(57)【要約】      （修正有）【課題】安全性が高く、操作性に優れた細径の治療用ガイドワイヤを提供する。【解決手段】医療用ガイドワイヤの表面に、水素が８ａｔ％〜３５ａｔ％（原子組成百分率）の範囲で含まれる特定の水素化アモルファス炭素膜を５０ｎｍ〜２μの膜厚さにコーティングし、かつ、ガイドワイヤの曲げ弾性率を１５％以上増大するように設定し、振動減衰性の増大を図る構成とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製芯線の表面に、ダイヤモンドライク炭素膜を被覆した医療用ガイドワイヤであって、前記炭素膜は水素を８ａｔ％〜３５ａｔ％（原子組成百分率）含み、炭素膜の厚さが５０ｎｍ〜２μであり、かつ、炭素膜をコートする前の金属製芯線の曲げ弾性率に対して、炭素膜をコートした金属製芯線の曲げ弾性率が１５％以上増大していることを特徴とする医療用ガイドワイヤ。
【請求項２】
金属製芯線の表面に、ダイヤモンドライク炭素膜を被覆した医療用ガイドワイヤであって、前記炭素膜は水素を２０ａｔ％〜３０ａｔ％（原子組成百分率）含み、炭素膜の厚さが５０ｎｍ〜１μであり、かつ、炭素膜をコートする前の金属製芯線の曲げ弾性率に対して、炭素膜をコートした金属製芯線の曲げ弾性率が１５％以上増大していることを特徴とする医療用ガイドワイヤ。
【請求項３】
金属製芯線がニッケル・チタン合金からなることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の医療用ガイドワイヤ。
【請求項４】
前記ダイヤモンドライク炭素膜の被覆が、医療用ガイドワイヤの先端から７０ｃｍまでの範囲で行われていることを特徴とする請求項１から３に記載の医療用ガイドワイヤ。
【請求項５】
前記ダイヤモンドライク炭素膜の被覆が、医療用ガイドワイヤの先端テーパー部を除き、残りの基端部の全長に渡って行われていることを特徴とする請求項１から３に記載の医療用ガイドワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は低侵襲カテーテル治療に用いられる医療用ガイドワイヤに関する。治療用ガイドワイヤは細径化の方向にあるが、それに伴って、治療時における操作性（押し込み性、走行性、トルク伝達性、血管選択性、カテーテルサポート性など）の低下や、ガイドワイヤ先端部の跳ねる（Ｗｈｉｐｐｉｎｇ）現象が問題となっている。本発明は、これらの相反する課題の解決を通して、血管内壁に損傷を与えない安全性の高い、操作性に優れた細径の治療用ガイドワイヤを提供するものである。また、これらの技術は、ガイドワイヤの生体適合性、抗血栓性など、表面の機能化においても有用な発明である。
【背景技術】
【０００２】  医療分野において、気管、消化管、尿管、血管、その他の体腔、又は、組織に挿入されるガイドワイヤなどの医療用具は、挿入時に目的部位にアクセスするための押し込み性、走行性、トルク伝達性、血管選択性などの「操作性の向上」、血管内壁や粘膜などへの組織損傷を無くするための「先端柔軟性の確保」、および基材表面への親水性化合物のコーティングによる「湿潤時における潤滑性の向上」、などに配慮した設計が重要である。【０００３】  近年、カテーテル治療に用いる治療用ガイドワイヤは、治療の高度化、低侵襲性、安全性などの観点から細径化、先端柔軟化の方向にあるが、一方で、細径化、先端柔軟化の要求性能とは相反する性能となる操作性（押し込み性、トルク伝達性、カテーテルサポート性）を確保することが強く求められている。
特に、ガイドワイヤの先端部については、柔軟性に優れ、かつ跳ねる（Ｗｈｉｐｐｉｎｇ）現象が抑制された安全性の高い材料、構造および機能性の設計が重要な課題となっている。
