JP3339683B2 - 医療カテーテル用バルーン - Google Patents
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Description
装置に関する。
に意図されている。例えば、前立腺拡張のためのバルー
ン・カテーテルの場合、尿道の中を進んで前立腺内に達
するために小さなサイズのカテーテルが必要とされ、前
立腺内にてバルーンが膨張され破裂なしに十分な圧力を
供給し、拡張処置が実施される。使用後には、バルーン
は収縮されて引き出される。
な拡張バルーンを特徴とする医療装置である。該バルー
ンは、主要な量の結晶ポリマーと、結晶ポリマーの結晶
構造に割り込み、コンプライアンスを向上させる比較的
少量の添加ポリマーを含むポリマー・ブレンドから成
る。
る。添加物は結晶ポリマーと不相容性(インコンパチブ
ル)である。添加物はブレンドのドメインを形成する。
添加物は結晶ポリマーと相容性(コンパチブル)であ
る。添加物は非晶質ポリマーである。添加物はポリオレ
フィンである。添加物はポリエチレンである。添加物は
結晶ポリマーである。添加物は液体−結晶ポリエステル
材料である。添加物は予備ブレンドである。添加物はPE
Tとポリエチレンの予備ブレンドである。予備ブレンド
はセラー・ピーティー(Selar PT(TM))である。添
加物はポリマー・ブレンドの約20%以下である。添加物
はポリマー・ブレンドの約5から10%である。
る。結晶ポリマーは高い分子重量のPETである。PETは固
有粘性が約0.7以上である。バルーンは前立腺の拡張に
適合されている。バルーンは約0.0015インチ以下の厚み
を有する。バルーンは6気圧より大きい破裂圧力を有す
る。バルーンは4から8気圧の破裂圧力を有する。バル
ーンは約36,000lbsより大きなたが強度を有する。バル
ーンは約10%以下の減少されたたが応力で約25%以上の
向上されたコンプライアンスを示す。ポリマー・ブレン
ドは自由に膨張されてバルーンを形成する。
を特徴とする。カテーテルは、端部に膨張のために拡張
バルーンを支持するカテーテル・シャフトを含む。バル
ーンはポリマー・ブレンドから成り、該ブレンドは主要
量を比較的にコンプライアンス(やわさ)の無いポリマ
ーと少量の比較的やわい添加物とを含み、ブレンドのコ
ンプライアンスが向上されている。
医療装置の製造方法を特徴とする。製造方法は、主要量
として結晶ポリマーと、結晶ポリマーの結晶構造に割り
込みコンプライアンスを向上させる比較的少量の添加ポ
リマーを含むポリマー・ブレンドを用意し、該ブレンド
をバルーンに形成し、コンプライアンスを向上させる。
る。準備として結晶化可能なポリマーを添加物と共に混
合し、ポリマーを結晶化させる。この形成はポリマーブ
レンドの膨張を含む。結晶ポリマーは予備ブレンドの状
態の添加物と混合される。予備ブレンドはセラー・ピー
ティー(Selar PT)である。
ためのバルーン・カテーテルの模式図である。
1のバルーンの拡大図である。
い形成された2つのバルーンの破裂圧力を比較する棒グ
ラフである。
グラフである。
較する棒グラフであり、コンプライアンスは増大された
膨張長さ(L)と外側直径(OD)で測定される。
テルはその端部に拡張バルーン4を支持するポリエチレ
ン・カテーテル・シャフト2(雲形部は12)を含んでい
る。拡張バルーン4は最大膨張直径L2が約30mm、最大膨
張直径L1方向の長さが約5cmである。バルーンは、バル
ーンがカテーテルに取付けられるテーパー領域5と領域
7を有する。バルーンは90フレンチバルーンであり、以
下に詳細に説明される本発明に従うポリマーブレンドか
ら形成される。バルーンは膨張され、ラベーン(LeVee
