JP7344221B2 - ドレナージデバイスおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、緑内障治療に使用するためのドレナージデバイスおよび方法に関する。

緑内障は、特徴的な視神経頭の変化と視野欠損を伴う不可逆性の慢性視神経症である。眼では、房水は、毛様体によって生成され、瞳孔を通って虹彩と角膜との間に形成された前房に到達する。正常な眼では、房水は線維柱帯網を通って排出される。そこでは、房水はシュレム管を通り、血液を運ぶ静脈と合流して静脈循環に入る。眼圧は、上記のように、房水の分泌および吸収または流出の複雑なバランスによって眼内で維持される。緑内障は、緑内障に関連する主な修正可能な危険因子である眼圧（ＩＯＰ）を上昇させる、前房内の房水の過剰な増加に起因する。

眼圧（ＩＯＰ）の上昇は、投薬、レーザまたは手術で治療可能である。緑内障ドレナージデバイス（ＧＤＤ）は、外科的治療の補助として有用であるが、通常は緑内障濾過手術の失敗後の患者、または新生血管緑内障、ぶどう膜炎緑内障、小児緑内障などの線維柱帯切除術に反応が乏しい状態の患者に限定される。ＧＤＤの埋め込みには、高度な外科技術と経験が必要であり、手術時間は４５分～９０分を必要とする可能性がある。さらに、従来型ＧＤＤを用いた手術後、ＩＯＰの低下を制御し、調整できる能力は乏しい。現代のほとんどのＧＤＤは、緑内障の進行を最小化するために必要な低いレベルのＩＯＰを達成しない。

最初に知られたＧＤＤデバイスの１つは、国際公開第２００５／０９２２６０号パンフレットに記載されるＭｏｌｔｅｎｏ（登録商標）であり、このデバイスは、一次排出領域を画定する内側隆起部、二次排出領域を画定するオプションの外側隆起部、およびドレナージチューブを接続するための内側隆起部の孔を有する円形のポリプロピレンプレートを備える。隆起部は、術後の低眼圧症の防止を意図する。

他のＧＤＤデバイスとしては、国際公開第２０１０／０５４０３５号パンフレットに記載されるものが挙げられ、このデバイスは、単一のルーメン・ドレナージ・チューブと、チューブが、切開部への挿入後につぶれて、後に膨張するようなフープ強度を有するプレートとを備える。ドレナージチューブは、流量制限器として機能し、経時的に房水の流出を増加させることを意図される。

さらなる設計は、米国特許出願公開第２００４０２１５１２６号明細書に記載されている。このデバイスは、ＩＯＰに応動することを意図されるドレナージチューブ、プレート、および一方向弁を内蔵する。このデバイスは、患者に挿入でき、少なくとも３ヶ月間は経過観察が必要ないため、米国では一般的である。

現在市場に出回っているＧＤＤ製品の大半は、線維形成に依存して眼球内の圧力を制御する。しかし、線維形成が多すぎる場合、デバイスは故障する。同様に、線維形成が少なすぎる場合、術後の低眼圧症のリスクがある。

したがって、本発明者らは、線維形成ではなく、チューブの流量によってＩＯＰを制御することが可能なＧＤＤを提供する必要性を認識した。

本発明の第１の態様は、眼圧を低減させるために房水を排出するように眼内で使用され
るドレナージデバイスであって、第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する複数のルーメンと、を有するマルチ・ルーメン・チューブとを備え、ルーメンのうちの少なくとも１つが、第１の端部で封止される、ドレナージデバイスを提供する。

第１の態様の本発明は、封止されたルーメンの長さに沿った位置に１つまたは複数の開口部を設け、第２の端部と開口部との間に流路を形成することが可能であり、開口部の位置は流路の長さを画定し、したがって流路に沿った流動抵抗、および結果として生じる圧力降下を選択できるという点で有利である。圧力降下を微調整することにより、ドレナージデバイスは、個々の患者の要件に合わせて眼圧（ＩＯＰ）を調節するように調整または「滴定」できる。これは、１０ｍｍＨｇ未満のＩＯＰを必要とする患者にとって特に有利であり得る。なぜなら、ＩＯＰをわずかな増分で低減でき、低眼圧症（５ｍｍＨｇ未満のＩＯＰ）のリスクを低減または回避できるからである。

デバイスは、第１の端部と第２の端部との間でチューブの長さ方向に沿って配置され、少なくとも１つのルーメンで、チューブの側壁を通して開口する少なくとも１つの開口部をさらに含み、少なくとも１つの開口部は、チューブの第２の端部を、前記ルーメンを通してチューブの外側に流体的に接続する。

開口部はチューブ内に形成されて、チューブを通る所望の流体流れ圧力降下を達成してもよい。あるいは、開口部は、チューブ内に形成されてもよく、開口部のうちの１つまたは複数は使用に先立って選択的に閉じられて、チューブを通る所望の流体流れ圧力降下を達成してもよい。

チューブは、開口部が形成され得る点にマーキングされていてもよい。マーキングは、開口部を形成するのに適した点を示すために使用されてもよく、チューブを通る所望の流体流れ圧力降下に応じて選択されてもよい。マーキングは、チューブ材料の選択的に薄くされた領域の形態で提供されてもよく、例えば、マーキングは、チューブ材料のエッチングとして提供されてもよい。チューブ材料の厚さを薄くすることにより、マーキングされた点に開口部を形成することが容易になるという利点を提供し得る。

チューブの第２の端部から開口部までの距離は、デバイスを通る流体流れに所定の抵抗を提供するように選択されてもよい。

ドレナージデバイスは、複数の開口部を有していてもよい。例えば、複数のルーメンは、それぞれ、個別に側壁を通る開口部を少なくとも１つ有してもよい。あるいは、上記ルーメンのうちの少なくとも１つは、チューブの長さに沿って離間された複数の開口部を有する。

上記ルーメンのうちの少なくとも１つは、デバイスを通る流体流れに所定の抵抗を提供するように選択された内径を有してもよい。

チューブは可撓性であってもよい。特に、チューブは、眼の曲率または球体の周りに追従するために十分に可撓性であることが有利であり得る。チューブは、眼の曲率に追従するために十分に可撓性であり得るが、通常、実質的に直線的な構成である。換言すれば、チューブは、横方向に著しく湾曲しない、またはループ状に形成されない。

本発明の第２の態様は、眼圧を低減させるために房水を排出するように眼内で使用されるドレナージデバイスであって、第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部と、第１の端部と第２の端部とを通る長手方向軸と、第１の端部と第２の端部との間に延在する
複数のルーメンと、第１の端部と第２の端部との間に延在する外側表面と、を有する可撓性マルチ・ルーメン・チューブを備え、長手方向軸に垂直な断面が、外側表面において非円形形状を有する、ドレナージデバイスを提供する。

第２の態様の発明は、非円形形状により、チューブは、よじれにくい状態で可撓性を有することができるという点で有利である。これにより、チューブの取り扱いが容易になる。非円形形状はまた、円形形状よりも、チューブを組織内に形成された切口により良好に封止させ得る可能性がある（すなわち、チューブ形状は切口の形状に適合する）。

外側表面の断面形状は、実質的に長円または楕円であってもよい。本発明の実施形態では、外側表面の断面形状は楕円であってもよい。外側表面の断面形状は、少なくとも３：１、または少なくとも４：１、または少なくとも５：１のアスペクト比（幅対高さ）を有してもよい。好ましくは、外側表面の断面形状は、少なくとも６：１、または少なくとも７：１、または少なくとも８：１のアスペクト比（幅対高さ）を有してもよい。

