、２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−２，５−ジメチルヘキサン、２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−２，５−ジメチル−３−ヘキサン、２−ブタノンペルオキシド、４，４´−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、アゾビスイソブチロニトリル、クメンヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ラウリルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、およびｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルカーボネートを含むが、これらに限定されない。
【００６１】
いくつかの実施形態において、フリーラジカルを生成するためにレドックス開始剤を使用してもよい。異なる金属塩は過酸化物と反応した時にラジカルを生成することができ、例えば以下のカチオンＣｒ２＋、Ｖ２＋、Ｔｉ３＋、Ｃｏ２＋、Ｆｅ２＋、およびＣｕ＋の塩がある。いくつかの実施形態において、例えば過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、または過硫酸ナトリウム等の無機過酸化物を使用してもよい。
【００６２】
別の実施形態において、架橋された親水性ヒドロゲル４４６に対してフリーラジカル開始剤としてアゾ開始剤を使用してもよい。アゾ開始剤はジアゼン由来の熱開始剤であり、官能基Ｒ−Ｎ＋Ｎ−Ｒ´（ＲおよびＲ´はアリール基またはアルキル基の何れか）を有する。アゾフリーラジカル開始剤の例には、２，２´−アゾ−ビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、１，１´−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、および４，４−アゾビス（４−シアノ吉草酸）を含むが、これらに限定されない。
【００６３】
いくつかの実施形態において、光開始剤をフリーラジカル開始剤として使用してもよい。いくつかの実施形態において、フリーラジカル光開始剤はアセトフェノン系誘導体およびベンジル系誘導体を含んでもよい。フリーラジカル光開始剤の例には、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル−（２−ヒドロキシ−２−プロピル）ケトン（例えばＢＡＳＦ社から入手可能なＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）２９５９等）、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、２−ヒドロキシ−４´−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチルプロピオフェノン、２−メチル−４´−（メチルチオ）−２−モルホリノプロピオフェノン、２−メチルベンゾフェノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、３，４−ジメチルベンゾフェノン、３´−ヒドロキシアセトフェノン、３−メチルベンゾフェノン、４−（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４−（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４´−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４´−ビス［２−（１−プロペニル）フェノキシ］ベンゾフェノン、４，４´−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４´−ジメトキシベンゾイン、４，４´−ジメチルベンジル、４´−エトキシアセトフェノン、４´−ヒドロキシアセトフェノン、４´−フェノキシアセトフェノン、４´−ｔｅｒｔ−ブチル−２´，６´−ジメチルアセトフェノン、４−ベンゾイルビフェニル、４−ヒドロキシベンゾフェノン、４−メチルベンゾフェノン、９，１０−フェナントレンキノン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾフェノン−３，３´，４，４´−テトラカルボン酸無水物、カンファーキノン、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド、メチルベンゾイルホルメート、ミヒラーケトン、フェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド、およびナトリウムアントラキノン−２−スルホン酸を含むが、これらに限定されない。
