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WO2000069487A1 - Balloon catheter, process for producing the same and method for fixing balloon to catheter tube - Google Patents

Balloon catheter, process for producing the same and method for fixing balloon to catheter tube Download PDF

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WO2000069487A1
WO2000069487A1 PCT/JP2000/003141 JP0003141W WO0069487A1 WO 2000069487 A1 WO2000069487 A1 WO 2000069487A1 JP 0003141 W JP0003141 W JP 0003141W WO 0069487 A1 WO0069487 A1 WO 0069487A1
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WO
WIPO (PCT)
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balloon
catheter
blood vessel
stretching
axial direction
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PCT/JP2000/003141
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Yosuke Yoshino
Masanori Kimura
Takashi Takezawa
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YS MEDICAL CO Ltd
Original Assignee
YS MEDICAL CO Ltd
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Publication date
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Priority to US12/458,988 priority patent/US20090321010A1/en
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    • A61M25/01Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
    • A61M25/06Body-piercing guide needles or the like
    • A61M25/0662Guide tubes

Definitions

  • the present invention relates to a balloon catheter and a method for manufacturing the balloon catheter.
  • the balloon catheter intended in the present invention is a medical device that is inserted into a blood vessel, is placed therein, and blocks a blood flow by inflating the balloon. Background art
  • the arterial flow to the affected organ such as cancer and the venous flow from the organ are occluded using a balloon catheter, and the arterial and venous blood flows of the organ are cut off from the whole body.
  • a high concentration of an anticancer drug is injected from the artery into the affected organ while the affected organ is isolated, and the anticancer drug flowing out of the vein (or portal vein) is discharged outside the body.
  • Therapy has been realized in which injection, aspiration, and recovery cycles of anticancer drugs are performed over a long period of time.
  • an anticancer drug perfusion system This is usually called an anticancer drug perfusion system, and since the anticancer drug does not circulate throughout the heart through the heart, a high concentration of the anticancer drug can be exposed to the cancer site for a long time, and the anticancer drug cannot be used. Injection and aspiration can be performed systematically.
  • a balloon catheter which is particularly preferable for use in such an anticancer drug perfusion system, that is, a material in which the occluded balloon portion does not damage the inner wall of the blood vessel during insertion and positioning of the catheter to a predetermined blood vessel position. It is an object of the present invention to provide a balloon catheter which is formed of a material and which can obtain a reliable occlusion when inflated. Moreover, it is an object of the invention to provide a large occluded volume when a balloon is attached to a small-diameter catheter tube. Further, according to the present invention, there is provided a manufacturing method for manufacturing such a balloon catheter. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of manufacturing and storing a balloon of a balloon catheter according to the present invention.
  • FIG. 2 is a partial side view of a balloon forming portion of a mold used in the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of manufacturing and storing a balloon of a balloon catheter according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which a balloon catheter according to the present invention is inserted into a hepatic artery, and the balloon is inflated for occlusion of blood flow.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a balloon protection tube used in conjunction with the nourne catheter of the present invention in relation to a sheath and a balloon catheter.
  • FIG. 6 is a front view showing an insertion end of a sheath into which the balloon catheter of the present invention is inserted.
  • FIGS. 7 (1) to (4) show the injection molding extrusion molding of the balloon, the melt molding in a mold, and the polymer elongation model immersed in a solution, respectively, which are used to indicate the present invention.
  • FIG. 8 shows an embodiment for obtaining a balloon with the feature of high expansion diameter of the present invention.
  • FIGS. 9 (1) and (2) show a method for attaching a balloon to a normal catheter and a method for attaching the balloon according to the principle of the present invention, respectively.
  • FIG. 10 is a table showing the draw ratio of SEBS-based bulk balloons according to the principle of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram of a model that provides one of the theoretical elucidations of the principle of the present invention.
  • FIG. 12 is a table of measured values in which the principle of the present invention can be applied to materials other than SEBS.
  • FIG. 13 shows an embodiment for facilitating the attachment of the bulk balloon to the catheter. Means to achieve purpose
  • the present invention relates to a balloon catheter having a balloon which is inserted into a blood vessel and occludes the blood flow of the blood vessel when inflated, wherein the balloon is made of a material which is not inflated, when the blood vessel is occluded, and when the catheter is withdrawn.
  • the present invention provides a balloon catheter that is particularly soft and is selected from styrene-based SBS, SIS, SEBS, and SEPS thermoplastic elastomer materials.
  • the material has a tensile elongation at break of 800% to about 2000%, and is selected from materials which do not cause thrombus due to contact with blood. This value exceeds the intrinsic maximum elongation of the norm material
  • Elastomer materials conventionally used as balloon materials for balloon catheters are typically latex, silicone resin for rubber, and polyolefin, polyester, polyurethane, polyamide, and styrene for plastics. Etc. are used.
  • elastic latex, silicone resin, or polyurethane resin is generally used as a material for the soft balloon particularly for vascular occlusion.
  • balloon materials have unique mechanical properties of the maximum elongation (tensile elongation at break), and the typical ballwood materials are listed below.
  • the range of elongation in the SB series is about 40%. 0 to 100%, about 500 to 100% for SEBS, natural rubber About 3 0 0 9 0 0% in silicone rubber approximately 2 3 0-9 0 0 0/0, 6 0 0% 3 0 0 in Orefin system, the vinyl chloride 4 0 0 5 0 0 o / o, Polyurethanes have an elongation range of 300 to 800%, polyesters have an elongation of 180 to 420%, and polyamides have an elongation of 200 to 400%. Therefore, as the elongation characteristic of a general soft material, 100% is almost a value close to the upper limit.