このように、安全性と操作性に優れた細径の治療用ガイドワイヤに対する期待は大きい。
ガイドワイヤ用金属芯線の素材としては、剛性が高く、押し込み性に優れたステンレス鋼と抗キンク性、柔軟性に優れた超弾性ニッケル・チタン（Ｎｉ／Ｔｉ）合金が多く用いられている。【０００４】  このような観点から、ガイドワイヤの基端部は剛性の高いステンレス鋼製芯線を、また、先端部には柔軟性に優れたニッケル・チタン合金製芯線を採用し、それらをレーザーなどによって接合することで、ガイドワイヤの操作性と先端部の柔軟性、安全性に配慮した製品も見られる。【０００５】  最近、ガイドワイヤの芯材として、ステンレス鋼製芯線を採用し、先端テーパー部にはステンレス鋼製の螺旋巻きコイルを装着して、押し込み性、トルク伝達性と先端柔軟性を改良した治療用ガイドワイヤが主流となっている。さらに、前記ステンレス鋼製の螺旋巻きコイルの内部に、さらに、中空ワイヤーロープからなるコイルを装着して、柔軟性を損なうことなく、さらに、トルク伝達性を改良したガイドワイヤも製品化されている。【０００６】  また、上記ガイドワイヤは操作性を向上するため、金属製芯線の表面に、摩擦係数の低いテフロン樹脂をコートし、潤滑性を付与することで、押し込み性、走行性、トルク伝達性を確保している。【０００７】  一方、ガイドワイヤ芯線が細くなると、ガイドワイヤの剛性が小さくなり、腰が弱くなって、押し込み性、トルク伝達性が低下することから、潤滑性を付与するために使用しているテフロン樹脂被膜の厚さをできるだけ薄くすることで、芯線の直径を可能な限り太くする設計が重要となっている。しかし、テフロン樹脂被膜の厚さを薄くすることは、テフロンの剥離、脱落による血管閉塞など安全性の問題があり、限界がある。【０００８】  このように、ガイドワイヤの細径化の流れに対して、トルク伝達性や腰の強さを確保し、先端部が跳ねないガイドワイヤを提供することは重要かつ難易度の高い課題となっている。【０００９】  また、近年、ダイヤモンドライク炭素膜（ＤＬＣ）は極めて高い硬度を有することから、その特徴を活かし、自動車部品、機械部品などの摩擦・摩耗特性の向上に大きな役割を担っている。さらに，ＤＬＣは不活性表面の特徴を利用して、ステント、ガイドワイヤ等の医療機器の生体適合性を改良するための表面改質方法として注目されている。このように、ＤＬＣコーティングに関しては、低摩擦係数、耐摩耗性、生体適合性、抗血栓性、潤滑性、親水化、耐付着性、耐凝着性、基材への密着性などの改良を目的とした出願が見られる（特許文献１〜４）。
【特許文献１】再表９９／５３９８８
【特許文献２】特開２０００−６４０４７
【特許文献３】特許第４７４０７４１
【特許文献４】特許第５０９２６２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００１０】  本発明は、上記の課題、問題点に鑑みてなされたものであり、ガイドワイヤの細径化に伴う剛性の低下を補うことができる新しい技術を開発することで、トルク伝達性、走行性、血管選択性、カテーテルサポート性など操作性を向上し、かつ、先端部の跳ねる（Ｗｈｉｐｐｉｎｇ）現象を抑制し、安全性が高く、操作性に優れた細径の治療用ガイドワイヤを提供することを目的とする。特に、抗キンク性に優れたニッケル・チタン合金製治療用ガイドワイヤの剛性を増加することで、トルク伝達性、カテーテルサポート性などの操作性を向上することが可能になれば、その意義は非常に大きい。【０００１１】  しかしながら、全長がニッケル・チタン合金製のガイドワイヤや細径のガイドワイヤにおいては、従来技術では十分な改良効果が得られておらず、前記ニーズに対して、さらなる性能の改良が求められている。また、それらの製造方法も煩雑であることから、安全性、品質安定性、コスト高なども問題となっている。