JP6830814B2 - Drug release catheter device and drug release method - Google Patents
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Description
本発明は、バルーンの外面に薬剤がコーティングされた薬剤放出カテーテル装置、及びバルーンの外面にコーティングされた薬剤を放出するステップを含む薬剤放出方法に関する。 The present invention relates to a drug release catheter device in which a drug is coated on the outer surface of a balloon, and a drug release method including a step of releasing the drug coated on the outer surface of the balloon.
従来より、カテーテルによって狭窄した血管を拡張する治療が行われている。例えば、バルーン拡張術において動脈の狭窄部分をバルーンカテーテルで拡張するには、ガイドワイヤをガイディングカテーテルに挿入して、その先端を狭窄部分付近に到達させる。このガイドワイヤに導かれるようにして、バルーンカテーテルをガイディングカテーテルに挿入して、そのバルーン部分を動脈の狭窄部分に到達させる。そして、バルーン部分を膨らませて動脈の狭窄部分を拡張させる(特許文献1〜3参照)。 Conventionally, treatment for dilating a narrowed blood vessel with a catheter has been performed. For example, in balloon dilatation, to dilate an arterial stenosis with a balloon catheter, a guide wire is inserted into the guiding catheter and its tip reaches the vicinity of the stenosis. Guided by this guide wire, the balloon catheter is inserted into the guiding catheter so that the balloon portion reaches the narrowed portion of the artery. Then, the balloon portion is inflated to dilate the narrowed portion of the artery (see Patent Documents 1 to 3).
また、バルーンカテーテルにより拡張された血管の狭窄部分が再び狭窄することを防止するために、血管の狭窄部分に局所的に薬剤を投与する治療が行われている。例えば、バルーンの外面に前述されように拡張された血管の狭窄部分において、パクリタキセルなどの再狭窄を防止する効能がある薬剤がコーティングされたバルーンカテーテルを用い、血管内においてバルーンが膨張されることにより、バルーンの外面が血管の狭窄部分の内壁に圧接される。これにより、バルーンの外面にコーティングされている薬剤が血管の内壁に塗布される(特許文献4,5参照)。 In addition, in order to prevent the narrowed portion of the blood vessel dilated by the balloon catheter from being narrowed again, a treatment is performed in which a drug is locally administered to the narrowed portion of the blood vessel. For example, by using a balloon catheter coated on the outer surface of the balloon with a drug having an effect of preventing restenosis such as paclitaxel in the narrowed portion of the dilated blood vessel as described above, the balloon is inflated in the blood vessel. , The outer surface of the balloon is pressed against the inner wall of the narrowed portion of the blood vessel. As a result, the drug coated on the outer surface of the balloon is applied to the inner wall of the blood vessel (see Patent Documents 4 and 5).
薬剤の効能が有効に発揮されるには、血管の内壁に薬剤を浸潤させることが望ましい。しかしながら、血管内において長時間に亘ってバルーンを膨張させると、血流が遮断される時間も長時間となり、心筋壊死や組織障害を誘発する可能性が高くなるので好ましくない。 In order for the drug to be effective, it is desirable to infiltrate the inner wall of the blood vessel. However, inflating the balloon in the blood vessel for a long time is not preferable because the blood flow is blocked for a long time and the possibility of inducing myocardial necrosis or tissue damage increases.
本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的短時間で血管の内壁に薬剤を浸潤させることができる薬剤放出カテーテル装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a drug release catheter device capable of infiltrating a drug into the inner wall of a blood vessel in a relatively short time.
(1) 本発明における薬剤放出カテーテル装置は、流体が流通する流路を有するシャフトと、上記シャフトの先端側に設けられており、流体が流入することにより膨張可能であって、外面に薬剤がコーティングされたバルーンと、流体を加熱する加熱部と、上記バルーンに流体を流入させるポンプと、流体の温度を検知する検知部と、上記ポンプの動作及び上記加熱部の加熱温度を制御する制御部と、を具備する。上記制御部は、上記ポンプにより上記バルーンに流体を流入させて膨張させると共に、上記検知部の検知信号に応じて当該流体を上記加熱部により60℃から90℃の範囲内に加熱する。 (1) The drug release catheter device in the present invention is provided on a shaft having a flow path through which a fluid flows and on the tip end side of the shaft, and can be expanded by the inflow of the fluid, and the drug can be applied to the outer surface. A coated balloon, a heating unit that heats the fluid, a pump that causes the fluid to flow into the balloon, a detection unit that detects the temperature of the fluid, and a control unit that controls the operation of the pump and the heating temperature of the heating unit. And. The control unit causes the balloon to flow into the balloon by the pump to inflate the balloon, and heats the fluid in the range of 60 ° C. to 90 ° C. by the heating unit in response to the detection signal of the detection unit.
バルーンに流体が流入されて膨張されることにより、バルーンの外面にコーティングされた薬剤が血管の内壁に接触する。また、流体が60℃から90℃の範囲内に加熱されることにより、血管の内壁も同程度の温度まで加熱される。これにより、比較的短時間で薬剤が血管の内壁に浸潤される。 When the fluid flows into the balloon and is inflated, the drug coated on the outer surface of the balloon comes into contact with the inner wall of the blood vessel. Further, when the fluid is heated in the range of 60 ° C. to 90 ° C., the inner wall of the blood vessel is also heated to the same temperature. As a result, the drug infiltrates the inner wall of the blood vessel in a relatively short time.
(2) 好ましくは、上記加熱部は、上記バルーンの内部空間において流体を加熱するものであり、上記検知部は、上記バルーンの内部空間において流体の温度を検知するものである。 (2) Preferably, the heating unit heats the fluid in the internal space of the balloon, and the detection unit detects the temperature of the fluid in the internal space of the balloon.
