(57)【要約】【課題】  寸法安定性に優れ且つ高い破壊強度を有したバルーンカテーテルは、同時に柔軟性を兼ね備えたバルーンカテーテルの提供を困難なものとしていた。本発明は、カテーテルバルーンおいて、寸法安定性に優れ且つ高い破壊強度を有し、柔軟で良好な追随性を兼ね備えたカテーテルバルーンを提供する。【解決手段】  熱可塑性樹脂であるポリアミド系エラストマーチューブを用いてカテーテルバルーンを二軸延伸成形し、拡張時の圧力におけるバルーンの計算弾性率を１３００ＭＰａ以上にする事により、柔軟であり且つ寸法安定性及び高い破壊強度を兼ね備えたカテーテルバルーンを提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂であるポリアミド系エラストマーから成形されたバルーンであって、拡張時の圧力における計算弾性率が１３００ＭＰａ以上にある事を特徴とするカテーテルバルーン。
【請求項２】
前記カテーテルバルーンは、二軸延伸ブロー成形して製造されることを特徴とする請求項１に記載のカテーテルバルーン。
【請求項３】
前記ポリアミド系エラストマーは、ハードセグメントがナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン６−１２、ナイロン１１、ナイロン１２等からなる群から選ばれるポリアミドであり、ソフトセグメントがポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等からなる群から選ばれるグリコールであり、ハードセグメントとソフトセグメントのブロックコポリマーである請求項１に記載のカテーテルバルーン。
【請求項４】
前記ブロックコポリマーにおけるハードセグメントの重量パーセントが９０パーセント〜９９パーセント、ソフトセグメントの重量パーセントが１パーセント〜１０パーセントである事を特徴とする請求項３に記載のカテーテルバルーン。
【請求項５】
平均破裂圧が２．５３ＭＰａ（２５ａｔｍ）以上である請求項１に記載のカテーテルバルーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カテーテルバルーンに関し、さらに詳しくは血管拡張に好適に用いられるカテーテルバルーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
血管などの脈管において狭窄あるいは閉塞が生じた場合、脈管の狭窄部位あるいは閉塞部位を拡張して、血管抹消側への血流を改善するために行う脈管形成術（ＰＴＡ：Ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｌｕｍｉｎａｌ Ａｎｇｉｏｐｌａｓｔｙ、ＰＴＣＡ：Ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ Ｔｒａｎｓｌｕｍｉｎａｌ Ｃｏｒｏｎａｒｙ Ａｎｇｉｏｐｌａｓｔｙなど）は多くの医療機関において多数の述例があり、この種の症例における手術としては一般的となっている。
【０００３】
バルーンカテーテルは、主に冠状動脈の狭窄部位を拡張するために、ガイドカテーテルとガイドワイヤーとのセットで使用される。このバルーンカテーテルを用いた脈管形成術は、まずガイドカテーテルを大腿動脈、上腕動脈、橈骨動脈等の穿刺部位から挿入して大動脈を経て冠状動脈の入口にガイドカテーテルの先端を位置させた後、バルーンカテーテルを貫通させたガイドワイヤーを冠状動脈の狭窄部位を超えて前進させ、その後バルーンカテーテルをガイドワイヤーに沿って前進させ、バルーンカテーテルのバルーンを狭窄部位に位置させた状態で膨張させて狭窄部位を拡張する手順で行い、そしてバルーンを収縮させて対外に除去する。しかし、バルーンカテーテルは、動脈狭窄の治療だけに限定されず、血管の中への挿入、ならびに種々の体腔への挿入を含む多くの医療的用途に有用である。
【０００４】
バルーンは、通常シングルルーメンチューブを二軸延伸ブロー成形することにより製造されるものである。バルーン用シングルルーメンチューブは、通常熱可塑性樹脂を押出成形する事により製造されるものである。
【０００５】
このバルーン用シングルルーメンチューブは薄くかつ外径と厚みの精度が高いことが求められる。外径と厚みの精度が低いと、チューブから作られるバルーンの諸特性が低下し、かつばらつきが大きくなり、製品の信頼性が損なわれる。また、バルーン用シングルルーメンチューブは引張り破断伸びが高いことが求められる。引張り破断伸びが小さいと、チューブを二軸延伸してバルーンに成形するときに破裂がおこりやすく、また破裂にいたらなくともバルーンに傷が生じやすく、バルーンの収率、すなわちバルーンを検査した後の良品数の全数に対する割合が低下する。
