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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung einer Schicht
auf einer medizinischen Vorrichtung, insbesondere einem Dilatationsballon, welches
die Dauerhaftigkeit der Vorrichtung verbessert.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Kathetervorrichtungen,
bei denen ein aufblasbarer Ballon an dem distalen Ende angebracht ist,
eignen sich bei einer Vielzahl von medizinischen Vorgängen, beispielsweise
der Koronarangioplastie, der Zuführung
von Stents und der Plazierung zum Öffnen von verschlossenen oder
versperrten Blutgefäßen, für urologische
und reproduktive Operationen, und für die Zuführung von biologisch kompatiblen Fluids,
beispielsweise eines für
Röntgenstrahlen
undurchlässigen
Fluids für
Kontrast-Röntgenstrahlen, zu
präzisen
Lagestellen innerhalb des Körpers.
Zu diesen Vorgängen
gehört
oft das Einführen
der Vorrichtung in Blutgefäße mit sehr
stark vermindertem Durchmesser über
lange Strecken durch das Gefäßsystem
hindurch. Für
diese Anwendungen sind dünnwandige,
hochfeste Ballons mit verhältnismäßig unelastischer
oder nicht nachgiebiger Beschaffenheit erforderlich, die voraussagbare
Aufblaseigenschaften aufweisen.
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Sobald
der Ballon an der Stelle positioniert ist, wird er durch Zuführen einer
Flüssigkeit
unter Druck durch ein Aufhlaslumen hindurch in den Ballon aufgeblasen.
Durch das Aufblasen des Ballons kommt es zu einem Strecken eines
Blutgefäßes, um beispielsweise
einen akzeptablen Blutstrom durch das Blutgefäß hindurch wiederherzustellen.
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Deshalb
werden Ballonkatheter aus Materialien hergestellt, die sogar bei
sehr geringen Filmdicken hohen Druck aushalten können. Die Festigkeit des Materials
wird durch Messung der Zugfestigkeit ermittelt, und es werden Filme
mit hoher Festigkeit relativ zu der Filmdicke verwendet. Beispiele
für sich bei
Ballonkathetern eignende Materialien sind Polyethylenterephthalat
(PET), Polyether-Polyester-Blockcopolymere,
beispielsweise die Hytrel® – Reihe von Blockcopolymeren,
die auch als thermoplastische Polyesterelastomere bezeichnet werden
und von DuPont in Wilmington, DE, erhältlich sind, oder die Arnitel® – Reihe,
die von DMS, Niederlande, erhältlich
ist, beispielsweise Arnitel® 540; und Polyamid/Polyether/Polyester,
beispielsweise PEBAX® 6333, 7033 und 7233.
Jedoch sind Filme, die aus solchen Materialien gefertigt sind, meist
härter
und kratzer- und punktionsempfindlich.
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Kratzer,
Abrieb und selbst Punktionen können
bei der Handhabung und der Lagerung der Vorrichtungen oder beim
Gebrauch auftreten. Der Ballon kann durch Stents oder andere Objekte
zerkratzt oder punktiert werden. Reibung zwischen der Vorrichtung
und dem Gefäß, durch
das hindurch diese geführt
wird, kann dazu führen,
daß der
Ballon an den geschwächten
Stellen versagt, die durch Kratzer, Abrieb oder Punktionen entstehen.
Gleitfähige Schichten
können
die Reibung zwischen der Vorrichtung und der Gefäßwandung vermindern, wodurch jedoch
nur begrenzter Schutz geboten und das Problem der Kratzer, des Abrieb
und der Punktionen nicht richtig angegangen wird. Diese Schichten
verbessern die Erfolgsrate durch Anderung des Reibungskoeffizienten
zwischen der Vorrichtung und der Gefäßwandung, gehen jedoch die
Kratzer- und Punktionsfestigkeit in anderer Weise als durch den Aufbau
der Filmdicke eigentlich nicht an.
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Das
Versagen des Ballons an Abrieb-, Kratzer- oder Punktionsstellen
kann beim Aufblasen zum Problem werden. Der Ballon kann zu früh platzen, oder
die Stelle, an der sich der Abrieb, der Kratzer oder die Punktion
befindet, ist meist schwächer
und der Ballon neigt beim Aufblasen dazu, sich an dieser Stelle
zu stark auszudehnen oder sich an der geschwächten Stelle in der Ballonwandung
auszuwölben.