n)膨張機6で例えば4から8気圧に加圧される。ラベ
ーン(LeVeen)膨張機6は、コネクター10を介してバル
ーンの穴12と噛み合う管8を通して膨張液を供給する。
穴12はバルーン4内の図示されない膨張ポートにおいて
終端する。バルーン4を支持するカテーテル・シャフト
2は、シャフト2内の別の穴(図示せず)を介して通
じ、つば16を介して導かれる案内ワイヤ12に追跡させる
ことができる。装置は、膨張圧力を監視するための圧力
ゲージ18と、拡張が外部括約筋を介して拡大されないよ
うにし、膀胱鏡検査又は透視検査の必要性を除くために
トランスレクタルなディジタル制御により正確な配置を
可能とする位置決めノジュール20を含んでいる。引き込
みつば16は拡張の期間に正確な位置決めを維持するため
に手動の引張りを可能としている。
た位置のバルーンが示されている。例示されるように、
バルーン4はカテーテル・シャフト2の周りに翼折りた
たみによって包まれ、約0.182−0.195インチのL3の断面
を有する。バルーンの包み込みと折りたたみの目的は、
カテーテルが身体の穴の中を通って所望の治療地点に到
達するように収縮断面を最小化することである。図示の
如く、収縮条件においては、バルーンは径方向の直径
(L3)がカテーテル本体の外側直径よりも大きく拡延し
た一連の折りたたみ20を含む。これらの折りたたみ20
は、典型的には、カテーテルが治療位置にねじ込まれる
際に身体の穴の内壁と係合する。
において結晶樹脂の結晶網目間に割り込む添加物のブレ
ンド(混合)から成る。ブレンドがバルーンに形成され
る時、バルーンは、軟性即ちコンプライアンスと低い折
りたたみ断面という有利な特性を示し、しかも高いたが
応力及び結果高い破裂圧力を達成している。
はたわみ、しかも拡張処置を遂行するために、破裂の危
険を減少して、高圧で膨張することができる。結晶化可
能樹脂は好ましくはPETのようなポリエステルとされ
る。添加物は一般にブレンドの重量の20%以下、好まし
くは、約5から10%の範囲である。添加物は相容性、即
ち、混和性(ブレンドの成分の統計的分布と添加物の熱
力学的特性はブレンドの特性とは分離できない)、又は
不相容性である。添加物は、結晶ポリマーの内部におい
て結晶構造に割り込み、結晶ポリマーの特性を修正する
ドメインを形成する。これらのドメインは、結晶化可能
なポリマーと相容性の添加物の場合に生じる単一の添加
物分子であるか、又は結晶化可能なポリマーと不相容性
の添加物に典型的な添加分子の集合体である(しかしな
がら、十分な機械的混合によって、小さな、分子ドメイ
ンが不相容性添加物においても実現可能である)。ポリ
マー・ブレンドの混合は、例えばデュポン社などのポリ
マー・ブレンドの製造会社において採用されているマイ
クロ化分散等の高いせん断法によって実現される。添加
物か結晶であっても、非晶質(アモルファス)であって
もよい。結晶添加物は、液体結晶ポリマー(結晶挙動を
示す秩序化された液体)を含む。相容性液体結晶ポリマ
ーポリエステルの例は、Vectra(TM)(ホーシスト社、
Hoeschst corp.より入手可能)、Xydor(TM)(アモコ
社、Amoco Corp.より入手可能)、Rod Run(TM)(イ
ーストマン・コダック、Eastman Kodakより入手可
能)。非結晶添加物の例は、ポリエチレン等のポリオレ
フィンを含む。非結晶性の不相容性の添加物は、非結晶
材料のドメインが結晶ポリマーの結晶構造を補うこと又
は強化することができないために、好ましい。
の、予備ブレンドされた、ポリオレフィン(例えば、ポ
リエチレン)とポリエステル(例えば、PET)から成
り、次に予備ブレンドは比較的高い分子重量のPETと混
合される。予備ブレンドの形成に適合したポリオレフィ
