(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用バルーンであって、
前記バルーンの主要部分を強化する主要布地層を一緒に定める第１及び第２の繊維を含み、前記第１の繊維は前記バルーンの第１の部分を強化する第１布地層を定め、前記第２の繊維は前記バルーンの前記第１の部分を強化する第２布地層を定め、前記第１布地層は、前記第２布地層から分離し、かつ前記第２布地層に隣接して配置され、
前記バルーンの第２の部分を強化するために、前記第１布地層が内側第１布地層及び外側第１布地層に分離し、
前記バルーンの前記第２の部分を強化するために、前記第２布地層が内側第２布地層及び外側第２布地層に分離し、
前記主要部分が前記バルーンのシリンダ状部分を定め、前記第１及び第２の部分が前記バルーンの円錐部分を定めることを特徴とする、医療用バルーン。
【請求項２】
前記主要布地層が、前記バルーンのシリンダ状部分と前記バルーンの円錐部分との間の移行部に近接する前記第１及び第２の布地層に接続することを特徴とする、請求項１に記載の医療用バルーン。
【請求項３】
医療用バルーンであって、
互いに少なくとも部分的に編み合わされて、前記バルーンの主要部分を強化する主要層を定める第１及び第２の繊維を含み、前記第１の繊維は前記バルーンの第１の部分を強化する第１の層を定め、前記第２の繊維は前記バルーンの前記第１の部分を強化する第２の層を定め、前記第１の層は、前記第２の層から分離し、かつ前記第２の層に隣接して配置され、
前記バルーンの第２の部分を強化するために、前記第１層が内側第１層及び外側第１層に分離し、
前記バルーンの前記第２の部分を強化するために、前記第２層が内側第２層及び外側第２層に分離し、
前記主要部分が前記バルーンのシリンダ状部分を定め、前記第１及び第２の部分が前記バルーンの円錐部分を定めることを特徴とする、医療用バルーン。
【請求項４】
前記主要層が、前記バルーンのシリンダ状部分と前記バルーンの円錐部分との間の移行部に近接する前記第１及び第２の層に接続することを特徴とする、請求項３に記載の医療用バルーン。
【請求項５】
医療用バルーンであって、
前記バルーンを強化する主要布地層と、
前記主要布地層と連続し、かつ前記主要布地層から延びる、前記バルーンを強化するための第１布地層と、
前記主要布地層と連続し、かつ前記主要布地層から延びる、前記バルーンを強化するための第２布地層とを含み、
前記第１布地層は、前記第２布地層から分離し、かつ前記第２布地層に隣接して配置され、
前記バルーンの第２の部分を強化するために、前記第１布地層が内側第１布地層及び外側第１布地層に分離し、
前記バルーンの前記第２の部分を強化するために、前記第２布地層が内側第２布地層及び外側第２布地層に分離し、
前記バルーンの主要部分に配置される前記主要布地層が前記バルーンのシリンダ状部分を定め、前記バルーンの第１及び第２の部分に配置される前記第１及び第２の布地層が前記バルーンの円錐部分を定めることを特徴とする、医療用バルーン。
【請求項６】
前記主要布地層が、前記バルーンのシリンダ状部分と前記バルーンの円錐部分との間の移行部に近接する前記第１及び第２の布地層に接続することを特徴とする、請求項５に記載の医療用バルーン。
【請求項７】
医療用バルーンであって、
前記バルーンの主要部分を強化する編み合わされた第１及び第２の繊維の主要編組パターンを有する主要布地と、
前記第１の繊維の第１の編組パターンを有する第１の布地と、
前記第２の繊維の第２の編組パターンを有する第２の布地と
を含み、
前記第１及び第２の繊維は、前記主要布地と前記第１及び第２の布地を接合し、
前記バルーンの端部部分を強化するために、前記第１布地が内側第１布地及び外側第１布地に分離し、
前記バルーンの前記端部部分を強化するために、前記第２布地が内側第２布地及び外側第２布地に分離し、
前記バルーンの主要部分が前記バルーンのシリンダ状部分を定め、前記バルーンの第１及び第２の部分が前記バルーンの円錐部分を定めることを特徴とする、医療用バルーン。
【請求項８】
前記主要布地が、前記バルーンのシリンダ状部分と前記バルーンの円錐部分との間の移行部に近接する前記第１及び第２の布地を接合するように製織することを特徴とする、請求項７に記載の医療用バルーン。
【請求項９】
医療用バルーンであって、
第１の外径を有する前記バルーンの中心区域と、
前記第１の外径より小さい第２の外径を有する前記バルーンのテーパ付き端部と、
前記バルーンの前記中心区域上に配置される、編み合わされた第１及び第２の繊維を有する主要布地と、
前記テーパ付き端部上に配置される、編み合わされた第１の繊維のみを有する第１の布地と、
前記第１の布地の上に配置される、編み合わされた第２の繊維のみを有する第２の布地とを含み、
前記バルーンの前記テーパ付き端部を強化するために、前記第１布地が内側第１布地及び外側第１布地に分離し、
前記バルーンの前記テーパ付き端部を強化するために、前記第２布地が内側第２布地及び外側第２布地に分離し、
前記バルーンの前記中心区域が前記バルーンのシリンダ状部分を定め、前記バルーンのテーパ付き端部が前記バルーンの円錐部分を定めることを特徴とする、医療用バルーン。
【請求項１０】
前記主要布地が、前記バルーンのシリンダ状部分と前記バルーンの円錐部分との間の移行部に近接する前記第１及び第２の布地を接合するように製織することを特徴とする、請求項９に記載の医療用バルーン。
【請求項１１】
前記バルーンがカテーテルに係合することを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の医療用バルーン。
【請求項１２】
前記バルーンが前記バルーンの外側の周りに配置される植え込み可能なデバイスに係合することを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の医療用バルーン。
【請求項１３】
前記バルーンが前記バルーンの外側の周りに配置されるステントに係合することを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の医療用バルーン。
【請求項１４】
医療用バルーンを製造する方法であって、
前記バルーンの中心区域を強化するための主要布地を製織するために、第１及び第２の繊維を編み合わせ、
