KR20010030931A - 풍선 카테테르 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

풍선이 확장된 후의 내관이 느슨해지는 것을 방지하여 다시 접히는 성질을 향상시키고, 외관과 풍선의 접합부분의 강성의 불연속을 완화하여 꺽임을 방지하고, 혈관내의 전진성과 협착부의 통과성을 높여 아코디언 현상을 방지하여 압력 전달성을 향상시키는 풍선 카테테르를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 풍선 카테테르는 적어도 카테테르의 선단부 부근에 있어서 내관(5)과 외관(4)으로 구성되는 2중관 구조를 구비하는 카테테르 샤프트(1)와 그 카테테르 샤프트(1)의 선단부에 배치되는 풍선(3)을 구비하고, 상기 외관(4)의 적어도 선단부에 그 외관(4)의 내경 보다도 작은 외경을 구비함과 아울러 상기 내관(5)의 외경보다도 큰 내경을 구비하는 가이드 튜브(11)를 상기 외관(4)과 2중관이 되도록 배치함과 아울러 그 가이드 튜브(11)의 내부에는 상기 내관(5)이 고정되지 않고 축방향으로 관통되는 구조를 구비하고 있다.

Description

풍선 카테테르 및 그 제조방법{BALLOON CATHETER AND METHOD OF PRODUCTION THEREOF}

일반적으로 풍선 카테테르는 카테테르 샤프트와 그 카테테르 샤프트의 선단부에 형성된 혈관 확장용 풍선으로 구성된다. 이러한 풍선 카테테르를 사용한 혈관 성형술은 이하의 순서로 이루어진다. 우선 가이드 와이어(guide wire)를 협착부 등의 병변부위(病變部位)로 통과시켜 그 가이드 와이어를 따라 풍선 카테테르를 삽입시키고 풍선을 병변부위와 일치시키고 인플레이션 루멘(inflation lumen)에 적절히 희석시킨 조영제(造影劑) 등을 공급하여 풍선을 팽창시킨다. 팽창후에는 풍선을 감압, 수축시켜 풍선 카테테르를 체내에서 제거한다.

이하, 종래의 풍선 카테테르의 구체적인 예와 그 문제점을 설명한다.

도5는 종래의 풍선 카테테르의 선단부의 단면구조를 나타낸다. 도면에 있어서, 부호80은 카테테르 샤프트, 81은 내관(內管), 82는 외관(外管), 83은 풍선, 84는 X선 불투과 마커(x線 不透過 marker)를 나타낸다. 또한 카테테르 샤프트(80)의 선단부에 형성된 풍선(83)의 후방측(後方側) 일단(85)은 외관(82)의 선단부에 접합되고, 풍선(83)의 전방측(前方側) 일단(86)은 내관(81)의 선단부 부근에 접합되어 있다. 이와 같은 풍선(83)을 감압하여 수축시키면 도6에 나타내는 바와 같이 접힌 상태가 된다. 이러한 구조의 풍선 카테테르를 난이도가 높은 병변부위에 사용하는 경우, 다음과 같은 문제가 발생한다. 즉 의사가 풍선 카테테르의 기단부에 힘을 가하여 풍선을 고도의 협착부와 일치시킬 때에 두께가 얇은 풍선(83)이 주름 모양으로 변형되어(아코디언 현상(accordion 現象)이라고 함) 상기 기단부에 가해진 힘이 선단부에 충분히 전달되지 않아, 카테테르가 병변부위를 통과할 수 없게 되어 풍선을 협착부와 정확하게 일치시킬 수 없다는 문제가 발생한다. 그 원인은, 외관(82) 및 내관(81)은 카테테르의 기단부에 있어서 분기 허브(分岐 hub) 등에 강하게 고정되어 있는 한편, 선단부에 있어서는 두께가 얇은 풍선(83)으로 약하게 연결되어 있으며 상기 선단부와 기단부 사이의 중간부에 있어서는 전혀 고정되어 있지 않기 때문이다.

이 문제를 해결하기 위해서 도7에 나타내는 바와 같은 구조의 풍선 카테테르가 제안되고 있다(예를 들어, 일본국 특개평 3-51059호 공보, 일본국 특개평 4-2363호 공보 및 일본국 특개평 5-137793호 공보 참조). 도면에 있어서, 부호90은 카테테르 샤프트, 91는 내관, 92는 외관, 93은 풍선, 94는 X선 불투과 마커를 나타낸다. 즉, 외관(92)의 선단부 부근에서 내관(91)이 그 외관(92)의 내벽면에 접합되어 있으며 이 접합부(95)에 의하여 외관(92)과 내관(91)이 강하게 고정되어 있으므로, 협착이 심한 병변부위에 대해서도 풍선(93)이 주름모양으로 변형되지 않고 의사가 가하는 압력이 선단부에까지 전달되도록 되어 있다. 그러나 이러한 풍선 카테테르에서는 다음과 같은 문제가 있다.

즉, 병변부위에 풍선을 위치시켜 팽창시킬 때에 압력유체(壓力流體)에 의하여 가해진 압력에 의하여 풍선은 직경방향과 길이방향으로 팽창하지만, 풍선내의 내관, 즉 외관의 선단부와 풍선의 선단부 사이에 위치하는 내관은 풍선이 길이방향으로 신장됨에 따라 늘어나 버린다. 다음에 협착부의 확장이 종료되고 풍선을 수축시킬 때에 풍선(93)을 내압이 있는 재료로 제작하였으므로 풍선의 치수는 원래의 값으로 돌아가지만, 도8에 나타내는 바와 같이 늘어난 내관(91)은 원래의 길이로 돌아가지 않고 느슨한 상태가 되어 버린다. 그 이유는 내관이 통상 가이드 와이어의 슬라이딩성을 중요시하는 재료로 구성되므로, 풍선과 같은 탄성 변화가 나타나지 않으며 용이하게 소성변형이 되며 용이하게 늘어나기 때문이다. 이와 같은 상태가 되면 풍선의 주름에 대하여 내관의 위치가 벗어나므로 감압시에 풍선이 다시 접히는(다시 접히는 성질)이 극단적으로 저하되어 윙잉(winging)이 발생되고, 카테테르를 협착부로 다시 통과시키려고 하여도 날개가 걸려 통과될 수 없게 되는 경우가 많다. 즉 풍선이 한번 팽창하여 버리면 두번째 이후의 병변부위를 통과하기 어렵게 된다는 문제가 있다. 이 상황을 도9 및 도10에 나타내어 설명한다. 도9(a)는 풍선(93)을 내관(91) 주위로 서로 반대방향으로 접은 상태를 나타내고, 도9(b)는 날개(93a, 93b)가 충분히 접히지 못하고 돌출된 상태를 나타내는 것이다. 또한 도10(a)은 풍선(93)을 내관(91)의 주위로 같은 방향으로 접힌 상태를 나타내고, 도10(b)은 날개(93a, 93b)가 충분히 접히지 못하고 돌출된 상태를 나타내는 도면이다.

또한 도5 및 도7에 나타낸 풍선 카테테르 모두의 공통적인 문제점으로서, 외관 선단부에서 강성이 크게 변하므로 풍선 카테테르의 취급시나 가이드 와이어의 교환시에 이 부분이 꺽기 쉽다는 문제점이 있다. 이것은 외관 선단부 보다 앞부분이 얇은 내관과 얇은 풍선 밖에 없으므로 강성의 불연속이 생기기 때문이다.

다음에 종래의 풍선 카테테르 선단부의 최말단부(最末端部)에 관한 문제점을 도21 ∼ 도26을 참조하면서 설명한다. 도21는 풍선 카테테르 선단부의 최말단부를 나타내는 확대 단면도이다. 도면에 있어서 부호 100은 풍선, 101은 내관을 나타내며, 상기 내관(101)은 풍선(100)의 선단부를 관통하여 돌출하고 있고 그 풍선의 선단측 접착부(102)와 접착제층(103)으로 접착되어 있다. 상기 내관(101)의 선단부는 그 내관의 튜브 형상을 그대로 구비하며, 최선단부에서는 가장자리(104)를 구비하고 있다. 그러나 이 가장자리(104)는 혈관중의 병변부위를 통과할 때에나 굴곡부위를 통과할 때에 걸리게 되어 병변부위의 통과성, 굴곡부위의 통과성이 저하된다는 문제가 있다.

여기에서 내관의 최선단의 가장자리 부분만을 제거한 종래예가 제안되고 있지만, 협착도가 높은 병변부위 등에서는 병변부위의 통과성 및 굴곡부위의 통과성의 문제를 만족스럽게 해결할 수 없었다. 이 통과성을 만족스럽게 해결하기 위하여 풍선 카테테르의 선단 팁(tip)을 부드럽게 하는 종래기술, 일본국 특개평 2-271873호 공보나 일본국 특개평 5-253304호 공보에 기재된 것이 제안되었다. 상기 공보에 있어서도 풍선(110)(120)의 선단부의 슬리브(sleeve部) 부분(111)(121)이 가이드 와이어용 루멘(lumen)을 형성하는 (112)(122) 보다 돌출되어 있는 구조가 개시되어 있다(선단 팁의 개략적인 단면을 나타내는 도22 및 도23을 참조). 여기에서 도22에 나타내는 예는 풍선(110)과 일체로 형성된 슬리브 부분(111)이 선단쪽으로 감에 따라 그 외경이 계단 모양으로 줄어들며, 도23에 나타낸 예는 슬리브 부분(121)이 선단쪽으로 감에 따라 외경의 선단 부분이 끝이 가는 테이퍼 모양으로 줄어든다. 그러나 최근의 풍선에는 내압의 강도가 요구되어 왔으므로 적게 신장되며 비교적 딱딱한 소재로 제작할 필요성이 대두되었다. 그 결과 상기의 슬리브 부분에 형성된 선단 팁으로서는 강성이 높은 것이 필요하게 되었다.

또한 통과성을 좋게 하기 위해서는 선단 팁을 가느다랗게 형성할 필요도 있다. 따라서 종래 기술에서는 국제공개 WO 88/6465호 공보 등에 선단 팁의 최선단부의 직경을 축소시킨 풍선 카테테르 등이 나타나 있는데, 이것은 가이드 와이어용 루멘을 형성하는 튜브(내관)에 풍선 선단부의 슬리브를 융착하여 튜브와 슬리브를 2층으로 형성한 후에 이 2층을 면처리하는 기술이다.

상기 일본국 특개평 2-271873호 공보에는 풍선 선단부의 슬리브부분이 내관 선단부보다 돌출하여 풍선의 슬리브부가 카테테르의 최선단부를 형성하고 있는 구조가 개시되어 있다. 그 효과로서 풍선 선단부의 슬리브와 내관 사이의 고착거리를 적게 할 수 있음과 아울러 고착면적을 크게 할 수 있음으로써 선단 팁이 유연화되며 또한 풍선 선단부의 슬리브와 내관의 고착부분이 카테테르의 외부표면으로 노출되지 않으므로 카테테르를 삽입할 때에 그 고착부분에서 풍선 선단부가 벗겨지는 것을 방지하는 것이 나타나 있다. 그러나 최근에는 선단 팁의 유연화, 소경화를 동시에 만족시키는 것이 요구되고 있으며 풍선 선단부의 슬리브와 내관 사이의 고착거리를 적게 함과 아울러 고착면적을 크게 하여 유연화를 도모할 수 있으나, 튜브와 슬리브의 2층부분의 직경을 줄이거나 테이퍼화하는 것은 구조상 어려우며 아무리 해도 2층부분의 직경을 작게 하는 것에는 한계가 있다. 또한 2층에서 1층으로 변하는 부분에서 급격한 단차가 발생할 수 있으므로, 이것은 굴곡되어 있고 협착도가 높은 병변부위로 풍선 카테테르의 선단부를 통과시키는 경우에 큰 장애가 되었다.

또한 더욱 난이도가 높은 병변부위나 굴곡도가 높은 부분의 병변부위 및 스텐트(stent) 내부 등에서는 표면 저항이 크므로 의료현장에서는 통과성이 높은 것이 요구되고 있다.

이를 위해서는 유연성이나 슬림성의 향상이 더욱 요구되고 있다. 즉, 풍선 카테테르, 가이드 와이어가 간신히 통과할 수 있을 정도의 틈을 따라서 통과할 수 있는 슬림성과, 예각으로 굴곡되어 있는 병변부위로 삽입되어 있는 가이드 와이어를 충실히 따라가는 풍선 카테테르의 높은 추수성(追隨性)을 필요로 하고 있다(도24, 도25 참조). 여기에서 도24 및 도25에 있어서, 부호 130은 풍선, 131은 풍선(130)의 전방측 슬리브, 132는 선단 팁, 132a는 선단 팁의 선단부, 133은 가이드 와이어를 나타내고, 140은 혈관, 140a는 협착부, 140b는 혈관(140)으로부터 분기된 분기혈관이다. 이와 같이 굴곡도가 큰 병변부위나 급격한 각도로 분기된 병변부위에 대하여 가이드 와이어를 충실히 따라가는 추수성이 충분하지 않은 경우에 풍선 카테테르를 삽입시키는 도중에 가이드 와이어가 꺾이는 일이 발생하는 경우가 있다. 또한 최근에는 풍선 카테테르에 의하여 확장된 혈관의 지름을 유지하기 위하여 스텐트(141)가 널리 사용되고 있다(도26 참조). 이 스텐트 내에서의 재협착 또는 스텐트를 설치한 선단부 부근에서의 재협착이 발생한 경우에 스텐트 중으로 다시 풍선 카테테르를 삽입시켜야 되는데, 이 때에 선단 팁(132)이 스텐트(141)의 코일 형태의 부분(스트럿(strut)) 등과 충돌하여 삽입될 수 없다는 등의 문제가 발생하는 경우가 있다.

