JP4991542B2 - ナノチューブを含むバルーンを備えるバルーンカテーテル - Google Patents

Description

本発明は、医療器具に関する。

体には動脈や他の血管や他の体内管等の通路がある。これらの通路は、冠状動脈等のように、例えばプラークや腫瘍により狭窄したり閉塞することがある。狭窄や閉塞が起こると、狭窄した通路は、カテーテルシャフトにより担持される医療用バルーンを備えるバルーンカテーテルを使用する血管形成術において広げることが可能である。

血管形成術において、バルーンカテーテルは、狭窄（ｓｔｅｎｏｓｉｓ）、すなわち体内の血管の狭小を治療するために使用でき、バルーンを収縮させて、流体（例えば血液）の流れが制限される程度まで狭窄を起こしている血管の領域へ搬送される。備え付けられたガイドワイヤ上でカテーテルシャフトを通過させてカテーテルを目的部位へ進めることにより、バルーンを目標部位へ搬送することが可能である。目的部位への通路は蛇行および／または狭くなっている場合もある。目的部位に到達すると、バルーンは、例えば流体がバルーンの内部に注入されて拡張される。バルーンを拡張すると狭窄部が径方向へ拡張するため、血管が許容可能な量の流体を通過させることが可能になる。使用後には、バルーンを収縮させてカテーテルを後退させる。

血管形成術の後で、血管が再び狭小する再狭窄が起こることもある。再狭窄の発生を抑制するために、例えば、持続的なバルーン膨張、加熱バルーン、冷却バルーン、放射線、薬剤、および／またはステントを用いて治療部位を治療することができる。

本発明の目的は、上記した点に鑑みて改良されたバルーンを備えるバルーンカテーテル等の医療器具を提供することにある。

一態様において、本発明は、カーボンナノチューブ等の複数のナノチューブを含む低温バルーンカテーテルや加熱バルーンカテーテル等の医療器具を特徴とする。ナノチューブは、そのような医療器具の熱伝導率を向上させることができる。幾つかの実施例において、例えば複合材料を形成するために、ナノチューブをポリマーマトリックスに組み込むことにより、ナノチューブはそのような複合材料の力学的性質を向上させることができる。したがって、医療器具は、体内における進行を容易にする良好な伝熱性や良好な可撓性を提供することができる。

他の態様において、本発明は、長尺状シャフトおよび同シャフトに担持される拡張バルーンを備える医療システムを特徴とし、同バルーンは複数のナノチューブを有している。そのような医療システムは約３７℃未満にバルーンを冷却することができる。

他の態様において、本発明は、長尺状シャフトおよび同シャフトに担持される拡張バルーンを備える医療システムを特徴とし、同バルーンは複数のナノチューブを有している。そのような医療システムは約３７℃よりも高くバルーンを加熱することができる。

他の態様において、本発明は、長尺状シャフトおよび同シャフトに担持されかつ複数のナノチューブを有する拡張バルーンを備える医療器具を提供する工程と、そのようなバルーンを約３７℃未満に冷却する工程とを含む方法を特徴とする。このような方法は、バルーンを約０℃未満に冷却する工程を含むことができる。また、この方法はバルーンを体内管に接触させる工程を含むことも可能である。

他の態様において、本発明は、長尺状シャフトおよび同シャフトに担持されかつ複数のナノチューブを有する拡張バルーンを備える医療器具を提供する工程と、そのようなバルーンを約３７℃よりも高く加熱する工程とを含む方法を特徴とする。

他の態様において、本発明は、体内管腔へ搬送するための長尺状の可撓性シャフトと、同シャフトの先端部分において複数のナノチューブを含む組織加熱器とを備える医療器具を特徴とする。加熱器は抵抗加熱可能である。さらに、そのような医療器具は、３７℃よりも高い温度で加熱器を流体で加熱できる流体供給源を備えることも可能である。

他の態様において、本発明は、体内管腔へ搬送するための長尺状の可撓性であって複数のナノチューブを含む部分を有するシャフトと、シャフトのそのような部分を３７℃未満で流体により冷却できる流体供給源とを備える医療器具を特徴とする。シャフトのそのような部分は先端部分であってもよい。

これらの態様からなる実施例は以下の１つまたは複数の特徴を有することも可能である。ナノチューブは、単層カーボンナノチューブ等のカーボンナノチューブを含む。バルーンは、ポリマーと、約１重量％〜約５０重量％のナノチューブ等を含むナノチューブとからなるブレンドを含んでいてもよい。ナノチューブは官能基化されている。ナノチューブは、例えば、磁場により整列されている。ナノチューブは架橋されている。ナノチューブは、バルーンの内面および／またはバルーンの外面から延びる。医療システムは、バルーンの冷却、バルーンの内表面の冷却、および／またはバルーンの外表面の冷却が可能である。さらに、医療システムは、拡張バルーンを包囲する第２の拡張バルーンを備える。

他の態様において、本発明は、先端部および基端部を有するカテーテル、同先端部に配置されかつ複数のナノチューブを有するバルーン、同基端部に配置される加熱源または冷却源、およびそのような加熱源または冷却源からの熱または冷気をバルーンへ伝えるための導体（ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を備える医療器具を特徴とする。