前記中心区域の外径より小さい外径を有する前記バルーンのテーパ付き端部を強化するための第１の布地を製織するために、前記第１の繊維のみを編み合わせ、
前記第１の布地の上に第２の布地を配置することによって前記バルーンの前記テーパ付き端部を強化するための前記第２の布地を製織するために、前記第２の繊維のみを編み合わせ、
前記バルーンの前記テーパ付き端部を強化するために、前記第１の繊維を製織して内側第１布地及び外側第１布地を形成し、
前記バルーンの前記テーパ付き端部を強化するために、前記第２の繊維を製織して内側第２布地及び外側第２布地を形成し、
前記バルーンのシリンダ状部分を定めるように前記バルーンの前記中心区域を形成すること、及び前記バルーンの円錐部分を定めるように前記バルーンの前記テーパ付き端部を形成することを特徴とする、方法。
【請求項１５】
前記バルーンのシリンダ状部分と前記バルーンの円錐部分との間の移行部に近接する前記第１及び第２の布地を接合するように前記主要布地を製織することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状の上に繊維を編み組みするための方法及び装置に関する。特に、本発明は、製織された繊維及び布地（ｆａｂｒｉｃ）によるバルーンの強化に関する。
【０００２】
本出願は、その全体を引用により組み入れる、２００６年１２月１８日出願された米国特許仮出願第６０／８７０，４７９号に基づく優先権の利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
その全体を引用により組み入れる特許文献１に記載されているように、医療用バルーンの分野において、医療用バルーンは、手動プロセス又は部分的に自動化されたプロセスを用いて繊維を所定の配列で配置することによって強化されている。いくつかの手動及び部分的自動化製造プロセスは、バルーンの所望の位置に繊維を適切に配置するために繊維の手動操作を必要とする。このようなプロセスの非自動化局面は、高度に自動化されたプロセスと比べて、強化された医療用バルーンを製造するために投下される費用及び時間を増加させる。また、このようなプロセスの非自動化局面、及び手動プロセスに付随する時間は、複雑な繊維パターンの形成若しくは効率的な配置、又は医療用バルーンに関連した三次元の輪郭の上に二次元の布地を配置することを促進する複雑な製織パターンの形成を阻害し又は妨げる。自動化プロセスは、手動又は部分的自動化プロセスでは達成するのが不可能又は困難のどちらかである、繊維のより正確かつ一様な配置を促進することも考えられる。
【０００４】
編組技術、並びに２Ｄ及び３Ｄ編組機は、非特許文献１に記載されている。編組技術及びカルテシアン（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ）編組機は、非特許文献２に記載されている。ペンシルバニア州ＳｐｒｉｎｇｈｏｕｓｅのＮａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｘｔｉｌｅ  Ｃｅｎｔｅｒ（ＮＴＣ）によるレポートは、非特許文献３において、編組パターンを記載しており、引張荷重下での編組の挙動、並びに荷重及び目詰まり（ｊａｍｍｉｎｇ）条件に関するヤーン角度の影響を記載している。非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６、及び非特許文献７の記事は、編組を記載する。編組技術はまた、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７及び特許文献８にも記載されている。上記の参照文献の各々を引用によりここに組み入れる。
【０００５】
医療用バルーンのためには、極薄の壁が望ましい。壁の厚さを低減させるためには、各繊維の太さを低減させ、かつ、繊維が細くなることによる強度の低下を補うために繊維の数を増加させる必要がある。繊維の太さを低減させた場合、強化されたバルーン壁において同じ引張強度を維持するためには、繊維の数及び繊維密度を太さの低減の平方だけ増加させる必要がある。繊維の太さの低減は、繊維を編み組みする場合に問題をもたらすと考えられる。これは、シリンダ状のバルーンから延びる繊維がバルーンの円錐形の端部を形成する場合のように、連続的な編み地がバルーンのシリンダ状部分の上に配置され、次にバルーンの直径が小さくなった部分の上に続く場合に発生する、束状化（ｂｕｎｃｈｉｎｇ）又は目詰まり（ｊａｍｍｉｎｇ）効果のためである。１つの直径からより小さい直径まで小さくなる、どのような三次元物体上に布地が配置される場合にも、同じ問題が存在することも考えられる。
【０００６】
バルーンの円錐端部では、減少していく円周方向の領域を同じ数の繊維によってカバーさせられるので、バルーンの直径が小さくなるにつれて繊維密度が増大する。直径が小さくなった領域で繊維密度をより低くさせるように製織パターンが変更された場合には、壁の厚さが薄くなり過ぎることがあり、織りにおける異なる繊維角度への移行部が繊維を束状化又は目詰まりを引き起こすことがあり、バルーン直径のさらに小さくすることを防げることがある。また、まばらな編組は繊維間の間隔をより大きくするので、繊維間の目詰まり角度（ｊａｍｍｉｎｇ  ａｎｇｌｅ）を増大させ、そして、壁の厚さと一定の壁の強度を達成するために必要とされる繊維密度との間の逆二乗の関係のために、バルーンの主要部分において壁の厚さが犠牲にされる。言い換えると、繊維は、バルーン壁の単位面積当たりの強化された強度を維持するためにより太くなる必要がある。結果として、バルーン端部における繊維密度の制限は、直径が最大となるバルーンの中心領域上において、最適には及ばない繊維密度、及びそれに付随する壁の厚さを要求することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，７４６，４２５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７１８，１５９号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７５８，５６２号明細書
【特許文献４】米国特許第６，０１９，７８６号明細書
