(57)【要約】方法および第一のポリマー成分の少なくとも１つの上層、第二のポリマー成分の中間層、および第三のポリマー成分の少なくとも１つの下層を含み、ここに第一のポリマー成分および第三のポリマー成分の鎖の長さが、第二のポリマー成分の鎖の長さよりも長いことを特徴とする層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含む医療機器を開示する。医療機器は、強度、耐久性および生体適合性の特徴を組合せ、ならびにそれは、引裂および摩耗に耐性があり、優れた圧縮性を有する。医療機器の好ましい設計は、２つの層のＵＨＭＷＰＥ繊維によって囲まれたＬＤＰＥのコアまたはフィルムから生産されたカップである。医療機器は、哺乳動物において移植片として使用可能であり、特に、関節内の人工軟骨として使用して、関節の可動性を確保することができる。
2006511255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のポリマー成分の少なくとも１つの上層、
第二のポリマー成分の中間層、および
第三のポリマー成分の少なくとも１つの下層
を含み、ここに第一のポリマー成分および第三のポリマー成分の鎖の長さが、第二のポリマー成分の鎖の長さよりも長いことを特徴とする層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含む医療機器。
【請求項２】
第一のポリマー成分および第三のポリマー成分が、１００単量体単位を超える、例えば、１０００単量体単位を超える、例えば、約１００００単量体単位を超える、好ましくは２００００単量体単位を超える、より好ましくは３００００単量体単位を超える、さらに好ましくは４００００単量体単位を超える、なおさらに好ましくは５００００単量体単位を超える、最も好ましくは６００００単量体単位を超える請求項１記載の医療機器。
【請求項３】
第一のポリマー成分が、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキシドおよびポリビニルピロリドンから選択される請求項１ないし２のいずれか１記載の医療機器。
【請求項４】
第二のポリマー成分が、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキシドおよびポリビニルピロリドンから選択される前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項５】
第三のポリマー成分が、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキシドおよびポリビニルピロリドンから選択される前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項６】
第一のポリマー成分および第三のポリマー成分が実質的に同一である前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項７】
ポリマー成分が、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレン、好ましくはポリエチレン（ＰＥ）を含む前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項８】
第一および第三のポリマー成分が、長いポリマー繊維からなり、第二のポリマー成分が短鎖ポリマー材料である前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項９】
第一および第三のポリマー成分が超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）繊維である前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項１０】
少なくとも１つの上層および少なくとも１つの下層が、各々、該第一および第三のポリマー成分で構成されたポリマーファブリックの少なくとも２つの層、およびポリマーフィルムの少なくとも１つの層からなり、該ポリマーフィルムが該ポリマーファブリックの２つの層の間に層を構成する前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項１１】
中間層のポリマー成分およびフィルムのポリマー成分が実質的に同一である請求項１０記載の医療機器。
【請求項１２】
該ファブリックが、医療製品の形状に適した形状で生産される請求項１０ないし１１のいずれか１記載の医療機器。
【請求項１３】
該ファブリックの該形状が、繊維を、織る、編む、かぎ針で編む、編組する、交織する、撚り合わせる、固着させる、結びつけるまたは一体化することによって構成され、好ましくはファブリックは織られるか編まれる請求項１０ないし１２のいずれか１記載の医療機器。
【請求項１４】
ファブリックにおけるＵＨＭＷＰＥ繊維が、１ないし１７９度の角度で、例えば８０ないし１００度の角度で、好ましくは約９０度の角度で置かれる交点でお互いを交差する前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項１５】
第一、第二および第三のポリマー成分が医療グレードのものである請求項１０ないし１４のいずれか１記載の医療機器。
【請求項１６】
ファブリックが、高い引張強度および高い摩耗耐性を有する請求項１５記載の医療機器。
【請求項１７】
繊維またはファブリックのストランドの引張強度が、１．０ＧＰａを超える、例えば１．２ＧＰａを超える、好ましくは１．４ＧＰａを超える、より好ましくは１．６ＧＰａを超える、さらに好ましくは１．８ＧＰａを超える、なおさらに好ましくは１．９ＧＰａを超える、最も好ましくは２．０ＧＰａを超える請求項１６記載の医療機器。
【請求項１８】
第二のポリマー成分のポリマーが、分枝していてもよい短鎖ポリマー材料である前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項１９】
フィルムが０．００１および５ｍｍの間の厚さで、例えば０．０１および５ｍｍの間の厚さで、好ましくは０．１および４ｍｍの間、より好ましくは０．２および３ｍｍの間、さらに好ましくは０．３および２ｍｍの間、なおさらに好ましくは０．４および１．５ｍｍの間、最も好ましくは０．５および１ｍｍの間である請求項１０ないし１８のいずれか１記載の医療機器。
【請求項２０】
中間層がコア、フィルムまたはインレーである前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項２１】
コアが、０．１および３０ｍｍの間の厚さで、例えば０．２および２５ｍｍの間、好ましくは０．３および２１ｍｍの間、より好ましくは０．４および１７ｍｍの間、さらに好ましくは０．５および１３ｍｍの間、なおさらに好ましくは０．６および１０ｍｍの間、最も好ましくは０．７および７ｍｍの間である請求項２０記載の医療機器。
【請求項２２】
ポリマー層を、摂氏８０および２５０度の間、例えば摂氏９０および２４０度の間、好ましくは摂氏１００および２３０度の間、より好ましくは摂氏１１０および２２０度の間、さらに好ましくは摂氏１２０および２１０度の間、なおさらに好ましくは摂氏１３０および２００度の間、最も好ましくは摂氏１４０および１９０度の間の温度まで加熱することによって接合させる前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項２３】
接続工程にあるポリマー層を、さらに、例えば５００ｍｂａｒ未満の真空、好ましくは３００ｍｂａｒ未満、より好ましくは１００ｍｂａｒ未満、さらに好ましくは５０ｍｂａｒ未満、なおさらに好ましくは１０ｍｂａｒ未満、最も好ましくは１ｍｂａｒ未満の真空に付す請求項２２記載の医療機器。
【請求項２４】
加熱されると、コアまたはフィルムまたはインレーのポリマーが、ファブリックのＵＨＭＷＰＥ繊維に浸透し、この結果、ポリマー層をお互いに機械的に接合する請求項２２ないし２３のいずれか１記載の医療機器。
【請求項２５】
温度がファブリックの繊維が融解しないレベルに選択される請求項２２ないし２４のいずれか１記載の医療機器。
【請求項２６】
温度が、ファブリックの主要部分は融解しないが、ポリマー製品の最も外側のファブリックの外側の部分の少数の繊維を構成する薄い層は融解するレベルに選択される請求項２２ないし２５のいずれか１記載の医療機器。
【請求項２７】
ポリマー製品の構成が：ファブリック−フィルム−ファブリックである前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項２８】
ポリマー製品の構成が：ファブリック−コア−ファブリックである前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項２９】
フィルムおよびファブリックの１つのさらなる層を、前記ポリマー製品の各側面に置いて、これにより、ポリマー製品の構成が：ファブリック−フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリックとなる請求項２８記載の医療機器。
【請求項３０】
フィルムおよびファブリックの１つのさらなる層を、前記ポリマー製品の各側面に置いて、これにより、ポリマー製品の構成が：ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリックとなる請求項２９記載の医療機器。
【請求項３１】
フィルムおよびファブリックの１つのさらなる層を、前記ポリマー製品の各側面に置いて、これにより、ポリマー製品の構成が：ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリックとなる請求項３０記載の医療機器。
【請求項３２】
フィルムおよびファブリックの１つのさらなる層を、前記ポリマー製品の各側面に置いて、これにより、ポリマー製品の構成が：ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリックとなる請求項３１記載の医療機器。
【請求項３３】
ポリマー製品の構成が：ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリックである請求項２０ないし２６のいずれか１記載の医療機器。
【請求項３４】
多数のフィルムおよびファブリックが、前記ポリマー製品の１側面または両側面に、フィルムおよびファブリックがポリマー製品において順に交代するように置かれる請求項２６ないし３３のいずれか１記載の医療機器。
【請求項３５】
該上層および該下層におけるファブリックおよびフィルムの数が等しくない請求項１０ないし２６または３４のいずれか１記載の医療機器。
【請求項３６】
コア、フィルム、インレーおよびファブリックの数が、ポリマー製品の異なる領域において変化する請求項２０ないし２６または３５のいずれか１記載の医療機器。
【請求項３７】
ファブリックの数が１および１００の間、例えば２および５０の間、例えば２および４０の間、好ましくは２および３５の間、より好ましくは２および３０の間、さらに好ましくは２および２５の間、なおさらに好ましくは２および２０の間、最も好ましくは２および１０の間である請求項１５ないし２６または３４ないし３６のいずれか１記載の医療機器。
【請求項３８】
フィルムの数が０および１００の間、例えば１および５０の間、例えば１および４０の間、好ましくは１および３５の間、より好ましくは１および３０の間、さらに好ましくは１および２５の間、なおさらに好ましくは１および２０の間、最も好ましくは１および１０の間である請求項２０ないし２６または３４ないし３７のいずれか１記載の医療機器。
【請求項３９】
コアの数が０および１００の間、例えば１および５０の間、例えば１および４０の間、好ましくは１および３５の間、より好ましくは１および３０の間、さらに好ましくは１および２５の間、なおさらに好ましくは１および２０の間、最も好ましくは１および１０の間である請求項２０ないし２６または３４ないし３８のいずれか１記載の医療機器。
【請求項４０】
インレーの数が０および５０の間、例えば１および４０の間、例えば１および３０の間、好ましくは１および２５の間、より好ましくは１および２０の間、さらに好ましくは１および１５の間、なおさらに好ましくは１および１０の間、最も好ましくは１および５の間である請求項２０ないし２６または３４ないし３９のいずれか１記載の医療機器。
【請求項４１】
いくつかの層の領域または全体のポリマー層が、フィルムおよびコアまたはフィルムおよびインレーがお互いに向かって置かれる構成を有する請求項２０ないし２６または３４ないし４０のいずれか１記載の医療機器。
【請求項４２】
機器の形状が、金型にプレスすることによって形成されるいずれかの形状であり、該形状が、平面状、曲線状、波状、ウェーブ状、湾曲した、弓のように曲がった、曲がった形状であってもよいがこれらに限定されるものではない表面を構成していてもよく、一方、該機器の総じての形状は、円形、長円形、四角、長方形、立方形、ボウル状、カップ状、クラウン状、キャップ状、円錐状であってもよいが、これらに限定されるものではなく、好ましい形状はカップ状または半球状である前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項４３】
ポリマー材料が要素に付着され、該要素がポリマーまたは非ポリマーである前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項４４】
機器に１またはそれ以上の開口、穴、隙間、穿孔または中空が備えられた前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項４５】
ポリマー製品が、医療機器またはヒトの体の補綴のような哺乳類の体の医療機器として使用するために適合された前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項４６】
ポリマー製品が、該機器がヒトの体内にある時、関節内要素と干渉しないように適合された前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項４７】
該機器が、ヒトの体内でいずれかの構成を支持する、担う、運ぶ、交換する、置き換えるように活用され、高い形状安定性および優れた摩耗耐性を特徴とする前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項４８】
該機器が、完全にまたは実質的に完全に、関節内要素を取り囲む前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項４９】
該機器が、腰内補綴である前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項５０】
ポリマー製品が、補綴機器の表面を構成する前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項５１】