【００６４】
いくつかの実施形態において、グルタルアルデヒド、ホルムアルデヒド、ホルマリン、および関連化合物は、多官能価アルコール、例えばアセタールやアミン、イミンまたはエナミン等のための架橋剤として使用することができる。
【００６５】
ヒドロゲル４４６を繊維マトリクス４２５に適用することにより、繊維マトリクス４２５よりも親水性のある架橋された親水性ポリマーコーティング４４２を生成することができる。従って、繊維マトリクス４２５で構成された材料の親水性は、繊維マトリクス４２５の孔４４４内にヒドロゲル４４６を配置することによって向上させることができる。いくつかの実施形態において、ヒドロゲル４４６は、ヒドロゲル４４６よりも低い親水性を示す繊維４３０を有する繊維マトリクス４２５の孔４４４内に配置される。例えば、ＰＥＧヒドロゲル４４６はＳＩＢＳ材料よりも親水性があることから、マトリクス４２５よりも親水性のある架橋された親水性ポリマーコーティング４４２を生成するように、ＰＥＧヒドロゲル４４６をＳＩＢＳ繊維マトリクス４２５の孔４４４内に配置することができる。別の実施形態においては、ヒドロゲル４４６は疎水性を示す繊維４３０を有する繊維マトリクス４２５の孔４４４内に配置される。
【００６６】
ハイブリッドポリマー構造およびコーティングを生成する方法
ハイブリッドポリマー構造３１４、２１４、１１４、１４は本明細書に記載された様々な方法および工程を用いて形成することができる。いくつかの実施形態において、様々な方法および工程についての非限定的な例が以下に提供される。
【００６７】
ハイブリッドポリマー構造の繊維マトリクスは、様々な工程、例えば電界紡糸、溶融ブロー、力による紡糸、およびこれらの組み合わせの少なくとも一つを用いて構成することができる。本明細書に記載された工程または他の同様の工程は、繊維マトリクスを構成するために使用することができる。特定の実施形態において、電界紡糸、溶融ブロー、および力による紡糸技術を修正して使用し、繊維マトリクスを繊維で部分的に、または完全に形成することができる。繊維マトリクスを形成する方法は一般に、本明細書においてその全体が参考として取り入れられる「METHOD FOR COATING DEVICES USING ELECTROSPINNING AND MELT BLOWING（電界紡糸および溶融ブローを用いて装置をコーティングする方法）」と題される２０１２年８月１０日付けの米国特許出願１３／５７１，５５３号に記載されている。いくつかの実施形態において、繊維マトリクスをマンドレル、または他の同様の成形器具の周りに形成することにより、本明細書に記載された工程を用いて繊維マトリクスを管状に成形することができる。
【００６８】
電界紡糸において、電界はポリマー溶液または溶融物をキャピラリー源から引き込むために使用することができる。いくつかの実施形態において、キャピラリー源はシリンジとしてもよい。ポリマー溶液または溶融物は接地コレクタに引き込まれる。電力を供給するために、高電圧電源を使用してもよい。コーティングされる要素、例えば基材は、コーティングされるコレクタ上に配置してもよい。乾燥時、静電材料で薄いポリマーウェブを形成してもよい。いくつかの実施形態において、繊維のサイズは、ポリマー溶液または溶融物中のポリマーの相対濃度を調節することによって制御することができる。
【００６９】
溶融ブローにおいて、装置はポリマー溶融物を収容するように構成される。ポリマー溶融物はオリフィスを通過し、装置を通過する熱風の流れを介してオリフィスを通って伝搬される。ポリマー溶融物はオリフィスを出ると、ポリマー溶融物の伸長を支援する加熱された気流に当てられる。その結果、ポリマー溶融物はコレクタに衝突して繊維を形成する。コーティングされる要素、例えば基材は、単にコレクタの前に配置することもできる。
【００７０】
遠心力紡糸とも呼ばれる力による紡糸において、ポリマー材料は遠心力によって微粒化され、対象要素に対して噴霧される。力による紡糸には、回転式噴霧器とも呼ばれる紡糸口金を含む。ポリマー溶液または溶融物は紡糸口金内に配置され、遠心力によって紡糸口金のオリフィスから引き込まれる。遠心力は溶液または溶融物の表面張力を超えて、対象要素上に噴霧可能なポリマージェットを生成する。紡糸口金から出たポリマージェットは延伸、乾燥、および固化されることにより、対象要素上にナノファイバーを生成する。
【００７１】