Diese Auswölbungen
können
wiederum beispielsweise zu Beschädigungen
der Blutgefäße führen. Bei
der Zuführung
des Stents ist auch zu starkes Aufblasen ein Problem.
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Nachgiebigere
Materialien sind meist kratzer- und punktionsbeständiger,
sorgen jedoch nicht für
die Festigkeit zum Aushalten der Drücke, die bei manchen von diesen
Vorgängen
verwendet werden. Bei Ballonkathetern, insbesondere bei den in kleinen Gefäßen verwendeten,
ist Nichtnachgiebigkeit gefordert, d.h. die Fähigkeit, bei Druck eine Ausdehnung über eine
vorgegebene Größe hinaus
auszuhalten und im wesentlichen ein Profil beizubehalten. Eine zu starke
Ausdehnung von nachgiebigeren Materialien kann dazu führen, daß Blutgefäße reißen oder
durchtrennt werden.
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Im
Bereich der medizinischen Vorrichtungen besteht fortwährender
Bedarf an der Bereitstellung von verbesserten Schutzüberzügen oder
-schichten an Ballons aus nicht nachgiebigen Materialien, um die
Beständigkeit
solcher Ballons gegen Kratzer, Abrieb und Punktionen. Diese verbesserten
Schichten sorgen für
erhöhte
Beständigkeit
durch den Aufbau der Filmdicke, gehen jedoch nicht die Streitfrage
an, was in dem Fall geschieht, daß der Ballon zerkratzt, abgescheuert
oder punktiert wird.
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Es
wurden Bemühungen
unternommen, einen Ballon mit einer durchgehenden Schicht aus einem
dünnen,
dauerhaften Material zu überziehen. Das
bei solchen durchgehenden Schichten auftretende Problem besteht
darin, daß sich
dann, wenn in dem darunter liegenden Material ein Feinloch vorhanden
ist und wenn der Ballon aufgeblasen wird, die Schicht ebenfalls
aufbläst
und sich an der Stelle des Feinlochs von dem Ballonmaterial lösen und
eine Blase bilden kann, die eine Arterie oder ein Gefäß durchtrennen
kann.
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Spezielle
Beispiele für
solche Probleme treten bei orientiertem PET auf, das gewöhnlich zur Ausbildung
von Katheterballons mit einem Steckblasformverfahren verwendet wird.
Das PET kann Feinlöcher
aufweisen, die beim Aufblasen einen mit hoher Geschwindigkeit laufenden
Strahl von Aufblasfluid abgeben. Das führt dann dazu, daß die Auswölbung in
der äußeren Überzugsschicht
entsteht und zur Durchtrennung einer Arterie führen kann. PET weist auch niedrige
Reißfestigkeit
auf und bildet keine Falten.
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Ein
solches Verfahren zur Verbesserung der Kratzer- oder Abriebbeständigkeit
von medizinischen Vorrichtungen ist zu finden in dem USA-Patent
Nr. 5,766,158, erteilt am 16. Juni 1998 an Opolski, in dem eine
Oberflächenschutzschicht
für eine
medizinische Vorrichtung beschrieben ist, die ein Matrixpolymer
und ein Verstärkungsmittel
enthält,
um die Empfindlichkeit der medizinischen Vorrichtung gegen Verletzungen
wie Kratzer, Punktionen und dergleichen zu vermindern. Das Verstärkungsmittel
ist seiner Struktur nach lamellar, plättchenartig oder faserartig
und besitzt eine höhere
Oberflächenhärte als die
Oberflächenhärte der
medizinischen Vorrichtung.
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EP-A-0
872 253 betrifft eine einführbare
medizinische Vorrichtung mit einer aufblasbaren Manschette, die
verstärkt
wird, indem auf die Manschette eine Schicht in Form eines Musters
aus Flecken oder Linien aufgesprüht
oder aufgedruckt wird.