バルーンの内部空間において流体が加熱され、またバルーンの内部空間にある流体の温度が検知されるので、血管が加熱される温度が正確に制御される。 Since the fluid is heated in the internal space of the balloon and the temperature of the fluid in the internal space of the balloon is detected, the temperature at which the blood vessel is heated is accurately controlled.
(3) 好ましくは、上記加熱部は、光が照射されることにより発熱する金属製の発熱部材と、上記シャフトに挿通されて上記バルーンの内部空間にまで延出されており、基端に入力された光を先端から上記発熱部材へ照射する導光部材と、を備える。 (3) Preferably, the heating portion is inserted into the metal heating member that generates heat when irradiated with light and the shaft, and extends to the internal space of the balloon, and is input to the base end. A light guide member for irradiating the heat generating member with the generated light from the tip is provided.
これにより、簡素な構造によりバルーン内において流体を加熱することができる。 This allows the fluid to be heated in the balloon with a simple structure.
(4) 好ましくは、上記制御部は、上記ポンプを駆動して上記バルーンへ流体を還流させる。 (4) Preferably, the control unit drives the pump to return the fluid to the balloon.
流体の還流によって、バルーンの内部空間において流体の過剰な温度上昇を抑制できる。 The reflux of the fluid can suppress an excessive temperature rise of the fluid in the internal space of the balloon.
(5) 好ましくは、上記薬剤は、疎水性薬剤である。 (5) Preferably, the above-mentioned agent is a hydrophobic agent.
(6) 好ましくは、上記薬剤は、少なくともパクリタキセル又はその類似体を含む。 (6) Preferably, the agent comprises at least paclitaxel or an analog thereof.
これにより、血管の再狭窄を効果的に抑制できる。 Thereby, the restenosis of the blood vessel can be effectively suppressed.
(7) 本発明は、バルーンカテーテルのバルーンに流体を流入してバルーンを膨張させるステップと、上記流体を60℃から90℃の範囲内に加熱して、上記バルーンの外面にコーティングされた薬剤を放出するステップと、を含む薬剤放出方法として捉えられてもよい。 (7) In the present invention, a step of inflowing a fluid into a balloon of a balloon catheter to inflate the balloon and a drug coated on the outer surface of the balloon by heating the fluid in the range of 60 ° C. to 90 ° C. It may be regarded as a drug release method including a release step.
(8) 本発明は、バルーンカテーテルのバルーンに流体を流入してバルーンを膨張させるステップと、上記流体を60℃から90℃の範囲内に加熱するステップと、バルーンカテーテルの外面にコーティングされた薬剤を放出するステップと、を含む薬剤放出方法として捉えられてもよい。 (8) In the present invention, a step of inflowing a fluid into a balloon of a balloon catheter to inflate the balloon, a step of heating the fluid in the range of 60 ° C. to 90 ° C., and a drug coated on the outer surface of the balloon catheter. It may be regarded as a method of releasing a drug, which comprises a step of releasing a drug.
なお、内部の流体が加熱されるバルーンと、外面に薬剤がコーティングされたバルーンとは、必ずしも同一である必要はないし、同一のバルーンカテーテルに設けられる必要もない。 The balloon in which the internal fluid is heated and the balloon in which the outer surface is coated with the drug do not necessarily have to be the same, and need not be provided in the same balloon catheter.
本発明によれば、 バルーンに流体が流入されて膨張されることにより、バルーンの外面にコーティングされた薬剤が血管の内壁に接触し、また、流体が60℃から90℃の範囲内に加熱されることにより、血管の内壁も同程度の温度まで加熱されるので、比較的短時間で血管の内壁に薬剤を浸潤させることができる。 According to the present invention, when the fluid flows into the balloon and is inflated, the drug coated on the outer surface of the balloon comes into contact with the inner wall of the blood vessel, and the fluid is heated within the range of 60 ° C to 90 ° C. As a result, the inner wall of the blood vessel is also heated to the same temperature, so that the drug can be infiltrated into the inner wall of the blood vessel in a relatively short time.
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施態様にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施態様を変更できることは言うまでもない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Needless to say, the present embodiment is only one embodiment of the present invention, and the embodiments can be changed without changing the gist of the present invention.
