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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6031452
(24)【登録日】2016年10月28日
(45)【発行日】2016年11月24日
(54)【発明の名称】心臓弁
(51)【国際特許分類】
A61F 2/24 20060101AFI20161114BHJP
【ＦＩ】
A61F2/24
【請求項の数】31
【全頁数】40
(21)【出願番号】特願2013-553993(P2013-553993)
(86)(22)【出願日】2012年2月17日
(65)【公表番号】特表2014-511231(P2014-511231A)
(43)【公表日】2014年5月15日
(86)【国際出願番号】GB2012000165
(87)【国際公開番号】WO2012110767
(87)【国際公開日】20120823
【審査請求日】2015年2月13日
(31)【優先権主張番号】1102828.9
(32)【優先日】2011年2月18日
(33)【優先権主張国】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】513203118
【氏名又は名称】ウィートリー，デイビッド ジェイ．
(74)【代理人】
【識別番号】110000811
【氏名又は名称】特許業務法人貴和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ウィートリー，デイビッド ジェイ．
【審査官】
川島 徹
(56)【参考文献】
【文献】
特表２００５−５１２６１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００１−５０８６８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００７−５１７５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００７−５１８４９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｆ ２／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
血流のためのアパーチャを形成する支持構造と、柔軟なリーフレットとを備えた人工心臓弁であって、
前記リーフレットは、前記アパーチャに血液を流す開配置と、前記アパーチャに血液が流れることを制限する閉配置との間を、前記支持構造に対して動くことが可能であり、
前記アパーチャは中心軸を画定し、前記リーフレットは、前記中心軸を横断する平面を通る横断面であって、前記開配置および前記閉配置、および、該リーフレットの自然形状に相当する初期配置を含む前記開配置と前記閉配置との間のすべての中間状態において、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成する横断面を有し、
前記リーフレットは、少なくとも部分的に直線的な第１および第２の取り付けラインに沿って取り付けられており、該リーフレットが前記開配置と前記閉配置との間を動くことにより、前記横断面における前記凸部が、第１および第２の取り付けラインの一方の回りを旋回し、かつ、前記横断面における前記凹部が、第１および第２の取り付けラインの他方の回りを旋回する、
人工心臓弁。
前記リーフレットは、前記アパーチャに血液を流す開配置と、前記アパーチャに血液が流れることを制限する閉配置との間を、前記支持構造に対して動くことが可能であり、
前記アパーチャは中心軸を画定し、前記リーフレットは、前記中心軸を横断する平面を通る横断面であって、前記開配置および前記閉配置、および、該リーフレットの自然形状に相当する初期配置を含む前記開配置と前記閉配置との間のすべての中間状態において、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成する横断面を有し、
前記リーフレットは、少なくとも部分的に直線的な第１および第２の取り付けラインに沿って取り付けられており、該リーフレットが前記開配置と前記閉配置との間を動くことにより、前記横断面における前記凸部が、第１および第２の取り付けラインの一方の回りを旋回し、かつ、前記横断面における前記凹部が、第１および第２の取り付けラインの他方の回りを旋回する、
人工心臓弁。
【請求項2】
前記第１および第２の取り付けラインは、前記中心軸に対して略平行方向に伸長する、請求項１に記載の人工心臓弁。
【請求項3】
前記凸部は、第１および第２の取り付けラインの一方から前記ジャンクションへと伸長し、前記凹部は、第１および第２の取り付けラインの他方から前記ジャンクションへと伸長する、請求項１または２に記載の人工心臓弁。
【請求項4】
前記リーフレットが閉配置を離れて開配置の方へと動くことにより、前記横断面における前記凸部の曲率は減少し、前記横断面における前記凹部の曲率は増加する、請求項１〜３のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項5】
前記リーフレットが閉配置から開配置へと動くことにより、最初は前記横断面における前記凸部および前記凹部の曲率がともに増加し、続いて、該凸部の曲率は減少し、該凹部の曲率はさらに増加する、請求項１〜３のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項6】
前記リーフレットが閉配置を離れて開配置の方へと動くことにより、前記リーフレットの横断面に沿って、前記ジャンクションは、前記凸部がその回りを旋回する第１または第２の取り付けラインから離れて、前記凹部がその回りを旋回する第１および第２の取り付けラインの他方の方へと動く、請求項１〜５のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項7】
前記リーフレットが閉配置から開配置へと動くことにより、最初は前記リーフレットの横断面に沿って、前記ジャンクションは移動せず、その後、該ジャンクションは、前記凸部がその回りを旋回する第１または第２の取り付けラインから、前記凹部がその回りを旋回する第１および第２の取り付けラインの他方の方へと動く、請求項１〜６のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項8】
前記横断面における前記凸部の長さは、閉配置におけるよりも開配置において、その全長に対する比率が大きい、請求項１〜７のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項9】
前記リーフレットは、前記アパーチャに隣接する取り付けベースラインに沿って前記支持構造に取り付けられている、請求項１〜８のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項10】
前記取り付けベースラインは、外向き凸形状である、請求項９に記載の人工心臓弁。
【請求項11】
前記取り付けベースラインは、円周方向に、少なくとも部分的に前記アパーチャの周囲を伸長する、請求項９または１０に記載の人工心臓弁。
【請求項12】
前記リーフレットは、前記取り付けベースラインとは反対側に、前記第１および第２の取り付けラインの間を伸長する自由端を有し、該自由端は、前記支持構造に対して可動であり、該自由端は、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成する、請求項９〜１１のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項13】
前記リーフレットの自由端は、前記取り付けベースラインよりも長い、請求項１２に記載の人工心臓弁。
【請求項14】
前記リーフレットの前記取り付けベースラインから前記自由端までの間を通る複数の横断面は、それぞれ、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成する、請求項１２または１３に記載の人工心臓弁。
【請求項15】
前記リーフレットは、前記自由端から該自由端と前記取り付けベースラインとの間に位置する境界ラインまで伸長する接合領域を形成し、該接合領域は、複数のほぼ同一の横断面を形成する、請求項１２〜１４のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項16】
前記リーフレットは、前記取り付けベースラインと前記境界ラインとの間に、第１および第２の横断面を、第１の横断面が第２の横断面よりも取り付けベースラインの近くに配置されるように形成するとともに、第１および第２の横断面は、それぞれ、凸部と凹部を形成し、第１の横断面の前記凸部は、第２の横断面の前記凸部よりも長く、かつ、第１の横断面の前記凹部は、第２の横断面の前記凹部よりも短い、請求項１５に記載の人口心臓弁。
【請求項17】
前記支持構造は、アパーチャを形成する基部と、該アパーチャの回りに配され、該基部から伸長する第１および第２のポスト部とを備え、該第１および第２のポスト部は、前記アパーチャの中心軸とほぼ平行方向に伸長しており、前記リーフレットは、前記第１の取り付けラインに沿って前記第１のポスト部と、前記第２の取り付けラインに沿って前記第２のポスト部と、前記取り付けベースラインに沿って前記基部に取り付けられる、請求項１〜１６のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項18】
前記リーフレットは、前記第１の取り付けラインに沿って、前記第１のポスト部にわたって伸長し、その周囲を取り囲み、かつ、前記第２の取り付けラインに沿って、前記第２のポスト部にわたって伸長し、その周囲を取り囲む、請求項１７に記載の人工心臓弁。
【請求項19】
前記第１および第２のポスト部は、それぞれを貫通するホールを有し、前記リーフレットは、前記第１のポスト部のホール内を伸長し、かつ、前記第２のポスト部のホール内を伸長する、請求項１７または１８に記載の人工心臓弁。
【請求項20】
前記第１および第２のポスト部を貫通するそれぞれのホールは、前記アパーチャの中心軸に対して、径方向に角度が付けられている、請求項１９に記載の人工心臓弁。
【請求項21】
前記第１および第２のポスト部を貫通するそれぞれのホールは、スリットからなる、請求項１９または２０に記載の人工心臓弁。
【請求項22】
前記第１および第２のポスト部は、それぞれを貫通する複数のホールを有し、前記リーフレットが、該第１および第２のポスト部を貫通する複数のホール内を伸長する、請求項１７〜２１のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項23】
前記リーフレットは、前記基部にわたって伸長し、その周囲を取り囲む、請求項１７〜２２のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項24】
前記基部は、該基部を貫通するホールを有し、前記リーフレットは該ホール内を伸長する、請求項１７〜２３のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項25】
前記基部を貫通するホールは、前記アパーチャの中心軸に対して、径方向に角度が付けられている、請求項２４に記載の人工心臓弁。
【請求項26】
前記基部を貫通するホールは、スリットからなる、請求項２４または２５に記載の人工心臓弁。
【請求項27】
前記基部は、該基部を貫通する複数のホールを有し、前記リーフレットは、該基部を貫通する複数のホール内を伸長する、請求項１７〜２６のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項28】
前記リーフレットは、前記支持構造上に一体的に形成されている、請求項１〜２７のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項29】
前記支持構造の少なくとも一部は、柔軟または折り畳み可能である、請求項１〜２８のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項30】
柔軟な１つ以上のさらなるリーフレット備え、該１つ以上のさらなるリーフレットは、それぞれ、前記アパーチャに血液を流す開配置と、前記アパーチャに血液が流れることを制限する閉配置との間を、前記支持構造に対して可動となっており、