ンとポリエステル及び不相容性ポリマーの混合方法は公
知であり、サブラマニアン(Subramanian)による米国
特許第4,444,817号、発明の名称「ポリオレフィンの層
状物と縮合ポリマーの製造方法」において説明されてい
る。該特許の全内容は、参照によって本願に組み込まれ
る。
ピレン、ポリブチレン、又はこれらの材料の共重合体で
あり、高い、中位の、又は低い密度である。縮重合体
は、ポリアミド、又はPET等のポリエステル、又はポリ
カーボネートである。典型的には、相容化剤が用いられ
る。適切な相容化剤として、アルキルカルボキシル置換
型ポリオレフィン、例えば、酸グループを有するオレフ
ィンモノマーによるα−オレフィンの重合製品、ポリエ
チレン及びエチレンの共重合、グラフトによって形成さ
れるポリプロピレンのような3−8の炭素原子のα−オ
レフィンの少なくとも一つを含む。相容化剤は上記米国
特許第4,444,817号に詳説されている。予備ブレンドを
形成するために、ポリマー粒子はマイクロ化分散等の高
いせん断技術及び米国特許第4,444,817号において説明
された他の技術により混合される。
形成され、結晶化可能なポリマーを結晶化し2軸配向さ
れたポリマーを形成する。バルーンの形成については、
ノディン(Noddin)その他によるタイトルが「バルーン
・カテーテル」の米国特許第4,963,313号に説明されて
おり、その全内容は参照によって本願に組み込まれる。
代替として、ブレンドは吹込成形(ブロー・モールド)
することも可能である。
業においてバリアー・フィルムに用いられる型式の商業
的に利用可能な予備ブレンド・ポリマー樹脂を用いて形
成することもできる。予備ブレンド・ポリマー樹脂とし
て、例えば、ポリオレフィンとPETとの予備ブレンドで
ある強化PET、Selar PT樹脂(好ましくはイー・アイ・
デュポン・デ・ネモールス会社ウイルミントン、デラウ
エア(E.I.DuPont de Nemours Company,Wilmington,
Delaware)からSelar PT 4368として入手可能)等が
ある。一般に約5から10%の少量で、一般的に20%を越
えないSelar PT樹脂が高い分子重量のPET(約0.7以上
の固有粘性、重量平均分子は約46,800、例えば、固有粘
性0.8で重量平均分子重量は56,450)と混合され、ポリ
マー・ブレンドは膨張自在にバルーンを形成する。
を有するバルーンは、4から8気圧の破裂圧力を示す自
由な膨張によって形成され、材料は比較的軟性で、PET
から形成されたバルーンと比べて柔らかい。典型的に
は、バルーンは同様な構成のPETバルーンよりも約25%
柔らかく(膨張した長さ又は直径のパーセント増加にお
けるパーセント変化により間接的に測定)、しかも破損
及び破裂圧力におけるたが応力は大幅に減少することは
ない。例えば、破損のたが応力は典型的には約10%未満
しか減少されない。
ライアンスの剛性ポリマー材料が主要量と少量の高いコ
ンプライアンスの軟性のポリマーのブレンドを採用する
ことによって形成される。いずれか一つの理論に限定す
ることは望まないが、本発明に従うバルーンの特性は、
結晶化可能なポリマーの割り込みに原因しているものと
信じられている。例として、PET及びポリエチレンを採
用した特定の実施態様において、PETは、それが結晶で
あるために、強度と高い破裂特性に貢献しているが、そ
れ自身は、比較的に剛性であり、コンプライアントでな
い材料であり、収縮時には、治療下の身体穴の内張りに
対して比較的に外傷を与える断面を示す。ポリオレフィ
ンは改善された軟性あるいはコンプライアンスの特性に
寄与し、バルーンは身体の穴の壁に押されたときに、PE
Tの結晶構造に割り込むことによって降伏(例えば、収