ハイブリッドポリマー構造は必要に応じて、非繊維ポリマー層を含む。いくつかの実施形態において、非繊維ポリマー層は様々な工程、例えば浸漬コーティング、スプレー処理、エレクトロスプレー、電界紡糸、射出成形、押し出し、およびこれらの組み合わせの少なくとも一つを用いて形成される。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は繊維マトリクス形成前に、非繊維ポリマー層を形成することによって生成される。別の実施形態においては、ハイブリッドポリマー構造は繊維マトリクス形成後に、非繊維ポリマー層を形成することによって生成される。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は非繊維ポリマー層および繊維マトリクスを同時に形成することによって生成される。いくつかの実施形態において、非繊維ポリマー層の少なくとも一部は、本明細書の工程を用いて繊維マトリクス内に埋め込まれるであろう。
【００７２】
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造はポリマーネットワークと、同じポリマー材料、例えば第一ポリマー材料を有する非繊維ポリマー層とを含む。非繊維層およびポリマーネットワークは必要に応じて、孔の飽和点を越えて繊維マトリクスの孔内に第一ポリマー材料を添加することによって形成される。繊維マトリクスのアクセス可能な孔のほぼ全てがポリマー、例えば第一ポリマー材料で充填された時に、孔の飽和が生じる。一旦孔の飽和点となると、その後増量されたポリマー材料、例えば第一ポリマー材料は必要に応じて、繊維マトリクスに隣接する非繊維ポリマー材料の層を形成するであろう。
【００７３】
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は一連の交互する工程を介して、非繊維ポリマー材料および繊維マトリクスで形成される。例えば、ハイブリッドポリマー構造は、適切な量の液体シリコーン等の液体ポリマーをマンドレルまたは他の成形基材の表面に添加し、複数の繊維に対して液体ポリマー内で電界紡糸を行うことによって、漸次生成することができる。液体ポリマーおよび繊維の混合物は所望に応じて硬化される。必要に応じて、液体ポリマーの第二の適切な量が硬化された混合物に部分的または全体的に添加され、その後、繊維を再度液体ポリマー内に添加する別の電界紡糸工程が行われる。これらの工程を繰り返すことによって、ハイブリッドポリマー構造を構築可能な反復工程が実現される。
【００７４】
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は所与のポリマー材料、例えば第一ポリマー材料のポリマーネットワークを含む。ポリマーネットワークは必要に応じて、第一ポリマー材料を別の材料、例えば第二ポリマー材料で生成された繊維マトリクスの孔内に埋め込むことによって形成される。いくつかの実施形態において、ポリマーネットワークはポリマー材料について、繊維マトリクス上に対して例えば浸漬コーティング、スプレー処理、エレクトロスプレー等の様々な工程を用いることによって形成される。他の例示的な工程には、ポリマー材料について、繊維マトリクス上に対して行う電界紡糸、射出成形、および押し出しを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造を構成するために本明細書の様々な工程を組み合わせることができる。
【００７５】
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は架橋された親水性ポリマーコーティングを含む。架橋された親水性ポリマーコーティングを形成するため、本明細書において上述したように、形成された繊維マトリクスの少なくとも一部にヒドロゲル溶液が適用される。例えば、いくつかの実施形態において、ヒドロゲル溶液は約０．１質量％〜５質量％の範囲内のＰＥＧを溶液内に含んでもよい。いくつかの実施形態において、ヒドロゲル溶液は約０．１質量％〜１質量％、約１．０質量％〜１．５質量％、または約１．０質量％〜５質量％の範囲内のＰＥＧを溶液内に含んでもよい。ヒドロゲル溶液は様々な塗布方法を用いて繊維マトリクスに適用することができる。可能な塗布方法の例には、浸漬コーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、フローコーティング、静電スプレー、プラズマスプレー、スピンコーティング、カーテンコーティング、およびシルクスクリーンコーティングを含むが、これらに限定されない。
【００７６】
ヒドロゲルに対して、個々のヒドロゲルポリマー鎖をともに架橋させるための硬化処理が行われてもよい。硬化処理は硬化開始剤に依存してもよい。いくつかの実施形態において、ヒドロゲル硬化処理は熱またはＵＶ光によって開始されてもよい。別の実施形態においては、フリーラジカル開始剤を開始させること、およびヒドロゲル架橋処理を最適化することの少なくとも一方を目的として、真空圧を利用してもよい。いくつかの実施形態において、コーティングされた繊維マトリクスはヒドロゲルの硬化を開始または促進するため、オーブン内に配置されてもよい。別の実施形態においては、ヒドロゲル硬化処理はＵＶ光によって開始されてもよい。