다음에 종래의 카테테르 샤프트와 풍선의 접합에 관한 문제점을 도27 및 도28을 참조하면서 설명한다. 종래부터 카테테르 샤프트와 풍선의 접합에는 열융착(熱融着)이나 접착 등의 수단이 사용되고 있는 등, 각종 방법이 제공되고 있다. 예를 들면, 접착에 대해서는 일본국 특개소 61-92677호 공보(풍선이 부착된 의료 튜브)에 있어서, 재질이 다른 튜브와 풍선을 부가 중합형(附加 重合型) 실리콘 조성물로 형성되는 접착제로 접착하는 기술이 개시되어 있다. 여기에서는 다른 재질을 접착할 수 있다는 것에 대해서만 서술하고 있으며, 접착제가 경화된 후의 물성(物性), 특히 경도에 관해서는 언급되어 있지 않다. 접착된 부분의 경도가 카테테르 샤프트나 풍선에 비하여 극단적으로 높은 경우에는 카테테르 전체의 강성이 불연속하게 되고, 도27 및 도28에 모식적으로 나타내는 바와 같이 혈관내의 굴곡부를 풍선 카테테르가 통과할 때에 풍선 카테테르가 굴곡된 혈관을 따라서 삽입되기 어렵게 된다. 도27 및 도28에 있어서, 부호 150은 경도가 높은 접착제로 풍선(151)을 접착한 카테테르 샤프트이며 152는 가이드 와이어, 153a가 관상동맥 등의 굴곡부, 153b가 협착부이다.

이와 같은 경우에 의사가 풍선 카테테르를 전진시킬 때에 저항감을 느낄 뿐 만 아니라, 나아가서는 강성이 불연속한 부분에서 카테테르의 꺽임(154a, 154b)이나 혈관의 손상을 초래할 수도 있어 매우 위험하다. 또한 접착제가 경화된 후의 경도가 높은 경우에는 선단 팁도 딱딱하게 되어, 협착부(153b)로의 카테테르의 삽입이 매우 곤란하게 된다.

한편, 열융착에 의한 접합은 모든 재질의 카테테르 샤프트와 풍선의 조합에 대하여 효과적이지 않아, 열용융하였을 때의 수지의 혼화성(混和性)이 양호한 조합에 한정되었다. 따라서 열융착에 의한 접합은 일반적으로 카테테르 샤프트와 풍선의 재질이 같은 경우에 사용되는 방법으로서, 다른 재질의 카테테르 샤프트와 풍선의 접합에는 사용되기 어렵다. 가령 혼화성이 양호한 다른 재질로 형성되는 카테테르 샤프트와 풍선을 열융착시키는 경우에서도 융착부분은 카테테르 샤프트보다도 딱딱하게 되는 경우가 많으며 카테테르 샤프트의 강성에 불연속성이 발생함과 아울러 선단 팁의 유연성이 상실되는 것도 피할 수 없다.

다음에, 종래의 풍선과 종래의 풍선이 구비하고 있는 문제점에 대하여 설명한다. 일반적으로 풍선에는 풍선에 압력을 가했을 때의 파괴에 견딜 수 있는 강도나 원하는 확장 사이즈로 안전하게 제어할 수 있는 것 등이 요구된다. 또한 가령 혈관내에서 풍선이 파괴되었을 때에 혈관에 손상을 주기 쉬운 핀 홀(pin hole) 형태의 파괴나 파괴 후의 혈관내에서 제거하기 어려운 직경방향으로의 균열파괴가 아니라 비교적 위험성이 적은 축방향으로의 균열파괴가 용이하게 발생하는 특성도 요구된다. 또한 극단적인 협착부를 용이하게 통과시킬 수 있도록 풍선의 두께는 되도록이면 얇은 것이 바람직하고 풍선의 마찰계수가 적은 것이 바람직하다. 또한 풍선은 상기한 바와 같이 다시 접혔을 때에 날개가 발생하지 않은 재질로 형성되는 것도 중요하다. 또한 혈관내의 굴곡부에서 쉽게 굴곡되고 합치되는 특성 등도 요구된다.

종래의 풍선에 사용 또는 제안되고 있는 재료로서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethlene terephthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate), 이오노머(ionomer), 폴리염화 비닐(polyvinyl chloride), 폴리아미드(polyamide), 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머 (polyamide系 熱可塑性 elastomer), 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머 (polyester系 熱可塑性 elastomer), 폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머 (polyurethane系 熱可塑性 elastomer)가 있다.

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 재료는 강도가 강하므로, 일본국 특공소 63-26655호 공보, 일본국 특공평 3-37941호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 박막 및 고내압의 풍선을 형성할 수 있으며, 저팽창의 특성을 구비하는 재료로서 대표적인 것이다. 그러나 PET로 형성되는 풍선은 그 글래스(glass) 전이점(轉移点)이 60℃ 이상이므로 실온이나 체온 부근에서의 유연성이 결여되어 있고, 따라서 확장에 필요로 하는 시간이 길며 고압으로 확장된 경우에는 병변부위를 손상시킬 위험성이 높다. 또한 접히는 성질이 나쁘며 상기의 날개가 발생하기 쉬우므로 혈관을 손상시키기 쉽다. 또한 그 글래스 전이점이 높으며 실온이나 체온 부근에서 풍선이 과도한 결정상태가 되므로, 주름이 발생하기 쉬우며 이 주름 부분에서 핀 홀이 용이하게 파괴된다는 문제가 있다.

또한 폴리에틸렌, 폴리비닐 아세테이트, 이오노머, 폴리염화 비닐 및 그들의 공중합체, 혼합체로 성형된 풍선의 재료강도가 비교적 약하므로 내압성이 낮은 풍선 밖에 얻을 수 없다. 따라서 요구되는 확장압력을 이겨낼 수 있도록 하기 위해서는, 풍선의 두께를 두껍게 하지 않을 수가 없다. 그 두께를 두껍게 함으로써 접히는 성질은 좋아지나 접을 때의 풍선의 직경이 커져 부피가 커진다는 결점이 있다.

또한 폴리아미드 재료로 형성된 풍선은 PET 재료에 동등한 높은 내압성을 구비하며 어느 정도의 유연성을 구비하기 때문에, PET 재료로 형성된 풍선의 결점인 접힐 때에 날개가 발생한 문제나 핀 홀이 파괴된다는 문제가 약간 개선되었다. 그러나 폴리아미드 재료는 인장강도가 높으므로 풍선의 두께는 얇아 진다. 이로 인하여 풍선이 접힐 때의 형상 유지성이 나빠지고 또한 다시 접힐 때에 날개가 용이하게 발생된다는 문제가 있다. 또한 폴리아미드 재료는 비교적 큰 마찰계수를 구비하고 비교적 높은 흡수성을 지니고 있으므로, 특히 고온의 환경이라고 할 수 있는 혈관 내에서 혈관벽과의 마찰이 커진다는 문제를 지니고 있다. 또한 폴리아미드 재료를 사용한 풍선의 제조방법으로서는 일본국 특개평 3-57462호 공보, 일본국 특개평 3-57463호 공보에 기재되어 있다. 이들 공보에 기재된 제조방법은 프로세스가 복잡하여 제어하기 어려운 데다가 열고정 공정을 포함하는 많은 공정을 거치므로 풍선에 신장 얼룩이 발생하기 쉽고 풍선을 사용할 때에 원주방향의 균열파괴가 생기는 경우가 있고 혈관을 손상시킬 위험성이 있다.

그리고 폴리우레탄, 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머 등의 블록 공중합체(block 共重合體)로 형성되는 풍선은 충분한 강도를 지님과 아울러 유연성이 있으므로 우수하지만 폴리아미드보다 부드럽기 때문에 접힐 때의 형상 유지성이 나쁘다. 따라서 형상 유지성을 부여하기 위하여 열처리를 실시할 필요가 있지만, 이 열처리는 어렵고 또한 멸균시에 온도상승에 의한 풍선의 직경의 수축정도도 심하며 풍선의 최종 직경의 제어가 매우 곤란하다는 결점이 있다. 또한 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머는 폴리아미드 수지의 개선에 사용되고 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머는 폴리에스테르 수지의 개선에 사용되는 경우가 많지만 일반적으로 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머와 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머는 탄성율이 높으며 유연성을 향상시키는 점에서의 개질성은 높지 않으며 그 밖의 수지와의 혼화성도 나쁘므로 상기 조합에 한정된 용도 외에는 사용할 수 없다는 결점이 있다.

이상, 여러 종류의 풍선 재료에 대하여 설명하였으나 이들 풍선 재료의 어떠한 것도 풍선에 요구되는 팽창 특성에 만족스럽게 대응할 수 없다. 이것은 병변부위에 대하여 풍선의 소정의 팽창 특성이 일정하지 않기 때문이다. 즉 예를 들어 석회화(石灰化)가 심하게 진행된 것과 같은 병변부위에 대해서는 비교적 고압으로 풍선을 팽창시킬 필요가 있으므로, 풍선은 그 확장 압력에 견디어 낼 수 있어야 하며 그 확장 압력의 변화에 대하여 풍선의 직경의 변화가 비교적 작은 저팽창성인 것이 바람직하다. 또한 병변부위가 큰 경우에는 풍선으로서 확장시의 사이즈가 병변부위의 크기에 대처할 수 있는 고팽창성인 것이 바람직하다.

저팽창성 및 고팽창성의 쌍방의 특성을 모두 지니는 풍선을 같은 재료를 사용하여 제작하는 것은 어려우므로, 두 가지 이상의 재료를 조합하여 제작해야 할 필요가 있으나 이것은 원가상승 등의 점에서 공업 생산적으로 매우 불리하다. 고팽창성을 구비한 풍선을 제작하기 위해서는 비교적 강도가 낮은 재료를 선택해야 되며, 그 결과 내압성을 지니게 하기 위하여 풍선의 두께를 두껍게 해야만 한다. 또한 접힐 때의 풍선의 직경이 크므로 풍선 카테테르의 통과성이 나빠진다. 풍선이 접힐 때의 형상 유지성을 향상시키는 관점에서는 풍선의 두께가 어느 정도 큰 쪽이 유리하지만 강도가 충분하지 않다. 한편, 고강도 재료를 사용하여 풍선의 두께를 얇게 한 경우에는 접힐 때의 풍선의 유연성이 저하됨과 아울러 풍선 카테테르의 기능을 충분히 발휘할 수 없다. 이들 상반되는 2개의 특성을 균형있게 구비한 풍선 재료가 요구된다.

여기에서 본 발명이 상기의 모든 문제를 감안하여 해결하고자 하는 것은 이하의 (1) ∼ (4)가 된다.

(1) 조작성에 있어서의 종래의 모든 문제를 한 번에 해결하는 풍선 카테테르를 제공하는 점에 있다. 즉, 풍선 확장 후의 내관이 느슨해지는 것을 방지하여 다시 접히는 성질을 향상시키는 것, 외관과 풍선의 접합부분에서 강성의 불연속을 완화하여 꺽임을 방지하는 것, 풍선과 접합되는 부분에서의 샤프트의 경도를 조정하여 굴곡된 혈관 내에서의 전진성과 협착이 심한 병변부위의 통과성을 높이는 것 및 아코디언 현상을 방지하여 압력 전달성을 높임으로써, 이들의 모든 특성을 구비하는 풍선 카테테르를 제공한다.

(2) 풍선 카테테르의 선단 팁의 유연성과 슬림화를 실현하여 가이드 와이어에 대한 추수성과 협착부 등에 있어서의 통과성을 비약적으로 향상시킨다.

(3) 종래의 카테테르 샤프트와 풍선의 접합방법에 대한 비교검토를 실시하여 카테테르 샤프트와 풍선을 접합하여 일체화시킨 후에 충분한 강도를 구비하는 것 뿐만 아니라, 접착부의 경도에 의하여 카테테르 샤프트의 강성에 불연속성을 발생시키지 않으며, 굴곡된 혈관을 용이하게 따라갈 수 있음과 아울러 선단 팁의 유연성이 경화된 접착제에 의하여 손상되지 않은 풍선 카테테르를 제공한다.

(4) 유연성, 내압성이 우수함과 아울러 접히는 성질과 접힐 때의 형상 유지성 및 확장후의 다시 접히는 성질이 양호한 풍선을 구비하는 풍선 카테테르를 제공한다.

본 발명은 관상동맥(冠狀動脈), 사지동맥(四肢動脈), 신동맥(腎動脈) 및 말초혈관 등의 협착부(狹窄部) 또는 폐색부를 확장하여 치료하는 경피성 혈관 성형술(PTA: Percutaneous Trans1umin Angiop1asty 또는 PTCA : Percutaneous Trans1umin Coronary Angiop1asty)에 사용되는 풍선 카테테르(balloon catheter) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 풍선을 포함하는 카테테르 샤프트(catheter shaft) 선단부의 여러 특성을 개량한 풍선 카테테르 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도1은 본 발명에 관한 풍선 카테테르의 일례를 나타내는 전체 측면도,

도2는 본 발명의 제1실시예를 나타내는 요부의 확대 단면도,

도3은 본 발명의 다른 제1실시예를 나타내는 요부의 확대 단면도,

도4는 본 발명의 또 다른 실시예의 요부를 나타내는 부분 종단면도,

도5는 종래의 일반적인 풍선 카테테르의 구조를 나타내는 부분 단면도,

도6은 풍선이 접힌 상태를 나타내는 부분 측면도,

도7은 종래의 개량된 풍선 카테테르의 구조를 나타내는 부분 단면도,

도8은 풍선이 확장된 후의 감압시의 상태를 나타내는 부분 단면도,

도9는 풍선이 역방향으로 감아 접힌 상태를 나타내는 단면도로서, (a)는 정상적으로 접힌 상태를 나타내고 (b)는 날개가 발생한 불량하게 접힌 상태를 나타내는 도면,

도10은 풍선을 같은 방향으로 감아 접힌 상태를 나타내는 단면도로서, (a)는 정상적으로 접힌 상태를 나타내고 (b)는 날개가 발생한 불량하게 접힌 상태를 나타내는 도면,