前記中心軸を横断する平面で通る前記１つ以上のさらなるリーフレットのいずれか１つの横断面は、前記開配置および前記閉配置、および、該さらなるリーフレットが形成される自然形状に相当する初期配置を含む前記開配置と前記閉配置との間のすべての中間状態において、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成し、
前記１つ以上のさらなるリーフレットは、それぞれ、少なくとも部分的に直線的な第１および第２の取り付けラインに沿って取り付けられており、該１つ以上のさらなるリーフレットのいずれか１つが、対応する開配置と閉配置との間を動くことにより、該さらなるリーフレットの前記横断面における前記凸部が、対応する第１および第２の取り付けラインの一方の回りを旋回し、かつ、該さらなるリーフレットの該横断面における前記凹部が、対応する第１および第２の取り付けラインの他方の回りを旋回する、
請求項１〜２９のいずれかに記載の人工心臓弁。
前記中心軸を横断する平面で通る前記１つ以上のさらなるリーフレットのいずれか１つの横断面は、前記開配置および前記閉配置、および、該さらなるリーフレットが形成される自然形状に相当する初期配置を含む前記開配置と前記閉配置との間のすべての中間状態において、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成し、
前記１つ以上のさらなるリーフレットは、それぞれ、少なくとも部分的に直線的な第１および第２の取り付けラインに沿って取り付けられており、該１つ以上のさらなるリーフレットのいずれか１つが、対応する開配置と閉配置との間を動くことにより、該さらなるリーフレットの前記横断面における前記凸部が、対応する第１および第２の取り付けラインの一方の回りを旋回し、かつ、該さらなるリーフレットの該横断面における前記凹部が、対応する第１および第２の取り付けラインの他方の回りを旋回する、
請求項１〜２９のいずれかに記載の人工心臓弁。
【請求項31】
前記リーフレットの前記横断面の凸部の曲率が、該リーフレットと隣接する前記１つ以上のさらなるリーフレットの一方の前記横断面の凹部の曲率と実質的に一致し、該横断面が、前記中心軸を横断する同一平面で、該リーフレットおよび該隣接するさらなるリーフレットを通る、
請求項３０に記載の人工心臓弁。
請求項３０に記載の人工心臓弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、人工心臓弁および該人工心臓弁を製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
心臓弁は、生まれつき異常があったり、罹患したり、老化により機能不全になる場合がある。心臓弁の機能不全が、ある程度以上になった場合、心臓弁を置換する必要がある。確立された臨床的用途において、使用可能な置換用人工心臓弁には、様々な種類がある。概して、これらの人工弁は、２つのタイプに分類される。機械的心臓弁は、金属合金、熱分解カーボン、硬質ポリマーのような硬い合成材料で構成される。これらの機械弁は、本来の心臓弁とは非類似である。生体的心臓弁は、人間の大動脈弁または肺動脈弁、動物の大動脈弁または静脈弁、あるいは動物の心膜（心臓を取り囲む繊維状シート）など、人間または動物由来の柔軟な材料で構成される。こうした動物組織は、一般的に、グルタルアルデヒドのような薬剤で処理して耐久性が高められている。生体心臓弁は、本来の大動脈弁または肺動脈弁に類似する。グルタルアルデヒドで処理したウシの心膜が、一般的に使用される材料であり、本来の大動脈弁に倣って、支持フレーム上に３枚の柔軟なリーフレットを備えるように形成される。これらの弁は、不全な弁を開心術により除去した後、心臓に移植される。最近では、柔軟なリーフレットを拡張可能なメッシュ状のシリンダ内に取り付け、心尖に挿入したカテーテルまたは末梢血管を介して移植することも行われている。正しい位置へと操作した後、装置をバルーンで膨らませて機能的な弁を作り出すものであり、従来的な侵襲手術は必要とされない。
【0003】
一般的に、機械弁の場合、弁の周囲に血液が凝固して弁の機能を妨げたり、血栓が血液中に拡散して、脳、消化管、体肢、その他の部位へと通じる大動脈を塞いだりしないよう、生涯にわたって抗凝固薬療法を続ける必要がある。一方、生体弁の場合、劣化を免れず、その耐久性に限界があるため、特に小児および若年者への適用に問題となる。
【0004】
生体リーフレットの硬化および劣化は、小児および若年者の場合に顕著であり、生体弁の臨床的魅力を半減させている。このため、この問題の解消に対する要請に応じて、生体材料を合成材料に置き換える試みがなされている。こうした取り組みの中で、最も注目を集めているのが、生体安定ポリウレタンである。生体安定ポリウレタンを用いた弁のデザインは、血栓塞栓リスクを低く抑制しうるであろうとの見込みから、生体弁のデザインを模したものとなっている。
【0005】
合成ポリマー製の柔軟なリーフレットからなる人工心臓弁は、まだ実験段階にあり、標準的なデザインパターンを確立するには至っていない。しかしながら、文献に開示された多くの例では、すでに確立された標準的な生体弁のデザインを模しており、従って、本来の心臓大動脈弁に類似する。これには、相応の理由がある。すなわち、このデザインは、機能する弁を通る血流を、本来の自然な血流と近似に保つことができるからである。機械弁の「不自然」なデザインおよび本来とは異なる血流パターンと比べると、生体弁は血液凝固作用を起こしにくい、すなわち「血栓塞栓リスクが低い」ので、生体弁を使用する場合には、抗凝固療法の必要はない、と考えられている。
【0006】
動物由来の材料で作られた柔軟なリーフレットを備える現行の生体弁は、耐久性に限界があり、これに対する解決策として、ポリウレタンのような合成ポリマーの使用が提唱されている。合成ポリマー心臓弁の臨床的使用例はきわめて少なく、現在、その使用は、長期稼働の必要がない体外循環器に限定されている。実験的ポリマー心臓弁は、耐久性に限界があり、このことが、弁置換装置として将来的にポリマー心臓弁を臨床使用へと発展させることへの、重大な阻害要因となっている。特に、実験的ポリマー心臓弁は、弁の稼働中に発生しうるバックリング（座屈）やリンクリング（シワ寄り）に起因する局所的な曲げ応力により、引き裂けなどの損傷を受けやすい。
【0007】
医学的用途に適しており、血流中で長期使用しても十分に生体安定的な市販のポリウレタンは限られており、かつ、入手可能なポリウレタンは、一般的に、リーフレットとして十分に機能するには硬すぎる。ポリウレタンが硬く、高弾性であるほど、耐久性および生体安定性が増すことは明らかである。さらに、たとえばカーボンナノチューブやこれより大きなファイバーを強化用にポリウレタン内に使用すると、強化リーフレットの硬さが増加して、十分な血行動態機能を果たすには硬くなりすぎる可能性が高い。たとえば、弁を横切る圧力低下に素早く反応して開閉し、逆流を抑えるには硬くなりすぎる。
【0008】
現在、かなりの数の患者グループが、実用的で満足のいく置換用心臓弁を利用できずにいる。このグループには、発展途上国の小児および若年層が含まれる。たとえば、サハラ以南のアフリカは、リューマチ性心臓疾患の患者数が世界一多い（世界保健機構（ＷＨＯ）によれば、この地域における５歳〜２４歳の患者数は、先進国のおよそ３３，０００人に対し、百万人を超える）。これらの患者の多くにとって、弁の置換は有効である。しかしながら、これらの国の若年患者にとって、先進国では時々適用される複雑な弁修復や弁移植（ロス手術）は、実現不能である。機械弁は、生涯にわたる抗凝固薬療法（それ自体監視が必要である）が必要であり、また出血や血栓症の危険も伴う。一方、生体弁は、それ自体に伴うリスクに加え、耐用期間が数年であるため、繰り返し手術する必要がある。従って、先進国における比較的数少ない若年患者や、医学上またはライフスタイル上の理由から、抗凝固剤の服用ができない人々にとっても、抗凝固剤を必要とせずに臨床的に満足な機能を果たし、早期劣化や故障を起こしにくい、長期にわたって使用可能な置換用心臓弁は、すぐにでも必要なものである。しかしながら、発展途上国おいては、はるかに多くの患者達が、こうした弁の利益を享受することができる。これまでは、手術施設へのアクセスが、しばしば阻害要因となってきたが、多くの国において開発が進んでおり、この問題は改善されつつある。抗凝固剤を必要としない、妥当な価格の、信頼できる心臓弁が、従来的な手術室で簡単に移植可能となれば、幅広い臨床的利用が見込まれる。
【発明の概要】
【0009】
本発明の第１の態様により、血流のためのアパーチャを形成する支持構造と、該支持構造と連結した柔軟なリーフレットとを備えた人工心臓弁が提供される。該リーフレットは、少なくとも部分的に直線的な第１および第２の取り付けラインに沿って、前記支持構造と連結されており、前記アパーチャに血液を流す開配置と、前記アパーチャに血液が流れることを制限する閉配置との間で、前記支持構造に対して可動となっている。前記アパーチャは中心軸を画定し、該中心軸を横断する平面内における前記リーフレットの横断面は、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成する。
【0010】
このように構成された弁により、使用時において、前記リーフレットが血流方向に沿って伸長し、かつ、前記リーフレットの横断面が、前記血流方向を横断する方向を向くように、人間または動物に移植可能である。
【0011】
前記弁は、たとえば、人間または動物の心臓、または人間または動物の心臓に隣接する血管に連結可能である。
【0012】
前記弁は、縫い付けたり、縫合したり、ステッチすることなどにより、心臓に連結可能である。
【0013】
前記弁は、埋め込み、接合、接着、その他の手段により心臓に取り付け可能である。
【0014】
前記リーフレットは、該リーフレットを横切る圧力の変化に対応して、開配置と閉配置との間で可動である。
【0015】
このように構成された弁により、リーフレットが開配置にある時は、弁を通して血液を送り出し、リーフレットが閉配置にある時は、弁を通って血液が逆流することを制限または阻止することができる。
【0016】
前記弁は、自然形状を有するように形成されうる。
【0017】
前記弁が自然形状にある場合、内部応力は生じないか、あるいは最低限に保持されうる。
【0018】
前記弁は、自然形状に相当する初期配置を有するように構成されうる。
【0019】
前記リーフレットを横切る圧力差が存在しない場合、リーフレットは初期形状に戻ることができる。
【0020】
前記リーフレットの初期形状は、その開配置と閉配置との中間に配置されうる。
【0021】
前記リーフレットは、前記開配置、閉配置、および初期配置を含む開配置と閉配置との中間配置において、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成する横断面を有することができる。
【0022】
前記弁は、所定の圧力差に対応して、前記リーフレットが前記初期配置から前記閉配置へと可動となるように構成されうる。
【0023】
前記弁は、所定の圧力差に対応して、前記リーフレットが前記初期配置から前記開配置へと可動となるように構成されうる。
【0024】
前記弁は、所定の圧力差に対応して、前記リーフレットが前記初期配置から前記開配置へと直ちに動くことができるように構成されうる。
【0025】
前記ジャンクション、外向き凸部および外向き凹部のうちの少なくとも１つは、所定の圧力差に対応して変化可能である。
【0026】
直線的な、あるいは少なくとも部分的に直線的な第１および第２の取り付けライン、および前記リーフレットの横断面の形状は、前記リーフレットが前記開配置および閉配置の間を、優先的な動作モードで動くことを可能とする。ここでは、従来の生体的かつ合成材料による柔軟リーフレット弁のデザインの多く、すなわち、主として支持構造とリーフレットとの取り付けライン付近のみの曲率を変化させることで弁を開閉するデザインと異なり、前記リーフレットの曲率の変化はリーフレットの幅全体に分散される。このような動作モードにより、前記リーフレットは、従来の人工心臓弁のリーフレットにおいて生じる曲げ応力との比較で、より低い曲げ応力により、開配置と閉配置との間で動くことが可能となる。これにより、リーフレットの硬さを同じとした場合、心臓弁の作動中にリーフレットに生じる曲げ応力を低減させることが可能となり、その結果、リーフレットに引き裂けや亀裂などの損傷が生じる可能性を低減することができる。従って、このような構成により、同じ硬さのリーフレットであれば、心臓弁の信頼性をより向上させることが可能となる。