該機器が、軟骨代替物である前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項５２】
該機器が、乳房補綴である前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項５３】
該機器がステントである前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項５４】
該機器がカテーテルである前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項５５】
該機器が、心臓弁である前記請求項のいずれか１記載の医療機器。
【請求項５６】
ポリマー製品の生体適合性医療機器を製造する方法であって、
第一のポリマー成分の少なくとも１つの上層、
第二のポリマー成分の中間層、および
第三のポリマー成分の少なくとも１つの下層
を含む多数の少なくとも３つのポリマー層を得、
ここに第一のポリマー成分および第三のポリマー成分の鎖の長さが、第二のポリマー成分の鎖の長さよりも長く、次いで
該ポリマー層をサンドイッチ構成に置き、次いで
ポリマー層のサンドイッチ構成を、該構成を加熱し、引き続いて、金型にプレスすることによって形付け、ここに加熱およびプレス工程は真空中で行われ、次いで
所望の形状のポリマー製品を提供することを特徴とする該方法。
【請求項５７】
少なくとも３つのポリマー層が、各側面上に少なくとも１つの層のファブリックを持つコアまたはフィルムまたはインレーを構成する請求項５６記載の方法。
【請求項５８】
コアおよびフィルムおよびインレーが、ファブリックとは構成が異なる請求項５７記載の方法。
【請求項５９】
ファブリックの異なる層が同等の構成を有する請求項５７ないし５８記載の方法。
【請求項６０】
医療機器の各側面上の第一のポリマー成分または第三のポリマー成分の少なくとも１つの層が、各々、ファブリックの２またはそれ以上の層を構成し、ファブリックの該２またはそれ以上の層が、各ファブリックの間にポリマー層またはポリマーインレーのフィルムを有する請求項５７ないし５９のいずれか１記載の方法。
【請求項６１】
コアおよびフィルムおよびインレーが、同様のポリマー材料によって構成されている請求項５７ないし６０のいずれか１記載の方法。
【請求項６２】
ポリマー層が、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキシドおよびポリビニルピロリドンから選択されるポリマーよりなる請求項５６ないし６１のいずれか１記載の方法。
【請求項６３】
ポリマー層が、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）およびポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の間から選択されるポリマーよりなる請求項５６ないし６２のいずれか１記載の方法。
【請求項６４】
ポリマー層が、ポリエチレン（ＰＥ）よりなる請求項５６ないし６３記載の方法。
【請求項６５】
ファブリックの構造が、長いポリマー繊維よりなり、コアおよび／またはフィルムおよび／またはインレーが短鎖ポリマー材料よりなる請求項５６ないし６４のいずれか１記載の方法。
【請求項６６】
第一および第三のポリマー成分が、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）繊維である長いポリマー繊維を含む請求項５６ないし６５のいずれか１記載の方法。
【請求項６７】
ファブリックが、ポリマー製品の形状に適した形状に織られる請求項５６ないし６６のいずれか１記載の方法。
【請求項６８】
交点におけるファブリックのＵＨＭＷＰＥ繊維が、１ないし１７９度の角度、例えば８０ないし１００度の角度、例えば約９０度の角度で置かれる請求項５６ないし６７記載のいずれか１記載の方法。
【請求項６９】
ファブリックが、高い引張強度および高い摩耗耐性を有する請求項５７ないし６８のいずれか１記載の方法。
【請求項７０】
第二のポリマー成分が、分枝している短鎖ポリマー材料を含む請求項５６ないし６９のいずれか１記載の方法。
【請求項７１】
フィルムが、０．００１および５ｍｍの間の厚さ、例えば、０．０１および５ｍｍの間、好ましくは０．１および４ｍｍの間、より好ましくは０．２および３ｍｍの間、さらに好ましくは０．３および２ｍｍの間、なおさらに好ましくは０．４および１．５ｍｍの間、最も好ましくは０．５および１ｍｍの間である請求項５７ないし７０のいずれか１記載の方法。
【請求項７２】
コアが、０．１および３０ｍｍの間、例えば０．２および２５ｍｍの間、好ましくは０．３および２１ｍｍの間、より好ましくは０．４および１７ｍｍの間、さらに好ましくは０．５および１３ｍｍの間、なおさらに好ましくは０．６および１０ｍｍの間、最も好ましくは０．７および７ｍｍの間の厚さである請求項５７ないし７１のいずれか１記載の方法。
【請求項７３】
コアまたはインレーが衝撃、圧力および打撃を吸収する請求項５７ないし７２のいずれか１記載の方法。
【請求項７４】
加熱が、摂氏８０および２５０度の間、例えば摂氏９０および２４０度の間、好ましくは摂氏１００および２３０度の間、より好ましくは摂氏１１０および２２０度の間、さらに好ましくは摂氏１２０および２１０度の間、なおさらに好ましくは摂氏１３０および２００度の間、最も好ましくは摂氏１４０および１９０度の間の温度である請求項５６ないし７３のいずれか１記載の方法。
【請求項７５】
真空が、８００ｍｂａｒ未満、例えば５００ｍｂａｒ未満の真空、好ましくは３００ｍｂａｒ未満、より好ましくは１００ｍｂａｒ未満、さらに好ましくは５０ｍｂａｒ未満、なおさらに好ましくは１０ｍｂａｒ未満、最も好ましくは１ｍｂａｒ未満である請求項５６ないし７４のいずれか１記載の方法。
【請求項７６】
造形製品が、放射線によって処理されて、ポリマーをさらに架橋させ、それにより、製品の強度を改善し、該放射線が高エネルギー電子、ガンマ線、フォトン、マイクロ波であってもよいが、これらに限定されるものではない請求項５６ないし７５のいずれか１記載の方法。
【請求項７７】
造形製品が、さらにアニールに付されて、全連結が出現しているのを確実とする請求項５６ないし７６のいずれか１記載の方法。
【請求項７８】
アニールされたポリマー製品が、表面塗装に付され、該製品が、プラズマ重合によって、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）によって塗装される請求項７７記載の方法。
【請求項７９】
表面を塗装されたポリマー製品が、放射線または加熱によって滅菌され、該放射線は、高エネルギー電子、ガンマ線、フォトン、マイクロ波であってもよいがこれらに限定されるものではない請求項７８記載の方法。
【請求項８０】
造形ポリマー製品が、表面塗装に付され、該製品が、プラズマ重合によって、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）によって塗装される請求項７５記載の方法。
【請求項８１】
表面を塗装されたポリマー製品が、電離放射線による処理または加熱によって、同時に、架橋かつ滅菌される請求項８０記載の方法。
【請求項８２】
表面塗装が、１ないし７００ｎｍ、例えば１０および５００ｎｍの間、好ましくは２０および４００ｎｍの間、より好ましくは３０および３００ｎｍの間、さらに好ましくは４０および２００ｎｍの間、なおさらに好ましくは５０および１００ｎｍの間、最も好ましくは６０および９０ｎｍの間の厚みを有する請求項７８ないし８１のいずれか１記載の方法。
【請求項８３】
製品の層状構造が、請求項２６ないし３０に記載の製品に一致している請求項５６ないし８２のいずれか１記載の方法。
【請求項８４】
ポリマー製品の形状およびサイズが、金型にプレスすることによって生産可能であり、該金型は、平面状または丸形またはその間であってもよいポリマー製品を形成し、ここに三次元的形状は金型にプレスすることによって形成できる請求項５６ないし８３のいずれか１記載の方法。
【請求項８５】
ポリマー製品の厚みが、０．００１および４０ｃｍの間、例えば０．００５および３０ｃｍの間、好ましくは０．０１および２０ｃｍの間、より好ましくは０．０２および１０ｃｍの間、さらに好ましくは０．０３および８ｃｍの間、なおさらに好ましくは０．０４および５ｃｍの間、最も好ましくは０．０５および２ｃｍの間の厚みである請求子５６ないし８４のいずれか１記載の方法。
【請求項８６】
請求項１ないし４８のいずれか１記載の層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含む人工軟骨製品。
【請求項８７】
請求項１ないし４８のいずれか１記載の層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含む補綴機器。
【請求項８８】
請求項１ないし４８のいずれか１記載の層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含む腰内補綴。
【請求項８９】
請求項１ないし４８のいずれか１記載の層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含む補綴機器の表面。
【請求項９０】
請求項１ないし４８のいずれか１記載の層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含む乳房補綴。
【請求項９１】
請求項１ないし４８のいずれか１記載の層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含むステント。
【請求項９２】
請求項１ないし４８のいずれか１記載の層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含むカテーテル。
【請求項９３】
請求項１ないし４８のいずれか１記載の層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含む心臓弁。
【請求項９４】
医療機器の生産のための請求項１ないし４８のいずれか１記載の生体適合性ポリマー製品の使用。
【請求項９５】
軟骨代替物の生産のための請求項１ないし４８のいずれか１記載の生体適合性ポリマー製品の使用。
【請求項９６】
補綴の生産のための請求項１ないし４８のいずれか１記載の生体適合性ポリマー製品の使用。
【請求項９７】
腰内補綴の生産のための請求項１ないし４８のいずれか１記載の生体適合性ポリマー製品の使用。
【請求項９８】
乳房補綴の生産のための請求項１ないし４８のいずれか１記載の生体適合性ポリマー製品の使用。
【請求項９９】
ステントの生産のための請求項１ないし４８のいずれか１記載の生体適合性ポリマー製品の使用。
【請求項１００】
カテーテルの生産のための請求項１ないし４８のいずれか１記載の生体適合性ポリマー製品の使用。
【請求項１０１】
心臓弁の生産のための請求項１ないし４８のいずれか１記載の生体適合性ポリマー製品の使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、ポリマーおよびポリマーによって生産される製品に関する。それは、ポリマー製品、特に圧力、衝撃、摩耗、引裂に暴露されるポリマー製品の質を高める方法を開示する。本明細書中で開示するポリマーは、軟骨代替物および医療機器において利用される製品に特に有用である。特に、該製品は、不足している軟骨を置き換え、関節が可動性を維持できるように作られた人工関節スペーサーとして使用することもできる。本出願において引用される全特許および非特許文献は、その全文において、ここに援用される。
【０００２】
発明の背景
多くの補綴医療機器は、膝、腰等のような耐力関節に移植される。そのようなものとして、補綴機器は、非常に強くなければならず、また高度の摩耗耐性を有しなければならない。現在、補綴医療機器産業は、様々な金属およびポリマーおよびその組合せを利用して、補綴機器を加工している。残念ながら、金属およびポリマーの両方は欠点を持つ。例えば、ステンレス鋼、タングステンおよびチタン、およびその合金のような金属は、体の腐食性環境に圧倒されて、最終的には摩耗し始める。そのような摩耗によって、微細な金属粒子が、該機器の接触表面から周囲の組織および骨へと削り取られ、これは潜在的に病気を引き起こす問題を生じる。ポリエチレン、ポリプロピレンおよびナイロンのようなポリマーは摩耗を呈し、これは結果的に組織および骨に拡散する粒子を生成しかねない。これらの補綴医療機器から発生する金属粒子およびポリマー粒子の両方とも、接触する組織および骨と本質的に反応するかもしれず、すなわち組織劣化または壊死を引き起こす可能性があるため、関心事である。
【０００３】
多くの医療機器は、膝、腰等のような耐力関節に移植されるか、あるいは機械的機能が高い強度または形状安定性を提供する心臓弁、乳房補綴、ステント、カテーテル等のように人体内で利用される。そのようなものとして、これらの医療機器は非常に強くなければならず、また高度の摩耗耐性を持っていなければならない。補綴医療機器製造者らは、常に、物理的特性を改良することによって、より良い製品の開発に向けて努力している。例えば、改善された摩耗耐性は、補綴医療機器に与えるべき望ましい質である。強度を失わずに、または酸化的分解反応を引き起こさずに摩耗耐性を改善することは、得難いバランスである。
【０００４】
一般的に、軟骨損傷のような関節損傷は、関節を人工関節で置き換えることによって処理される。しかしながら、深刻な合併症が人工関節の置き換えによって引き起こされ、特に、弛緩問題が非常に高い割合で起こり、結果的に人工関節付近の骨を損傷してしまう。軟骨損傷の場合、全関節を置き換える代わりに、無傷の骨への軟骨置き換えによる修復が好ましいだろう。
【０００５】
耐力補綴医療機器の摩耗率を減らそうと、様々な方法が考案されている、ポリマーに関し、補綴医療機器産業内の一般的な慣習は、架橋したポリマーおよび樹脂を使用して、医療機器を形成することである。ポリマーは、一般的に、化学的触媒反応または照射暴露によって、架橋される。ほとんどの架橋手順は、より大きい摩耗耐性を招く。しかしながら、でたらめな架橋または規制されていない架橋は、弱まったポリマーマトリックスを形成し、これは患者内の機器に置かれる非常に大きい圧力に耐えることができず、上記のような劣化摩耗を招く。
【０００６】
医療機器産業内での１つの一般的な慣習は、架橋されたポリマーおよび樹脂を使用して医療機器を形成することである。「架橋された」ポリマーは、ポリマー材料と定義され、これは、化学または放射線開始の活性化に付され、結果的に個々のポリマー鎖の間に樹木状の結合を形成して、新たな分子間および分子内ネットワークを得る。ポリマー内のこれらの架橋ネットワークは、最初のポリマーとは通常異なる化学的および物理的特性を供する。そのような特性は、増加した摩耗およびクリープ耐性、耐久性等を含む。医療機器を含むポリマー材料のでたらめなまたは規制されていない架橋は、改善された摩耗耐性を招くかもしれないが、強度および他の望ましい特性を犠牲にするだろう。