도11은 본 발명에 관한 선단 팁의 제1실시예를 나타내는 요부의 확대 단면도,

도12는 본 발명에 관한 선단 팁의 다른 실시예를 나타내는 요부의 확대 단면도,

도13은 본 발명에 관한 풍선 카테테르의 선단부가 굴곡도가 높은 혈관속을 진행하여 협착부로 진입하는 모양을 나타내는 개략적인 부분 단면도,

도14는 본 발명에 관한 풍선 카테테르의 선단부가 분기 혈관으로 진입하는 상태를 나타내는 개략적인 부분 단면도,

도15는 가이드 와이어에서의 추수성 시험 모델을 나타내는 개략적인 단면도,

도16은 협착부에 있어서의 통과성의 시험 모델을 나타내는 개략적인 단면도,

도17은 본 발명에 관한 접착제의 도포방법의 실시예를 나타내는 요부의 확대 단면도,

도18은 본 발명에 관한 접착제의 도포방법의 다른 실시예를 나타내는 요부의 확대 단면도,

도19는 U자형 모의 굴곡 혈관 플레이트를 나타내는 개략적인 사시도,

도20은 본 발명에 관한 풍선 카테테르가 관상동맥의 굴곡부를 통과하고 있는 모양을 설명하기 위한 개략적인 단면도,

도21은 풍선 카테테르의 종래예를 나타내는 요부 단면도,

도22는 풍선 카테테르의 종래예를 나타내는 요부 단면도,

도23은 풍선 카테테르의 종래예를 나타내는 요부 단면도,

도24는 굴곡도가 높은 혈관속에 있어서 종래의 풍선 카테테르의 가이드 와이어에서의 추수성의 악화를 설명하기 위한 개략적인 단면도,

도25는 분기혈관에 있어서의 종래의 풍선 카테테르의 가이드 와이어에서의 추수성의 악화를 설명하기 위한 개략적인 단면도,

도26은 스텐트가 존재하는 경우의 종래의 풍선 카테테르의 통과성의 악화를 설명하기 위한 개략적인 단면도,

도27은 카테테르 샤프트와 풍선의 접착에 경도가 높은 접착제를 사용하고 있는 종래의 풍선 카테테르가 관상동맥의 굴곡부를 통과하고 있을 때에 풍선 기단측의 접착부에서 꼬임이 발생한 모양을 설명하기 위한 개략적인 단면도,

도28은 카테테르 샤프트와 풍선의 접착에 경도가 높은 접착제를 사용하고 있는 종래의 풍선 카테테르가 관상동맥의 굴곡부를 통과하고 있을 때에 풍선 선단측 접착부에서 꼬임이 발생한 모양을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 풍선 카테테르는 적어도 카테테르의 선단부 부근에서 가이드 와이어를 관통시키는 내관과 외관으로 구성되는 2중관 구조를 구비하며, 그 내관과 그 외관의 사이에 압력유체를 흐르게 하기 위한 인플레이션 루멘을 구비하는 카테테르 샤프트와, 그 카테테르 샤프트의 선단부에 배치되어 상기 압력유체에 의하여 확장, 수축 및 접힐 수 있는 풍선을 구비하는 풍선 카테테르로서, 상기 풍선의 후방측 일단이 상기 외관의 선단부 부근에 접합됨과 아울러 상기 풍선의 전방측 타단이 상기 내관의 선단부 부근에 접합되어 있으며, 상기 외관의 적어도 선단부에 그 외관의 내경보다도 작은 외경을 구비함과 아울러 상기 내관의 외경보다도 큰 내경을 구비하는 가이드 튜브를 상기 외관과 2중관이 되도록 배치함과 아울러 그 가이드 튜브의 내부에는 상기 내관이 고정되지 않고서 축방향으로 관통하는 구조를 구비한다.

이 구조에 의하여 풍선이 확장할 때에 내관이 늘어나더라도 그 내관은 가이드 튜브 안을 축방향으로 슬라이드할 수 있으므로 탄성변형의 범위내에서 늘어나고 풍선이 수축할 때에는 내관은 완전하게 원래의 상태로 복원한다. 또한 가이드 튜브에 의하여 외관과 풍선의 접합부분의 강성은 연속적으로 되어 그 부분에서의 꺽임을 방지할 수 있다.

여기에서 상기 가이드 튜브는 외관의 내벽면의 한 쪽으로 편심된 상태로 접합되는 것이 바람직하다. 이것으로 인하여 외관에 대한 가이드 튜브의 접합부분의 두께를 작게 할 수 있음과 아울러 외관과 내관 사이의 인플레이션 루멘을 통하여 흐르는 풍선 확장용 압력유체의 유량을 확보할 수 있다.

또한 내관에 부착된 X선 불투과 마커의 후방측 일단에 상기 가이드 튜브의 선단이 닿는 상태 혹은 내관에 접합된 풍선의 접합부에 상기 가이드 튜브의 선단이 닿는 상태로 함으로써 카테테르 샤프트의 외관의 후방측으로부터 가해진 압력이 외관의 선단부에 접합된 가이드 튜브를 통하여 내관의 선단부에 용이하게 전달된다.

그리고 상기 가이드 튜브의 두께가 선단에 가까워 질수록 얇아짐으로써 선단 부근에서 연속적으로 부드럽게 되도록 풍선 부분의 샤프트의 경도를 조정할 수 있게 된다.

또한 상기 가이드 튜브의 선단을 내관과 풍선 선단의 접합부에 닿게 하는 상태로 하는 경우에는 상기 가이드 튜브의 외부 표면상에 X선 불투과 마커를 부착한다.

또한 상기 가이드 튜브는 폴리아미드로 형성되거나 적어도 폴리아미드 엘라스토머(polyamide elastomer),폴리에스테르 엘라스토머(Polyester elastomer), 폴리우레탄 엘라스토머(polyurethane elastomer) 및 폴리올레핀 엘라스토머 (polyolefin elastomer) 중 한 종류 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.

여기에서 상기 가이드 튜브에 스프링 모양의 코일이 매설되어 있으면이 코일에 의하여 가이드 튜브는 전달되는 압력에 대하여 강성이 높아짐과 아울러 굴곡에 대하여는 경도가 적절하게 조정될 수 있다. 이 경우에 상기 스프링 모양의 코일은 X선 불투과 재료로 형성되는 것도 바람직하다.

또한 상기 내관이 풍선 선단부로부터 돌출됨과 아울러 그 선단부와 접합하여 형성되는 선단 팁을 끝이 가는 테이퍼 형태로 형성하고 상기 선단 팁에 있어서 선단측 풍선 접합부의 최선단 부근부터 카테테르 최선단에 이르기까지의 선단 테이퍼부의 두께를 연속적으로 얇게 하여 이 평균 두께의 감소 기울기를 6 ∼ 60μm/mm으로 하고 상기 선단측 풍선 접합부의 최선단에서 카테테르 최선단까지의 길이를 3 ∼ 10mm로 함과 아울러 상기 선단 테이퍼부의 최선단의 튜브의 두께를 10 ∼ 50μm으로 하는 것이 바람직하다.

여기에서 상기 선단 테이퍼부의 평균 두께의 감소 기울기를 10 ∼ 30μm/mm으로 하고, 상기 선단측 풍선 접합부의 최선단에서 카테테르 최선단까지의 길이를 4 ∼ 7mm으로 함과 아울러 상기 선단 테이퍼부의 최선단의 튜브의 두께를 20 ∼ 40μm로 하는 것이 보다 바람직하다.

상기 선단 테이퍼부의 평균 두께의 감소 기울기가 60μm/mm을 초과하면 선단으로부터 후방측에 걸쳐서 선단부가 급격하게 딱딱해지고 선단 팁의 가이드 와이어에서의 추수성이 나빠진다. 또한 동일한 평균 두께의 감소 기울기가 6μm/mm 미만이 되면 테이퍼부 최선단부의 두께가 커져 통과성이 저하되거나 또는 선단 팁이 너무 길게 되어 병변부위를 통과시킬 때에 마찰저항이 증가한다는 문제가 발생한다. 따라서 평균 두께의 감소 기울기는 6 ∼ 60μm/mm가 되도록 조정하는 것이 바람직하고, 10∼30μm/mm로 설정하는 것이 보다 바람직하다.

또한 선단측 풍선 접합부의 최선단으로부터 카테테르 최선단까지의 선단 팁의 길이에 대해서는 선단 팁의 길이가 3mm 미만에서는 평균 두께의 감소 기울기가 6 ∼ 60μm/mm 사이에서도 충분한 유연성과 선단부의 소경화를 얻을 수 없다. 한편, 선단의 길이가 10mm를 초과하면, 선단 팁에서 발생하는 마찰저항이 커져 병변부위를 통과시키기 위하여 큰 힘이 필요하게 되고 선단부의 두께가 너무 작아져 의사가 누르는 힘으로 선단부가 쉽게 찌그러지는 문제가 발생한다.

또한 평균 두께의 감소 기울기가 6 ∼ 60μm/mm, 선단 팁의 길이가 3 ∼ 10mm의 범위내에서도 선단 테이퍼부의 최선단의 튜브의 두께가 너무 얇거나 너무 두꺼워도 바람직하지 않으며, 상기의 조건을 만족시키면서 최선단의 두께는 10 ∼ 50μm의 범위가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 선단 팁의 최선단의 튜브의 두께가 10μm 미만에서는 선단부가 너무 부드러워 가이드 와이어에 밀착되므로 삽입시킬 때에 마찰저항이 커져 주름 모양으로 변형되는 현상이 발생하여 바람직하지 않으며 또한 두께가 50μm을 초과하면, 선단 팁의 충분한 유연성과 선단부의 소경화를 얻을 수 없다.

또한 상기 선단측 풍선 접합부의 최선단과 상기 내관의 사이에서 발생하는 단차 부분에 그 단차를 없애도록 접착제층을 형성하고, 풍선 카테테르의 선단부 부근의 단차 및 강성의 불연속을 완화시키는 것이 보다 바람직하다. 또한 상기 단차를 없애도록 선단측 풍선 접합부의 슬리브 부분의 최선단을 테이퍼 모양으로 형성하여 상기 단차와 강성의 불연속성을 경감시켜도 무방하다.

또한 상기 선단 팁의 최선단을 면처리하는 것과 상기 내관이 HDPE(High-Density Po1yEthy1ene) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetraflu oroethylene) 등의 불소계 수지로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 선단 팁을 구비한 풍선 카테테르의 제조방법은 내관의 선단 테이퍼부를 형성하는 부분을 국부적으로 가열시키고 상기 부분의 양단부에 인장력을 가하여 일정 길이만큼 늘어나게 함으로써 상기 내관의 직경을 감축시키고 이 감축된 직경 부분을 소정의 길이만큼 남겨 절단함으로써 선단 테이퍼부를 형성하고 그 선단 테이퍼부를 구비하는 내관을 외관에 삽입시킨다. 또한 상기 선단 테이퍼부가 풍선 선단부로부터 돌출되도록 그 풍선 선단부와 내관을 접합시킴으로써 선단 팁을 형성하는 공정을 포함한다.

또한 상기 선단 팁을 구비한 풍선 카테테르의 제2의 제조방법은 선단측 풍선 접합부의 슬리브 부분을 내관에 접합시킨 후에 그 슬리브 부분의 최선단을 국부적으로 가열시키고 풍선 선단부와 가열시킨 선단측의 상기 내관에 인장력을 가하여 일정 길이만큼 늘어나게 하고 상기 슬리브 부분에 있어서의 최선단과 내관의 직경을 감축하고 직경이 감축된 내관을 소정의 길이만큼 남겨 절단하여 선단 테이퍼부를 형성하고 그 선단 테이퍼부를 구비하는 내관을 외관에 삽입시킨다. 또한 상기 테이퍼부가 풍선 선단부로부터 돌출되도록 그 풍선 선단부와 내관을 접합시켜 선단 팁을 형성하는 공정을 포함한다.

여기에서 상기 선단 팁의 소경화 및 유연화는 가이드 와이어 루멘을 형성하는 내관을 미리 가공한 후에 풍선이나 다른 부품과 조립하여도 무방하고 형성된 풍선 카테테르 선단부를 가공하여도 무방하다. 부품 상태에서 소경화 가공을 하여 조립을 하는 것이 조립효율을 향상시키는 관점에서는 바람직하다.

또한 선단 팁의 가공방법은 가이드 와이어 루멘을 형성하는 내관의 일부를 국부적으로 가열시키고, 일정 길이만큼 늘어나게 함으로써 용이하게 가공할 수 있다. 그 때의 온도, 늘어난 길이는 사용하는 수지의 재료에 따라서 최적화시키면 바람직하다. 이 경우에 상기 가이드 와이어 루멘을 형성하는 내관 안으로 심축(心軸)을 삽입시킨 상태에서 선단 테이퍼부를 형성하는 것이 바람직하다. 또한 다른 가공법으로서는 엑시머 레이저(excimer laser)를 사용하여 원하는 두께의 감소 기울기가 되도록 가공하여도 무방하다. 이 방법을 사용하면 가공시간은 길어지지만 정확한 두께로 조정할 수 있다.

가장 용이한 가공방법으로는 줄(file)을 사용하는 연마가 있다. 그러나 이 방법에서는 연마된 것의 찌꺼기가 발생하게 되어 크린룸 내에서의 작업으로서는 적합하지 않으며 가공을 한 후의 세정공정이 필요하게 된다.

또한 상기 풍선의 후방측 일단을 상기 외관의 선단부 부근에 접합시킴과 아울러 상기 풍선의 전방측 타단을 상기 내관의 선단부 부근에 접합시키는 데에 사용되는 접착제로서는 그 경화상태의 듀로미터(durometer)의 경도가 D 경도로 D16 이상, D70 이하인 것이 바람직하다.

여기에서 상기 접착제는 2액 상온(실온) 경화형 접착제, 자외선(UV) 경화형 접착제, 흡수 경화형 접착제 중 하나인 것이 바람직하고, 상기 2액 상온(실온) 경화형 접착제는 우레탄형(urethane型), 실리콘형, 엑폭시형 중 어느 하나인 것이 보다 바람직하며 또한 상기 흡수 경화형 접착제는 시아노아크릴레이트형(cyanoacrylate型), 우레탄형인 것이 보다 바람직하다.

또한 본 발명에 관한 풍선으로서는 특히 스티렌계(styrene系) 열가소성 엘라스토머를 구성성분으로서 포함하는 합금 중합체 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 합금 중합체 재료는 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드 수지, 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄 및 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether)의 그룹에서 한 종류 이상을 구성성분으로서 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 합금 중합체 재료는 폴리올레핀(polyolefin)을 구성성분으로서 포함하는 것이 보다 바람직하다.

또한 상기 스티렌계 열가소성 엘라스토머의 함유량은 1 ∼ 30중량% 인 것이 바람직하고, 이 스티렌계 열가소성 엘라스토머는 관능기 부여형(官能基 附與型)인 것이 바람직하다. 또한 상기 스티렌계 열가소성 엘라스토머로서는 수소 첨가형인 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 관한 풍선의 재료는 수지 개질성(樹脂 改質性 : resin modification property)이 크고 혼화성이 뛰어난 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 폴리머 블랜드(polymer blend)의 하나의 구성성분으로 함으로써 성형된 풍선의 성질, 특히 유연성, 접히는 성질, 접힘 형상 유지성 및 조립 가공성 등을 개선하고, 또한 큰 팽창 특성의 제어폭을 부여하므로 특히 고팽창 특성을 지니면서 얇은 두께, 고내압의 풍선을 제공할 수 있다. 또한 이 풍선재료는 종래의 비혼화성이던 재료를 혼화하여 풍선으로서 바람직한 성질을 구비하는 복수의 수지를 조합시킬 수 있도록 하여, 그 결과 기존 재료의 약점이 보완된 우수한 풍선을 제공할 수 있다.