図1に示されるように、薬剤放出カテーテル装置100は、バルーンカテーテル10と、レーザ発生装置25と、制御装置30(制御部に相当する。)と、ポンプ31とを備える。
As shown in FIG. 1, the drug
図1及び図2に示されるように、バルーンカテーテル10は、先端側にバルーン11が設けられたシャフト12を有する。シャフト12は、軸線方向101に長尺な部材である。シャフト12は、軸線方向101に対して湾曲するように弾性的に撓み得る管体である。湾曲していない状態のシャフト12が延びる方向を、本明細書における軸線方向101と定義する。また、図1に示されるバルーンカテーテル10において、血管に挿入される向きに対して後ろ側(図1における右側)を「基端側」と定義し、血管に挿入される向きに対して前側(図1における左側)を「先端側」と定義する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
シャフト12には、ガイドワイヤ用チューブ14、イン側チューブ17、アウト側チューブ18、ケーブル19、及び光ファイバ20が挿通されている。シャフト12の外径及び内径は、軸線方向101に対して必ずしも一定である必要はないが、操作性の観点からは先端側より基端側の剛性が高いことが好ましい。シャフト12は、合成樹脂やステンレスなど、バルーンカテーテルに用いられている公知の材質が使用できる。また、シャフト12は、必ずしも1種類の素材のみから構成される必要はなく、他素材からなる複数の部品が組み付けられて構成されていてもよい。
A
シャフト12の先端側に設けられたバルーン11は、イン側チューブ17を通じて内部空間に流体(例えば、生理食塩水や造影剤などの液体、空気などの気体)が流入することにより弾性的に膨張し、アウト側チューブ18を通じて内部空間から流体が流出することにより収縮する。すなわち、バルーン11の内部空間は、シャフト12に挿通されたイン側チューブ17及びアウト側チューブ18の各内部空間(流路に相当する。)と連通している。バルーン11の大きさは、例えば、軸線方向101の長さが20mm〜40mm程度であり、膨張時の直径が6mm〜8mm程度である。図1及び図2には、収縮した状態のバルーン11が示されている。バルーン11の材質及びバルーン11とシャフト12との固定方法は、バルーンカテーテルにおいて用いられる公知の材質及び方法を使用することができる。
The
バルーン11の外面24には、薬剤がコーティングされている。薬剤の物理的な状態は特に限定されない。薬剤としては、血管の組織治療に使用されるものが好ましい。また、薬剤は一種類に限定されず、複数種の薬剤が組み合わされてもよい。また、血管の内壁への薬剤の浸潤を向上させる作用効果は、特に疎水性薬剤において効果的に発揮される。具体的には、パクリタキセル、ラパマイシン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、ラパコン、ビタミンD2及びD3、並びにこれらの類似体及び誘導体が挙げられる。また、血管の再狭窄を効果的に抑制する観点では、薬剤が少なくともパクリタキセル又はその類似体を含むことが好ましい。
The
薬剤は溶媒に分散、可溶化、混合された状態でバルーン11の外面24にコーティングされる。溶媒は、水や生理食塩水、有機溶媒、これらの混合物などが使用できる。また、溶媒には、適当な添加剤が加えられてもよい。溶媒に対する薬剤の濃度は、例えば0.01〜20重量%が好ましい。
The drug is coated on the
薬剤を含む溶媒をバルーン11の外面24にコーティングする手法としては、キャスティング、スピニング、噴霧、液浸(浸漬)、インクジェットプリント、静電気技術などを使用することができる。また、バルーン11の外面24において薬剤を含む層の上下に別の層が積層されてもよい。例えば、薬剤を含む層の下側に、バルーン11の外面24から薬剤が溶出しやすいように例えば親水性の層が積層されてもよい。また、薬剤を含む層の上側に、薬剤を含む層の保護や血管へ挿入する際の円滑性を付与するために別の層が積層されてもよい。
As a method of coating the
シャフト12の基端にはハブ13が設けられている。ガイドワイヤ用チューブ14、イン側チューブ17、アウト側チューブ18、ケーブル19、及び光ファイバ20は、ハブ13を通じてシャフト12に挿通されており、軸線方向101に延出されている。すなわち、シャフト12内におけるガイドワイヤ用チューブ14、イン側チューブ17、アウト側チューブ18、ケーブル19、及び光ファイバ20の延出方向は、軸線方向101に概ね一致する。なお、ガイドワイヤ用チューブ14及びイン側チューブ17は、図3に示されるように、アウト側チューブ18の内部において互いに隣接している。光ファイバ20は、イン側チューブ17の内部に配置されている。また、ガイドワイヤ用チューブ14、イン側チューブ17、及びアウト側チューブ18を構成する材料は特に限定されないが、例えば、Pebax(登録商標)等の可撓性を有する熱可塑性エラストマーで形成することができる。
A
図1及び図2に示されるように、ハブ13を通じてシャフト12の内部に挿通されたガイドワイヤ用チューブ14の先端は、バルーン11の先端側から外部に露出され且つ開口している。ガイドワイヤ用チューブ14の先端側の周囲には先端チップ29が設けられている。先端チップ29はバルーン11の先端側を封止している。先端チップ29には、造影剤を素材としたマーカが設けられている。造影剤としては、例えば、硫酸バリウム、酸化ビスマス、次炭酸ビスマスなどが挙げられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the tip of the
図2に示されるように、ハブ13を通じてシャフト12の内部に挿通されたイン側チューブ17の先端位置は位置P1であり、ハブ13を通じてシャフト12の内部に挿通されたアウト側チューブ18の先端位置は位置P2である。すなわち、イン側チューブ17の先端は、アウト側チューブ18の先端よりバルーン11の先端側に位置している。換言すれば、イン側チューブ17の先端側の一部は、アウト側チューブ18から露出している。但し、イン側チューブ17及びアウト側チューブ18の先端の位置関係はこれに限定されない。
As shown in FIG. 2, the tip position of the in-
図1に示されるように、イン側チューブ17及びアウト側チューブ18の基端側の端部は、ポンプ31に接続されている。ポンプ31が駆動されることによって、イン側チューブ17を通じてバルーン11の内部空間に流体が流入し、アウト側チューブ18を通じてバルーン11から流出した流体がポンプ31に環流する。そして、バルーン11が膨張を維持するのに必要な圧力で流体がバルーン11へ流入し続けることによって、バルーン11は、軸線方向101の中央が最大径となるように軸線方向101と直交する径方向へ膨張する。
As shown in FIG. 1, the ends of the in-
図2〜図4に示されるように、イン側チューブ17の先端側の内側には、発熱部材22(加熱部を構成する部材に相当する。)が設けられている。本実施形態において、発熱部材22の先端位置は位置P3であり、発熱部材22の基端位置は位置P4である。すなわち、発熱部材22は、イン側チューブ17のうちのアウト側チューブ18から露出された部分の内壁面に沿って設けられている。軸線方向101における発熱部材22の長さは、例えば、17mm〜35mm程度であって、軸線方向101におけるバルーン11の長さに応じて適宜選択される。