  • Latex breaks them down with a 700% elongation at 75% injection volume at 700%, and SEBS limits them at an approximately 130ml injection volume with approximately 80% elongation at 700m1 injection volume. They broke down, and silicon broke down at a limit of 700% elongation with an injection volume of about 120 ml. As is evident from this, the limit value of the elongation of the balloon almost coincides with the limit value of the elongation of each material.
  • the present invention is to provide a balloon catheter having high flexibility and high elasticity and a large expansion diameter.
  • the balloon attached to the catheter is positioned at a predetermined site in the blood vessel, and the balloon moves during movement of the balloon when the balloon is indwelled, the balloon in the non-inflated state may damage the blood vessel. Therefore, it is desired that the balloon is highly flexible.
  • the force-teeter diameter is forced to be as small as possible with respect to the inner wall diameter of the blood vessel so that it can be easily moved through the blood vessel, so that the balloon mounted on such small diameter catheters Must be highly expandable and must be able to reliably block blood flow when inflated.
  • the additional conditions must not be such that the material of the balloon causes thrombus to form in the blood contacting it. Thrombus is also caused by balloon in the stomach It can also be caused by damage to the wall.
  • balloon forms a thermoplastic material by physical change of melting, shaping and cooling.
  • Fig. 7 (1) to (4) show the elongation models of the polymer in injection molding, extrusion molding, melt molding in a mold, and immersion molding in a solution, respectively.
  • the symbols in the figure schematically represent the elongation percentage of the polymer chains as a cross-sectional model of the panel.
  • the molten material enters the mold through the cavity, so that the polymer chains are biased according to the flow, and a high degree of elongation appears.
  • the spring in each direction is in an expanded state, and the expansion rate in this direction is suppressed.
  • the dip molding with the solution (4) dissolves the polymer in the solvent, coats the mold surface and removes the solvent, so that more uniform elongation characteristics can be obtained.
  • FIG. 8 shows an embodiment of obtaining a balloon having a large expansion diameter according to the present invention.
  • a balloon designed to the desired tube outer diameter size is fitted with the balloon stretched lengthwise, as described in more detail below. At that time, first determine the structure of the catheter balloon when the product is completed, and then determine the stretching ratio when the balloon is installed.
  • the stretching ratio ⁇ is expressed as L 2 ZL 1
  • the balloon inner diameter d 1 before stretching is the product of the square root of the reciprocal of the stretching ratio ⁇ and the balloon inner diameter d 3 after stretching
  • ⁇ ⁇ d 2 can be expressed as the product of the square root of the reciprocal of the stretching ratio ⁇ and the balloon ⁇ d 3 after stretching.
  • Fig. 9 (1) shows the usual method of attaching the balloon to the catheter tube without stretching.
  • a 20 mm long SEBS balloon with a balloon outer diameter of 2.8 mm and a norm inner diameter of 2 mm was attached to a 6 French catheter tube ( ⁇ 2 mm).
  • the balloon installation length is set.
  • the balloon inner diameter d 1 before stretching is a calculated value of 3.46 mm. If the balloon thickness before stretching is assumed to be equal to 0.4 mm after stretching and the thickness of the balloon after stretching is not equal to 0.4 mm, and if ⁇ ⁇ is set to be 2.8 mm, the calculated value of 4.85 mm will be calculated. Obtainable.
  • Fig. 10 shows the SEBS-based bulk balloons designed and obtained in this manner, at draw ratios of 0 (non-stretched, ie, 20mm), 30 (stretched to 26mm), 100 (stretched to 40mm), 200 (stretched to 60mm). Stretch), 300 (stretch to 80 mm), 350 (stretch to 90 mm), 400 (stretch to 100 mm), 500 (stretch to 120 mm)% This is a table in which the maximum inflated diameter (mm) and the balloon elongation (%) were measured.
  • FIG. 11 shows a diagram giving one possible theoretical elucidation of why the balloon according to the invention exhibits such a high expandability property.
  • the upper figure is a schematic diagram of the polymer chain structure of the bulk balloon before stretching
  • the chain symbol is a schematic diagram of the cross section of the polymer. Is a tensile panel.
  • FIG. 12 shows the measured values of the elongation characteristics at stretch ratios of 0, 100, 300, and 500% for a silicone resin and a latex balloon, for example. As is clear from the measurement data, it is possible to give an elongation that greatly exceeds the maximum elongation inherent to the material by applying the stretching process of the present invention to a conventionally used balloon material.
  • FIG. 13 shows an example of forming a bulk balloon for facilitating attachment of the above-described bulk balloon to a catheter tube.
  • the pre-stretched Norck balloon has ramps S1 and S2, which are substantially intimately attached to the catheter tube after the balloon is stretched and attached to the catheter (not shown). , Forming the bonding of the balloon to the force table.
  • FIG. 1 shows a first embodiment for producing a balloon of a balloon catheter according to the present invention.
  • reference numeral 10 denotes a plurality of, for example, stainless steel dies supported by the jig 12.
  • the mold 10 has a balloon forming portion 14 as shown in FIG.
  • the jig 12 is coupled to an unillustrated elevating / lowering mechanism, and simultaneously raises and lowers a plurality of molds 10.
  • the balloon forming part 14 is immersed in the balloon material melt 18 in the melt tank 16.
  • the melt tank 16 is housed in a lower compartment 22 of a housing 24 composed of an upper compartment 20 and a lower compartment 22. 26 and 28 respectively
  • a tube or pipe for supplying a gas such as nitrogen to the upper and lower compartments respectively is shown. This gas cools the balloon material in the balloon forming section of the mold that has been raised in the upper compartment 20, and serves to prevent oxidation of the balloon material melt 18 in the melt bath 16 in the lower compartment 22.
  • the balloon material melt has the balloon material described below melted at a selected ias between 150 and 250 degrees.