도1은 본 발명에 관한 오버 더 와이어(over the wire)형의 풍선 카테테르의 대표예를 나타내는 전체 측면도이다. 본 실시예의 풍선 카테테르는 카테테르 샤프트(1)와 그 카테테르 샤프트(1)의 기단부에 분기 허브(分岐 hub)(2)를 연결함과 아울러 카테테르 샤프트(1)의 선단부에 풍선(3)을 설치하는 구조를 구비한다. 또한 상기 카테테르 샤프트(1)는 적어도 그 선단부에 있어서 외관(4)의 내부에 내관(5)을 배치한 2중관 구조를 지니고, 외관(4)과 내관(5) 사이의 공간을 통하여 풍선(3)에 압력을 가하여 확장, 수축 및 접히는 성질의 압력유체를 통과시키기 위한 인플레이션 루멘(inflation lumen)(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 이 인플레이션 루멘은 상기 분기 허브(2)에 구비되는 압력유체용 주입구(8)와 연통되어 있다. 상기 내관(5)은 기단부에 있어서 상기 분기 허브(2)에 구비된 가이드 와이어용 도입구(9)와 연통되며 선단부에 있어서 풍선(3)을 관통하여 개구되어 있으며 내관(5)의 선단은 풍선(3)의 선단부보다도 외측으로 늘어나 있다. 풍선(3)의 기단측 슬리브(sleeve)(6)의 내주면은 상기 외관(4)의 선단부의 외주면과 동축상으로 접합되어 있음과 아울러 풍선(3)의 전방측 슬리브(7)는 상기 내관(5)의 외주면과 동축상으로 접합되어 있다. 여기에서 풍선(3)의 전방측 슬리브(7) 부근으로부터 전방측 부분(10)을 선단 팁이라 명한다.

본 발명의 특징은 풍선을 포함하는 카테테르 선단부의 구조, 형상 및 재질에 있으므로, 본 발명의 풍선 카테테르는 오버 더 와이어(over the wire)형인 것에 한정되지 않고 카테테르 샤프트의 도중에 가이드 와이어 삽입구를 형성한 모노레일형(monorail型) 풍선 카테테르에도 적용할 수 있다.

도2는 본 발명에 관한 풍선 카테테르의 선단부를 나타내는 확대 단면도이다. 카테테르 샤프트(1)의 외관(4)의 선단부에 있어서는 그 외경이 외관(4)의 내경보다도 작고 그 내경이 내관(5)의 외경보다도 큰 가이드 튜브(guide tube)(11)가 외관(4)과 2중관이 되도록 배치되어 있으며, 그 가이드 튜브의 기단부는 외관(4)의 내벽면의 한 쪽으로 치우친 상태로 접합부(12)에 의하여 고정되어 있다. 가이드 튜브(11)의 선단부는 풍선(3)의 내부로 연장되어 있고 또한 그 가이드 튜브(11)의 내부에는 상기 내관(5)이 고정되어 있지 않고 축방향으로 슬라이드될 수 있도록 관통되어 있다. 또한 상기 가이드 튜브(11)는 선단에 가까워 질수록 얇아지는 테이퍼(taper) 형상을 구비하고 있으므로 풍선 부분의 샤프트의 경도를 선단에 가까워 질수록 연속적으로 유연하게 되도록 조정하고 있다.

이와 같이 상기 가이드 튜브(11)와 내관(5)은 서로 슬라이딩 상태에 있으므로 풍선(3)이 팽창되어 풍선의 축방향으로의 길이가 길어지더라도 풍선(3)의 전방측 슬리브(7)에 접합된 내관(5)은 가이드 튜브(11) 안을 슬라이드하여 풍선(3)의 내부에서 내관(5)이 늘어나는 정도는 매우 작게 된다. 그리고 감압시에 풍선(3)이 수축하여도 내관(5)이 가이드 튜브(11) 안을 슬라이드할 수 있으므로 내관(5)이 느슨해짐이나 휨이 전혀 발생하지 않는다. 따라서 풍선(3)이 다시 접히는 성질은 저하되지 않고 두번째 이후의 병변부위에 있어서 통과성도 크게 저하되지 않는다. 또한 가이드 튜브가 존재함으로써 풍선(3)의 후방측 슬리브(6)와 외관(4)의 접합부분에 있어서의 강성은 연속적으로 되어 그 부분에서의 꺽임을 방지할 수 있다.

여기에서 상기 가이드 튜브(11)는 외관(4)의 내벽면의 한 쪽으로 치우친 상태로 접합부(12)에 의하여 외관(4)과 접합되어 있으므로, 카테테르 샤프트(1)의 선단부에서는 외관(4)에 대하여 내관(5)을 편심시켜 유지할 수 있다. 따라서 외관(4)과 내관(5) 사이의 인플레이션 루멘의 단면형상을 종래의 링 형태로부터 초승달 형태로 형성할 수 있으므로 그 인플레이션 루멘의 내부로 압력유체가 용이하게 흐를 수 있게 된다. 따라서 압력유체가 용이하게 흐르는 것을 방해하는 일 없이 외관(4)의 선단부의 외경을 부분적으로 작게 할 수 있으므로, 이 외경을 작게 한 부분에 후방측 슬리브(6)를 접합시킴으로써 카테테르 샤프트 선단부의 외경의 증가를 억제할 수가 있다.

또한 상기 가이드 튜브(11)의 선단은 풍선(3)의 내부에 위치하는 내관(5)에 접합된 X선 불투과 마커(13)의 후방측에 닿는 상태로 형성되어 있으며 카테테르 샤프트(1)의 외관(4)의 후방측으로부터 가해진 압력이 그 외관(4)의 선단부에 접합한 가이드 튜브(11)를 통하여 내관(5)의 선단부로 전달되므로 상기의 아코디언 현상의 발생을 방지할 수 있다.

상기 가이드 튜브(11)의 재료로서는 풍선(3)이 접힐 때의 외경을 작게 한다는 관점에서는 폴리이미드가 바람직하고, 특히 그 두께를 10μm ∼ 20μm로 얇게 하는 것이 보다 바람직하다. 또한 상기 가이드 튜브(11)의 재료로서는 유연성을 높이는 관점에 있어서 적어도 폴리아미드 엘라스토머, 폴리에스테르 엘라스토머, 폴리우레탄 엘라스토머 및 폴리올레핀 엘라스토머중 1종류 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.

다음에 도3에 본 발명의 다른 실시예를 나타내어 설명한다. 본 실시예의 풍선 카테테르는 상기와 같은 끝이 가는 테이퍼 형태의 가이드 튜브(14)를 구비하지만, 그 가이드 튜브(14)의 기단부는 외관(4)의 선단부에서의 내벽면의 한 쪽으로 치우친 상태로 접합부(15)에 의하여 접합되고, 그 가이드 튜브의 선단부는 풍선(3)의 내부에서 내관(5)의 외주면과 풍선(3)의 전방측 슬리브(7)의 접합부에 닿는 상태로 형성되어 있다. 상기 구성에 의하여 카테테르 샤프트(1)의 외관(4)의 후방측으로부터 가해진 압력은 상기 가이드 튜브(14)를 통하여 풍선(3)의 선단부 및 내관(5)의 선단부로 직접 전달되므로 보다 확실하게 아코디언 현상의 발생을 방지할 수 있다. 또한 본 실시예에서는 그 가이드 튜브(14)의 외주면상에 X선 불투과 마커(16)가 형성되어 있다. 그 밖의 구성은 상기 실시예와 같으므로 동일한 구성부재에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

다음에 도4에 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내어 설명한다. 본실시예의 풍선 카테테르는 스프링 모양의 코일(17)이 매설된 가이드 튜브(18)를 구비한다. 이 코일(17)은 축방향으로 촘촘히 감겨져서 가이드 튜브(18)의 내부에 삽입성형 또는 딥성형(dip 成形)에 의하여 일체적으로 매설되어 있다. 그리고 상기 코일(l7)은 축방향으로 압축력이 작용하여도 인접하여 형성되어 있는 선재(線材) 간의 간격이 좁게 밀접되어 있으므로 눌리어 축소되는 일이 없고, 따라서 축방향에 대한 강성이 높다. 이렇게 함으로써 가이드 튜브(18)에 작용하는 압력을 확실하게 내관(5)의 선단부로 전달시킬 수 있다. 또한 상기 코일(17)은 휘지 않도록 경도를 적절하게 조정할 수 있다. 또한 상기 스프링 모양의 코일(17)이 X선 불투과 재질로 형성되는 것도 바람직하다. 이와 같이 본 실시예에서는 축방향에 대한 강성은 코일(17)로 인하여 확보될 수 있으므로 굴곡변형에 대해서는 상기 가이드 튜브(18)의 재료로 상기의 엘라스토머를 사용하여 유연성을 확보함으로써 상당히 유연하고 축방향에 대하여 높은 강성을 확보할 수 있다. 또한 도시하지는 않았지만 도3에 나타낸 실시예에 있어서 가이드 튜브(14)의 내부에 본 실시예의 코일(17)을 매설하는 것도 가능하며 또한 코일(17)이 X선 불투과 재질이라면 상기 X선 불투과 마커(16)를 생략할 수 있다. 그 밖의 구성은 상기 실시예와 동일하므로 동일한 구성부재에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

그런데 협착부를 확장한 후에 남겨 두는 스텐트가 일반적으로 보급되기 전에는 풍선은 8atm 전후의 압력으로 확장되고 있다. 그러나 스텐트를 사용하는 현재에는 스텐트를 확장하는데에 14atm ∼ 18 atm의 압력을 풍선에 가할 필요가 있다. 이 때 8atm 정도의 압력에 대한 풍선의 길이방향의 신장은 큰 문제가 되지는 않았지만 14atm 이상의 압력에서는 상기 「배경기술」(도7 ∼ 도10 참조)에 있어서 설명한 바와 같이 풍선의 신장에 따르는 내관의 신장이 문제가 된다.

따라서 스텐트가 보급된 후의 풍선에는 내압성이 요구되어 재질적으로는 가압과 함께 신장에 의하여 풍선의 직경이 약간 커지는 성질을 나타내는 열가소성 엘라스토머, 예를 들어 폴리아미드 엘라스토머, 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리에스테르 엘라스토머 등이 사용되고 있으며, 압력을 높게 하여도 직경의 변동이 적은 PET 등의 재질이 사용되기도 한다. 그러나 이 PET 등으로 형성되는 풍선(일반적으로 논 컴플리언트 풍선(non-compliant balloon)이라고 함)은 우수한 내압성을 구비하고 있으나 풍선이 접힌 상태에서는 유연성은 결여되고 또한 한번 확장된 후에 접히는 성질(다시 접히는 성질)이 악화된다는 결점을 지닌다. 따라서 현재 풍선 재료로 상기의 열가소성 엘라스토머가 주류이다.

상기의 열가소성 엘라스토머로 형성되는 풍선은 압력의 상승과 함께 직경이 약간 커지지만, 동시에 길이방향으로도 길어진다. 열가소성 엘라스토머의 종류나 풍선막의 두께에 의하여 그 길이방향으로의 신장율은 변하지만 통상의 풍선은 14atm의 압력으로 3 ∼ 8%, 18atm의 압력으로 5 ∼ 10% 정도의 신장율이다. 따라서 이러한 열가소성 엘라스토머로 형성되는 풍선은 압력에 의하여 길이방향으로 신장되지만 탄성변형의 범위에서 변형되며 감압으로 인하여 거의 원래의 치수로 복귀하는 성질을 구비한다.

예를 들어, 폴리에스테르 엘라스토머제의 풍선(두께 : 20μm, 확장시의 외경 : 2.5mm, 길이 : 23mm)은 14atm의 압력에 대하여 길이가 24.5 mm(6.5%의 신장율)가 되며, 18atm의 압력으로 25mm(약 8%의 신장율)가 된다.

또한 상기 풍선과 치수가 다른 폴리에스테르 엘라스토머제 풍선(두께 : 18μm, 확장시의 외경 : 3.0mm, 길이 : 25mm)은 14atm의 압력으로 길이가 27mm(약 8%의 신장율)가 되며, 18atm의 압력으로 27.5mm(약 10%의 신장율)가 된다.

한편 가이드 와이어 루멘을 구성하는 내관에는 가이드 와이어의 슬라이드성을 중요시하여 일반적으로 HDPE(High-Density Po1yEthy1ene : 고밀도 폴리에틸렌) 등의 재질을 사용하는 경우가 많다. 그러나 HDPE를 사용한 내관은 탄성변형의 범위가 2% 전후(크더라도 3% 정도) 밖에 되지 않아 적절하지 못하다.

따라서 이 내관의 탄성변형의 범위와 가압 상태에 있는 풍선의 신장율의 차이가 소성변형에 의한 내관의 신장으로 연결된다. 예를 들어 도7에 나타낸 종래구조의 풍선 카테테르(풍선의 전체길이 : 25mm)에 있어서, 내관의 탄성변형의 범위를 2%로 하고, 18atm으로 가압된 풍선의 길이방향의 신장율을 10%로 한 경우에 외관의 선단과 풍선의 선단으로 고정된 내관의 신장은, 약

(10% - 2%) × 25mm = 2mm

가 된다. 이 2mm의 내관의 신장이 풍선의 다시 접히는 특성을 악화시키고 있다.

이에 대하여 예를 들어 도2에 나타낸 본 발명에 관한 풍선 카테테르(카테테르 샤프트의 전체 길이 : 1350mm / 풍선의 전체 길이 : 25mm)에서는 18atm으로 가압한 풍선의 길이방향의 신장율을 10%로 한 경우(카테테르 샤프트의 양단이 분기 허브와 풍선의 선단부로 고정되어 있다)에 그 내관의 신장율은,

(10% × 25mm / 1350mm) × 100 = 0.19%

가 된다. 이 0.19%의 신장율은 내관의 탄성변형의 범위내이므로 풍선을 팽창시킨 후에 수축시키면 내관은 확실하게 원래의 치수로 복귀한다.