外側表面の断面形状のアスペクト比は、チューブ長手方向軸周りでの横側／横方向の動きおよび／またはチューブの回転やねじれを低減または防止することを含むがこれらに限定されない特定な利点を提供し得る。外側表面の断面形状のアスペクト比はまた、患者の眼の周囲組織および細胞に対するチューブの圧力を、チューブの幅にわたって分布させ、したがって同様の体積の円形チューブの場合よりも大きな面積にわたって分布されるので、改善された圧力分布を提供し得る。

チューブは、長手方向軸にそれぞれ垂直な２本の軸に関する屈曲性が異方的であってもよい。チューブは、幅および高さを有してもよく、複数のルーメンは、幅方向で離間されてもよく、チューブは、高さ方向を含む平面において、幅方向を含む平面よりも大きな曲げ可撓性を有してもよい。チューブは、一方向には柔軟であり、別の方向では硬くてもよい。

以下の記述は、本発明の第１および／または第２の態様に適用され得る。

ドレナージデバイスは、緑内障ドレナージデバイス（ＧＤＤ）であり得る。

各ルーメンは、約４０ミクロン～約２００ミクロン、好ましくは約４５ミクロン～約１１０ミクロンの直径を有してもよい。

各ルーメンは、チューブの長さに沿って実質的に一定の断面積を有してもよい。

ルーメンは、チューブ内に非対称に配置されてもよい。例えば、各ルーメンは、デバイスが使用されるときに最上端のチューブ表面に近づくように配置されてもよい。各ルーメンと、デバイスが使用されるときの最下端のチューブ表面との間の側壁の厚さは、各ルーメンと、デバイスが使用されるときの最上端のチューブ表面との間の側壁の厚さの、少なくとも４倍または少なくとも５倍であり得る。各ルーメンとデバイスの最上端の表面との間の側壁の厚さは、約３０ミクロン以下、または約２０ミクロン以下であり得る。本発明の実施形態では、各ルーメンとデバイスの最上端の面との間の側壁の厚さは、約１２ミクロン～約２０ミクロンであり得る。

チューブの長さは、約５ｍｍ～約３０ｍｍ、好ましくは約５ｍｍ～約２０ｍｍ、より好ましくは約８ｍｍ～約１５ｍｍであり得る。

チューブの幅は、約０．５ｍｍ～約３ｍｍ、好ましくは約１ｍｍ～約２ｍｍであり得る
。

チューブは、約５００ミクロン以下、好ましくは約３００ミクロン以下、より好ましくは約２００ミクロン以下の最大高さを有してもよい。

２つ以上のルーメンは、異なる内径を有してもよい。

ルーメンのうちの１つまたは複数は、実質的に円形断面を有してもよい。

チューブは、生体適合性材料および／または生体安定性材料を含み得る。生体適合性材料および／または生体安定性材料は、チューブ基材材料のコーティングとして提供されてもよい。

チューブは、プラスチック材料およびシリコンのうちの少なくとも１つを含んでもよい。

チューブは、約５ミクロン～約２００ミクロン、好ましくは約２０ミクロン～約１００ミクロンの厚さを有する側壁を有してもよい。

チューブは、透明または半透明の材料を含んでもよい。より低い不透明度は、デバイスの反対側を通して開口部を観察できる利点となり得る。

各ルーメンは、バルブレスおよび／またはフィルタレスであり得る。本発明の実施形態では、ルーメンは、膜および／または内部突起を含まない。デバイスを通る流体流れの圧力降下は、双方向性であってもよい。

チューブの第１の端部は、面取りされたエッジを有してもよい。面取りされたエッジは、組織を通しての挿入性を向上させ得る。本発明の実施形態では、チューブの第１の端部は、（丸みがついた）チップ状であってもよい。チューブの第１の端部をチップ状にすることにより、チューブが埋め込まれるときに、周囲組織への損傷を低減し得る。チューブの第２の端部も、好適な場合には、チップ状であってもよい。

ドレナージデバイスは、第１の端部と第２の端部との中間でチューブから突出する概ね平坦な延在部をさらに含んでいてもよい。概ね平坦な延在部は、安定化させるため「ウィング」の形態であってよい。延在部は、使用時にチューブ長手方向軸周りでの回転を防止または制限し得る。延在部は、チューブ長手方向の長さが５ｍｍ未満であり得る。延在部を有するチューブの領域は、開口部を有さなくてもよい。延在部は、使用時に組織内に埋め込まれることを意図したチューブの領域に配置され得る。

少なくとも１つの開口部は、概ね平坦な延在部と第１の端部との間に配置されてもよい。

ドレナージデバイスは、眼への配置に適合するプレートをさらに備えてもよい。プレートは、使用時にチューブ長手方向軸周りでの回転を防止または制限するように適合されてもよい。プレートは、概ね平坦な延在部の代わりとして使用されてもよい。

チューブは、プレートに固定されるように構成されてもよく、少なくとも１つの開口部は、プレートに隣接して開口してもよい。

チューブ、平坦な延在部、および／またはプレートのうちの１つまたは複数を含むドレ
ナージデバイスは、生体適合性および／または生理活性コーティングを含んでもよい。生理活性コーティングは、典型的には、デバイスが使用されるときに、周囲の組織に対して生物学的効果を有する薬剤または化合物、例えば小分子またはペプチドを含む。デバイスが使用されるときに、薬剤または化合物は、経時的に生理活性コーティングから放出されてもよい。生理活性コーティングとしては、抗線維化剤（例えば、マイトマイシン－ｃまたは５－フルオロウラシルなどの抗がん剤）メタロプロテアーゼ（ＭＭＰ）阻害剤（イロマスタット、レナリドミドまたはトラニラストなど）、抗炎症剤（ステロイドなど）、非ステロイド性抗炎症剤、および／または抗血管新生剤である、薬剤または化合物を挙げられる。生体適合性コーティングとしては、例えばホスホリルコリン（ＰＣ）を含むポリマーコーティングを挙げられる。

本発明のさらなる態様は、眼圧を低減させるために房水を排出するように眼内で使用されるドレナージデバイスを製造する方法であって、第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する複数のルーメンと、を有するマルチ・ルーメン・チューブを提供することと、チューブの壁を通してルーメンのうちの１つに開口する少なくとも１つの開口部を形成すること、および／またはルーメンのうちの１つに開口する少なくとも１つの開口部を封止することと、によって、マルチ・ルーメン・チューブを通る流れを調整することとを含む方法を提供する。本方法は、本発明の第１の態様または第２の態様のチューブを形成するために使用されてもよい。

開口部を形成する工程は、チューブの側壁を通して開口部を形成することを含んでもよい。

ルーメンのうちの少なくとも１つは、第１の端部で封止され、端壁を提供してもよく、開口部を形成する工程は、封止される第１の端部の端壁を通して開口部を形成することを含んでもよい。

開口部を封止する工程は、ルーメンの開口する第１の端部を閉じること、またはチューブの側壁を通る開口部を閉じること、のいずれかを含んでもよい。

開口部は、好ましくはレーザ切断により形成される。例えば、ＹＡＧレーザまたはアルゴンレーザを使用してもよい。あるいは、開口部は、穿刺によって形成されてもよい。

本発明のマルチ・ルーメン・チューブは、押出成形、延伸成形、または射出成形によって形成されていてもよい。特に、チューブは、マルチルーメンの予備成形品を、ダイを通して押し出し、ルーメン径を小さくするために予備成形品を長手方向に延伸し、所望のチューブ長さに切断することにより形成されてもよい。押し出材料は、プラスチック材料であってもよい。押し出された予備成形品を延伸することにより、直接押し出される製品では達成できない小径のルーメンを達成できる。

シリコン材料からデバイスを成形することは、概ね平坦な延在部または「ウィング」がチューブとともに成形できるという点で有利であり得る。チューブを押し出すことは、延在部を後で取り付ける必要があることを意味する。