As shown in FIGS. 2 to 4, a heat generating member 22 (corresponding to a member constituting the heating portion) is provided inside the tip end side of the
発熱部材22は、イン側チューブ17の内壁面を覆う円筒形状の部材であって、例えば図4に示されるように、金属線がコイル形状に巻回されたものである。但し、発熱部材22の具体的な構成はこれに限定されず、例えば、金属線が格子状に編まれたものであってもよいし、イン側チューブ17の内壁面にスパッタリングされた膜或いは点状のディポジッドなどであってもよい。これにより、発熱部材22は、バルーンカテーテル10が挿入された血管の形状に沿って湾曲することができる。また、発熱部材22は、例えば、ステンレスによって形成される。
The
図2に示されるように、バルーン11の内部空間には、温度センサ23(検知部に相当する。)が設けられている。温度センサ23の設置位置は、イン側チューブ17から流出した流体に接する位置であれば特に限定されないが、本実施形態ではイン側チューブ17の外壁面である。温度センサ23の具体例は特に限定されないが、例えば、熱電対などの公知のものを用いることができる。ケーブル19は、イン側チューブ17の外壁面に沿って軸線方向101に延出されており、温度センサ23と制御装置30とを電気的に接続している。すなわち、温度センサ23からの出力信号は、ケーブル19を通じて制御装置30に伝達される。
As shown in FIG. 2, a temperature sensor 23 (corresponding to a detection unit) is provided in the internal space of the
レーザ発生装置25は、制御装置30による制御の下で発生させたレーザ光を出力する公知の装置である。発生させるレーザ光の波長及び出力は特に限定されないが、本実施形態におけるレーザ発生装置25は、例えば、最大25Wの近赤外レーザ光を出力することができる。レーザ発生装置25は光ファイバ20(導光部材に相当する。)に接続されている。レーザ発生装置25が発生させたレーザ光は光ファイバ20へ出力される。
The
ハブ13を通じてシャフト12の内部に挿通された光ファイバ20は、シャフト12の途中においてイン側チューブ17の内部空間へ挿入されている。そして、光ファイバ20は、シャフト12に沿って発熱部材22の内側にまで延出されている。図2に示されるように、軸線方向101における光ファイバ20の先端21は、発熱部材22の内側に位置している。より詳細には、先端21は、軸線方向101における発熱部材22の中央より基端側に位置している。
The
光ファイバ20は、その基端側に入力されたレーザ光を先端21から発熱部材22へ向けて照射する。具体的には、レーザ発生装置25によって発生されたレーザ光は、光ファイバ20の基端に入力され、光ファイバ20内で全反射を繰り返しながら先端側に伝送され、先端21から拡散光として発熱部材22に照射される。
The
図4において一点鎖線で示されるように、光ファイバ20の先端21から出力されたレーザ光は、発熱部材22の内壁面で反射を繰り返しながら先端側に進行する。発熱部材22は、レーザ光が照射されることにより発熱する。なお、図4では、レーザ光が発熱部材22に到達した以降の軌跡の図示を省略している。また、レーザ光の拡散角は、光ファイバ20の直径及びレーザ光の周波数等によって変動する。
As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 4, the laser light output from the
制御装置30は、薬剤放出カテーテル装置100の全体を制御する演算装置を備えている。演算装置は公知のものであり、CPU、ROM、RAM、及びこれらに格納されたプログラムなどから構成される。制御装置30は、ケーブル19を通じて温度センサ23から取得した出力信号に基づいて、バルーン11内の温度を計測する。また、制御装置30は、所定の出力のレーザ光をレーザ発生装置25に出力させる。レーザ光の出力及び照射時間は、例えば、温度センサ23からの出力信号によって特定されるバルーン11内の温度に基づいて制御される。さらに、制御装置30は、イン側チューブ17及びアウト側チューブ18に接続されたポンプ31に所定の圧力及び流量の流体を出力させる。ポンプ31から出力された流体は、イン側チューブ17を通じてバルーン11の内部空間に流入し、アウト側チューブ18を通じてポンプ31に環流する。なお、各図には示されていないが、イン側チューブ17又はアウト側チューブ18の内部空間に圧力センサが設けら、その圧力センサの信号を制御装置30が受信することにより、バルーン11に還流される流体の圧力がモニタリングされてもよい。
The
[薬剤放出カテーテル装置100の使用方法]
以下に、薬剤放出カテーテル装置100の使用方法が説明される。この使用方法は、バルーンカテーテル10のバルーン11に流体を流入してバルーン11を膨張させるステップと、流体を60℃から90℃の範囲内に加熱して、バルーン11の外面24にコーティングされた薬剤を放出するステップと、を含む。[How to use the drug release catheter device 100]
The usage of the drug
バルーンカテーテル10は、拡張された血管の狭窄部分に薬剤を塗布するために血管に挿入される。予め血管に挿通されたガイドワイヤ(不図示)は、狭窄部分に到達している。このようなガイドワイヤの挿通は、例えば、特開2006−326226号公報や特開2006−230442号公報に開示された公知の手法によりなされる。
The
バルーンカテーテル10が血管へ挿入されるときには、バルーン11には流体が圧入されておらず、バルーン11は収縮した状態である。この状態のバルーンカテーテル10は、ガイドワイヤ用チューブ14の先端の開口から挿入されたガイドワイヤに沿って血管に挿入される。血管におけるバルーンカテーテル10の挿入位置は、例えば、ガイドワイヤ用チューブ14に設置されたマーカを放射線により確認することによって把握される。
When the
バルーン11が血管の狭窄部分に到達した後、制御装置30の制御の下でポンプ31が駆動されることにより、イン側チューブ17に流体が流入する。また、制御装置30の制御の下でレーザ発生装置25がレーザ光を発生させる。光ファイバ20から照射されて発熱部材22に到達したレーザ光は、一部が吸収されて発熱部材22の温度を上昇させ、その他が反射されて発熱部材22の先端側へ進行する。すなわち、レーザ光は、発熱部材22の先端側へ進行する過程で徐々に減衰する。イン側チューブ17内を流通する流体は、発熱部材22によって加熱されてバルーン11の内部空間に流入し、アウト側チューブ18を通じてバルーン11から流出する。バルーン11の内部空間に流入する流体は、バルーン11を膨張させると共に、バルーン11を加熱する。このようにして、バルーン11の膨張による加圧と、発熱部材22の発熱による加熱とを血管の狭窄部分に作用させることができる。
After the
膨張されたバルーン11の外面24は、血管の内壁に密接する。すなわち、外面24にコーティングされた薬剤を含む層が血管の内壁に密接する。また、バルーン11内において流体が加熱されることにより、外面24にコーティングされた薬剤を含む層、及び血管の内壁が加熱される。