【特許文献５】米国特許第５，９５７，９７４号明細書
【特許文献６】米国特許第４，８８１，４４４号明細書
【特許文献７】米国特許第４，８８５，９７３号明細書
【特許文献８】米国特許第４，６２１，５６０号明細書
【特許文献９】国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０７／８１２６４号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「Ｂｒａｉｄｉｎｇ」、２００５  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｔｅｘｔｉｌｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、マサチューセッツ大学ローウェル校（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ−Ｌｏｗｅｌｌ）、＜ｈｔｔｐ：／／ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ．ｕｍｌ．ｅｄｕ／ａｃｍｔｒｌ／ｒｅｓｅａｒｃｈ−Ｂｒａｉｄｉｎｇ．ｈｔｍ＞
【非特許文献２】＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．３ｔｅｘ．ｃｏｍ／３ｂｒａｉｄ．ｃｆｍ＞
【非特許文献３】「Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ  Ｅｌａｓｔｉｃ  Ｂｌｅｎｄｅｄ  Ｆａｂｒｉｃｓ」、ＮＴＣ  Ｐｒｏｊｅｃｔ  Ｆ００−ＰＨ０５  ２００５、＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｔｃｒｅｓｅａｒｃｈ．ｏｒｇ／ｐｄｆ−ｒｐｔｓ／ＡｎＲｐ０２／Ｆ００−ＰＨ０５−Ａ２．ｐｄｆ＞
【非特許文献４】Ｇｕａｎｇ−Ｗｕ  Ｄｕ、Ｔｓｕ−Ｗｅｉ  Ｃｈｏｕ、及びＰ．Ｐｏｐｐｅｒ、「Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｔｅｘｔｉｌｅ  ｐｒｅ−ｆｏｒｍｓ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ」、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．第２６巻、１９９１年、ｐ．３４３８−３４４８
【非特許文献５】Ｍ．Ｄｕｎｎ、Ｅ．Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ−Ｃａｒｒｏｌｌ、Ｙ．Ｇｏｗａｙｅｄ、「Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  Ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ  Ｅｌａｓｔｉｃ  Ｂｌａｎｄ  Ｆａｂｒｉｃｓ」、＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｔｃｒｅｓｅａｒｃｈ．ｏｒｇ／ｐｄｆ−ｒｐｔｓ／Ｂｒｅｆ０６０１／Ｆ００−Ｐ０５．ｐｄｆ＞
【非特許文献６】Ｗ．Ｓｅｎｅｖｉｒａｔｎｅ、Ｊ．Ｔｏｍｂｌｉｎ、「Ｄｅｓｉｇｎ  Ｏｆ  Ａ  Ｂｒａｉｄｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｗｉｔｈ  Ａ  Ｔａｐｅｒｅｄ  Ｃｒｏｓｓ−Ｓｅｃｔｉｏｎ」、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、ウィチタ州立大学（Ｗｉｃｈｉｔａ  Ｓｔａｔｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）、カンザス州ウィチタ（Ｗｉｃｈｉｔａ  ＫＳ６７２６０−００９３）
【非特許文献７】Ｔｈｅ  Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｄｅｆｅｎｓｅ  Ｈａｎｄｏｂｏｏｋ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  Ｖｏｌｕｍｅ２、「Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」、＜ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｉｂ．ｕｃｄａｖｉｓ．ｅｄｕ／ｄｅｐｔ／ｐｓｅ／ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ／ｆｕｌｌｔｅｘｔ／ＨＤＢＫ１７−２Ｆ．ｐｄｆ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
自動化された製造に適し、かつ繊維角度が圧力を保持するために最適化されることを可能にする、経皮経管的冠動脈形成（ＰＴＣＡ）、及び脈管ステント又はステントグラフトの送達のような医療処置のための、繊維強化されたバルーンの構造及び作製方法。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ここで説明される実施形態において、布地がバルーンの大きい直径の部分の覆いからバルーンのより小さい直径の部分まで移行するときの布地の目詰まりを最小化すると同時に、直径が変化するバルーンを強化する布地を作製するために、連続的な繊維の巻き（ｗｉｎｄ）が製織される。バルーンのより直径が小さい部分へと布地が移行するにつれて、単層から多層に移行する編組パターンが用いられる。単層の布地が多層の布地に移行するときに、単層の各繊維が多層のうちの１層に振り向けられるので、単層の布地の繊維密度は多層の各々において低減する。単層から２層又はそれ以上の層が形成される場合、バルーンの最も内側の強化層の繊維密度は、織布の目詰まり又は束状化を最小にするように制御することができる。最も内側の層に近接して形成される層の繊維密度は、最も内側の層が形成されるときに、バルーンの直径が減少するにつれてバルーンの複合的な積層が可能になるように制御することができる。単層の布地を多層に分割することは、このように、バルーン全体にわたって及び可変の直径をもつバルーンの部分に延びる繊維でバルーンが強化されることを促進し、これにより、強化されたバルーンの自動化製造を促進する。単層を分割することは、繊維密度の増大に起因する布地の束状化を最小にしながら、バルーンの直径が小さくなった部分に多数の強化層を配置することも促進する。