【０００７】
一般的に、超高分子量ポリエチレン（以下、「ＵＨＭＷポリエチレン」または「ＵＨＭＷＰＥ」と呼ぶ）を使用して、人工腰関節のような補綴関節を作る。近年では、ＵＨＭＷポリエチレン摩耗くずに関する組織壊死および接合部分骨溶解が、補綴関節の長期間弛緩不全の一因であることが、次第に明らかになっている。例えば、人工腰関節におけるＵＨＭＷポリエチレンの寛骨臼カップの摩耗の工程は、多くの微小の摩耗粒子を周囲の組織に導入する。体のこれらの粒子への反応は、組織、特に補綴が固定される骨の炎症および変質を含む。最終的に、補綴は、苦痛なほどに緩くなり、修正されなければならない。摩耗くずに対する組織の反応が、そのような補綴の長期間不全の主要な原因であることが、整形外科医および生体材料科学者によって受け入れられている。
【０００８】
米国出願２００２０００７２１９は、放射線および融解処理された超高分子量ポリエチレン補綴機器を記載する。該文献は、検出可能なフリーラジカルを実質的に全く含まない放射線処理された超高分子量ポリエチレンで形成される体内で使用するための医療補綴を記載する。好ましい補綴は、補綴の摩耗の間、補綴からの粒子の減少された生産を呈し、実質的に酸化耐性がある。そのような機器およびそれに使用される材料の製造の方法も記載される。
【０００９】
米国出願２００２００３７９４４は、放射線および熱処理を用いる低摩耗のためのポリエチレンの架橋を記載する。ポリマーの摩耗耐性を促進する方法、得られたポリマー、およびそのようなポリマーから作成されたインビボ移植片が記載される。本発明の１つの具体例は、ポリマーが、好ましくはガンマ放射線で照射され、次いで、再融解またはアニール等によって熱処理される方法を提示する。好ましくは、得られたポリマー組成物の最も酸化された表面層を除去する。本発明のもう１つの具体例は、架橋しそれを熱処理することによって、ポリマーの摩耗耐性および所望の物理的および／または化学的特性を最適化する一般的な方法を提示する。得られたポリマー組成物は、摩耗耐性があり、インビボ移植片へと加工することができる。
【００１０】
米国出願２００１００４９４０１は、人工ヒト関節用の化学的に架橋された超高分子量ポリエチレンを記載する。特に照射滅菌の前に、ポリマーを架橋することによって、ポリマーの摩耗耐性を高める方法が記載される。特に、本発明は、インビボ移植片における化学的に架橋された超高分子量ポリエチレンの使用を提示する。
【００１１】
発明の概要
本発明の第１の態様は、層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含む医療機器に関し、該層状構造は、第一のポリマー成分の少なくとも１つの上層、第二のポリマー成分の中間層、および第三のポリマー成分の少なくとも１つの下層を含み、ここに第一のポリマー成分および第三のポリマー成分の鎖の長さが、第二のポリマー成分の鎖の長さよりも長い。
【００１２】
第一および第三のポリマー成分は、同様であってもよく、あるいは第一および第三のポリマー成分はお互いとは異なっていてもよい。
【００１３】
好ましい具体例において、本発明は、医療機器を生産する方法を提供する。もう１つの好ましい具体例において、本発明は、ポリエチレン医療機器を生産する方法を提供する。具体的には、本発明は、層状のポリマー構造を提供して、改善された摩耗特徴を有する医療機器を生産する。ポリマーの少なくとも３つの層は層状であり、該層状製品は形状にプレスされてもよい。
【００１４】
用語「医療機器」は、個人の医学的治療を含むいずれかの工程において短期間またはより恒久的に使用され得るいずれの機器と理解されるべきである。
【００１５】
用語「層状（stratified)」は、用語「層状(layered)」および「積み重なった（stacked)」と同意語として使用され、これは製品がポリマー材料の３またはそれ以上の層（layer)または層（strata)によって作られることを意味する。
【００１６】
本発明の医療製品の特徴は、機器の層状構造および機器内の架橋ポリマーによる高い引張強度および改善された摩耗耐性ならびに衝撃、衝突および圧負荷を吸収する能力である。摩耗耐性は、摩耗能力も意味することがある。
【００１７】
用語「層状構造」は、特に、機器のポリマー製品の形成の方法によって、特徴を記載するが、層状構造は、ポリマー成分によって生産される機器において肉眼的に明白であるか、あるいは顕微鏡によって観察可能であってもよく、あるいはそうでなくてもよい。機器の層状構造は、ポリマー成分の化学的分析、また光学顕微鏡使用、コントラスト顕微鏡法またはＮＭＲ顕微鏡法を含む顕微鏡法によって認識できる。医療機器の表面層は任意である。機器の表面層は、化学的分析によって検出可能であるのみである。
【００１８】
好ましい具体例において、ポリマー成分を含む軟骨代替物が生産され、該軟骨代替物は、特に無傷の骨との関節内の損傷した軟骨に対して置き換えることができ、それは、関節内の天然の軟骨の役割を部分的にまたは完全に担うことが可能である。
【００１９】
また、本発明は、様々なタイプの補綴機器および他の医療機器の加工を提供する。本発明は、いずれかの特に形付けられた医療機器または補綴機器に制限されるものではないが、好ましい形状は、寛骨臼カップ、腰内補綴、膝、足首、肩、脛骨および大腿関節、指および親指員、脊椎、肘、足およびつま先員および手首員ならびに乳房補綴、心臓弁、ステント、およびカテーテルを含む。
【００２０】
本発明の１つの具体例において、比較的薄い層で生産されたポリマー成分は積み重ねられ、異なる構成を持つ層がお互いに対して配置される組合せが好ましい。２またはそれ以上の構成のポリマー材料を含む層が利用される。好ましくは、１つの層は、１つのポリマー材料で構成される。１つのポリマー材料は、繊維のような長いポリマー鎖を含むが、他のポリマー材料は、短鎖ポリマー材料を含む。機器の各ポリマー層の厚みは、機器の厚みおよび機器に利用すると決定した層の数によって選択され、各ポリマー層の好ましい厚みは０．１ｍｍおよび１０ｍｍの間であり、任意であるが、好ましいのは、長いポリマー繊維が、短鎖ポリマー材料の層よりも薄いポリマー層で出来ているポリマー層で構築された機器である。
【００２１】
本発明の層状ポリマー層から製造された医療機器は、加熱、真空化およびプレスを含む１またはそれ以上の工程で形作られる。層状ポリマー層は、熱に案内されて、ポリマー層を合せ、同時にまたは後で、ポリマー製品は、医療機器の全体の形状が制御される真空中でプレスされる。ポリマー材料のいずれの余りも切り捨ててもよい。
【００２２】
医療機器は、付属品、または１またはそれ以上の開口と一緒に生産して、医療機器を受け取る個人の体内の機能性を改善したり、あるいは該体内に機器を固定してもよい。
【００２３】
従って、本発明のもう１つの態様は、ポリマー製品の医療機器を生産する方法であり、該方法は、多くの少なくとも３つのポリマー層を得、サンドイッチ構成でポリマー層を置き、次いで、該構成を加熱し、引き続いて、金型にプレスすることによって、ポリマー層のサンドイッチ構成を付形状することを特徴とし、ここに、加熱およびプレス工程は真空中で行われ、所望の形状のポリマー製品を提供する。
【００２４】
具体例において、医療機器は、放射線に付されて、ポリマー材料を架橋し、放射線源は、高エネルギー電子、ガンマ線、光フォトン、マイクロ波を含むがこれらに限定されるものではなく、好ましいのは高エネルギー電子およびガンマ線であり、より好ましいのは高エネルギー電子である。
【００２５】
医療ポリマー機器および体内のその周囲の間の摩擦を減少させるために、形作られたポリマー製品を表面コーティングに付してもよく、該表面コーティングは、摩擦を減少させることが可能ないずれの生体適合性コーティング材料であってもよい。好ましい具体例において、製品は、プラズマ重合処理によって、１０ないし５００ナノメーターのポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）で覆われる。表面コーティングは、潤滑特性を増加させることによって、機器の寿命を増加させ、それにより摩擦を減少させる。
【００２６】
定義
ＬＤＰＥ＝低密度ポリエチレン
ＵＨＭＷＰＥ＝超高分子量ポリエチレン
【００２７】
用語「コア」は、ポリマーの層を記載するのに使用され；該層は、短鎖ポリマー材料で作られる。コアの短鎖ポリマー材料は、所望の厚みに成型される。コアは、主に、衝撃、衝突および圧負荷を吸収する機器の能力を高めるために使用され、また、コアは相互にファブリックの２つの層を付着させることができる。
【００２８】
用語「ファブリック」は、ポリマーの層を記載するのに使用され；該層は、ポリマー繊維のような長いポリマー鎖で作られている。繊維は、テキスタイル構造において組み合わされる。
【００２９】
用語「繊維」は、分子の単位として使用され、ここに繊維は比較的短い長さで、さらに、厚みまたは直径に対する長さの高い割合によって特徴付けられる。
【００３０】
用語「フィラメント」は、小さい直径および連続的と考えられる非常に長い長さの単一のテキスタイル要素として使用される。
【００３１】
用語「フィルム」は、ポリマーの層を記載するのに使用され；該層は短鎖ポリマー材料でできている。フィルムの短鎖ポリマー材料は、所望の厚みに成型される。フィルムは、主に、ファブリックの２つの層をお互いに付着させるのに使用されるが、下記のように、機器に重要な特徴を与えもする。
【００３２】
用語「インレー」は、ポリマーのより小さい層を記載するのに使用され；該層は短鎖ポリマー材料でできている。インレーの短鎖ポリマー材料は、所望の形状および厚みに固定される。インレーは、主に、より高度な圧力および衝撃に付される機器の領域における衝撃、衝突および圧負荷を吸収する機器の能力を高めるのに使用される。
【００３３】
用語「移植片」は、失われたか損傷した機能を差し替えるまたは置き換えるために、体内に挿入される機器に使用される。
【００３４】
用語「医療機器」は、個人の医学治療を含むいずれかの工程において、短期間またはより永続的に使用することができるいずれかの機器と理解される。特に、「医療機器」は移植片であってもよく、ここに用語移植片は、例えば数年間といった長期間、ヒトまたは動物の体内に挿入されるように意図された機器を指す。用語「ストランド」は、同時に生成され軽く結合した平行フィラメントのアセンブリとして使用される。
【００３５】
発明の詳細な記載
本発明は、医療機器に使用されるポリマー組成物における改良された摩耗耐性および高い引張強度および強靱性の所望のバランスを提供する。補綴機器を含む異なるポリマー基材の量を調節することによって、強靱性または強度のような他の所望の特性を犠牲にせずに、摩耗耐性を改良することが可能であることが分かっている。図１を参照すると、医療機器の層状構造が示される。本発明の製品は、高い引張強度および改良された摩耗耐性ならびに衝撃、衝突および圧負荷を吸収する能力を有し、またそれは引裂量を減らす。
【００３６】
医療機器用の材料は、一次ポリマーであり、第一のポリマー成分の少なくとも１つの層は高分子量を有し、第二のポリマー成分の少なくとも１つの層が低分子量である。より長いポリマーおよびより短いポリマーのこの組合せは、引裂、張力および圧縮によって測定された強度を含む機器の特徴を提供する。
【００３７】
本発明の主な態様は、第一のポリマー成分の少なくとも１つの上層、第二のポリマー成分の中間層、および第三のポリマー成分の少なくとも１つの下層を含み、ここに第一のポリマー成分および第三のポリマー成分の鎖の長さが、第二のポリマー成分の鎖の長さよりも長いことを特徴とする層状構造を持つ生体適合性ポリマー製品を含む医療機器である。
【００３８】
本発明の本質は、異なるポリマー層の構成の選択ならびに第一、第二および第三のポリマー成分を含むポリマー層の数、ならびに該ポリマー層の厚みおよび第二のポリマー成分の任意の層のサイズおよび位置の選択である。
【００３９】
本発明のもう１つの具体例は、ポリオレフィンポリマーおよび樹脂の層を提供する。本発明の状況内で、ポリマーは、同様のまたは異なる単量体の反復単位を有する有機化合物と定義される。樹脂は、本明細書中では、固形商品に硬化するのに適した成型用材料としての用途を有する部分的に硬化されたポリマーとして定義される。
【００４０】
具体例において、本発明のポリマー層のポリマーおよび樹脂は、ポリオレフィンポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリテトラフルオルエチレン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリシラン、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリアミド、ポリエステル、ポリアルキルアクリレート、ナイロン、ゴムおよびエポキシ樹脂であってもよい。ポリマーの上記リストは包括的ではなく、他のポリマーが本発明において使用されてもよいことは理解されるべきである。好ましいのはポリエチレンおよびポリプロピレンである。最も好ましいのはポリエチレンである。
【００４１】
好ましくは、第一、第二および／または第三のポリマー層のポリマー材料は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、高分子量ポリプロピレン（ＨＭＷＰＰ）、高分子量ポリエチレン（ＨＭＷＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）および超高分子量ポリプロピレン（ＵＨＭＷＰＰ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリプロピレン（ＨＤＰＰ）および低密度ポリプロピレン（ＬＤＰＰ）、超高密度ポリエチレン（ＵＨＤＰＥ）、超高密度ポリプロピレン（ＵＨＤＰＰ）、架橋ポリエチレン、非架橋ポリエチレン、架橋ポリプロピレン、および非架橋ポリプロピレンのようなポリエチレンの群またはポリプロピレンの群からであってもよい。本発明のこの具体例において、上記のポリマー、またはそれらの同等物のいずれの組合せを使用してもよい。
【００４２】
第一のポリマーおよび第三のポリマー成分
第一のポリマー成分および第三のポリマー成分を含むポリマーは、好ましくは、１００単量体単位を超える、例えば１，０００単量体単位を超える、例えば１０，０００単量体単位を超える、好ましくは２０，０００単量体単位を超える、より好ましくは３０，０００単量体単位を超える、さらに好ましくは４０，０００単量体単位を超える、なおさらに好ましくは５０，０００単量体単位を超える、最も好ましくは６０，０００単量体単位を超える。
【００４３】
本発明の第一および第三のポリマー成分を含む上層および下層のポリマーは、好ましくは、１，０００および１００，０００，０００の間、例えば１０，０００および７５，０００，０００の間、例えば５０，０００および５０，０００，０００の間、好ましくは７５，０００および２５，０００，０００の間、より好ましくは１００，０００および１，０００，０００の間、さらに好ましくは２００，０００および８００，０００の間、なおさらに好ましくは３００、０００および７００，０００の間、最も好ましくは４００，０００および６００，０００の間の分子量を有する。