The
バルーン11における流体の加熱は、血管の狭窄部分の内壁を目標温度まで上昇させるために行われる。具体的には、制御装置30は、温度センサ23の出力信号に基づいて、バルーン11内の流体の温度を、60℃から90℃の範囲内となる目標温度X±5℃となるようにレーザ光の出力を制御する。血管の内壁が60℃以上に加熱されることにより、血管の内壁を構成するコラーゲン繊維が局所的に熱変性され、分水の水素結合が部分的に外れてアモルフォス状に転移する。外面24にコーティングされた薬剤は、アモルフォス状に転移したコラーゲン繊維の内部へ浸潤する。つまり外面24にコーティングされた薬剤が血管へ放出される。
The heating of the fluid in the
熱変性したコラーゲン繊維は、その後に生体の体温である37℃に戻されると、一部は不可逆的にランダムコイル状となるものの、殆どが元の繊維の状態に可逆的に再結合する。このようなコラーゲン繊維の可逆的な熱変性により、薬剤がコラーゲン繊維の内部へ浸潤した後、コラーゲン繊維内に保持されると考えられる。 When the heat-denatured collagen fibers are subsequently returned to the body temperature of 37 ° C., some of them irreversibly become random coils, but most of them reversibly reconnect to the original fiber state. It is considered that such reversible heat denaturation of collagen fibers causes the drug to infiltrate the inside of the collagen fibers and then be retained in the collagen fibers.
他方、流体を90℃より高く加熱すると、血管において血栓が生じたり、タンパク質が熱変性したりするおそれが高くなる。このような観点からは、バルーン11内の流体の温度は、更に好ましくは60℃から80℃の範囲内であり、特に好ましくは60℃から70℃の範囲内である。
On the other hand, heating the fluid above 90 ° C. increases the risk of thrombi formation in blood vessels and thermal denaturation of proteins. From such a viewpoint, the temperature of the fluid in the
また、加熱時間(バルーン11が所定の温度に達してからの経過時間)は、バルーン11内における流体の目標温度Xによって異なるが、およそ15〜60秒の範囲内である。レーザ光の出力及び照射時間は、レーザ光の照射時間に対するバルーン11の温度変化を示すモデル関数及び温度センサ23からの出力信号等に基づいて、制御装置30によって制御される。
The heating time (elapsed time after the
[本実施形態の作用効果]
本実施形態によれば、バルーン11に流体が流入されて膨張されることにより、バルーン11の外面24にコーティングされた薬剤が血管の内壁に接触する。また、流体が60℃から90℃の範囲内に加熱されることにより、血管の内壁も同程度の温度まで加熱される。これにより、比較的短時間で薬剤が血管の内壁に浸潤される。[Action and effect of this embodiment]
According to the present embodiment, when the fluid flows into the
また、発熱部材22によりバルーン11の内部空間において流体が加熱され、また温度センサ23によりバルーン11の内部空間にある流体の温度が検知されるので、血管が加熱される温度が正確に制御される。
Further, since the
また、光が照射されることにより発熱する金属製の発熱部材22と、シャフト12に挿通されてバルーン11の内部空間にまで延出されており、基端に入力された光を先端から発熱部材22へ照射する光ファイバ20と、を備えるので、簡素な構造によりバルーン11内において流体を加熱することができる。
Further, a metal
また、制御装置30は、ポンプ31を駆動してバルーン11へ流体を還流させるので、バルーン11の内部空間において流体の過剰な温度上昇が抑制される。
Further, since the
[変形例]
なお、前述された実施形態では、光ファイバ20を伝送される光が指向性の高いレーザ光であったが、発熱部材22を発熱させるための光はレーザ光に限定されず、拡散光であってもよい。また、流体の加熱はバルーン11の外側で行われてもよい。例えば、バルーンカテーテル10の基端側において流体を加熱する電熱線などの公知の加温部を設けて、加熱された流体がバルーンカテーテル10のイン側チューブ17を通じてバルーン11へ流入されてもよい。[Modification example]
In the above-described embodiment, the light transmitted through the
また、前述された実施形態では、イン側チューブ17を通じてバルーン11に流体を流入させ、アウト側チューブ18を通じてバルーン11から流体を流出させる(すなわち、流体を環流させる)例が説明されたが、本発明はこれに限定されず、イン側チューブ17を通じてバルーン11に流体を流入させ、バルーン拡張術の終了後にイン側チューブ17を通じてバルーン11から流体を流出させてもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the fluid flows into the
また、前述された実施形態では、バルーン11に流体が流入されて膨張されることにより、バルーン11の外面24にコーティングされた薬剤が血管の内壁に接触する状態と、バルーン11の内部空間に存在する流体が60℃から90℃の範囲内に加熱される状態と、が少なくとも一部が重複しているが、これら2つの状態は、必ずしも重複している必要はない。例えば、バルーン11の内部空間に存在する流体が60℃から90℃の範囲内に加熱される状態が行われた後、バルーン11の外面24にコーティングされた薬剤が血管の内壁に接触する状態が行われてもよい。例えば、バルーンカテーテル10において、外面に薬剤がコーティングされたバルーンと、内部の流体が加熱可能なバルーンとが、独立して2つ設けられている実施態様では、前述された2つの状態が独立して行われ得る。すなわち、2つのうちの一方のバルーンを膨張させて内部の流体を加温した後、その一方のバルーンを収縮させ、その後に、2つのうちの他方のバルーンを加温された血管の内壁箇所へ移動させて膨張させることにより、他方のバルーンの外壁にコーティングされた薬剤が血管の内壁箇所へ塗布される。このような実施態様によれば、熱に弱い薬剤を、バルーンに流入された流体により加熱することなく、所望の血管の内壁箇所をバルーンによって加熱することができる。
Further, in the above-described embodiment, when the fluid flows into the
以下、本発明の実施例が示される。 Examples of the present invention are shown below.