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In
US-A-5,868,779 wird ein Ballonkatheter offenbart, der mit einem
dehnbaren, jedoch nicht nachgiebigem polymeren Maschenwerk (Polyethylen)
bedeckt ist. Der Ballon besteht aus Polyethylen oder Polyethylenterephthalat.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschicht
zu schaffen, welche die Dauerhaftigkeit einer medizinischen Vorrichtung, insbesondere
eines Dilatationsballons, verbessert und auch die Probleme angeht,
die entstehen können,
wenn es beispielsweise in einer Ballonwandung zu einem Kratzer,
einem Abrieb oder einer Punktierung kommt. Die Schicht ist ihrer
Beschaffenheit nach nicht durchgehend, wodurch mithin Bläschenbildung
oder Aneurysmen in der äußeren Schutzschicht
verhindert werden, wenn die darunter liegende Vorrichtung, d.h.
die Ballonwandung, beschädigt wird
und das Aufblasmedium entweichen läßt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Bereitstellung
eines Dilatationsballons mit verbesserter Dauerhaftigkeit mit den
Schritten des Ausbildens eines Ballons und des Aufbringens einer
nicht durchgehenden Schutzschicht auf den Ballon, wodurch Bläschenbildung
oder Aneurysmen in der Schutzschicht verhindert werden. Die Schicht
umfaßt
ein polymeres Material, die dem Ballon verbesserte Dauerhaftigkeit
verleiht.
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Das
Muster der Schicht kann ein "Waffelmuster", ein "Streifenmuster" oder ein Muster
mit kreisförmigen
Perforationen oder ein anderes Muster von diskontinuierlicher Beschaffenheit
sein.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines standardmäßigen Dilatationsballons in
unbeschichtetem Zustand.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines standardmäßigen Dilatationsballons mit
einer "Waffelmuster"-Schicht gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines standardmäßigen Dilatationsballons mit
einer "Streifenmuster"-Schicht gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines standardmäßigen Dilatationsballons mit
einer im wesentlichen massiven Schicht mit einem gleichmäßigen Muster
mit kreisförmigen
Perforationen.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines standardmäßigen Dilatationsballons mit
einer anderen Ausführungsform
einer "Streifenmuster"-Schicht und in nicht aufgeblasenem Zustand.
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6 stellt
den gleichen Ballon, wie er in 5 gezeigt,
jedoch nunmehr bei aufgebrachtem Druck wie beim Aufblasen dar. Es
ist kein Aneurysmus zu erkennen.
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7 stellt
einen Ballon mit einer kontinuierlichen Schicht aus Polyurethanpolymer
in seinem aufgeblasenen Zustand dar. In der Schicht ist ein Aneurysmus
entstanden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGEN DER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Schicht kann auf jeder medizinischen Vorrichtung, die
durch Kratzer, Abrieb und/oder Punktionen beschädigt werden kann, speziell
auf Kathetervorrichtungen und insbesondere auf Ballonkathetern oder
Dilatationsballons, verwendet werden.
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Ein
Dilatationsballon gemäß der vorliegenden
Erfindung ist allgemein bei 10 in 1 dargestellt
und umfaßt
einen aufblasbaren Ballon 14, der an dem distalen Ende
eines langgestreckten flexiblen Schafts 12 angebracht ist.
Der Ballon 14 weist eine Ballonwandung 13 auf.
Wenn hier nichts anderes angegeben ist, ist der Katheter 10 von
herkömmlicher Konstruktion
und stellt ein Lumen, das mit dem Innenraum des Ballon 14 verbunden
ist, zum Aufblasen und Entleeren des Ballons sowie andere, wahlweise vorhandene
Merkmale bereit, die in der Technik der Dilatationskatheter herkömmlich sind.
Der Ballon 10 weist eine aufgeblasene Gestalt auf, die
in 1 dargestellt ist, und setzt sich aus drei Hauptabschnitten zusammen:
dem Körper 14,
den konischen Abschnitten 26 und den Taillenabschnitten 28.
Ballonkatheter dieser Art sind in dem USA-Patent 5,490,839 von Wang
et al. beschrieben, erteilt am 13. Februar 1996.
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2 stellt
den gleichen Ballon 14 dar, der mit einer "Waffelmuster"-Schicht 15 gemäß der vorliegenden
Erfindung überzogen
ist, die auf die Ballonwandung 13 aufgebracht ist.
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3 stellt
die gleiche Ballonkonstruktion mit einer anderen Ausführungsform
der Schicht 16 gemäß der vorliegenden
Erfindung dar, die ein anderes Muster als das in 2 dargestellte
aufweist. Das Muster in dieser schematischen Darstellung ist ein "Streifenmuster", bei dem die Streifen
diagonal um den Umfang des Ballons herum verlaufen.