【００４４】
好ましい具体例において、第一のポリマー成分および第三のポリマー成分を含むポリマーは、上記のポリマーから生産された長いポリマー繊維、フィラメントまたはストランドを含み、該繊維およびフィラメントを生産するのに好ましいポリマーは、高分子量ポリエチレン（ＨＭＷＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、超高密度ポリエチレン（ＵＨＤＰＥ）、架橋ポリエチレンおよび非架橋ポリエチレンを含むがこれらに限定されるものではないポリエチレンの群から選択することができる。本発明の最も好ましいポリマーは、ＵＨＭＷＰＥから生産される繊維である。第一のポリマー成分および第三のポリマー製品のポリマーは、機器に、強度および摩耗耐性を提供する。
【００４５】
本発明の上層および下層の好ましいポリマーはＵＨＭＷＰＥであり、好ましい組合せはＵＨＭＷＰＥおよびＨＤＰＥである。
【００４６】
上層および下層ポリマー材料のさらなる成分は、編みパターン、織りパターン、海綿状パターンまたはらせん状パターンのマトリックスに組み込むことができ、繊維およびフィラメントは、補強特性を有するさらなる成分を含む。該繊維は炭化物、窒化物、ホウ化物、炭素および酸化物繊維のような無機繊維であってよく、該補強はダクロン（Ｄａｃｒｏｎ）のような有機起源のものとすることができる。
【００４７】
第二のポリマー成分
第二のポリマー成分を含む中間層は、短鎖ポリマー材料から構築することができ；ポリマーは上記のポリマーから選択することができる。短鎖ポリマーは、約１００単位未満、例えば約９０単位未満、例えば約８０単位未満、好ましくは約７０単位未満、より好ましくは約６０単位未満、さらに好ましくは約５０単位未満、なおさらに好ましくは約４０単位未満、最も好ましくは約３０単位未満を有する。短鎖ポリマー材料は、鎖の間に、架橋を有しなくてもよく、弱いファン・デル・ワールス力のみを有する。分子量は、好ましくは、約１０，０００未満、例えば約９，０００未満、例えば約８，０００未満、好ましくは約７，０００未満、より好ましくは約６，０００未満、さらに好ましくは約５，０００未満、なおさらに好ましくは約４，０００未満、最も好ましくは約３，０００未満である。
【００４８】
フィルム、コアおよびインレーポリマー層を構成する中間層を生産するのに好ましいポリマーは、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、高分子量ポリエチレン（ＨＭＷＰＥ）、高分子量ポリプロピレン（ＨＭＷＰＰ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、高密度ポリプロピレン（ＨＤＰＰ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）および低密度ポリプロピレン（ＬＤＰＰ）を含むがこれらに限定されるものではないポリエチレンの群またはポリプロピレンの群から選択することができる。好ましいのは、ＬＤＰＥおよびＬＤＰＰのような短鎖ポリマー材料である。さらに好ましいのは、分枝ポリマーである。最も好ましいのは、ポリエチレンの短鎖ポリマー材料である。
【００４９】
上記の第一、第二および第三ポリマー成分から、ファブリック、フィルム、コアおよびインレーを含む異なるポリマー層を構築する。これらのポリマー層は、さらに下記する。
【００５０】
ファブリック
前述の第一および／または第三のポリマー成分を含むより長いポリマーから、医療機器の上層および下層を構成するファブリックを構築することができる。好ましいのは、ＵＨＭＷＰＥ繊維のファブリックである。ファブリックは、本明細書中の他所で記載するように、第一および／または第三のポリマー成分に対応する。
【００５１】
ファブリック内で、第一のポリマー成分および第三のポリマー成分は、好ましくは、繊維の形態である。繊維の構築方法は、当業者に知られている。ポリマーは、ゲル紡糸またはフィラメントによって、繊維に整列させ、および／または紡糸することができ、これは再びストランドに紡績してもよい。該繊維および／またはフィラメントおよび／またはストランドから、ポリマー材料の層を製造することができる。
【００５２】
ファブリックは、適した形状へと生産され、該形状は、好ましくは、繊維および／またはフィラメントおよび／またはストランドを、織る、編む、かぎ針で編む、編組する、交織する、撚り合わせる、固着させる、結びつけるまたは一体化することによって構築される。好ましくは、ファブリックは、織られるか、あるいは編まれる。
【００５３】
具体例において、ファブリックは、異なる技術を用いて織ることができ、該技術は、織られたひも、織られた亜麻布、織られたマット、織られたケルトおよび織られた綾織を含むが、これらに限定されるものではない。当業者はこれらの技術の変形を知っており、該変形はここに組み込まれる。
【００５４】
本発明の具体例によると、ポリマー繊維を、９０度の角度を持つ交点を含む四角いファブリックに織る。ファブリックの寸法および織物のスタイルは任意であり、好ましいのは３：１（綾織）の結合スタイルである。厚みが許す限り、ファブリックはロールへと巻かれ、適当なピースを切り取り、しかる後層状ポリマー成分を構築する。使用可能な製品は、ＤＳＭからのＤｙｎｅｅｍａ（登録商標）、Ａｌｌｉｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｉｎｃ．からのＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）を含むが、これらに限定されるものではない。好ましくは、ファブリックは、本明細書中の他所記載のように、医療機器の構築の工程において機能することができる。
【００５５】
もう１つの具体例において、上記構成の繊維、フィラメントまたはストランドは、ポリマー製品の形状に適した形状のファブリックへと織る。ファブリックの形状は、円形、楕円形、三角、四角形、四角、長方形、五角形、六角形等を含むがこれらに限定されるものではないいずれの可能な形状であってもよく、いずれかの方向で左右対称または非対称であってもよい。ファブリックの好ましい形状は四角形および円形である。
【００５６】
１つの具体例において、ファブリックの各層の繊維は、お互いの上に位置されて構造を作り、ここに、交点の角度は、１ないし１７９度、例えば、４０ないし１５０度の角度、例えば６０ないし１３０度の角度、例えば７０ないし１１０度の角度、例えば８０ないし１００度の角度、例えば約９０度の角度である。最も好ましいのは、繊維およびストランドの交点が、約９０度の角度である。
【００５７】
ファブリックの厚みは、好ましくは、厚みならびに繊維および／またはフィラメントおよび／またはストランドの数およびファブリックにおけるこれらの繊維、フィラメントおよびストランドの間の距離によって決定される。ファブリックの全体的な厚みは、好ましくは０．００１ｍｍおよび３ｍｍの間、好ましくは０．０１ｍｍおよび２ｍｍの間、より好ましくは０．０２ｍｍおよび１．５ｍｍの間、さらに好ましくは０．０３ｍｍおよび１．０ｍｍの間、なおさらに好ましくは０．０４ｍｍおよび０．０８ｍｍの間、最も好ましくは０．０５ｍｍおよび０．０６ｍｍの間である。
【００５８】
１つの具体例において、ファブリックのエリア重量は、好ましくは約１０ｇ／Ｍ２および５００ｇ／Ｍ２の間、好ましくは約５０ｇ／Ｍ２および３００ｇ／Ｍ２の間のエリア重量、より好ましいのは約７５ｇ／Ｍ２および２５０ｇ／Ｍ２の間のエリア重量、さらに好ましいのは約１００ｇ／Ｍ２および２００ｇ／Ｍ２の間のエリア重量、なおより好ましいのは約１２５ｇ／Ｍ２および１７５ｇ／Ｍ２の間のエリア重量、さらにより好ましいのは約１４０ｇ／Ｍ２および１６０ｇ／Ｍ２の間のエリア重量、最も好ましいのは約１５０ｇ／Ｍ２のエリア重量である。
【００５９】
ファブリックが本明細書中の記載によって生産される繊維、フィラメントおよびストランドは、好ましくは１００および６５０ｄｔｅｘの間の繊維直径を有していてもよい。たて糸の繊維直径は、好ましくは約３００−６５０ｄｔｅｘ、より好ましくは約３５０−５５０ｄｔｅｘ、さらに好ましくは約４００−５００ｄｔｅｘ、最も好ましくは約４３０−４６０ｄｔｅｘである。緯糸は、好ましくは約１００−３５０ｄｔｅｘ、より好ましくは約１５０−３００ｄｔｅｘ、さらに好ましくは約１７５−２５０ｄｔｅｘ、最も好ましくは約２１０−２３０ｄｔｅｘである。
【００６０】
ファブリックは、同等の厚みを持つ繊維またはフィラメントまたはストランドで構成される必要はない。いくつかのストランドが残りよりも大きい厚みを有する織られたファブリックを使用してもよい。このように、例えば、中間の各第二、各第三またはそれ以上のストランドが、ファブリックのストランドの残りより大きい厚みを有していてもよい。
【００６１】
また、本明細書中記載のファブリックは、異なるポリマーのストランドによって構成されていてもよい。該異なるポリマーは、本明細書中上記リストのポリマーの間から選択することができる。２またはそれ以上のポリマーが、ファブリックの構成に使用されてもよい。
【００６２】
具体例において、ファブリックの厚みは、上記のような異なる厚みのポリマーストランドまたはファブリックを構築するのに利用される異なるポリマーによって変動し得る。また、ストランドｐｒ  ｃｍの異なる数を使用してもよい。
【００６３】
具体例において、ファブリックの１またはそれ以上の内部層の表面寸法は、医療機器の総表面寸法より小さくてもよい。より小さい層のファブリックは、インレーを包むことができる。
【００６４】
もう１つの好ましい具体例において、ファブリックは、高い引張強度および高い摩耗耐性を有する。引張強度の度合いは、繊維を生産するのに利用されるポリマーおよび繊維の厚みによって決定される。ファブリックにおけるストランドまたは繊維の引張強度は、好ましくは約１．０ＧＰａを超える、例えば１．２ＧＰａを超える、好ましくは１．４ＧＰａを超える、より好ましくは１．６ＧＰａを超える、さらに好ましくは１．８ＧＰａを超える、なおさらに好ましくは１．９ＧＰａを超える、最も好ましくは２．０ＧＰａを超える。
【００６５】
もう１つの具体例において、ファブリックにおけるストランドまたは繊維の引張強度は、好ましくは０．０５ＧＰａを超える、例えば０．１ＧＰａを超える、好ましくは０．３ＧＰａを超える、より好ましくは０．５ＧＰａを超える、さらに好ましくは０．７ＧＰａを超える、なおさらに好ましくは０．８ＧＰａを超える、最も好ましくは０．９ＧＰａを超える。
【００６６】
用語「繊維」は、第一および第三のポリマー成分を含むファブリックの記載において使用されるが、フィラメントおよび／またはストランドおよび／またはポリマー単位の長い鎖を含む他の成分を、繊維の代わりに使用してもよい。
【００６７】
ファブリックは、機器の補強ファブリックまたは組織を構成する。
【００６８】
フィルム、コアおよびインレー
ポリマー製品の中間層は、第二のポリマー成分を含む。該ポリマー成分は、上記のようないずれの短鎖ポリマー材料または低密度ポリマー材料であってもよい。また、繊維および／またはフィラメントおよび／またはストランドのような長鎖ポリマー材料の切られたストランドを、短鎖ポリマー材料として利用してもよい。好ましいのは、短鎖ポリマーを含む切られたストランドが低密度ポリマー材料または本明細書中の他所記載のような第二のポリマー成分を含むポリマーでマトリックスに成型される時である。
【００６９】
「切られたストランド」は、繊維および／またはフィラメントおよび／またはストランドから切られたより短い鎖またはストランドを意味する。
【００７０】
具体例において、ポリマー層を含む該中間層は、フィルム、コアまたはインレーを含む。
【００７１】
ポリマー層「フィルム」、「コア」および「インレー」は、同様のまたは実質的に同様のあるいは異なるポリマーで生産され得る。好ましいのは、同様のポリマーによって生産されるフィルム、コアおよびインレーのポリマー層である。使用するのに適したポリマーは、上記の通りである。
【００７２】
フィルム、コアおよびインレーの差異は、ポリマー層の寸法であってもよい。該寸法は、ポリマー層の機能によって決定される。フィルム、コアおよびインレーは、お互いと厚みが異なっていてもよいが、同様の厚みを持っていてもよく、そのためにフィルムおよびコアは医療機器の構成においてお互いを置き換える時もある。
【００７３】
フィルムおよびコアの視覚的差異は、好ましくは、厚みに基づき、ここにフィルムは一般的にコアより薄い。フィルム層の主な目的は、お互いに、ファブリックの２つの層を付着させ、同時に、衝撃、衝突および圧負荷を吸収する能力のような特徴を機器に供することである。
【００７４】
また、コアは、お互いにファブリックを付着することができ、フィルムと同じ特徴を機器に供するが、コアは、コア層を含まない機器よりも高い度合いの衝撃および圧負荷に付される機器において利用することができる。
【００７５】
コアおよびインレーの差異は、ポリマー層の長さおよび幅に基づき、インレーはコアより小さくてもよい。インレーの機能は、医療機器の特定の領域において衝撃および圧力を吸収することである。１つの機器のインレーは、もう１つの機器のコアより大きくてもよい。
【００７６】
１つの具体例において、該中間層は、フィルムまたはコアまたはインレーを含む。フィルムおよびコアは、上記ポリマーを含み、該ポリマーを融解することによって構築できる。ポリマーの混合物を使用して、フィルム、コアまたはインレーを構築することができる。融解されたポリマーマスを、いずれかの可能な方法によって形成することができ、該方法は当業者に知られている。該方法は、ブロー成型、押出、ホイル成型、射出成型、圧縮成型を含むがこれらに限定されるものではなく、好ましいのはブロー成型である。好ましい方法は、小さなまたは大きな開放金型／バットにおける融解されたポリマーマスの成型または射出成型であり、材料の厚みは任意であるが、固化に続いて変化されないように選択される。固化に引き続いて、固形化されたポリマーマトリックスは、適した寸法に切断し、押抜きし、あるいは打ち抜かれる。
【００７７】
フィルムの適した寸法は、適用の範囲によって決定される。フィルムの好ましい適用は、ファブリックの２つの層の間の薄いポリマー層としてであり、この状況においてフィルムの長さおよび幅を含むサイズは、少なくとも医療機器を生産するのに使用されるポリマー材料の長さおよび幅であり、これにより、フィルムは四角、円形またはいずれかの他の寸法であることができ、ポリマー材料のいずれの余りも医療機器の形成に引き続いて除去される。
【００７８】
具体例において、機器は、ファブリック、フィルム、コアおよび／またはインレーの層から構築され、ここに該層は各々、ポリマー層の余りを除去するいずれの工程もなくして機器を構築するのに適した寸法を有する。この工程において、フィルム、コアおよび／またはインレーのポリマー層は、ファブリックの最外の層より小さい寸法を有していてもよい。ポリマー層のサイズを生産される機器の形成に調整するために、ファブリックの内側の層はファブリックの最外の層より小さくてもよい。また、医療機器の内側を構成するファブリックの最外の層は、医療機器の外側を構成するファブリックの最外の層より小さくてもよい。