[血管内膜への薬剤付着濃度、及び血管壁への薬剤侵達長の確認試験]
(実験方法)
恒温槽中で37℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃にそれぞれ温めたRhodamine Bの中にブタ頸動脈(血管)をピンセットで持ちながら15秒間浸した。血管を取り出して直ぐに37度の生理食塩水に1分間浸して冷却した。このとき、血管の内腔側に位置するピンセットに熱電対を挟み、デジタルペンレコーダ(DL8500、横河)で温度履歴を記録した。血管を冷却した後、血管の両端1mmほどを切り捨て、凍結ミクロトームで薄切し蛍光顕微鏡で観察、撮影した。薄切厚みは20μmとした。蛍光画像から画像解析により内膜(内腔から0.1mm)への付着薬剤濃度と血管径方向への薬剤侵達長を求めた。具体的には、1つの血管から2つの薄切切片の標本を作製し、画像解析を行った。血管内膜への薬剤付着濃度及び血管径方向への薬剤侵達長は、2つの薄切切片の標本から求めた物の平均値をN=1とした。[Confirmation test of drug adhesion concentration on blood vessel intima and drug invasion length on blood vessel wall]
(experimental method)
The porcine carotid artery (blood vessel) was immersed in Rhodamine B warmed to 37 ° C., 50 ° C., 55 ° C., 60 ° C., 65 ° C., and 70 ° C. in a constant temperature bath for 15 seconds while holding it with tweezers. The blood vessel was taken out and immediately immersed in a saline solution at 37 ° C. for 1 minute to cool. At this time, a thermocouple was sandwiched between tweezers located on the lumen side of the blood vessel, and the temperature history was recorded with a digital pen recorder (DL8500, Yokogawa). After cooling the blood vessel, about 1 mm at both ends of the blood vessel was cut off, sliced with a frozen microtome, and observed and photographed with a fluorescence microscope. The slice thickness was 20 μm. From the fluorescent image, the concentration of the adhering drug to the intima (0.1 mm from the lumen) and the length of drug invasion in the blood vessel radial direction were determined by image analysis. Specifically, two sliced specimens were prepared from one blood vessel and image analysis was performed. For the drug adhesion concentration to the intima and the drug invasion length in the blood vessel radial direction, the average value of the substances obtained from the specimens of the two sliced sections was set to N = 1.
(血管内膜への薬剤付着濃度の計測)
画像解析ソフトImage J(NIH、USA)を用いて血管内膜の4箇所の輝度を測定した。画像において1辺0.07mmの正方形を作り、各正方形内の蛍光輝度を測定した。測定した輝度を、検量線を用いた濃度に変換した。4箇所の濃度の平均値を計算した。(Measurement of drug adhesion concentration on the intima of blood vessels)
The brightness of the intima of the blood vessel was measured at four points using the image analysis software Image J (NIH, USA). Squares with a side of 0.07 mm were made in the image, and the fluorescence brightness in each square was measured. The measured luminance was converted to a density using a calibration curve. The average value of the concentrations at the four locations was calculated.
(血管径方向への薬剤侵達長の計測)
画像解析ソフトImage J(NIH、USA)を用いて血管内腔から外膜方向に引いた直線上の蛍光輝度を測定し、検量線を用いて濃度に変換した。パクリタキセルの薬効の閾値である10−8Mに相当する輝度に減衰するまでの距離を薬剤侵達長とした。この手順を4回繰り返し、4つの平均値を求めた。(Measurement of drug invasion length in the radial direction of blood vessels)
The fluorescence brightness on a straight line drawn from the blood vessel lumen toward the adventitia was measured using image analysis software Image J (NIH, USA), and converted to a concentration using a calibration curve. The distance until the brightness decreased to the brightness corresponding to 10-8 M, which is the threshold value of the drug efficacy of paclitaxel, was defined as the drug invasion length. This procedure was repeated 4 times and the average value of 4 was calculated.
(計測結果)
血管内膜への付着薬剤濃度と加温温度の関係を図5に示す。加温温度を上げるにつれて薬剤濃度が上昇した。37℃のコントロールと他の各温度とを比較すると、60℃以上で有意に薬剤濃度が上昇した。(Measurement result)
The relationship between the concentration of the drug adhering to the intima of the blood vessel and the heating temperature is shown in FIG. The drug concentration increased as the heating temperature was raised. Comparing the control at 37 ° C. with each of the other temperatures, the drug concentration increased significantly above 60 ° C.
血管径方向への薬剤侵達長と加温温度の関係を図6に示す。37℃のコントロールと他の各温度とを比較すると、65℃以上で有意に薬剤侵達長が上昇した。 The relationship between the drug invasion length in the blood vessel radial direction and the heating temperature is shown in FIG. Comparing the control at 37 ° C. with each of the other temperatures, the drug invasion length increased significantly above 65 ° C.
