JP2004516857A - 極めて薄くストレッチブロー成形されたバルーン膜を有する大動脈バルーンカテーテル - Google Patents

Abstract

極めて薄くストレッチブロー成形されたバルーン膜（３６）を有する大動脈バルーンカテーテル（３０）である。バルーン膜（３６）は、ポリウレタンおよびポリエーテルアミド等の熱可塑性エラストマーおよび／または半晶質の材料で形成されるが、これに限定されない。

Description

【０００１】
【発明の分野】
この発明は、改良された大動脈バルーンカテーテルに関する。より特定的に、この発明は、改善された耐摩耗性、疲れ寿命、および抗血栓性（ａｎｅｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を備えた、極めて薄くストレッチブロー成形されたバルーン膜を有する大動脈バルーンカテーテルに関する。
【０００２】
【先行技術の説明】
大動脈バルーン（ＩＡＢ）カテーテルは左心疾患の患者の心臓のポンプ作用を増強するのに用いられる。カテーテルは、約１ｍの長さで、末端部に膨張収縮可能なバルーンを有する。カテーテルは典型的には大腿動脈に挿入されて、バルーンの末端先端が左鎖骨下動脈のすぐ下またはその遠位に位置付けられるまで、下行胸部大動脈を上に移動させられる。カテーテルの基端部は患者の体外に留まる。バルーンを膨張および収縮させるための通路がカテーテルを通って延び、その基端部で外部ポンプと接続される。バルーンのタイミングを合わせるために患者の中央大動脈圧が用いられ、また患者の心電図を用いて、患者の心拍と同期したカウンターパルセーションでバルーンの膨張を引起こしてもよい。
【０００３】
大動脈バルーン療法は冠状動脈灌流を増加させ、左心室の負荷を減じ、傷ついた心筋を癒すことを可能にする。理想的には、バルーンは大動脈弁が閉じたすぐ後に膨張し、収縮期の開始の直前に収縮すべきである。適切に調子を合わせることができれば、バルーンの膨張が患者の拡張期圧を上昇させ、心筋への酸素の供給を増し、収縮期の開始の直前のバルーンの収縮は患者の拡張期圧を下げ、心筋の酸素需要を減じる。
【０００４】
大動脈バルーンカテーテルはまた、大動脈圧を測定するのに使用可能な中央通路またはルーメンを有していてもよい。この二重ルーメン構造では、中央ルーメンはまたカテーテルの配置を容易にするためのガイドワイヤを収納するのに用いてもよく、また流体を注入したり、血液のサンプリングのために用いてもよい。
【０００５】
典型的な二重ルーメン大動脈バルーンカテーテルは、膨張および収縮用ガス通路として働く外部の柔軟プラスチック管と、プラスチック管、ステンレススチール管またはプラスチック管に埋込まれたワイヤコイルで形成された、その中を通る中央管とを有する。バルーンを形成するにはポリウレタン化合物が用いられる。
【０００６】
すべてのＩＡＢカテーテルには相容れない２つの設計考慮事項がある。一方では、カテーテル全体の外径をできる限り小さくすることが望ましい。大動脈へのカテーテルの挿入を容易にし、挿入されたカテーテルを通る血流を最大にし、さらに、より小さなシースを用いて末端流をさらに最大にできるようにするためである。しかしながら、他方では、外管の内径をできるだ限り大きくすることが望ましい。なぜなら、バルーンの速やかな膨張収縮を達成するのに大きなガス通路領域が求められるからである。これらの相容れない設計考慮事項の結果、より大きなガス通路領域を備えたより小さなカテーテルが必要とされる。
【０００７】