【００７９】
また、コアの適した寸法は、適用の範囲によって決定される。コアの好ましい適用は、ファブリックの２つの層の間のポリマー層としてであり、ここにコアはファブリックの該２つの層の間に長さおよび幅を含む全領域を満たし、この状況において、コアのサイズは、少なくとも医療機器を生産するのに使用されるポリマー材料の長さおよび幅であり、これにより、コアは四角、円形またはいずれかの他の寸法であってもよく、ポリマー材料の余りは、好ましくは、医療機器の形成に引き続いて除去される。
【００８０】
また、インレーの適した寸法も、適用の範囲によって決定される。インレーの好ましい適用は、ファブリックまたはフィルムの２つの層の間の領域の一部を満たすポリマー層としてであり；これにより、インレーは、医療機器の目的に適当ないずれの寸法も含むことができる。インレーは、適当な寸法に成型されるかあるいは適当な寸法に切断される。
【００８１】
コアおよびインレーの好ましい厚みは、機器の構築における該厚みの減少によって選択される。プレス工程の間、コアおよびインレーの厚みは、最大５０％まで減少され得、インレーおよび／またはコアの短鎖ポリマーは、ファブリックの層の間でプレスされる。プレス工程によって、コアおよびインレーの２つの寸法の長さを含む他の寸法は、厚みが減少するにつれ、増加する。
【００８２】
コアまたはインレーが作られる材料と異なる非ポリマー材料の物体またはポリマー材料の物体を、コアまたはインレー内に置いてもよい。該物体は、金属球または金属シートを含むが、これらに限定されるものではない。物体は、成型工程において、インレーまたはコアに組み込まれてもよく、あるいは成型工程またはその後で、インレーまたはコアに作られた穴に入れてもよい。インレーにおける物体の例は、インレーにおける金属球である。
【００８３】
フィルムおよびコアの差異は、流体境界線を有し、ここにフィルムおよびコアの有用性は相互交換的であってもよい。また、コアおよびインレーの差異は、流体境界線を有し、コアおよびインレーの有用性は相互交換的であってもよい。
【００８４】
１つの具体例において、フィルムは他所に記載通りに調製され、フィルムは、好ましくは０．００１および５ｍｍの間の厚さ、例えば０．０１および５ｍｍの間、好ましくは０．１および４ｍｍの間、より好ましくは０．２および３ｍｍの間、さらに好ましくは０．３および２ｍｍの間、なおさらに好ましくは０．４および１．５ｍｍの間、最も好ましくは０．５および１ｍｍの間である。
【００８５】
他所に記載通りに調製されるコアまたはインレーは、好ましくは０．１および３０ｍの間の厚さ、例えば０．２および２５ｍｍの間、好ましくは０．３および２１ｍｍの間、より好ましくは０．４および１７ｍｍの間、さらに好ましくは０．５および１３ｍｍの間、なおさらに好ましくは０．６および１０ｍｍの間、最も好ましくは０．７および７ｍｍの間である。
【００８６】
１つの具体例において、フィルムの１またはそれ以上の層の表面寸法は、医療機器の総表面寸法より小さくてもよい。より小さい層のフィルムを、より小さいサイズのファブリックの１またはそれ以上の側面に対して使用してもよい。
【００８７】
好ましい具体例において、上記ポリマーは医学グレードのものである。
【００８８】
フィルム、コアおよびインレーは、短鎖ポリマーを含む。該短鎖ポリマーの特徴、特性および添加剤の例を、次の表に示す。
【００８９】
【表１】
2006511255.tif 000003
【００９０】
【表２】
2006511255.tif 000004
【００９１】
成型されたプラーク上で測定された機械的特性
【００９２】
該短鎖ポリマーの特徴、特性および添加剤のより好ましい例を、次の表に示す。
【００９３】
【表３】
2006511255.tif 000005
【００９４】
【表４】
2006511255.tif 000006
【００９５】
成型されたプラーク上で測定された機械的特性
【００９６】
１５０℃ないし１８０℃の勧められた温度にて加工する。
【００９７】
添加剤を短鎖ポリマー材料において使用してもよく、好ましいのは非スリップ剤および非ブロッキング防止剤である。
【００９８】
短鎖ポリマー材料の例は、ＡｔｏｆｉｎａからのＬａｃｑｔｅｎｅ（登録商標）ＦＥ  ８０００である。
【００９９】
層状ポリマー製品の生産
１つの具体例において、医療機器がそれから構築されるポリマー製品は、少なくとも３つのポリマー層を持つサンドイッチまたは積層フォーマットのポリマー層を含み、ここにポリマー層は加熱工程によって一緒に融合される。中間層または少なくとも１つの内部層は、２またはそれ以上の外部層と異なり、ここに、ポリマー層は、フィルム、またはコアまたは各側面上に少なくとも１つの層のファブリックを持つインレーを構成する。ファブリックは、高い摩耗耐性および高い引張強度を供し、一方、インレーおよびコアおよびある程度はフィルムも衝撃を吸収する。
【０１００】
医療機器の生産において、上記のような異なるポリマー層は該医療機器の必要な特徴に従って積層する。具体例において、ポリマー製品の中間または少なくとも１つの内部層は、コアまたはフィルムを構成し、コアまたはフィルムの各側面にファブリックを配置する。好ましい具体例において、ポリマー製品は、３つの層で構成され、ここにコアの異なる側面のファブリックは同等の構成を有する。
【０１０１】
機器内のファブリックの層は、ファブリックを生産するのに利用されたポリマーによって異なっていてもよく、またはファブリック内の繊維またはストランドが異なっていてもよく、あるいはファブリックは異なる方法で生産され、またファブリックは異なる厚みを持っていてもよい。カップ状の機器において、カップの外部は、カップの内部より厚いファブリックを含み、これにより、外部の摩耗耐性を増加させる。
【０１０２】
もう１つの具体例において、ポリマー製品は、３以上の層で構成され、ここに、２つのファブリックの間に、フィルムまたはコアまたはインレーが置かれる。ファブリックの個々の層は、構成において、実質的に同一、同一または異なっていてもよい。また、フィルム、コアおよびインレーの層は、構成において、実質的に同一、同一または異なっていてもよい。
【０１０３】
具体例において、層コア、フィルム、インレーおよびファブリックの数は、ポリマー製品にわたって異なる。また、層の数は、ポリマー製品の異なる領域において変動する。製品の各側面の最外層はファブリックでなければならず、ファブリックの２つの層は、その間にフィルムまたはコアまたはインレーを有する。ポリマー製品にわたり変動する数の層と共に、製品の厚みも変動する。いくつかの領域は、インレーを含有していてもよく、他の領域は該インレーなしでもよい。
【０１０４】
さらなる具体例において、製品の最外層はフィルムであってもよい。該フィルムは、ファブリックの層の横に置かれる。製品の両側は、最外層としてフィルム層を有し、あるいは１つの側面のみがフィルム層である。医療機器が２を超える外部側面を有する場合、１またはそれ以上の側面がフィルム層であってもよい。
【０１０５】
また、ポリマー製品は、コアまたはインレーの各側面上に、２またはそれ以上のファブリックの層を構成し、ファブリックの該２またはそれ以上の層は、各ファブリックの間にポリマー層のフィルムを有していてもよい。層状ポリマー製品の加熱に引き続いて、フィルムおよび／またはコアおよび／またはインレーは、２つの層のファブリックを一緒に機械的に接続または結合する。
【０１０６】
機器におけるフィルムおよび／またはコアおよび／またはインレーの層は、該層を生産するために利用されるポリマーによって異なっていてもよい。ポリマーは、異なる型のものであってもよく、好ましいポリマーは本明細書中において上記される。また、ポリマーは、異なる型のポリマーの混合物または異なる長さのポリマー鎖の混合物または両方であってもよい。
【０１０７】
フィルムは、コアおよびインレーより高い接着性を持っていてもよい。
【０１０８】
医療機器におけるファブリックの層の数は任意であり、ならびにフィルムおよびファブリックおよびインレーの層の数は、コアまたはインレーの各側面において異なっていてもよい。医療機器におけるファブリックの層の数は、好ましくは１および１００の間、例えば２および５０の間、例えば２および４０の間、好ましくは２および３５の間、より好ましくは２および３０の間、さらに好ましくは２および２５の間、なおさらに好ましくは２および２０の間、最も好ましくは２および１０の間である。
【０１０９】
また、医療機器におけるフィルムの層の数は任意であり、フィルムの層の数は、好ましくは０および１００の間であり、例えば１および５０の間であり、例えば１および４０の間であり、好ましくは１および３５の間であり、より好ましくは１および３０の間であり、さらに好ましくは１および２５の間であり、なおさらに好ましくは１および２０の間であり、最も好ましくは１および１０の間である。
【０１１０】
加えて、医療機器におけるコアの層の数は任意であり、コアの層の数は、好ましくは０および１００の間、例えば１および５０の間、例えば１および４０の間、好ましくは１および３５の間、より好ましくは１および３０の間、さらに好ましくは１および２５の間、なおさらに好ましくは１および２０の間、最も好ましくは１および１０の間である。フィルム、インレーおよびファブリックの層の数は、コアの各側面にて異なっていてもよい。
【０１１１】
医療機器におけるインレーの層の数は任意であり、インレーの層の数は、好ましくは０および１００の間であり、例えば１および５０の間、例えば１および４０の間、好ましくは１および３５の間、より好ましくは１および３０の間、さらに好ましくは１および２５の間、なおさらに好ましくは１および２０の間、最も好ましくは１および１０の間である。インレーは、フィルムまたはファブリックの２つの層の間の層状ポリマー製品内のどこにでも置くことができる。インレーは、医療機器の全領域より小さくてもよく、インレーは医療機器内のどこに置かれてもよい。また、フィルム、コアおよびファブリックの層の数は、インレーの各側面にて異なっていてもよい。
【０１１２】
医療機器のポリマー製品の好ましい層状構成は、次のものを含むが、これらの構成に限定されるものではない：
ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−コア−ファブリック
ファブリック−フィルム−コア−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック
ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック
フィルム−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム
フィルム−ファブリック−コア−ファブリック−フィルム
フィルム−ファブリック−フィルム−コア−フィルム−ファブリック−フィルム
フィルム−ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム
ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム
ファブリック−コア−ファブリック−フィルム
ファブリック−フィルム−コア−フィルム−ファブリック−フィルム
ファブリック−フィルム−インレー−フィルム−ファブリック−フィルム
ファブリック−フィルム−ファブリック−インレー−ファブリック−フィルム−ファブリック−フィルム
【０１１３】
ファブリックが、本明細書中の他所記載のように、第一および／または第三のポリマー成分を含む場合、フィルム、インレーおよびコアは、本明細書中他所記載のように、第二のポリマー成分を含む。
【０１１４】
機器内のファブリックの層は、構築において同様であっても、あるいは異なっていてもよい。また、機器内のファブリックの層の１またはそれ以上は、ファブリックの他の層と異なっていてもよい。同様の状況が、フィルム、インレーおよびコアに関して得ることができる。単一の機器のフィルム、インレーおよび／またはコアは、構築において異なっていてもよい。
【０１１５】
「構築において異なる」は、関心のある層が、異なる材料によって、または部分的に異なる材料によって製造されるか、あるいは製造の方法が異なり、すなわち層に異なる特性を与えることを意味する。
【０１１６】
上記製品の構成は、プラズマ重合によって、表面を覆われてもよい。
【０１１７】
また、本明細書中記載のポリマー材料を使用して、標準的な補綴のような他の材料の補綴を被覆することもできる。
【０１１８】
本発明のもう１つの態様において、医療機器は、プラズマ重合によって表面を覆われていてもよいファブリックの１またはそれ以上の層を含む。
【０１１９】
製品の特徴
ポリマー製品の厚みは、医療機器の必要性に従い、ポリマー層の数およびこれらの層の寸法によって決定される。ポリマー製品の全厚みは、好ましくは０．００１および４０ｃｍの厚みの間、例えば０．００５および３０ｃｍの間、好ましくは０．０１および２０ｃｍの間、より好ましくは０．０２および１０ｃｍの間、さらに好ましくは０．０３および８ｃｍの間、なおさらに好ましくは０．０４および５ｃｍの間、最も好ましくは０．０５および２ｃｍの間である。
【０１２０】
もう１つの具体例において、機器の好ましい厚みは約３ｍｍである。
【０１２１】
医療機器の表面領域は、１ｃｍ２および２００ｃｍ２の間であってもよい。
【０１２２】
本明細書中記載のようにポリマー層状構造を含む医療機器の表面寸法は、長さおよび幅に従い、０．０１ないし４０ｃｍの間、例えば０．０５ないし３５ｃｍの間、例えば０．０９ないし３０ｃｍの間、好ましくは０．１ないし２５ｃｍの間、より好ましくは０．２ないし２３ｃｍの間、さらに好ましくは０．３ないし１９ｃｍの間、なおさらに好ましくは０．４ないし１７ｃｍの間、最も好ましくは０．５ないし１５ｃｍの間であってもよい。医療機器の表面寸法の他の好ましいサイズは、長さおよび幅に従い、０．５ないし８ｃｍの間、例えば０．５ないし７ｃｍの間、例えば０．５ないし６ｃｍの間、好ましくは０．５ないし５ｃｍの間、より好ましくは０．５ないし４ｃｍの間、さらに好ましくは０．５ないし３ｃｍの間、なおさらに好ましくは０．５ないし２ｃｍの間、最も好ましくは０．５ないし１ｃｍの間であってもよい。
【０１２３】
本明細書中記載のように、医療機器におけるファブリックの層の長さおよび幅による表面寸法は、医療機器の表面寸法と実質的に同一、同一または異なっていてもよい。好ましいのは、ファブリックのいずれかの余りが医療機器の製造に引き続いて除去されるサイズである。
【０１２４】
１またはそれ以上のインレーをファブリックで包むために、表面寸法長さおよび幅によるファブリックのサイズは、インレーに対して同一、インレーに対して実質的に同一、あるいはインレーよりいくらか大きくてもよい。１またはそれ以上のインレーを、２またはそれ以上の層のファブリックで包んでもよい。ファブリックの該層は、全インレーを覆うように調整された表面寸法を有していてもよいが、インレーはお互いの間に距離を有してもよい。機器の２またはそれ以上のインレーは、ファブリックの同一の２つの層の間に置かれても、置かれなくてもよい。