本発明のさらなる態様は、緑内障を治療するまたは患者の眼の眼圧を制御する方法であって、第１および／または第２の態様に記載のドレナージデバイスの第１の端部を、患者の眼の前房に配置することと、ドレナージデバイスの第２の端部を、患者の眼の結膜下腔に配置することと、を含む方法を提供する。

方法は、ルーメンのうちの１つまたは複数に、１つまたは複数の開口部を開口すること
をさらに含み、ドレナージデバイスを通る房水の流量を制御してもよい。開口部は、眼へのデバイス挿入前、または眼へのデバイス挿入後に開口してもよい。デバイス挿入後に開口部を開口することにより、デバイスが定常所在にある間ＩＯＰを継続的に調整することが可能になる。これは、例えば濾過胞からの抵抗の増加など、経時的にＩＯＰが増加する患者に有利であり得る。開口部は、必要に応じて、デバイスを通る房水の流量を増加させるために開口されてもよい。例えば、患者のＩＯＰを一定間隔で監視してもよい。ＩＯＰが閾値を超えるように増加する場合は、１つまたは複数の開口部が、ＩＯＰをその患者の所望の値に低下させるように開口されてもよい。上述のように、開口部は、眼科で一般的に利用可能なＹＡＧレーザなどのレーザを使用して開口されてもよい。

患者は、好ましくはヒトを含む哺乳類であり、小児または高齢の患者であってもよい。

所望により、一旦眼に挿入されると、デバイスは、縫合糸を使用して固定されてもよい。しかしながら、本発明の実施形態では、デバイスは、プレーナ延在部またはプレートを備える場合、縫合は不要であり得る。

本発明のデバイスは、切開部を通して迅速かつ容易に挿入でき、その切開部はステップ形状ブレードを使用して形成されてもよい。ブレードは、シングルパス切開を使用することを可能にし得る。本発明のデバイスの挿入の容易さは、デバイスを埋め込むために必要な外科技術レベルおよび手術時間を低減させ得る。例えば、デバイスは、わずか１０分で埋め込むことが可能であり得る。これは、より多くの患者がこのデバイスの恩恵を受けることができる可能性があることを意味し、これは、このデバイスが従来型ＧＤＤよりも世界の失明に大きな影響を与え得ることを意味する。

本発明のさらなる態様は、手術のために第１および／または第２の態様にしたがってドレナージデバイスを準備する方法を提供し、方法は、患者から得られる眼圧測定値と閾値とを比較して、必要な眼圧の降下を計算することと、ルーメンのうちの１つまたは複数に、１つまたは複数の開口部を開口し、ドレナージデバイスを通る房水の流量を制御して、必要な眼圧の降下を提供することとを含む。

本発明の実施形態では、デバイスは、約５ｍｍＨｇ～約２２ｍｍＨｇ、好ましくは約７ｍｍＨｇ～約１５ｍｍＨｇのＩＯＰを提供する。本発明の実施形態では、デバイスは、約１０ｍｍＨｇのＩＯＰを提供する。

理論に縛られることなく、従来型ＧＤＤが年間約１０％の故障率を有するのに対し、本発明者らは、患者のＩＯＰを調整または滴定する機能によって、本発明のデバイスは最大１０年の生存期間を有し得ると考える。これは、患者に生活の質の改善を提供し、さらなる外科的介入の必要性を低減させることにより医療費を削減するであろう。

本発明のさらなる態様は、第１および／または第２の態様によるドレナージデバイスと鉗子とを備えるキットを提供する。鉗子は、好ましくは、ドレナージデバイスと相補的である。キットは、さらにナイフを含んでもよく、ナイフは、ステップ形状および／またはインサータを備えるブレードを有してもよい。

次に、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して説明する。

眼の前房と結膜下腔内の濾過胞とを接続する緑内障ドレナージデバイス（ＧＤＤ）を示す図である。

ＧＤＤの図である。 ＧＤＤの図である。 ＧＤＤの図である。 ＧＤＤの図である。 ＧＤＤの図である。 ＧＤＤの図である。 ＧＤＤの図である。 ＧＤＤの図である。

ＧＤＤを通して圧力降下を調整するために、異なる位置に開口部を有するＧＤＤ例の図である。 ＧＤＤを通して圧力降下を調整するために、異なる位置に開口部を有するＧＤＤ例の図である。 ＧＤＤを通して圧力降下を調整するために、異なる位置に開口部を有するＧＤＤ例の図である。

図１０（ａ）～（ｃ）の例についての圧力降下を示す図である。 図１０（ａ）～（ｃ）の例についての圧力降下を示す図である。

異なる直径の開口部の圧力降下の変化を示す図である。

ＧＤＤの様々な代替的断面を示す図である。

ＧＤＤとともに使用するプレートを示す図である。

３つの部分Ａ、ＢおよびＣに分割されたＧＤＤを示す図である。

ウィングで保持したとき、（ａ）屈曲前に、および（ｂ）屈曲後に、チューブ後部に力を加えたＧＤＤの有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを示す図である。

線維柱帯切除術（Ｋｈａｗ ｅｔ ａｌ．Ｄｅｖ．Ｏｐｔｈａｌｍｏｌ．２０１７、５９：１５－３５）中のマイトマイシン－ｃ（ＭＭＣ）塗布のための結膜マップのシミュレーションを示す図である。

結膜フラップのたわみおよび関連するフォン・ミーゼス応力を示す図である。幅１ｍｍで１ｍｍの圧迫。圧迫は２．５ｍｍの長さである。 結膜フラップのたわみおよび関連するフォン・ミーゼス応力を示す図である。幅０．５ｍｍで０．５ｍｍの圧迫。圧迫は２．５ｍｍの長さである。 結膜フラップのたわみおよび関連するフォン・ミーゼス応力を示す図である。幅０．２５ｍｍで０．２５ｍｍの圧迫。圧迫は２．５ｍｍの長さである。 結膜フラップのたわみおよび関連するフォン・ミーゼス応力を示す図である。０．１２５ｍｍ幅。圧迫は２．５ｍｍの長さである。

（ａ）離心率０（円形チューブ）～０．９８（本明細書に記載のＧＤＤの一例）の範囲の楕円形チューブを示す図、および（ｂ）楕円形チューブの高さ（Ｈ）と幅（ｂ）の定義を示す図である。

切開を通して円形チューブを挿入したときの切開形状の模式図である。

外側境界に示された０．５００ｍｍの切開での異なる離心率のチューブの断面図である。すべての単位はｍｍである。

外径０．２ｍｍ、長さ３ｍｍ、ルーメン径０．０５ｍｍの円形チューブの（ａ）初期セットアップの、および（ｂ）流れの流跡線の計算流体力学解析を示す図である。切開部は高さ０．２ｍｍ、幅０．５ｍｍ、長さ３ｍｍである。流量は２μｌ／分で固定し、圧力降下は０．１ｍｍＨｇ未満とした。

ルーメン径０．０５ｍｍを有する楕円形チューブ（Ｈ＝０．２ｍｍ、ｂ＝０．４３８ｍｍ、長さ３ｍｍ）の（ａ）初期セットアップの、および（ｂ）流れの流跡線の計算流体力学解析を示す図である。切開部は、高さ０．２ｍｍ、幅０．５ｍｍ、長さ３ｍｍである。流量は２μｌ／分で固定し、圧力降下は約３ｍｍＨｇであった。

ルーメン径０．０５ｍｍを有する楕円形チューブ（Ｈ＝０．２ｍｍ、ｂ＝０．４９２ｍｍ、長さ３ｍｍ）の（ａ）初期セットアップの、および（ｂ）流れの流跡線の計算流体力学解析を示す図である。切開部は、高さ０．２ｍｍ、幅０．５ｍｍ、長さ３ｍｍである。流量は２μｌ／分で固定し、圧力降下は約５ｍｍＨｇであった。