カテーテルの、バルーンの巻付けられた部分の外径をできる限り小さくする１つの方法は、バルーンをその収縮状態において内管周囲にできる限りきつく巻付けることである。しかしながら、バルーンをきつく巻付けることにより、多くの困難が生じた。第１に、バルーンの接触面同士の摩擦のため、バルーンをきつく巻付けることが難しい。第２に、きつく巻付けられたバルーンの接触面が最初の膨張の際にはくっついているおそれがあることである。この明細書でそのすべてを引用により援用される、１９９７年１０月２７日に出願された、データスコープ・インベストメント・コーポレイション（Ｄａｔａｓｃｏｐｅ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｃｏｒｐ．）の同時係属中の出願第０８／９５８，００４号は、上述の問題を解決する、バルーン膜用の潤滑被覆を開示する。この被覆により、バルーン膜をより容易にきつく巻付けることができ、最初の膨張でのバルーン膜のくっつきを防ぐ。
【０００８】
カテーテルの、バルーンが巻付けられた部分の外径をできる限り小さくする第２の方法は、内管のサイズを小さくすることである。データスコープ・インベストメント・コーポレイションの同時係属中の出願第０８／９５８，００４号もまた、バルーン膜によって包まれた部分のみに、より小さな直径を有する内管を備えた大動脈バルーンカテーテルを開示する。
【０００９】
上の２つの方法は、大動脈バルーンカテーテルの挿入サイズ全体を実質的に減じてきたが、さらなるサイズ縮小に対する必要性が依然としてある。さらに、改善された耐摩耗性、疲れ寿命、および抗血栓性を備えたバルーン膜に対する必要性もある。現在、ポリウレタンのバルーン膜を製造する方法は溶剤成形である。この成形方法は、理想的な、物理的および機械的特性を備えた形成膜をもたらさない。バルーンポンピングに必要な、基本的な機械的特性を備えた溶剤成形膜は、典型的には４ないし６ミル（１ミルは１インチの１０００分の１に等しい）の単一壁厚さを有し、それにより、バルーン膜の巻付けられた部分の直径は比較的大きなものとなってしまう。しかしながら、薄い溶剤成形ポリウレタン膜を製造することはできても、このような膜は所望の耐摩耗性と疲れ寿命とを呈さない。したがって、厚さを減じると同時に、耐摩耗性、疲れ寿命、および抗血栓性の改善を含む、機械的特性の改善されたバルーン膜を可能にする、改良されたバルーン膜製造方法に対する必要性がある。
【００１０】
この発明は、ストレッチブロー成形されたバルーン膜を有する大動脈バルーンカテーテルを含む。このバルーン膜は、ポリウレタンおよびポリエーテルアミド等の熱可塑性エラストマーおよび／または半結晶性の材料で形成されるが、これに限定されない。上で論じたように、大動脈バルーン膜は一般に溶剤成形される。
【００１１】
カテーテルバルーン膜をストレッチブロー成形する工程は、当該技術で公知である。しかしながら、大動脈バルーンは従来、溶剤成形によって形成されてきた。なぜなら、大動脈バルーン膜は、実質的に非膨張性でなければならず、さらに、高耐摩耗性、長い疲れ寿命、および高い抗血栓性を有する必要があるという、特別な特性が求められるからである。ストレッチブロー成形は、従来、血管形成バルーン膜に用いられてきた。このようなバルーンは、一般的には、ＰＥＴ、ナイロン、またはＰＥＢＡＸの材料で形成される。これらの材料は少なくとも部分的に高い強度を達成する。なぜなら、管の最初の伸張工程の間、および管を管材料の結晶温度よりも低い温度まで速やかに冷却する結果、その微細構造に結晶化が生じるためである。微細構造の結晶化によりバルーン膜の強度は増すが、この発明の発明者はそれがバルーン膜の耐摩耗性と疲れ寿命とに悪影響を及ぼすことを発見した。血管形成バルーン／ＰＴＣＡ治療が短期間の治療であることを考慮すると、結晶化は一般には問題ではない。実際に、結晶化がバルーン材料の強度を高めるとすれば、それは極めて有用である。他方で、大動脈バルーン治療は、より長期にわたってバルーン膜の反復的な膨張収縮を伴う。したがって、ストレッチブロー成形されたバルーンが、高強度に加え高耐摩耗性および長い疲れ寿命を必要とする大動脈バルーン膜に適さないことは、当該技術で公知である。