【0027】
直線的な、あるいは少なくとも部分的に直線的な第１および第２の取り付けライン、および前記リーフレットの横断面の形状により、前記リーフレットは、周知の生体心臓弁または周知の合成リーフレット心臓弁の場合と比較して、前記開配置における血流制限を低減させうる形状を採用することができる。従って、このような構成により、同じ硬さのリーフレットを用いた場合、人工心臓弁の血行動態性能は向上する。換言すれば、所定の血行動態性能を得ようとする場合に、より硬いリーフレットを用いて人工心臓弁を構成することが可能となる。たとえば、周知の生体心臓弁または周知の合成リーフレット心臓弁の血行動態性能を損なうことなく、より硬いリーフレット材料を選択したり、リーフレットを厚くしたりすることが可能となる。
【0028】
直線的な、あるいは少なくとも部分的に直線的な第１および第２の取り付けライン、および、前記リーフレットの横断面の形状により、前記リーフレットを横切る所定の圧力差に応じて、前記リーフレットが予め定められた挙動を採ることが可能となる。より具体的には、前記外向き凸部および前記外向き凹部は、前記リーフレットを横切る圧力差の変化に応じて、予め定められた挙動により変化することが可能となる。これにより、前記リーフレットが開配置と閉配置との間で再配置を繰り返す際に、該リーフレットが任意の形状をとることを阻止することが可能となる。特に、再配置に際して、該リーフレットが鋭く曲がってしまうことや、バックリングやリンクリングの発生を阻止できる。従って、リーフレットの硬さが一定であれば、心臓弁の作動中にリーフレットに生じる曲げ応力を減少させて、リーフレットに引き裂けや亀裂などの損傷が生じる可能性を低減させることができる。このように、リーフレットの硬さが同じでも、心臓弁の信頼性をより向上させることが可能となる。
【0029】
前記第１および第２の取り付けラインは、略平行でありうる。
【0030】
前記第１および第２の取り付けラインは、中心軸に対して概ね平行方向に伸長しうる。
【0031】
前記外向き凸部は、第１の取り付けラインから前記ジャンクションへと伸長しうる。
【0032】
前記外向き凹部は、第２の取り付けラインから前記ジャンクションへと伸長しうる。
【0033】
前記横断面は、前記ジャンクションにおいて非連続的な曲率を有しうる。
【0034】
前記横断面は、前記ジャンクションにおいて連続的な曲率を有しうる。
【0035】
前記ジャンクションは、変曲域を備えうる。
【0036】
前記ジャンクションは、変曲点を備えうる。
【0037】
前記ジャンクションは、曲線域を備えうる。
【0038】
前記ジャンクションは、直線域を備えうる。
【0039】
前記リーフレットの横断面の形状により、前記リーフレットは、血流特性を改善しうる、予め定められた形状を採ることが可能となる。前記リーフレットの横断面の形状は、弁を通過する血液に螺旋状の動きを与え、周知の人工心臓弁の配置と比較して、弁を通過する血流が、より正確に自然な心臓弁の生理的血流条件を再現できるようになっている。このような螺旋状の血流により、周知の人工弁を使用した場合に比べて、人工心臓の効率を向上させることができる。
【0040】
前記リーフレットは、血液が、前記弁の流出側から見て反時計回りで螺旋に流れるように促す横断面を形成するように構成されうる。前記リーフレットを通る横断面は、前記アパーチャの中心軸の回りを、前記弁の流出側から見てほぼ反時計回りに、前記外向き凸部の後に前記外向き凹部が続くように形成されうる。
【0041】
前記リーフレットは、血液が、前記弁の流出側から見て時計回りで螺旋に流れるよう促す横断面を形成するように構成されうる。前記リーフレットの横断面は、前記アパーチャの中心軸の回りを、前記弁の流出側から見てほぼ反時計回りに、前記外向き凹部の後に前記外向き凸部が続くように形成されうる。
【0042】
前記人工心臓弁は、前記リーフレットが開配置と閉配置との間を動くことにより、前記横断面の外向き凸部が第１の取り付けラインの回りを旋回するように、構成されうる。
【0043】
前記人工心臓弁は、前記リーフレットが開配置と閉配置との間を動くことにより、前記横断面の外向き凹部が第２の取り付けラインの回りを旋回するように、構成されうる。
【0044】
前記人工心臓弁は、前記リーフレットが動くことにより、前記横断面における前記凸部および前記凹部の曲率が変化するように、構成されうる。
【0045】
前記人工心臓弁は、前記リーフレットが閉配置を離れて開配置の方へと動くことにより、前記横断面における前記凸部の曲率が減少するように、構成されうる。
【0046】
前記人工心臓弁は、前記リーフレットが閉配置を離れて開配置の方へと動くことにより、前記横断面における前記凹部の曲率が増加するように、構成されうる。
【0047】
前記人工心臓弁は、前記リーフレットが閉配置から開配置へと動くことにより、最初は前記横断面における前記凸部および前記凹部の曲率がともに増加し、続いて、前記凸部の曲率は減少し、前記凹部の曲率はさらに増加するように、構成されうる。
【0048】
前記人工心臓弁は、前記リーフレットが動くことによりにより、前記リーフレットの横断面に沿って前記ジャンクションが動くように、構成されうる。
【0049】
前記人工心臓弁は、前記リーフレットが閉配置を離れて開配置の方へと動くことにより、前記リーフレットの横断面に沿って、第１の取り付けラインから離れて、第２の取り付けラインの方へと、前記ジャンクションが動くように、構成されうる。
【0050】
前記人工心臓弁は、前記リーフレットが閉配置から開配置へと動くことにより、最初に前記ジャンクションは、前記リーフレットの横断面に沿って動かず、その後、前記ジャンクションは、第１の取り付けラインから第２の取り付けラインの方へと動くように、構成されうる。
【0051】
前記横断面の前記外向き凸部は、その長さが、閉配置におけるよりも開配置において、全長に対する比率が大きくなるように、構成されうる。
【0052】
前記リーフレットは、取り付けベースラインに沿って前記支持構造と連結されうる。
【0053】
前記取り付けベースラインは、少なくとも部分的に前記アパーチャの周囲を伸長しうる。
【0054】
前記取り付けベースラインは、円周方向に前記アパーチャの周囲を伸長しうる。
【0055】
前記取り付けベースラインは、前記アパーチャと隣接しうる。
【0056】
前記取り付けベースラインは、外向きに凸形状でありうる。
【0057】
前記リーフレットは、前記支持構造に対して可動となっている自由端を備えることができる。
【0058】
前記自由端は、前記第１および第２の取り付けラインの間を、前記取り付けベースラインとは反対側において伸長しうる。
【0059】
前記自由端は、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成しうる。
【0060】
前記自由端のジャンクションは、該自由端に沿って、前記第１および第２の取り付けラインのほぼ中間に位置しうる。
【0061】
前記リーフレットの自由端は、前記取り付けベースラインよりも長くなりうる。
【0062】
前記取り付けベースラインから前記自由端までの間で、前記リーフレットの複数の横断面のそれぞれは、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部との間のジャンクションを形成しうる。
【0063】
前記リーフレットは、前記自由端から伸長し、かつ、複数のほぼ同一の横断面を有する、接合域を形成することができる。
【0064】
前記接合域の内向きに配された表面は、内向きに配されたもう１つの接合域の相補的表面、たとえば、もう１つのリーフレットの内向きに配された接合域との間に、改善されたシールを形成して、前記リーフレットが閉配置にある場合に、前記アパーチャを通る血液の逆流を阻止または低減することを可能とする。
【0065】
前記接合域は、前記自由端から、該自由端と前記取り付けベースラインとの間に位置する境界まで伸長しうる。
【0066】
前記取り付けベースラインと前記接合域の境界との間に位置するが、該取り付けベースラインに近い横断面は、前記取り付けベースラインと前記接合域の境界との間に位置するが、該取り付けベースラインから遠い横断面よりも、より長い外向き凸部およびより短い外向き凹部を有するように構成されうる。
【0067】
前記取り付けベースラインと前記接合域の境界との間で、前記リーフレットの横断面のそれぞれの前記ジャンクションは、前記リーフレットが成形時の形状または自然形状にある場合に、予め定められたジャンクション基準線に沿って位置しうる。
【0068】
前記ジャンクション基準線は、少なくとも部分的に直線でありうる。
【0069】
前記ジャンクション基準線は、前記接合域の前記境界のほぼ中間点から、前記第２の取り付けラインと前記取り付けベースラインとの交点まで伸長しうる。このような構成により、前記リーフレットは、成形時の形状または自然形状にある場合に、前記第２の取り付けラインと前記取り付けベースラインとの交点、または該交点付近を頂点とする立体的な略円錐域を形成しうる。こうした立体的なリーフレットの形状により、該リーフレットが開配置と閉配置の間を動く際に、該リーフレットの幅方向を横切る応力が分散されうる。
【0070】
前記支持構造は、前記アパーチャを形成する基部を備えうる。
【0071】
前記基部は、曲線状でありうる。前記基部は、ループ状または略環状でありうる。前記基部は、円形、楕円形などでありうる。
【0072】
前記基部は、人間または動物に、たとえば、人間または動物の心臓に、あるいは人間または動物の心臓に隣接する血管に取り付け可能に構成されうる。前記基部は、埋め込み、縫合、接合、接着、またはその他の手段により、人間または動物に取り付け可能に構成されうる。
【0073】
前記アパーチャは、曲線状でありうる。前記アパーチャは、円形、楕円形などでありうる。
【0074】
前記リーフレットは、取り付けベースラインに沿って前記基部と連結されうる。
【0075】
前記支持構造は、前記基部から伸長する複数のポスト部を備えうる。
【0076】
前記複数のポスト部は、前記アパーチャの周囲に配置されうる。
【0077】
前記ポスト部のそれぞれは、略軸方向に伸長しうる。
【0078】
前記ポスト部のそれぞれは、略軸方向に伸長する直線端を備えうる。たとえば、前記ポスト部のそれぞれの直線端は、前記基部の側面に対して垂直方向に伸長しうる。
【0079】
前記支持構造は、前記第１および第２の取り付けラインを形成する第１および第２のポスト部を備えうる。
【0080】
前記リーフレットは、２つのポスト部の間に取り付けられうる。
【0081】
前記リーフレットは、２つの隣り合ったポスト部の間に取り付けられうる。
【0082】
前記弁は、前記リーフレットの自由端のジャンクションが、該リーフレットが閉配置にある場合に該リーフレットが取り付けられる前記２つのポストを結ぶ直線の一方側に位置するように、構成されうる。前記弁は、前記リーフレットの前記自由端の前記ジャンクションが、該リーフレットが開配置にある場合に該リーフレットが取り付けられる前記２つのポストの間を結ぶ直線の他方側に位置するように、構成されうる。
【0083】
このような構成により、前記リーフレットが開配置と閉配置の間で動く間に、該リーフレットが前記２つのポストの間を通過するに従って、前記リーフレット上に圧縮力を作用させることができる。このような圧縮力は、前記リーフレットが前記２つのポストの間を通過するに従って、前記リーフレットの横断面における前記外向き凸部および外向き凹部の曲率を増強させることが可能となる。
【0084】
前記ポスト部は、外側に広がった形状で、前記基部から伸長しうる。該ポスト部のそれぞれは、軸方向に対して、鋭角を形成しうる。前記ポスト部のそれぞれは、軸方向に対して、０度〜３０度、０度〜１０度、もしくは０度〜５度の角度を形成しうる。このように外側に広がったポスト部の形状により、前記リーフレットの開配置と閉配置との間を容易に動くことが可能となる。このため、前記リーフレットの動作中に、該リーフレットに生じる応力が低減されうる。
【0085】
前記リーフレットは、前記第１の取り付けラインに沿って、前記第１のポスト部にわたっておよびその周囲を伸長しうる。
【0086】
前記リーフレットは、前記第２の取り付けラインに沿って、前記第２のポスト部にわたっておよびその周囲を伸長しうる。
【0087】