実施例は以下の１つまたは複数の利点を有することも可能である。熱および／または冷気により治療部位を治療することにより、再狭窄の発生を抑制することが可能であり、末梢部分等においてステントを使用することが困難な場合に特に有効である。伝熱性が向上するため、治療部位が迅速に冷却または加熱されることにより、治療時間が短縮されたり、延長される医療処置から生じる悪影響を軽減できる。幾つかの実施例においては、ナノチューブにより、医療器具の強度等の物理的性質を向上させることも可能である。
また、本発明は、医療システムであって、加熱源および冷却源のいずれか一方と、先端部および基端部を有するカテーテルとを備え、同カテーテルは、長尺状シャフトと、同シャフトに担持される拡張バルーンと、先端部および基端部を有し、かつ、前記加熱源からの熱および冷却源からの冷気のいずれか一方を前記バルーンへ伝えるためのハイポチューブと、各々先端部および基端部を有し、かつ、前記バルーンの外表面に沿って長手方向に延びる１つまたは複数のファイバとを備え、同１つまたは複数のファイバの基端部は、前記ハイポチューブの先端部に連結されており、前記バルーンは、１０００ｎｍ未満の少なくとも１つの寸法を有する粒子状の複数のナノチューブおよび複数のナノファイバのいずれか一方を含む。

本発明の他の態様、特徴、効果は、好ましい実施例に関する記載及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

図１および２に関して、バルーンカテーテルシステム１５は、体内管へ搬送するように構成された長尺状のカテーテルシャフト２２、および同カテーテルシャフトの先端部分により担持される拡張バルーン２４を有するバルーンカテーテル２０を備える。カテーテルシャフト２２は、備え付けられたガイドワイヤ２８上においてバルーンカテーテル２０を通過させるためのガイドワイヤルーメン２６を有する。さらに、カテーテルシャフト２２は、膨張ルーメン３０および排出ルーメン３２を備えており、これらのルーメンはバルーン２４の内部と連通している。図示されるように、膨張ルーメン３０は、流体供給源３４および冷却流体供給源３６とも連通している。他のバルーンカテーテルシステムは、例えば、ワングに付与された米国特許第５９１５９６９号明細書、ハムリンに付与された同特許第５２７００８６号明細書、レノックスに付与された同特許第６４２８５３４号明細書に記載されている。幾つかの実施例においては、例えば、カテーテルシャフトは複数の同軸ルーメンを有することも可能である。

使用時に、流体は膨張ルーメン３０から注入されてバルーン２４の内部へ達する。例えば、血管形成術において血管の閉塞した治療部位を広げるために、排出ルーメン３２を通ってバルーン２４から排出される流体の速度よりも早い速度で、膨張ルーメン３０からバルーン２４の内部へ流体を注入することにより、バルーン２４をその治療部位において拡張することができる。バルーンが十分に拡張し、バルーンへ進入する流体とバルーンから排出する流体との間の圧力差により安定した状態の血流が維持されるまで、血管は径方向へ広げられる。血管を拡張する前後に、例えば再狭窄の発生を抑制すべく閉塞した部位を冷却バルーンにより治療することも可能である。冷却流体供給源３６からの冷却流体を十分な圧力で膨張ルーメン３０から送り、バルーン２４を拡張させて冷却バルーンを血管に接触させることも可能である。

また、図３に関して、バルーン２４は、バルーン内の流体と血管との間における伝熱性を向上させるように構成される。図示されるように、バルーン２４は、カーボンナノチューブ等の複数のナノチューブ３８およびポリマー４０を含む混合物３７から形成される。ポリマー４０は弾力性と可撓性をバルーン２４に付与するマトリックス材料として機能するため、バルーンは、蛇行する経路内を進行して治療部位へ到達して、膨張かつ収縮することができる。ナノチューブ３８は、可撓性に悪影響を及ぼすことなく、良好な熱伝導率を混合物３７に（例えばポリマー４０に対して）付与する。例えば、幾つかの実施例において、第１ポリマーおよび単層カーボンナノチューブを有する混合物は、温度に応じて第１ポリマーよりも約７０％〜約１２５％高い熱伝導率を有することも可能である。その結果、バルーン２４内の熱の伝達が容易となる。冷却流体がバルーン２４へ注入される処置において、治療部位はより迅速に冷却されるため、処置時間を短縮でき、延長される医療処置による悪影響を軽減することができる。さらに、バルーンの熱伝導率が高くなるためバルーンの熱耐性が減少し、血管が接触する温度がバルーン内に注入された冷却流体の温度により適合する。相対的に、バルーンの熱伝導率が低い場合は、流体の温度は、比較的伝導性の低いバルーンの伝熱性および／または比較的延長される処置に対する高い抵抗を補うために調節する必要がある。