【００１２】
この発明は、管の長手方向の軸に沿ったポリウレタン分子の高い配向性および分子の相互作用の結果、ポリウレタンの強度が高まることに依存して、上述の障害を克服する。前記配向性は、実質的にすべての伸張性がなくなるまで管を伸張する結果として生じる。ポリウレタン、およびこの出願に列挙された他の材料は、伸張の際に、応力に誘発される著しい結晶化を呈さない。したがって、この発明の発明者は、バルーン膜の耐摩耗性および疲れ寿命に有害であることを発見した結晶化微細構造を形成せずに、大動脈バルーンポンピング治療に耐えるのに十分強いバルーン膜を形成する方法を発見した。
【００１３】
レオンハルト（Ｌｅｏｎｈａｒｄｔ）への米国特許第５３７０６１８号は、ブロー成形されたポリウレタンバルーン膜が終端となるカテーテルを含む、肺動脈バルーンカテーテルを開示する。肺動脈カテーテルは一般に、血圧測定に用いられる。カテーテルを挿入して配置すると、バルーン膜は膨張して血管外被を閉塞し、バルーン膜のいずれか一方側に測定可能な圧力差を生じる。血管外被を完全に閉塞するために、肺動脈カテーテルバルーン膜は弾性を有し、膜の拡張を可能にする。これは、ストレッチブロー成形され、最終製品の膨張性を実質的になくすよう特別に製造されるこの発明のバルーン膜とは対照的である。
【００１４】
【発明の概要】
したがって、優れた耐摩耗性と疲れ寿命とを備えた、極めて薄い大動脈バルーン膜を生成することが、この発明の目的である。
【００１５】
前記極めて薄い大動脈バルーン膜を製造するための方法を提供することが、この発明の別の目的である。
【００１６】
この発明は、極めて薄くストレッチブロー成形されたバルーン膜を有する大動脈バルーンカテーテルである。このバルーン膜は、ポリウレタンおよびポリエーテルアミド等の熱可塑性エラストマーおよび／または半結晶性の材料で形成されるが、これに限定されない。
【００１７】
上述のおよび関連する目的を達成するために、この発明を添付の図面に示される形に実現化してよい。しかしながら、この図面は例示のみであるという事実に注目される。この発明の一部として、請求項の範囲によってのみ限定される変形が企図される。
【００１８】
図面では同様の要素は同じ参照番号で示される。
【００１９】
【好ましい実施例の詳細な説明】
大動脈バルーンカテーテルの一般的な構造は、二重ルーメン先行技術大動脈バルーンカテーテルを例示する図１および図１Ａに関連して最もよく説明される。カテーテル１は、図１Ａで最もよく見られるように、ガス通路ルーメン３を形成するプラスチックの外管２と、外管２内に配置され中央通路またはルーメン５を作る別のプラスチック中央管４とから構成される。
【００２０】
バルーン８はカテーテル１の末端部に配置される。中央管４の末端部分７は外管２の末端部１０を超えて延びる。バルーン８の末端部８Ａは、中央管４の末端部７上に形成される先端部９に装着される。バルーン８の基端部８Ｂは、重ね継ぎにより、外管２の末端部１０に装着される。中央管４の末端部分７がバルーン８を支持する。前記末端部分７はバルーン８が動脈圧力下で膨張収縮する際に裏返るのを防ぐのに十分な強度を有していなければならないが、同時に、挿入シースを通って安全に挿入され、動脈枝を通って動き、胸部大動脈に維持され得るように、十分柔軟でなければならない。
【００２１】