前記第１および第２のポスト部のそれぞれは、それぞれを貫通するホールを有しうる。
【0088】
前記リーフレットは、前記第１の取り付けラインに沿って、第１のポスト部の前記ホール内に伸長しうる。
【0089】
前記リーフレットは、前記第２の取り付けラインに沿って、第２のポスト部の前記ホール内に伸長しうる。
【0090】
このような構成により、前記リーフレットと前記第１および第２のポスト部のそれぞれとを、強固に連結することができる。
【0091】
前記第１および第２のポスト部を貫通するホールのそれぞれは、前記アパーチャの中心軸に対して、径方向に角度を付けることができる。これにより、前記リーフレットが予め定められた形状で（たとえば、予め定められた角度で）、前記第１および第２のポスト部を貫通するホールに入り、および／または、該ホールから出ることが可能となる。このような角度付けにより、前記第１および第２のポスト部を貫通するホールのそれぞれから抜け出すに従って、前記リーフレットの横断面の曲率が、前記第１または第２のポスト部と隣接する前記リーフレットの横断面の外向き凸部および外向き凹部の曲率と連続性を確保することが可能となる。
【0092】
前記第１および第２のポスト部を貫通するホールのそれぞれを、細長い形状にすることも可能である。たとえば、前記第１および第２のポスト部を貫通するホールのそれぞれを、スリットなどで構成してもよい。
【0093】
前記第１および第２のポスト部が、それぞれ複数の貫通するホールを備えることも可能である。
【0094】
前記リーフレットは、前記第１および第２のポスト部を貫通する複数のホール内に伸長しうる。
【0095】
前記リーフレットは、取り付けベースラインに沿って、前記基部と連結されうる。
【0096】
前記リーフレットは、前記基部にわたっておよびその周囲を伸長しうる。
【0097】
前記基部は、該基部を貫通するホールを形成しうる。
【0098】
前記リーフレットは、前記基部を貫通するホール内に伸長しうる。
【0099】
このような構成により、前記リーフレットと前記基部とを、強固に連結できる。
【0100】
前記基部を貫通する１つ以上のホールは、前記アパーチャの中心軸に対して、径方向に角度を付けることができる。これにより、前記リーフレットが予め定められた形状で（たとえば、予め定められた角度で）、前記基部を貫通する１つ以上のホールに入り、および／または、該ホールから出ることが可能となる。このような角度付けにより、前記基部を貫通する１つ以上のホールを抜け出すに従って、前記リーフレットの横断面の曲率が、該基部と隣接する前記リーフレットの曲率との連続性を確保することが可能となる。
【0101】
前記基部を貫通する１つ以上のホールを、細長い形状にすることも可能である。たとえば、前記第基部を貫通する１つ以上のホールを、スリットなどで構成してもよい。
【0102】
前記第基部は、該基部を貫通する複数のホールを形成しうる。
【0103】
前記リーフレットは、前記基部に形成された複数のホール内に伸長しうる。
【0104】
前記リーフレットは、前記支持構造上に一体的に形成することができる。
【0105】
前記リーフレットは、合成材料で形成できる。
【0106】
前記リーフレットは、ポリマー材料で形成できる。
【0107】
前記リーフレットは、ポリウレタンで形成できる。
【0108】
前記リーフレットは、マトリックス材と１つ以上の補強要素を含む複合材料で形成することもできる。たとえば、１つのマトリックス材と、ファイバー、ファイブリル（小線維）、ストランド、ナノチューブなどの１つ以上の補強要素とを組み合わせて、前記リーフレットを形成することができる。
【0109】
前記リーフレットは、カーボンナノチューブで強化したポリウレタンで形成することができる。
【0110】
前記心臓弁は、柔軟な複数のリーフレットを備え、該リーフレットのそれぞれは、それぞれに対応する第１および第２の取り付けラインに沿って前記支持構造と連結され、該リーフレットのそれぞれは、前記アパーチャに血液を流す開配置と、前記アパーチャに血液が流れることを制限する閉配置との間を、前記支持構造に対して可動となっており、前記中心軸を横断する平面における前記リーフレットのそれぞれの横断面は、それぞれに対応する外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成するように、構成されうる。
【0111】
第１および第２のリーフレットを通る横断面において、該第１のリーフレットの凸部の曲率は、該第１のリーフレットに隣接する第２のリーフレット凹部の曲率と実質的に一致するように構成することができる。
【0112】
このような弁の構成により、前記リーフレットの閉配置において、該リーフレットのそれぞれが、前記弁を通る血流を少なくとも部分的に塞ぐことが可能となる。
【0113】
前記リーフレットのそれぞれは、接合面を備えることができ、該接合面は、１つ以上の他のリーフレットの相補的接合面と係合するよう構成されうる。このような接合面により、改善されたシールを形成することが可能であり、前記リーフレットが閉配置にある場合、前記アパーチャを通る血液の逆流を阻止または低減することができる。
【0114】
前記ポスト部のそれぞれに、複数のリーフレットを連結することが可能である。
【0115】
前記リーフレットのそれぞれは、前記フレーム上に一体的に形成することができる。
【0116】
前記弁は、３枚のリーフレットを備えうる。前記弁は、３本のポストを備えうる。このような弁は、動脈弁（大動脈弁および肺動脈弁）用のプロテーゼ（人工器官）を提供できる。
【0117】
前記弁は、２枚のリーフレットを備えうる。前記弁は、２本のポストを備えうる。このような弁は、静脈弁（僧帽弁および三尖弁）用のプロテーゼを提供できる。
【0118】
前記支持構造の少なくとも一部は、硬質または半硬質でありうる。
【0119】
前記支持構造の少なくとも一部は、柔軟でありうる。たとえば、前記支持構造の少なくとも一部は、拡張可能である。このような支持構造は、前記弁を患者の体内に、たとえば血管を通して挿入する際、弁を圧縮したり、折り畳んだりすることを可能とする。また、患者が成長するタイムスケールにわたって、弁が移植位置で拡張し、患者の成長に適合することも可能となる。こうした支持構造は、たとえば子供のような患者の成長にも、適応しうる。
【0120】
前記支持構造は、前記リーフレットを形成する材料よりも硬い材料で形成することができる。
【0121】
前記支持構造は、金属で形成することができる。
【0122】
前記支持構造は、ステンレス鋼で形成することができる。
【0123】
前記支持構造は、チタンで形成することができる。
【0124】
前記支持構造は、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）などのポリマーで形成することができる。
【0125】
前記支持構造の少なくとも一部は、柔軟または折り畳み可能に構成されうる。
【0126】
前記支持構造は、フレームを備えうる。
【0127】
前記支持構造は、丸みを帯びた外形を有しうる。たとえば、前記支持構造のコーナーに丸みを持たせることができる。このような支持構造は、人間または動物に心臓弁を配置または移植する際に、人間や動物を傷つけるリスクを低減させることができる。
【0128】
前記弁は、経皮デリバリー用に構成されうる。
【0129】
前記支持構造は、ステントにより構成することができる。
【0130】
前記支持構造は、心臓の一部により構成することができる。換言すれば、人間や動物の心臓に直接取り付けるように、前記リーフレットは構成されうる。
【0131】
前記弁は、相互係合可能な第１および第２のパーツを備えうる。
【0132】
前記第１のパーツは、人間または動物に、たとえば、人間または動物の心臓、あるいは、人間または動物の心臓に隣接する血管に、取り付け可能に構成されうる。
【0133】
前記第２のパーツは、前記リーフレットを備えうる。このように第１および第２のパーツを使用することにより、第２のパーツのリーフレットに損傷を与えることなく、第１のパーツを心臓に取り付けることが可能となる。
【0134】
前記第１のパーツは、縫い付けたり、縫合したり、ステッチすることなどにより、心臓と連結することができる。
【0135】
前記第１のパーツは、埋め込み、接合、接着、またはその他の方法により心臓に取り付けることもできる。
【0136】
前記第１のパーツは、曲線状でありうる。前記第１のパーツは、ループ状または略環状でありうる。前記第１のパーツは、円形または楕円形などでありうる。
【0137】
前記第１のパーツは、縫合リングにより構成することができる。
【0138】
前記第１のパーツは、糸、またはワイヤーなどを、該第１のパーツの周囲および心臓壁の内部に通すことにより、心臓と連結されるよう構成されうる。
【0139】
前記第１および第２のパーツは、相補的係合機構を備えうる。
【0140】
前記第１および第２のパーツは、雄型および雌型機構を備えうる。
【0141】
前記第１および第２のパーツは、一方のパーツが１つ以上の突起部を備え、もう一方のパーツが該突起部を受容するよう構成された１つ以上の収納凹部を備えるように、構成されうる。
【0142】
前記第１および第２のパーツを、互いにロック可能に連結するよう構成することができる。たとえば、前記第１および第２のパーツは、一方のパーツが差し込みピン（バイオネット）を備え、もう一方のパーツが、該差し込みピンを受容するソケットを備えるように、構成されうる。前記差し込みピンは、前記第１および第２のパーツを互いに捩ることにより、前記ソケット内でロックするように、構成されうる。
【0143】
前記支持構造は、前記第１および第２のパーツの連結を容易にするアダプタのような第３のパーツを備えうる。
【0144】
本発明の第２の態様により、血流のためのアパーチャを形成する支持構造と、第１および第２の取り付けラインに沿って該支持構造に連結された、柔軟なリーフレットとを備えた人工心臓弁が提供される。前記リーフレットは、前記アパーチャに血液を流す開配置と、前記アパーチャに血液が流れることを制限する閉配置との間で、前記支持構造に対して可動となっている。前記アパーチャは中心軸を画定し、該中心軸に横断する平面における前記リーフレットの横断面は、前記第１の取り付けラインからジャンクションへと伸長する外向き凸部と、該ジャンクションから第２の取り付けラインへと伸長する外向き凹部とを形成する。
【0145】
前記第１および第２の取り付けラインは、少なくとも部分的に直線的でありうる。
【0146】
前記第１および第２の取り付けラインは、略平行の関係を有しうる。
【0147】
前記第１および第２の取り付けラインは、前記アパーチャの中心軸に対して、少なくとも部分的に平行方向に伸長しうる。
【0148】
前記第１および第２の取り付けラインは、少なくとも部分的に曲線的でありうる。
【0149】
本発明の第１の態様について言及した１つ以上の選択的特徴は、単独もしくは組み合わせて、第２の態様にも適用可能である。
【0150】
本発明の第３の態様により、支持構造と、一体的に成形された柔軟なリーフレットとを備えた人工心臓弁が提供される。該支持構造は、血流のためのアパーチャと、スルーホールとを形成し、該リーフレットは、該スルーホール内および前記支持構造の一部の周囲に伸長する。
【0151】
前記リーフレットは、前記スルーホール内を伸長するように、一体的に形成されうる。
【0152】
前記リーフレットは、前記スルーホールに隣接する前記支持構造の一部の周囲に伸長するように、一体的に形成されうる。
【0153】
このような構成により、前記リーフレットと前記支持構造とを、強固に連結することができる。
【0154】
前記スルーホールを、細長い形状にすることも可能である。
【0155】
前記スルーホールを、スリットなどで構成することもできる。
【0156】
前記スルーホールには、角度を付けることができる。これにより、リーフレットが予め定められた形状で（たとえば、予め定められた角度で）、前記スルーホールに入り、および／または、該スルーホールから出ることが可能となる。
【0157】
前記支持構造は、複数のスルーホールを形成しうる。
【0158】
前記リーフレットは、前記支持構造に形成された複数のスルーホールのそれぞれを通って伸長するように、一体的に形成されうる。
【0159】
前記リーフレットは、前記複数のスルーホールのそれぞれに隣接する前記支持構造の一部の周囲に伸長するように、一体的に形成されうる。
【0160】
前記複数のスルーホールを、細長い形状にすることも可能である。