【００７７】
いくつかの実施形態において、架橋された親水性ポリマーコーティングの繊維マトリクスは、ヒドロゲルコーティングの適用前、最中、または適用後に表面処理が施される。いくつかの実施形態において、表面処理は必要に応じて、繊維マトリクスの表面特性を変化させるために行われる。表面処理は必要に応じて、ヒドロゲルコーティング適用工程を容易にするように繊維マトリクスの表面特性を変化させることができる。特定の実施形態において、表面処理は表面を清潔にし、表面を活性化し、表面を静的に中和し、繊維マトリクス内の繊維配向を再調整することの少なくとも一つを実現することができる。表面処理の一例にはプラズマ処理を含むが、これに限定されない。
【００７８】
プラズマ処理とは、ポリマーの表面特性を変化させるためにイオン化されたガス分子を使用する表面改質処理である。プラズマ処理において、ポリマー材料から揮発性有機化合物を除去してもよい。また、プラズマ処理は一般に結合が容易でなく、あるいは疎水性の特性を示すポリマー材料の表面を活性化するために使用することができる。いくつかの実施形態において、プラズマ処理は、ヒドロゲル３４６が適用される前に繊維マトリクスの表面を一時的に活性化するために使用することもできる。
【００７９】
繊維マトリクスおよび架橋された親水性ポリマーコーティングの特定の例が、本明細書に提供されている。図８はポリ（フッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロペン）（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）繊維で形成された繊維マトリクスの画像を示す。図９〜１１は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）ヒドロゲルおよびＰＶＤＦ−ＨＦＰ繊維マトリクスで形成された架橋された親水性ポリマーコーティングの画像を示す。いくつかの実施形態において、ヒドロゲル溶液の濃度はヒドロゲル適用工程後、繊維の間および繊維の表面上の少なくとも一方の孔内にヒドロゲルが配置されるかどうかに影響を与え得る。図９に示すように、ヒドロゲルはより高い濃度のヒドロゲル溶液、例えば１０質量％のＰＥＧを含むイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）溶液の繊維マトリクスへの適用後、繊維の間および繊維マトリクスの繊維の表面上の空間、すなわち孔内に配置される。図１０および１１は、より低い濃度のヒドロゲル溶液、例えば１．０質量％のＰＥＧを含むＩＰＡ溶液の繊維マトリクスへの適用後、繊維マトリクスの孔内に配置されることなく、繊維マトリクスの繊維の表面上に配置されたＰＥＧヒドロゲルを示す。
【００８０】
いくつかの実施形態において、熱処理がハイブリッドポリマー構造またはハイブリッドポリマー構造の前駆体、例えば繊維マトリクス、埋め込み繊維マトリクス、架橋された親水性ポリマーコーティング、非繊維ポリマー層、およびこれらの組み合わせの少なくとも一つに適用される。いくつかの実施形態において、熱処理は必要に応じて、繊維マトリクス全体の材料特性を変化させるために行われる。非限定的な例として、繊維マトリクス内の繊維対繊維結合の生成および強化の少なくとも一方を支援するために熱処理を行うということがある。別の非限定的な例として、架橋された親水性ポリマーコーティング内のヒドロゲル分子間結合の生成および強化の少なくとも一方を支援するために熱処理を行うということがある。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造またはハイブリッドポリマー構造の前駆体は、別のポリマー材料を追加する前または後に熱処理が行われてもよい。例示的な熱処理には焼結を含むが、これに限定されない。
【００８１】
焼結とは、ポリマー材料を融合可能な熱処理工程である。いくつかの実施形態において、対象のポリマー材料はそのガラス温度またはその付近の温度にさらされる。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造はその前駆材料の少なくとも一つのガラス温度またはその付近の温度にさらされる。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は繊維マトリクス内の繊維対繊維結合の結合強度を向上させるために焼結される。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は架橋された親水性ポリマーコーティング内のヒドロゲル分子間の結合強度を向上させるために焼結される。非限定的な例において、第一ポリマー材料の繊維マトリクスと第二ポリマー材料の埋め込みポリマーとで構成されたハイブリッドポリマー構造は、構造を繊維マトリクスのガラス転移温度にさらすことによって焼結される。従って、いくつかの実施形態において、繊維マトリクスの繊維は焼結工程の際に融合されることにより、より強固で耐久性のあるハイブリッドポリマー構造を生成することができる。