【０００６】
バルーン部分の素材としては、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＯＣ（ポリオレフィンコポリマー）、ナイロン、ポリウレタンなどが挙げられる。バルーン素材の選択基準は、その素材の性質のみならず、加工技術に大きく左右されるものである。
【０００７】
近年多くの手技者達がコンプライアントバルーンとノンコンプライアントバルーンの中間に位置するコンプライアンス特性をもつ、所謂セミコンプライアントバルーンの登場を期待し、これに応えるべく採用された素材がナイロンである。そのナイロンの中でも吸湿の影響の少ないナイロン１２がセミコンプライアントバルーンやステントデリバリー用のバルーン素材に用いられている。しかし、ナイロンの硬さゆえにカテーテルとしての問題が顕在化し、それに対応する形で登場したのがより疎水性で柔軟性を有したポリアミドエラストマー素材である。
【０００８】
このポリアミドエラストマーは柔軟性に富み、血管内の複雑な経路を通過する性能（追随性）を改善可能とする素材である。さらにカテーテルの手技において、バルーンを拡張し狭窄部位を広げた後、同患部或いは別の狭窄部位を治療するために一旦バルーンを収縮させる操作を行うが、この柔軟な材質のために再折畳み性能（Ｒｅｗｒａｐ性能）に優れたカテーテルバルーンを提供できる。
【０００９】
しかしながら、心臓に近い血管で高度に狭窄した所謂石灰化病変或いは慢性完全閉塞病変（ＣＴＯ）を拡張する場合、病変に到達するまでには柔軟性が必要であり、さらに病変を一旦通過させ拡張するにはバルーンが薄肉且つ高耐圧性を有しなければならず、柔軟な素材であるポリアミドエラストマーは、その柔らかさ故に、柔軟性とは正反対の特性である寸法安定性に優れ且つ高い破壊強度を兼ね備えたバルーンを成形する事は困難であった。
【００１０】
また、これまで一度の手技で複数のカテーテルの使用が必要とされてきたが、医療保険の改正から一度で利用できるカテーテルの手技に制限が加えられた。それにより、少ない手技の中で最適な治療をする方法が求められ、柔軟性を有し、さらに寸法安定性に優れ且つ高い破壊強度を兼ね備えたバルーンカテーテルの必要性が高まった。
【００１１】
従って、上記に挙げた特性を兼ね備えたバルーンカテーテルが実現すると高い拡張力が必要となる石灰化病変或いは慢性完全閉塞病変（ＣＴＯ）に対応可能で、さらには手技に必要とされる時間を短縮出来、手技者及び患者への負担を減らす事が可能となるカテーテルバルーンを提供できる。
【００１２】
その要求を満たすため、バルーン膜を薄肉化し且つ高い破壊強度を有するバルーンの開発が考えられたが、実際はバルーン膜を薄肉化すると寸法安定性及び破壊強度が悪化し、さらには使用時に破裂する恐れがあった。
【００１３】
これらの課題を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、高い弾性率を有するバルーンを開発する事で上記に挙げた特性を兼ね備えたバルーンを提供できる事を見出し、本発明に至った。
【００１４】
従来の技術では、高強度、高柔軟性に関する幾多の方法が開示されている。例えば、特許文献１には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）によるバルーンが開示されている。このバルーンは薄肉化されているものの高強度を実現し、寸法安定性にも優れている。しかし、ＰＥＴ本来の硬さを拭い去る事は出来ず柔軟性に欠け、またバルーンを折り畳むとかどばりを生じ、小さく折り畳みにくい。またピンホール破壊が起こることがデメリットとしてあげられ、特にピンホール破壊は、血管内でバルーンが破壊した場合に血管壁に高い応力が局所的に加わり、血管壁の損傷を招く危険性が極めて高いため好ましくない。
【００１５】
特許文献２には、芳香族ポリアミドまたは芳香族ポリアミドを一構成成分とするポリアミド系アロイを用いて成形したバルーンが開示されている。また、特許文献３においては、高強度と高柔軟性を兼ね備えたバルーンを提供しているものの、このバルーンはハードセグメントがポリアミド、ソフトセグメントが脂肪族ポリエステルからなるポリエステルアミドブロックコポリマーによって構成したものである。これらは、所謂高耐圧用のバルーンではないため破壊強度に欠け、石灰化病変などで狭窄の激しい部位への挿入には不適当である。