여기에서 풍선의 전체 길이가 25mm이고 18atm의 압력에 대한 풍선의 길이방향의 신장율이 10%(2.5mm의 신장)의 경우에 내관이 탄성변형의 범위내인 고정길이(내관이 고정되는 2점간의 길이)는 125mm(탄성변형의 범위가 2%), 83mm(탄성변형의 범위가 3%)가 된다. 따라서 내관은 선단 접합부(도2 등에서의 풍선(3)의 전방측 슬리브(7)의 기단부)로부터 후방측으로 적어도 125mm, 바람직하게는 여유를 갖고 150mm 이상의 위치에서 외관의 내벽면에 접합되어 있어도 무방하다. 다시 말하면, 내관은 카테테르 샤프트의 선단부에 150mm 이상의 고정길이를 확보할 수 있으면 본 발명의 목적인 풍선의 신장에 따르는 내관의 신장을 방지할 수 있다.

이상 본 발명에 관한 풍선 카테테르에 의하여 이하의 (A) ∼ (D)의 효과를 달성할 수 있다. (A) 풍선 확장후에 내관이 느슨해지는 것을 방지하고 풍선의 접히는 성질을 향상시키므로 2번째 이후의 병변부위의 통과성의 저하를 억제할 수 있다. (B) 외관의 선단부와 풍선의 접합부 부근의 강성의 불연속을 완화시킬 수 있으므로 취급시나 가이드 와이어 교환시에 발생하기 쉬운 외관의 선단부 부근에서 꺽어지는 것을 방지할 수 있다. (C) 가이드 튜브의 두께나 재질을 조정함으로써 외관 선단부의 경도를 자유롭게 조정할 수 있다. (D) 가이드 튜브와 내관이 슬라이딩 상태로 하고 이 가이드 튜브 선단을 X선 불투과 마커 또는 풍선 선단부에 닿는 구조를 채용함으로써 카테테르 샤프트의 후방측으로부터 가해지는 압력이 선단부로 용이하게 전달될 수 있다.

다음에 본 발명에 관한 선단 팁(20)의 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 도11에 본 발명에 관한 선단 팁(20)의 확대 단면도를 나타낸다. 가이드 와이어 루멘을 구성하는 내관(5)의 선단은 풍선(3)의 전방측으로 돌출되어 늘어나 있으며, 그 전방측 슬리브(7)의 내주면과 내관(5)이 접착제(21)를 사용하여 동축상으로 접합되어 있다. 또한 선단 팁(20)은 끝이 가는 테이퍼 형태로 형성되어 있다. 또한 풍선(3)의 내관(5)과의 접합부(22)(이하, 선단측 풍선 접합부라고 한다)의 최선단 부근으로부터 연속적으로 두께를 얇게 하여 카테테르 최선단에 이르는 부분에 형성되는 선단 테이퍼부(24)에 있어서는 그 평균 두께의 감소 기울기가 6 ∼ 60μm/mm로 설정되고, 상기 선단측 풍선 접합부(22)의 선단에서 카테테르 최선단까지의 길이가 3mm ∼ 10mm로 설정됨과 아울러 선단 팁(20)의 최선단부(23)의 튜브의 두께가 10 ∼ 50μm로 설정되어 있다. 또한 접합부(22)와 내관(5) 사이에 위치하는 접착제층(21)의 일부에서 상기 접합부(22)의 최선단부를 덮어 단차를 없앰으로써, 이 접합부(22)의 선단부로부터 선단 팁(20)의 최선단부(23)에 이르기까지 연속된 선단 테이퍼부(20)가 형성되어 있다. 또한 상기 선단 테이퍼부(20)의 평균 두께의 감소 기울기를 규정하는 시작점은 접착제층(21)의 최외경 부분(25)이다.

여기에서 도11에 나타낸 풍선 카테테르의 제조방법에 대하여 간단하게 설명한다. 우선 상기 선단 테이퍼부(24)를 형성하는 방법은, 내관(5)속에 심축을 삽입시킨 상태에서 그 내관(5)을 국부적으로 가열시키고 그 가열된 부분의 양단부를 잡고 인장력을 가하여 일정 길이만큼 늘어나게 하여 직경을 감축시킨 다음에 그 감축된 부분을 선단 테이퍼부(24)의 길이가 3 ∼ 10mm가 되도록 절단한다. 이 선단 테이퍼부(24)의 외형은 축방향에 있어서 단순한 직선상의 테이퍼가 되는 것에 한정되지 않으며, 늘어남에 의하여 가공된 경우에 통상은 지수(指數) 함수의 오목 곡선이 되지만, 반대로 선단 테이퍼부(24)의 기단부와 선단부를 연결하는 직선 보다도 팽창된 곡선이 되어도 무방하다. 어떠한 경우에도 선단 테이퍼부(24)는 기단부로 부터 최선단부에 걸쳐서 연속적으로 두께가 감소하고 있는 것이 필요하다. 그리고 선단 테이퍼부(24)의 최선단부(23)가 되는 절단면은 줄에 의한 연마, 절삭, 국부 가열 등의 적당한 가공수단에 의하여 면처리를 실시한다. 그리고 상기한 바와 같이 가공한 내관(5)의 선단 테이퍼부(24)로부터 기단측 외주면으로 선단측 풍선 접합부(22)를 접착하고 접착제층(21)의 일부에서 상기 접합부(22)의 선단부를 덮어 그 외형을 선단 테이퍼부(24)에 연속하도록 끝이 가는 테이퍼 형태로 형성한다. 또한 내관(5)을 외관(4)에 삽입하고 외관(4)의 선단부를 상기 풍선(3)의 후방측 접합부(6)에 접착시켜 카테테르 샤프트(1)를 구성한다. 또한 상기 내관(5)의 선단 테이퍼부(24)의 가공은 내관(5)과 풍선(3)을 접착시킨 후에 실시하여도 무방하다.

도12에 다른 선단 팁(30)의 실시예를 나타낸다. 풍선(3)의 전방측 슬리브(7)의 선단부에 있어서 모든 원주에 걸쳐서 끝이 가는 테이퍼부(31)를 형성함과 아울러 그 테이퍼부(31)로부터 선단 테이퍼부(24)에 이르는 접착제층(21)의 노출부분을 연속적으로(스무스하게) 형성함으로써 선단 팁(30)으로부터 단차를 제거한다.

이 선단 팁(30)이 형성된 풍선 카테테르의 제조방법에 대하여 간단하게 설명한다. 우선 미가공의 내관(5)을 풍선(3)의 선단측 접합부(22)로 삽입시키고 그 접합부(22)로부터 충분하게 내관(5)의 선단부를 돌출시킨 상태에서 내관(5)과 접합부(22)를 접착시키고, 그 후에 상기 접합부(22)의 선단 부분에 국부적으로 연마하여 테이퍼부(31)를 형성한다. 다음에 상기 접합부(22) 보다도 선단측으로 돌출된 내관(5)의 상기 테이퍼부(31)의 선단부 부근을 국소적으로 가열하여 풍선(3)의 선단측 접합부(22)의 기단부와 내관(5)의 선단부를 잡고 인장력을 가하여 일정 길이만큼 늘어나 직경을 감축시키고 그 감축된 내관(5) 부분의 길이를 3 ∼ 10mm의 선단 테이퍼부(24)가 형성되도록 절단한다. 상기한 바와 같이, 늘어남에 따라서 내관(5)에 상기 테이퍼부(31)에 연속하는 선단 테이퍼부(24)가 형성된다. 그리고 선단 테이퍼부(24)의 최선단부(23)가 되는 절단면에는 상기한 바와 같이 적절한 가공수단으로 면처리를 실시한다. 또한 상기 선단측 풍선 접합부(22)의 선단부에서의 테이퍼부(31)의 가공 및 내관(5)의 선단 테이퍼부(24)의 가공에 대해서는 풍선(3)과 내관(5)을 접착하기 전에 각각 국부적인 연마가공 및 국부적인 가열에 의하여 늘어나도록 가공하여도 무방하며 그 후에 내관을 적절한 길이로 절단하여 양자를 접착하여도 무방하다.

상기 풍선(3)과 내관(5) 및 풍선(3)과 외관(4)의 접착에 사용되는 접착제로는 후술하는 본 발명에 관한 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

한편 본 실시예에서는 풍선(3)과 내관(5) 및 외관(4)의 접착에 사용되는 접착제를 사용한 예를 나타내었으나, 본 발명에서는 접착제 대신에 융착수단을 사용하여도 무방하다.

이와 같이 제작되는 풍선 카테테르는 도13에 나타내는 바와 같이 선단 팁이 끝이 가는 테이퍼 형태를 형성함으로써 굴곡도가 높은 혈관(41) 안을 가이드 와이어(42)를 따라 선단 테이퍼부(24)로부터 스무스하게 진행시킬 수 있다. 또한 고도의 협착부(43)라 하더라도 그 협착부(43)를 관통한 가이드 와이어(42)에 안내되어 접혀 있는 상태의 풍선(3)을 그 협착부(43)에 위치시킬 수 있다. 또한 본 발명의 풍선 카테테르는 도14에 나타내는 바와 같이 혈관(44)으로부터 큰 각도, 예를 들어 90도에 가까운 각도로 분기된 분기혈관(44a)으로 풍선(3)을 진행시키는 경우에도 분기혈관(44a)으로 관통한 가이드 와이어(42)를 따라 선단 테이퍼부(24)로부터 스무스하게 진행시킬 수 있으므로 효과적이다.

다음에 본 발명에 관한 선단 팁의 보다 구체적인 실시예를 설명하고, 풍선 카테테르의 가이드 와이어에서의 추수성 및 통과성에 대하여 설명한다.

(실시예 및 비교예)

실시예 및 비교예의 기본구성은 다음과 같다. 고밀도 폴리에틸렌 (polyethylene)(HDPE)(「HY540」; 미쓰비시 화학사(三菱化學社) 제조)을 사용하여 압출 성형법에 의하여 내경 0.40mm, 외경 0.56mm의 가이드 와이어 루멘용 튜브(내관)를 형성한다. 또한 「하이트렐(hytrel)7277」(도레듀폰사(toray dupont社) 제조)를 사용하여 압출 성형법에 의하여 직경 2.5mm, 두께 20μm의 풍선부분과 외경 0.76mm 정도의 전방측 슬리브 및 후방측 슬리브로 형성되는 풍선을 형성한다. 이러한 풍선과 내관의 접합용 접착제로서 2액 상온 경화형 우레탄(「코로넷4403/ 닛포란4235」(「coronet4403 / nippolan4235」) ; 일본 폴리우레탄 공업사 제조)를 사용한다. 또한 이와 같은 내관과, 내경 0.70mm, 외경 0.86mm의 나일론(12)으로 형성되는 외관을 상기의 2중관 구조를 형성하도록 서로 접합시키고, 각 부재를 도1에 나타낸 바와 같이 조립한다. 그리고 내관의 내강(內腔)에 외경이 약 0.40mm의 스텐레스제의 심축을 삽입하여 풍선의 전방측 슬리브와 내관의 접합부 부근을 약 100℃로 가열하면서 일정한 길이로 늘어난다. 그 후에 늘어나서 두께가 얇아진 부분을 소정의 길이만큼 남겨 절단하여 선단 팁을 형성한다. 그리고 풍선부분을 C자형으로 접어 열적으로 접히는 습성을 부여하여 실시예 및 비교예의 샘플을 제작하였다.

실시예1 ∼ 실시예3의 샘플은 상기 내관의 늘어난 길이 및 가열조건을 조정함으로써 다음의 표 1에 나타내는 바와 같이 선단 팁의 형상이 서로 다르도록 제작한다. 비교예1 및 비교예2도 같은 방법으로 제작한다.

실시예4 및 실시예5의 샘플은 도12에 나타내는 바와 같이 접합부(22)의 선단부에 테이퍼부(31)를 형성하여 선단 팁의 형상이 서로 다르도록 제작한다. 또한 비교예4 및 비교예5도 같은 방법으로 제작한다.

비교예3의 샘플은 풍선을 형성하는 단계에서 전방측 슬리브의 외경을 0.86mm 정도로 조정하여 제작한다.

이상의 실시예1 ∼ 5 및 비교예1 ∼ 5의 선단 팁의 치수를 다음의 표 1에 나타낸다.

각 샘플에 대하여 간단하게 설명한다. 실시예1의 샘플은 선단 테이퍼부의 평균 두께의 감소 기울기가 상한값이며, 실시예2의 샘플은 평균 두께의 감소 기울기의 바람직한 범위의 상한값이며, 실시예3의 샘플은 가장 바람직한 조건 중 하나이며, 실시예4의 샘플은 평균 두께의 감소 기울기가 바람직한 범위의 하한값이며, 실시예5의 샘플은 평균 두께의 감소 기울기가 하한값이다. 또한 비교예1의 샘플은 평균 두께의 감소 기울기가 상한값이며 선단 두께가 너무 얇으며, 비교예2의 샘플은 평균 두께의 감소 기울기가 상한값이며 선단 팁의 길이가 너무 짧으며, 비교예3의 샘플은 평균 두께의 감소 기울기가 상한값 이상이며, 비교예4의 샘플은 평균 두께의 감소 기울기가 하한값이며 선단 두께가 너무 두꺼우며, 비교예5의 샘플은 평균 두께의 감소 기울기가 하한값이며 선단 팁의 길이가 너무 길다.

(시험모델1)

상기 샘플에 적용하는 최초의 시험모델은 가이드 와이어에서의 추수성을 평가하는 것이다. 도15에 나타내는 바와 같이, 내경이 4mm의 유리관 (50)의 측면에 구멍을 뚫고 그 유리관(50)에 내경이 3.5mm인 우레탄제 튜브(51)를 내부에 단차가 생기지 않도록 셋팅한다(도면 부호에는 도13의 풍선 카테테르와 동일한 것을 사용). 상기 유리관(50)으로부터 우레탄제 튜브(51)에 걸쳐 가이드 와이어(42)를 통과시켜 유리관(50)과 우레탄제 튜브 (51)가 이루는 각도(θ)를 변화시키면서 어느 각도의 범위까지 풍선 카테테르가 가이드 와이어(42)를 따라 가는가를 확인하였다. 또한 가이드 와이어 (42)에는 「아스리트 소프트(athlete soft)」(일본 라이프 라인사(life line社) 제품)를 사용하였다. 그 결과를 다음의 표 2에 나타낸다.