さらに、熱伝導率を向上させることに加えて、ナノチューブ３８は、ポリマー４０の強度、靭性、弾性、耐久性等の物理的性質を向上させることが可能である。その結果、バルーン２４は、破裂強度やピンホールに対する抵抗等に対して妥協することなく、より薄壁を備えて形成することが可能である。例えば、幾つかの実施例において、ナノチューブ含有ポリマー複合材料は、純粋なポリマーの終局強度の約２倍の終局強度を有することも可能である。結果的に、同様の終局強度を維持するために、ナノチューブ含有ポリマーを含む構造体の厚さは、純粋なポリマーを含む構造体の厚さと比較して約５０％（例えば、約４０％、３０％、２０％、１０％未満）まで減少させることが可能である。壁の耐熱性は、熱伝導率を高めて壁厚を減少させることにより削減される。減少した壁厚は、バルーンの外形を縮小させるため、蛇行する経路を進行するための可撓性および比較的細い血管への到達性を高める。

幾つかの実施例において、ナノチューブは、バルーンの内面および／または外面上またはその付近に配置されて、伝熱性を向上させる。例えば、ナノチューブは表面に広がることも可能であり、および／または、ナノチューブは、表面から数ナノチューブの厚さ（例えば１以下）をなすことも可能である。バルーンの壁の断面厚を越えて、ナノチューブは互いに接近して（例えば接触して）もよい。特定のナノチューブは、バルーンの壁厚を補うことも可能である。

ナノチューブ３８は、１０００ｎｍ未満の少なくとも１つの寸法を有する粒子を含む。ナノチューブの例には、中空の単層カーボンナノチューブや中空の多層カーボンナノチューブ（バッキーチューブ（ｂｕｃｋｙｔｕｂｅ）と呼ばれることもある）等の中空カーボンナノチューブ、窒化ホウ素ナノチューブや窒化アルミニウムナノチューブ等のセラミックナノチューブ、金ナノチューブ等の金属ナノチューブが含まれる。特定のカーボンナノチューブは、例えば、ダイヤモンドと同等またはそれ以上の伝熱性を有し、金属と同様の導電性を有する。カーボンナノチューブは、例えば、米国テキサス州ヒューストン（（Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）に所在するライス大学（Ｒｉｃｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）およびカーボンナノテクノロジーズインク（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．（ＣＮＩ））より入手可能である。カーボンナノチューブの合成については、例えば、ブロニコフスキー他（Ｂｒｏｎｉｋｏｗｓｋｉ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ，１９（４），１８００−１８０５（２００１））、デービス他（Ｄａｖｉｓ ｅｔ ａｌ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２００４，３７，１５４−１６０）に記載されている。窒化ホウ素ナノチューブは、オーストラリア国キャンベラに所在するオーストラリア国立大学（Ｔｈｅ Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｃａｎｂｅｒｒａ、Ａｕｓｔｒａｌｉａ））より入手可能である。２種類以上のナノチューブを混合物３７に含めることも可能である。

ナノチューブ３８の物理的な寸法は、長さの単位および／または長さと幅の縦横比として表すことができる。ナノチューブ３８は、約０．１マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの平均的な長さを有する。例えば、長さは、約０．１マイクロメートル、０．５マイクロメートル、１マイクロメートル、５マイクロメートル、１０マイクロメートル、１５マイクロメートル以上であってもよく、および／または、約２０マイクロメートル、１５マイクロメートル、１０マイクロメートル、５マイクロメートル、１マイクロメートル、０．５マイクロメートル以下であってもよい。ナノチューブ３８は、約０．５ｎｍ〜約１５０ｎｍの平均的な幅、すなわち径を有することも可能である。例えば、幅、すなわち径は、約０．５ｎｍ、１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２５ｎｍ、５０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍ、１２５ｎｍ以上であってもよく、および／または、約１５０ｎｍ、１２５ｎｍ、１００ｎｍ、７５ｎｍ、５０ｎｍ、２５ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、１ｎｍ以下であってもよい。これに代えて、または、これに加えて、ナノチューブ３８は、約１０：１〜約５０，０００：１の長さと幅の縦横比を有するとして表すこともできる。例えば、長さと幅の縦横比は、約１０：１、１００：１、１，０００：１、２，５００：１、５，０００：１、１０，０００：１、２０，０００：１、３０，０００：１、４０，０００：１以上であってもよく、および／または、５０，０００：１、４０，０００：１、３０，０００：１、２０，０００：１、１０，０００：１、５，０００：１、２，５００：１、１，０００：１、１００：１以下であってもよい。ナノチューブは長く小径であることが望ましい。幾つかの実施例において、ナノチューブの長さは、バルーンの壁厚程度の長さまたはそれ以上の長さである。

混合物３７におけるナノチューブ３８の濃度は、例えば、ナノチューブの特定の組成、ナノチューブの寸法、ポリマー４０の組成、および／または目標の熱伝導率によって決定されてもよい。幾つかの実施例において、混合物３７は、約０．５重量％〜約５０重量％のナノチューブ３８を含む。例えば、混合物３７は、約０．５重量％、１重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、３５重量％、４０重量％、４５重量％以上のナノチューブ、および／または、約５０重量％、４５重量％、４０重量％、３５重量％、３０重量％、２５重量％、２０重量％、１５重量％、１０重量％、５重量％、１重量％以下のナノチューブを含むことも可能である。