【００８２】
図１２〜１４はハイブリッドポリマー構造を製造する方法５００〜７００を示すフローチャートである。本発明は以下の非限定的な例においてより具体的に説明されるが、これらは単なる例示を目的としており、本発明の範囲に含まれる様々な修正物および変形物は本明細書において既に説明されているか、あるいは当業者にとって明らかなものであろう。
【００８３】
方法５００〜７００は、例えば埋め込み可能な心臓ペーシングリード線や気管切開チューブを含む様々な管状医療装置のハイブリッドポリマー構造を形成するために利用される。いくつかの実施形態において、方法５００〜７００は所与の医療用途に適した物性を提供する。
【００８４】
方法５００は、異なる化学的特性および物理的特性の少なくとも一方を有する二つのポリマー材料で生成された埋め込み繊維マトリクスで構成された一つの層を有するハイブリッドポリマー構造のいくつかの実施形態を生成することを含む。いくつかの実施形態において、第一層は電界紡糸工程を用いてマンドレル上に形成された適切な厚さの繊維マトリクスを含む（ブロック５１０）。いくつかの実施形態において、繊維マトリクスは第一ポリマー材料で構成される。
【００８５】
いくつかの実施形態において、繊維マトリクスの第一層は、第一層が埋め込み繊維マトリクスとなるように修正される。いくつかの実施形態において、埋め込み繊維マトリクスは第二ポリマー材料で生成されたポリマーネットワークを繊維マトリクス内にスプレーコーティングすることによって形成される（ブロック５２０）。いくつかの実施形態において、スプレーコーティング工程によって繊維マトリクスの孔の飽和点を越えない所与の量の第二ポリマー材料が送達された時に、第二ポリマー材料は繊維マトリクス内の埋め込みポリマーとなる。
【００８６】
いくつかの実施形態において、第一ポリマー材料の繊維マトリクスおよび第二ポリマー材料の埋め込みポリマーはともに、ハイブリッドポリマー構造を生成する（ブロック５３０）。
【００８７】
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は管状本体を有する構造を得るため、マンドレルから除去される（ブロック５４０）。
方法６００は、三つの層を有するハイブリッドポリマー構造のいくつかの実施形態を生成することを含む。すなわち、繊維マトリクスを含む第一層（例えば内層）、埋め込み繊維マトリクスを含む第二層（例えば中間層）、および非繊維ポリマー層を含む第三層（例えば外層）である。また、いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は異なる化学的特性および物理的特性の少なくとも一方を有する少なくとも二つのポリマー材料で構成された三つの層を含む。すなわち、第一層は第一ポリマー材料で構成され、第二層は第一および第二ポリマー材料で構成され、第三層は第二ポリマー材料で構成される。
【００８８】
いくつかの実施形態において、繊維マトリクスは力による紡糸工程を用いてマンドレル上に形成される（ブロック６１０）。繊維マトリクスは第一ポリマー材料で構成され、ハイブリッドポリマー構造の第一層を生成する。
【００８９】
いくつかの実施形態において、第二層はポリマーネットワークで生成され、第三層は非繊維ポリマー層で生成される。ともに第二ポリマー材料で生成された非繊維ポリマー層およびポリマーネットワークは、本発明の実施形態によると、射出成形工程を用いて形成される（ブロック６２０）。いくつかの実施形態において、第二層は第二ポリマー材料、すなわち埋め込みポリマー材料が埋め込まれた繊維マトリクスの部分を含む。第二層は、第二ポリマー材料が繊維マトリクスの外表面上に射出され、所望のように繊維マトリクスの孔の少なくとも一部内に埋め込まれた時に形成される。いくつかの実施形態において、射出成形工程においては、繊維マトリクスの孔の飽和点を越える所与の量の第二ポリマー材料を射出する。このように、第三層は、繊維マトリクスの外表面上に必要に応じて配置された第二ポリマー材料によって形成された非繊維ポリマー層を含む。
【００９０】
第一ポリマー材料の繊維マトリクス、第二ポリマー材料のポリマーネットワーク、および第二ポリマー材料の非繊維ポリマー層はともに、ハイブリッドポリマー構造を生成する（ブロック６３０）。
【００９１】
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は繊維マトリクス内の繊維対繊維結合の結合強度を向上させるために焼結される（ブロック６４０）。