표 2중에서 「△」는 선단 테이퍼부(24)의 최선단부(23)가 나팔 모양으로 된 것을 나타내고, 「×」는 가이드 와이어가 꺽인 것을 나타내며 또한 「○」는 전혀 문제가 없는 것을 나타낸다.

표 2의 결과에 의하여 평균 두께의 감소 기울기가 큰 샘플은 가이드 와이어에서의 추수성이 뒤떨어지는 것을 알 수 있다. 이것은 짧은 길이의 선단 팁에 있어서 강성이 급격하게 변하기 때문이라고 고려된다. 또한 평균두께 감소 기울기가 큰 샘플이며 선단부의 두께가 두꺼운 것은 굴곡부분에 있어서 가이드 와이어가 꺽어지기 쉽다는 것을 알 수 있다. 한편 평균 두께의 감소 기울기가 작은 샘플은 가이드 와이어에서의 추수성이 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한 최선단부의 두께가 얇은 샘플은 굴곡된 부분에서 따라 가게 하려면 파괴가 발생한다.

(시험모델2)

상기 샘플에 적용하는 2번째 시험 모델은 선단 팁의 통과성을 평가하는 것이다. 도16에 나타내는 바와 같은 시험모델을 사용한다. 이 시험모델은 내경이 2mm, 외경이 3mm의 실리콘 튜브(52)를 사용하며 튜브(52) 내에 가이드 와이어(42)를 관통시킨 상태에서 평평한 시험대(53)에 올려 놓고 그 튜브(52)를 상방으로부터 직경이 16mm인 원반(54)으로 700gf의 압력을 가하여 그 튜브(52)의 일부를 찌그려 뜨려 협착부를 유사하게 형성하고 이 협착부에 샘플을 통과시켜 통과성을 평가하는 것이다. 또한 가이드 와이어에는 「아스리트 소프트」(일본 라이프 라인사 제품)의 기단측 부분을 사용하였다. 여기에서 선단 팁부의 전체가 하중을 받고 있는 부분으로 삽입되면 통과한 것으로 간주하였다. 그 결과를 다음의 표 3에 나타낸다.

표 3의 결과에 의하여 선단 팁의 길이가 너무 길면 선단 팁이 받는 저항이 커진다는 것을 알 수 있다. 또한 선단 팁의 최선단부의 두께가 두껍게 되면 걸리게 되어 통과성이 저하된다. 또한 가해지는 하중에도 의거하지만 최선단부의 두께가 얇은 것은 두께가 얇은 부분에서 축방향으로 아코디언 형태의 변형이 생기는 것을 확인할 수 있다. 따라서 가이드 와이어에서의 추수성과 통과성을 고려하면 선단 팁 부분의 평균 두께의 감소 기울기는 6 ∼ 60μm/mm이며, 길이는 3 ∼ 10mm, 최선단부의 두께는 10 ∼ 50μm가 양호하다. 또한 선단 팁 부분의 평균 두께의 감소 기울기는 10 ∼ 30μm/mm이며 길이는 4 ∼ 7mm, 최선단부의 두께는 20 ∼ 40μm인 것이 바람직하다.

이상 본 발명에 관한 선단 팁을 사용함으로써 풍선 카테테르 선단부의 유연화와 소경화를 실현할 수 있고 난이도가 높은 병변부위나 굴곡도가 높은 병변부위, 스텐트 내부 등의 표면저항이 큰 부위에서의 통과성이 향상된다.

다음에 상기 풍선(3)과 내관(5) 및 풍선(3)과 외관(4)을 접합하는데 있어서 바람직한 접착제의 실시예에 대하여 설명한다. 그 접착제로서는 접착제의 경화에 의하여 카테테르 샤프트 선단부의 강성에 불연속이 생기지 않고 또한 굴곡된 혈관에 대하여 요구되는 유연성을 구비함과 아울러 충분한 내압강도를 구비하는 것을 필요로 한다. 바람직한 접착제는 경화된 상태에서의 듀로미터 경도가 D경도로 D16 이상, D70 이하, 바람직하게는 D30 이상, D70 이하의 특성을 구비한다.

듀로미터 경도는 그 측정방법의 차이에 따라 D경도, A경도의 두 종류로 크게 분류할 수 있다. 이러한 듀로미터 경도의 측정방법은 JlS K7215, ASTM-D2240 등에 나타나 있다. D경도와 A경도는 듀로미터 압력 소자의 형상, 시험 하중 등이 다르므로 단순히 환산하는 것은 곤란하지만, D58이 A100, D30이 A80, D16이 A60과 거의 같은 것이 일반적이다. 따라서 상기 접착제의 특성은 경화후의 경도가 D경도로 D16 이상, D70 이하, 바람직하게는 D30 이상, D70 이하 이지만, 상기의 관계에 의하여 경화후의 경도가 A경도로 A60 이상, 바람직하게는 A80 이상인 것을 용이하게 유추할 수 있다.

일반적으로 접착제를 경화형식으로 분류하면, 1액 가열 경화형, 흡수경화형, 2액 가열 경화형, 2액 상온(실온) 경화형, 방사 경화형 등으로 분류된다. 또한 상기 방사 경화형에는 UV 경화형, 전자선 경화형이 포함된다.

본 발명에 사용되는 접착제는 경화후의 경도가 D경도로 D16 이상, D70 이하, 바람직하게는 D경도로 D30 이상, D70 이하의 범위를 만족하는 것이 중요하며, 그 경화형식은 중요하지 않지만 2액 상온(실온) 경화형 접 착제, UV 경화형 접착제, 흡수 경화형 접착제 중의 것이 바람직하다. 가열 경화형 접착제를 사용하면 가열이 경화에 필요하지만 카테테르 샤프트 및 풍선에 열이 가해지는 것은 피할 수 없다. 그 결과로서 풍선 직경의 수축, 풍선 파괴압력의 저하, 카테테르 샤프트의 열 열화(熱 劣化)가 발생할 가능성이 높으며, 풍선 카테테르의 성능저하를 초래하므로 열경화형 접착제를 사용하는 것은 바람직하지 않다. 또한 전자선 경화형 접착제를 사용하는 경우에는 대규모의 전자선 조사 시설이 필요하므로 원가면에서 문제가 된다.

상기 2액 상온(실온) 경화형 접착제, UV 경화형 접착제, 흡수 경화형 접착제의 경도는 D경도로 D16 이상, D70 이하, 바람직하게는 D경도로 D30 이상, D70 이하인 것이 중요하지만, 다시 덧붙이자면 접착제의 경도는 카테테르 샤프트 및 풍선 보다도 낮은 것이 바람직하다. 이러한 조합의 경우에 접착제 경화후에 카테테르 전체의 강성에 불연속을 초래하는 일이 없고 선단 팁의 유연성도 잃는 일이 없다.

그러나 접착 후에 내압성이나 강도를 보충하는 데에 있어서 혹은 다른 상황에 의하여 접착제의 경도가 카테테르 샤프트 및 풍선의 경도 보다도 높아지는 경우에는 실시될 수 있는 범위 내에서 형성될 수 있는 만큼의 낮은 경도의 접착제를 선택하는 것이 바람직하다.

또한 상기 2액 상온(실온) 경화형 접착제, UV 경화형 접착제, 흡수 경화형 접착제 모두 그 조성 및 화학구조는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 2액 실온 경화형 접착제로서는 주제(主劑)와 경화제를 혼합하는 일반적인 우레탄형, 엑폭시형, 실리콘형 등의 접착제를 사용할 수 있고, 흡수 경화형 접착제로서는 시아노아크릴레이트계(cyanoacrylate系) 접착제, 1액 경화형 우레탄 접착제 등을 사용할 수 있다.

접착제의 도포방법에서 특별하게 한정되는 것은 없으나 접착후의 풍선부분은 도17, 도18, 특히 상기의 도11 및 도12와 같이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 도17에 있어서 4는 2중관으로 구성되는 카테테르 샤프트(1)의 외관, 5는 2중관으로 구성되는 카테테르 샤프트의 내관, 3은 풍선, 60은 외관(4)과 후방측 슬리브(6)의 접합부분에 도포된 접착제, 61은 내관(5)과 전방측 슬리브(7)의 접합부분에 도포된 접착제, 62는 풍선(3)의 내부에서 내관(5)에 부착된 X선 불투과 마커이다. 도18은 풍선(3)의 양 슬리브(6 ,7)의 단부에 접착제(63, 64)를 적층시켜 내관(5)과 외관(4)과 풍선(2)의 단차 및 강성의 불연속성을 절감시킨 구조를 나타내는 도면이다.

접착제의 도포방법은 사전에 카테테르 샤프트(1)의 외관(4) 및 내관 (5)의 접합부분에 접착제를 적당량 도포한 후에 카테테르 샤프트와 풍선을 조합시키는 방법이여도 무방하며, 카테테르 샤프트와 풍선을 조합시킨 후에 접착제를 카테테르 샤프트(1)의 외관(4) 및 내관(5)의 접합부분에 유입하여도 무방하다. 또한 상기 이외의 방법을 사용하여 접착제를 도포하는 것은 본 발명의 효과가 발생되는 데에 지장을 초래하지 않는다.

이하에 상기 접착제를 사용하여 조립하는 풍선 카테테르의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

(실시예6)

고밀도 폴리에틸렌(「HY540」; 미쓰비시화학사 제조 ; 듀로미터 경도 D70)을 사용하여 압출 성형법으로 내경 0.42mm, 외경 0.56mm의 튜브 모양의 내관을 형성한다. 폴리아미드계 엘라스토머(「PEBAX 6333SA00」; 도레사 제조 ; 듀로미터 경도 D63)를 사용하여 압출 성형법으로 내경 0.71mm, 외경 0.90mm의 튜브 모양의 외관을 형성한다. 그리고 이들 내관과 외관이 동축으로 2중관 형상으로 배치된 것을 카테테르 샤프트라고 한다.

또한 폴리에스테르계 엘라스토머(「하이트렐(hytrel)7277」; 도레듀폰사 제조 ;듀로미터 경도 D72)를 사용하여 압출 성형법으로 내경 0.43mm, 외경0.96mm의 튜브를 성형하고, 그 튜브를 분무 성형함으로써 외경 3.0 mm, 두께 19μm의 풍선을 제작한다.

이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 도17에 나타내는 바와 같이 UV 경화형 접착제(「3211」; LOCTITE사 제조 ; 듀로미터 경도 D51)를 사용하여 접착하고 실시예6의 샘플로 한다. 또한 자외선(UV)은 1W/cm²의 조건으로 조사한다.

(실시예7)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트, 풍선 및 UV 조사장치를 사용하고, 이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 UV 경화형 접착제(「9110」; GRACE사 제조 ; 듀로미터 경도 D55)를 사용하여 접착하여 실시예7의 샘플을 제작한다.

(실시예8)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트 및 풍선을 사용하고, 이 풍선과 카테테르 샤프트를 2액 상온(실온) 경화형 우레탄계 접착제 (「코로넷 (coronet)4403/닛포란(nippolan)4235」; 일본 폴리우레탄 공업사 제조 ; 듀로미터 경도 A97)를 사용하여 접착하여 실시예8의 샘플을 제작한다.

(실시예9)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트 및 풍선을 사용하고, 이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 흡수 경화형 시아노아크릴레이트계 접착제(「911P 3」; 도아고세이사(東亞合成社) 제조 ; 듀로미터 경도 D30 ∼ D60)를 사용하여 접착하여 실시예9의 샘플을 제작한다.

(실시예10)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트 및 풍선을 사용하고, 이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 2액 상온(실온) 경화형 엑폭시계 접착제(「아론 마이티(aron mighty) AP-400」; 도아고세이사 제조 ; 듀로미터 경도 D30)를 사용하여 접착하여 실시예10의 샘플을 제작한다.

(실시예11)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트 및 풍선을 사용하고, 이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 흡수 경화형 시아노아크릴레이트계 접착제(「901H 3」; 도아고세이사 제조 ; 듀로미터 경도 D70)를 사용하여 접착하여 실시예1의 샘플을 제작한다.

(실시예12)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트 및 풍선을 사용하고, 이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 2액 상온(실온) 경화형 우레탄계 접착제(「UR0531」; H. B. Fuller사 제조 ; 듀로미터 경도 D60)를 사용하여 접착하여 실시예12의 샘플을 제작한다.

(실시예13)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트, 풍선 및 UV 조사장치를 사용하고, 이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 UV 경화형 접착제(「3341」; LOCTITE사 제조 ; 듀로미터 경도 D27)를 사용하여 접착하여 실시예13의 샘플을 제작한다.

(실시예14)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트, 풍선 및 UV 조사장치를 사용하고, 이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 UV 경화형 접착제(「202 - CTH」; DYMAX사 제조 ; 듀로미터 경도 A80)를 사용하여 접착하여 실시예14의 샘플을 제작한다.

(실시예15)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트, 풍선 및 UV 조사장치를 사용하고, 이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 UV 경화형 접착제(「3381」; LOCTITE사 제조 ; 듀로미터 경도 A72 이상)를 사용하여 접착하여 실시예15의 샘플을 제작한다.

(비교예6)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트 및 풍선을 사용하고, 이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 2액 상온(실온) 경화형 실리콘계 접착제(「RTV8112」; GE Silicones사 제조 ; 듀로미터 경도 A42)를 사용하여 접착하여 비교예6의 샘플을 제작한다.

(비교예7)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트, 풍선 및 UV 조사장치를 사용하고, 이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 UV 경화형 접착제(「128M」; DYMAX사 제조 ; 듀로미터 경도 D75)를 사용하여 접착하여 비교예7의 샘플을 제작한다.

(비교예8)

실시예6과 동일한 카테테르 샤프트 및 풍선을 사용하고, 이 풍선과 상기 카테테르 샤프트를 흡수 경화형 시아노아크릴레이트계 접착제(「901H 2」; 도아고세이사 제조 ; 듀로미터 경도 D80)를 사용하여 접착하여 비교예8의 샘플을 제작한다.