幾つかの実施例において、ナノチューブ間の相互作用および／またはナノチューブとポリマー４０との間の相互作用を高めるために、ナノチューブ３８を変更することも可能である。ナノチューブは、例えば、ポリマー４０との相互作用を向上させる１つまたは複数の官能基により化学的に変更することも可能である。カーボンナノチューブの官能基化については、例えば、バール他（Ｂａｈｒ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００１，１２３，６５３６−６５４２）および米国特許出願公開第２００３／００９３１０７号明細書に記載されている。これに代えて、あるいは、これに加えて、ナノチューブ３８は、例えば照射することにより結合、すなわち架橋することも可能である。カーボンナノチューブの照射については、クラシェニンニコフ他（Ｋｒａｓｈｅｎｉｎｎｉｋｏｖ ｅｔ ａｌ．，Ｐｌａｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ，６６，２４５４０３（２００２））、クラシェニンニコフ他（Ｋｒａｓｈｅｎｉｎｎｉｋｏｖ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ ６５，１６５４２３（２００２））、および２００４年５月２０日付けにて出願された米国特許出願第 号明細書（代理人整理番号：１０５２７−５３２００１）に記載されている。

ポリマー４０は、例えば熱可塑性および熱硬化性材料を含むことが可能である。熱可塑性材料の例には、ポリオレフィン、ナイロン１２やナイロン１１やナイロン６／１２やナイロン６やナイロン６６等のポリアミド、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等）、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリビニル、ポリアクリル酸、フルオロポリマー、これらのコポリマーおよびブロックコポリマー（例えばＰｅｂａｘ（登録商標）等のポリエーテルやポリアミドのブロックコポリマー等）、およびこれらの混合物が含まれる。熱硬化性材料の例には、ＥＰＤＭ等のエラストマー、エピクロルヒドリン（ｅｐｉｃｈｌｏｒｏｈｙｄｒｉｎ）、ポリ尿素、ニトリルブタジエンエラストマー、シリコーン等が含まれる。エポキシやイソシアネート等の熱硬化性材料が使用されてもよい。また、生体適合性を有する熱硬化性材料が使用されてもよく、そのような例には、例えば、生分解性ポリカプロラクトン、ポリウレタンや尿素を含有するポリ（ジメチルシロキサン）、ポリシロキサンが含まれる。ポリイミド等の紫外線硬化性ポリマーを使用することも可能である。他のポリマーは、２００３年８月２１日付けにて出願された米国特許第１０／６４５０５５号明細書に記載されている。混合物３７は１つまたは複数のポリマー４０を含んでいてもよい。

ナノチューブ３８およびポリマー４０に加えて、混合物３７は、複合材料の形成を向上させる１つまたは複数の添加剤をさらに含んでいてもよい。例えば、混合物３７は、１つまたは複数の結合剤、すなわち相溶剤（ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ）、分散剤、安定剤、可塑剤、界面活性剤、および／または顔料を含むことも可能であり、これらはナノチューブとポリマーとの相互作用を向上させる。添加剤の例は、米国特許出願公開第２００３／００９３１０７号明細書に記載されている。

混合物３７は、ナノチューブ３８、ポリマー４０、任意で１つまたは複数の添加物を組み合わせ、その組み合わせたものは、複合材料生成技術を使用して加工して製造することが可能である。ナノチューブを含有する混合物を製造する方法は、例えば、ビアクク他（Ｂｉｅｒｃｕｋ， ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，８０，２７６７（２００２））に記載されている。組合せたものは、ブロー成形、フィルム成形、射出成形、および／または押出成形されてもよい。複合材料生成技術を使用して医療用管材を製造する方法の例は、米国特許出願公開第２００３／００９３１０７号明細書に開示されている。管材からバルーンを形成する方法は、例えば、２００２年１０月２日付けにて出願された米国特許出願第１０／２６３２２５号明細書（発明の名称：医療バルーン（Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂａｌｌｏｏｎ））、アンダーソンに付与された米国特許第６１２０３６４号明細書、ワングに付与された同特許第５７１４１１０号明細書、ノディンに付与された同特許第４９６３３１３号明細書に開示されており、これら特許文献に開示された内容は本願においても開示されたものとする。バルーンは、例えば、レーザ結合によりカテーテルシャフト２２に対して連結されてもよい。また、カテーテルシャフト２２は、２００３年８月２１日付けにて出願された米国特許出願第１０／６４５０１４号明細書に開示されている任意の多層管であってもよい。幾つかの実施例においては、カテーテルシャフト２２はナノチューブを含む。

他の実施例において、バルーン２４は、基板上にナノチューブ３８を蒸着させてから基板を除去して形成することが可能である。図４に関して、バルーン２４の形成方法４４には、除去可能な基板をバルーン形状において提供する工程（ステップ４６）が含まれる。例えば、図５に関しては、基板４８は、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）等の分解すなわち溶解可能な材料を成形（例えば射出成形）して、バルーン２４よりもわずかに小さい形状に形成してもよい。図示するように、基板４８は長手方向ルーメン５０およびらせん状に延びる溝５２を備える外面を有する。ルーメン５０により、温水等の物質が基板４８に流れて基板材料を除去することができる。以下に述べるように、溝５２により、補強材料がバルーンの周囲に延びることができる。これに代えて、あるいは、これに加えて、基板４８の外面をテクスチャード加工（例えばディンプル加工）や粗面加工して、ナノチューブを蒸着するために使用できる表面積を増加することができる。分解性ポリビニルアルコールは、例えば、クーパー他（Ｃｏｏｐｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ８^ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｄｅｔｒｏｉｔ ＭＩ，３６０，１４ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００２）に記載されている。幾つかの実施例において、ＰＶＯＨ等の基板材料は、例えば約０．５重量％〜約７０重量％（例えば、約０．５〜５０重量％、０．５〜１０重量％）のナノチューブを含む。