【0161】
前記複数のスルーホールを、スリットなどで構成することもできる。
【0162】
本発明の第１の態様に関連して前述した１つ以上の選択的特徴は、単独でも、何れかの組み合わせであっても、第３の態様に適用可能である。
【0163】
本発明の第４の態様により、支持構造と、該支持構造に連結された柔軟なリーフレットとを備えた人工心臓弁が提供される。ここで、前記リーフレットのそれぞれは、開配置と閉配置の間で動く際に、予め定められた形状を備えるように形成される。
【0164】
前記リーフレットは、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成する横断面を備えるように形成されうる。
【0165】
このようなリーフレットは、該リーフレットを横切る圧力差の変化に応じて、前記外向き凸部および外向き凹部が、予め定められた挙動で変化することを可能とし、これによりリーフレットのバックリングを阻止することができる。
【0166】
使用時において、このような弁は、前記リーフレットが血流方向に沿って伸長し、前記リーフレットの横断面が、血流方向に対してほぼ横向きに整列するよう、人間または動物に埋め込まれうる。
【0167】
前記心臓弁は、前記支持構造にそれぞれ連結された、複数の柔軟なリーフレットを備えうる。
【0168】
本発明の第１の態様について言及した１つ以上の選択的特徴は、単独もしくは組み合わせて、第４の態様に適用可能である。
【0169】
本発明の第５の態様により、人工心臓弁を移植する方法が提供される。この方法は、人工心臓弁を提供するステップと、該人工心臓弁を移植するステップを含む。具体的には、血流用のアパーチャを形成する支持構造と、
少なくとも部分的に直線的な第１および第２の取り付けラインに沿って、前記支持構造と連結された柔軟なリーフレットと、
を備え、
前記リーフレットは、前記アパーチャに血液を流す開配置と、前記アパーチャに血液が流れることを制限する閉配置との間を、前記支持構造に対して可動となっており、前記アパーチャは中心軸を画定し、該中心軸に横断する平面における前記リーフレットの横断面は、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成するように構成された、人工心臓弁を提供するステップと、
前記人工心臓弁を、前記アパーチャの中心軸が血流方向に伸長するように、対象者に移植するステップと、
を含む方法が提供される。
【0170】
本発明の第１の態様について言及した１つ以上の選択的特徴は、単独もしくは組み合わせて、第５の態様に適用可能である。
【0171】
本発明の第６の態様により、人工心臓弁用のリーフレットが提供される。該リーフレットは、第１および第２の少なくとも部分的に直線的な取り付けラインに沿って、それぞれ支持構造と連結するよう構成された第１および第２の端部を備え、前記支持構造のアパーチャに血液を流す開配置と、該アパーチャに血液が流れることを制限する閉配置との間を可動となっており、前記リーフレットの前記端部間に伸長する平面を通る横断面が、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成するように、構成される。
【0172】
本発明の第１の態様について言及した１つ以上の選択的特徴は、単独もしくは組み合わせで、第６の態様に適用可能である。
【0173】
本発明の第７の態様により、人工心臓弁を製造する方法が提供される。該方法は、柔軟なリーフレットを、第１および第２の少なくとも部分的に直線的な取り付けラインに沿って、支持構造に連結するステップを含む。ここで、前記リーフレットは、前記支持構造のアパーチャに血液を流す開配置と、該アパーチャに血液が流れることを制限する閉配置との間で可動であり、前記アパーチャは中心軸を画定し、該中心軸を横断する平面における前記リーフレットの横断面が、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成するようになっている。
【0174】
前記方法は、前記支持構造を液体内でディップコーティングするステップを含みうる。
【0175】
前記方法は、前記液体を凝固させて柔軟なリーフレットを形成するステップを含みうる。
【0176】
前記方法は、前記支持構造を液体内でディップコーティングする前に、該支持構造を成形型に取り付けるステップと、前記液体の凝固後に、前記成形型から前記支持構造と前記柔軟なリーフレットを取り外すステップ、とを含みうる。
【0177】
前記成形型は、その上で前記液体が凝固し、前記柔軟なリーフレットを形成する、外表面を備えうる。
【0178】
前記外表面は、本発明の第１〜第４の態様の柔軟なリーフレットのいずれもが、その上で液体を凝固させることにより形成可能に構成されうる。
【0179】
前記成形型は、前記支持構造の基部を受容するためのベース部と、その上で液体を凝固させて柔軟なリーフレットを形成するための外表面を有するマンドレル部とを備えうる。
【0180】
前記方法は、前記成形型を前記支持構造に取り付けた状態で前記液体に浸漬させて、該成形型の前記外表面のうち、第３のエッジと、前記接合面下部と第４のエッジの間に位置する前記接合面上部との間についてコーティングするステップを含みうる。
【0181】
前記方法は、前記液体の凝固後に、前記リーフレットの接合面で該リーフレットをトリミングして（切り取って）、該リーフレットの自由端を形成するステップを含みうる。前記成形型の前記外表面は、前記液体が該外表面に接着してしまわないように構成されうる。
【0182】
前記液体は、溶解物質を含みうる。
【0183】
前記液体は、合成材料を含みうる。
【0184】
前記液体は、ポリマー材料を含みうる。
【0185】
前記液体は、ポリウレタンを含みうる。
【0186】
前記液体は、溶液を含みうる。
【0187】
前記液体は、ポリウレタン溶液を含みうる。
【0188】
このような方法により、乾燥前において、前記支持構造を前記液体の連続シートで包み込むことで、前記リーフレットの一体的な形成および前記支持構造への確実な取り付けを可能にすることができる。この方法の場合、前記リーフレットの取り付けは、前記支持構造の一カ所または数カ所への接着によることに限られず、前記弁の移植や手術中などの際に、前記リーフレットが前記支持構造から外れてしまうリスクを低減できるという利点がある。
【0189】
前記方法は、前記支持構造と成形型とを互いに整列させるステップを含みうる。
【0190】
前記方法は、前記支持構造と前記成形型のアセンブリを、液体内でディップコーティングするステップを含みうる。
【0191】
前記方法は、前記成形型の上で前記液体を凝固または乾燥させるステップと、該液体の凝固後に、前記成形型を取り外すステップとを含みうる。
【0192】
このような成形型により、柔軟なリーフレットの形成、具体的には、前記支持構造に対して可動な自由端を有する柔軟なリーフレットの形成が可能となる。
【0193】
前記方法は、前記支持構造と前記成形型に、前記支持構造と前記成形型とが相互に整列することを可能とする、同一のあるいは対応する整列機構を提供するステップを含みうる。たとえば、前記支持構造および前記成形型に、相補的相互係合機構を提供するステップを含みうる。
【0194】
前記方法は、前記成形型に、前記支持構造のポスト部ごとに１つの整列機構を提供するステップと、前記支持構造の前記ポスト部のそれぞれに、前記成形型の別の整列機構と整列および／係合するための整列機構を提供するステップとを含みうる。
【0195】
前記方法は、前記支持構造のポスト部のそれぞれに、スロット、スリットなどの細長い開口部を提供するステップを含みうる。
【0196】
前記方法は、前記支持構造のポスト部のそれぞれに、溝などの細長い凹部を提供するステップを含みうる。
【0197】
前記方法は、前記成形型に、前記支持構造のポスト部ごとに１つの細長い突起部を提供するステップを含みうる。該細長い突起部のそれぞれは、別のポスト部の細長い開口部または凹部と整列または係合するように構成される。
【0198】
このような方法により、支持構造のポスト部に形成されたスリットが、前記成形型のエッジと整列して、これにより、前記支持構造をディップコーティングして形成されるリーフレットは、ポスト部の周囲および該ポスト部に形成された前記スリット内に伸長して、前記支持構造と確実に連結される。
【0199】
前記方法は、前記支持構造と前記成形型を連結するステップを含みうる。このようなステップにより、ディップコーティングの間、前記支持構造と前記成形型とを互いに整列して保持することが可能となる。
【0200】
前記方法は、前記支持構造および／または前記成形型に、前記支持構造と前記成形型とが相互に連結されることを可能とする、同一あるいは対応する機構を提供するステップを含みうる。前記方法は、具体的には、前記支持構造に、位置決めピンやスクリューファスナなどの締め具用のクリアランスホールを提供するステップと、前記成形型に、前記位置決めピンまたは締め具を受容するネジ穴などの対応穴を提供するステップとを含みうる。
【0201】
前記方法は、前記成形型の長手方向に伸長するスルーホールに、分離用の流体を注入するステップを含みうる。
【0202】
前記方法は、前記スルーホールの第１の端部の上で、液体が凝固または乾燥することを防ぐステップを含みうる。前記スルーホールを通して流体を注入することにより、前記リーフレットを形成する液体が、前記スルーホールの第１の端部の反対側にある前記スルーホールの第２の端部の上で凝固した後、前記人工心臓弁を前記成形型から分離させることを補助できる。
【0203】
前記方法は、水、食塩水などの分離流体を前記スルーホールに注入するステップを含みうる。
【0204】
前記方法は、空気なとのガス状分離流体を前記スルーホールに注入するステップを含みうる。
【0205】
前記方法は、シリンジを使用して前記スルーホールに分離流体を注入するステップを含みうる。
【0206】
このような方法により、前記リーフレットをそれぞれ形成し、かつ、該リーフレットのベース端に沿って、前記基部へ該リーフレットを連結させることができる。また、このような方法により、前記リーフレットのそれぞれを、その自由端がそのベース端よりも長くなるように形成することができる。
【0207】
このような方法により、前記リーフレットのそれぞれを、前記支持構造の２つポスト部の間に連結されるように形成することができる。
【0208】
このような方法により、前記リーフレットのそれぞれを、該リーフレットの側端に沿って、支持構造のポスト部に連結されるように形成することができる。
【0209】
このような方法により、前記リーフレットのそれぞれを、前記支持構造のそれぞれのポスト部に複数ずつ連結できるように形成することができる。
【0210】
前記成形型は、閉塞部材を受容するよう構成され、該成形型を貫通して伸長するスルーホールを形成することができる。
【0211】
前記方法は、前記成形型を前記液体内に浸漬する前に、該液体が前記スルーホール内に浸入することを防ぐため、前記閉塞部材で前記スルーホールを塞ぐステップと、前記液体の凝固後に、前記スルーホールから前記閉塞部材を取り外すステップと、
流体を注入して、前記凝固した液体を前記成形型マンドレル部の外表面から分離するのを補助するステップと、
を含みうる。
【0212】
本発明の第１の態様について言及した１つ以上の選択的特徴は、単独あるいは組み合わせて、第７の態様に適用可能である。
【0213】
本発明の第８の態様により、人工心臓弁を製造するための成形型が提供される。該成形型は、第１および第２の少なくとも部分的に直線的なエッジを有する外表面を備え、前記第１および第２のエッジの側方にある平面において前記外表面を通る横断面が、外向き凸部、外向き凹部、および該凸部と凹部とのジャンクションを形成する。
【0214】
前記成形型は、本発明の第１〜第４の態様における人工心臓弁、第６の態様における人工心臓弁のリーフレットのいずれを製造するために使用可能であり、また第７の態様における人工心臓弁の製造方法に用いることができる。
【0215】
前記外表面は、ディップ成形の際に、液体が該外表面上で凝固または乾燥するよう構成されうる。
【0216】
前記外表面は、ディップ成形の際に、該外表面への前記液体の接着が抑止されるように構成されうる。
【0217】
前記外表面を、付着防止材料でコーティングしうる。
【0218】
前記外表面を、研磨加工することができる。
【0219】
前記外表面を、ステンレス鋼で構成することができる。