【００１６】
一方、特許文献４には、ポリアミド系エラストマーから構成されたバルーンが記載されており、成形したバルーンは柔軟性を有しトラッカビリティの要求を満足している。しかしながら、破裂圧力は１．８３ＭＰａ（１８ａｔｍ）程度であり、破壊強度に欠けるため、石灰化病変などで狭窄の激しい部位への挿入には不適当である。
【特許文献１】特開平３−３７９４９号公報
【特許文献２】特開平５−９５９９６号公報
【特許文献３】特開２００１−８７３７５公報
【特許文献４】特許３４９４６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
血管内壁を損傷することなく狭窄部位へ到達させることが出来るとともに、寸法安定性に優れ且つ高い破壊強度を兼ね備えたカテーテルバルーンを提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を改善するべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に係るバルーンカテーテルは、熱可塑性樹脂であるポリアミド系エラストマーから成形されたバルーンであって、そのバルーンの拡張時の圧力における計算弾性率が、１３００ＭＰａ以上にある事を特徴としたものである。
【００１９】
また、本発明に係る前記カテーテルバルーンは、前記材料を二軸延伸ブロー成形して製造されることを特徴としている。本発明において拡張時の圧力とは、規定圧力（Nominal Pressure）から定格破裂圧（Rated Burst Pressure）までの圧力をいう。
【００２０】
さらに本発明に係る前記ポリアミド系エラストマーは、ハードセグメントがナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン６−１２、ナイロン１１、ナイロン１２等からなる群から選ばれるポリアミドであり、ソフトセグメントがポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、等からなる群から選ばれるグリコールであり、ハードセグメントとソフトセグメントのブロックコポリマーで構成されている。
【００２１】
さらには、本発明に係る前記ブロックコポリマーにおけるハードセグメントの重量パーセントが９０パーセント〜９９パーセント、ソフトセグメントの重量パーセントが１パーセント〜１０パーセントである。
【００２２】
そして、本発明に係るカテーテルバルーンは平均破裂圧が２．５３ＭＰａ（２５ａｔｍ）以上である事を特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２３】
以上に述べたごとく、本発明によれば、血管内壁を損傷することなく狭窄部位へ到達させることが出来るとともに、寸法安定性及び破壊強度に優れ、高度に石灰化した病変或いは慢性完全閉塞病変（ＣＴＯ）の血管を高い圧力で拡張でき、手技者及び患者への負担を減らす事の出来るカテーテルバルーンを提供する事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明で使用するチューブ素材であるポリアミドエラストマーについて説明するが、本発明はこれにより制限されるものではない。本発明で使用するポリアミドエラストマーとしては、ハードセグメントとソフトセグメントからなるブロック共重合体が用いられ、好適にはポリアミドからなるハードセグメントと、ポリエーテルからなるソフトセグメントを用いたブロック共重合体が用いられる。
【００２５】
更にこのハードセグメントを構成するポリアミドには、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン６−１２、ナイロン１１、ナイロン１２等が使用できるが、特に吸湿性の影響の少ないナイロン１２が好ましい。更にソフトセグメントを構成するポリエーテルには、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が使用できるが、特にポリテトラメチレングリコールが好ましい。
【００２６】
一方、ポリアミドエラストマーの硬度は、バルーンに要求される柔軟性によりあらゆる硬度のものが用いられるが、好適にはショアＤ硬度で２５から７５のものが、更に好適にはショアＤ硬度で５０から７２のものが用いられる。