【００１１】
１つの実施形態において、医療用バルーンは、バルーンの主要部分を強化する主要布地層を一緒に定める第１及び第２の繊維を含み、第１の繊維はバルーンの第１の部分を強化する第１の布地層を定め、第２の繊維はバルーンの第１の部分を強化する第２の布地層を定め、第１の繊維層は第２の繊維層から分離し、かつそこに隣接して配置される。
【００１２】
別の実施形態において、医療用バルーンは、互いに少なくとも部分的に編み合わされて、バルーンの主要部分を強化する主要層を定める第１及び第２の繊維を含み、第１の繊維はバルーンの第１の部分を強化する第１の層を定め、第２の繊維はバルーンの第１の部分を強化する第２の層を定め、第１の繊維層は、第２の繊維層から分離し、かつそこに隣接して配置される。
【００１３】
また別の実施形態において、医療用バルーンは、バルーンを強化する主要布地層と、主要布地層と連続し、かつそこから延びる、バルーンを強化するために第１布地層と、主要布地層と連続し、かつそこから延びる、バルーンを強化するための第２布地層とを含み、第１布地層は第２布地層から分離し、かつそこに隣接して配置される。
【００１４】
さらに別の実施形態において、医療用バルーンは、バルーンを強化する編み合わされた第１及び第２の繊維の主要編組パターンを有する主要布地と、第１の繊維の第１の編組パターンを有する第１の布地と、第２の繊維の第２の編組パターンを有する第２の布地とを含み、第１及び第２の繊維は、主要布地を第１及び第２の布地に接合する。
【００１５】
別の実施形態において、医療用バルーンは、第１の外径を有するバルーンの中心区域と、第１の外径より小さい第２の外径を有するバルーンのテーパ付き端部と、バルーンの中心区域上に配置される、編み合わされた第１及び第２の繊維を有する主要布地と、テーパ付き端部上に配置される、編み合わされた第１の繊維のみを有する第１の布地と、第１の布地の上に配置される、編み合わされた第２の繊維のみを有する第２の布地とを含む。
【００１６】
上記の実施形態の各々において、バルーンを強化するために、第１の布地、層、又は布地層は、内側の第１の布地、層、又は布地層と、外側の第１の布地、層、又は布地層とに分離することができる。第２の布地、層、又は布地層は、バルーンを強化するために、内側の第２の布地、層、又は布地層と、外側の第２の布地、層、又は布地層とに分離することができる。バルーンの主要部分又は中心部分はシリンダを定めることができ、第１、第２、端部、又はテーパ付き部分は円錐を定めることができる。主要な布地、層又は布地層はまた、バルーンのシリンダ状部分とバルーンの円錐区域との間の移行部に近接する第１及び第２の布地層に接続することができる。また、上記の実施形態の各々は、カテーテルに係合するバルーン、バルーンの外側の周りに配置される植え込み可能なデバイスに係合するバルーン、及びバルーンの外側の周りに配置されるステントに係合するバルーンを有することができる。
【００１７】
また、医療用バルーンを製造する方法は、バルーンの中心区域を強化するための主要布地を製織するために、第１及び第２の繊維を編み合わせ、中心区域の外径より小さい外径を有するバルーンのテーパ付き端部を強化するための第１の布地を製織するために、第１の繊維のみを編み合わせ、第１の布地の上に第２の布地を配置することによってバルーンのテーパ付き端部を強化するための第２の布地を織るために、第２の繊維のみを編み合わせるステップを含む。この方法は、バルーンのテーパ付き端部を強化するために、第１の繊維を製織して内側第１布地及び外側第１布地を形成すること、バルーンのテーパ付き端部を強化するために、第２の繊維を製織して内側第２布地及び外側第２布地を形成すこと、シリンダを定めるようにバルーンの中心区域を形成すること、及び円錐を定めるようにバルーンのテーパ付き端部を形成すること、及びバルーンのシリンダ状部分とバルーンの円錐区域との間の移行部に近接する第１及び第２の布地を接合するように主要布地を製織することを含むことができる。
【００１８】
バルーン及び繊維は、好ましくはポリマーであり、接着剤によってバルーンベースに取り付けられる。長手方向の繊維は、バルーンの長軸に実質的に平行に延びることが好ましい。この方法は、好ましくは、熱ポリマーを加熱してチューブを覆うマトリックス内に繊維の長手方向のアレイを埋め込むことを含む。この方法はまた、好ましくは、フープ状繊維を巻き付ける前に、ねじれを戻されたチューブをモールド内で膨張させること、及び熱ポリマーを加熱して膨張したチューブを覆うマトリックス内に繊維の長手方向のアレイを埋め込むことを含む。
【００１９】
また別の好ましい実施形態によると、繊維強化バルーンを形成する方法は、強化される容器の表面上に長手方向の繊維のアレイを保持しながら、同時に繊維のアレイの周りにフープ状繊維をらせん状に巻き付けて、長手方向の繊維を実質的に直角に横切るらせんを形成するステップを含む。
【００２０】
好ましくは、巻き付けは、フープ状繊維を保持するボビンを容器の周囲に旋回させるステップを含む。保持は、スプリングで付勢された繊維フィーダのアレイによって行うことができる。この方法はまた、巻き付けの後に繊維に硬化性コーティングを施し、次に硬化性コーティングを硬化させて外面を形成するステップを含むことも好ましい。この方法はまた、保持及び巻き付けの前に、容器の表面に接着剤を塗布するステップを含むことも好ましい。
【００２１】
ここに組み入れられ、この明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の例示的な実施形態を示し、上記の概略的な説明及び下記の詳細な説明と併せて、本発明の特徴を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】１層から２層に移行する例示的な編組パターンを示す。
【図１Ｂ】図１Ａの編組パターンを横から見た図を概略的に示す。