  • This balloon material is a thermoplastic elastomer material, especially styrene-based thermoplastic elastomers, styrene-butadiene-styrene (SB S), styrene-polyisoprene-styrene (SIS), styrene'polyethylene-polybutylene.styrene (SEBS), Styrene 'Polyethylene / Propylene' Styrene (SEPS) Structural thermoplastic elastomer material. Further, among these materials, those having a tensile elongation at break of about 800% to about 2000% are selected.
  • Elastomer AR of SBS and SEBS of Aron Kasei JSR TR of SBS of Nippon Synthetic Rubber
  • JSR SIS of SIS of Nippon Synthetic Rubber
  • Kuraray's SIS The Hibra-I system, Shirat's SEBS system's Kraton G, Mitsubishi Yuka's SEBS system's Lavalon, and Kuraray's SEPS system's Septon meet the above requirements for the catheter balloon of the present invention. Satisfied, balloons made of this material do not cause thrombi in blood vessels due to contact with blood.
  • balloons made of the above materials are themselves very “soft” and will not damage the inner wall of the blood vessel during non-inflation, especially when the catheter is advanced in a small artery.
  • the balloon forming portion 14 of the mold 10 is immersed in the material melt 18 for a predetermined time, then pulled up and dried, immersed again and dried, and this cycle is repeated a predetermined number of times.
  • a balloon with a catheter outer diameter of 5 and 8 French (FC) (1.6 mm and 2.7 mm, respectively) has a thickness of about 0.1 mm, 0.14 mm, and 12 mm, respectively.
  • the French (3.9 mm) catheter formed a 0.31 mm thick balloon, which proved to be particularly preferred as a balloon for catheters for occlusion of blood flow in anticancer drug perfusion systems.
  • FC French
  • FIG. 2 is an enlarged view of the balloon forming portion 14 of the mold 10.
  • the long balun material formed on the surface of the balun forming section is cut at position 30 and each is removed and removed into one mold 10 Can obtain a plurality of balloon portions.
  • the formed balloon portion has a slightly larger diameter at the center than at both ends connected to the catheter. This is designed to cope with a large inflated diameter, and the outer shape of the balloon forming portion 14 may be cylindrical, regardless of the inflated diameter.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the balloon manufacturing apparatus.
  • a plurality of molds 10 each having a balloon forming portion 14 are supported by a holding device, that is, a jig 12 so as to be able to move up and down.
  • the balloon forming part 14 is in the solution 36 of the solution tank 32 in which the above-mentioned styrene-based thermoplastic elastomer material is dissolved with an organic solvent such as thinner, triol, toluene or benzene.
  • an organic solvent such as thinner, triol, toluene or benzene.
  • FIG. 4 shows that the catheter 42 having the balloon 40 manufactured in the vicinity of the distal end is inserted from the femoral artery through the aorta 41 to a predetermined position in the hepatic artery 43, for example.
  • This shows a state where the balloon is inflated.
  • the balloon 40 is fixed to the outer periphery of the catheter (catheter tube) 42 at both ends 44 and 46, and an expansion cavity 48 is formed when the balloon 40 expands.
  • an inflation fluid opening 50 is provided in an inflation fluid passageway (not shown) that extends along the catheter inside the catheter.
  • a balloon of the above thickness, formed of the above material and fixed to the French number of catheters, can be inflated to an outer diameter of about 15 times the force of the catheter.
  • FIG. 5 shows a state where the catheter 42 is inserted from the insertion portion 52 of the sheath 50. As shown in FIG.
  • the insertion portion 52 is usually provided with a rubbery sealing film member 54 so that air does not enter the inside of the sheath.
  • the seal membrane member 54 is provided with a tear 56 in advance, and the catheter can be inserted into the sheath while maintaining the sealed state by passing the catheter tip from the center 58 thereof.
  • the conventional balloon catheter can be used without any trouble.
  • a soft and thin material is used so that the balloon 40 does not damage the inner wall of the blood vessel. Therefore, when the balloon portion of the catheter passes through the sealing membrane member, the balloon 40 itself is not used. Will be damaged.
  • the balloon portion of the catheter is covered with a protective tube 60 as shown in FIG.
  • the force catheter is inserted into the sheath ⁇ , and after the valving portion has passed through the sealing membrane member, the protective tube 60 is moved axially to a position not to obstruct the rear of the catheter.
  • the protective tube 60 is removed after being moved to a state where the sealing by the membrane member 54 is maintained at the catheter (tube) portion behind the balloon.
  • the protective tube 60 is provided with a section 64 which extends along the length of the tube and which is used to pick and cut two cuts 62 which facilitate the cutting. ing.
  • the requirements for the protective tube are to maintain the airtightness inside the sheath and not to damage the balloon 40 by the tube itself when moving the catheter backward in the axial direction with respect to the catheter.
  • the distal end of the tube 60 is brought into airtight contact with the catheter connecting portion of the balloon as shown in the figure.
  • the protective tube is moved axially rearward with respect to the catheter, and the airtightness inside the tube 60 is maintained until the catheter engages with the membrane member 54 at a position behind the balloon portion of the catheter. Therefore, for example, a member (not shown) similar to the seal film member 54 may be provided at the rear of the tube.
  • the shape of the tip of the tube 60 is slightly tapered as shown in the figure and the size of the tip opening is reduced. And smooth the inner surface of the open end. And can be solved. This configuration facilitates secure insertion into the sealing membrane member.