高さ０．２ｍｍ、幅０．５ｍｍ、長さ３ｍｍの切開部に挿入した楕円ロッド（Ｈ＝０．２ｍｍ、ｂ＝０．４９２ｍｍ、長さ３ｍｍ）周りの流跡線の計算流体力学解析を示す図である。流量は２μｌ／分で固定し、圧力降下は４００ｍｍＨｇを超えた。

（ａ）二次モーメント面積比Ｉ_ｅｘ／Ｉ_ｒｘのｂ／Ｈによる変化を示す図、および（ｂ）ｙ軸に沿ったＧＤＤのたわみの例を示す図である。

（ａ）二次モーメント面積比Ｉ_ｅｙ／Ｉ_ｒｙのｂ／Ｈによる変化を示す図、および（ｂ）ｘ軸に沿ったＧＤＤのたわみの例を示す図である。

（ａ）直径０．２ｍｍの円柱と（ｂ）楕円形（０．２ｍｍｘ１ｍｍ）を１ｍＮの力で屈曲したときのフォン・ミーゼス応力を示す図である。

（ａ）切開部から結膜下腔に進出したところでチューブが上向きにたわむ様子の概略図、（ｂ）直径０．２ｍｍの円形チューブが上向きに１ｍｍたわんだ場合の対応する有限要素解析（ＦＥＡ）モデル、および（ｃ）高さ０．２ｍｍ、幅１ｍｍの楕円形チューブが上向きに１ｍｍたわんだ場合の対応する有限要素解析（ＦＥＡ）モデルを示す図である。

（ａ－ｂ）円形チューブについて、および（ｃ－ｄ）楕円形チューブについて図３１で言及したたわみに対応するチューブに沿ったフォン・ミーゼス応力を示す図である。

図１は、例えばヒトの眼を模式的に示しており、水晶体１、網膜２、視神経３、角膜４、強膜５および前房６を示す。緑内障ドレナージデバイス（ＧＤＤ）７は、線維柱帯切除術後に前房６と結膜下腔の濾過胞８とを流体的に接続して、眼圧（ＩＯＰ）を下降させる
ために使用される。第１の実施形態によるＧＤＤ７は、図２～図９に詳細に示されている。

デバイスの形状
図２に示すように、ＧＤＤ７は、第１の端部１１と、第１の端部の反対側の第２の端部１２とを有する３連のルーメンチューブである。図３は、第１の端部から第２の端部まで延在する３つのルーメン１３、１４、１５を示す「透視（Ｘ－ｒａｙ）」タイプの画像である。使用時に、第１の端部１１は、前房６内に位置決めするためのものであり、第２の端部は、結膜下腔内に位置決めして、濾過胞８内に房水を排出するためのものである。

チューブは、第１の端部１１に第１の端面１６を、第２の端部１２に第２の端面１７を有する。図４に最もよく示されているように、第１の端面１６は、３つのルーメン１３、１４、１５のすべてに対して閉鎖（封止）されており、図５に最もよく示されているように、第２の端面１７は、３つのルーメン１３、１４、１５のすべてに対して開口されている。

ルーメン１３、１４、１５は、チューブ１０の長手方向に延在する。中央ルーメン１４は、外側のルーメン１３、１５よりも大径である。

チューブ１０は、第１の端面１６および第２の端面１７の間に延在する外側表面１８を有する。チューブ１０は、外側表面１８と各ルーメン１３、１４、１５との間に側壁を有する。外側表面１８は、少なくとも３：１のアスペクト比（幅対高さ）を有する長円形の断面を有する。

図６、図８および図９に最もよく示されているように、１つのルーメン１３は、第１の端部１１の近くの側壁２１を通して開口する開口部２０を有し、それにより、第２の端部１２を、ルーメン１３を介してチューブ１０の外側に流体的に接続する。開口部２０の位置は、開口部２０とルーメン１３の開口された第２の端部との間に流路を提供するように選択され、後に詳細に記述されるように、ＧＤＤ７の全体にわたって所定の圧力降下を提供する。開口部２０は、後に詳細に記述されるように、例えば、チューブの外側をレーザ加工することによって形成されてもよい。

長円断面構成を採用することは、ルーメン１３、１４、１５を互いに横方向に隣接して配置することにより、チューブ１０の高さを低く維持しながら、異なるサイズの３つのルーメン１３、１４、１５を収容するのに役立つ。すべてのルーメンがチューブの中心に配置される丸いチューブは、中央ルーメン１４の側壁の厚さを増加させるであろう。これは、開口部２０を作成するためにルーメンの外側をレーザ加工することに影響を与える。

長円断面は、定常所在での横方向の動きの低減にも役立つ。円形断面チューブであれば、長手方向および横方向にたわませるのに同じ力が必要になる。しかしながら、長円形状であることにより、長手方向に比べて横方向に屈曲する際、チューブをたわませることが比較的難しく、実際、横方向と長手方向のたわみの比は（幅／高さ）^２である。図２～図９に示す実施形態では、高さ＝０．２ｍｍ、幅＝０．９ｍｍの長円チューブ１０は、チューブを横方向にたわませるのに長手方向の２０．２５倍の力を必要とする。

安定化させるための概ね平坦な延在部（または「ウィング」）１９は、第１の端部１１と第２の端部１２との中間の外側表面１８から突出している。図示の実施形態では、ウィング１９は、チューブ１０の第１の端部１１の後方４．５ｍｍに配置される。「ウィング」１９、またはより一般的にはチューブの動きを最小化するための部分（チューブ１０に沿った切り欠きでもあり得る）は、チューブ１０が前房６内で滑るのを防止することによ
り、ＧＤＤ７を角膜輪の後ろの所定の位置にとどまらせるのに役に立つ。

第１の端部１１は、長手方向に面取りされている。図２～図９の例示された実施形態では、面取り角度は、０．４ｍｍまたはチューブ１０の高さの２倍の面取り長さを与えるため、約２７°である。チューブ１０の第１の端部１１が面取りされると、結膜にＧＤＤ７を挿入する力は低減される。

最後に、チューブが埋め込まれるとき、チューブ１０の周囲組織への損傷を最小にするために、チューブ１０の第１の端部１１は、（丸みがついた）チップ状である。また、チューブの第２の端部１２は、好適な場合には、チップ状であってもよい。

デバイスの流動抵抗
ＧＤＤ７は、そのルーメン１３、１４、１５を通る圧力降下を制御する。古典的なハーゲン・ポアズイユの法則は、式１に示すように、円形チューブまたはルーメンを通る圧力降下を記述する。

ここで、δＰはルーメンの圧力降下、υは流体の動的粘度、ｑは流量、Ｄはルーメンの直径、Ｌはルーメンの長さである。ルーメンの抵抗は流量に依存せず、幾何学的パラメータと流体の動的粘度によってのみ定義される。式（１）は、抵抗（Ｒ）の観点からＰ＝Ｑ×Ｒとして書き換えることができ、Ｒは次のように定義される。

ルーメン１３の直径は、２μｌ／分かつ温度３６．７℃で、５ｍｍＨｇ以上の圧力降下が得られるように選択される。長さ７．４ｍｍにわたる直径３μｍルーメンに対する公差を考慮すると、（面取り長さ０．４ｍｍ＋最大差込長さ０．２ｍｍを考慮）最大ルーメン径は５７μｍとなり、例えば、２μｌ／分かつ温度３６．７℃で、５ｍｍＨｇの圧力降下を与える。その値を上回る任意の直径は、５ｍｍＨｇよりも小さい圧力降下を与えるように計算される。したがって、ルーメン１３（およびルーメン１５）の直径は５４±３μｍである。