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4 stellt
die gleiche Ballonkonstruktion wie in 2 und 3,
jedoch mit noch einer anderen Ausführungsform der Schicht 17 gemäß der vorliegenden
Erfindung und noch einem anderen Muster als den in den anderen Figuren
dargestellten dar. Diese Ausführungsform
stellt eine massivere Schicht dar, die kreisförmige Perforationen aufweist,
die in gleichmäßiger Entfernung
voneinander beabstandet sind. Die Größe der Perforationen kann unterschiedlich
sein.
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5 stellt
einen Ballon 20 in seinem nicht aufgeblasenen Zustand und
mit einer "Streifenmuster"-Schicht 18 aus
einem Polyurethanpolymer dar, das auch als "Polymer mit Formgedächtnis" bezeichnet wird. Dieses Muster weist
die Streifen mit Verlauf in Längsrichtung
mit den Ballons auf, wohingegen das in 3 dargestellte
Muster in Diagonalrichtung um den Umfang des Ballons 20 herum
verlaufende Streifen aufweist. Das bei dieser Ausführungsform verwendete
Polyurethanpolymer ist unter der Handelsbezeichnung SMP-3510 von
Mitsubishi Heavy Industries Ltd. in Tokio, Japan, erhältlich.
Der Ballon 20 weist ein inneres Drahtlumen 30 zur
Zuführung des
Aufblasmediums auf. Der Ballon weist links von der Mitte und unter
einem beschichteten Abschnitt des Ballons ein Feinloch 50 auf.
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6 stellt
den gleichen Ballon 20 wie den in 5 gezeigten
während
des Aufblasens dar. Es ist zu sehen, daß das Aufblasmedium aus den
Rändern des
beschichteten Abschnitts heraus abgelassen wird. Erwünschterweise
entsteht kein Aneurysmus in der Schicht, da das Aufblasmedium leicht
entweichen kann. Das Aufblasmedium 55 tritt durch das Feinloch 50 hindurch
aus und kann, wie zu sehen ist, aus den Seiten der diskontinuierlichen
Streifenschicht 18 an dem Ballon heraus abgelassen werden. Der
große,
umgekehrte Wassertropfen 60, der in der Mitte der Fotografie
zu sehen ist, entsteht auf Grund dessen, daß das Aufblasmedium 55 aus
dem Feinloch 50 heraus strömt. Sowohl der Strom des Aufblasmediums 55 als
auch der Tropfen 60 befinden sich auf der gleichen Seite
des Ballons 20. Eine solche Tropfenbildung wäre nicht
vorzufinden, wenn sich der Ballon in einer wäßrigen Umgebung befände, beispielsweise
einem Gefäß des Patienten,
sondern dieses Fluid würde
im Blut hinweggeführt.
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7 stellt
einen Ballon 20 mit einer durchgehenden Schicht 19 aus
Polyurethanpolymer SMP-3510 dar, erhältlich von Mitsubishi Heavy
Industries Ltd., in seinem aufgeblasenen Zustand. In der Schicht
ist ein Aneurysmus 40 entstanden. Das innere Drahtlumen 30 dient
zur Zuführung
des Aufblasmediums.
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Obwohl
das einige Vorschläge
zu den Musterarten sind, die bei dem Beschichtungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden können,
gibt es eine grenzenlose Vielfalt von Mustern und Mustergrößen, die
verwendet werden können,
um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erfüllen. Jedes
Muster, bei dem eine Diskontinuität in der Schicht besteht, kann
die Ausbildung von Feinlöchern
vermindern, die letztlich zu Aneurysmen in der Ballonkonstruktion
und zu Beschädigungen
der Gefäße des Patienten
(ihren können.
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Die
Ballons können
aus thermoplastischen polymeren Materialien konstruiert sein, zu
denen thermoplastische Elastomere, d.h. Blockcopolymere; Copolymere
und Terpolymere von Ethylen; Homopolymere, Copolymere und Terpolymere
von Propylen; Ethylen-a-olefine; Polyester; Polyamide; Polyurethane;
Polycarbonate, Vinylcopolymere; Ionomermaterialien usw. gehören. Insbesondere
können
Materialien wie Nylon, Sear@, Polyether-Polyester-Blockcopolymere
(d.h. Hytrel von DuPont oder Arnitel von DSM, Niederlande), Pebax
(Polyether-Blockamid-Copolymere),
Surlynt, Polyethylenterephthalat, Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid,
Polyetherurethane, Polyesterurethane, Polyurethan-Harnstoffe, Polyurethan-Siloxan-Blockcopolymere,
Silicon-Polycarbonat-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Acrylnitril-Butadienstyrol-Copolymere;
Polyphenylensulfide; Copolyester oder andere ähnliche, extrudierbare thermoplastische
polymere Materialien oder Verbunde derselben bei der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Ebenso können wärmehärtbare Materialien wie Polyimide
verwendet werden.