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Description

明 細 書 バル一ンカテ一テルおよびその製造方法並びにカテーテルチューブへのバル一ン の装着方法 技術分野
本発明はバルーンカテーテルおよびその製造方法に関する。 本発明で意図する バルーンカテーテルは血管内に挿入されて留置され、 バルーンを膨張することに より血流を阻止する医療用器具である。 背景技術
最近、 ガンなどの患部臓器への動脈流並びに該臓器からの静脈流をバル一ン力 テーテルを用いて閉塞し、該臓器の動脈およぴ静脈血流を全身循 罕、から遮断し、 このように患部臓器をァイソレートした犹態で動脈から高濃度の抗ガン剤を当該 臓器に注入し、かつ静脈(あるいは門脈)から流れ出た抗ガン剤を体外に排出し、 このような高濃度の抗ガン剤の注入、 吸引 .回収のサイクルを長時間行うような 治療法が実現され、 実際の治療現場で画期的な成果を上げている。 通常これは抗 ガン剤灌流システムと呼ばれており、 抗ガン剤が心臓を通じて全身に循環するこ とはないため、高濃度の抗ガン剤を被ガン部に長時間暴露でき、抗ガン剤の注入、 吸引をシステマテックに行うことが可能になる。
しかしながら、 このシステムにおいては、 例えば大腿動脈から直接患部臓器の 動脈部までカテーテルを挿入する必要があるため、 力テ一テルの非膨張状態のノ ルーン部が動脈血管壁を損傷する可能性が大きい。 通常、 静脈血管内壁に比較し て動 Κώι管内壁は損傷に弱いと云われている。 またこれはカテーテルチューブの 大きくなればそれをいつそう助長してします。 すなわち、 従来のバルーンカテー テルでは、 そのバルーン力膨張時の確実な閉塞性を主眼とされるところから、 非 膨張時のバルーンが「固く」、特に局部動脈までカテーテルを挿入する過程で、ノ ルーン部により血管内壁が往々損傷を受ける事態が生じている。 また、 従来使用 されているシリコン系、 ポリウレタン系の合成ゴム材料では、 膨張後の復原作用 が弱く、 カテーテルを抜く際に血管に損傷を生じさせてしまう。 ラテックス系の 材料は大きな膨張率を得ることができず、 しかも往々血液との接触から血栓を生 じさせる恐れがある。 このような血栓の発生は血管内壁に損傷を受けた場合にも 発生する。 発明の目的
従って、 特にこのような抗がん剤灌流システムで用いるのに好ましいバルーン カテーテル、 即ちカテーテルを所定の血管位置まで挿入位置決めする間に、 閉塞 状態のバル一ン部が血管内壁を損傷しないような材料で形成され、 しかも膨張時 に確実な閉塞性を得ることができるバルーンカテーテルを提供することが本発明 の課題である。 しかも小径のカテーテルチューブにバル一ンを装着した時に大き な閉塞容積を持つようにする事も発明の目的である。 更に、 本発明によれば、 そ のようなバルーンカテーテルを製造する製造方法が提供される。 図面の簡単な説明
第 1図は本発明に係わるバルーンカテーテルのバルーンの製造蔵置の第 1の実 施例の概略構成図である。
第 2図は第 1図の装置で使用する金型のバル一ン形成部の部分側面図である。 第 3図は本発明に係わるバルーンカテーテルのバルーンの製造蔵置の第 2の実 施例の概略構成図である。
第 4図は本発明に係わるバルーンカテーテルを肝動脈に揷入し、 そのバルーン を血流閉塞のために膨張させた状態を示す図である。
第 5図は本発明のノ ルーンカテーテルと共に用いられるバル一ン保護チュ一ブ をシースおよびバルーンカテーテルとの関連で示す概略図である。
第 6図は本発明のバル一ンカテ一テルが揷入されるシースの挿入端を示す正面 図である。
第 7図 (1 ) から (4 ) は本発明の を示すために使用するバルーンの射出 成形押出成形、 金型での溶融成形、 溶液による浸漬の高分子の伸び模型をそれぞ れ示す。 第 8図は本発明の高拡張径の特徴を備えたバルーンを得る一実施例を示す。 第 9図 (1 ) および (2 ) はそれぞれバルーンの通常のカテーテルへの取り 付け方法および本発明の原理に従った取り付け方法を示す。
第 1 0図は本発明の原理に従った S E B S系のバルクバルーンの延伸倍率 の表である。
第 1 1図は本発明の原理の理論的解明の 1つを与えるモデルの図である。 第 1 2図は本発明の原理が S E B S系以外の材料にも適用できる実測値の 表である。
第 1 3図はバルクバルーンをカテーテルに装着する容易にするための一実 施例を示す。 目的を達成する手段
上記目的を達成するため、 本発明は、 血管内に挿入され、 膨張時に該血管の血 流を閉塞するバルーンを有するバルーンカテーテルにおいて、 該バルーンの材料 として非膨張時、血管閉塞時並びにカテーテルの引き抜きの際に特に軟質であり、 スチレン系 S B S、 S I S、 S E B S、 S E P S熱可塑性エラスト一マ材料のう ちから選択されたことを特徴とするバルーンカテ一テルを提供する。 好適実施例 において、 上記材料の引っ張り破断伸度は 8 0 0 %からほぼ 2 0 0 0 %であり、 血液との接触による血栓を生じさせなレ材料から選ばれる。 この値はノ ル一ン素 材の固有の最大の伸びを越える
従来、 バルーンカテーテルのバルーン素材として応用されるエラストーマ材料 としては、 典型的に、 ゴム系ではラテックス、 シリコン樹脂、 プラスチックスと しては、 ポリオレフイン系、 ポリエステル系、 ポリウレタン系、 ポリアミ ド系、 スチレン系等が用いられている。