【0220】
前記成形型は、人工心臓弁の支持構造を受容するよう構成されうる。
【0221】
前記成形型は、前記支持構造が該成形型に整列可能なよう構成されうる。
【0222】
前記成形型は、前記支持構造が該成形型と連結可能なよう構成されうる。
【0223】
前記成形型は、支持構造の基部を受容するためのベース部と、前記液体を凝固させて前記柔軟なリーフレットを形成するための外表面を有するマンドレル部とを備えうる。
【0224】
前記外表面は、前記成形型のベース部と隣接する第３のエッジ、および該第３のエッジの反対側に位置する第４のエッジを備えうる。
【0225】
前記第３のエッジと第４のエッジ間を通る前記成形型の外表面を通る複数の横断面のそれぞれは、前記第１のエッジからジャンクションへと伸長する外向き凸部と、前記第2のエッジから前記ジャンクションへと伸長する外向き凹部とを形成する。
【0226】
前記成形型は、該成形型を貫通して伸長するスルーホールを備えうる。
【0227】
前記スルーホールは、ディップ成形の際に、前記液体が前記スルーホール内に浸入することを防ぐ閉塞部材を受容するよう構成されうる。
【0228】
前記スルーホールは、ディップ成形の後に、前記凝固または乾燥した液体を前記外表面から分離することを補助する分離流体を受容するよう構成されうる。
【0229】
前記スルーホールは、水、食塩水などの分離流体を受容するよう構成されうる。
【0230】
前記スルーホールは、空気などのガス状分離流体を受容するよう構成されうる。
【0231】
前記スルーホールは、加圧された分離流体を受容するよう構成されうる。
【0232】
前記スルーホールは、前記分離流体を含んだシリンジを受容するよう構成されうる。
【0233】
前記液体は、溶融物質を含みうる。
【0234】
前記液体は、合成材料を含みうる。
【0235】
前記液体は、ポリマー材料を含みうる。
【0236】
前記液体は、ポリウレタンを含みうる。
【0237】
前記液体は、溶液を含みうる。
【0238】
前記液体は、ポリウレタン溶液を含みうる。
【0239】
本発明の第１の態様について言及した１つ以上の選択的特徴は、単独あるいは組み合わせて、第８の態様に適用可能である。
【0240】
本発明の第９の態様により、人工心臓弁を人間または動物に移植する際に用いる方法が提供される。該方法は、前記取り付けリングの環状基部の少なくとも一部の回りを、所定長さの縫合糸でルーピングすることにより、取り付けリングを人間または動物の導管に縫い付けるステップを含む。
【0241】
前記方法は、連続する所定長さの縫合糸を用いて、前記基部の回りを繰り返しルーピングするステップを含みうる。このような連続縫合により、縫合過程を簡易化できる。
【0242】
このような方法により、周知の縫合リングよりも径方向の広がりが小さい環状基部を有する取り付けリングを、使用することが可能となる。周知の縫合リングの場合、その取り付けは、該リングの基部に糸を通過させて、人間または動物の導管に縫い付けるため、より大きな径方向の広がりが必要となる。径方向の広がりがより小さい基部を用いることにより、より大きな血流アパーチャを形成する取り付けリングを、人工心臓弁に使用することが可能となる。
【0243】
前記取り付けリングの外表面は、前記導管の内表面とシール係合するよう構成されうる。
【0244】
前記方法は、前記取り付けリングおよび人工心臓弁を通って伸長する血液流路の周囲をシールするため、前記人工心臓弁を前記取り付けリングとシール係合して保持するステップを含みうる。
【0245】
本発明の第１０の態様により、人工心臓弁を人間または動物に移植する際に用いる取り付けリングが提供される。該取り付けリングは、環状の基部を備え、該基部の少なくとも一部の回りを、所定長さの縫合糸によりルーピングして縫合することにより、人間または動物の導管に縫い付けられる。
【0246】
前記取り付けリングの外表面は、前記導管の内表面とシール係合するよう構成されうる。
【0247】
前記取り付けリングは、該取り付けリングおよび人工心臓弁を通って伸長する血液流路の周囲をシールするため、前記人工心臓弁とシール係合して保持されうる。
【0248】
前記取り付けリングの内表面は、前記心臓弁の外表面とシール係合するよう構成されうる。
【0249】
前記基部の径方向の広がりは、０〜３ｍｍ、０〜２ｍｍ、もしくは０〜１ｍｍでありうる。これにより、より大きな血流用アパーチャを備える人工心臓弁とともに、前記取り付けリングを使用することが可能となる。
【0250】
前記基部は、手術中に手術針が通過することを防止するよう構成された環状の支持構造を備えうる。これとは対照的に、周知の縫合リングは、手術の際に手術針が通過可能なよう構成された環状支持構造を備える。
【0251】
前記支持構造は、金属、ステンレス鋼、チタン、ポリマーおよび／またはポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）で構成されうる。
【0252】
前記取り付けリングは、前記支持構造の少なくとも一部の周囲を伸長する、弾力的で変形可能な被覆材料を備えうる。
【0253】
前記被覆材料は、ダクロン（登録商標）により構成されうる。
【0254】
前記取り付けリングは、人工心臓弁の相補的機構と係合する係合機構を備えうる。
【0255】
前記取り付けリングは、中心軸方向を画定するアパーチャを形成することができ、該中心軸方向に沿って、前記係合機構が人工心臓弁の相補的機構と係合するよう構成できる。
【0256】
前記係合機構は、前記軸方向に沿って伸長しうる。これにより、手術中、前記人工心臓弁を前記取り付けリングと係合する作業が簡略化され、たとえば、前記導管の範囲内での係合が可能となる。
【0257】
前記係合機構の断面は、円形ではない対称断面、たとえば、略正方形または略長方形断面でありうる。これにより、前記人工心臓弁と前記取り付けリングとが相互に正しく整列した場合、両者の係合を確実化できる。
【0258】
前記係合機構は、雌型係合機構でありうる。
【0259】
前記係合機構は、雄型係合機構でありうる。
【0260】
前記係合機構は、人工心臓弁の相補的機構とロック係合するよう構成されうる。
【0261】
前記係合機構は、人工心臓弁のより硬い相補的機構との係合に際して、弾力的に変形するよう構成されうる。
【0262】
前記係合機構を硬くし、人工心臓弁との係合に際して、該人工心臓弁の相補的機構を弾力的に変形するよう構成することも可能である。
【0263】
前記取り付けリングは、人工心臓弁の複数の相補的機構と係合する複数の係合機構を備えうる。
【0264】
本発明の第１１の態様により、前記心臓弁および前記取り付けリングを通って伸長する血液流路の周囲をシールするため、本発明の第１０の態様における取り付けリングとシール係合して保持される人工心臓弁が提供される。
【0265】
本発明の第１２の態様により、第１１の態様における人工心臓弁と係合した第１０の態様における取り付けリングを備える人工心臓弁アセンブリが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0266】
【発明を実施するための形態】
【0267】
図１（ａ）〜図１（ｅ）に示すように、本来の大動脈弁２は、大動脈６の起始部の周囲と連結した、薄い可撓性の組織からなる３枚のポケット状のリーフレット４で構成される。リーフレット４は、曲線縁９に沿って大動脈６の内壁８と連結する。各リーフレット４は、自由縁１０を有しており、それぞれの自由縁１０は、大動脈６に対して、ほぼ横平面に伸長し、交連と呼ばれる部位１１で、大動脈壁８と連結する。図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、弁２が閉配置にある場合、リーフレット４は、互いに密接する。図１（ｂ）に示すように、弁２が閉配置にある場合、リーフレット４は、流出側から見て、ほぼ凸面体を形成する。リーフレット４は、弁２の両側の圧力差に受動的に対応して、図１（ｄ）および図１（ｅ）に示す開配置へと動き、心室の収縮期（排出期）に、左心室（図示せず）からの血液を一方向に送り出し、拡張期（充満期）には閉じて、心室への逆流を阻止する。
【0268】
図２（ａ）は、生体弁１２の斜視図であり、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、同じ生体弁１２を、それぞれ閉配置および開配置において示したものである。生体弁１２は、仔ウシなどの心膜（心臓を包む繊維質の嚢）を利用しており、環状の縫い付けリング基部１８と、そこから伸長する３つの突起部２０とを備えたステントと呼ばれるフレーム１６内（または周囲）に、心膜のリーフレット１４が取り付けられている。
【0269】
図３（ａ）は、合成ポリマー弁２２を示しているが、フレーム２６に取り付けられた３枚のリーフレット２４は、比較的硬い合成ポリマーでできている。フレーム２６は、図３（ｂ）に示すように、流入開口部（流入アパーチャ２９）を形成する環状の縫い付けリング基部２８を備え、そこから３つの突起部３０が伸長する。突起部３０は、基部２８を通って伸長するほぼ円筒形の面上に位置する。さらに、突起部３０が伸長する、その同じ円筒形の面上の曲線３２に沿って、リーフレット２４が、それぞれフレーム２６に取り付けられている。しかしながら、このような合成ポリマー弁２２は、図３（ｂ）に示す開配置にある合成ポリマー弁２２を見ると分かるように、容認し難いほどに血流を制限してしまうため、血行動態機能が悪い。リーフレット２４を形成するポリマーが硬く、伸張しにくかったり（高弾性率）、リーフレットが厚かったり、あるいは、合成ポリマーが何らかの方法で（ファイバーネットワークを施したり、カーボンナノチューブを埋め込んだりして）内部補強されている場合、リーフレット２４が、そこを横切る圧力の差に速やかに対応して動くことは困難となる。その結果、臨床的に許容し難い血流障害となり、また、閉鎖反応の緩慢さにより、過剰な血液の逆流を招く（「血行動態機能が悪い」）。開いたリーフレット２４の自由端３４で形成される流出開口部（流出オリフィス３３）は、流入アパーチャ２９と同じ寸法までは至らない。これは、１つには、流入アパーチャ２９の周囲で計測した、フレーム２６の隣接する連結部３５同士の距離（ｄを流入アパーチャ２９の直径として、πｄ／３）が、１枚のリーフレットにおける自由端３４の長さよりも大きいためであり、１つには、リーフレット２４に特有の硬さのため、連結部３５と隣接する自由端３４の連結域は、理論上の全開配置までは開かないためである。こうした十分に開かない硬いポリマー弁２２は、血行動態機能が悪く、また、連結域において、不完全にしか開かないリーフレット２４の下に、血流の遅いエリアを生じさせるため、血液凝固が起こりやすくなる。
【0270】
図３（ｃ）は、合成ポリマー弁４２を示しているが、フレーム４６に取り付けられた３枚のリーフレット４４は、比較的柔軟な合成ポリマーでできている。フレーム４６は、流入アパーチャ４９を形成する環状の縫い付けリング基部４８と、そこから伸長する３つの突起部５０を備える（図３（ｄ））。突起部５０は、基部４８を通って伸長する円筒面上に位置する。突起部５０が伸長する、その同じ円筒面上の曲線５２に沿って、リーフレット４４が、それぞれフレーム４６に取り付けられている。このような合成ポリマー弁４２においては、図３（ｄ）に示す開配置にある場合の血流制限が緩和されているが、その代わリ、図３（ａ）の合成ポリマー弁２２よりも耐用期間が短い。リーフレット４４を形成するポリマーが、伸張しやすかったり（低弾性率）、リーフレット４４が非常に薄かったりする場合、リーフレット４４は、そこを横切る圧力の差に速やかに対応して動くことができる（「血行動態機能が良好である」）。こうしたリーフレット４４の場合、血流障害はほとんど起こらず、また、閉鎖反応も俊敏で、弁４２を通る血液の逆流を低減するが、耐久性に限界がある。弁４２は、絶え間ない開閉による応力に耐えきることができず、最終的には、図３（ｅ）に示すように引き裂けてしまう。
【0271】
図３（ｃ）〜図３（ｅ）に示す弁４２のデザイン的特徴も、耐用期間が短いことの一因となっている。リーフレット４４を全開に開くためには、連結部５５の辺りでリーフレット４４を鋭く曲げる必要があり（曲率半径が短い）、その結果、特にリーフレット４４の連結域において、局部応力が非常に高くなり、図３（ｅ）に示すように、リーフレット４４の連結域に、裂け目５８を生じさせることになる。さらに、閉配置ある各自由端６０の長さは、フレーム４６の突起部５０間の距離よりも長いため、リーフレット４４の開口時、自由端６０が突起部５０の間を通る際、鋭く任意に歪んだり、曲がったりする可能性があり、この歪みが各リーフレット４４の中部まで伝わって、高い局部応力を生じさせ、最終的にはリーフレット４４の中間部に、裂け目６２を形成することになってしまう。［本発明の実施形態の第１例］