このような市場ニーズに鑑みて、本願発明は、安全、高品質、低コストで、かつ操作性に優れた細径の治療用ガイドワイヤの実現を目指したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００１２】  本願発明は、医療用ガイドワイヤの表面に、特定の構造と膜厚さを有する水素化アモルファスカーボンをコーティングすることで、ガイドワイヤの高剛性化と振動減衰性の増大を図り、先端部の跳ねる現象を抑制し、また、トルク伝達性、カテーテルサポート性などの操作性を改良した細径の治療用ガイドワイヤを提供するものである。【０００１３】  本発明者は鋭意検討した結果、上記目的は、下記（１）〜（５）により達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。
（１）金属製芯線の表面に、ダイヤモンドライク炭素膜を被覆した医療用ガイドワイヤであって、前記炭素膜は水素を８ａｔ％〜３５ａｔ％（原子組成百分率）含み、炭素膜の厚さが５０ｎｍ〜２μであり、かつ、炭素膜をコートする前の金属製芯線の曲げ弾性率に対して、炭素膜をコートした金属製芯線の曲げ弾性率が１５％以上増大していることを特徴とする医療用ガイドワイヤ。
（２）金属製芯線の表面に、ダイヤモンドライク炭素膜を被覆した医療用ガイドワイヤであって、前記炭素膜は水素を２０ａｔ％〜３０ａｔ％（原子組成百分率）含み、炭素膜の厚さが５０ｎｍ〜１μであり、かつ、炭素膜をコートする前の金属製芯線の曲げ弾性率に対して、炭素膜をコートした金属製芯線の曲げ弾性率が１５％以上増大していることを特徴とする医療用ガイドワイヤ。
（３）金属製芯線がニッケル・チタン合金からなることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の医療用ガイドワイヤ。
（４）前記ダイヤモンドライク炭素膜が、医療用ガイドワイヤの先端から７０ｃｍまでの範囲で行われていることを特徴とする（１）から（３）に記載の医療用ガイドワイヤ。
（５）前記ダイヤモンドライク炭素膜の被覆が、医療用ガイドワイヤの先端テーパー部を除き、残りの基端部の全長に渡って行われていることを特徴とする（１）から（３）に記載の医療用ガイドワイヤ。
【発明の効果】
【０００１４】  本願発明は細径ガイドワイヤを構成する金属製芯線の表面に、水素が８ａｔ％〜３５ａｔ％（原子組成百分率）の範囲で含まれる水素化アモルファス炭素膜（ａ−Ｃ：Ｈ）を５０ｎｍ〜２μの薄膜状に被覆し、かつ、水素化アモルファス炭素膜をコート後の金属製芯線の曲げ弾性率が、コート前の金属製芯線の曲げ弾性率に対して１５％以上増大するように被覆することで、ガイドワイヤの曲げ弾性率および振動減衰性が大きくなり、トルク伝達性、カテーテルサポート性の向上とともに、ガイドワイヤ先端部の跳ねる（Ｗｈｉｐｐｉｎｇ）現象が抑制されることを見出したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００１５】  ダイヤモンドライク炭素膜は、スパッタ法、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）、プラズマＣＶＤ法、プラズマイオン注入法、重畳型ＲＦプラズマイオン注入法、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法又はレーザーアブレーション法等の公知の方法により、医療器具本体の表面に形成することができる。【０００１６】  本発明においては、ガイドワイヤ用のニッケル・チタン合金製芯線、ステンレス鋼芯線などの金属製芯線を、チャンバ内にセットし、放電によって、ダイヤモンドライク炭素膜を薄膜状にコーティングする。水素を含まない（水素フリー）ダイヤモンドライク炭素膜（ＤＬＣ）の領域にはＳＰ３／ＳＰ２の比率で、ｔａ−Ｃ（テトラヘドラルアモルファスカーボン）とａ−Ｃ（アモルファスカーボン）があるが、より高硬度を求める場合には、ｔａ−Ｃが適している。