また、特に血管閉塞用の軟質バル一ンの材料としては、弾性のあるラテックス、 シリコ一ン樹脂、 ポリウレタン樹脂が一般的に使用されている。
これらのバルーン材料は固有の最大伸び率 (引っ張り破断伸度) の力学特性を 有しており、 以下に代表的なバル一ン材科を掲げるが、 S B系での伸びの範囲は 約 4 0 0から 1 0 0 0 %、、 S E B S系では約 5 0 0から 1 0 0 0 %、天然ゴムで は約 3 0 0から 9 0 0 %、 シリコンゴムでは約 2 3 0から 9 0 0 0/0、 ォレフィン 系では 3 0 0から 6 0 0 %、 塩ビ系では 4 0 0から 5 0 0 o/o、 ポリウレタン系で は 3 0 0から 8 0 0 %、 ポリエステル系では 3 8 0から 4 2 0 %、 ポリァミ ド系 では 2 0 0から 4 0 0 %の伸びの範囲を有している。 従って、 一般の軟質材料の 伸び特性としては、 1 0 0 0 %はほぼ上限に近い値となっている。
次は、 典型的な弾性バルーン材料のラテックス、 S E B S、 シリコンゴムの膨 張特性を説明するものであり、 この例ではでバルーンとして収縮時内径 6 mm— 肉厚 0 . 5 mmのものが作成されて使用されたた。
バルーンにはその膨張用として水が注入された。 ラテックスでは 7 0 0 %の伸 び、 で 7 5 m 1の注入容量でそれらを限界値として破損し、 S E B Sでは約 8 3 0の伸びで約 1 3 0 m lの注入容量でそれらを限界値として破損しし、 シリコン では 7 0 0 %の伸びで約 1 2 0 m lの注入容量でそれらを限界値として破損した。 このこのことから明らかなように、 バルーンの伸びの限界値はそれぞれの素材の 伸びの限界値とほぼ一致している。
以上の事実は、 既存のバル一ン材料から得られたバルーンを単にカテーテルに 装着させただけではその材料固有の最大の伸びに基づく伸び限界を呈するに留ま ることを如実に物語っている。
本発明は高柔軟性、 高弾性を持ち、 高拡張径のバルーンカテーテルを提供する ものである。 特にカテーテルを血管内に挿入して、 そのカテーテルに装着したバ ルーンを血管内の所定部位に位置決めして留置する際のバル一ンの移動時に非膨 張時のバルーン力血管を損傷してはならず、 このためバルーンは高柔軟 ¾ίである ことが所望される。 また、 治療終了後に、 バルーンを膨張解除してカテーテルを 人体から引き抜く必要があり、 その際にバルーンはほぼ非膨張時の状態まで復帰 する必要があり、 このためバルーンは高弾性であることが所望される。 更に、 力 テ一テル径はそれが血管内を容易に移動され得るように血管内壁径に関して可及 的に小であること力 まれ、 このためこのような小径のカテーテルに装着される バル一ンは高拡張性を備え、 膨張時に確実に血流を閉止できなくてはならない。 更にまた、 付加的な条件としてはバルーンの材質がそれに接触する血液に血栓を 生じさせるようなものであってはならない。 血栓はまたバルーンによる血管内胃 壁との損傷によっても生じる可能性がある。
一般にバル一ンは熱可塑性材料を溶融—賦形—冷却という物理変化で成形する。 第 7図 (1 ) 〜 (4 ) はそれぞれバルーンを射出成形、 押出成形、 金型での溶融 成形、 溶液による浸漬成形の高分子の伸び模型を示している。図中の記号は高分 子鎖の持つ伸び率をパネの断面モデルとして模式的に表現したものである。
( 1 ) の射出成形で製造したバル一ンは溶融した材料がキャビティを通つて金 型に入るため、 流れに添った高分子鎖の偏りが生じ、 伸びに高度な方向性が表れ る。 この図に示すように、 各方向のバネは伸張状態を呈しており、 この方向の伸 び率は抑制される。
( 2 ) は射出成形の場合である。 押出方向に材料が配向した状態で流れ、 固化 するために、 長さ方向に分子鎖が伸びる。 このため、 図に示すようにほぼ長さ方 向のパネの伸張方向の伸び率が抑制される。
( 3 ) は溶融させた材料を金型で成形するため、 全体的に均質化した分子構造 となり、 一般的に方向性がなく、 均等な伸びを得ることができる。
( 4 ) の溶液による浸漬成形はポリマーを溶剤に溶かし、 金型表面に被覆し溶 剤を取り除くため、 更に均質な伸び特性が得られる。 発明を実施するための最良の形態
第 8図には本発明により高拡張径を備えたバル一ンを得る- 実施例が示されて いる。 この実施例によれば所望のチュ一ブ外径サィズに設計したカテーテルに以 下に詳細に述べるようにバルーンを長さ方向に延伸した状態で装着する。 その際 に、 最初にカテーテルバルーンの製品完成時の構造を決め、 次いでバルーンの取 り付け時の延伸比を決定する。 L 2を延伸前バルーン長、 L 1を延伸後バルーン 長、 d 1を延伸前バルーン内径、 d 2を延伸前バルーン^ ί圣、 d 3を延伸後バル ーン内径、 d 4を延伸後バルーン^ ί圣とすると、延伸比 εは L 2 Z L 1で表され、 延伸前バルーン内径 d 1は延伸比 εの逆数の平方根と延伸後のバルーン内径 d 3 の積として、 また延伸前バル一ン^圣 d 2は延伸比 εの逆数の平方根と延伸後の バルーン 圣 d 3の積とし表され得る。 以上は、 バルクバルーン (延伸前のバル ーン) の設計式を与える。 これはバルーンの設計において、 最初にカテーテルの サイズ (カテーテルチューブの 至) が考慮される必要があることを考えれば、 極めて効果的である。