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Die
Ballonwandung kann nicht nachgiebig oder nachgiebig sein. Nicht
nachgiebige Ballons sind aus verhältnismäßig steifen Materialien ausgebildet, zu
denen Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen hoher Dichte, Polyamide,
Polycarbonate und steife Polyurethane usw. gehören. Die Ballonwandung kann
auch nachgiebig und aus Materialien wie Polyvinylchlorid, Polyethylen,
Polyester- Copolymeren, Polyolefin-Copolymeren
usw. hergestellt sein. Mit der vorliegenden Erfindung wird ein spezieller
Vorteil geschaffen, wenn die Ballonwandung aus einem steifen, nicht
nachgiebigem Material besteht. Solche Materialien neigen dazu, leichter
zu zerkratzen, besonders dann, wenn eine Falte in dem Ballon auftritt.
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Manche
speziellen, bevorzugten Ballonmaterialien sind Polyether-Blockamide, beispielsweise Pebax
7033 oder 7233; Polyester-Blockether wie Arnitel EM 40; Polyethylenterephthalat
(0,64 bis 0,8 IV PET); und Nylon. Die Ausbildung von Katheterballons,
die aus Blockcopolymer-Elastomeren bestehen, bei denen die harten
Segmente Polyester oder Polyamid sind und die weichen Segmente Polyether sind,
ist in dem USA-Pat. Nr. 5,556,383 erläutert, erteilt am 17. September
1996 an Wang et al. Die Ausbildung von Katheterballons, die aus
PET bestehen, ist in dem USA-Pat. Nr. 5,714,110 erläutert, erteilt
am 03. Februar 1998 an Wang et al. Die Ausbildung von Katheterballons,
die aus Blockcopolymer-Elastomeren
hergestellt sind, ist in dem USA-Pat. Nr. 5,830,182 erläutert, erteilt
am 03. November 1998 an Wang et al.
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Bei
einem typischen Verfahren zur Ausbildung von Ballons wird zuerst
ein schlauchförmiger Vorformling
extrudiert und der schlauchförmige
Vorformling anschließend
zu einem Ballon geblasen. Der Ballon besitzt etwas, was als Körper bezeichnet wird,
mindestens einen konischen Abschnitt und mindestens einen Taillenabschnitt.
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Geeigneten
Ballonausbildungsverfahren, die eingesetzt werden können, sind
in der Technik wohlbekannt und können
in herkömmlicher
Weise mit herkömmlichen
Extrusions- und Blasverfahren ausgeführt werden. Solche Verfahren
zur Ballonausbildung werden in dem USA-Patent Nr. 4,490,421 von
Levy und dem USA-Patent Nr. 5,348,538 erläutert, erteilt am 20. September
1994 an Wang et al.
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Der
Ballon weist eine Schicht über
der Ballonwandung auf. Vorzugsweise befindet sich die Schicht auf
dem Ballonkörper.
Es können
jedoch auch die konischen Abschnitte und der/die Taillenabschnitt(e)
beschichtet werden. Es kann jedes thermoplastische polymere Material
verwendet werden, das in Lösungsmittel
lösbar
ist und die Dauerhaftigkeit des Ballons verbessert. Das Beschichtungspolymer ist
erwünschterweise
bei Körpertemperatur
ausreichend flexibel und elastisch und weist nur einen geringen
Einfluß,
wenn überhaupt
einen, auf die Nachgiebigkeitseigenschaften des Ballons auf. Das
Beschichtungsmaterial wirkt sich vorzugsweise nicht nachteilig auf
die Nachgiebigkeitseigenschaften des Ballons selbst aus. Die polymere
Schicht kann bei bestimmten Anwendungen einschließlich der
für Zuführkatheter
für Stents
vorzugsweise auch etwas Oberflächenklebrigkeit
aufweisen. Durch ein bestimmtes Maß einer Klebrigkeit kann der
Stent sicherer gehalten werden, wenn sich der Stent in der nach unten
gefalteten Stellung befindet.