【図２】単層から多層に移行する編組パターンを有する布地及びバルーンの端部の断面のプロファイルを概略的に示す。
【図３】図１Ａ、図１Ｂ及び図２Ｃの編組パターンで強化されたバルーンの等角図である。
【図４】バルーンの三次元表面上に布地の編組パターンを形成するための装置を示す。
【図５Ａ】バルーンのための繊維強化された不織布又は織布を形成するための例示的な製造ステップを示す。
【図５Ｂ】バルーンのための繊維強化された不織布又は織布を形成するための例示的な製造ステップを示す。
【図５Ｃ】バルーンのための繊維強化された不織布又は織布を形成するための例示的な製造ステップを示す。
【図５Ｄ】バルーンのための繊維強化された不織布又は織布を形成するための例示的な製造ステップを示す。
【図５Ｅ】バルーンのための繊維強化された不織布又は織布を形成するための例示的な製造ステップを示す。
【図６】マンドレル又はベース構造体上に繊維を配置するための装置を示す。
【図７】マンドレル又はベース構造体上に繊維を配置するための別の装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１Ａ及び図１Ｂに例示されるように、例示的な布地１０は、三方向に配置されて布地１０の編組を形成する繊維１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆの三軸構造を有する。繊維１１ａ、１１ｂ、１１ｃは陰影なしで示され、繊維１１ｄ、１１ｅ、１１ｆは陰影付きで示される。布地１０は、２つの部分、すなわち、繊維１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆが編み合わされて単層１８の布地１０を形成する単層部分１２ａと、繊維１１ａ、１１ｂ、１１ｃが編み合わされて布地１０の第１の層２０を形成し、繊維１１ｄ、１１ｅ、１１ｆが一緒に編み合わされて布地１０の第２の層２１を形成する２層部分１２ｂとを有する。これもまた図１Ａに示されているように、層２０及び２１は編組パターン関して同一であり、互いに対してオフセットしていることが判る。
【００２４】
布地１０が単層部分１２ａから２層部分１２ｂに移行する境界が、移行ライン２２である。図１Ａ及び図１Ｂから理解できるように、単層部分１２ａの繊維密度は、層２０又は２１のいずれかの繊維密度の２倍である。第１の層２０及び第２の層２１の各々の製織パターンは、単層部分１２ａにおいて陰影付けされた繊維及び陰影なしの繊維によって確立された製織パターンが中断することなく続くように配置されることもまた理解することができる。図１Ｂにおける概略側面図は、第１の層２０及び第２の層２１がどのように移行ライン２２で接合して単層１８を形成するかを横から見て示す。これもまた理解できるように、単層１８の第１層２０及び第２層２１への分割は、第１層２０及び第２層２１の内の一方又は両方を追加の移行ラインにおいて追加の層へとさらに分割することによって、繰り返すことができる。単層部分１２ａは、例えば、６つの繊維１１ａ−１１ｆを、各々が６つの繊維１１ａ−１１ｆのうちの２つを有する３つの層に分割させることによって、又は各々が６つの繊維１１ａ−１１ｆのうちの１つを有する６つの層に分割させることによって、２層より多い層に分割することができることもまた理解することができる。単層部分１２ａを、６つの繊維１１ａ−１１ｆのうちの４つを有する第１の層と、６つの繊維１１ａ−１１ｆのうちの２つを有する第２の層のような、異なる数の繊維を有する層に分割することができることも意図される。
【００２５】
図２は、層３２を有する単層構造から層３４及び層３６を有する２層構造に移行し、次にまた層３４が層４２及び４４に分割し、層３６が層３８、４０に分割して、布地３０の４層構造を形成する、布地３０における多数回の移行を示す概略図である。
理解できるように、布地１０、３０の編組パターンは、図２において概略的に例示的に示されているように、医療用バルーン４６の円錐形の端部のような形状に従って構成することができる。バルーン４６は、バルーン４６のシリンダ状部分５０上の直径Ｄ１から、バルーン４６の円錐部分５２における直径Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４のようなより小さい直径の範囲まで、漸次減少する直径を有することができる。直径Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、層３２が層３４、３６に分岐するところのような、層が２つの層に分割する移行ライン２２を特徴付ける。移行ライン２２は、同じ層分割機構を用いて、他のバルーンの直径及び形状に従い、各層におけるヤーンの密度を制御することができる。移行ライン２２は、直径Ｄ１より小さい直径の部分を有するシリンダ状部分５０を備えたバルーン、又はバルーンから延びる突出部を備えたバルーン、又はバルーンの断面の形状及び寸法を変える他の特徴を備えたバルーンのような、変化する幾何学的形状を備えたバルーンに配置することもできる。ここで考察した実施形態は、バルーンに焦点を合わせているが、ここで説明される編組及び層分割の技術は、ステント、グラフトのような非圧力保持構造体、又は複合製品を含む、他の種類の構造体に適用することができることにも注目されたい。
【００２６】
図１Ａ−図２に示されるように、同じ繊維１１ａ−１１ｆが多層間で分割される場合、層当たりの繊維密度は減少し、これは、バルーンの円周方向の領域の減少に起因した繊維又は層の束状化又は目詰まりを引き起こすことなく、各層の布地の編組がバルーンのより小さい直径に追従することを可能にする。例えば、布地３０内の各層の繊維をより小さい直径のところで束状化させたり、又は望ましくないほど高い繊維密度を生じさせたりすることなく、布地３０を円錐部分５２のような直径が小さくなる構造の上に巻き付けることができる。ここで説明される例示的な編組及び層分割技術は、このように、都合良く、編組繊維を好ましい測地的配列（ｇｅｏｄｅｓｉｃ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）で整列させる一方で、単一の連続的な編組構造を有する布地をバルーン全体の上に形成させる。例示的な分割技術はまた、例えば、鞍状（Ｓ字状、蛇状、又は双曲面のプロファイル）又は回転楕円体形状を有する円錐部分５２のような種々の形状に布地が配置される場合の繊維密度及び層の配列の制御も促進する。