図４は、前述した従来の合成ポリマー弁が抱える問題点を、克服または緩和するために考案された、本発明の合成ポリマー弁１０２の実施形態の第１例を示す。合成ポリマー弁１０２は、比較的柔軟な３枚のポリウレタン製リーフレット１０４を、比較的硬いステンレススチール製のフレーム１０６に連結したものである。これらのリーフレット１０４は、フレーム１０６と比較すると柔らかいが、周知の合成ポリマー弁２２、４２のリーフレットに使用されるものよりは、一般的に、硬く、耐久性のあるポリウレタン材料で形成されている。
【0272】
図５（ａ）に示すように、フレーム１０６は、アパーチャ１０９を形成する略環状の基部１０８を備え、この基部１０８から３つのポスト部１１０が、ほぼ長手方向に伸長する。各リーフレット１０４は、それぞれの取り付けベースライン１１２に沿って、フレーム１０６の基部１０８に連結される。各リーフレット１０４は、隣り合った２つのポスト部１１０の間に、それぞれの取り付けライン１１４に沿って連結される。取り付けライン１１４は、ほぼ直線的であり、基部に対して垂直長手方向に伸長する。各リーフレット１０４は、取り付けベースライン１１２とは反対側に、フレーム１０６の２つの隣り合うポスト部１１０の間を伸長する自由端１１５を有する。各リーフレットの自由端１１５は、リーフレット１０４の両側の圧力差に反応して、フレーム１０６と相対的に動く。
【0273】
図５（ｂ）は、自然な状態、またな形成時の状態におけるリーフレット１０４の等高線図であり、フレーム１０６の基部１０８からの距離を、一定の高さで増加する等高線１〜１１で表している。等高線１は、リーフレット１０４の取り付けベースライン１１２を表し、等高線１１は、垂直接合域１１７の下方境界１１６を示している。垂直接合域１１７は、リーフレット１０４の自由端１１５から垂直接合域１１７の下方境界１１６まで伸長する。図５（ｂ）から明らかなように、各リーフレットの横断面は、凸部と凹部とジャンクションである変曲点１１８を有しており、第１のポスト部１１０から変曲点１１８へと伸長する外向き凸部１１９と、第２のポスト部１１０から変曲点１１８へと伸長する外向き凹部１２０とで、流出側から見た場合、Ｓ字形状の断面を形成するようになっている。従って、各リーフレット１０４の横断面は、リーフレット１０４の取り付けベースライン１１２よりも長い。さらに、各リーフレット１０４の自由端１１５は、対応する取り付けベースライン１１２よりも長い。各リーフレット１０４は、立体的なカーブ形状となっており、立体的な凸部１２１を変曲点１１８の一方のサイド、立体的な凹部１２２を変曲点１１８のもう一方のサイドに備えている。さらに、各リーフレット１０４の取り付けライン１１４は、フレーム１０６の各ポスト部１１０の付近において直線的であるため、図５（ｂ）に示される等高線１〜１１は、フレーム１０６の各ポスト部１１０付近で交わっている。取り付けベースライン１１２と、接合域１１７の下方境界１１６との間におけるリーフレット１０４の横方向の各断面において、変曲点１１８は、直線１２４に沿って位置する。この直線１２４は、リーフレット１０４の凹部１２２と隣接する取り付けライン１１４と取り付けベースライン１１２との交点１２６から、接合域１１７の下方境界１１６の中心にある変曲点１１８まで伸長する。
【0274】
後に詳細に説明するが、製造時、各リーフレットの形状は成形型を用いて形成される。図９は、リーフレットの製造に使用する成形型の長手方向の断面図であり、製造時、リーフレットが合わさって形成される成形型表面の輪郭を示している。従って、リーフレットの等高線番号１〜１１で示される外形は、図９において対応する番号１〜１１で示される成形型の外形により形成される。
【0275】
使用時において、フレーム１０６の基部１０８は、環状の縫い付けリング（図示せず）に組み込まれ、手術では、この縫い付けリングを介して、置換を要する自然な心臓弁が付いているエリア（弁輪）に、人工心臓弁１０２を縫い付けて固定する。図６（ここで、ＬＡは左心房、ＬＶは左心室、Ａｏは大動脈を指す）に示すように、人工心臓弁１０２は、血液が心臓１３０を通って一方向に適切に流れるよう配向されるため、大動脈弁（心室−動脈弁）および／または僧帽弁（心房−心室弁）の置換に使用できる。
【0276】
弁１０２が閉配置にある場合（図７の破線Ｃ）、柔軟なリーフレット１０４の各自由端１０５、およびリーフレット接合域１１７の各内面は互いに係合し、血流が弁１０２を通るのを軽減または阻止する。柔軟なリーフレット１０４にかかる流入側からの圧力が、流出側からの圧力を十分に上回ると（血液放出の始まりに起こる）、リーフレット１０４は外側に動いて、自由端１１５は開配置（図７の実線Ｏ）に移行し、流出オリフィス１３２を形成する。流出オリフィス１３２の最大サイズは、リーフレット自由端１１５の長さを決定するＳ字形状のデザインによって、さまざまに変化させることが可能である。図７の実線３、５、７および９は、開配置Ｏにおけるリーフレット１０４の等高線である。後に詳細に説明するが、リーフレット１０４の自由端１１５は、閉配置Ｃと開配置Ｏとの中間にあたる破線Ｆの位置で形成される。
【0277】
弁１０２のデザインは、より硬く耐久性のある生体適合性材料をリーフレット１０４に使用することを可能とし、硬い材料で作られた従来の合成ポリマー心臓弁と比べ、開配置Ｏにおける血流制限をより緩和することができ、同時に、リーフレット１０４の引き裂けに対する感受性も低減できる。このような損傷に対する耐性の改善は、リーフレット１０４の硬さの増加に因るだけではなく、各リーフレット１０４の横断面に沿って形成された変曲点にも起因する。より具体的には、各リーフレット１０４の硬さと配置は、次の点で意義がある。すなわち、変曲点１１８における各リーフレット１０４の曲率、および／または、変曲点１１８の両側における各リーフレット１０４の曲率は、リーフレット１０４を横切る圧力差の変化に応じて変化するが、リーフレット１０４の立体的な略凸部１２１および略凹部１２１は、一般的に、リーフレット１０４を横切る圧力差が変化しても持ちこたえるということである。このような動きにより、リーフレット１０４にかかる応力は、リーフレット１０４の幅を横切って分散されるため、一定サイズの流出オリフィスを形成する場合、フレーム１０６付近のリーフレット１０４の連結域は、図３（ｃ）および図３（ｅ）に示すような従来の合成ポリマー弁４４ほど曲がらずに済む。
【0278】
さらに、各リーフレット１０４の硬さと配置には、各リーフレット１０４を横切る一定の圧力差に対応する形状を、予め定めることができるという意義もある。一定の圧力差に対する各リーフレット１０４の予め定められた形状は、各リーフレット１０４が任意のバックリング（座屈）やリンクリング（シワ寄り）を起こさないよう選択されており、各リーフレット１０４に過剰な曲げ応力がかからないようになっている。具体的には、各リーフレット１０４は、開配置から閉配置に至る動きの全てにおいて、予め定められた形状を有している。
【0279】
各リーフレット１０４が、図７に示す閉配置Ｃから、それぞれの開配置Ｏへと、２つの隣り合ったポスト部１１０の間を動くにつれ、リーフレット１０４の立体的な略凸部１２１および略凹部１２２は、それぞれの取り付けライン１１４の周りをスウィングまたは旋回する。リーフレット１０４の自由端１１５の凸部１１９および凹部１２０の曲率は、自由端１１５沿いの変曲点１１８が、隣り合うポスト部１１０を結ぶ直線と交わるまで、ともに増加する。自由端１１５沿いの変曲点１１８が、隣り合うポスト部１１０を結ぶ直線と交わると、自由端凸部１１９の曲率は減少する一方、自由端凹部１２０の曲率は増加し、リーフレット１０４がぞれぞれの開配置Ｏに達するまで、リーフレット１０４の立体的な略凹部１２２が縮小する代わりに、リーフレット１０４の立体的な略凸部１２１は増大する。これに対応する変化が、等高線１〜１１で示した各リーフレット１０４の横断面にも観察できる。また、曲率の変化に伴い、リーフレット１０４の横断面沿いの変曲点１１８も、リーフレット１０４の立体的な略凸部１２１および略凹部１２２の曲率の変化に合わせて移動する。これにより、弁１０２の流出側から見た場合、各リーフレット１０４は、各外面凹部１２２が縮小するにつれ、各外面凸部１２１が増大するという予測可能な態様で、連続的に動くことになる。こうした動きにより、各リーフレット１０４のバックリングやリンクリング、およびこれらに伴い生じる曲げ応力を、回避することができる。また、こうした動きの結果として各リーフレット１０４に生じる曲げ応力が、閾値を超えぬよう弁１０２を構成することが可能となり、これによりリーフレット１０４が引き裂けなどの損傷を受けることを回避できる。
【0280】
３つのリーフレットを備える心臓弁１０２の各リーフレット１０４は、弁１０２の流出側から見た場合に、血液が反時計回りの螺旋に流れるよう促す横断面を形成している。各リーフレット１０４の横断面は、弁１０２の流出側から見た場合に、アパーチャ１０９の中心軸の回りをほぼ反時計回りに、外向き凸部１１９、外向き凹部１２０という順番で続くよう形成されている。使用時、人間または動物の心臓に移植された場合において、このような螺旋状の血流は、周知の人工心臓弁を用いた場合よりも、心臓の作動効率を向上させる。
【0281】
合成心臓弁１０２のデザインは、本来の心臓弁のデザインからの脱却という重要な意味を持つ。本来の心臓弁は、何百万年もわたって自然に進化してきたものであり、一生を通じてよく働くが、そのために、コラーゲン、エラスチンおよび糖タンパク質をマトリックスとした複雑なリーフレット構造の物理的、生物学的特性に依存している。これを修復、置換することができる生物組織も同様である。合成心臓弁１０２におけるデザインの原則は、従来の人造の心臓弁に用いられてきたデザインの原則に反するものである。これまでは、人造心臓弁は、自然な心臓弁のデザインを模倣するべきであると説かれてきたのである。具体的には、人工心臓弁１０２のデザインは、少なくとも、各リーフレット１０４とフレーム１０６のポスト部１１０とを連結する取り付けライン１１４が直線であるという点で、自然な心臓のデザインを模した従来の人造心臓弁のデザインと異なる。また、各リーフレット１０４の横断面は、外向きの凸部１１９と凹部１２０を形成しており、両者の間には変曲点１１８が形成されている。さらに、各リーフレット１０４における全ての横断面および自由端はともに、各リーフレット１０４の取り付けベースライン１１２よりも長いという点も、合成心臓弁１０２の際立った特徴である。
【0282】
図８は、ディップ成形を用いた心臓弁１０２の製造を表ししている。フレーム１０６を成形型１４０に適切に設置し、ポリウレタン溶液に浸した後、オーブンで乾燥させる。成形型１４０の形状が、成形時の弁リーフレット１０４の形状を決定する。成形時のリーフレット１０４の自由端１１５の形を、図７に破線Ｆで示す。リーフレット１０４を横切る圧力差がない場合、リーフレット１０４は、成形時の形状に戻る傾向にあり、具体的には、リーフレット１０４の自由端１１５が、破線Ｆで示した形状に戻る傾向にある。これは、リーフレットを形成する材料の特性によるものであり、具体的には、リーフレット１０４がその初期形状、すなわち成形時の位置から離れるように動く際に、リーフレット１０４を形成する材料に生じる応力によるものである。さらに、リーフレット１０４の初期形状は、適切な圧力差に対応して、初期形状Ｆから閉配置Ｃへと動き、血液の逆流を阻止するため、リーフレット１０４の自由端１１５があまり離れすぎないよう、意図的に設計されている。また、リーフレット１０４の初期形状は、適切な圧力差に対応して、初期形状Ｆから開配置Ｏへと即座に動き、弁１０２を通って前方に流れる血液を可能な限り制限しないよう、意図的に設計されている。
【0283】