[パクリタキセルを用いた薬剤送達効率の確認試験]
(実験方法)
薬剤としてOregongreen488標識のパクリタキセル(インビトロジェン)を用いた。前述と同様に、恒温槽中で37℃、70℃にそれぞれ温めたパクリタキセルの中にブタ頸動脈(血管)をピンセットで持ちながらそれぞれ15秒間、1分間浸した。血管を取り出して直ぐに37℃の生理食塩水に1分間浸して冷却した。血管を冷却した後、血管の両端1mmほどを切り捨て、凍結ミクロトームで薄切し蛍光顕微鏡で観察、撮影した。薄切厚みは20μmとした。[Confirmation test of drug delivery efficiency using paclitaxel]
(experimental method)
Oregongreen488-labeled paclitaxel (Invitrogen) was used as the drug. In the same manner as described above, the pig carotid artery (blood vessel) was immersed in paclitaxel warmed to 37 ° C. and 70 ° C. in a constant temperature bath for 15 seconds for 1 minute while holding the pig carotid artery (blood vessel) with tweezers. The blood vessels were taken out and immediately immersed in physiological saline at 37 ° C. for 1 minute to cool. After cooling the blood vessel, about 1 mm at both ends of the blood vessel was cut off, sliced with a frozen microtome, and observed and photographed with a fluorescence microscope. The slice thickness was 20 μm.
画像解析ソフトImage J(NIH、USA)を用いて血管内腔から外膜方向に引いた直線上の蛍光輝度を測定し、血管径方向の蛍光輝度の減衰の様子を37℃と70℃で比較した。その結果を図7に示す。 Image analysis software Image J (NIH, USA) is used to measure the fluorescence brightness on a straight line drawn from the blood vessel lumen toward the adventitia, and the state of attenuation of the fluorescence brightness in the blood vessel radial direction is compared at 37 ° C and 70 ° C. did. The result is shown in FIG.
(試験結果)
15秒間、1分間の浸漬時間ともに、70℃の方が37℃に比べてパクリタキセルが血管に多く取り込まれる傾向が観察された。(Test results)
It was observed that paclitaxel was taken up more into the blood vessels at 70 ° C. than at 37 ° C. for both the immersion time of 15 seconds and 1 minute.
[FITC−デキストランを用いた薬剤送達効率の確認試験]
(実験方法)
薬剤としてFITC−デキストラン(分子量4kDa)を用いた。前述と同様に、恒温槽中で37℃,60℃,70℃にそれぞれ温めた0.2mg/mLのFITC−デキストランの中にブタ頸動脈(血管)をピンセットで持ちながらそれぞれ15秒間浸した。血管を取り出して直ぐに37℃の生理食塩水にそれぞれ1分間浸して冷却した。血管を冷却した後、血管の両端1mmほどを切り捨て、凍結ミクロトームで薄切し蛍光顕微鏡で観察、撮影した。薄切厚みは20μmとした。[Confirmation test of drug delivery efficiency using FITC-dextran]
(experimental method)
FITC-dextran (molecular weight 4 kDa) was used as a drug. In the same manner as described above, the porcine carotid artery (blood vessel) was immersed in 0.2 mg / mL FITC-dextran warmed to 37 ° C., 60 ° C., and 70 ° C. in a constant temperature bath for 15 seconds while holding the pig carotid artery (blood vessel) with tweezers. Immediately after removing the blood vessels, they were immersed in physiological saline at 37 ° C. for 1 minute to cool them. After cooling the blood vessel, about 1 mm at both ends of the blood vessel was cut off, sliced with a frozen microtome, and observed and photographed with a fluorescence microscope. The slice thickness was 20 μm.
前述と同様に、画像解析ソフトImage J(NIH、USA)を用いて血管内膜への薬剤付着濃度を計測した。その結果を、浸漬温度37℃,60℃,70℃でのFITC−デキストランの付着濃度は、それぞれ0.29μg/mL,0.03μg/mL,0.03μg/mLであった。 In the same manner as described above, the concentration of the drug attached to the intima of the blood vessel was measured using the image analysis software Image J (NIH, USA). As a result, the adhesion concentrations of FITC-dextran at the immersion temperatures of 37 ° C., 60 ° C., and 70 ° C. were 0.29 μg / mL, 0.03 μg / mL, and 0.03 μg / mL, respectively.
[加温による血管内膜の構造変化]
恒温槽中で37℃,70℃にそれぞれ温めた生理食塩水にブタ頸動脈を15秒間,30秒間浸した。血管を取り出して直ぐに37℃の生理食塩水に1分間浸して冷却した。血管をエタノールで脱水した後、t−ブチルアルコールでエタノールを置換し、凍結乾燥装置(VFD−21S、真空デバイス)を用いた乾燥させた。乾燥した血管をオスミウムコータ(HPC−1S、真空デバイス)で導電染色して、内膜弾性板表面を環境制御型電子顕微鏡で観察した結果を図8に示す。また、内膜弾性板表面を電界放射型走査型電子顕微鏡で観察した結果を図9に示す。[Structural change of intima due to heating]
The porcine carotid artery was immersed in physiological saline warmed to 37 ° C. and 70 ° C. in a constant temperature bath for 15 seconds and 30 seconds, respectively. The blood vessels were taken out and immediately immersed in physiological saline at 37 ° C. for 1 minute to cool. After dehydrating the blood vessels with ethanol, ethanol was replaced with t-butyl alcohol, and the blood vessels were dried using a freeze-drying device (VFD-21S, vacuum device). FIG. 8 shows the results of conductive staining of the dried blood vessels with an osmium coater (HPC-1S, vacuum device) and observation of the surface of the intima elastic plate with an environment-controlled electron microscope. Further, FIG. 9 shows the results of observing the surface of the intima elastic plate with a field emission scanning electron microscope.