図４に関して、次にナノチューブ含有層４８を基板４８上に形成する（ステップ５４）。ナノチューブ４８は、１，１，２，２−テトラクロロエタン（ザイベックス社（Ｚｙｖｅｘ）より販売）とポリウレタン（Ｅｓｔａｎｅ（登録商標）にて販売）等の混合物に分散可能である。ナノチューブ３８は、ナノチューブの混合物を基板に吹き付けまたは基板を混合物内にディップコーティングすることにより基板４８上に蒸着されて、基板に第１層を形成する。幾つかの実施例において、ナノチューブ３８と１，１，２，２−テトラクロロエタンを含有する混合物を最初に基板４８に塗布してから、ナノチューブ、１，１，２，２−テトラクロロエタン、およびポリウレタンを含有する混合物を塗布する。それにより、バッキーペーパーと呼ばれることもあるナノチューブからなる層が、バルーンの内表面として形成されて熱伝導率を向上させる。他の実施例において、ナノチューブ３８は、ミーダー（Ｍｅａｄｏｒ，“ＵＶ Ｃｕｒａｂｌｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ”，Ｎｅｗ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｈａｍｐｔｏｎ ＶＡ，Ａｐｒｉｌ ２６−２７，２００１）に記載されているような、ポリイミドやポリエステル等の紫外線架橋ポリマーと混合することも可能である。

幾つかの実施例において、ナノチューブを含有する混合物４８は十分な低粘度を有しつつ、ナノチューブを整列させるために磁気により加工可能であり、ナノチューブはその混合物の熱伝導率を向上させる。ナノチューブは、ナノチューブ上の磁場により発生した磁気トルクの協動効果や、ポリマー鎖によりナノチューブ上に発生した流体力学トルクおよび粘性シアー（ｖｉｓｃｏｕｓ ｓｈｅａｒ）により、整列、すなわち配向され、これらはチョイ他（Ｃｈｏｉ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．ｏｆ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．９４，Ｎｏ．９，１ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２００３，６０３４−６０３９）に記載されているように、磁気異方性により磁場に反応する。ナノチューブは、例えばチョイ他に記載されているように、２５〜６０℃で約２〜４時間にわたって２５テスラ以下の磁場をかけることにより整列されてもよい。

基板４８がナノチューブを含有する実施例においては、基板の外部分すなわち外層は、基板に第１コーティングを形成する前に除去されてもよい。例えば、温水を使用してＰＶＯＨからなる層を除去してナノチューブを露出させてもよい。露出されたナノチューブは、基板から径方向へ不規則に突出して、第１コーティングと良好に接合できる。さらに、基板が完全に除去されると（以下に記載）、ナノチューブは部分的にバルーン内に埋設され、バルーンの表面に部分的に露出するため、高い熱伝導率をバルーンの内層に付与する。これに代えて、あるいは、これに加えて、バルーンは、以下に述べるように、突出、すなわち露出したナノチューブを有する外層を含むように形成することも可能である。

第１コーティングを強化するために、強化層を第１コーティング上に形成することも可能である（ステップ５６）。例えば、ステンレス鋼、炭素、Ｋｅｖｌａｒ（商標）からなる複数のファイバを溝５２に沿って基板４８に巻き付けることも可能である。これに代えて、あるいは、これに加えて、ナノチューブ含有ファイバを第１コーティングに巻き付けてもよい。ファイバにより、バルーン上に高充填性（例えば約５０重量％以下）のナノチューブを形成できる。ナノチューブ含有ファイバは、例えば、コ他（Ｋｏ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２０００，１５，Ｎｏ．１４，Ｊｕｌｙ １７，１１６１−１１６３）、およびアシュラフ アブド エル−ファタール アリ（“Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｆｉｂｒｉｌｓ Ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｐｉｎｎｉｎｇ”，ｔｈｅｓｉｓ ｂｙ Ａｓｈｒａｆ Ａｂｄ Ｅｌ−Ｆａｔｔａｈ Ａｌｉ，Ｄｒｅｘｅｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００２）に記載されているエレクトロスピニング法により形成することも可能である。

次に、ナノチューブ３８を含有する他の層は、所望の厚さが得られるまでナノチューブ混合物を１回または複数回塗布して形成することも可能である（ステップ５８）。部分的にバルーンから露出かつ部分的にバルーン内に埋設されるナノチューブを有する外層を形成するために、層３８が凝固する前にＰＶＯＨおよびナノチューブを含有する混合物を層３８に吹き付けて、ナノチューブを層に埋め込む。その後、温水等でＰＶＯＨを除去することも可能である。

基板４８は、温水等の適切な物質でルーメン５０を洗い流すことにより除去することができ、それによりナノチューブを含むバルーンが残る。上記した方法に関する実施例は、米国特許出願第１０／６２２６２１号明細書（発明の名称：医療器具およびその製造方法（Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ Ｓａｍｅ））にも開示されている。