第 9図 (1) はバルーンを延伸なくカテーテルチューブに装着する通常の取り 付け方法を示す。 6フレンチのカテーテルチューブ ( 圣 2mm) にバルーン外 径 2. 8 m m,ノ ルーン内径 2 mm、従って肉厚 0. 4mmの 20mm長の SE B S系バルーンが取り付けられた実施例である。 第 9図 (2) は同一材料のバル クバルーンを延伸倍率が 200%、 すなわちバルーンの元の長さを除き 2倍の長 さ L 1=60mmに延伸する場合のバルーン装着の例である。 このようなバルク バル一ンの設計にあっては、 最初にバル一ンを装着すベきカテーテルチューブの 圣を決定する必要がある。 この値はバルーン延伸後の内径 d 3に実質的に等し くなることができる。 次いで、 バルーン取付長を設定する。 この例において、 そ の長さ L 2は 20mmである。このため、延伸比 ε =L 2/L 1は 1 3になる。 従って、 前記設計式を適用して、 この例の場合において、 延伸前バルーン内径 d 1は 3. 46mmの計算値となる。 延伸前バルーン^圣は、 延伸後にバルーンの 肉厚が非延伸時に等しい 0. 4 mmになるものとしかつその 圣が 2. 8 mmと なるものと設定すれば、 4. 85 mmの計算値を得ることができる。
第 10図はこのようにして設計して得た S EB S系のバルクバルーンを延伸 倍率 0 (非延伸すなわち 20mm)、 30 (26 mmに延伸)、 100 (40mm に延伸)、 200 (60mmに延伸)、 300 (80mmに延伸)、 350 (90m mに延伸)、 400 (100mmに延伸)、 500 (120mmに延伸) %の場合 に応じて前記の例のカテーテルチューブ (6フレンチ) に装着して膨張時最大径 (mm) およびバルーン伸び率 (%) を実測した表である。 この結果から明白な ように、 本発明に従ってバルクバルーンを延伸状態で装着する場合は、 非延伸の 場合の材料固有の尊大伸び率 (上限値はせいぜい 1000%) を遙かに越えた伸 びを呈することが明白となる。 これにより、 従来のバルーンでは到底得られなか つた高拡張径の特性を得ることが可能となる。
第 1 1図は本発明によるバルーンがなぜこのような高拡張性の特性を呈するか の 1つの可能な理論的解明を与える図を示す。 第 1 1図で上の図は延伸前のバル クバル一ンの高分子鎖構造の模式図であり、 鎖状の記号は高分子の断面の模式図 として引張パネを示したものである。 延伸することにより長さ方向の高分子鎖は 第 6図の下の図のように伸びるが径方向つまり放射方向については伸びが加わら ず、 延伸後でもバルクバルーンの径方向の伸び特性は維持されていると考えられ る。 このため、 バルクバルーンの径を、 それが装着されるべきカテーテルチュー ブの径に関してより大きく作成し、 これを延伸して取り付けると、 バルクバルー ンの本来の拡張径付近まで拡径が可能となる。
上は S E B S系のバルーン素材であるが、 本発明は他の素材についてもそれを 適用可能である。 第 1 2図は一例としてシリコン樹脂およびラテックスバルーン について、 それぞれ延伸倍率 0、 1 0 0、 3 0 0、 5 0 0 %での伸び特性の実測 値を示す。 この測定データから明らかなように、 従来使用されているバルーン素 材に本発明の延伸加工を適用することにより素材固有の最大伸びを大きく越える 伸びを与えることが可能となる。
第 1 3図は上で述べたバルクバルーンをカテーテルチューブへ装着することを 容易にするためのバルクバルーン成形例を示す。 図で上の延伸前ノ レクバルーン は傾斜部 S 1および S 2を備えており、 これら傾斜部はバルーンを延伸してカテ 一テル (図示せず) に装着後にカテーテルチューブと実質的に密着し、 力テーテ ルへのバルーンの接着部を形成する。
また、 本発明によれば、 主に柔軟性および血栓の観点からスチレン系 S B S、 S I S、 S E B S、 S E P S熱可塑性エラストーマ材料のうちから選択された材 料の溶融液あるいは溶液に所定径の金型を複数回浸漬することによつて上記バル ーンを形成することを特徴とするバルーンカテーテルの製造方法が提供される。 第 1図は本発明によるバルーンカテーテルのバルーンを製造する第 1の実施例 を示す。 図で 1 0は治具 1 2により支持されている複数の例えばステンレス製の 金型である。 金型 1 0は第 2図にも示すように、 バルーン形成部 1 4を有してい る。 治具 1 2は図示しない上昇 ·下降メカニズムに結合されており、 複数の金型 1 0を同時に上昇およぴ 降させる。 金型の下降位置において、 そのバルーン形 成部 1 4は溶融液槽 1 6内のバルーン材料溶融液 1 8に浸漬される。 溶融液槽 1 6は上コンパートメント 2 0および下コンパートメント 2 2からなるハウジング 2 4の下コンパ一トメント 2 2に収容されている。 2 6および 2 8はそれぞれそ れぞれ上および下コンパ一トメントに例えば窒素等のガスを供給するチューブぁ るいはパイプを示す。 このガスは上コンパートメント 20においては上昇された 金型のバルーン形成部のバルーン材料を冷却し、 下コンパ一トメント 22におい ては溶融液槽 1 6内のバルーン材料溶融液 18の酸化防止として働く。
バルーン材料溶融液は次に述べるバルーン材料が 150度から 250度の間 の選択された iasで溶融されている。 このバルーン材料は熱可塑性エラストーマ 材料、 特にスチレン系の熱可塑性エラストーマの中で、 スチレン ·ブタジエン · スチレン (SB S)、 スチレン ·ポリイソプレン ·スチレン (S I S)、 スチレン ' ポリエチレン ポリブチレン .スチレン (SEBS)、 スチレン 'ポリエチレン/ プロピレン 'スチレン (SEPS) 構造を有するスチレン系熱可塑性エラストー マ材料から選択される。 更に、 これらの材料のうち引っ張り破断伸度がほぼ 80 0 %からほぼ 2000 %のものが選ばれる。