【００２７】
図３は、バルーン１００の中心のシリンダ状部分９１に配置された単一層領域１０２を備える布地６０を有し、テーパ付き領域１０１、１０３の部分、及びテーパ付き領域１０１、１０３の各々にそれぞれ配置された二重層領域１０４、１１２を含む、バルーンベース９０を備えたバルーン１００を示す。四重層領域１０６、１１４は、テーパ付き部分１０１、１０３においてバルーン１００の最端部に向かって延びる。
【００２８】
単一層から多層に移行する布地の編組を形成する好ましい方法が、図４に概略的に表わされる。編組機１７０は、繊維１４８ａ、１４８ｂ、１４９ａ、１４９ｂ、１５０ａ、１５０ｂの配置を各々制御する浮動ボビン１４０ａ、１４０ｂ、１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂを有する。ボビンは、好ましくはカルテシアン編組プロセスを用いたカルテシアン方式の編組機であるコンベアテーブル１７２によって動かされる。カルテシアン編組プロセスは、任意の所望の編組構造の多層又は単層の編組を製造することができ、布地が作られているときに、すなわち実行中に、編組構造の編成を変化させることができる。一般に、好ましい編組構造は、三次元表面を覆う二次元パターンとしてレイアウトされ、編組構造が、布地６０、バルーンベース９０又はバルーン１００の軸方向９２に延びるにつれて、変化することが可能である。編組機１７０は、布地６０の積層が単層領域１０２、二重層領域１０２、１１４、及び四重層領域１０６、１１４の間で変化するところに移行ライン１２２を作ること可能にするプリセット・プログラムに従って、機械のベッド（図示せず）上でボビン１４０ａ、１４０ｂ、１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂを動かす。ボビン受け渡し（ｂｏｂｂｉｎ−ｐａｓｓｉｎｇ）機構（図示せず）は平面状アレイ（図示せず）を巡ってボビン１４０ａ、１４０ｂ、１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂを往復運動させて、ボビンが、編組を生成させるような及び移行ライン１２２を生成させるような様式で互いに順に回される（ｐａｓｓ  ａｒｏｕｎｄ）ことを可能にする。６つのボビン１４０ａ、１４０ｂ、１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂが図中に示されているが、種々の編組構造の布地を形成するために、それより少ない又は多い数のボビンを用いることができる。
【００２９】
「カルテシアン（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ、直交型）」という用語が使用されているが、これは、編組を生成するための好ましい方法及び装置を、ボビンがステーションの直線的な経路又は直線的なアレイに従うような方法及び装置に限定することを意図するものではないことに留意されたい。例えば、円形の断面を有するバルーンのためには、ボビン移動機構は、極を中心とする（ｐｏｌａｒ）配列のボビン受け渡し機構を定めることが望ましいだろう。それゆえに、カルテシアン方式編組機は、その特徴付けがここで用いられる限りにおいて、任意の方式のボビン受け渡し装置を含むことできることを理解すべきである。編組は、このようなカルテシアン方式装置以外の機構によって形成されることができることにもまた留意されたい。
【００３０】
カルテシアン方式編組機１７０において、繊維１４８ａ、１４８ｂ、１４９ａ、１４９ｂ、１５０ａ、１５０ｂは、３つのボビン１４０ａ、１４１ａ、１４２ａを円形のコンベアテーブル１７２を巡って任意の所望の順序で動かし、バルーンベース９０上に第１層２０に対応する第１の編組層を形成することによって、単層から多層に移行する編組パターンでバルーンベース９０上に配置される。ボビン１４０ｂ、１４１ｂ、１４２ｂもまたコンベアテーブル１７２を巡って動かされ、ベースバルーン上、おそらくは第１層２０の上に、繊維１４８ｂ、１４９ｂ、１５０ｂが繊維１４８ａ、１４９ｂ、１５０ａとは編み合わされないように、第２層２１に対応する別の第２の編組層を形成する。このようにして２つの分離した編組層が形成される。バルーンベース９０もまた、編組層が漸次形成されるにつれてコンベアテーブル１７２に対して相対的に動かされ、そして移行ライン１２２が形成されるときにボビン１４０ａ、１４０ｂ、１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂが動いて、第１の編組層と第２の編組層とを編み合わせて単層１８に対応する単一編組層を形成する。このプロセスの逆も同様に実行することができ、布地６０は単一編組層から多層編組層に移行する。適切な数のボビン、及びボビンがたどる十分な軌道アレイを用いて、様々な数の層を形成することができる。
【００３１】
繊維の軌道は、カルテシアン方式及び他の方式の編組システムの分野で公知のように、ボビンの動きに対してバルーンベース９０の送り速度を制御することによって制御することができる。医療用バルーンの形態を有するシリンダ状構造が例として示されているが、説明された構造及び方法を用いて他の形状のバルーン又は他の構造体を強化することができることに留意のこと。
【００３２】
ボビンを動かすための機構の１つの方式は、ステーションのアレイに固定された回転要素を使用し、回転要素はステーションからステーションにボビンを受け渡す凹部を有する。ボビンは、コンベア平面１７２の平面全体にわたってどのようなコースで動くようにもプログラムすることができる。対応してプログラムされた場合、単一編組層はなんら中断することなく２つの編組層に移行するようにされることができる。カルテシアン編組機のボビン受け渡し機構は、シリンダ状のマンドレル（図示せず）を通過させ、マンドレルの周囲に編組層の製織することを容易にするために、コンベアテーブル１７２の中央に穴部１３０を備えるように形成することができる。
【００３３】