ハイブリッドポリマー構造は所望のように管状形状の医療部品または装置を得るため、マンドレルから除去される（ブロック６５０）。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は例えばハイブリッドポリマー構造の焼結工程（ブロック６４０）前のより早い段階において、マンドレルから除去することもできる。
【００９２】
方法７００は三つの層を有するハイブリッドポリマーの実施形態を生成することを含む。すなわち、架橋された親水性コーティングで構成された第一層（例えば内層）、二つの異なるポリマーネットワークを有する埋め込み繊維マトリクスで主に構成された第二層（例えば中間層）、および非繊維ポリマー層で主に構成された第三層（例えば外層）である。また、いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は異なる化学的特性および物理的特性の少なくとも一方を有する少なくとも三つのポリマー材料で構成された三つの層を含む。すなわち、第一層は第一および第三ポリマー材料で構成され、第二層は第一、第二、および第三ポリマー材料で構成され、第三層は第二ポリマー材料で構成される。
【００９３】
繊維マトリクスは、電界紡糸工程を用いてマンドレル上に形成することができる（ブロック７１０）。いくつかの実施形態において、繊維マトリクスは第一ポリマー材料で構成され、ハイブリッドポリマー構造の第一層を生成する。
【００９４】
ともに第二ポリマー材料で生成された非繊維ポリマー層および第一ポリマーネットワークは、本発明の実施形態によると、浸漬コーティング工程を用いて形成することができる（ブロック７２０）。いくつかの実施形態において、第二ポリマー材料は繊維マトリクスの外表面上に適用し、繊維マトリクスの孔の少なくとも一部内に埋め込んでもよい。いくつかの実施形態において、第二層は第二ポリマー材料、すなわち埋め込みポリマー材料が埋め込まれる繊維マトリクスの部分によって形成される。
【００９５】
いくつかの実施形態において、浸漬コーティング工程においては、繊維マトリクスの孔の飽和点を越える適切な量の第二ポリマー材料を適用する。このように、第二ポリマー材料は非繊維ポリマー層、例えば第三層を形成するため、繊維マトリクスの外表面上に配置することができる。
【００９６】
この例示的な方法において、第一ポリマー材料の繊維マトリクス、第二ポリマー材料の非繊維ポリマー層、および第二ポリマー材料の第一ポリマーネットワークはともに、前駆ハイブリッドポリマー構造を生成する。前駆ハイブリッドポリマー構造は、さらなる処理のためにマンドレルから除去することができる（ブロック７３０）。いくつかの実施形態において、前駆ハイブリッドポリマー構造は工程のより早い段階またはより遅い段階において、マンドレルから除去することができる。
【００９７】
いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は架橋された親水性コーティングを含んでもよい。架橋された親水性コーティングは第一層を修正することによって形成することができる。いくつかの実施形態において、第三ポリマー材料で生成されたヒドロゲルは浸漬コーティング工程を用いて、内腔表面において管状の前駆装置の繊維マトリクスに適用される。いくつかの実施形態において、ヒドロゲルは内腔表面においてアクセス可能な孔の一部内に配置され、第二ポリマーネットワークを生成する。いくつかの実施形態において、ヒドロゲルの層は管状本体の内腔表面において繊維マトリクスの外表面を覆ってもよい。ヒドロゲルおよび繊維マトリクスはその後、熱硬化されることにより、架橋された親水性コーティングを形成することができる（ブロック７４０）。
【００９８】
方法７００に示すように、いくつかの実施形態によると、第一および第二ポリマー材料から前駆ハイブリッド構造が生成された後に（ブロック７２０）、架橋された親水性コーティングを繊維の少なくとも一部に形成することができる（ブロック７４０）。あるいは、別の実施形態においては、架橋された親水性コーティングが繊維マトリクスの少なくとも一部に形成された後に（ブロック７４０）、ハイブリッド構造を形成するため（ブロック７２０）、第二ポリマー材料を第一ポリマー材料、例えば繊維マトリクスに添加することができる。これは、ヒドロゲル溶液は第一ポリマー材料、例えば繊維マトリクスがハイブリッド構造を形成するために第二ポリマー材料と組み合わされる前または後の何れかにおいて、架橋された親水性コーティングを形成するように繊維マトリクスに適用することができるためである。
【００９９】
いくつかの実施形態において、第二ポリマーの非繊維ポリマー層、第二ポリマー材料の第一ポリマーネットワーク、第一ポリマー材料から生成された繊維マトリクスを含む架橋された親水性コーティング、および第三ポリマー材料の第二ポリマーネットワークはともに、ハイブリッドポリマー構造を生成する（ブロック７５０）。
【０１００】