一方、水素を含有するＤＬＣの領域では、ｔａ−Ｃ：Ｈ（水素化テトラヘドラルアモルファスカーボン）およびａ−Ｃ：Ｈ（水素化アモルファスカーボン）がある。【０００１７】  本発明においては、ａ−Ｃ：Ｈ膜に含まれる水素濃度が、８ａｔ％〜３５ａｔ％（原子組成百分率）であり、該炭素膜の厚さが５０ｎｍ〜２μである場合に、該炭素膜はガイドワイヤの表面に均一に付着し、金属基材との密着性が良好で、屈曲時にもひび割れが生じることはなく、かつ、コート後のガイドワイヤの曲げ弾性率がコート前の曲げ弾性率に対して、１５％以上増大する条件を選定することで、トルク手伝達性が向上し、かつ振動減衰性が大きくなり、先端部の跳ねる現象が改善され、操作性が大きく向上することを見出した。【０００１８】  本発明において、上記効果が発現するａ−Ｃ：Ｈ膜中の水素濃度は８ａｔ％〜３５ａｔ％（原子組成百分率）の範囲であるが、さらに好ましい水素濃度は２０ａｔ％〜３０ａｔ％の範囲である。また、ａ−Ｃ：Ｈ膜の厚さは、５０ｎｍ〜２μの範囲であり、５０ｎｍ〜１μの範囲がより好ましい。ａ−Ｃ：Ｈ膜の水素濃度を、上記範囲において、より高くした場合には、膜厚を上記範囲において、より厚くすることで、炭素膜の密着性、均一性、耐割れ性を確保しつつ、曲げ弾性率、減衰振動性が大きくすることが可能となる。逆に、ａ−Ｃ：Ｈ膜の水素濃度を、上記範囲において、より低くした場合には、膜厚を上記範囲において、より薄くすることで、炭素膜の密着性、均一性、耐割れ性を確保しつつ、曲げ弾性率、減衰振動性が大きくすることができる。さらに、このようなコーティング方法に従って、炭素膜をコートした金属製芯線の曲げ弾性率が、炭素膜をコートする前の金属製芯線の曲げ弾性率に対して、１５％以上増大させた場合に、本発明の効果が大きくなり、さらに、１９％以上増大した場合は、本発明の効果がより顕著となる。水素濃度が８ａｔ％よりも低い場合や、３５ａｔ％よりも高い場合は、本発明の効果は得られず、また、これらの場合には、炭素膜をコートした金属製芯線の曲げ弾性率を、炭素膜をコートする前の金属製芯線の曲げ弾性率に対して、１５％以上増大させた場合においても、本発明の効果は得られない。すなわち、本発明の効果は、水素化アモルファス炭素膜のコーティングに関して、該炭素膜の水素濃度、膜厚さ、金属芯線の曲げ弾性率の増加率のすべてを、本発明の範囲に入るように設定した時に得られるものである。【０００１９】  本発明の
また、金属製芯線などの先端部分に、テーパー加工を施し、先端部から７０ｃｍまでの範囲に渡るテーパー部分およびその近傍に、ダイヤモンドライク炭素膜をコートすることで、先端から７０ｃｍまでの曲げ弾性率が増大し、カテーテルサポート性、トルク伝達性の向上と、先端部の跳ねる現象が抑制された、操作性に優れた細径の治療用ガイドワイヤが提供できる。【０００２０】  また、前記ダイヤモンドライク炭素膜の被覆が、抗キンク性に優れたニッケルチタン合金製ガイドワイヤの先端テーパー部を除き、残りの基端部の全長に渡って行われている場合は、基端部の曲げ弾性率が向上することで、ステンレス鋼芯線に近い押し込み性、トルク性能と、先端部の柔軟性を追求した治療用ガイドワイヤの製造が可能である。
これによって、ステンレス鋼芯線とニッケル・チタン合金製芯線をレーザー等で接続加工することなく、操作性と柔軟性に優れた細径の治療用ガイドワイヤを得ることができる。【０００２１】  以下に本発明に係る具体的な実施例および比較例について、より詳しく説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【実施例１】