濾過胞８からの抵抗の増加などの様々な理由により、ＩＯＰが時間の経過とともに蓄積する場合、ＧＤＤ７は、チューブ１０上にレーザを照射し別の開口部２０を作成することによりルーメン１５を開口して、デバイス外部から第２の端部１２への流路を形成する可能性を提供する。ルーメン１３の開口部２０と同じ位置でルーメン１５を開口するとき、各抵抗が並行して作用するので、圧力降下は、ルーメン１３の開口部２０を単独で使用する場合のちょうど５０％になる。

中央ルーメン１４は、１１０μｍの直径を有する。中央ルーメン径は、中央ルーメン１４の周囲に過度に薄い側壁２１を有することなく、ＧＤＤ７を通る圧力降下を可能な限り低減するように選択される。ＧＤＤ７は、中央ルーメン１４が開口されたときに、ほぼゼロに近い流動抵抗を有する。例えば、中央ルーメン１４は、ＧＤＤ７を用いて患者のＩＯＰを可能な限り低減させるべき場合に、開口されてもよい。

中央ルーメン１４の直径の選択は、ＧＤＤ７を通る圧力降下を比較的低く、理想的には２μｌ／分で０．５ｍｍＨｇ未満を確保するように選択されてもよい。中央ルーメン径が１１０μｍの状態で、３つのルーメン１３、１４、１５のすべてがチューブ１０の第１の
端部１１で開口さたとき、約０．３ｍｍＨｇの圧力降下が達成される。

抵抗値調整の可能性
ＧＤＤ７は、単一のルーメンに沿って複数の開口部をレーザ加工することによって、もしくは２つ以上のルーメンをレーザ加工するか、またはその両方の組み合わせによって、デバイスの抵抗を変更する可能性を提供する。単一のルーメンに沿ってレーザ加工する場合、デバイスの抵抗は式（２）（他のすべてのパラメータは等しい）に示すようにチューブの長さに比例し、したがって、圧力降下は、ルーメンの長さに完全に影響される。複数のルーメンを並行して開く場合、Ｎ個のルーメンの抵抗は、式（３）にしたがって加算される。

ＧＤＤ７によって与えられる最終的な圧力降下は、δＰ＝ＱＲ_ｔｏｔである。ＧＤＤ７の抵抗を変更することで、ＧＤＤによって与えられる圧力降下の微細な変更が可能になる。ＧＤＤは、３つのルーメン１３、１４、１５のいずれかを、デバイスの第１の端部１１から最大３．５ｍｍまで開口する可能性を提供する（最小ルーメン長４．５ｍｍに対して）。

図１０（ａ）～図１０（ｃ）は、それぞれ１～１８の番号がつけられたＧＤＤ７の１８の変形例を示し、それぞれは、ルーメン１３、１４、１５のうちの１つまたは複数において開口する開口部２０の異なる構成を有する。

表１は、各ルーメンに沿って１ｍｍ間隔でレーザ加工した位置に対するデバイス抵抗値と（２μｌ／分での）圧力降下を示す。

配置１は７．５ｍｍのルーメン長Ｌに、配置２はＬ＝６．５ｍｍに、配置３はＬ＝５．５ｍｍに、配置４はＬ＝４．５ｍｍに対応する。各ルーメンの抵抗値は、配置４でルーメンを開口するとき最大４０％減少するが、並行して動作するルーメンの組み合わせにより、各ルーメンが配置４で開口されるとき、２μｌ／分、３６．７℃で最大約０．０２ｍｍＨｇの大きな減圧を達成する。配置１、２、３、および４は仮定の位置であるが、各配置の間の任意の位置もまた可能であり、ＧＤＤ７の抵抗、したがって患者のＩＯＰの無限の制御を提供することが可能である。

図１１は、ルーメン１３または１５のうちの１つに沿った、図１０（ａ）～図１０（ｃ）および表１で報告された異なる構成に関して、２μｌ／分での圧力降下を示す。図１２は、３つのルーメン１３、１４、１５のすべてに沿った、図１０（ａ）～図１０（ｃ）および表１で報告された異なる構成に関して、２μｌ／分での圧力降下を示す。図１２の曲線は、１つのルーメンを開口したときの圧力降下の減少を実線で、２つのルーメンを開口したときの圧力降下の減少を破線で、３つのルーメンを開口したときの圧力降下の減少を鎖線で、対応して符号化される。３つの曲線によって示される任意の圧力降下δＰ値が達
成可能であることに留意することが重要である。ＧＤＤ７は、１００％～０％の任意の連続的な抵抗値の減少を提供し得ることが意図されている。しかしながら、図示した実施形態の選択された直径については、いくつかのギャップがある。

第１のルーメン（１３または１５）を開口すると、デバイスの抵抗を最大４０％まで減少させることができ、２つのサイドルーメン（１３および１５）を開口すると、抵抗を約５０％～約７０％減少させることができ、２つのサイドルーメンおよび中央ルーメン（１３、１４および１５）を開口すると、抵抗を約９９．５％～約９９．７％減少させることができる。１つのサイドルーメンおよび中央ルーメンを開口することもまた、約９９．５％～約９９．７％で抵抗を減少させることは注目に値する。

ＧＤＤ７は、各ルーメン１３、１４、１５に沿って単にレーザ加工することにより、抵抗の変更、したがって圧力降下の変更の可能性を提供する。ＧＤＤ７は、ポリウレタンなどのプラスチック材料またはシリコンを含んでもよい。開口部は、レーザ切断によって形成されてもよい。例えば、ＹＡＧレーザまたはアルゴンレーザを使用してもよい。あるいは、開口部は、必要に応じて各ルーメンを穿刺することによって形成され、所望の流量を達成してもよい。

マルチ・ルーメン・チューブ１０は、マルチルーメンの予備成形品を、ダイを通して押し出し、ルーメン径を小さくするために予備成形品を長手方向に延伸し、所望のチューブ長に切断することにより作成されてもよい。押し出材料は、プラスチック材料であってもよい。押し出された予備成形品を延伸することにより、直接押し出される製品では達成できない小径のルーメンを達成できる。適切なプラスチックとしては、例えば、ポリカーボネート、ホスホリコリンヒドロゲル、ポリエーテルブロックアミド、ポリカーボネート系ポリウレタン、脂肪族系ポリウレタン、およびナイロンが挙げられる。生体適合性材料、または生体適合性コーティングを使用してもよい。

シリコン材料からデバイスを成形することは、概ね平坦な延在部または「ウィング」１９がチューブとともに成形できるという点で有利であり得る。チューブを押し出すことは、延在部を後で取り付ける必要があることを意味する。

ＧＤＤ７に沿ってレーザ加工することで、流れ抵抗を変更できる。ルーメンは上部からレーザ加工されるので、レーザ加工によって作成された開口部２０（孔）に沿ってポアズイユの法則は完全には適用されず、それらはほぼ同じ幅および長さを有し、補正を加える必要がある。孔を通る流れは、サンプソン流れおよびポアズイユ流れの２つの流れの組み合わせと考えることができる。半径が５０μｍ、長さが３０μｍである典型的な孔では、サンプソンの成分はポアズイユ流れの２倍であるため、孔を通る流れを考察するときは両方のパラメータを考慮することが重要である。側壁２１の最小厚さは、約２５μｍ以下であり得ることが期待される。

図１３（ａ）～図１３（ｆ）は、孔径の増加に対する圧力降下が示されている。すなわち、図１３（ａ）には５～１０μｍの範囲の、図１３（ｂ）には１０～２０μｍの範囲の、図１３（ｃ）には２０～４０μｍの範囲の、図１３（ｄ）には４０～６０μｍの範囲の、図１３（ｅ）には６０～１００μｍの範囲の、図１３（ｆ）には１００～１６０μｍの範囲の、孔径の増加に対する圧力降下が示されている。約２６μｍを上回る開口部２０の直径に関して、開口部によってもたらされる圧力降下は、１ｍｍＨｇの半分未満であることがわかる。