【０１２５】
本明細書中記載のように、医療機器のフィルムの層の長さおよび幅による表面寸法は、医療機器の表面寸法と実質的に同一、同一または異なっていてもよい。好ましいのは、ファブリックのいずれの余りも、医療機器の製造に引き続いて除去されるサイズである。
【０１２６】
本明細書中記載のように、医療機器のコアの層の長さおよび幅による表面寸法は医療機器の表面寸法と、実質的に同一、同一または異なっていてもよい。好ましいのは、医療機器の表面寸法に実質的に同一のサイズである。
【０１２７】
本明細書中記載のように、医療機器のインレーの層の長さおよび幅による表面寸法は、医療機器の表面寸法と実質的に同一、同一または異なっていてもよい。好ましいのは、インレーが、製造された医療機器の表面寸法より小さいサイズである。
【０１２８】
ポリマー製品の強度を増すために、ファブリックの層は、お互いに対し、方向を変えてもよく、ここに、ファブリックの異なる層の繊維は、異なる方向へと置かれる。ファブリックは、ファブリックの前のおよび／または次の層に対して、約０ないし約９０度の間、例えば１０および８０度の間、好ましくは２０および７０度の間、より好ましくは３０および６０度の間、さらに好ましくは３８および５２度の間、なおさらに好ましくは４２および４８度の間、最も好ましくは約４５度、方向を変えてもよい。
【０１２９】
調製方法
ポリマーは、当業者に知られる方法によって調製可能である。化学的触媒方法、熱誘導または光誘導は、ポリマーを調製する方法の事例の非限定的な例である。
【０１３０】
ポリマー製品は、上記に従い、加熱することによって積み重ねたポリマー層を接合させることによって、調製される。加熱温度は、ポリエチレン繊維の結晶化度を失わないために、繊維結晶子の融解温度未満、ファブリックの繊維が融解、破壊または損傷されないレベルまで、つまり摂氏２５０度未満、およびポリエチレンプラストマーの融解温度を超える、つまり摂氏８０および２５０度の間の範囲、例えば摂氏９０および２４０度の間、好ましくは摂氏１００および２３０度の間、より好ましくは１１０および２２０度の間、さらに好ましくは摂氏１２０および２１０度の間、なおさらに好ましくは摂氏１３０および２００度の間、最も好ましくは摂氏１４０および１９０度の間が選択される。
【０１３１】
具体例において、加熱温度は、好ましくは摂氏９０および２００度の間、例えば摂氏９５および１９５度の間、好ましくは摂氏１００および１９０度の間、より好ましくは摂氏１０５および１８５度の間、さらに好ましくは摂氏１１０および１８０度の間、なおさらに好ましくは摂氏１１５および１７５度の間、最も好ましくは摂氏１２０および１７０度の間である。
【０１３２】
さらなる具体例において、加熱温度は、好ましくは摂氏９０および１８０度の間、例えば接し９５および１７０度の間、好ましくは摂氏１００および１６０度の間、より好ましくは摂氏１０５および１５５度の間、さらに好ましくは摂氏１１０および１５０度の間、なおさらに好ましくは摂氏１１５および１４５度の間、最も好ましくは摂氏１２０および１４０度の間である。
【０１３３】
加熱されると、コアまたはフィルムまたはインレーの短鎖ポリマーは、ファブリックの繊維またはフィラメントまたはストランドへと浸入し、ここに、お互いにポリマー層を機械的に接合または結合する。好ましい具体例において、温度は、大部分のファブリックは融解しないが、ポリマー製品の最外ファブリックの外部の少数のポリマー鎖または繊維を構成する薄い層は融解するレベルに選択される。加熱工程は、真空中および圧力下で供される。
【０１３４】
さらに好ましい具体例において、温度は、補強繊維の性能が損傷されないレベルに選択される。
【０１３５】
加熱工程に付されている上記のように層状ポリマー層を含むポリマー製品は、使用まで室温にて保存してもよい。ポリマー製品は、数年といった長期間保存可能であるのが好ましい。保存は、乾燥した状況で、室温にて、暗室で、または少なくとも製品への直射日光なしで実施される。乾燥した状況は、約１０ないし９０％の湿度であってよい。
【０１３６】
医療機器の付形
前記の加熱工程において、あるいは融合されたポリマー層の保存期間に引き続いて、ポリマー層を含むポリマー製品は、真空に付され、同時に金型に押込まれるかあるいは圧入されて、ポリマー製品を形成することができる。真空プロセスは、泡の形成を防ぎ、酸化的劣化からポリマーを保護する。また、付形は、真空なしで、所望によりポリマー製品の加熱と組み合わせて加圧によって、実施されてもよい。
【０１３７】
上記の方法の真空は、５００ｍｂａｒ未満、好ましくは３００ｍｂａｒ未満、より好ましくは１００ｍｂａｒ未満、さらに好ましくは５０ｍｂａｒ未満、なおさらに好ましくは１０ｍｂａｒ未満、最も好ましくは１ｍｂａｒ未満であってもよい。
【０１３８】
機器の所望の形状を確保するために、付形工程における機器の圧力は、ポリマー製品が好ましくは室温まで冷却されるまで維持されてもよい。圧力下のこの冷却は、製品の固形化を確保する。
【０１３９】
上記工程における圧力は、金型へと製品を圧入するのに十分に高い圧力であり、圧力は、長期間実施される低圧力または短期間実施される高圧力、あるいはその間の圧力であってもよい。この状況での低圧力は、製品を金型へ圧入するのに丁度十分な圧力である。
【０１４０】
圧縮されたポリマー製品の形状は、各寸法におけるいずれの可能な形であってもよく、ここに形状は、平面状、曲線状、波形、波状、湾曲状、弓状、屈曲状である表面を構成していてもよく、機器の全体的な形状は、円形、楕円形、三角、四角、長方形、立方形、半球形、カップ状、王冠状、キャップ状、ボール状、ハート形、卵形、腎臓形、８の形であってもよいが、これらに限定されるものではなく、好ましい形状はカップ状または半球形である。機器の厚みもまた変動し得る。
【０１４１】
上記のような形状にプレスされたポリマー製品は、例えば数年間、長期間室温にて保存することができる。
【０１４２】
具体例において、ポリマー製品を、１またはそれ以上の開口、穴、割れ目、目打ちまたは中空を有するように生産することができる。該開口等は、改良された付属品を構成し、および／または機器の機能を最適化する。改良された付属品は、さらなる加工なしに得ることができる。というのは、開口は、機器がボディーの位置により上手く嵌合するように機器の形状を構成することができるからである。また、開口を利用して、機器をボディー内に固定することもできる。
【０１４３】
固定方法は当業者に知られており、ここに組み込まれる。
【０１４４】
開口等は、ポリマー製品の付形と同時に形成され、ここに金型は、ポリマー製品に開口を作る点、先または先端を持つ。開口等を生産するもう１つの方法は、ドリルまたはもう１つの穴開け、切断または圧縮装置によって穴を作ることである。ドリル、切断またはプレスでの穴開けによる開口等の形成に引き続いて、ポリマー機器の開口のエッジは閉じられてもよい。
【０１４５】
ポリマー材料に、ポリマーまたは非ポリマーである構成要素を付着させてもよい。付属品は、補綴の一部を構成してもよく、あるいは足場点を提供してもよい。
【０１４６】
カラー
本明細書中他所記載のように、ポリマー製品の付形に引き続いて、ポリマー材料の余りを、例えば切断することによって、除去することができる。ポリマー材料の余りを切断することによって、直角エッジを持つポリマー製品を得る。ボディー内で医療機器として機能する時に、動物またはヒトの体内で製品が損傷されないことを確保するために、これらのエッジは丸くなければならない。
【０１４７】
具体例において、機器のリムは、繊維またはストランドの緩い端を固定するように処理されてもよい。リムは、ポリマーリングまたは金属リングを縫いつけるかあるいは締めることによって、閉じられてもよい。リングを使用して、機器のリムを閉じる時、該リングは、０．５ないし５ｍｍの厚みであってもよく、好ましくは３ｍｍである。
【０１４８】
もう１つの具体例において、材料の残りが除去される時、カラーは医療機器上に置かれる。カラーは、例えば射出成型によって、機器上に直接的に成型することができる。
【０１４９】
上記のカラーは、第一、第二または第三のポリマー成分の記載で言及したいずれの材料であってもよい。医療機器のカラー材料は、第一、第二または第三のポリマー成分に実際に使用されるのと同じ材料または異なる材料であってもよい。好ましいのは、カラーがＵＨＷＭＰＥまたはＬＤＰＥである時である。
より好ましいのは、ＬＤＰＥのカラーである。最も好ましいのは、カラーが、材料の間の適合性のため、コアまたはフィルムに実際に使用されたのと同じポリマー成分で生産される時である。工程内で、カラーのポリマー成分は、フィルムおよび／またはコアのポリマー成分と一緒に融解してもよい。
【０１５０】
材料の余分なハットブリムが除去されたカップ形状の医療機器の具体例において、ＬＤＰＥのカラーは射出形成によって切断エッジに直接成型する。
【０１５１】
マーカー
具体例において、マーカーは医療機器内に置かれる。マーカーを使用して、体内に挿入された時、医療機器の位置を視覚化、追跡または他の方法で示すことができる。視覚化は当業者に知られる方法によって実施され、これはここに組み込まれる。１つの方法は、Ｘ線同定である。マーカーの材料はいずれの材料であってもよく、これは、ポリマー材料内に置かれ、体の外から検出可能である。
【０１５２】
１つの具体例において、マーカーはコントラストボールである。リムを他所記載の方法で閉じる前に、コントラストボールは機器内に置かれる。青、赤または緑のようないずれの適した色であってもよいがこれらに限定されるものではないコントラストボールを、機器のドリルされた小さな穴に入れてもよい。ドリルされた穴は、材料の残りが除去される時に確立された表面に対して直角に作られてもよい。リングを機器に固定するまたは上記のようにカラーを成型することで、穴は閉じられる。コントラストボールの数は任意であり、カップデバイスにおいて、３ないし１０のコントラストボールを利用してもよく、７つのコントラストボールが好ましい。
【０１５３】
もう１つの具体例において、マーカーは金属製である。マーカーの形状は任意である。金属のボールが好ましい。より好ましいのは、ステンレス鋼またはタンタルのマーカーである。最も好ましいのは、ステンレス鋼またはタンタルのボールである。マーカーは、材料の残りが除去される時に出現する切断エッジからドリルされた医療機器の穴に置かれる。マーカーの数は任意である。マーカーの数は、好ましくは１ないし１０、例えば２、例えば３、例えば４、例えば５、例えば６、例えば７、例えば８、例えば９、例えば１０である。マーカーを置くことは任意であってもよい。好ましくは、マーカーは、医療機器の切断エッジ辺りに、非対称的に置かれる。この非対称的な配置によって、医療機器が体内に移植される時に位置を変えるか否かを測定する可能性を確実にする。カップ形状の医療機器において、マーカーの非対称的配置は、好ましくは、医療機器の切断端を含む円による非対称的配置であり、これにより、カップが回転するか否かに拘わらずそれを体内で視覚化することができる。切断エッジは、本明細書中他所記載の方法で閉じられる。
【０１５４】
さらなる具体例において、マーカーは、マーキング材料の小さなピースである。小さなピースは、これらが成型される時、コアまたはインレー内に置かれる。
【０１５５】
もう１つの具体例において、マーカーは、糸として形成され、これらが生産される時、コア、インレー、フィルムまたはファブリック内に置かれる。また、マーカーの糸は、医療機器が該成分から構築される時に、ファブリックおよびコア、インレーまたはフィルムのいずれかの間に置かれる。
【０１５６】
医療機器の仕上げ処理
特に、本発明は、耐久性、生体適合性、および強度の規格に見合うように意図された材料設計に関する。これらの特性は、例えばポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリビニルピロリドンあるいはその組合せおよびコポリマーならびに重合用の材料の前駆体のようなポリマー材料を、高エネルギー電子、ガンマ線、フォトン、マイクロ波、イオン注入、プラズマ処理、アニーリング、熱照射またはもう１つの照射で処理して、新たな、修飾された材料の理想的な耐久性および生体適合性を得ることによって入手可能である。上記材料の放射線による処理によって、ポリマーは架橋し、それにより、新たな、修飾された材料が発生する。好ましくは、ポリマー材料は、架橋されたポリエチレンまたはポリプロピレン材料である。より好ましくは、ポリマー材料は架橋ポリエチレン材料である。
【０１５７】
架橋工程によって得られる材料の特性は、好ましくは、引裂および摩耗に耐性があり；優れた圧縮性を有する。
【０１５８】
医療機器は、照射に適したパウチにパックする。好ましいのはアルミニウム性のパウチであり、より好ましいのは、ＰＥ、アルミニウムおよびＰＥＴのラミネート加工されたパウチであり、ここにＰＥ（ポリエチレン）は、パウチの内部を構成し、ＰＥＴ（テレフタル酸ポリエチレン）はパウチの外部を構成する。
【０１５９】
医療機器の入ったパウチは、気密とする前に窒素を満たしてもよい。次いで、医療機器を、照射に付して、ポリマー材料を架橋し、医療機器を滅菌する。
【０１６０】
医療ポリマー機器の安定性を増加させるために、付形されたポリマー製品のポリマーを、例えば架橋のようなさらなる処理に付してもよい。好ましい具体例において、架橋処理は、製品中の架橋可能なポリマー分のみを架橋するために実施される。従って、該製品は照射によって架橋してもよく、ポリマーの架橋は、当業者に知られる他の方法によって行われてもよい。該照射は、高エネルギー電子、ガンマ線、フォトン、およびマイクロ波を含むが、これらに限定されるものではない。ポリマーを架橋することで、製品の強度が改善される。好ましい照射工程は、加速された電子による処理を用いて、繊維を架橋することである。架橋工程が、非晶質ポリエチレン領域において起こる時、最適な線量は、最終機器における非晶質ポリエチレンの分率によって決定されるだろう。最適照射線量は、好ましくは、ポリエチレンのゲル化線量に近く、つまり、１０ないし１０，０００ｋＧｙ（０．１および１００Ｍｒａｄ）の間にあり、好ましくは１０および３００ｋＧｙの間であり、最も好ましくは２００ｋＧｙである。
【０１６１】
照射は、１回の非断続処理で実施され、ここに照射の全線量が材料に与えられる。また、照射工程は、パルシングまたは遮断処理において実施されてもよく、ここに照射の総線量は、１ないし６０分の間隔をおいて、２ないし１５短く与えられる。好ましいのは、２５ｋＧｙを、各照射処理の間に１０分間の中断を入れながら、８回与えることである（総２００ｋＧｙ）。より好ましいのは、２５ｋＧｙを１ないし６０分間中断しながら２回および１０時間ないし１日の中断を入れながら４回繰り返すことである。
【０１６２】
照射は、全製品または機器に対して行ってもよく、あるいは製品または機器の一部のみを、照射源の間に遮断材またはスクリーンを用いることによって照射する。