これら材料は種々市販されている。 特に、 ァロン化成の SB S系および S EB S系の 「エラスト一マ AR」、 日本合成ゴムの SB S系の 「J S R TR」、 日本 合成ゴムの S I S系の 「J SR S I S」、 クラレの S I S系の 「ハイブラ一」、 シヱルの S EB S系の「K r a t o n G」、三菱油化の S E B S系の「ラバロン」、 クラレの SEPS系の 「セプトン」 は本発明のカテーテルのバルーンの上記要件 を満足すると共に、 この材料で製造したバルーンは血管内で血液との接触による 血栓を生じさせない。
また、 上記材料で製造したバルーンはそれ自体極めて 「柔らかく」、 非膨張時 に、 特に細い動脈でのカテーテルの進行時に血管内壁を損傷させることは殆どな レ
第 1図において、 金型 10のバルーン形成部分 14は材料溶融液 18に所定時 間だけ浸潰され、 その後引き上げられて乾燥され、 再度浸漬されて乾燥され、 こ のサイクルは所定数反復される。 このような過程を経て、 例えば、 カテーテル外 径 5および 8フレンチ (FC) (それぞれ 1. 6mm、 2. 7mm) のバルーンで は、 厚みそれぞれ、 約 0. 1mm、 約 0. 14 mm、 また 12フレンチ (3. 9 mm) カテーテルでは 0. 31 mm厚のバルーンが形成され、 これは抗がん剤灌 流システムの血流閉塞用のカテーテルのバルーンとして特に好ましいと判明され た。
第 2図は金型 1 0のバルーン形成部 1 4の拡大図である。 複数回の浸漬、 乾燥 のサイクルの結果、 バル一ン形成部の表面に形成された長尺のバル一ン材料は位 置 3 0で切断され、 それぞれ抜き外されて、 1つの金型 1 0から複数のバルーン 部が得られる。 第 2図において、 形成されたバルーン部はカテーテルと結合され る両端部に比べて中央部の径がやや大きい形状をなしている。 これは大きな膨張 径に対処するように配慮したもので、 膨張径に拘らなければ、 バルーン形成部 1 4の外形は円筒状であってもよい。
第 3図はバルーン製造装置の第 2の実施例を示す。 第 1図の実施例と同ォ羡にそ れぞれバルーン形成部 1 4を備えた複数の金型 1 0が 持装置即ち治具 1 2によ り上昇および下降可能に支持されている。 その下降位置において、 バルーン形成 部 1 4は上記のスチレン系熱可塑性エラスト一マ材料をシンナ一系、 トリオール 系、 トルエン系あるいはベンゼン系等の有機溶剤で溶かした溶液槽 3 2の溶液 3 6内に浸漬し、 所定時間の後に上昇位置まで引き上げて例えば熱風 3 8により乾 燥させ、 再度浸漬、 乾燥のサイクルを行う。 このようなサイクルを繰り返して例 えば、 上記の厚みのバルーン部が得られるようにする。
第 4図はこのようにして製造されたバルーン 4 0を先端付近に有するカテー テル 4 2を例えば大腿動脈から大動脈 4 1を介して肝動脈 4 3内の所定位置まで 挿入し、 その後血流閉塞のためバルーンを膨張させた状態を示している。 バル一 ン 4 0はその両端部 4 4, 4 6でカテーテル (カテーテルチューブ) 4 2の外周 に固着され、 膨張時に膨張空洞 4 8が形成される。 この目的のため、 カテーテル の内部をカテーテルに沿って延びる膨張流体通路 (図示せず) の膨張流体開口 5 0が設けられている。 上記材料で形成され、 上記フレンチ数のカテーテルに固着 された上記厚みのバルーンはほぼ 1 5倍の力テ一テル外径長まで膨張可能である c 従って、ほぼ数倍程度の膨張^圣長で用いる限りほぼ現状通りに縮小可能である。 通常、 カテーテルを血管内に挿入する場合、 シース (外筒) と内筒と必要に応 じてガイ ドワイヤよりなるカテーテルイントロデューサカ?血管に揷入され、 その 後血管内の所定位置まで挿入されたら内筒が弓 1き抜かれ力テーテルがシ一ス内に 挿入され、 ガイドワイヤの案内の下に血管内の目的部に向かって挿入される。 第 5図はカテーテル 4 2をシース 5 0の揷入部 5 2から挿入する状態を示す。 挿入 部 5 2は第 6図にも示すようにシースの内部に空気が入らないように通常ゴム質 のシール膜部材 5 4が取り付けられている。 シール膜部材 5 4には裂け目 5 6が 予め設けられており、 その中心 5 8からカテーテル先端を通すことでシール扰態 を維持したままカテーテルをシース内部に挿入できるようになっている。 このよ うな構成の下では従来のバルーンカテーテルは支障なく使用することができる。 しかしながら、 本発明のカテーテルではそのバルーン 4 0が血管内壁を損傷させ ないように軟質で薄い材料が使用されているため、 カテーテルのバルーン部がシ ール膜部材を通過する際にバルーン 4 0そのものが損傷を受けてしまう。 それを 防止するために、 本発明においては、 第 5図に示されるように、 カテーテルのバ ルーン部は保護チューブ 6 0によって覆われている。 図に示されるこの状態で力 テーテルをシース內に挿入し、 バル一ン部がシール膜部材を通過後に保護チュ一 ブ 6 0はカテーテルの後方の邪魔にならない位置まで軸方向に移動されるカヽ あ るいはバルーンの後方のカテーテル (チューブ) 部分で膜部材 5 4によるシール が維持される状態まで移動された後に取り外される。 この後者の目的のため、 保 護チューブ 6 0にはチューブの長さ方向に沿って延び、 切り裂きを容易にする切 れ目 6 2を摘んで 2つに切り裂くための部分 6 4とが設けられている。 この保護 チューブの要件としては、 シース内部の気密性を保持することとカテーテルに関 して軸方向に後方に移動させる際にチューブそれ自体によってバルーン 4 0に損 傷を与えないことである。