バルーン８はポリウレタン等の抗血栓性柔軟性材料で形成され、バルーン８を中央管４に巻付けてカテーテル１の挿入を容易にする結果形成される折り目１１を有してもよい。バルーン８は４ないし６ミルの単一壁厚さを有する。カテーテル１の末端部の放射線不透過のバンド２０が下行大動脈内でバルーン８を位置付けるのを支援する。
【００２２】
バルーン８の膨張収縮はガス通路ルーメン３を通して達成される。中央通路またはルーメン５はカテーテル１の配置または再位置付けのためのガイドワイヤを収納することができる。ガイドワイヤが中央通路またはルーメン５内に配置されない場合には、中央通路またはルーメン５を下行大動脈内の血圧測定に用いてもよい。この圧力測定は、心臓のポンプ動作とバルーン８の膨張収縮の調子を合わせるのに用いてもよいが、患者の心電図を使用する方が好ましい。加えて、中央通路またはルーメン５は下行大動脈に流体を注入したり、血液のサンプリングのために用いてもよい。
【００２３】
カテーテル１の基端部１２には、外管２の基端部１４上にハブ１３が形成される。中央通路またはルーメン５はハブ１３を通って延び、中央通路またはルーメン５の基端部１５（または出口）にコネクタ１６が設けられる。大動脈圧の測定および血液のサンプリングは、中央通路またはルーメン５の基端部１５を通して行なわれてもよい。
【００２４】
ガス通路またはルーメン３の基端部１８は、コネクタ１９が設けられたハブ１３の側部アーム１７を通って出る。ガス通路またはルーメン３の基端部１８は大動脈バルーンポンプと接続されてもよい。
【００２５】
この発明は、極めて薄くストレッチブロー成形されたバルーン膜を有する大動脈バルーンカテーテルを含む。図２は、外管３２と、内管３３と、先端３４と、極めて薄いポリウレタンバルーン膜３６とを含む、この発明の改良された大動脈バルーンカテーテル３０の末端部分の長手方向断面図を示す。先端３４はバルーン膜３６の末端に接続される。外管３２の末端はバルーン膜３６の基端に継ぎ目なしで溶接される。バルーン膜３６は１ないし２ミルの単一壁厚さを有する。
【００２６】
バルーン膜３６は、ポリウレタンおよびポリエーテルアミド（商品名のＰＥＢＡＸとして公知であり、ヨーロッパのＥＬＦ−アトケム（ＥＬＦ−Ａｔｏｃｈｅｍ）社によって生産される）を含む、熱可塑性エラストマーおよび／または半結晶性のさまざまな材料で形成されてよいが、これに限定されない。
【００２７】
この発明の別の特徴は、外管３２とバルーン膜３６との連結部に関する。外管３２の末端はバルーン膜３６の基端に継ぎ目なしで溶接される。外管３２の末端はバルーン膜３６の基端と同一の内径および外径を有し、したがって、この２つの部分の間にガス通路の狭窄のない滑らかな移行をもたらす。これは、バルーン８の基端とカテーテル１の末端とが重ね継ぎによって装着される、図２の先行技術のカテーテル１とは対照的である。重ね継ぎ部分は、一般的に、重ね継ぎ部分の外径が確実に外管２の外径と合致するよう、製造工程中に圧縮される。重ね継ぎ領域の圧縮は、ガス流路の制限を招く。この発明は、継ぎ目なし溶接を用いることにより、この制限を防ぐ。
【００２８】
図３は、端部５０を有する管４６をモールド３８に固定するための、両側に管クランプ４４を備えたモールド３８の側面図を示す。モールド３８は第１の半体４０と第２の半体４２とを有し、極めて薄いバルーン膜３６を製造する際に、前記バルーン膜３６の、必要とされるプロファイルを確実に形成するよう使用される。モールドの第１の半体４０およびモールドの第２の半体４２はともに、図３で投影破線で示される、バルーン形状のキャビティ４８を規定する。
【００２９】