【０１６３】
照射を用いる場合、記載される照射工程に引き続いて、アニーリングを行ってもよい。アニーリングの目的は、真空中の約１ないし１２時間の８０度の加熱処理によって、長期存在フリーラジカルを排除することである。より好ましいのは、不活性雰囲気における約１６ないし２４時間、７０ないし８５℃である。好ましいのは、不活性雰囲気が窒素である時である。
【０１６４】
典型的には、機器は次の工程を含む工程によって調製される：
機器は、特定された寸法の金型に積層ポリマーをプレスすることによって、真空下で形成される。ポリマーは、上記ポリマーから選択される。
形成された材料を硬化した後、または適した溶媒中で膨潤させた後、好ましい規格に見合うように材料の機械的特性を修飾する架橋を作り出すために、機器を、高エネルギー電子、ガンマ線またはもう１つの照射に付してもよい。
最後に、膨潤溶媒の除去後、材料の表面を処理して、他所記載のように優れた表面特性を達成することができる。
【０１６５】
医療機器は、照射される時、アニーリングに付されてもよい。アニーリングは、数時間、約８０℃にて、オーブン中で行われて、残存フリーラジカルを除去する。あるいは、アニーリングは、本明細書中他所記載のように実施される。
【０１６６】
表面コーティング
引き続いて、機器の表面を処理して、例えば、湿潤能力および／または生体適合性のような表面特性を修飾することができる。この表面処理は、プラズマ処理、化学的グラフティングによって、またはプラズマ処理および化学的グラフティングの組合せによって行うことができる。生物学的表面と接触する材料は、滑らかで、生体適合性で、好ましくは自己潤滑性であってもよく、摩耗のために生じた粒子が避けられるように、それは摩耗耐性であるべきである。さもなければ、これは、異物反応を引き起こし、さらに、医療機器が配置される生物体の一部の機能に問題を引き起こし得る。
【０１６７】
さらに、表面上の亀裂、ひびまたは他の裂け目が制御不能なレベルを超えないように、表面材料は、好ましくは、自己修復特性を有する材料または材料の組合せであるべきである。しかしながら、表面材料は、好ましくは、機器の残りの材料と連続的であり、例えば、材料は、機器のファブリック、フィルムまたはコアの材料に、徐々に融合する。この状況において、連続的は、表面材料を、下にある材料から引き離すことができないことを意味する。
【０１６８】
機器の表面またはその部分を軟化、剛直化または潤滑するために、材料の表面を化学的に処理してもよい。コーティングがこれらの特性を授与するように、材料の表面をコーティングしてもよく、あるいは、これらの特性のいずれかを授与するために、機器の表面を化学的に改変するために処理してもよい。別法として、特定のポリマー表面を、熱または光分解エネルギーの手段によって修飾してもよい。
【０１６９】
理論に限定されるつもりはないが、湿潤化表面は、移植時に機器を認識する免疫系を持つリスクを減らし、これは、さもなければ、機器の有害作用を招く。
【０１７０】
１つの具体例において、機器の表面は、低電力プラズマ設備を用いて、プラズマ重合によって覆ってもよい。プラズマ重合に使用される単量体は、プラズマ重合によって、親水性ポリマーを形成するいずれかの単量体である。好ましいのは、ポリビニルピロリドンおよびポリエチレングリコール様ポリマーを形成する単量体であり、最も好ましいのは１−ビニル−２−ピロリドンである。
【０１７１】
上記のように実施される表面コーティングは、１ないし７００ｎｍ、例えば１０および５００ｎｍの間、好ましくは２０および４００ｎｍの間、より好ましくは３０および３００ｎｍの間、さらに好ましくは４０および２００ｎｍの間、なおさらに好ましくは５０および１００ｎｍの間、最も好ましくは６０および９０ｎｍの間の厚みを有する。
【０１７２】
もう１つの具体例において、上記のように実施される表面コーティングは、１ｎｍないし５，０００ｎｍ、例えば５および２，５００ｎｍの間、好ましくは１０および１０００ｎｍの間、より好ましくは３０および５００ｎｍの間、さらに好ましくは４０および４００ｎｍの間、なおさらに好ましくは４５および３００ｎｍの間、最も好ましくは５０および２５０ｎｍの間の厚みを有する。
【０１７３】
プラズマは、電離ガスである。プラズマ処理およびプラズマ重合に使用される人工プラズマにおいて、電離種の濃度は、好ましくは０．１ないし１０ｐｐｍである。２つの相が人工プラズマにおいて存在する：周囲の温度、通常室温に対応するエネルギーを含むガス相。プラズマ相において、イオンおよび電子は、約２ないし１０ｅＶのエネルギーを有する。
【０１７４】
人工プラズマは、ガスを電場に暴露することによって達成することができる。ガスの圧力は、好ましくは０．０１ないし１ｍｂａｒである。利用される電圧は、圧力、ガスの組成、電極配置、重合チャンバーのサイズ、電気の周波数のような異なる特徴によって決定される。電圧は、典型的には、２００ないし１０，０００Ｖである。
【０１７５】
プラズマ重合の好ましい具体例において、１−ビニル−２−ピロリドン（ＶＰ）は、低エネルギーを持つプラズマにおいて、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）に、重合される。プラズマは、コーティングされる成分の表面におけるラジカルの形成によって、重合用の開始剤として機能する。ラジカルから、重合工程は、ＶＰの単量体がＰＶＰに重合する際に起こる。ガス相の単量体ＶＰならびに重合されたＰＶＰを破壊しないために、低エネルギーが必要である。好ましい具体例において、エネルギーは０．１ないし１Ｗ／Ｌである。
【０１７６】
プラズマ重合処理において、キャリアーガスを使用し、好ましいのはアルゴンまたはヘリウムのような不活性ガスである。
【０１７７】
プラズマ処理を行うためのチャンバーを構築して、プラズマ重合工程によって、機器の均質な表面コーティングを行う。
【０１７８】
表面を覆われたポリマー製品は、好ましくは、照射または加熱によって滅菌される。照射は、高エネルギー電子、ガンマ線、フォトン、マイクロ波であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【０１７９】
ポリマー製品は、電離放射線による処理によってまたは加熱によって、同時に架橋されかつ滅菌されてもよい。好ましいのは、照射による架橋である。
【０１８０】
医学的特性
機器の材料の構造は、層状または積層構造を含んでいてもよく、１つの材料のコアまたは異なる特性を持つ１またはそれ以上の介在層は、スペーサー機能を供するのに、および／または関節の圧力分散を発揮させるおよび／または機器または機器の関連部分の内部動作によって、関節の滑り／回転動作の少なくとも一部を供するのに適した機器の全体的機能を可能にする。しかしながら、材料自体は、介在層を含まず、層の間に滑りを招き、それにより、機器内のあわせ面上に引裂が起こるのが好ましい。従って、機器の本体は、１つの連続的固形または半固形材料であるべきである。
【０１８１】
特定の関連したポリマーの機械的特性は、Szycher (Szycher, M. (editor), sponsored by SPE, Society of Plastics Engineers, Inc. Biocompatible Polymers, Metals, and Composites, pp. 725-727, 757-61)によって記載される。
【０１８２】
ポリマーの機械的特性は、弾性パラメーター、３つの係数：弾性、剪断、および圧縮係数によって制御される。これらのパラメーターは、理論的には相関している。係数は、適用された応力および対応する変形の間の割合である。係数の逆数は、伸展性と呼ばれる。３つの弾性係数は次元：力／単位面積（Ｎ／ｍ２またはＰａ）を有する。ポリマーは、通常、理想的な弾性体ではないが、負荷下では、それらは（時間依存的）粘弾性の特性を示す。負荷を考慮することによって、特性をこれらの両刀論法によって見るべきである。また、理想的な弾性特性および最終的な特性は、粘弾性特性によって影響される。
【０１８３】
最終的な引張強度は、材料が張力で破壊するようにするのに必要な応力の尺度である。最終的な伸度は、それが張力で破壊する前の、材料のパーセント伸びである。伸度（％）は、
【数１】
2006511255.tif 000007
［式中、ＳＢ＝破壊時における延びた検体の基準点の間の観察された距離であり、ＳＯ＝基準点の間の元々の距離である］として測定される。
【０１８４】
【表５】
2006511255.tif 000008
【０１８５】
【表６】
2006511255.tif 000009
【０１８６】
機器の機械的特性の範囲の例を下記する。しかしながら、上記のように、材料の数多くの特性は理論的に相関しているため、次の特徴の全てが、補綴機器の材料によって実現するわけではないことは考慮されるべきである。従って、前述の範囲内の全パラメーターを実現させる際にコンフリクトが起こり得る。
【０１８７】
１つの具体例において、本発明記載の補綴機器は、機器の材料または圧力分散を発揮する機器の少なくとも一部および／または関節が負荷される時に関節の滑り／回転動作を発揮する部分が、（生物学的状況（３７℃、生理学的塩度）下で）次の特性の１またはそれ以上を有する機器である：少なくとも２０００ＭＰａの圧縮弾性率（Ｋ）、少なくとも１ＭＰａの剪断弾性率（Ｇ）および少なくとも１０ＭＰａの弾性率（Ｅ）。
【０１８８】
さらに、最終的に破壊を招く力でもって応力下の材料の特定の必要条件を表すことができる。材料の弾性パラメーターに基づき、材料が応答する範囲内の圧力、伸度、ねじれおよび変位に関する材料の特性を予測することができる。最終的な制限は、好ましくは、弾性応答の範囲の±２０％内である。その結果として、最終的な特性（最終的な圧縮強度、引張強度、ねじれ強度、剪断強度）を引き出すことができる。さらに、材料は、少なくとも２０％の「最終的パーセント伸度」を有するべきである。
【０１８９】
本発明記載の材料は、「準弾性」材料であってもよい。Y. Shikinami and H. Kawarada, biomaterials 19, 1998, pp. 617-635は、生物学的起源の多くの材料が、圧力対歪曲線において、Ｊ字形を有し、一方、多くの合成材料はＳ字形を持つと議論している。
【０１９０】
好ましくは、臨界表面張力（γＣ）値は、約２０ないし２０ｄｙｎｅｓ／ｃｍの範囲に対応する「生体適合性のゾーン」内にあるべきである（Lelah M. D., Copper, S.L., Polyurethanes in Medicine- CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida, pp. 59-62 and 92-93によって定義されるとおり)。
【０１９１】
添加剤
ポリマー製品から構築された機器は、生物学的に活性な添加剤を含んでいてもよい。薬剤または生物学的に活性な物質を、治療を促進させたり、破壊を最小化するために、または痛みの軽減、抗炎症、腫瘍治療、骨の成長の刺激、および／または抗感染剤のような他の治療目的で、添加剤として機器に使用することができる。また、生物学的骨形成または軟骨形成、軟骨誘導的、および／または軟骨伝導性物質を、機器に添加してもよい。特に、骨粗鬆症または他の骨変性状態から苦しむ患者は、骨形成誘導材料を含む機器を移植することで、利益を得ることができる。
【０１９２】
薬剤または生物学的に活性な物質を、機器に添加剤として使用して、骨細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、軟骨芽細胞、間葉細胞のような細胞の成長を促進することができる。例えば、軟骨誘導因子は、米国第４，７７４，３２２号および米国４，８４３，０６３号に記載される因子であってもよい。
【０１９３】
もう１つの具体例において、滑剤、色素、安定剤および他の工程促進化合物のような添加剤を、ポリマー混合物に配合する。そのような化合物は、最終的なポリマーマトリックスの強度または構造的一体性を促進する必要はないが、製造工程を補助し、または最終的な商品の全体的な外観を高める。これらの化合物の例は、長鎖脂肪酸およびその塩、有機および無機着色剤、フリーラジカル阻害剤、ｐＨ緩衝剤およびポリマー産業内でポリマーの加工を促進すると知られている他の物質であってもよい。
【０１９４】
本発明のもう１つの具体例において、固形材料を、ポリマーまたは樹脂混合物に配合してもよい。そのような固形材料は、例えば、刻んだ炭素繊維またはガラス繊維またはナノチューブ、カーボンブラック、黒鉛粉末、タルク、マイカ、ポリアミド繊維およびポリマー産業で一般的に使用される他の充填剤であってもよい。ポリマー産業で知られるように、そのような充填剤は、得られたポリマー商品の強度、耐久性、バルク密度、機械能力を高める目的のため、ポリマーマトリックスに有利に添加されてもよい。もちろん、上記リストは完全ではなく、充填剤の他の使用も考慮され得る。
【０１９５】
機器
本明細書中記載のポリマー製品で生産される好ましい機器は、軟骨の代替物であってもよい。該軟骨代替物は、無傷の骨の間の損傷した軟骨を置き換えてもよく、あるいは軟骨代替物を含む医学補綴の一部であってもよい。
【０１９６】
ポリマー製品自体で生産された機器は、成長媒体および／または軟骨細胞のような天然または人工の細胞のためのネットワークとして使用できる。
【０１９７】
上記ポリマー製品から作られる機器は、本明細書中他所記載の生物体の部分に適応するように形成可能である。特に、機器は、哺乳動物および人間、好ましくは人間といった動物において使用するのに適している。医療機器が利用される動物は、ウマ、イヌ、ネコ、ウシおよびサルに限定されるわけではないがそういった哺乳動物の群から選択することができる。
【０１９８】
１つの具体例において、機器は、特に、哺乳類の体内のいずれかの組織を、支持する、支える、維持する、担う、置き換えるまたは取って代わるように利用するために構築される。
【０１９９】
ポリマー製品は、機器がヒトの体内にある時、関節内または他の成分と干渉しないように適合される。
【０２００】
医療機器としてのポリマー製品は、膝、臀部、肩、指、手首、肘、背骨、首、腰、つま先および足首の関節に、関節スペーサー移植片として使用することができるが、これらに限定されるものではない。特に、機器は、関節の変形性関節症性の変形を持つ病気患者において使用される。滑らかな関節のある表面を持つ移植片は、病気かつ変性軟骨関節面に対抗し、これは減少された力およびストレスおよび関節の改善された可動性、そしてその結果減少された痛みおよび該関節の改善された機能的能力を招くと予測される。
【０２０１】
本明細書中記載の医療機器は、それが使用される予定の関節内の骨の天然種ならびに個人の年齢またはサイズによる骨のサイズの違いに対応する多くのサイズで生産され得る。
【０２０２】
さらに、関節内成分の非干渉を、機器の本体を通る穴によって達成することができ；つまり、機器は、関節内成分が通り得る穴を含んでいてもよい。機器を負荷する時、スリットは、機器の本体を通って、関節内成分を通過するようにすることができる。この具体例のスリットは、機器の本体の末端から、機器が移植または負荷された後に、関節内成分が通過する穴まである。