ハイブリッドポリマー構造は、繊維マトリクス内の繊維対繊維結合の結合強度を向上させるために焼結することができる。いくつかの実施形態において、ハイブリッドポリマー構造は、架橋された親水性コーティング内のヒドロゲル分子間の結合強度を向上させるために焼結される。
【０１０１】
本発明の範囲から逸脱することなく、記載された例示的な実施形態について様々な修正および追加を行うことができる。例えば、上述の実施形態は特定の特徴について述べているが、本発明の範囲はまた、特徴の異なる組み合わせを有する実施形態や、記載された特徴の全ては含まない実施形態をも含む。従って、本発明の範囲は全ての均等物とともに、特許請求の範囲に含まれる全ての代替物、修正物、および変形物を包含することを意図している。
【０１０２】
実施例１
本発明は以下の実施例においてより具体的に説明されるが、本発明の範囲に含まれる様々な修正および変形は当業者にとって明らかであろうから、これらは単なる例示であることを意図している。
【０１０３】
抗力比較研究
対照サンプル
対照サンプル（サンプルＡ）は、約９．５ｍｍの内径（Ｉ．Ｄ．）および約１１．２ｍｍの外径（Ｏ．Ｄ．）を有する市販の気管切開チューブ（ビボナ社製）とした。
【０１０４】
試験サンプル
一つの試験サンプル（サンプルＢ）は、約９．５ｍｍの内径および約１１．２ｍｍの外径を有するＰＴＦＥチューブで形成した。
【０１０５】
二つの試験サンプル（サンプルＣおよびサンプルＤ）はシリコーンで生成された外層と、架橋された親水性ポリマーコーティングで生成された内層とを含むハイブリッドポリマー構造で構成した。
【０１０６】
サンプルＣおよびＤの内側管状層はシリコーンで生成された非繊維ポリマー層と、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ繊維マトリクスおよびＰＥＧヒドロゲルポリマーネットワークを含む架橋された親水性ポリマーコーティングとを含むハイブリッドポリマー構造で構成した。ハイブリッドポリマー構造および架橋された親水性ポリマーコーティングは、本明細書において上述した工程および方法を用いて構成することができる。
【０１０７】
サンプルＣおよびＤは約９．５ｍｍの内径および約１１．２ｍｍの外径で構成した。サンプルＣおよびＤの円筒状の内層チューブは、９．５ｍｍの内径のチューブを生成するのに適切な直径を有するマンドレル上に繊維を形成することによって構成した。サンプルＣおよびＤは試験前にマンドレルから除去した。
【０１０８】
抗力試験方法
試験サンプルおよび対照サンプルに対してそれぞれラベル付けし、例示的な解剖学的気管の気道をシミュレートした曲がりくねった経路または曲率を有する試験用固定具内に配置した。
【０１０９】
６．８ｍｍの外径を有する気管支鏡を各サンプルの腔内に配置した。気管支鏡の近位端は材料試験機、例えばインストロン試験機に取り付けた。
気管支鏡は曲がりくねった経路に沿って各試験サンプル内に２インチ（５０．８ｍｍ）の距離だけ前進および後退させた。気管支鏡を各サンプル内に前進および後退させている間に最大となった力の測定値を各サンプルについて記録した。
【０１１０】
結果
【０１１１】
【表１】
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試験サンプルおよび対照サンプルについての最大の力のデータを表１に示す。最大の力の値は、気管支鏡が各試験サンプルの腔内を移動している間の気管支鏡の外表面と試験サンプルの内表面との間の摩擦抵抗において測定される。このように、最大の力の値は各サンプルの内腔の潤滑特性の指標を提供する。
【０１１２】
表１は、市販の気管切開チューブ（サンプルＡ）の最大の力が最も高くなった一方で、ＰＴＦＥチューブ（サンプルＢ）の最大の力が最も低くなったということを示している。ハイブリッドポリマー構造で生成されたチューブサンプル（サンプルＣおよびＤ）の最大の力の平均は０．９７５ｌｂｆ（４．３Ｎ）であった。ハイブリッドポリマー構造のチューブ（サンプルＣおよびＤ）の最大の力の平均は市販の気管切開チューブ（サンプルＡ）よりも著しく低かったが、ＰＴＦＥチューブ（サンプルＢ）よりはわずかに高かった。
【０１１３】
この結果は、ハイブリッドポリマー構造で生成された試験サンプル（サンプルＣおよびＤ）が現在市販されている気管切開チューブ（サンプルＡ）と比較して気管支鏡の動きに対する摩擦抵抗が実質的に低い潤滑性の内腔を有するということを示している。
【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５】
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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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