バルーン膜３６の製造工程は以下のステップを含む。まず、管４６は図４に示されるようにバルーン膜３６の所望の長さまで伸張される。好ましい実施例およびこの例では、管４６は８インチの長さであり、０．０２インチの壁厚さを有し、ポリウレタンで形成されているが、管４６は異なるサイズであってよく、他の熱可塑性エラストマーおよび／または半結晶性の材料もしくは応力に誘発される結晶化を呈さない他の材料またはこのような材料の組合せで形成されてよい。
【００３０】
図４は、線３Ａ−３Ａに沿ったモールド３８の図と同一のモールド３８の第１の半体４０の上面図を示す。管４６の端部５０はクランプ４４（不明瞭にならぬよう、図４では図示せず）によってモールド３８の両側に固定される。モールド３８の第２の半体４２は、図３に示されるように、バルーン形状のキャビティ４８内で伸張された管４６を包むモールドの第１の半体に装着される。
【００３１】
吹込みの前に、管４６をその元の長さの約２倍に伸張することにより、管の長手方向の軸に沿ってポリウレタン分子が配向し、高い分子配向性および相互作用を達成することにより、２ないし４ｐｓｉの内圧における、バルーン膜３６のさらなるどのような伸張性をも実質的になくす。この配向性および分子の相互作用が著しい結晶化なしで達成されることに注目されたい。これは、改善された耐摩耗性と疲れ寿命とを確保するのに重要である。著しい結晶化とは、バルーン膜の耐摩耗性と疲れ寿命とに悪影響を及ぼす、あらゆる量の結晶化と定義される。ポリウレタンおよびポリエーテルアミド、ならびに他の熱可塑性エラストマーおよび／または半結晶性の材料は、応力に誘発される結晶化を呈しない。これは、平均で約３０％の結晶化を生じる、ストレッチブロー成形された血管形成バルーンカテーテル膜に従来用いられる材料とは対照的である。
【００３２】
この伸張工程により、約２−４ｐｓｉのバルーン膨張圧下において最終的なバルーン膜３６の実質的な非膨張性を確保する。これは、ポリウレタンバルーン膜が膨張性を有するよう特別に設計されて膜の拡張を可能にし、それにより、血圧が測定されている血管を閉塞する、上で論じた肺動脈バルーンカテーテルとは対照的である。
【００３３】
次の製造工程は、約１５０ｐｓｉで管４６にガスを充填すること、すなわち、管４６に吹込みを行なうことに関する。適用される圧力の量はポリウレタンの等級に依存する。すなわち、硬い材料であるほど、より高い圧力を必要とする。しかしながら、すべての場合において、圧力は、管４６にモールドキャビティ４８の形状を取らせるのに十分でなければならない。次に、管４６は管４６内で３０−４０ｐｓｉの圧力を維持したまま管溶解温度を超える温度まで加熱される。最終工程は、膨らませた管４６を、管４６内に約８０ｐｓｉの圧力を維持したまま、管４６の結晶化温度より上の温度まで速やかに冷却することに関する。
【００３４】
上に説明した製造過程は単に例として示され、異なるサイズの管および異なる材料で形成される管に対して変化することに注目されるべきである。製造の変数は、管の材料、管の長さ、管の厚さ、管の直径、吹込みに必要とされる圧力、管の加熱および冷却のための温度、ならびに管を加熱および冷却する間に管内で維持される圧力の量を含む。
【００３５】
この発明のバルーン膜は、共ルーメン、すなわち、カテーテル壁に装着されるか埋込まれている内側ルーメンを有する大動脈バルーンカテーテルを含む、大動脈バルーンカテーテルの任意の変形物とともに用いてもよく、または、改善された耐摩耗性と疲れ寿命とを備えたバルーン膜を必要とする任意のバルーンカテーテルとともに用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術の大動脈バルーンカテーテルの長手方向断面図である。