【０２０３】
典型的には、そして少なくともある程度は、機器は、その構造および／または材料成分に適合されて、擦り切れた軟骨と関連する状態を、スペーサー機能を供することによって緩和する、および／または関節が負荷されると、関節の圧力分散を行う、および／または機器の少なくとも一部の内部動作によって、関節の滑り／回転動作の少なくとも一部を供する。
【０２０４】
また、関節内に機器を非湿潤的に付けるための方法を提供することも、本発明の目的である。加えて、方法は、セメントの使用または機器の骨成長とは独立性である。
【０２０５】
機器は、完全にまたは実質的に完全に、関節内成分または生物体の他の成分を取り囲んでもよい。
【０２０６】
上記ポリマー製品から作られた機器は、動物または人間のいずれの関節腔に適応するように形成することも可能であり、すなわち、機器は、例えば、次の関節のいずれか１つに適応するように形成してもよい；例えば椎間板、およびあご関節を置き換えるための腰関節、膝関節、足首関節、肩関節、肘関節、手首、指、脊柱関節。
【０２０７】
医療機器は、補綴機器の表面を構成することができる。それは、補綴機器の全表面または表面の一部であってもよい。また、機器は、完全な腰内補綴またはその一部を構成してもよく、あるいはそれは乳房補綴、ステント、カテーテル、心臓弁または軟骨代替物であってもよい。
【０２０８】
一般的に、本発明は、異なる医療機器が製造される上記ポリマー製品を含み、また、該ポリマー製品および医療機器を生産する方法も、本発明内に含まれる。上記のようなポリマー製品および医療機器を生産する方法ならびに該ポリマー製品および該医療機器につき記載された特徴のいずれかの組合せを含む。
【０２０９】
本発明のもう１つの態様は、ポリマー製品を生産する方法であり、該方法は、多くの少なくとも３つのポリマー層を得、サンドイッチ構成でポリマー層を置き、次いで、該構成を加熱し、引き続いて、金型にプレスすることを特徴とし、ここに、加熱およびプレス工程は真空中で行われ、所望の形状のポリマー製品を提供する。
【０２１０】
ポリマー製品が上記のとおりであるポリマー製品を生産する方法において、少なくとも３つのポリマー層を利用し、これらのポリマー層は、各側面上にファブリックの少なくとも１つの層を持つコアを構成し、ここにコアは、ファブリックとは構成が異なり、好ましいのは、コアの異なる側面のファブリックが同一の構成を有するポリマー製品を生産する方法である。
【０２１１】
ポリマー製品を生産する方法は、２またはそれ以上の層のファブリックを含み、ここに該２またはそれ以上の層のファブリックは、各ファブリックの間に、ポリマー層のフィルムを有する。
【０２１２】
ポリマー製品を生産する方法において、コアおよびフィルムは、ポリマー層の厚みを除いて、同様の構成を有する。ポリマー層の厚みは上記のとおりであり、好ましい具体例において、フィルムは０．０１および２ｍｍの間の厚みであり、コアは０．１および１０ｍｍの間の厚みである。
【０２１３】
具体例において、ポリマー製品を生産する方法は、ファブリック、フィルムおよびコアを含み、ここにファブリックの構造は、長いポリマー繊維よりなり、コアおよびフィルムは短鎖ポリマーよりなる。これらのポリマー繊維は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）およびポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の間から選択することができる。最も好ましいのはポリエチレン（ＰＥ）である。長いポリマー繊維は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）であり、短鎖ポリマーは分枝であってもよい。
【０２１４】
具体例において、ポリマー製品を生産する方法は、ポリマー製品の形状に適した形状または形態に製造される、例えば織られるファブリックを特徴とする。該ファブリックは、交点が前述のように、好ましくは約９０度の角度で置かれるＵＨＭＷＰＥ繊維よりなる。
【０２１５】
具体例において、ポリマー製品を生産する方法は、高い引張強度および高い摩耗耐性を有するファブリック、および衝撃、圧力および打撃を吸収するコアを含む。
【０２１６】
ポリマー製品を生産する方法は、上記に従い、ファブリック、フィルムおよびコアの順番にポリマー層を配置することを特徴とする。最も好ましい構成は上記にリストされる。ポリマー層は加熱され、真空下で、ポリマー製品は金型にプレスされる。形成される機器は、電離放射線によって処理されて、さらにポリマーを架橋し、それにより、製品の強度を改善する。製品は、さらにアニーリングに付されて、全ての結合が出現したことを確証する。
【０２１７】
具体例において、ポリマー製品を生産する方法は、アニールされたポリマー製品の表面コーティングを含み、さらにポリマー製品は、電離放射線または加熱によって、滅菌される。
【０２１８】
もう１つの具体例において、ポリマー製品を生産する方法は、それが表面コーティングに付される前に、ポリマー製品をアニーリングすることを特徴とする。
【０２１９】
さらなる具体例において、ポリマー製品を生産する方法は、電離放射線による処理または加熱によって、ポリマー製品を、同時に架橋し、滅菌することを特徴とする。
【０２２０】
具体例において、ポリマー製品を生産する方法は、前記のとおり、ポリマー製品を表面コーティングすることを特徴とする。
【０２２１】
好ましい具体例において、ポリマー製品を生産する方法は、ポリマー製品の形状およびサイズが、金型へプレスすることによって生産可能ないずれかであり、該金型は平面または丸形またはその間である得るポリマー製品を形成し、ここに三次元形状は、金型へプレスすることによって形成可能であるポリマー製品の生産を特徴とする。
【０２２２】
ポリマー製品を利用して、ポリマー層を含む補綴機器を生産することができ、ポリマー層の順序、およびポリマー製品の生産の方法は前記した通りである。
【０２２３】
好ましいのは、３つのポリマー層の補綴機器を生産する方法であり、これは、各側面にファブリックの少なくとも１つの層を持つコアを構成する。もう１つの好ましい構成は、各側面が、間に、フィルムを持つ２層のファブリックを有するコアである。さらに好ましい構成は、２つの層のファブリックの間のフィルムである。
【０２２４】
該方法の好ましい具体例において、補綴機器は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）およびポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の間から選択されたポリマーよりなるポリマー層から生産される。最も好ましいのは、ポリマー層がポリエチレン（ＰＥ）よりなる補綴機器である。
【０２２５】
該方法のさらに好ましい具体例において、補綴機器は、長いポリマー繊維のファブリックよりなり、好ましいのは超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）繊維または前記の他のポリエチレン繊維であり、一方、コアおよびフィルムは短鎖ポリマーよりなり、短鎖ポリマーは分枝でもよい。
【０２２６】
ファブリックは、医療グレードのものであり、ポリマー製品の形状に適した形状に織られる。形状および物理的特徴は、ＵＨＭＷＰＥ繊維の配置によって決定され、該繊維は前記のような角度で交点を有する。
【０２２７】
好ましい具体例において、補綴機器は、ファブリックの特性のため、高い引張強度および高い摩耗耐性を有し、一方、コアは衝撃、圧力および打撃を吸収する。
【０２２８】
補綴機器のポリマー構成は、上記に従い入手され、ここにポリマー層は加熱され、真空に付され、金型の形状へとプレスされ、さらに上記のように処理される。
【実施例】
【０２２９】
実施例１
人工軟骨カップ
人工軟骨カップは、失ったまたは損傷した軟骨を置き換えるために作られた人工関節スペーサーであり、これにより関節は可動性を維持できる。
【０２３０】
カップは、ＵＨＭＷＰＥ繊維ファブリックで、両側面に補強されたＬＤＰＥコアを持つサンドイッチ構築に基づいている。
【０２３１】
エッジにて、金属マーカーは、移植された時にカップを追跡することを可能にする。
【０２３２】
カップの丸いＬＤＰＥカラーは、鋭利なエッジなしのカップを作り、金属マーカーを捕らえる。
【０２３３】
最後に、ポリマーの架橋は、ＬＤＰＥコアの性能を改善する。
【０２３４】
生産工程は、次の工程を含む：
ベースＬＤＰＥディスクの射出成型
ＬＤＰＥディスクは、射出成型工程において、ペレット／粉状のものでできている。ディスクは、約５ｍｍの厚みであり、直径１３４ｍｍである。１つの標準的なディスクサイズは、後記で、異なるサイズのカップに形成されるだろう。
ＵＨＭＷＰＥ繊維ファブリックによる加圧圧密化
二片の２０ｘ２０ｃｍＵＨＭＷＰＥ繊維ファブリックを、ディスクの各側面に置き、サンドイッチを、不規則なハットブリムのような余り材料で、カップを形成するようにプレスする。
異なるカップサイズが生産され、個々に数字によって同定される。
余分な材料を切断することによってカップを付形する
ハットブリムを切断して、カップに直角エッジを与える。
カップ穴をドリルし、金属マーカーを取り付ける
カップにおける金属マーカーによって、体内でカップを追跡することが可能になる。最初のテスト生産に対して、マーカーはタンタルボールであり、後の生産では、マーカーはステンレス鋼ボールだろう。
カップ上のＬＤＰＥカラーの射出成型
金属マーカーを固定し、ＬＤＰＥカラーは直角エッジを覆う。
窒素ガスによるパッケージング
パッケージング機械において、カップは窒素ガスを有するアルミニウムパウチにパックされ、該パウチは密閉されて、酸素がカップと接触するのを防ぐ。酸素は、フリーラジカルと反応するため、後の架橋工程を妨害するだろう。アルミニウムパウチを、架橋プラントに送る用意のできた輸送箱に入れる。
架橋および滅菌
カップを照射プラントに送り、照射し、生産エリアに戻す。照射はフリーラジカルを形成する。フリーラジカルは、ポリマー材料における非常に反応性の場所であり、これは反応して、ポリマー内で架橋を形成する。照射線量は約２００ｋＧｙである。
アニーリング
照射工程の直後、まだフリーラジカルがある。アニーリング工程において、フリーラジカルは架橋を形成する。アニーリング工程は、約７５℃での加熱であり、これはカップを柔らかくせずに架橋反応を早める。工程は、ゆっくりと室温でも起こるが、約一ヶ月かかるかもしれない。カップが柔らかくなり変形するのを避けるため、温度は比較的低いレベルでなければならない。
最終パッキング、出荷および貯蔵
カップを内部の箱にパックし、標識し、使用のための手引きが与えられる。製品は、質チェックの後に出荷され、下請け業者で貯蔵される。
【０２３５】
実施例２
ファブリック−フィルム−ファブリックを含む三層機器として構築されたカップ状医療機器をテストして、ヒト腰関節で起こる減摩状態をシミュレートするように意図された機械を用いて、摩耗特性を評価した。
【０２３６】
この実施例において、テスト機械「８８００ Intron System」を使用した。
【０２３７】
結果：機器が１００Ｋｇの人の１，０００，０００回の動きによって処理されるシミュレーションに続いて、材料の残骸は全く観察されなかった。
【０２３８】
歩行をシミュレートする負荷パターンで、１５，０００，０００サイクルまで、シミュレーションを続けた。負荷は、２５００Ｎおよび約１５０Ｎの間を変動し、カップは、約＋１５および−１５度の間の回転角度で回転した。テストを、１００万サイクル辺りの間隔で、定期的に止め、検体を検査および撮影のために取り出した。
【０２３９】
５ないし１５００万サイクルの間、検体の厚みを、検査ごとに測定した。摩耗率は、１００万サイクルにつき、約３０ないし４０μｍである。
【０２４０】
実施例３
膝関節
改良された表面摩擦様式を持つ人工ポリマー合成物関節内移植片は、内側および側部顆の軟骨領域を覆う大腿要素と双極性であるべきであり、十字靱帯による調整および配置を行うべきである。
【０２４１】
厚みは２ないし４ｍｍの間である。形状は、慣用的総膝関節形成の関節表面を模倣する。
【０２４２】
頸骨要素を、上記と同じ材料で構築し、形状および輪郭は、中心関節領域を含む半月板に続く。移植片は、頸骨上の前十字靱帯の結合の前の前方端と接触する。
【０２４３】
両方の要素は、お互いに拘束されず、ヒト関節の大腿部および頸骨部に拘束されない。
【０２４４】
移植片の固定または安定性は、骨部および関節包のマクロ構造によって決まる。移植片の弾性は、各移植片成分が丸くなる減少が起こらないことを確証する。
【０２４５】
実施例４
足首関節
人工ポリマー足首関節スペーサー移植片は、膝関節の実施例記載のものに近い材料よりなる。
【０２４６】
移植片は単極性であり、その伸展は、足首関節の距骨の軟骨領域に対応する。厚みは、２ないし４ｍｍの間である。
【０２４７】
移植片のリムは、より柔らかいリムを有し、負荷および屈曲および伸展の間、移植片を支える。
【０２４８】
実施例５
肩関節
人工ポリマー肩スペーサー移植片は、膝関節の実施例記載のものに近い材料よりなる。
【０２４９】
移植片は単極性であり、その伸展は、肩関節の関節窩の軟骨領域プラス０．５ないし３ｃｍであってもよいいくつかの伸展に対応し、これは上腕の頭の軟骨領域と関節でつながる。厚みは２ないし４ｍｍの間である。移植片は、長い二頭筋の腱に従い、上がくり抜かれ、それに応じて、回旋筋おり返しを妨げないべきである。
【０２５０】
移植片のリムは、より柔らかいリムを有し、負荷および屈曲および伸展、外転、内側および外側回転の間、移植片を支える。
【図面の簡単な説明】
【０２５１】
【図１】図１は、ファブリック−コアまたはインレー−ファブリックを含む医療機器の三層構造を示す。
【図２】図２は、表面が覆われた図１の三層構造を示す。
【図３】図３は、ファブリック−フィルム−ファブリックを含む医療機器の三層構造を示す。
【図４】図４は、表面が覆われている図３の三層構造を示す。
【図５】図５は、ファブリック−コアまたはインレー−ファブリック−フィルム−ファブリックを含む医療機器の１つの五層構造を示す。
【図６】図６は、表面が覆われている図５の五層構造を示す。
【図７】図７は、ファブリック−フィルム−ファブリック−コアまたはインレー−ファブリック−フィルム−ファブリックを含む医療機器の表面を覆われた七層構造を示す。
【図８】図８Ａは、図７の七層構造ならびに、該層構造から生産されたカップ状機器（８Ｂ）およびリムのシーリング（８Ｃ）を示す。
【図９】図９は、機器の生産におけるフローチャートを示す。
【図１０】図１０は、本発明記載の医療機器の１つの具体例が原位置で置かれるヒト腰関節を示す。
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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