縮又は圧縮)する。これらの成分のブレンドは、しかし
ながら、バルーンの強度を大幅に減少させない。
ドがボトル・グレードPET(Clear Tuf(TM)8006、Goo
dYearから入手可能)と混合される。成分は押出機等に
より従来の方法で機械的に混合される。バルーンは上記
米国特許第4,963,313号に説明される自由膨張によって
形成される。バルーンが構成されるべきポリマー・ブレ
ンドの管が供給される。管の一部は結晶化され、加熱条
件下において寸法的に安定化される。管は引き上げ温度
(例えば、120℃)においてグリセリンの加熱浴槽に液
浸される。管の結晶化した領域と非晶質領域が共に管に
浸される。浴槽の外部の管の部分は、クランプでつかま
れ、管の浴槽に浸った部分は別の可動クランプによって
つかまれる。樹脂が浴槽温度に到達する適当な液浸期間
の後に、可動クランプは下方に引っ張り速度が、例え
ば、0.3インチ/分で所定距離移動し、管の加熱された
非晶質部分を引き出し、結晶化された部分はそのような
変形に抵抗する。絞り領域は延伸の結果として形成され
る。壁のネッキングと薄くする程度は、延伸の条件、例
えば、延伸速度、延伸温度、延伸される非晶質部分の長
さ、引き出し距離に依存し、これらの値は特定のバルー
ンについて容易な試行によって決定される。管の最初の
絞りの後、管は浴槽中で逆方向とされ、同一の手順で第
2の絞り部分が形成される。次に、引き出し領域におけ
る管の壁の厚みを直径の減少と共に減少する処置が提供
される。この処置の終了後、管はグリセリンの第2の浴
槽に没浸され、今回は水平に配置される。管の結晶化部
分はクランプによってつかまれ、浴槽温度は所望のブロ
ー温度、例えば90℃に対応すべく制御される。二つのク
ランプは別個に同時に引っ張られ、管の内部にガス圧が
印加され管を膨張させる。管の非晶質領域は、バルーン
領域の壁材料の分子が二軸配向条件において安定化する
まで何等制約なく膨張する。テーパを施された管の部分
も、また制約要素の形状に制約を受けるまで膨張する。
バルーンの形成後、バルーンは冷却され、乾燥され、絞
り領域と最小直径から外側に延在する部分は切除され
る。ついでバルーンは加熱され応力を緩和させる。これ
は、バルーンを60psiに再膨張させ、約60から80℃、例
えば70℃の水槽に浸たすことによって行なわれる。代替
として、バルーンは相補的形状及びサイズの金型に配置
し、60psiに膨張させ、約140から160℃、例えば150℃で
1分間加熱することによっても行なえる。バルーンは適
切なカテーテル上に組立られる。
ンは上記実施例Iで説明したように形成された。以下の
試験において、バルーンは、膨張と破裂圧力と膨張直径
の測定を可能とする心金(マンドレル)システムに組立
られた。以下の表I及び図3から5を参照して、破裂及
びたが応力によって測定されるバルーンの強度、膨張し
た外側直径と膨張した長さにより間接的に測定されるコ
ンプライアンスが、それぞれ100%のPET、90%のPETと1
0%のSelar PT、80%のPETと20%のSelar PTから成る
バルーンについて比較される。破裂圧力(図3、表I、
第6行)はバルーンが膨張して破裂することで測定され
た。破損のたが応力(図4、表I、第7行)は、公知の
たが応力の方程式を用いて計算された。コンプライアン
スは、いくつかの形式で測定された。即ち、外側直径
(30psiの外側直径(OD))が測定され(表I、第9
行)、60psiと30psi(図5、表I、第10行)、及び90ps
iと30psi(図5、表I、第11行)における膨張された外
側直径のパーセント変化が測定され、また、60psiと30p
si(図5、表I、第12行)、及び90psiと30psi(図5、