環状織機及び他の自動化布地製造技術は、医療用バルーンのような高性能の薄壁構造体に対して問題を引き起こす。変化する断面を持つバルーンベース又はマンドレルの上にらせん状又は長手方向の繊維パターンを形成することは困難であろうと考えられる。また、シャトルボビンを必要とする織機は、シャトルボビンを受け渡すための複雑な機構、及び横糸の密度を稠密にするビータ機能を実行するための付加的な装置を使用しなければ、変化するバルーンベース又はマンドレルの断面と共に使用することができないと考えられる。また、繊維間の摩擦は、繊維が非常に細い場合には特に、問題をもたらすことがある。また、編み組みは、製織すること、バルーンベース又はマンドレルの直径における変動を管理すること、及び測地的な糸軌道を維持することが必要とされる場合には、困難となると考えられる。
【００３４】
編み合わせせずに繊維を配置することは、既存の技術において見出される製織及び編組に関連した困難のいくつかを克服すると考えられる。繊維は、測位的配置及び環状織機に関する問題を回避するために、長手方向及びフープ方向に整列させることができる。この例示的な分割技術及び積層はまた、布地を形成するために互いに編み合わされる繊維がわずかなので、繊維間の摩擦が減少するために、製造の際の摩擦が制限されるという利点を有する。また、製織されていない配列においてたどる、より滑らかな軌道は、布地の強度を高め、かつ伸びを低減させると考えられる。
【００３５】
繊維でバルーンを作成するための別の方法を図５Ａ−図５Ｄを示す。図５Ａに示されるように、チューブ２０２に繊維２０１がらせん状に巻き付けられる。チューブ２０２の表面は最初に接着剤でコーティングされることが好ましい。チューブ２０２は、主として円周方向に伸びるように、チューブの軸方向で低い弾性を有する材料であることが好ましい。また、繊維２０１を巻き付ける前に、チューブ２０２は、弾性ねじりがチューブ２０２の壁内に生成されるようにその長軸の周りで所定の距離だけねじられることが好ましい。異方性弾性特性を有する材料から作られ、その長軸に沿って非弾性となるように形成されたチューブは、チューブの長軸の周りで円周方向にねじられた場合に短くなる傾向があると考えられる。繊維が接着されたチューブ２０２がその後で図５Ｂに示されるようにねじれを戻されたときに、繊維２０１はチューブ２０２の長軸に対して整列することになる。
【００３６】
図５Ｃを参照すると、チューブ２０２は、その後、モールド２０６内でインフレーションによって膨張され、これによりチューブ２０２及び取り付けられた繊維２０１は膨張して、強化されたバルーンベース２１０を形成する。チューブ２０２及び繊維２０１は、チューブ２０２の軸方向では非弾性であり、そのため、モールド２０６内で円周方向に膨張して強化されたバルーンベース２１０を形成すると、チューブ２０２の長さは短くなる。モールド２０６内にチューブ２０２を封入する前にモールド２０６を熱ポリマーで裏打ちしてもよく、熱ポリマーコーティングに繊維２０１を固定することを促進するために、モールドを加熱することができる。その後、強化されたバルーンベース２１０からチューブ２０２の全て又は一部を除去することができ、あるいは、チューブ２０２に対して内部マンドレルが使用される場合には、所望であればそれを除去することができる。
【００３７】
熱ポリマーコーティングの代替として、任意の化学硬化性プラスチックコーティングを、強化されたバルーンベース２０１を形成するときにチューブ２０２の膨張によって繊維２０１がコーティング内に圧入されるように、モールド２０６の凹部に施すことができる。あるいは、モールド２０６は、繊維２０１とチューブ２０２との間の空間に硬化性材料を注入することができるような多孔性の凹部を有することができる。
【００３８】
長手方向に配置された繊維２０１で強化されたバルーンベース２１０が形成されたら、強化されたバルーンベース２１０を回転させ、その上に軸方向に前進するボビンから接線方向に繊維を供給することによって、強化されたバルーンベース２１０の周りにらせん状の巻き２１９を形成して、図５Ｄに示されるようなバルーン２２０を形成することができる。好ましくは、強化されたバルーンベース２１０は、らせん巻きが滑るのを防ぐための材料で最初にコーティングされる。別の実施形態において、２つのらせん巻き２１９が、バルーンの長軸に対して又は互いに対して対称のらせん角度で、強化されたバルーンベース２１０に施され、図５Ｅに示されるようなバルーン２２１を形成する。２つのらせん巻き２１９は、製織することなく順次配置することができ、又は製織されたパターンで同時に配置することもできる。
【００３９】
多数のバルーンを単一の長いチューブ２０２から一度に作製することが好ましい。チューブをモールド２０６内で膨張させ、前進させて、さらなるバルーン２１０を作製してもよく、又は多数のモールド２０６を長手方向のアレイで支持し、一度で多数のバルーン２１０を生成することもできる。多数のバルーン２１０の上に単一のらせん巻きを作製して、単一のバルーンを作る手動法を上回る製造の経済性を達成することができる。
【００４０】
図６は、マンドレル又はバルーンベース１９０の上に繊維を配置してバルーン２２０を形成するための製織装置２５０を概略的に示す。マンドレル又はバルーンベース１９０は、製織プロセスにおいて、軸方向ドライブ２０４及び軸方向ドライブトランスミッション２０３によって長手方向の繊維フィーダ２００を通して動かされる。長手方向繊維フィーダ２００は、長手方向繊維スプール２０８からマンドレル又はバルーンベース１９０上に長手方向の繊維２２２を供給する。同時に、トラック２２５の軌道を巡るらせん方向繊維フィーダ２２４が、長手方向繊維フィーダ２００によってマンドレル又はバルーンベース１９０上に配置される長手方向繊維２２２と織り合わせてらせん方向繊維２３０を巻き付ける。フィーダ支持体２２８は、シャトルドライブ２４２及びトランスミッション２４０によって円形のトラック２２５を巡って駆動される、らせん方向繊維スプール２１４を有するシャトル２１６から生じる。シャトル２１６を駆動するための機構は、環状織機のシャトルを駆動するのに用いられる機構などのような、任意の機構とすることができる。繊維は、長手方向繊維２２２のためのフィーダ支持体２１２によって、及びらせん方向繊維２３０のためのフィーダ支持体２２８によって、張力がかけられた状態で保持することができる。フィーダ支持体２１２、２２８は、チューブ若しくはガイドワイヤ、又は繊維がそれぞれのスプール２０８、２１４から巻き出されるときに繊維をガイドするための任意の適切な装置とすることができる。