バルーンを形成する他の方法には、２００４年５月２０日付けにて出願された米国特許出願第 号明細書（発明の名称：医療器具用の多層領域からなるレイヤ−バイ−レイヤアセンブリ（Ｌａｙｅｒ−ｂｙ−Ｌａｙｅｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｒｅｇｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、クライアント整理番号０４−００４８））に記載されているように、複数の交互に逆帯電される層を有する多層構造を形成する工程が含まれる。この構造は、例えば、帯電したナノ粒子を含有する複数の層と帯電した高分子電解質を含有する複数の層を交互に含むことも可能である。帯電は、例えば、官能基を共有結合することにより、および／または、１つまたは複数の帯電した両親媒性物質に層を接触させることにより、電位を用いて行うことが可能である。例示的な材料や技術は、上記の米国特許出願（クライアント整理番号０４−００４８）において開示されている。

他の実施例において、ナノチューブ含有層は、好適に成形されたフィルタからナノチューブを含有する混合物をろ過することにより形成することも可能である。図６に関して、ほぼバルーンの形状を有するフィルタ６１および成形拘束部６５（メッシュ構造等）を真空チャンバ６３内に配置する。成形拘束部６５によりフィルタ６１が真空下でその形状を維持する。次に、ナノチューブを含有する混合物６７（上記した１，１，２，２−テトラクロロエタン混合物等）を真空下にあるフィルタ６１へ挿入する。それにより、混合物６７はフィルタ６１からろ過されて（矢印方向）、フィルタの内壁にナノチューブの層が残る。ナノチューブおよび／またはポリマーからなる他の１つまたは複数の層は、ナノチューブからなる第１層上に形成され、および／または、ナノチューブからなる第１層は、上記したように任意の組合せにおいて強化される。フィルタ６１は除去されて完成したバルーンが提供される。他の実施例において、ナノチューブを含有する混合物を加圧下でバルーン形状を有するフィルタの壁に射出または吹き付けてもよい。

図１に関して、使用時に、備え付けられたガイドワイヤ２８上においてガイドワイヤルーメン２６を通過し、カテーテルを治療部位へ押圧することにより、バルーンカテーテル２０を治療部位へ搬送することも可能である。次に、流体供給源３４から膨張ルーメン３０を介してバルーン２４の内部へ流体を注入することにより、治療部位を径方向へ拡張する。その後、流体を排出ルーメン３２から除去してバルーン２４を収縮させる。

治療部位を径方向へ拡張する工程の前および／または後で、低温流体（液体（例えば冷却生理食塩水）や二酸化炭素や亜酸化窒素を含む液体／気体混合物等）を冷却流体供給源３６から、膨張ルーメン３０を介してバルーン２４の内部へ注入する。低温流体はバルーン２４を径方向へ拡張させて、冷却されたバルーンを体内管に接触させて体内管を冷却する。他の実施例において、１つの工程において、低温流体を用いて同時に体内管を径方向へ拡張させかつ冷却することも可能である。体内管を低温で治療する方法は、ジョーイ他に付与された米国特許第６４２８５３４号明細書およびジョーイ他に付与された同特許出願公開第２００２／００４５８９４号明細書に記載されている。

他の実施例において、他のバルーンカテーテルシステムのバルーンが、ナノチューブ３８を含むように形成されてもよい。図７に関してバルーンカテーテル７０は、内バルーン７２および内バルーン上に外バルーン７４を有する。内バルーン７２を低温治療に使用し、外バルーン７４を血管の膨張に使用して、内バルーンに不備がある場合に、低温流体が体内へ漏出しないようにする。バルーン７２または７４のどちらか一方、あるいは両方が、上述したようにナノチューブを含有することも可能である。バルーンカテーテル７０およびその使用方法に関する実施例は、米国特許出願公開第２００２／００４５８９４号明細書に記載されている。

図８に関して、バルーンカテーテル８０は、先端バルーン８２および基端バルーン８４を備え、両バルーンともカテーテルシャフト８６に担持される。先端バルーン８２は血管の拡張、基端バルーン８４は低温治療に使用することが可能である。バルーン８２，８４は、同じ組成物または異なる組成物から形成することが可能であり、例えば、先端バルーンはコンプライアント材料を含み、基端バルーンはノンコンプライアント材料を含むこともできる。バルーン８２，８４のどちらか一方、あるいはバルーン８２，８４の両方が、上述したようなナノチューブを含んでいてもよい。バルーンカテーテル８０およびその使用方法に関する実施例は、米国特許第６４２８５３４号明細書に開示されている。

幾つかの実施例において、例えばエレクトロスピニング法により形成されたナノチューブ含有ファイバは、医療バルーン上に配置されて、熱伝導率を向上させることができる。バルーンは従来技術によるバルーンであってもよく、バルーンは上述したようなナノファイバを含むことも可能である。ファイバはバルーンの周囲にらせん状に巻き付けられてもよく、および／または、図９に示すように、ファイバ９０がバルーン９２の長さに沿って長手方向に延びてもよい。図示するように、ファイバ９０の基端部は、ポリマーにより絶縁された金属ワイヤ等のハイポチューブ９４に対して連結される。ハイポチューブ９４の基端部は、液体窒素等の低温流体内に浸漬させて、伝導によりファイバ９０をさらに冷却することも可能である。さらに図示するように、ファイバ９０をポリマー絶縁部９６で覆うことにより、バルーン９２上のファイバ９０の部分に対してハイポチューブ９４からの熱の損失を抑止する。