【図１Ａ】線１Ａ−１Ａに沿った先行技術の大動脈バルーンカテーテルの横断面図である。
【図２】改良された大動脈バルーンカテーテルの末端部分の長手方向断面図である。
【図３】バルーン膜を製造するのに用いられる、バルーン形状のキャビティを有するモールドの側面図である。
【図４】バルーン膜を形成するのにプリフォームとして用いられる伸張された管を内包しかつ固定するための、モールドの第１の半体の上面図である。

Claims (19)

1. 基端および末端を備えた外管と、基端が前記外管の前記末端に接続される、ストレッチブロー成形されたバルーン膜とを含み、前記バルーン膜は、著しい結晶化を生じることなく伸張されて、約２−４ｐｓｉのバルーン膨張圧下で伸張性を実質的になくす、大動脈バルーンカテーテル。
2. 前記バルーン膜は、熱可塑性エラストマー材料で少なくとも部分的に構成される、請求項１に記載の大動脈バルーンカテーテル。
3. 前記バルーン膜は、半結晶性材料で少なくとも部分的に構成される、請求項１に記載の大動脈バルーンカテーテル。
4. 前記バルーン膜は、熱可塑性エラストマー半結晶性材料で少なくとも部分的に構成される、請求項１に記載の大動脈バルーンカテーテル。
5. 前記バルーン膜は、ポリウレタンで少なくとも部分的に構成される、請求項１に記載の大動脈バルーンカテーテル。
6. 前記バルーン膜は、ポリエーテルアミドで少なくとも部分的に構成される、請求項１に記載の大動脈バルーンカテーテル。
7. 前記バルーン膜は、ポリウレタンで形成される、請求項２に記載の大動脈バルーンカテーテル。
8. 大動脈バルーンカテーテル用の極めて薄いバルーン膜を生成するための方法であって、
   ａ） 熱可塑性エラストマー材料で形成された管を、約２−４ｐｓｉのバルーン膨張圧下で伸張性が実質的になくなるまで、著しい結晶化を生じずに伸張するステップと、
   ｂ） 管が十分に膨らむまで、管内の圧力を増大させることによって管に吹込みを行なうステップと、
   ｃ） 膨らんだ管を加熱するステップと、
   ｄ） 管の材料に対する結晶化温度より上の温度まで膨らんだ管を冷却するステップとを含む、方法。
9. 大気圧を超える圧力が、前記管の膨らんだ形状を維持するための加熱および冷却の間、前記管内で維持される、請求項８に記載の方法。
10. 前記管は、熱可塑性エラストマー材料で少なくとも部分的に構成される、請求項８に記載の方法。
11. 前記管は、半結晶性材料で少なくとも部分的に構成される、請求項８に記載の方法。
12. 前記管は、熱可塑性エラストマー半結晶性材料で少なくとも部分的に構成される、請求項９に記載の方法。
13. 前記管は、ポリウレタンで少なくとも部分的に構成される、請求項９に記載の方法。
14. 前記バルーン膜は、ポリエーテルアミドで少なくとも部分的に構成される、請求項９に記載の方法。
15. 管は、吹込みの前に、中にキャビティを有するモールド内に配置される、請求項９に記載の方法。
16. 大気圧を超える圧力が、前記管の前記膨らんだ形状を維持するための加熱および冷却の間、前記管内で維持される、請求項９に記載の方法。
17. 前記管はその元の長さの約２倍まで伸張される、請求項１３に記載の方法。
18. 前記大動脈バルーンカテーテルは、前記外管の外表面内に少なくとも部分的に置かれた内管をさらに含み、前記内管の末端は前記バルーン膜の末端に接続される、請求項１に記載の方法。
19. 基端および末端を備えた外管と、基端が前記外管の前記末端に接続される、ストレッチブロー成形されたポリウレタンバルーン膜とを含み、前記バルーン膜は著しい結晶化を生じることなく伸張されて、約２−４ｐｓｉのバルーン膨張圧下で伸張性を実質的になくす、大動脈バルーンカテーテル。