【００４１】
フィーダ支持体２１２は、マンドレル又はバルーンベース１９０の表面に従って配置され、好ましくは、マンドレル又はバルーンベース１９０上に置かれるときに長手方向繊維２２２を位置決めするように、その先端部がマンドレル又はバルーンベースに近接するように位置決めされる。長手方向の繊維２２２がマンドレル又はバルーンベース１９０の表面に達するために実質的に延びたり又は橋渡ししたりしないように、マンドレル又はバルーンベース１９０の湾曲した表面をフィーダ支持２１２の先端部がたどる。長手方向繊維２２２は、マンドレル又はバルーンベース１９０が長手方向繊維フィーダ２００に対して相対的に軸方向に移動するにつれて引っ張られる。従って、マンドレル又はバルーンベース１９０が前進するにつれて、長手方向の繊維２２２は所定の位置に配置され、らせん方向繊維２３０は、円周方向のパターンでスプールに巻かれ、マンドレル又はバルーンベース１９０が前進するにつれて自然に引っ張られて、らせん形状の巻きになり、マンドレル又はバルーンベース１９０の表面に対して所定の位置に長手方向繊維２２２を保持する。マンドレル又はバルーンベース１９０には、らせん巻きが滑って外れることを防ぐために、粘着性又は滑り止めのコーティングが施されることが好ましい。
【００４２】
図７は、製織装置２６０の長軸に沿った端面から見た、図６と同様の織り装置２６０を示す。この実施形態において、長手方向の繊維２７２は、図７には少ししか示されていないが、マンドレル又はバルーンベース２５５を完全に囲む多数のスプール２７０から供給される。製織装置２６０は、円周方向に膨張及び収縮してマンドレル又はバルーンベース２５５の近くに長手方向繊維２７２の位置を維持する、絞り２６２を含む。絞り２６２は、マンドレル又はバルーンベース２５５と接触するか又は近接するように維持するスプリング又はバイアスブレード２６３で長手方向繊維２７２の位置を受動的に制御するように設計されることができる。あるいは、絞り２６２は、機械式又は光学式プロファイルフォロアからのフォードバックに基づいた適切な駆動機構によって構成することができ、又は、絞り２６２を所定のプロファイルを有するマンドレル又はバルーンベース２５５の動きと同期させることによってプログラム可能とすることもできる。らせん繊維２６６は、マンドレル又はバルーンベース２５５が図７の平面に対して垂直な軸方向に動くにつれて、マンドレル又はバルーンベース２５５の周囲を旋回するシャトル２６４上のスプール２６５から供給される。
【００４３】
ベースバルーンをどのように使用できるか、又は他の種々のタイプのマンドレルのような、説明された実施形態の種々の付加的な詳細は、その全体をここに完全に記載されているかのように引用によりここに組み入れる特許文献９に記載されている。
特許文献９に説明されるように、図７及び図８Ａ−図８Ｃに示されているモールドを用いて、繊維の周りのマトリックスを溶融してバルーンを形成することができる。１つの方法において、繊維は、繊維のベース材料より低い温度で流動するマトリックス形成材料でコーティングされる。例えば、高溶融温度の繊維を低溶融温度の熱可塑性物質でコーティングすることができる。次に、折り畳み可能なマンドレルの上にこの２部式繊維を編み組みすることによってプリフォームを形成することができる。次に、マンドレルをプリフォームと共にモールド内に置き、加熱して低溶融温度の材料を溶融させるが、繊維は損なわれないままで残す。次に、モールドを取り去り、元の繊維の低溶融温度材料で繊維間の空間が充填された完全に形成されたバルーンを残して、マンドレルを折り畳むか又は押し潰して除去することができる。マンドレルは、例えば、ガラス、金属、ワックス、又は硬質若しくは可撓性ポリマーで作ることができ、例えば、収縮させることによって又は酸で溶解することによって除去することができる。
【００４４】
別の代替法として、開始繊維は、１つの部分が例えば化学的に硬化可能な（ｈａｒｄｅｎａｂｌｅ)又は硬化性(ｃｕｒａｂｌｅ)の材料のコーティングである２部式繊維とすることができる。モールド内で加熱する代わりに、特許文献９において図７及び図８Ａ−８Ｃに記載されているように、プレフォームに化学硬化剤を噴霧し、硬化が生じるまでモールドすることができる。次に、マンドレルを先の実施形態で説明された方法で除去することができる。
【００４５】
図に示した物品及び前駆体（パリソン）のプロポーションは、実際の医療用バルーンの代表として意図されるものではなく、例示の目的のために選択される。本発明を特定の実施形態を参照して開示してきたが、添付の特許請求の範囲で定められるように、本発明の領域及び範囲から逸脱することなく、説明された実施形態に対する多数の修正、改変及び変更が可能である。従って、本発明は説明された実施形態に限定されることを意図するものではなく、以下の特許請求の範囲の文言及びその均等物によって定めされる完全な範囲を有することが意図される。
【符号の説明】
【００４６】
１０、３０：布地
１１：繊維
１２ａ：単層部分
１２ｂ：２層部分
１８：単層
２０：第１層
２１：第２層
２２：移行ライン
４６、１００、２２０：バルーン
５０、９１：シリンダ状部分
５２：円錐部分
６０：布地
９０、２１０、２２０、１９０、２５５：マンドレル又はバルーンベース
１７０：編組機
２０１：繊維
２０２：チューブ
２０６：モールド
２５０、２６０：製織装置
Ｄ：直径
【図１Ａ】
0005503291.tif 000002
【図１Ｂ】
0005503291.tif 000003
【図２】
0005503291.tif 000004
【図３】
0005503291.tif 000005
【図４】
0005503291.tif 000006
【図５Ａ】
0005503291.tif 000007
【図５Ｂ】
0005503291.tif 000008
【図５Ｃ】
0005503291.tif 000009
【図５Ｄ】
0005503291.tif 000010
【図５Ｅ】
0005503291.tif 000011
【図６】
0005503291.tif 000012
【図７】
0005503291.tif 000013