【００２７】
本発明でいう計算弾性率は、以下の式１によって算出される。
Ｐ＝（４×Ｔ0×Ｄ0×（Ｄ−Ｄ0）×Ｅ）／（Ｄ×Ｄ×（Ｄ＋Ｄ0））・・・式１
ここで、
Ｅ：計算弾性率（ＭＰａ）
Ｐ：バルーン加圧時圧力（ＭＰａ）
Ｄ：バルーン加圧時外径（ｍｍ）
Ｄ0：バルーン初期外径（ｍｍ）
Ｔ0：バルーン初期膜厚（ｍｍ）
である。なお、外径および膜厚は、バルーン直菅部中央の値である。
【００２８】
式１は、次の考え方に基づいて導出されたものである。一つ目に、バルーンは弾性的挙動を示すものとする。二つ目に、バルーンは等方性材料とし弾性係数は一定であるとする。三つ目に、バルーンは直管部を対象とし薄肉円筒として扱う。四つ目に、バルーンのテーパ部の影響は考慮しないものとする。以上の考え方に基づいて、円周方向強度式、軸方向強度式、バルーン材料体積一定の式を導出し、バルーンに加えた圧力Ｐが直菅部中央膜厚Ｔ0、バルーン初期直菅部中央外径Ｄ0、計算弾性率Ｅ、バルーン加圧時外径Ｄの変数となるように置き換えたると、式１が得られる。
【００２９】
具体的な計算弾性率の導出法を以下に示す。
【００３０】
円周方向強度式
（（π×Ｄ−π×Ｄ0）／（π×Ｄ0））×Ｅ＝Ｐ×Ｄ／（２×Ｔ）
（（Ｄ−Ｄ0）／Ｄ0）×Ｅ＝Ｐ×Ｄ／（２×Ｔ）・・・・・（１）
軸方向強度式
（（Ｌ−Ｌ0）／Ｌ0）×Ｅ＝Ｐ×Ｄ／（４×Ｔ）・・・・・（２）
ここでＬ0は初期軸方向長さ（ｍｍ）、Ｌはバルーン内に加えた圧力Ｐの時におけるバルーン軸方向長さ（ｍｍ）、Ｔはバルーン内に加えた圧力Ｐの時におけるバルーンの膜厚である。
【００３１】
また、バルーン材料体積は一定であるので、
π×Ｄ×Ｌ×Ｔ＝π×Ｄ0×Ｌ0×Ｔ0
（Ｄ／Ｄ0）×（Ｌ／Ｌ0）×（Ｔ／Ｔ0）＝１・・・・・（３）
（１）、（２）より
Ｌ／Ｌ0＝（（Ｄ／Ｄ0）＋１）×（１／２）・・・・・（４）
（３）、（４）より
（Ｄ／Ｄ0）×（１／２）×（（Ｄ／Ｄ0）＋１）×（Ｔ／Ｔ0）＝１
Ｔ＝（２×Ｔ0）×（Ｄ0／Ｄ）×（Ｄ0／（Ｄ＋Ｄ0））・・・・・（５）
（１）、（５）より
（（Ｄ−Ｄ0）／Ｄ0）×Ｅ
＝Ｐ×Ｄ／（（４×Ｔ0）×（Ｄ0／Ｄ）×（Ｄ0／（Ｄ＋Ｄ0）））
したがって、下記式１が得られる。
Ｐ＝（４×Ｔ0×Ｄ0×（Ｄ−Ｄ0）×Ｅ）／（Ｄ×Ｄ×（Ｄ＋Ｄ0））・・・式１
本発明のカテーテルバルーンは、アニーリング温度、フープ比、軸方向延伸率を好適に設定することにより得ることが出来る。
【００３２】
アニーリングとは、簡単にはバルーン成形における金型内で成形されたバルーンの寸法安定を図るための工程である。このアニーリング温度は、少なくともガラス転移温度以上、再結晶化温度以下の温度に設定することで、より寸法安定性のよいバルーンを成形可能である。
【００３３】
またフープ比とは、バルーン成形用パリソン（本発明ではポリアミドエラストマー、ショアＤ硬度７２）の内径とバルーン成形用金型の内径との比である。フープ比は大きい方が好ましい。
【００３４】
次に軸方向延伸率について説明する。バルーンの成形工程において、予めバルーン成形用パリソンを軸方向に延伸させて減径させる。この時の減径させていない部分を金型内に挿入し、加熱、加圧、延伸、冷却によってバルーンを成形する。この減径させていない部分のパリソンの長さと成形したバルーン長さの比を軸方向延伸率という。軸方向延伸率は大きいほうが好ましい。
【００３５】
計算弾性率の算出は、以下のように行うことができる。
【００３６】
まずバルーン成形直後における直菅部中央膜厚Ｔ0を実際に測定する。次にバルーン加圧時におけるバルーンコンプライアンス挙動、即ちバルーンに流体加圧を行った時のバルーン外径の変化を測定しプロットを行う。このバルーン内に加えた圧力１．２２ＭＰａ（１２ａｔｍ）から２．２３ＭＰａ（２２ａｔｍ）までの範囲におけるバルーン外径のプロット点群に式１が近似出来るように、最小二乗法より計算弾性率Ｅ及びバルーン初期外径Ｄ0を求める。
【００３７】
本発明は、バルーン素材を柔軟性のあるポリアミドエラストマーを使用し、バルーンを薄肉化する事で狭窄部位への到達のし易さを補い、バルーンの計算弾性率を１３００ＭＰａ以上とする事で寸法安定性に優れ且つ高い破壊強度を有するカテーテルバルーンを提供する。尚、本発明により成形されたカテーテルバルーンは、人体のあらゆる体腔、血管に使用でき、更に好ましくは冠動脈、手足の血管、腎臓、肝臓の血管などに使用できる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例、比較例に基づいて詳細に説明するが、これらは本発明を何ら制限するものではない。