(시험모델3)

상기 샘플은 본 시험모델의 평가를 받는다. 본 시험모델의 평가는 37℃의 생리 식염수 속에 배치한 U자형으로 모의 굴곡된 혈관 플레이트(도19 참조) 안에 샘플을 삽입했을 때에 최굴곡부에 있어서, 풍선 선단측 접착부 또는 풍선 기단측 접착부에 꼬임이 발생하는지 발생하지 않는지를 관찰한다. 이 결과를 표 4 및 표 5에 나타낸다. 또한 상기 U자형으로 모의 굴곡된 혈관 플레이트는 도19에 나타내는 바와 같이 아크릴판(70)의 표면에 U자형 홈(71)을 형성하고, 그 U자형 홈(71) 안을 따라 폴리에틸렌제 튜브(72)를 배치하여 모의 굴곡된 혈관으로 한다. U자형으로 모의 굴곡된 혈관의 굴곡부는 내경에 있어서 직경 15mm의 반원을 형성하고 있다.

또한 샘플의 풍선부분에 내경 3.0mm의 스텐레스관을 씌워 풍선이 파괴되지 않도록 한 후에 생리 식염수를 풍선 안으로 이송하여 1atm씩 압력을 상승시킨다. 각 압력에서 10초간 유지시키고 풍선의 선단측 접착부 및 풍선의 기단측 접착부로부터 누설이 발생하는 압력을 측정한다. 이 내압성의 결과를 표 4 및 표 5에 나타낸다.

상기 실시예 및 비교예에서 사용한 「하이트렐 7277」로 형성되는 풍선은 22.9 ± 0.41atm의 평균 파괴압력을 구비한다. 카테테르 샤프트와 풍선 접착부의 내압성이 풍선의 평균 파괴압력 이상으로 요구되는 것은 당연하다. 이것은 풍선의 파괴 압력보다도 저압에서 풍선의 접착부가 파괴되면 혈관내에 풍선이 잔류할 가능성이 있으며 매우 위험하기 때문이다. 표 4의 결과에 있어서 실시예6 ∼ 12에서는 접착부의 내압성이 풍선의 평균 파괴압력을 상회하고 있고 또한 카테테르 샤프트에 꼬임이 발생하지 않는다. 즉 접착부에서 강성의 불연속은 생기지 않고 충분한 내압성을 가지는 카테테르 샤프트를 얻을 수 있다.

한편 실시예13 ∼ 15는 모의 굴곡된 혈관내에서 꼬임이 발생하지 않는다는 점에서는 실시예6 ∼ 12와 동일하지만, 접착부의 내압성이 풍선의 평균 파괴압력을 하회하고 있다. 따라서 이러한 접착제를 사용한 경우에는 풍선이 파괴되기 이전에 접착부에서 파괴가 일어날 가능성이 매우 높다고 할 수 있다. 그러나 본 실시예에서의 평균 파괴압력 16atm 정도 보다도 낮은 평균 파괴압력을 구비하는 풍선을 사용할 경우에는 실시예13 ∼ 15에서 사용하고 있는 접착제도 충분히 이용할 수 있다.

비교예6의 샘플에는 꼬임이 발생하지 않지만 접착부의 내압성이 매우 낮다. 이 경우에는 평균 파괴압력이 수 atm이라는 매우 낮은 내압성의 풍선밖에 사용할 수 없고, 풍선 카테테르로서의 성능을 발휘할 수 없다.

비교예7, 8에 있어서는 충분한 내압성을 얻을 수 있지만 모의 굴곡된 혈관 안으로 삽입됨으로써 꼬임이 발생하는 것을 알 수 있다. 어떠한 경우에도 꼬임은 풍선 기단측 접착부에서 발생되며, 그 원인으로서 생각되는 것은 풍선 기단측 접착부의 경도가 외관의 구성재료인 「PEBAX6333SA00」(듀로미터 경도 D63) 보다도 매우 높아진 것을 알 수 있다.

따라서 상기 실시예와 같은 풍선 카테테르는 도20에 나타내는 바와 같이 굴곡도가 높은 굴곡된 혈관(73)에서 꼬임이 발생하는 일 없이 통과시킬 수 있는 유연성을 구비하며 또한 협착부(74)로 진입시킬 수 있다. 물론 풍선 접착부분은 풍선(3) 확장시에 충분한 내압성을 구비하고 있다.

이상 상기한 바와 같이 접착제를 사용한 본 발명에 관한 풍선 카테테르는 접착제의 경화 후의 듀로미터의 경도를 제어함으로써, 카테테르 샤프트, 풍선 및 선단 팁의 유연성을 용이하게 유지시킬 수 있으며, 그 결과로서 굴곡혈관에서의 카테테르의 추수성을 높이고 또한 협착부로 카테테르가 용이하게 삽입된다.

다음에 본 발명에 관한 풍선의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 풍선은 수지 개질성이 크고 혼화성이 뛰어난 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 포함하는 합금 중합체로 형성된다. 따라서 유연성이 뛰어나고 양호한 접히는 성질 및 접힘 형상 유지성을 구비하는 풍선을 얻을 수 있다. 이것은 풍선 카테테르를 혈관내에서 조작, 사용할 때에 유리하다. 또한 합금 중합체의 용어는 폴리머 블랜드(polymer blend), 블록(block), 그래프트 고분자(graft 高分子) 및 IPN(Interpenetrating Po1ymer Network)을 포함하는 개념으로서 사용하는 것이다.

상기 스티렌계 열가소성 엘라스토머는 특별히 제한되지 않지만 특히 관능기 부여형의 스티렌형 열가소성 엘라스토머를 가장 적절하게 사용할 수 있고, 그 엘라스토머를 사용함으로써 합금 중합체의 접착성, 다른 재료와의 혼화성이 향상되어 사용시의 안전성이 우수한 풍선을 얻을 수 있다. 또한 피코팅성(被coating性)에서도 우수하므로 풍선 카테테르에 필요한 다양한 코팅도 자유롭게 할 수 있음과 아울러 그 유지능력도 우수하다. 또한 상기 관능기 부여형의 열가소성 엘라스토머는 무수 말레인산(無水 maleic acid酸) 혹은 규소 화합물과의 반응으로 극성기(極性基)를 부여 또는 산의 성질로 변한 것으로서, 그 산가(酸價)는 다른 재료와의 혼화성에 따라서 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.

또한 상기 스티렌계 열가소성 엘라스토머으로는 수소 첨가에 의하여 스티렌계 열가소성 엘라스토머의 물성을 변화시킨 수첨 스티렌계 열가소성 엘라스토머가 온도 특성, 내구성에서 뛰어나므로 바람직하다.

스티렌계 열가소성 엘라스토머는 다른 열가소성 엘라스토머에 비하여 부드러우며 물성이 저경도의 범위에까지 분포되어 있으므로, 풍선을 구성하는 합금 중합체의 구성성분으로 사용함으로써, 풍선의 확장특성에 큰 제어폭을 부여할 수 있다. 특히 소량이라도 효과가 크고 합금 중합체의 강도를 저하시키지 않으므로, 고팽창 특성을 구비하면서 박막, 고내압의 풍선을 제공할 수가 있다.

또한 바람직한 합금 중합체로서는 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드 수지, 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄, 폴리필렌 에테르 등의 비교적 딱딱하고 고탄성인 고분자 재료와의 조합으로 구성되는 합금 중합체를 예로 들 수 있다. 또한 스티렌계 열가소성 엘라스토머의 함유량은 특별히 한정되지 않고 풍선에 요구되는 팽창 특성에 따라서 적절하게 선택되지만 합금 중합체 중의 스티렌계 엘라스토머의 비율이 증가하면 풍선의 파괴강도가 저하되므로 바람직하게는 1 ∼ 30중량%, 보다 바람직하게는 5 ∼ 30중량%가 적절하다. 바람직한 조합의 일례로는 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 5 ∼ 30중량% 포함하며 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 95 ∼ 70중량% 포함하는 합금 중합체이다.

또한 바람직한 다른 합금 중합체로서는 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드 수지, 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄, 폴리페닐렌 에테르 등의 비교적 딱딱하고 고탄성인 고분자 재료 중 2종 이상을 포함하는 조합 또는 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드 수지, 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄, 폴리페닐렌 에테르 등의 비교적 딱딱하고 고탄성인 고분자 재료 중 적어도 1종류와 폴리올레핀과의 조합으로 구성되는 합금 중합체를 예로 들 수 있다. 이 경우에도 스티렌계 열가소성 엘라스토머의 함유량은 상기 한 바와 같이 바람직하게는 1 ∼ 30중량%, 보다 바람직하게는 5 ∼ 30중량%이 적절하다.

예를 들어 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리에스테르 수지와 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머로 형성되는 합금 중합체, 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리에스테르 수지와 폴리아미드 수지 또는 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머로 형성되는 합금 중합체, 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리에스테르 수지와 폴리우레탄으로 형성되는 합금 중합체, 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머와 폴리아미드 수지 또는 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머로 형성되는 합금 중합체, 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머와 폴리우레탄으로 형성되는 합금 중합체, 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리아미드 수지와 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머로 형성되는 합금 중합체, 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리아미드 수지 또는 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머와 폴리우레탄으로 형성되는 합금 중합체, 스티렌계 열가소성 엘라스토머와 폴리아미드 수지 또는 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머와 폴리페닐렌 에테르 등으로 형성되는 합금 중합체 등을 예로 들 수 있다.

합금 중합체 중의 스티렌계 열가소성 엘라스토머, 폴리올레핀의 비율이 증가하면 풍선의 파괴강도가 저하되며 또한 폴리올레핀의 비율이 증가하면 풍선의 접히는 성질, 접힘 향상 유지성은 향상되지만, 풍선의 두께가 두꺼워 지는 경향이 있으므로 원하는 특성에 따라 합금 비율은 선택된다. 바람직한 조합의 일례를 나타내면 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 5 ∼ 30중량% 포함하고 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 50 ∼ 80중량%, 폴리올레핀을 5 ∼ 40중량% 포함하는 합금 중합체이다(단, 3가지 합계로 100중량%).

또한 상기한 바와 같이 스티렌계 열가소성 엘라스토머는 뛰어난 수지 개질성을 가지는 것 이외에도 재료와 혼화성이 좋으므로 일반적인 혼화제로서도 작요되고 종래 비혼화성이던 재료를 혼화시켜 풍선으로서의 바람직한 성질을 구비하는 복수의 수지끼리를 조합시키는 것이 용이해 진다.

이와 같은 풍선은 풍선으로 성형되는데 있어서 적절한 재질, 직경, 두께인 튜브 모양의 패리슨(parison)을 금형 내에 배치하여 분무 성형하여 제조된다. 또한 풍선은 확장시에 가해지는 내압에 대하여 충분한 강도를 구비하도록 분무 신장가공에 의하여 제작되지만, 분무 성형 전에 튜브의 축방향으로 늘어나게 해 두는 것이 바람직하다. 또한 축방향으로 늘어난 후에 튜브 모양의 패리슨에 비교적 저온 상황에서 고내압을 가하고 패리슨을 직경방향으로 최종적인 풍선의 외경보다도 작은 직경으로 팽창 변형시켜 두는 조작을 추가하는 것이 바람직하다. 튜브는 축방향으로 늘어난 후에 팽창되고 직경방향으로 늘어나서 풍선으로 성형된다. 또한 팽창 후에는 필요에 따라 풍선의 형상과 치수를 고정시키기 위하거나 강도를 증가시키기 위하여 열고정 처리를 실시한다.

이하의 실시예에 의거하여 본 발명에 관한 풍선을 더욱 상세하게 설명한다.

(실시예16)

스티렌계 열가소성 엘라스토머를 하나의 구성성분으로 하는 합금 중합체로서 관능기 부여형 - 수첨 스티렌 부타디엔스 - 스티렌 블록 공중합형 (styrene-Butadiene-Styrene block 共重合型)(f-SEBS)에서 비중 0.92, MFR(용해물 유출량 비율(melt flow rate)) 2.0g/10min의 스티렌계 열가소성 엘라스토머(「M1913」; 아사히카세이사 제조) 5중량%와 비중 1.34, 극한점도 1.17의 PET 95중량%로 형성되는 혼합 펠리트(pellet)를 2축 압출기에 의하여 혼합 압출하여 합금 중합체 펠리트를 제작하고 튜브 성형용 압출기에 의하여 외경 0.78mm, 내경 0.36mm의 튜브 모양의 패리슨으로 성형한다. 다음에 패리슨을 내경 1.5 mm의 직관부를 구비하는 금형 내에 삽입하여 75℃의 금형 온도속에서 약 0.05 MPa의 응력을 축방향으로 가하면서 튜브내에 4.6MPa의 압력을 가하여 프리폼(preform)으로 형성한다. 그 프리폼을 금형으로부터 취출하여 직관부내 직경 2.5 mm의 금형에 재배치하여 105℃의 금형 온도속에서 2.1MPa의 압력을 가하고 그 후 금형온도를 120℃까지 상승시킴과 아울러 압력을 3.6MPa까지 상승시킨다. 60초간 유지한 후에 금형을 냉각함과 아울러 압력을 해제하고 풍선을 취출한다.

(실시예17)

스티렌계 열가소성 엘라스토머를 하나의 구성성분으로서 포함하는 합금 중합체 재료로서, 관능기 부여형 - 수첨 스티렌 부타디엔스 - 스티렌 블록 공중합형(f-SEBS)에서 비중 0.92, MFR(용해물 유출량 비율) 2.0g/10 min의 스티렌계 열가소성 엘라스토머(「M1913」; 아사히카세이사 제조) 10중량%와 비중 1.34, 극한점도 1.17의 PET 90중량%로 형성되는 혼합 펠리트를 사용한 것 이외에는 실시예16과 동일한 방법으로 풍선을 제조한다.

(실시예18)

스티렌계 열가소성 엘라스토머를 하나의 구성성분으로 하는 합금 중합체으로서 관능기 부여형 - 수첨 스티렌 부타디엔스 - 스티렌 블록 공중합형(f-SEBS)에서 비중 0.92, MFR(용해물 유출량 비율) 2.0g/10min의 스티렌계 열가소성 엘라스토머(「M1913」; 아사히카세이사 제조) 15중량%와 비중 1.34, 극한점도 1.17의 PET 85중량%로 형성되는 혼합 펠리트를 2축 압출기에 의하여 혼합 압출하여 합금 중합체 펠리트를 제작하고, 튜브 성형용 압출기에 의하여 외경 0.78mm, 내경 0.36mm의 튜브 모양의 패리슨으로 성형한다. 다음에 패리슨을 내경 1.5 mm의 직관부를 구비하는 금형 내에 삽입하여 70℃의 금형 온도속에서 약 0.04MPa의 응력을 축방향으로 가하면서 튜브내에 3.1MPa의 압력을 가하여 프리폼으로 형성한다. 그 프리폼을 금형으로부터 취출하여 직관부의 내경 2.5mm의 금형에 재배치하여 105℃의 금형 온도속에서 2.1MPa의 압력을 가한 후에 금형 온도를 120℃까지 상승시킴과 아울러 압력을 3.6MPa까지 상승시킨다. 60초간 유지후 금형을 냉각함과 아울러 압력을 해제하고 풍선을 취출한다.