上記実施形態では、ＧＤＤ７は長円形状断面を有するが、図１４（ａ）～図１４（ｅ）に示すような複数のルーメンを収容することのできる他のＧＤＤ断面形状を考慮すること
は有用である。図１４（ａ）は、４つのルーメンを有する長方形の断面を有するチューブ１１０を示す。図１４（ｂ）は、可変の厚さを有する断面を有するチューブ２１０を示し、４つのルーメンが、それぞれの上下隆起部の間のそれぞれの上下谷部に隣接して配置される。図１４（ｃ）は、断面の中心から実質的に等距離となるように、チューブの上部のみの周りに放射状に配置された５つのルーメンを有する円形断面を有するチューブ３１０を示す。図１４（ｄ）は、３つのルーメンを有する三日月形断面を有するチューブ４１０を示し、そのうちの２つは異なる直径の円形であり、そのうちの１つは楕円形である。本発明は、様々な断面、および数、形状、サイズなどが異なる様々なルーメンを採用し得ることが理解されよう。図１４（ｅ）は、少なくとも約７：１のアスペクト比（幅対高さ）を有し、並んで配置された３つの円形ルーメン（中央に大径のルーメン、両側に小径のルーメン）を有するチューブ５１０を示す。上述したように、他の適切なルーメン断面形状を使用できる。チューブ５１０のルーメンは、デバイスが使用されるときに最上端の面に近づくように、チューブ内に非対称に配置される。図１４（ｅ）に示す実施形態では、チューブ５１０は、全幅約１．４９ｍｍ～約１．５７ｍｍ、および最大高さ約２００ミクロンを有する。中央ルーメンは、チューブの最大高さの約６０％に等しい直径を有し、一方、２つのサイドルーメンは、中央ルーメンの直径の約４０％～約５０％に等しい直径を有する。中央ルーメンの中心からサイドルーメンのそれぞれの中心までの距離は、サイドルーメンの直径の約６倍～約７倍に等しい。サイドルーメンのそれぞれの中心からチューブの外縁までの距離は、サイドルーメンの直径の約６．５倍～約７．５倍に等しい。

図１５は、マルチ・ルーメン・チューブ５０１とともに使用するためのプレート５００を示す。このマルチ・ルーメン・チューブは、ウィング１９がないことを除いてＧＤＤ７のチューブ１０とほぼ同一である。他のすべての点において、上述したようなチューブ１０およびその変形例は、プレート５００とともに使用されてもよい。チューブ５０１は、チューブ５０１を患者の眼に固定し安定させることができるプレート５００の下面に開口している。プレート５００は、ＧＤＤ７のウィング１９の代わりに使用されてもよい。

いずれの緑内障デバイスも、ヒトの眼に埋め込むとき、周囲の組織に局所的に伸縮力および圧縮力を加える。したがって、デバイスの寿命を延ばし、過剰な瘢痕化を避けるためには、これらの力を可能な限り最小にすることが極めて重要である。これらの目標を達成するために、デバイス形状に細心の注意が必要である。挿入時には、図１６に示すように、チューブは、異なる要件を有する３つの異なるゾーン（部分Ａ、Ｂ、およびＣ）に分割され、チューブと周囲の組織との干渉を最適化してもよい。

部分Ａは、結膜組織に触れるチューブの部分を表す。部分Ｂは、前房と結膜下組織との間の封止を維持するための強膜トンネル内のチューブ区間である。最後に、部分Ｃは、まばたき、眼球サッカードおよび頭部の動きのために周期的にフラップする前房内のチューブ部分に相当する。

部分Ａ：結膜組織応力の最小化

チューブが定常所在にあるとき、結膜組織に触れるチューブの後部（ウィングの後）は下方にたわみ、眼球表面に沿って所定の位置に保持される。チューブのたわみの例を図１７に示すが、ここではＧＤＤの後部（ウィングの後側）は約１．６ｍｍ下向きにたわんでいる。

これは、結膜組織の外傷を可能な限り低減するために、最小化される必要がある圧力下の組織との接触領域をもたらす。第１に、組織の外傷を低減するために、結膜組織への圧迫深度を最小にする必要がある。第２に、組織への応力を低減するために、固定された侵入深さの最大接触圧もまた、最小化する必要がある。

結膜組織におけるチューブ圧迫深度

この点を例示するために、本発明者らは有限要素解析法を使用した。本発明者らは、図１８に示すように、厚さ０．２ｍｍの結膜フラップをモデル化した。

深さ１ｍｍ×幅１ｍｍ、深さ０．５ｍｍ×幅０．５ｍｍ、深さ０．２５ｍｍ×幅０．２５ｍｍ、深さ０．１２５ｍｍ×幅０．１２５ｍｍの４つの圧迫深度をそれぞれ局所的に作成した。これらの圧迫深度は、結膜組織がそれを覆っている強膜上のチューブの直径に相当する。結膜フラップと干渉するチューブの長さは、２．５ｍｍである。

図１９では、チューブ外径が小さくなるにつれて（ａ、ｃ、ｅ、ｇ）、結膜フラップのたわみが予想通り低減されることがわかる。また、チューブの外径が小さくなるにつれて、組織の角錘形状が大きく低減されることがわかる。実際、これは、（ｂ）の１ｍｍのたわみ、（ｄ）の０．５ｍｍのたわみ、（ｆ）の０．２５ｍｍのたわみ、および（ｈ）の０．１２５ｍｍのたわみの対応するプロットに示された応力に反映される。例えば、チューブの直径を０．５ｍｍから０．２５ｍｍに小さくすると、最大フォン・ミーゼス応力が９５０Ｐａから４１５Ｐａに約半分になる。したがって、結膜への外傷を低減するためにチューブの直径を小さくすることが重要である。チューブの第１の要件は、結膜組織への圧迫を低減するために、小径であることである。

結膜組織の最大接触圧

チューブと結膜下組織との干渉は、円柱と平面との干渉としてモデル化できる。実際、局所的に眼球の曲率がチューブ半径よりも１～２桁大きいので、結膜組織は平面部として扱うことができる。図２０に示すように、円筒は半径Ｒと長さＬを有し、結膜組織に向かって力Ｆで押される。

接触面は次のように定義される幅ａを有する。

Ｅ^＊は次のように定義される。

Ｅ_１、Ｅ_２は、チューブと結膜組織の弾性ヤング率であり、ｖ_１、ｖ_２は関連するポアソン比である。したがって、チューブの半径が増加するにつれて、表面接触の幅がチューブの半径の平方根で、予想通りに増加することがわかる。接触の最大圧力は、表面接触の中心で得られ、次のように定義される。

最大接触圧は、

に比例し、固定された圧迫に対してチューブの半径を増加させることにより低減できる。したがって、チューブの半径を大きくして、チューブにより結膜に加えられる最大接触圧を、減少させることが重要である。固定された圧迫長さを維持しつつチューブの組織との接触面を増加させる唯一の手段は、図２１（ａ）に示すように楕円形状を採用し、チューブの高さを一定に保ちつつチューブの幅を増加させることである。換言すれば、それはチューブの離心率ｅを増加させることであり、以下のように定義される。

図２１（ｂ）に示すように、Ｈはチューブの高さ（つまり半短径の２倍）、ｂはチューブの幅（つまり半長径の２倍）である。

したがって、チューブの離心率を増加させ、チューブと結膜組織との最大接触圧を低減することが重要である。本明細書に記載のＧＤＤは、好ましくは約０．９８の離心率を有する。

部分Ｂ：強膜切開封止の最小化

緑内障手術では、各チューブは、前房を眼の他の部分（結膜下または脈絡膜上の空間）に接続する切開部を通して挿入されなければならない。しかしながら、組織の切開は通常、ナイフを使用して行われ、これによりまっすぐな切口となる。したがって、水平方向の切口に配置された円形チューブにより、図２２に示すように、組織が上方に延伸され、その結果、切開が主に楕円形になる傾向があるので、円形チューブの外側周囲に漏れが生じる。