他の実施例において、図１０に示すように、ファイバ９０は２つのハイポチューブ９４，１４０およびリザーバ１４２と連通することも可能である。図示するように、バルーンカテーテル１４４は、リザーバ１４２（例えばカテーテルシャフトに沿って係合する環状チャンバ）と連通するハイポチューブ９４，１４０を備える。リザーバ１４２はファイバ９０と連通する。使用時に、流体（例えば冷却剤）は、第１ハイポチューブ（例えばハイポチューブ９４）を通過して、流体をファイバ９０へ分配するリザーバ１４２に達し、さらに第２ハイポチューブ（例えばハイポチューブ１４０）を通過する。第２ハイポチューブから基端方向へ流出する流体は冷却されて、第１ハイポチューブへ再循環されて、例えば、流体の流れの閉ループを形成する。また、ファイバ９０はバルーンに沿ってほぼ長手方向に延びる。これに代えて、あるいは、これに加えて、ファイバ９０は、例えば、らせん状等の他の方向に延びることも可能である。

また、上述したナノチューブを含有するバルーンおよびナノチューブを含有する混合物は、加熱、すなわち温熱療法医療器具に使用することも可能である。
図１１に関して、バルーンカテーテル１００は、カテーテルシャフト１０２およびカテーテルシャフト１０２に担持されるバルーン１０４を備える。バルーンカテーテル１００は、シャフト１０２に担持される２つの環状の電気接点１０６，１０８をさらに備える。電気接点１０６，１０８は、シャフト１０２内で基端方向に延びて電源１１２に達するワイヤ１１０に接続されている。電源１１２は電気接点１０６，１０８の間に電流を流して、バルーン１０４内の膨張流体を加熱する。バルーン１０４および／またはバルーンカテーテル１００は、上述した任意の実施例により形成されてもよい。それにより、発生した熱が治療部位へ効果的に伝達される。温熱療法を用いて、例えば、腫瘍の治療、血管壁のプラークをグレイズ、すなわち平坦にして（例えば脱水や圧縮により）、血管の開通性を向上させることも可能である。バルーンカテーテル１００およびその使用方法については、レノックス他に付与された米国特許第４９５５３７７号明細書に開示されている。

幾つかの実施例において、ナノチューブは、冷却バルーンや加熱バルーンの選択された部分のみに組み込むことも可能である。例えば、ナノチューブは、バルーンの膨張可能な組織と接触する本体部分のみに組み込むが、カテーテルシャフトに連結されるテーパ状の円錐領域やスリーブ領域には組み込まなくてもよい。

上述したナノチューブを含有する混合物３７は、例えば凝固を誘発するために、組織を加熱できる医療器具に使用することも可能である。図１２に関して、高周波（ＲＦ）プローブ１１０は、ＲＦチップ１１４を有するシャフト１１２を備える。チップ１１４は、電極部分１１６、および電極部分に埋設されたサーミスタアセンブリ１１８を備える。サーミスタアセンブリ１１８は、１対のリード線１２０に接続されており、電極の周囲の組織の温度を間接的に表示するものとして、電極部分１１６の温度を感知できる。単一のＲＦ電極リード線１２２は、抵抗溶接部１２４において電極部分１１６と接続する。使用時に、ＲＦ電流は、プローブ１１０から体組織を通過して局所的に組織を加熱する。好適な実施例において、電極部分１１６は、上述したナノチューブを含有する混合物３７を含んで（例えばナノチューブを含有する混合物３７から形成されて）、プローブ１１０と周囲の組織との間の伝熱性や電気伝導性を向上させる。加えて、電極部分１１６内の熱耐性が比較的低いために、サーミスタアセンブリ１１８により感知された温度は、他の非金属材料に比べて、周囲組織の温度をより正確に表示する。また、混合物３７により構成された比較的軟質のチップは、比較的硬質のチップによる損傷の発生を抑止することができる。ＲＦプローブ、ガイドワイヤプローブ、鉗子器具、カテーテル等の加熱装置およびその使用方法の実施例は、レノックス他に付与された米国特許第５１２２１３７号明細書に開示されている。

さらに、他の温熱療法および温熱療法器具は、熱伝導率を向上させるためにナノチューブを含むことも可能である。そのような器具の例は、先端部分に加熱要素を有するカテーテルシャフトおよび／または冷却や加熱が可能な構造を備えており、例えば、ギンズバーグに付与された米国特許第５４８６２０８号明細書に記載されている。カテーテルシャフトの先端部分は、良好な熱伝導率を得るためにポリマーやナノチューブを含む複合材料から形成することも可能である。
以下の例は、例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
（例）
この例は、カーボンナノチューブおよびポリマーからなる複合材料を含む管材の製造方法を説明するものである。ポリマーは、米国ペンシルベニア州フィラデルフィアに所在するアトフィナ社（ＡｔｏＦｉｎａ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡ）から販売されるＰｅｂａｘ（登録商標）７２３３であり、カーボンナノチューブは、同マサチューセッツ州ケンブリッジに所在するハイペリオン・キャタリシス・インタ−ナショナル社（Ｈｙｐｅｒｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ， ＭＡ．）から販売されるＰＡ１２系カーボンナノチューブマスターバッチであるＭＢ４２２０であった。カーボンナノチューブの含有量は２０％であった。