(실시예19)

스티렌계 열가소성 엘라스토머를 하나의 구성성분으로 하는 합금 중합체으로서 관능기 부여형 - 수첨 스티렌 부타디엔스 - 스티렌 블록 공중합형(f-SEBS)에서, 비중 0.92, MFR(용해물 유출량 비율) 2.0g/10min의 스티렌계 열가소성 엘라스토머(「M1913」; 아사히카세이사 제조) 5중량%와 비중 1.34, 극한점도 1.17의 PET 70중량%, 밀도 0.96, MFR 0.7, 올센 강성 10000의 폴리에틸렌 25중량%로 형성되는 혼합 펠리트를 2축 압출기에 의하여 혼합 압출하여 폴리머 합금 펠리트를 제작하고, 튜브 성형용 압출기에 의하여 외경 0.78mm, 내경 0.36mm의 튜브 모양의 패리슨으로 성형한다. 다음에 패리슨을 내경 2.5mm의 직관부를 구비하는 금형 내에 삽입하여 120℃의 금형 온도속에서 약 0.02MPa의 응력을 축방향으로 가하면서 튜브내에 0.9MPa의 압력을 가하여 풍선을 성형한다.

상기의 실시예16 ∼ 19의 풍선과 시판중인 폴리에틸렌제의 풍선 (비교예9), 시판중인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)제의 풍선 (비교예10), 시판중인 폴리아미드(PA)제 풍선(비교예11), 시판중인 폴리우레탄 열가소성 엘라스토머(PU계 TPE)제 풍선(비교예12)을 37℃의 환경에서 내압을 가하여 파괴하여 비교한다. 그 결과를 이하의 표6에 나타낸다. 또한 풍선의 계산강도(δ)는 이하에 나타내는 바와 같이 풍선에 가해지는 내압의 방정식으로 구한다.

δ= PD / 2T

P : 풍선에 가해진 내압(kgf/cm²)

D : 풍선의 초기 직경〔2kgf/cm²에서의 직경(mm)〕

T : 풍선의 두께(mm)

또한 컴플라이언스(compliance)는 단위압력(kgf/cm²) 당 풍선의 직경 증가분으로 정의한다.

표6의 결과에 의하여 본 발명의 실시예16 ∼ 19의 풍선은 컴플라이언스를 0.014에서 0.035까지의 넓은 범위에 걸쳐 제어할 수 있으며, 충분한 파괴강도를 지니고 있다. 비교예10의 시판중인 PET제의 풍선에 있어서는, 풍선자체가 딱딱하고 확장시에는 혈관에 대한 추수성이 나쁘며 또한 접히는 성질이 나쁘고 접힐 때에 풍선이 카테테르 본체를 따라 날개 모양이 되고, 주름 부분에서 핀 홀 파괴가 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 한편 실시예16 ∼ 19의 풍선은 모두 내압성과 유연성의 쌍방을 구비하고 있으므로 이러한 문제는 발생되지 않는다.

또한 본 발명의 실시예16 ∼ 19의 풍선은 비교적 우수한 접히는 성질, 확장 후의 접히는 성질, 확장 후의 다시 접히는 성질, 접힘 형상 유지성을 나타내는 것에 비하여 비교예10의 PET제 풍선, 비교예11의 PA제 풍선, 비교예12의 PU계 TPE의 풍선은, 접힘 형상 유지성, 확장 후의 다시 접히는 성질이 나쁘다. 특히 실시예19의 풍선은 고압을 가한 후에도 접힘 형상 유지성이 뛰어나며 비교적 접힘 형상 유지성이 우수한 비교예9의 PE제의 풍선에 있어서도 1MPa 이상으로 가압한 후에는 접힘 형상 유지성을 잃는 것에 비하여 실시예19의 풍선은 접힘 형상을 유지하고 있다.

또한 실시예16 ∼ 19의 풍선은 습기가 많을 때에 마찰이 발생한다는 점에 대해서도 개선되었다. 또한 비교예12의 PU계 TPE제 풍선은 접힘 열고정, 멸균시의 열수축이 원인으로 생각된다. 공칭의 직경보다 약 18% 정도의 수축이 관찰된 예도 있으나, 실시예16 ∼ 19의 풍선은 멸균후의 수축율이 2 ∼ 3 %이며 우수한 안정성을 구비한다.

이상 본 발명에 관한 풍선은 유연성, 내압성이 우수하고 우수한 접히는 성질, 확장 후의 다시 접히는 성질, 접힘 형상 유지성을 지닌다. 또한 본 발명에 관한 풍선은 접착성, 다른 재료와의 혼화성이 우수하므로 조립 구조상 유리하며 또한 사용시의 안전성도 크다. 또한 피코팅성에도 우수하므로 풍선 카테테르에 필요한 다양한 코팅도 자유롭게 할 수 있으며 그 유지능력도 우수하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 관한 풍선 카테테르 및 그 제조방법은 관상동맥, 사지동맥, 신장동맥 및 말초 혈관 등의 협착부 또는 폐색부를 확장하여 치료하는 경피성 혈관 성형술(PTA: Percutaneous Trans1umin Angiop1asty, 또는 PTCA : Percutaneous Trans1umin Coronary Angiop1asty)의 분야에 적합하다.

Claims (35)

1. 적어도 카테테르의 선단부 부근에 있어서, 가이드 와이어(guide wire)를 관통시키는 내관(內管)과 외관(外管)으로 구성되는 2중관 구조를 구비하고, 그 내관과 외관 사이에 압력유체(壓力流體)가 흐르게 하기 위한 인플레이션 루멘(inflation lumen)을 구비한 카테테르 샤프트(catheter shaft)와,

   그 카테테르 샤프트의 선단부에 배치되어 상기 압력유체에 의하여 확장, 수축, 접히는 성질의 풍선을 구비하는 풍선 카테테르(balloon catheter)로서,

   상기 풍선의 후방측 일단이 상기 외관의 선단부 부근에 접합됨과 아울러 상기 풍선의 전방측 타단이 상기 내관의 선단부 부근에 접합되어 있으며,

   상기 외관 중 적어도 선단부에 그 외관의 내경보다도 작은 외경을 지님과 아울러 상기 내관의 외경보다도 큰 내경을 구비하는 가이드 튜브(guide tube)를 상기 외관과 2중관이 되도록 배치함과 아울러 그 가이드 튜브의 내부에는 상기 내관이 고정되지 않고 축방향으로 관통하는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가이드 튜브가 외관의 내벽면의 한 쪽으로 편심(偏心)된 상태로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 가이드 튜브의 선단은 내관에 접합된 X선 불투과 마커(X線 不透過 marker) 후방측 일단에 닿은 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 가이드 튜브의 선단은 내관에 접합된 풍선의 접합부에 닿은 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
5. 제1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가이드 튜브는 선단에 가까워 질수록 두께가 얇아지는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
6. 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 가이드 튜브의 외부 표면상에 X선 불투과 마커가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가이드 튜브가 폴리이미드(polyimide)로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가이드 튜브가 적어도 폴리아미드 엘라스토머(polyamide elastomer), 폴리에스테르 엘라스토머 (polyester elastomer), 폴리우레탄 엘라스토머 (polyurethane elastomer) 및 폴리올레핀 엘라스토머(polyolefin elastomer) 중 1종류 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가이드 튜브에 스프링 모양의 코일이 매설(埋設)되어 있는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
10. 제9항에 있어서,

    상기 스프링 모양의 코일이 X선 불투과 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 내관이 풍선 선단부로부터 돌출함과 아울러 그 선단부와 접합되어 형성되는 선단 팁이 끝이 가는 테이퍼(taper) 형태로서,

    그 선단 팁에 있어서 선단측 풍선 접합부의 최선단 부근으로부터 카테테르 최선단에 이르기까지의 선단 테이퍼부의 두께가 연속적으로 얇아지고, 이 평균 두께의 감소 기울기가 6 ∼ 60μm/mm이며, 상기 선단측 풍선 접합부의 최선단으로부터 카테테르 최선단까지의 길이가 3mm ∼ 10mm임과 아울러 상기 선단 테이퍼부의 최선단의 튜브 두께가 10 ∼ 50μm인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
12. 제11항에 있어서,

    상기 선단 테이퍼부의 평균 두께의 감소 기울기가 10 ∼ 30μm/mm이며, 상기 선단측 풍선 접합부의 최선단으로부터 카테테르 최선단까지 길이가 4 mm ∼ 7mm임과 아울러 그 선단 테이퍼부의 최선단의 튜브의 두께가 20 ∼ 40μm 인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 선단측 풍선 접합부의 최선단과 상기 내관의 사이에서 발생하는 단차(段差) 부분에 그 단차를 없애도록 접착제층을 형성하고, 풍선 카테테르 선단부 부근의 단차 및 강성의 불연속을 경감시키는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
14. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 선단측 풍선 접합부의 최선단과 상기 내관의 사이에서 발생하는 단차를 없애도록 선단측 풍선 접합부의 슬리브 부분의 최선단을 테이퍼 모양으로 형성하고, 풍선 카테테르 선단부 부근의 단차 및 강성의 불연속을 경감시키는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 선단 테이퍼의 최선단을 면처리하는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 내관이 HDPE(High-Density Po1yEthy1ene) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) 등의 불소계 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
17. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 풍선의 후방측 일단을 상기 외관의 선단부 부근에 접합시키고 상기 풍선의 전방측 타단을 상기 내관의 선단부 부근에 접합시키는데 사용하는 접착제의 경화상태의 듀로미터 경도(duromiter 硬度)가 D경도로 D16 이상, D70 이하인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르,
18. 제17항에 있어서,

    상기 접착제의 듀로미터 경도가 D경도로 D30 이상, D70 이하인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
19. 제17항에 있어서,

    상기 접착제가 2액(液) 상온(실온) 경화형 접착제인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
20. 제19항에 있어서,

    상기 2액 상온(실온) 경화형 접착제가 우레탄계(urethaner係) 접착제인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
21. 제19항에 있어서,

    상기 2액 상온(실온) 경화형 접착제가 실리콘계(silicone係) 접착제인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
22. 제19항에 있어서,

    상기 2액 상온(실온) 경화형 접착제가 에폭시계(epoxy係) 접착제인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
23. 제17항에 있어서,

    상기 접착제가 자외선 경화형 접착제인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
24. 제17항에 있어서,

    상기 접착제가 흡수 경화형 접착제인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
25. 제24항에 있어서,

    상기 흡수 경화형 접착제가 시아노아크릴레이트계(cyanoacrylate系) 접착제인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
26. 제24항에 있어서,

    상기 흡수 경화형 접착제가 우레탄계 접착제인 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
27. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 풍선이 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 구성성분으로서 포함하는 합금 중합체 재료로 구성하는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르.
28. 제27항에 있어서,

    상기 합금 중합체 재료는 폴리에스테르 수지(polyester 樹脂), 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드 수지(polyamide 樹脂), 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄(polyurethane) 및 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether) 중 1종류 이상을 구성성분으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 풍선.
29. 제27항 또는 제28항에 있어서,

    상기 합금 중합체 재료는 폴리올레핀(polyolefin)을 구성성분으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 풍선.
30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 스티렌계 열가소성 엘라스토머의 함유량이 1 ∼ 30중량%인 것을 특징으로 하는 풍선.
31. 제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 스티렌계 열가소성 엘라스토머가 관능기(官能基) 부여형인 것을 특징으로 하는 풍선.
32. 제27항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 스티렌계 열가소성 엘라스토머가 수소 첨가형인 것을 특징으로 하는 풍선.
33. 가이드 와이어 루멘(guide wire lumen)을 구성하는 내관을 풍선 선단부로부터 돌출시킴과 아울러 그 풍선 선단부와 접합시켜 선단 팁을 형성하고, 그 선단 팁을 끝이 가는 테이퍼 형태로 형성한 풍선 카테테르의 제조방법에 있어서,

    내관의 선단 테이퍼부를 형성하는 부분을 국부적으로 가열하고, 해당 부분의 양단부에 인장력을 가하여 일정길이 만큼 늘어남으로써 상기 내관의 직경을 감축시키고 이 감축된 부분을 소정의 길이만큼 남겨 절단하여 선단 테이퍼부를 형성하고,

    그 선단 테이퍼부를 구비하는 내관을 외관에 삽입시킴과 아울러 상기 선단 테이퍼부가 풍선 선단부로부터 돌출되도록 그 풍선 선단부와 내관을 접합시킴으로써 선단 팁이 형성되는 풍선 카테테르의 제조방법.
34. 가이드 와이어 루멘을 구성하는 내관을 풍선 선단부로부터 돌출시키도록 그 풍선 선단부와 접합하여 선단 팁을 형성하고, 그 선단 팁을 끝이 가는 테이퍼 형태로 형성하는 풍선 카테테르의 제조방법에 있어서,

    선단측 풍선 접합부의 슬리브(sleeve) 부분을 상기 내관에 접합시킨 후에,

    그 슬리브 부분의 최선단을 국부적으로 가열하고,

    풍선 선단부와 가열시킨 선단측의 상기 내관에 인장력을 가하여 일정길이 만큼 늘어나서 상기 슬리브 부분에 있어서의 최선단과 내관의 직경을 감축시키고 직경이 감축된 내관을 소정의 길이만큼 남겨 절단하여 선단 테이퍼부를 형성하고,

    그 선단 테이퍼부를 구비하는 내관을 외관에 삽입시킴과 아울러 상기 선단 테이퍼부가 풍선 선단부로부터 돌출되도록 그 풍선 선단부와 내관을 접합시킴으로써 선단 팁이 형성되는 풍선 카테테르의 제조방법.
35. 제33항 또는 제34항에 있어서,

    상기 가이드 와이어 루멘을 구성하는 내관안으로 심축(心軸)을 삽입시킨 상태에서 선단 테이퍼부를 형성하는 것을 특징으로 하는 풍선 카테테르의 제조방법.