第１の近似では、切開部は楕円形状でモデル化できる。本発明者らは、長さ３ｍｍの切開部（高さ０．２ｍｍ、幅０．５ｍｍ）に挿入された、離心率が増加する５０μｍのルーメンを有する３ｍｍの長さのチューブを通過する２μｌ／分の流れをシミュレートし、セットアップ全体にわたる圧力降下を記録した。図２３に示すように、本発明者らは、高さ０．２ｍｍで、幅０．２ｍｍ（ｅ＝０）、０．２５ｍｍ（ｅ＝０．６）、０．３７５ｍｍ（ｅ＝０．８５）、０．４３８ｍｍ（ｅ＝０．８９）、および０．４９２ｍｍ（ｅ＝０．９１）の５つの異なる形状のチューブを選択した。すべてのチューブは、０．０５ｍｍのルーメン径を有する。

すべての構成の圧力降下を監視することにより、漏れの兆候が得られる。切開部が適切に封止されていれば、流れはチューブを通るだけのはずなので、圧力降下は５～６ｍｍＨｇ程度になるはずで、低い値を示す場合は漏れを意味する。本発明者らは、最初の３つの構成（ｂ＝０．２、０．２５、０．３７５ｍｍ）では、セットアップを通る圧力降下は１ｍｍＨｇをはるかに下回っており、重要な漏れを示すことを見いだした。しかしながら、第４の構成（０．４３８ｍｍ）では、圧力降下は約３ｍｍＨｇであり、これは適正値の約
半分であり、流れが、チューブおよび切開によって作られた空間を通っていることを意味する。チューブの幅が０．４９２ｍｍの場合（第５の構成）、圧力降下は約５～６ｍｍＨｇと適正であり、流れが主にチューブを通っていることを示す。

前房に播種された粒子のパスラインを以下にプロットして示す。（ｉ）重要な漏れがある場合（図２４）；（ｉｉ）流れがチューブと切開によって作られた空間とを通る場合（図２５）；（ｉｉｉ）流れが主にチューブを通る場合（図２６）。

本発明者らは、図２６に示す構成について追加のシミュレーションを行った。そこでは、本発明者らは、ルーメンを塞ぎ、図２７に示すように、チューブと組織との間の切開部の間隙を通って２μｌ／分の流量で、房水液（同一の粘度）を押し出すのに必要な圧力降下を計算した。得られた圧力は、チューブのルーメンを閉じた状態で４００ｍｍＨｇを超えていた。これは、流れが好ましくは、最も抵抗の少ない経路である開口したルーメンを通る傾向があることを示しており、それゆえに、この離心率に関してチューブの外側に最小の漏れがあった。

これらのシミュレーションは、同じ結果を有する任意の切開寸法に当てはまる。切開部に挿入された楕円形チューブは、作られた切開部と同様の形状であることにより、漏れを低減させる傾向がある。

部分Ｃ：前房におけるチューブフラッピングの最小化

眼の前房におけるチューブ端部のフラッピングは、角膜上皮に外傷を引き起こす可能性がある。前項で定義したチューブの楕円形状は、一定の力で前房におけるチューブのたわみを低減させる。チューブは角膜輪部のウィングで所定の位置に保持されていると単純化すると、前房前部におけるチューブの潜在的な変位は、ウィング部で所定の位置に保持された片持梁としてモデル化できる。その場合、片持梁の微小なたわみ△は、次のように計算される。

ここで、Ｆ：チューブに加わる力、Ｅ_１：チューブ材料のヤング率、Ｉ：断面二次モーメント、Ｌ：変位するチューブの長さである。パラメータＩは、たわみの方向に応じて、与えられた軸に対するチューブの断面形状を特徴づける。Ｉの値が大きいほど、与えられた力に対するチューブのたわみは小さくなる。前房のチューブは、どのような方向にもフラップできる。本発明者らは、主な２つの方向に集中し、他の任意の方向はこれら２つの方向の組み合わせになる。

最初に、角膜の表面に対して垂直な、チューブの変位に目を向ける。その方向では、円柱の断面二次モーメントは、Ｄを外径とすると、

である。楕円形状については、断面二次モーメントは、図２１（ｂ）に示すようにチューブの長円の高さをＨ、幅をｂとすると、

により与えられる。同様の力、ヤング率、長さについては、円筒形チューブと楕円形チ
ューブの変位の比（式５）は、断面二次モーメントＩのみを使用して書き換えることができる。円筒形チューブと楕円形チューブとの高さが同じ（Ｄ＝Ｈ）であると仮定する。その場合、同一の長さＬ、ヤング率Ｅ、および力Ｆのチューブでの、楕円形チューブに対する円形チューブのたわみの比は、式５から次のように完全に書き換えることができる。

たわみの比は、円形チューブの高さまたは直径に対する楕円形チューブの幅の、２つの要因にのみ依存する。例えば、チューブが直径Ｄ＝ＨでＤ＝０．２ｍｍ、楕円形チューブの幅が１ｍｍの場合、Ｉ_ｅｘ／Ｉ_ｒｘ＝５となる。これは、本明細書に記載されるＧＤＤが、角膜に対して垂直な楕円形チューブのたわみを、円形チューブ（Ｄ＝０．２ｍｍ）と比較して、式（５）にしたがって固定された力について５倍低減させることを意味する。この比のさらなる特徴は図２８（ａ）に示され、ＧＤＤからのたわみの図示は、図２８（ｂ）に示される。

第２に、チューブによる角膜上皮の摩擦を避けるために、チューブの横方向の変位も低減されるべきである。実際、一点に固定された円形チューブは、同じ力でどの方向（角膜に垂直かつ平行な方向）にも動くことができる。しかしながら、楕円形チューブについては、そうではない。平行変位に対する断面二次モーメントを増加させることにより、任意の横方向の変位を最小にする。式（５）で説明した力は依然として有効であり、横方向の変位を反映するように断面二次モーメントを変更するだけでよい。円形チューブについては、断面二次モーメントは変化せず、

に等しい。楕円形チューブについては、

になる。したがって、Ｄ＝Ｈと仮定した場合、横方向の変位は次のようになる。

その比は図２９（ａ）にプロットされ、図２９（ｂ）に示すＧＤＤからのたわみが図示されている。

この比はｂ^３／Ｈ^３に比例し、ｂ＝１ｍｍ、Ｈ＝０．２ｍｍのときには１２５である。ＧＤＤは、角膜に対して平行な楕円形チューブのたわみを、円形チューブ（Ｄ＝０．２ｍｍ）と比較して、式（５）にしたがって所与の力について１２５倍低減させる。

結論として、楕円形状を採用することは、経時的に角膜上皮層を損傷する可能性のある、任意の方向へのチューブのフラッピングをかなり低減させる。

部分Ａ～Ｂ～Ｃ：チューブ内部応力の最小化

一般的なチューブの屈曲

埋め込み時にチューブが受ける応力を最小にすることが重要である。実際、チューブは埋め込み時、曲げられるため一定の応力を受ける。これは、表面接触圧の最小化とは異なる要件であり、埋め込み時にチューブが受ける内部応力に関係する。形状は内部応力を低減するのに役立つ。図３０では、同じたわみ力について、離心率０．９８（Ｈ＝０．２ｍｍ、ｂ＝１ｍｍ）のＧＤＤの例の楕円形状の内部応力は、同じ高さ（Ｄ＝０．２ｍｍ）の円形チューブの３分の１に低減されていることがわかる。このことは、楕円形状はまた、チューブの内部応力を低減させ、その結果、比較的低い応力を受けるので、デバイスの寿命を延ばすことができることを示す。