【０００２２】  長さが１８０ｃｍ、太さが０．３ｍｍΦで、先端部をテーパー加工したガイドワイヤ用ニッケル・チタン合金製芯線をイオン化蒸着装置のチャンバ内にセットし、チャンバにアルゴンガス（Ａｒ）を圧力が１０−１Ｐａ〜１０−３Ｐａ（１０−３Ｔｏｒｒ〜１０−５Ｔｏｒｒ）となるように導入した後、放電を行うことによりＡｒイオン発生させ、発生したＡｒイオンをガイドワイヤ本体の表面に衝突させるボンバードクリーニングを行った。
続いて、チャンバにテトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ３）４）を導入し、硅素（Ｓｉ）及び炭素（Ｃ）を主成分とするアモルファス状で中間層を形成した。中間層を形成した後、Ｃ６Ｈ６ガスをチャンバ内に導入しながら放電を行うことによりａ−Ｃ：Ｈ膜を形成した。この際に、チャンバ内の圧力は１０−１Ｐａとなるように調整した。また、基板電圧は１．５ｋＶ、基板電流は５０ｍＡ、フィラメント電圧は１４Ｖ、フィラメント電流は３０Ａ、アノード電圧は５０Ｖ、アノード電流は０．６Ａ、リフレクタ電圧は５０Ｖ、リフレクタ電流は６ｍＡとした。上記のイオン化蒸着によって得られたａ−Ｃ：Ｈ膜は、膜厚さが、４７５ｎｍで、水素は原子組成百分率で２６ａｔ％含まれていた。また、四点曲げ試験によって測定したニッケル・チタン合金製ガイドワイヤの基端部の曲げ弾性率は２５ＧＰａで、ａ−Ｃ：Ｈ膜をコートする前の芯線の曲げ弾性率が２１ＧＰａであることから、曲げ弾性率は１９％増大した。【０００２３】  上記のａ−Ｃ：Ｈ膜がコートされたガイドワイヤの先端部をウレタンチューブで被覆後、さらに、ガイドワイヤの全長に対して親水性コーティング加工を行った。得られたガイドワイヤの曲げ弾性率、トルク伝達性、振動減衰性（減衰比の比較）、先端部の跳ね、カテーテルサポート性、応力負荷後の塑性変形性、表面割れ、真直性、などの評価を行った。【０００２４】  なお、炭素膜中の水素含有量は神戸製鋼社製の弾性反跳陽子検出法ＥＲＤＡ（ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｅｌａｓｔｉｃ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎａｌｙｓｉｓ）および堀場製作所製の高周波グロー放電発光分光分析装置ＧＤ−ＯＥＳ（ｇｌｏｗ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて測定した。【０００２５】  また、曲げ弾性率は島津製作所  ＥＺ−Ｔｅｓｔ  小型卓上試験機を用いて、四点曲げ試験法で、押し込み長は２ｍｍとして測定した。また、曲げ試験後のガイドワイヤの塑性変形の大きさを、曲げ試験前の直線状ガイドワイヤが塑性変形した変形角度の測定によって評価した。さらに、曲げ試験前後のガイドワイヤの表面クラックの有無等を観察した。
振動減衰性（減衰比）は高速フーリェ変換を用いた音響・振動の波形の解析を行う測定機（ＦＦＴアナライザー）を用いた振動解析から、半値幅法による減衰比の算出により求めた。