気密性に関して、 チューブ 6 0の先端は図のようにバルーンのカテーテル結合 部と気密状態で密接させる。 保護チュ一ブをカテーテルに関して後方に軸方向に 移動させ、 カテーテルのバルーン部の後方位置でカテーテルと膜部材 5 4とのシ ール係合が得られるまでにチューブ 6 0内部の気密性を維持する必要があり、 こ のため例えばチューブ後部にシール膜部材 5 4と同様の部材 (図示せず) を設け るようにしてもよい。
チューブをカテーテルに関して後方に移動させる際のチューブによるバルーン への損傷の問題については、 チューブ 6 0の先端部の形状を図のように僅かにテ —パ状に絞りかつ先端開口部の大きさを選定しその開口端内面を滑らかにするこ とによつて解決できる。 この構成はシール膜部材への機密 態での挿入を容易に する。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 血管内に留置されて血管の閉塞用にもつばら使用が意図されたバル一ンカテ —テルにおいて、 バルーンとして、 血管閉塞時に血管壁に障害を与えない程の充 分な柔軟性と該カテーテルの引き抜き時にほぼ完全に収縮し血管壁に障害を与え ない程の弾性を有しかっ血液との接触による血栓を生じさせないような材料から 選択された材料からなり、 血管閉塞位置での留置バル一ン 態でのそのバル一ン の材料の最大の伸びはバルーン固有の最大伸びを越えるように構成したことを特 徴とするバルーンカテーテル。
2. 請求の範囲第 1項記載のバルーンカテーテルにおいて、 カテーテルチューブ の所定位置を覆って位置決めされたバル一ン円筒材料が実質的に軸線方向の所定 の引き伸ばしバイアス力を印加された状態で上記力テ一テルチューブに固着され るように構成されるようにしたことを特徴とするバルーンカテーテル。
3. 請求の範囲第 1項記載のバルーンカテーテルにおいて、 該バルーンの材料と してスチレン系 SBS、 S I S、 SEBS、 S EPS熱可塑性エラストーマ材料 のうちから選択ざれたことを特徴とするバルーンカテーテル。
4. 請求の範囲だ 1項記載のバルーンカテーテルにおいて、 上記材料の閉塞時の 最大膨張伸び率がほぼ 800%からほぼ 2000%であることを特徴とするバル —ンカテーテル。
5. 請求の範囲第 1項記載のバルーンカテーテルにおいて、 上記バルーンの外周 を実質的に包囲し、 カテーテルの後方に向けて移動可能なバルーン保護チューブ を取り付けたことを特徴とするバルーンカテーテル。
6. 血管内に挿入され、 膨張時に該血管の血流を閉塞するバルーンを有するばバ ルーンカテーテルの製造方法において、 スチレン系 SB S、 S I S、 SEBS、 SEPS熱可塑性ェラスト一マ材料のうちから選択された材料の溶融液あるいは 溶液に所定径の金型を複数回浸潰することによって上記バル一ンを形成すること を特徴とするバルーンカテーテルの製造方法。
7. 請求の範囲第 6項記載のバルーンカテーテルの製造方法において、 上記金型 は軸線方向に長尺であり、 単一の金型により複数の円筒形バルーン部を上記金型 の軸線に沿つて形成し所定長に切断するようにしたことを特徴とするバルーン力 テ一テルの製造方法。
8 . カテーテルチューブの揷入先端に近接して 1つまたはそれ以上の軸線方向に 隔たったバルーンを備えたバルーンカテーテルのバルーン取り付け方法におい て、、
上記バルーンを所定位置に位置決めして固着することができる力テーテ ルチューブを用意すること、
上記ノ ル一ンの所定位置に近接した上記カテーテルチューブの外周に上 非膨張時にほぼ円筒状のバル一ンを配置すること、
上記バルーンを軸線方向に延伸した状態で軸方向の両端を上記力テ一テ ルチューブの上記所定位置を覆うように固着すること、
を特徴とするバルーンカテーテルのバルーン取り付け方法。
9 . 請求の範囲第 8項記載のバルーンカテーテルのバル一ン取り付け方法におい て、 上記バルーンは延伸前に装着カテーテルの外径に実質的に等しい内径を有す る軸糸泉方向両端部分と、 延伸前に上記軸線方向両端部分の 圣ょりも実質的に大 きい 圣を中間部分を備え、 軸線方向延伸時に上記中間部を延伸することによつ てほぼ一様の円筒?^のバルーンが形成されるように上記軸方向両端部が上記力 テーテルチューブに固着されるようにしたことを特徴とするバルーンカテーテル のバルーン取り付け方法。
1 0 . 請求の範囲第 8項記載のバルーンカテーテルのバルーン取り付け方法にお いて、 上記ノ ルーンは軸線方向延伸前に装着カテーテルの; m圣に実質的に等しい 内径を有する軸線方向両端部分と、 延伸前に上記軸線方向両端部分の外径よりも 実質的に大きい内径の中間部分と、 を備え、 延伸時に上記中間部を延伸すること によってほぼ一様の円筒形状のバルーンが形成されるように上記軸方向両端部が 上記カテーテルチューブに固着されるようにしたことを特徴とするバルーンカテ 一テルのバルーン取り付け方法。
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