図９は、フレーム１０６を設置する前の成形型１４０を示す。成形型１４０は、ステンレス鋼製で、支持部材（図示せず）に取り付けるためのネジ式取り付け部１４２と、本体部１４４を備えている。本体部１４４の表面１４６は、ポリウレタン溶液が乾いた後、成形型１４０から人工心臓弁１０２を取り外しやすくするため、高度に研磨されている。中心に位置するスルーホール１４８が、成形型１４０を長手方向に伸長する。スルーホール１４８は、シャンク部１５２とヘッド部１５４とを有する閉塞ピン１５０を受容するよう構成される。閉塞ピン１５０のシャンク部１５２は、ディップ成形中、スルーホール１４８の中にポリエチレン溶液が浸入することを防ぐため、スルーホール１４８を閉塞する役割を果たす。閉塞ピン１５０のヘッド部１５４は、成形型１４０の取り付け部１４２に形成されたスルーホール１４８の開口部１５５周辺地帯に、ポリウレタン溶液が付かぬよう広く保護する役割を果たす。成形型１４０は、フレーム１０６を整列させ、位置決めピン（図示せず）を用いて成形型１４０に取り付けるための位置決めホール１５６を備える。これにより、ディップ成形過程において、成形型１４０とフレーム１０５が相対的に動いてしまうことが防止される。また、成形型の各側端部１５８を、フレーム１０６の対応するポスト部１１０に隣接させて整列させることが、確実にできるようになる。
【0284】
ディップ成形後、閉塞ピンおよび位置決めピンを、成形型１４０から取り外す。その後、成形型１４０から人工心臓弁１０２を取り外すが、その際、水または食塩水などの流体をスルーホールの開口部１５５から注入して分離を助け、成形型１４０の本体部１４４の磨き上げられた表面１４６から、リーフレット１０４が平面的に分離するよう促す。なお、成形型は、接合域１１７の下方境界１１６（成形型１４０上の等高線１１で示す）の上のレベルでポリウレタン溶液が固まるよう、ポリエチレン溶液に浸される。その後、等高線１１より上のレベルでリーフレット１０４を切りそろえる（トリミングする）。これにより、自由端１１５を形成し、下方境界１１６から自由端１１５までの、接合域１１７の高さを決定する。
【0285】
このディップ成形過程により、図１０（ａ）に示すように、基部１０８を含むフレーム１０６を、ポリマーで包むことが可能となり、また、図１０（ｂ）に示すように、フレーム１０６のポスト部１１０に設けたスリット１６０を通して、フレーム１０６をポリマーで完全に包み込んで、リーフレット１０４と一体的に形成することが可能となり、リーフレット１０４とフレーム１０６の連結を確実ならしめることができる。こうした製造工程において、ポリウレタンの連続シートでフレーム１０６を包囲することにより、リーフレット１０４の一体的な形成および、リーフレット１０４とフレーム１０６の確実な連結が実現される。これには、次のような利点がある。すなわち、リーフレット１０４の連結が、フレーム１０６の一カ所または数カ所に対しての接着に限定されないため、リーフレット１０４がフレーム１０６から外れるリスクを低減させることができる。さらに、リーフレット１０４が予め定められた形状でスリット１６０に入り、および／または、スリット１６０から出ることができるよう、スリット１６０に角度をつけている。この角度により、リーフレット１０４の横断面のポスト部１１０付近の曲率と、リーフレット１０４の横断面の凸部１１９および凹部１２０の曲率との連続性を確保することができる。［本発明の実施形態の第２例］
図１１は、本発明の合成ポリマー弁の実施形態の第２例を示す。第２例において、合成ポリマー弁２０２は、フレーム２０６と連結した柔軟な２枚のリーフレット２０４を備える。血液が流れるためのアパーチャを形成する基部２０８からは、２つのポスト部２１０が伸長しており、それぞれのポスト部２１０が形成する２本のほぼ直線的な取り付けラインに沿って、リーフレット２０４はフレーム２０６と連結される。さらに、各リーフレット２０４は、取り付けベースライン２１２に沿って、フレーム２０６の基部２０８に連結される。各リーフレット２０４は、血流方向に、自由端２１５へと伸長する。自由端２１５は、閉配置から（図１１の実線Ｃ）開配置（図１１の破線Ｏ）へと移動できる。２つのリーフレットを備える心臓弁２０２のリーフレット２０４は、弁２０２の流出側から見た場合に、血液が時計回りの螺旋に流れるよう促す横断面を形成している。各リーフレット２０４の横断面は、弁２０２の流出側から見た場合に、基部２０８の中心軸の回りをほぼ反時計回りに、外向き凹部、外向き凸部という順番で続くよう形成される。その他の点において、２つのリーフレットを備える心臓弁２０２は、前述した3つのリーフレットを備える合成ポリマー心臓弁１０２のデザイン原理と同様の原理に基づき設計されており、同じように機能する。
【0286】
本発明の範囲を逸脱することなく、これらの実施形態に様々な変更を加えることが可能であることは、当業者であれば十分に理解できることである。たとえば、図１２（ａ）は、図４の合成ポリマー弁１０４に用いることが可能な、第１の代替フレーム３０６の斜視図である。フレーム３０６は、基部３０８と、基部３０８を貫通する多数のスルーホール３７０を備える。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示すフレームの基部３０８付近を、縦断面で表したものあり、スルーホール３７０を通って伸長し、基部３０８を包囲するリーフレット３０４を示している。各スルーホール３７０には、水平に対して上向きにおよそ３０度の角度がつけられており、基部３０８と隣接するリーフレット３０４の曲率と、リーフレット３０４の凸部３２１および凹部３２２の曲率との連続性を確保している。
【0287】
図１３（ａ）は、図４の合成ポリマー弁１０４に用いることが可能な、第２の代替フレーム４０６の斜視図である。フレーム４０６は、基部４０８と、基部４０８を貫通する多数のスリット４８０を備える。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示すフレームの基部４０８付近を、縦断面で表したものあり、スリット４８０を通って伸長し、基部４０８を包囲するリーフレット４０４を示している。各スリット４８０には、水平に対して上向きにおよそ３０度の角度がつけられており、基部４０８と隣接するリーフレット４０４の曲率と、リーフレット４０４の凸部４２１および凹部４２２の曲率との連続性を確保している。
【0288】
図４の合成ポリマー弁１０４に用いることが可能な、さらなるフレームの代替例（図示せず）として、ほぼ直線的な取り付けラインに沿って、リーフレットをフレームのポスト部に連結するためのスリットの代わりに、各ポスト部に沿って整列した多数のスルーホールを形成し、ほぼ直線的な取り付けラインに沿ってリーフレットを連結することも可能である。
【0289】
フレーム１０６を、硬質または半硬質ではなく、むしろ柔軟にする場合もある。フレーム１０６を拡張可能とし、たとえば、成長過程にある子供などを対象とする場合、弁１０２、２０２が自然な成長に合わせて拡大するようにしたり、バルーンやその他の手段を用いて、リーフレット１０４、２０４の機能を損なったり、漏出を発生させることなく、弁を強制的に膨張させることも可能である。接合域１１７、２１７におけるリーフレット１１７、２１７の密着性は、弁１０２、２０２の拡大と共にポスト部１１０、２１０が離れて動く際、リーフレットの曲率が変化することで維持される。
【0290】
いくつかの実施形態において、１つ以上のリーフレットは、弁の流出側から見た場合に、血液が反時計回りの螺旋に流れるよう促す横断面を形成する。各リーフレットの横断面は、弁の流出側から見た場合に、アパーチャの中心軸の回りをほぼ反時計回りに、外向き凸部、外向き凹部という順番で続くよう形成される。たとえば、図４、図５（ｂ）、図７、および図８における３つのリーフレットを備えた心臓弁１０２において、リーフレット１０４は、弁１０２の流出側から見た場合に、血液が反時計回りの螺旋に流れるよう促す横断面を形成している。その他の実施例において、１つ以上のリーフレットは、弁の流出側から見た場合に、血液が時計回りの螺旋に流れるよう促す横断面を形成する。各リーフレットの横断面は、弁の流出側から見た場合に、アパーチャの中心軸の回りをほぼ反時計回りに、外向き凹部、外向き凸部という順番で続くよう形成される。たとえば、図１１における２つのリーフレットを備えた心臓弁２０２において、リーフレット２０４は、弁２０２の流出側から見た場合に、血液が時計回りの螺旋に流れるよう促す横断面を形成している。同様に、図１４（ａ）および図１４（ｂ）における３つのリーフレットを備えた心臓弁３０２も、リーフレット３０４は、弁３０２の流出側から見た場合に、血液が時計回りの螺旋に流れるよう促す横断面を形成する。
【0291】
図１５（ａ）は、人工心臓弁フレーム４０６と取り付けリング５００の組み立てを、概略的に斜視図で示す。図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、取り付けリング５００は、レセプタクル形状の３つの雌型係合機構を円周方向に配した環状の基部５０２を備える。図１５（ｃ）に示す基部５０２の断面図から明らかなように、基部５０２は、弾力的で変形可能な被覆材料５０８（ダクロン（登録商標）層）で包まれた環状の支持機構５０６を備える。使用時において、基部５０２は、連続的な所定長さの縫合糸を基部５０２の回りに繰り返しルーピングすることによる連続縫合５１０で、人間または動物の心臓内の導管（図示せず）に縫い付けられる。その後、ダクロン（登録商標）層５０８を通路の内側表面（図示せず）に押しつけ、基部５０２の外側表面周囲との間をシールする。縫い目５１０は、ダクロン層５０８の中に沈み込む。これにより、基部５０２の外側表面と前記導管（図示せず）の内側表面間のシールを妨害することがなくなり、また、その後、基部５０２の内側表面とフレーム４０６の環状基部４０８の外側表面との間に形成されるシールも妨害せずに済む。このような縫い付け方法により、周知の縫い付けリングよりも、径方向の広がりが、かなり小さい環状基部５０２を有する取り付けリング５００の使用が可能となる。これにより、より大きな血流アパーチャを形成する人工心臓弁の使用が可能となる。
【0292】
図１５（ｄ）に示すように、各レセプタクル５０４は、収納凹部５１２と、この収納凹部５１２を横切って下方に伸長する弾力的な変形可能部材５１４とを備える。人工心臓弁のフレーム４０６は、脚部５１８と足部５２０を有する差し込みピン形状の３つの硬質な雄型係合機構５１６を備える。各差し込みピン５１６の断面は、ほぼ長方形形状で、対応する収納凹部５１２内に収まるようになっている。組み立ての際に、各差し込みピン５１６を対応する収納凹部５１２に位置合わせして押し入れ、まず差し込みピン５１６の足部５２０を変形可能部材５１４に嵌め合わせ、続いて変形可能部材５１４を変形させる。足部５２０が、完全に収納凹部５１２内に押し込まれ、収納凹部５１２の閉口終端５２２と係合すると、変形可能部材５１４の下端部５２４は、自然な位置へと跳ね戻り、対応する差し込みピン５１６を収納凹部５１２内に係合してロックする。このような押し込み式の構成により、人間や動物の心臓内導管（図示せず）への人工心臓弁フレーム４０６の取り付けが簡易化できる。
【符号の説明】
【0293】
２ 大動脈弁４ リーフレット
６ 大動脈
８ 大動脈内壁
１０ 自由端
１１ 交連
１２ 生体弁
１４ リーフレット
１６ フレーム
１８ 縫合リング基部
２０ 突起部
２２ 合成ポリマー弁
２４ リーフレット
２６ フレーム
２８ 縫合リング基部
２９ アパーチャ
３０ 突起部
３３ オリフィス
３４ 自由端
３５ 連結部
４２ 合成ポリマー弁
４４ リーフレット
４６ フレーム
５０ 突起部
５８ 裂け目
６０ 自由端
１０２ 合成ポリマー弁
１０４ リーフレット
１０６ フレーム
１０８ フレーム基部
１０９ アパーチャ
１１０ ポスト部
１１４ 取り付けライン
１１５ 自由端
１１６ 下方境界
１１７ 接合域
１１８ 変曲点
１１９ （横断面）外向き凸部
１２０ （横断面）外向き凹部
１２１ （立体的）外向き凸部
１２２ （立体的）外向き凹部
１２６ 取り付けライン交点
１３０ 心臓
１３２ オリフィス
１４０ 成形型
１４２ 取り付け部
１４４ 本体部
１４６ 本体部表面
１４８ スルーホール
１５０ 閉塞ピン
１５２ シャンク部
１５４ ヘッド部
１５５ 開口部
１５６ 位置決めホール
１５８ 側端部
２０２ 合成ポリマー弁
２０４ リーフレット
２０６ フレーム
２０８ フレーム基部
２１７ 接合域
３０４ リーフレット
３０６ フレーム
３０８ フレーム基部
３７０ スルーホール
４０４ リーフレット
４０６ フレーム
４０８ フレーム基部
４８０ スリット
５００ 取り付けリング
５０２ 取り付けリング基部
５０４ レセプタクル
５０８ ダクロン層（被服材料）
５１０ 縫合糸／縫い目
５１２ 収納凹部
５１４ 変形可能部材
５１６ 雄型係合機構／差し込みピン
５１８ 脚部
５２０ 足部
５２２ 閉口終端
５２４ 下端部