切開による特定のチューブの屈曲

切開部から結膜下腔にチューブが進出するとき、図３１（ａ）の矢印で示される進出点で、チューブに応力がかかる。チューブは何十年間その配置にとどまる可能性があるため、内部応力を低減することは重要である。直径０．２ｍｍの円形チューブおよび高さ０．２ｍｍ、幅１ｍｍの楕円形チューブ（ＧＤＤと同様の離心率０．９８）を用いて、図３１（ｂ）および図３１（ｃ）に示すような上向きに１ｍｍのたわみが生じた状態で、２つの有限要素解析を行った。

図３１に示すたわみの対応するチューブ内部応力を図３２にプロットする。直径０．２ｍｍの円形チューブと、ＧＤＤと同様の高さ０．２ｍｍ、幅１ｍｍの楕円形チューブを比較すると、チューブの最大内部応力は、３．７５ＭＰａから約２．８ＭＰａへと約２５％低減されていることがわかる。したがって、楕円形状により、チューブが結膜下形状に切開部を進出したとき、内部応力を低減させることができる。

本発明は、１つまたは複数の好ましい実施形態を参照して上述してきたが、添付の特許請求範囲に記載の通り、本発明の趣旨を逸脱することなく、様々な変更または修正が可能であることが理解されるであろう。

Claims (36)

1. 眼圧を低減させるために房水を排出するように眼内で使用されるドレナージデバイスであって、
   第１の端部と、前記第１の端部の反対側の第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部とを通る長手方向軸と、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する複数のルーメンと、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する外側表面と、を有する可撓性のマルチ・ルーメン・チューブを備え、
   前記長手方向軸に垂直な断面が、前記外側表面においてアスペクト比（幅：高さ）が３：１、および／または離心率が０．６～０．９８の非円形形状を有する、ドレナージデバイス。
2. 前記断面の形状が、前記外側表面において楕円である、請求項１に記載のドレナージデバイス。
3. 前記マルチ・ルーメン・チューブが、前記長手方向軸にそれぞれ垂直な２本の軸の周りでの屈曲性が異方的である、請求項１または２に記載のドレナージデバイス。
4. 前記マルチ・ルーメン・チューブが幅および高さを有し、前記複数のルーメンが前記幅方向で離間して配置され、前記チューブが、前記高さ方向を含む平面で、前記幅方向を含む平面よりも大きな曲げ可撓性を有する、請求項３に記載のドレナージデバイス。
5. 前記ルーメンのうちの少なくとも１つが、前記第１の端部で封止される、請求項１～４のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
6. 前記第１の端部と前記第２の端部との間で前記チューブの長さ方向に沿って配置され、前記少なくとも１つのルーメンで、前記チューブの側壁を通して開口する少なくとも１つの開口部をさらに備え、
   前記少なくとも１つの開口部は、前記チューブの前記第２の端部を、前記ルーメンを通して前記チューブの外側に流体的に接続する、請求項５に記載のドレナージデバイス。
7. 前記第２の端部から前記開口部までの距離が、前記デバイスを通る流体流れに所定の抵抗を提供するように選択される、請求項６に記載のドレナージデバイス。
8. 複数の前記開口部をさらに備える、請求項６または７に記載のドレナージデバイス。
9. 複数の前記ルーメンが、それぞれ、個別に前記側壁を通る前記開口部を少なくとも１つ有する、請求項８に記載のドレナージデバイス。
10. 前記ルーメンのうちの少なくとも１つが、前記チューブの前記長さに沿って離間された複数の前記開口部を有する、請求項８に記載のドレナージデバイス。
11. 前記ルーメンのうちの少なくとも１つが、前記デバイスを通る流体流れに所定の抵抗を提供するように選択された内径を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
12. 前記チューブが可撓性である、請求項１～１１のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
13. 各ルーメンが、４０ミクロン～２００ミクロン、または４５ミクロン～１１０ミクロンの直径を有する、請求項１～１２のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
14. 各ルーメンが、前記チューブの長さに沿って実質的に一定の断面積を有する、請求項１～１３のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
15. 前記チューブの長さが、５ｍｍ～３０ｍｍ、または５ｍｍ～２０ｍｍ、または８ｍｍ～１５ｍｍである、請求項１～１４のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
16. 前記チューブの幅が、０．５ｍｍ～３ｍｍ、または１ｍｍ～２ｍｍである、請求項１～１５のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
17. 前記チューブの最大高さが、５００ミクロン以下、または３００ミクロン以下、または２００ミクロン以下である、請求項１～１６のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
18. 前記ルーメンのうちの２つ以上が、異なる内径を有する、請求項１～１７のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
19. 前記ルーメンのうちの１つまたは複数が、実質的に円形断面を有する、請求項１～１８のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
20. 前記チューブが、生体適合性材料および／または生体安定性材料を含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
21. 前記チューブが、プラスチック材料およびシリコンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１～２０のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
22. 前記チューブの側壁が、５ミクロン～２００ミクロン、または２０ミクロン～１００ミクロンの厚さを有する、請求項１～２１のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
23. 前記チューブが、透明または半透明の材料を含む、請求項１～２２のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
24. 各ルーメンがバルブレスである、請求項１～２３のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
25. 前記チューブの前記第１の端部が面取りされたエッジを有する、請求項１～２４のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
26. 前記第１の端部と第２の端部との中間で前記チューブから突出する概ね平坦な延在部をさらに備える、請求項１～２５のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
27. 前記少なくとも１つの開口部が、前記概ね平坦な延在部と前記第１の端部との間に位置する、請求項６に従属する場合の請求項２６に記載のドレナージデバイス。
28. 前記眼への配置に適合するプレートをさらに備え、
    前記マルチ・ルーメン・チューブの前記第１の端部が、前記プレートの下面に開口している、請求項１～２５のいずれか一項に記載のドレナージデバイス。
29. 眼圧を低減させるために房水を排出するように眼内で使用される、請求項６～請求項１０のいずれか一項に記載のドレナージデバイスを製造する方法であって、
    前記第１の端部と、前記第１の端部の反対側の前記第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する前記複数のルーメンとを有する前記マルチ・ルーメン・チューブを提供することと、
    前記ルーメンのうちの１つで、前記チューブの壁を通して開口する前記少なくとも１つの開口部を形成すること、および／または前記ルーメンのうちの１つに開口する前記少なくとも１つの開口部を封止することによって、前記マルチ・ルーメン・チューブを通る流れを調整することとを含む方法。
30. 前記開口部を形成する工程が、前記チューブの側壁を通る前記開口部を形成することを含む、請求項２９に記載の方法。
31. 前記ルーメンのうちの少なくとも１つが、端壁を提供するために前記第１の端部で封止され、前記開口部を形成する工程が、前記封止された第１の端部の前記端壁を通る前記開口部を形成することを含む、請求項２９に記載の方法。
32. 前記開口部を封止する工程が、前記ルーメンの開口する第１の端部を閉じること、または前記チューブの側壁を通る前記開口部を閉じること、のいずれかを含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記開口部がレーザ切断によって形成される、請求項２９～３２のいずれか一項に記載の方法。
34. 前記マルチ・ルーメン・チューブが、押出成形、延伸成形、または射出成形によって形成され、押出成形が、マルチルーメンの予備成形品を、ダイを通して押し出し、前記ルーメンの径を小さくするために、場合により前記予備成形品を長手方向に延伸し、所望のチューブ長に切断することを含む、請求項２９～３３のいずれか一項に記載の方法。
35. 請求項１～２７のいずれか一項に記載のドレナージデバイスを製造するための、請求項２９～３４のいずれか一項に記載の方法。
36. 請求項１～２８のいずれか一項に記載のドレナージデバイスと、相補的な鉗子ならびに／またはブレードおよび／もしくはインサータと、を備えるキット。

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