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Die
Polymere können
thermoplastische oder wärmehärtbare polymere
Materialien sein. Zu thermoplastischen Materialien, die sich bei
der vorliegenden Erfindung eignen, gehören jede Art eines Materials,
aus dem die Ballons selbst hergestellt werden können, sowie viele andere. Beispiele
für solche
Materialien sind Vinylpolymere, fluorierte und chlorierte Polymere,
Polyolefine, Polyurethane, Polystyrol, Polyester, Nylons, Polyamide,
Polycarbonate, Polyacrylate, Poly(meth)acrylate, copolymerisierte
Versionen usw. Gummielastische Blockcopolymere sind solche, welche
die allgemeine Konfiguration von linearen, radialen, sternförmigen,
Y-blockförmigen, mehrfachblockförmigen Copolymeren
usw. aufweisen.
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Insbesondere
kann das Beschichtungsmaterial Polyvinylchlorid; Polyethylenterephthalat;
Polyethylen-Homopolymere; Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymere; Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Blockcopolymere;
Styrol-Ethylen/Propylen-Styrol-Blockcopolymere;
Styrol-Isopren-Styrol- Blockcopolymere; Polyesterelastomere, Polyether-Blockamide;
Copolymere von Ethylen und Vinylacetat, n-Butylacrylat, -methylacrylat;
Mischpolymere von Ethylen und mindestens einem Alpha-Olefin; usw.
umfassen.
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Eine
bevorzugte Klasse von thermoplastischen Polymeren, die sich zum
Beschichten eignen, sind die thermoplastischen Polyurethanpolymere.
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Wärmehärtbare Polymere
weisen funktionelle Komponenten auf, die sich mit anderen funktionellen
Komponenten vernetzen können.
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Zu
wärmehärtbaren
Polymeren zählen
Polyurethane, die aus einem Isocyanat und einem Polyol gebildet
sind; Acryle; Acrylate; Methacrylate; Epoxidharze; ungesättigte Polyester;
Silicone mit hydrolysierbaren Acetatgruppen; Polysulfide; Cyanoacrylate;
Formaldehyde, die beispielsweise mit Harnstoff, Phenol, resorcinol,
Melamin usw. kondensiert sind, usw. Wärmehärtbare Zusammensetzungen bezeichnen
vernetzbare Zusammensetzungen, selbst solche, die zum Initiieren
der chemischen Reaktion nicht unbedingt hohe Temperaturen benötigen. Bei
der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise das Polymerisieren
oder das Aushärten
mit Hilfe eines Elektronenstrahls oder der UV-Strahlung initiiert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Polyurethanpolymer verwendet.
Die Glasumwandlungstemperatur dieser Polyurethanpolymere kann durch Ändern des
Molverhältnisses
des Diisocyanats, des Polyols oder des Kettenverlängerers
reguliert werden. Durch Wechseln des Polyols selbst können die
Glasumwandlungstemperaturen ebenfalls verändert werden. Ein Beispiel
für ein
Polyurethanpolymer ist SMP-3510, erhältlich von Mitsubishi Heavy
Industries Ltd. Diese Polymere werden auch als "Polymere mit Formgedächtnis" bezeichnet.
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Auf
Wasser basierende Polymere können ebenfalls
verwendet werden, und auch Polyurethan-Dispersions- und Emulsionspolymere,
beispielsweise Acryle, Vinylacetat-Homopolymere, Vinyl-Acryl-Copolymere,
Vinylacetat-Ethylen-Copolymere
usw. Eine bevorzugte, auf Wasser basierende Schicht besteht aus
Urethan.
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Die
Schicht gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine durchgehende Schicht und kann als poröse Schicht
oder Musterschicht bezeichnet werden. Die Musterschicht läßt sich
in einer Anzahl von Weisen zustande bringen, zu denen das Walzenauftrags-,
das Siebdruck- und das Kissendruckverfahren, das Aufsprühen usw.
zählen.
Beim Kissen-, Walzenauftrags- und Siebdrucken weist der die Schicht auftragende
Kopf, d.h. beispielsweise die Walze oder das Kissen, Einsenkungen
oder Vertiefungen auf, die dazu führen, daß eine nicht durchgehende Schicht auf
den Ballon aufgebracht wird. Das Muster ist vorzugsweise im wesentlichen
gleichmäßig.