（実施例１）
熱可塑性エラストマーであるポリアミド系エラストマー、Ｐｅｂａｘ７２３３（ｅｌf  ａｔｏｃｈｅｍ社製）を用いてバルーン成形用チューブを押出成形により製造し、このチューブを用いて二軸延伸ブロー成形を行った。二軸延伸ブロー成形は、押出成形によって製造されたバルーン成形用チューブを金型内に配置し、チューブ内を加圧状態で加熱、軸方向への延伸時に膨張する事でバルーンが成形される。その後アニーリング、冷却の工程を経て寸法安定性の良いバルーンが成形される。金型の加熱温度は９０℃、チューブ内の加圧には窒素を用いて約５．０ＭＰａの圧力をかけ、次いで、軸方向への総延伸率は約２３０パーセント、フープ比７．１４、アニーリング温度を１００℃として３．００ｍｍ血管拡張用カテーテルバルーンの成形を行った。
（実施例２）
実施例１と同じ素材のバルーン成形用チューブを用い、金型の加熱温度は９０℃、チューブ内の加圧には窒素を用いて約５．０ＭＰａの圧力をかけ、次いで、軸方向への総延伸率は約２３０パーセント、フープ比７．１４、アニーリング温度を１２０℃として３．００ｍｍ血管拡張用カテーテルバルーンの成形を行った。
（比較例１）
実施例１と同じ素材のバルーン成形用チューブを用い、金型の加熱温度は９０℃、チューブ内の加圧には窒素を用いて約５．０ＭＰａの圧力をかけ、次いで、軸方向への総延伸率は約２３０パーセント、フープ比７．１４、アニーリング温度を１４０℃として３．００ｍｍ血管拡張用カテーテルバルーンの成形を行った。
（比較例２）
実施例１と同じ素材のバルーン成形用チューブを用い、金型の加熱温度は９０℃、チューブ内の加圧には窒素を用いて約５．０ＭＰａの圧力をかけ、次いで、軸方向への総延伸率は約２００パーセント、フープ比５．８８、アニーリング温度を１００℃として３．００ｍｍ血管拡張用カテーテルバルーンの成形を行った。
（比較例３）
実施例１と同じ素材のバルーン成形用チューブを用い、金型の加熱温度は９０℃、チューブ内の加圧には窒素を用いて約５．０ＭＰａの圧力をかけ、次いで、軸方向への総延伸率は約２００パーセント、フープ比５．８８、アニーリング温度を１２０℃として３．００ｍｍ血管拡張用カテーテルバルーンの成形を行った。
（比較例４）
実施例１と同じ素材のバルーン成形用チューブを用い、金型の加熱温度は９０℃、チューブ内の加圧には窒素を用いて約５．０ＭＰａの圧力をかけ、次いで、軸方向への総延伸率は約２００パーセント、フープ比５．８８、アニーリング温度を１４０℃として３．００ｍｍ血管拡張用カテーテルバルーンの成形を行った。
【００３９】
上記実施例１〜２及び上記比較例１〜４で成形したバルーンをリークテスターを用いて３７℃生理食塩水中で徐々に加圧し、バルーンの外径を測定した。バルーンの加圧は破裂するまで行い、平均破裂圧を測定した。なお、サンプル数はＮ＝３にて実施した。圧力（ａｔｍ）と外径（ｍｍ）の測定結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2005319289.tif 000002
この外径の変化量を記録することで、バルーン内加圧１．２２ＭＰａ（１２ａｔｍ）から２．２３ＭＰａ（２２ａｔｍ）までの外径変化率を求めた。さらにマイクロメータを用い直管部中央膜厚を測定し、バルーン内加圧１．２２ＭＰａ（１２ａｔｍ）から２．２３ＭＰａ（２２ａｔｍ）までの範囲におけるバルーン加圧時外径のプロット点群が上記式１と近似できるように最小二乗法に基づいてフィッティングを行い、計算弾性率を算出した。算出には、Sma4Winという計算ソフトを使用した。表２に計算弾性率及び外径変化率を示す。
【００４１】
【表２】
2005319289.tif 000003
外径変化率とは、バルーン内加圧１．２２ＭＰａ（１２ａｔｍ）から２．２３ＭＰａ（２２ａｔｍ）までの、バルーン外径の変化率のことをいう。所謂石灰化病変或いは慢性完全閉塞病変（ＣＴＯ）に適したカテーテルはこの変化率が小さい値ほど良い。
【００４２】
表２に示すように、本発明の実施例１〜２で得られたバルーンは、バルーン内加圧１．２２ＭＰａ（１２ａｔｍ）から２．２３ＭＰａ（２２ａｔｍ）までの範囲での計算弾性率は１３００ＭＰａを超えており、また平均破裂圧も２．５３ＭＰａ（２５ａｔｍ）以上と十分高く、柔軟性を有し寸法安定性に優れ且つ高い破壊強度を兼ね備えたバルーンである事が確認された。