加温温度37℃,70℃を対比すると、加温温度70℃の血管の内膜弾性板表面において、径が3〜7μmの孔が多数観察された(図8)。また、血管の内膜弾性板表面における網目構造の直径を、加温温度37℃,70℃で対比すると、加温温度70℃の血管の血管の内膜弾性板表面において網目構造の直径が拡がっていることが確認できた。画像解析により網目構造の直径を解析した結果、パクリタキセルの薬剤分子のおよその直径である50nmより広い網目(孔の数)の全体の網目(孔の数)に対する割合が、加温温度70℃では、加温温度37℃より1.7倍程度多くなっていることが確認された。 Comparing the heating temperatures of 37 ° C. and 70 ° C., many holes having a diameter of 3 to 7 μm were observed on the surface of the intima elastic plate of the blood vessel having a heating temperature of 70 ° C. (FIG. 8). Further, when the diameter of the network structure on the surface of the intima elastic plate of the blood vessel is compared at the heating temperatures of 37 ° C. and 70 ° C., the diameter of the network structure is expanded on the surface of the intima elastic plate of the blood vessel having the heating temperature of 70 ° C. I was able to confirm that. As a result of analyzing the diameter of the network structure by image analysis, the ratio of the network (number of holes) wider than 50 nm, which is the approximate diameter of the drug molecule of paclitaxel, to the total network (number of holes) is at a heating temperature of 70 ° C. It was confirmed that the heating temperature was about 1.7 times higher than the heating temperature of 37 ° C.
[加温による血管内膜の疎水性の変化]
恒温槽中で37℃,60℃,70℃にそれぞれ温めた生理食塩水にブタ頸動脈を15秒間浸した。血管を取り出して直ぐに37℃の生理食塩水に1分間浸して冷却した。血管を冷却した後、血管の両端1mmほどを切り捨て、凍結ミクロトームで20μmに薄切した。薄切した血管に0.5mMのANS(8-anilino-1-naphtalene sulfonic acid)を摘下して、蛍光顕微鏡画像を取得した。ANSは、疎水性環境下において、350nm励起光に対する量子収率が約200倍増加し、蛍光ピーク波長が515nmから455nmにシフトする性質を持つプローブである。画像解析ソフトImage J(NIH、USA)を用いてANSの蛍光輝度を解析した結果を図10に示す。図10に示されるように、加温温度が上昇するに伴ってANSの蛍光輝度が増加していることが確認された。[Changes in hydrophobicity of the intima of blood vessels due to heating]
The porcine carotid artery was immersed in physiological saline warmed to 37 ° C., 60 ° C., and 70 ° C. in a constant temperature bath for 15 seconds. The blood vessels were taken out and immediately immersed in physiological saline at 37 ° C. for 1 minute to cool. After cooling the blood vessel, about 1 mm at both ends of the blood vessel was cut off and sliced into 20 μm with a frozen microtome. A 0.5 mM ANS (8-anilino-1-naphtalene sulfonic acid) was removed from the sliced blood vessel, and a fluorescence microscope image was obtained. ANS is a probe having a property that the quantum yield with respect to 350 nm excitation light increases about 200 times and the fluorescence peak wavelength shifts from 515 nm to 455 nm in a hydrophobic environment. FIG. 10 shows the results of analyzing the fluorescence brightness of ANS using the image analysis software Image J (NIH, USA). As shown in FIG. 10, it was confirmed that the fluorescence brightness of ANS increased as the heating temperature increased.
10 バルーンカテーテル
11 バルーン
12 シャフト
17 イン側チューブ(流路)
18 アウト側チューブ(流路)
20 光ファイバ(導光部材、加温部)
22 発熱部材(加温部)
23 温度センサ(検知部)
24 外面
30 制御装置(制御部)
10
18 Out side tube (flow path)
20 Optical fiber (light guide member, heating part)
22 Heat generating member (heating part)
23 Temperature sensor (detector)
24
Claims (5)
上記シャフトの先端側に設けられており、流体が流入することにより膨張可能であって、外面に薬剤がコーティングされたバルーンと、
上記バルーンの内部空間における上記イン側チューブに設けられて、上記イン側チューブを流通する流体を加熱する加熱部と、
上記バルーンに流体を流入させるポンプと、
流体の温度を検知する検知部と、
上記ポンプの動作及び上記加熱部の加熱温度を制御する制御部と、を具備しており、
上記制御部は、上記ポンプにより、上記イン側チューブを流通する流体を上記バルーンに流入させ且つ上記アウト側チューブを通じて上記バルーンから流体を流出させて上記バルーンへ流体を還流させつつ上記バルーンを膨張させると共に、上記検知部の検知信号に応じて、上記バルーンに流入する流体を上記加熱部により60℃から90℃且つ15秒間から60秒間の範囲内に加熱し、
上記加熱部は、
レーザ光が照射されることにより発熱する金属製の発熱部材と、
入力されたレーザ光を上記発熱部材へ照射する導光部材と、を備える薬剤放出カテーテル装置。 A shaft with an in-side tube and an out-side tube through which fluid flows,
A balloon provided on the tip side of the shaft, which is inflatable by the inflow of fluid and whose outer surface is coated with a drug,
A heating unit provided on the in-side tube in the internal space of the balloon to heat the fluid flowing through the in-side tube, and a heating unit.
A pump that allows fluid to flow into the balloon,
A detector that detects the temperature of the fluid and
It includes a control unit that controls the operation of the pump and the heating temperature of the heating unit.
The control unit inflates the balloon while causing the fluid flowing through the in-side tube to flow into the balloon and flowing out of the balloon through the out-side tube to return the fluid to the balloon by the pump. At the same time, in response to the detection signal of the detection unit, the fluid flowing into the balloon is heated by the heating unit within the range of 60 ° C. to 90 ° C. and 15 seconds to 60 seconds .
The heating part
A metal heat-generating member that generates heat when irradiated with laser light,
A drug release catheter device including a light guide member that irradiates the heat generating member with an input laser beam .
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