表I、第13行)における膨張された長さのパーセント変
化が測定された。表Iは欄G、H、及びIにおいて様々
なバルーン間で試験された値における差異の有意性を示
している。
強度が比較される。図3を参照して、100%のPET、及び
PET添加物のブレンドから形成されたバルーンについて
表I、第6行に示された破裂圧力の棒グラフ表示が示さ
れている。これらのデータは、100%PETから形成された
バルーンと比較して添加物を含むバルーンについては、
破裂圧力はわずかな減少が観測されたに過ぎないことを
示している。図4には、バルーンの破損におけるたが応
力が棒グラフ形式で比較されている。同様に、PETと添
加物のブレンドから成るバルーンは100%PETのバルーン
と比較して、実質的なたが応力の減少は示さない。添加
物を含むバルーンの場合、破損時のたが応力は、100%P
ETから形成されたバルーンと比較して、10%未満しか減
少しない。
ライアンスが間接測定により比較される。図5を参照し
て、表I、第10−13行に示すように異なった圧力(60ps
i対30psi及び90psi対30psi)における膨張外側直径と長
さのパーセント変化の測定によるバルーンのコンプライ
アンスが棒グラフ形式で示されている。各々の場合、本
発明に従い形成された、添加物を含むバルーンは、100
%PETから形成されたバルーンよりも大きなパーセント
の膨張サイズを示す。添加物を採用したバルーンのパー
セント増加は、100%PETから形成されたバルーンよりも
少なくとも約25%高い。(例えば、表I、第10行を参照
して、90%/10%PET/Selarバルーンのパーセント増加に
おける変化は100%PETバルーンと比較して、1.3%であ
り、これは100%PETバルーンに対して添加物バルーンは
50%のパーセント増加である。)表I、第9行を参照し
て、30psiにおけるバルーンの膨張直径が与えられてい
る。添加物を含むバルーンは、100%PETから形成された
バルーンよりも大きな膨張直径を示す。
と添加物のブレンドを採用したバルーンについては、10
0%PETから形成されたバルーンと比較して、観測された
コンプライアンスが改善され、強度の減少はごくわずか
である。
したように、本発明に従い形成できる。例えば、膨張直
径が2から8mmの範囲で、破裂圧力が12気圧までの範囲
のバルーンが形成可能である。別の応用では、必要に応
じて、様々なサイズと強度のバルーンを採用できる。例
えば、PTCAに用いられる本発明に従うバルーンは、コン
プライアンスを増加し、冠動脈の狭窄の交差において低
い折りたたみ断面が有利である。
Claims (30)
- 【請求項1】支持部と、膨張穴と、該支持部に固定さ
れ、該穴と通じる医療バルーンを含む医療装置におい
て、 該バルーンが、主要な量の結晶ポリマーと、該結晶ポリ
マーの結晶構造に割り込むに十分な量のコンプライアン
スを向上させる添加ポリマーとを含むポリマー・ブレン
ドから成り、該添加ポリマー量がポリマー・ブレンドの
20%以下であることを特徴とする医療装置。 - 【請求項2】前記添加物が結晶ポリマーと混和しない請
求の範囲第1項記載の装置。 - 【請求項3】前記添加物が前記ブレンドのドメインを形
成する請求の範囲第2項記載の装置。 - 【請求項4】前記添加物が結晶ポリマーと混和する請求
の範囲第1項記載の装置。 - 【請求項5】前記添加物が非晶質ポリマーである請求の
範囲第1項記載の装置。 - 【請求項6】前記添加物がポリオレフィンである請求の
範囲第5項記載の装置。 - 【請求項7】前記添加物がポリエチレンである請求の範
囲第6項記載の装置。 - 【請求項8】前記添加物が結晶ポリマーである請求の範
囲第1項記載の装置。 - 【請求項9】前記添加物が液晶ポリエステル材料である