減衰比ζ＝Δｆ／２ｆ０、損失係数η＝Δｆ／ｆ０、にて求めた（Δｆ：半値幅、共振付近で周波数を変化して描かれる共振曲線最大値の１／√２を示す周波数の幅、ｆ０：零変位おける力）。【０００２６】  トルク伝達性および先端部の跳ね特性の評価は、長さ１５００ｃｍのディスペンサー（ループ状の最大直径１８ｃｍ）に、ガイドワイヤ通して、基体部の端を所定角度（駆動角  度）ねじったときの先端部の追従角度をロータリーエンコーダーで測定して求めた。先端部が基体部の端の回転に対応してスムーズに回転し、追従性がほぼ１：１である場合は◎、先端部の回転追従性に遅れがみられるが、先端部の跳ね現象がない場合は○、先端部の回転追従性に遅れがみられ、先端部の跳ね現象が少し認められる場合は△、先端部の回転追従性が悪く、突然、先端部が大きく跳ねて回転する場合は×で評価した。【０００２７】  カテーテルのサポート性については、ガイドワイヤの曲げ弾性率と相関性が大きいことから、曲げ弾性率の数値により判定した。【０００２８】  ガイドワイヤの真直性の評価方法としては、トルク伝達性試験において、３６０°回転を１回転とし、連続的に１００回転させた後、１８０ｃｍのガイドワイヤを垂下法により測定した。ガイドワイヤの長さ方向が床面に垂直となるように垂下させて、ガイドワイヤの先端の位置と、完全に垂直なワイヤの先端の位置との床面に平行な距離（ｍｍ）で評価した。【０００２９】  以上の結果を表１および表２に纏めた。実施例１では、水素が原子組成百分率で２６ａｔ％含まれたａ−Ｃ：Ｈ膜を４７５ｎｍの厚さにコートすることで、芯線の曲げ弾性率が、１９％増大し、表１に記載された物性を有する。この結果、本発明のガイドワイヤは表２に記載のような優れた性能を有しており、本発明の目的を達成することができた。
【比較例１および比較例２】
【０００３０】  実施例と同様に、長さが１５０ｃｍ、太さが０．３ｍｍΦで、先端部をテーパー加工したガイドワイヤ用ニッケル・チタン合金製芯線に、アークイオンプレーティング法で、ｔａ−Ｃ膜，ｔａ−Ｃ：Ｈ膜を成膜した。成膜条件としては、基板バイアス電圧は直流−５０Ｖで，周波数１０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比９０％の負パルスバイアスを印加した。ガスはアルゴン（Ａｒ）ガスを３０ｃｃｍと固定し，メタン（ＣＨ４）ガス流量が０の時にｔａ−Ｃを成膜し，１１ｃｃｍの時にｔａ−Ｃ：Ｈを成膜した。カソード電流は３０Ａ，圧力は０．２Ｐａ、時間は４３ｍｉｎで成膜を行った。
【０００３１】  ガイドワイヤ芯線の表面に、上記アークイオンプレーティング法によって得られたｔａ−Ｃ膜、ｔａ−Ｃ：Ｈ膜の膜厚さはそれぞれ５９０ｎｍ、６６０ｎｍで、水素は原子組成百分率で、それぞれ、６．１ａｔ％、７．７ａｔ％含まれていた。また、四点曲げ試験によって測定した曲げ弾性率は２７ＧＰａと２８ＧＰａで、各炭素膜をコートする前のニッケルチタン合金製芯線の曲げ弾性率が２１ＧＰａであることから、曲げ弾性率はそれぞれ２９％、３３％増大した。
【０００３２】  上記の炭素膜がコートされたガイドワイヤの先端部を、実施例１と同様に、ウレタンチューブで被覆し、ガイドワイヤの全長に対して親水性コーティングを行った後、実施例１と同様の各種評価および分析を行った。その結果を表１および表２に纏めた。
【０００３３】  比較例１および比較例２においては、炭素膜の水素量が本発明の範囲に無いことから、曲げ弾性率は大きく増加しているにもかかわらず、力学的負荷がかかった後は、真直性が低下し、トルク伝達が大きく低下した。また、曲げ試験後の表面クラック等の問題もある。
【０００３４】
【表１】
2017086843.tif 000002
【表２】
2017086843.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【０００３５】  本発明は、特定構造の水素化アモルファス炭素膜を細径ガイドワイヤに薄膜状にコーティングし、曲げ弾性率および振動減衰性を増大することで、血管内壁の損傷がない安全性の高い、かつ操作性に優れた細径の治療用ガイドワイヤを提供するものである。また、本発明は、ガイドワイヤの生体適合性、抗血栓性など表面の機能化においても有用である。