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Ein
bevorzugtes Beschichtungsmuster, das man mit Hilfe eines Kissendruckverfahrens
erhält, kann
als Waffelmuster bezeichnet werden, bei dem unter der Voraussetzung,
daß das
sich wiederholende Muster im wesentlichen gleichmäßig ist,
die Form der Vertiefung jede beliebige Form sein kann. Typische
Vertiefungsformen sind quadratisch oder rund. Ein solches Muster
ist in 2 oder 3 zu finden.
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Das
Aufsprühen
kann ebenfalls eingesetzt werden, um eine musterartige Schicht auf
dem Ballon zu erzielen, führt
jedoch zu einer viel weniger gleichmäßigen, diskontinuierlichen
Schicht.
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Bei
thermoplastischen Polymeren wird vorzugsweise zuerst das Polymer
in einem Lösungsmittel
oder einer Mischung gelöst,
bevor die Schicht auf den Ballon aufgebracht wird. Geeignete Lösungsmittel
sind Aceton, Methylacetat, Dimethylacetat, Ethylacetat, Dioxan,
Alkohole, Chloroform, Methylenchlorid, Acetonitril, Toluol, Methylethylketon,
Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, Cyclohexanon,
Acetate mit Butylacetat, Dimethylacetat, 1-Methoxy-2-propanolacetat usw. und Mischungen derselben.
Das Polymer kann durch Schütteln
oder Umrühren
bei Zimmertemperatur gewöhnlich
in dem Lösungsmittel
gelöst
werden, wobei jedoch nötigenfalls
eine höhere
Temperatur, beispielsweise von 40–50°C, zum Lösen des Polymers verwendet
werden kann. Die Beschichtungsdicke auf dem Ballon kann durch Änderung
der Konzentration der Polymerlösung
eingestellt werden. Typischerweise beträgt die Konzentration des Polymers
in der Lösung etwa
1% bis 60%, mehr vorzugsweise etwa 5% bis etwa 55% und am meisten
vorzugsweise etwa 10% bis 50%. Die Konzentration des Polymers in
der Lösung
hängt in
bestimmtem Maße
von der Auftragungsart ab, mit der die medizinische Vorrichtung
beschichtet wird. Bei manchen Auftragungsarten sind Lösungen mit
niedrigerer Viskosität
als andere erforderlich. Bei Sprühauftragungen
können
Polymerkonzentrationen von etwa 10% bis etwa 20% erforderlich sein,
während
beim Kissendruck höhere
Polymerkonzentrationen von etwa 20% bis etwa 50% erforderlich sein
können.
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Dann
wird das Lösungsmittel
erwünschtermaßen aus
der Schicht verdampft und hinterläßt nur das verbleibende Polymer.
Das kann entweder bei Umgebungstemperaturen erfolgen, oder der Verdampfungsvorgang
kann durch Trocknen bei hohen Temperaturen beschleunigt werden.
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Thermoplastische
Polymere schmelzen und werden fließfähig, wenn Wärme auf sie einwirkt. Jedoch
besitzen die für
die vorliegende Erfindung geeigneten Polymere vorzugsweise hohe
Zugfestigkeit. Solche Polymere hoher Festigkeit weisen typischerweise
auch hohe Molekulargewichte auf und würden ziemlich hohe Temperaturen
von mehr als 150°C
erfordern, um die Viskosität
ausreichend abzusenken, um mit herkömmlichen Beschichtungsverfahren
aufbringbar zu sein. Die Ballonmaterialien, die ein dünner Film
sind, wären
gegen solche hohen Temperaturen empfindlich, und daher wäre es nachteilig,
die Schicht bei hohen Temperaturen auf den Ballon aufzubringen.
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Die
Schicht wird vorzugsweise dann aufgebracht, wenn sich der Ballon
in seinem aufgeblasenen Zustand befindet. Die Abdeckung durch die Schicht
ist vorzugsweise auf den Körper
des Ballons beschränkt
und ist auf der Taille oder den konischen Abschnitten des Ballons
nicht zu finden. Ein besonders bevorzugtes Auftragungsverfahren
ist der Kissendruck. Die Kissen sind typischerweise aus einem weichen
Siliconkautschuk ausgebildet Solche Materialien wiesen eine geringere
Neigung auf, zu Abrieb in dem Ballonmaterial zu führen. Das
Kissen nimmt das aufzudruckende Bild oder Muster von einer geätzten Platte
auf und überträgt dann
das Beschichtungsmuster auf den Ballon. Wenn dieses Verfahren verwendet
wird, kann die Schicht leicht um gekrümmte Flächen herum gewunden werden.