Ｐｅｂａｘ７２３３ポリマーおよびＭＢ４２２０カーボンナノチューブは、重量比３：１において手で混ぜ合わされた。
次に材料を配合した。配合装置はサーモハークポリラボ（ＴｈｅｒｍｏＨａａｋｅ Ｐｏｌｙｌａｂ）システムを備えており、このシステムは、機器を搭載した駆動システム、１６ｍｍ共回転二軸押出し機、ダウンストリームクエンチングおよびペレット装置を備えている。ペレットは、ケトロンロスインウェイトフィーダ（Ｋｔｒｏｎ ｌｏｓｓ ｉｎ ｗｅｉｇｈｔ ｆｅｅｄｅｒ）を使用して、押出し機へ供給された。配合工程において二軸押出し機を使用して混合を行った。混合物は２４ｇ／分で送られた。スクリュー速度は２５０ｒｐｍであった。また、融解温度は約２３７℃であった。

これらの配合されたペレットは管材の押出し成形に使用された。管材寸法は０．０３５５内径（ＩＤ）×０．０６０５外径（ＯＤ）であった。０．７５−インチ（約１．９０５ｃｍ）ブラベンダー押出し機は、管材の押出し成形に使用された。バレル温度は３６０／３８５／４００Ｆ（約１８２．２２℃／１９６．１１℃／２０４．４４℃）であり、ダイ温度は４１０Ｆ（約４１０℃）であった。押出しラインは、４５ｒｐｍの０．１６ｃｃ−メルトポンプおよび５５ミクロンフィルタを搭載していた。エリアドローダウン比（ａｒｅａ ｄｒａｗ ｄｏｗｎ ｒａｔｉｏ）は８．６８であった。

本明細書において参照された全ての公報、出願及び特許は、本願においても開示されたものとする。
他の実施例もまた、特許請求の範囲内にある。

バルーンカテーテルシステムおよびバルーンカテーテルの一部の長手方向の断面を示す図。 図１の２−２線におけるバルーンカテーテルの断面図。 図１のバルーンカテーテルの一部を示す図。 医療バルーンの製造方法を示すフローチャート。 医療バルーンを製造するための基板を示す図。 医療バルーンを製造するための装置を示す図。 内バルーンおよび外バルーンを有するバルーンカテーテルを長手方向の断面に沿って示す図。 基端バルーンおよび先バルーンを有するバルーンカテーテルを長手方向の断面に沿って示す図。 バルーンカテーテルを示す図。 バルーンカテーテルを示す図。 バルーンカテーテルの長手方向の断面を含むバルーンカテーテルシステムを示す図。 長手方向の断面に沿ってプローブを示す図。

Claims (13)

1. 医療システムであって、
   加熱源および冷却源のいずれか一方と、
   先端部および基端部を有するカテーテルとを備え、同カテーテルは、
   長尺状シャフトと、
   同シャフトに担持される拡張バルーンと、
   先端部および基端部を有し、かつ、前記加熱源からの熱および冷却源からの冷気のいずれか一方を前記バルーンへ伝えるためのハイポチューブと、
   各々先端部および基端部を有し、かつ、前記バルーンの外表面に沿って長手方向に延びる１つまたは複数のファイバとを備え、同１つまたは複数のファイバの基端部は、前記ハイポチューブの先端部に連結されており、
   前記バルーンは、１０００ｎｍ未満の少なくとも１つの寸法を有する粒子状の複数のナノチューブおよび複数のナノファイバのいずれか一方を含む、医療システム。
2. 前記ナノチューブは複数のカーボンナノチューブを含む請求項１に記載の医療システム。
3. 前記ナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、中空の多層カーボンナノチューブ、セラミックナノチューブ、および金属ナノチューブのいずれかを含む請求項１に記載の医療システム。
4. 前記バルーンはポリマーおよび前記ナノチューブからなるブレンドを含む請求項１に記載の医療システム。
5. 前記ブレンドは１重量％〜５０重量％のナノチューブを含む請求項４に記載の医療システム。
6. 前記ナノチューブは官能基化される請求項１に記載の医療システム。
7. 前記ナノチューブは架橋される請求項１に記載の医療システム。
8. 前記ナノチューブは所定の方向に整列される請求項１に記載の医療システム。
9. 前記ナノチューブは前記バルーンの内面から延びる請求項１−８のいずれか一項に記載の医療システム。
10. 前記ナノチューブは前記バルーンの外面から延びる請求項１−９のいずれか一項に記載の医療システム。
11. 前記バルーンの内表面を冷却することができる請求項１に記載の医療システム。
12. 前記バルーンの外表面を冷却することができる請求項１に記載の医療システム。
13. 前記拡張バルーンを包囲する第２拡張バルーンをさらに備える請求項１に記載の医療システム。

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