請求の範囲第8項記載の装置。 - 【請求項10】前記添加物が予備ブレンドである請求の
範囲第1項記載の装置。 - 【請求項11】前記添加物がPETとポリエチレンの予備
ブレンドである請求の範囲第10項記載の装置。 - 【請求項12】前記添加物がPETとポリオレフィンの予
備ブレンドである請求の範囲第10項記載の装置。 - 【請求項13】前記添加物が前記ポリマー・ブレンドの
5から10%である請求の範囲第1又は12項記載の装置。 - 【請求項14】前記結晶ポリマーが高い分子重量のPET
である請求の範囲第1項記載の装置。 - 【請求項15】前記PETが0.7以上の固有粘性を有する請
求の範囲第14項記載の装置。 - 【請求項16】前記バルーンが前立腺の拡張に適合され
ている請求の範囲第1項記載の装置。 - 【請求項17】前記バルーンが0.0006から0.0015インチ
の厚みを有する請求の範囲第1項記載の装置。 - 【請求項18】前記バルーンが6気圧より大きい破裂圧
力を有する請求の範囲第17項記載の装置。 - 【請求項19】前記バルーンが4から8気圧の破裂圧力
を有する請求の範囲第17項記載の装置。 - 【請求項20】前記バルーンが36,000lbsより大きなた
が強度を有する請求の範囲第1項記載の装置。 - 【請求項21】前記バルーンが10%以下の減少されたた
が応力で25%以上の向上されたコンプライアンスを示す
請求の範囲第1項記載の装置。 - 【請求項22】前記ポリマー・ブレンドのバルーンが自
由に膨張されて2軸配向されたバルーンを形成する請求
の範囲第1項記載の装置。 - 【請求項23】端部に膨張可能な拡張バルーンを支持す
るカテーテル・シャフトを含み、該バルーンはポリマー
・ブレンドを含み、該ブレンドは主要な量の結晶ポリマ
ーと、該結晶ポリマーの結晶構造に割り込むに十分な量
のコンプライアンスを向上させる添加ポリマーとを含む
ポリマー・ブレンドから成り、該添加ポリマー量がポリ
マー・ブレンドの20%以下である、拡張カテーテル。 - 【請求項24】支持部と、膨張穴と、該支持部に固定さ
れ、該穴と通じる医療バルーンを含む医療装置を形成す
る方法において、主要な量の結晶ポリマーと、該結晶ポ
リマーの結晶構造に割り込むに十分な量のコンプライア
ンスを向上させる添加ポリマーであって、ポリマー・ブ
レンドの20%以下である量の、添加ポリマーとのポリマ
ー・ブレンドを準備し、前記ブレンドをバルーンに形成
することを特徴とする医療装置の形成方法。 - 【請求項25】前記準備が結晶化可能なポリマーを前記
添加物と混合し、その後前記結晶可能なポリマーを結晶
化する請求の範囲第24項記載の方法。 - 【請求項26】前記形成が前記ポリマー・ブレンドのバ
ルーンの2軸配向された自由な膨張を含む請求の範囲第
24項又は第25項記載の方法。 - 【請求項27】前記結晶ポリマーを予備ブレンドの状態
の添加物と混合することを更に含む請求の範囲第26項記
載の方法。 - 【請求項28】前記予備ブレンドがPETとポリオレフィ
ンの予備ブレンドである請求の範囲第27項記載の方法。 - 【請求項29】支持部と、膨張穴と、該支持部に固定さ
れ、該穴と通じる医療バルーンを含む医療装置におい
て、 該バルーンが、主要な量のPETと、該PETの結晶構造に割
り込むに十分な量のコンプライアンスを向上させる添加
ポリマーとを含むポリマー・ブレンドから成り、該添加
ポリマー量がポリマー・ブレンドの20%以下であること
を特徴とする医療装置。 - 【請求項30】前記添加物がPETとポリオレフィンの予
備ブレンドである請求の範囲第29項記載の装置。
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