Form und Gestaltung des Musters lassen sich einfach variieren. Ein bevorzugtes
Muster kann als "Waffelmuster" bezeichnet werden,
bei dem die Schicht tatsächlich
einer Waffel ähnelt.
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Die
Filmdicke der Schicht beträgt
vorzugsweise etwa 0,1 bis etwa 3 Mil, mehr vorzugsweise etwa 0,1
bis 1,5 Mil und am meisten vorzugsweise etwa 0,2 bis 1 Mil.
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Durch
die Schicht verbessert sich die Dauerhaftigkeit des Ballons, da
er abrieb-, katzer- und punktionsfester gebildet wird. Sollte ein
Abrieb, Kratzer oder eine Punktion in der darunter liegenden Ballonwandung
auftreten, wird weiterhin durch die diskontinuierliche Beschaffenheit
der äußeren Schutzschicht
verhindert, daß sie
sich von selbst aufbläst und
von der Ballonwandung abgezogen wird, wodurch wiederum Auswölbungen
oder Bläschen
verhindert werden, die zu einer Durchtrennung von Blutgefäßen oder
Arterien führen
können.
Ein besonderes Problem bei der Ausbildung solcher Ballons ist, daß etwas
auftritt, das in der Industrie als "Feinlöcher" bezeichnet wird. Durch diese Feinlöcher entweicht
das Aufblasmedium und bewirkt, daß sich die äußere Schicht von selbst aufbläst und eine
Auswölbung
oder ein Bläschen
bildet, die zu einer Durchtrennung von Blutgefäßen oder Arterien führen können. Mit
der vorliegenden Erfindung werden solche Probleme beseitigt.
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BEISPIELE
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Bei
der Zubereitung der Beschichtungszusammensetzung für Beispiel
1 und für
das Vergleichsbeispiel A wurden folgende Bestandteile verwendet:
10%
SMP-3510, Polyurethanpolymer, erhältlich von Mitsubishi Heavy
Industries Ltd.
70% Dimethylacetat (DMAC)
15% Toluol
5%
Tetrahydrofuran (THF)
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Beispiel 1
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Die
oben gezeigte Beschichtungszusammensetzung wurde in einem Streifenmuster
auf einen Dilatationsballon aufgestrichen. Das Muster wurden durch
Verdecken von Abschnitten des Ballons und Aufstreichen der Schicht
zustande gebracht, so daß die
verdeckten Abschnitte keine Schicht aufwiesen. Die Schicht wurde
getrocknet, und Toluol, DMAC und THF wurden verdampft, wobei nur
das Polyurethan SMP-3510 auf dem Ballon zurückblieb. Der Ballon, der ein
Feinloch in seiner Wandung aufwies, wurde danach aufgeblasen. Das
Aufblasmedium strömte
aus dem Feinloch und wurde aus den Seiten des beschichteten Abschnitts
abgelassen, so daß kein
Aneurysmus in der Schicht auftrat.
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5 stellt
den beschichteten Ballon in seinem nicht aufgeblasenen Zustand dar.
Das Feinloch befindet sich rechts von der Mitte und unter einem beschichteten
Abschnitt des Ballons. 6 stellt den beschichteten Ballon
in seinem aufgeblasenen Zustand dar. Wie aus der Darstellung zu
ersehen ist, wird das Aufblasmedium, wie gewünscht, um die Seiten der Schicht
herum abgelassen. In der Schicht entsteht kein Aneurysmus.
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Vergleichsbeispiel A
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Auf
einen Dilatationsballon wurde eine durchgehende Schicht der oben
gezeigten Zusammensetzung aufgestrichen. Die Schicht wurde getrocknet,
Toluol, DMAC und THF wurden verdampft, wobei nur das Polyurethan
SMP-3510 auf dem Ballon zurückblieb.
Der Ballon wies ein Feinloch in seiner Wandung auf, und beim Aufblasen
trat eine große Blase
oder ein Aneurysmus in der Schicht auf, wie in 7 gezeigt
ist.
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Beispiel 2
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Eine
Schicht, die ein Polyurethanpolymer in einer Mischung von Lösungsmitteln
umfaßte
und unter der Handelsbezeichnung CMI 118-43 von Creative Materials
erhältlich
ist, wurde im Kissendruck in einem Waffelmuster auf einen Katheterballon
aufgebracht, so daß keine
Möglichkeit
einer Feinlochbildung bestand.