(57)【要約】【課題】バルーン膜に特殊に調整した材料を用いることなく耐摩耗性に優れたバルーンカテーテルを提供すること。【解決手段】血管内に挿入したバルーン膜を拡張・収縮させることにより心機能の補助作用を行なうものであって、バルーン膜２の外側表面及び内側表面の一方又は両方の面にダイヤモンドライクカーボン４１をコーティングしたバルーンカテーテル。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管内に挿入したバルーン膜を拡張・収縮させることにより心機能の補助作用を行なうバルーンカテーテルにおいて、
前記バルーン膜の外側表面及び内側表面の一方又は両方の面にダイヤモンドライクカーボンをコーティングしたことを特徴とするバルーンカテーテル。
【請求項２】
請求項１に記載するバルーンカテーテルにおいて、
前記バルーン膜にコーティングしたダイヤモンドライクカーボンの膜厚が０．１〜１０μｍの範囲であることを特徴とするバルーンカテーテル。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するバルーンカテーテルにおいて、
前記バルーン膜が、ポリウレタン、ポリウレタンウレア、ポリイミド、天然ゴム、ラテックス、シリコーンまたは塩化ビニールであることを特徴とするバルーンカテーテル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルーンカテーテルに関し、さらに詳しくは、特に大動脈内バルーンパンピング用として好適な耐摩耗性に優れたバルーン部分を有するバルーンカテーテルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
大動脈バルーンパンピング（ＩＡＢＰ）法は、心筋梗塞による心不全などの治療に広く用いられ、図５に示すようにバルーンカテーテルが大腿動脈から挿入され、その先端が左鎖骨下動脈分枝部直下の胸部下行大動脈に置かれる。そして、ポンプ装置５１により流体圧がバルーン膜２内に導入または導出されるようになっている。バルーンカテーテル１先端のバルーン膜２は、心電図に同期させて心室の収縮期にバルーン膜２をしぼませ、拡張期にはふくらむようにして連動する。これにより、拡張期には冠動脈血流を増加させて虚血を軽くすることにより不全心臓を改善し、収縮期には後負荷を下げることにより左心室の負担を軽くする。なお、導入される流体は特に限定されないが、ポンプ装置５１の駆動に応じて素早くバルーン膜２が拡張または収縮するように、質量の小さいヘリウムガスなどが用いられる。
【０００３】
バルーン膜２の材質には、通常、ポリウレタン、ポリウレタンウレアなどの各種ポリマー材料からなるフィルム（膜）が使用されている。一方、図５に示すようにバルーン膜２を大動脈内に挿入するその血管６０内には、図６に示すように、動脈硬化により損傷を受けた血管６０内面にカルシウムなどが沈着して石灰化した石灰化部分６１が存在する場合がある。この場合、血管６０内に挿入されるバルーン膜２は、石灰化部分６１と擦り合わされるため、バルーン膜２の耐摩耗性性を向上させることは重要である。
【０００４】
従来、バルーン膜の耐摩耗性を向上させる技術として、下記特許文献１の公開公報に開示されているものがある。具体的には、耐摩耗性に優れたバルーン膜を構成する材料として、数平均分子量が５０，０００以上のポリマーから形成され、初期１００％モデュラスが９５ｋｇ／ｃｍ２  以上のフィルムを採用したバルーンカテーテルが開示されている。
【０００５】
さらに下記特許文献２の公開公報では、同様の問題に対する解決策として、ポリウレタン系ポリマーを所定形状に製膜した後、架橋してゲル分の含有率を４０重量％以上とした架橋フィルムは、架橋により高分子量であって、かつ、初期１００％モデュラスの高いものとなって、この架橋フィルムからなるバルーン膜は、顕著な耐摩耗性を示すことが記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−９２０４１号公報（第２頁）
【特許文献２】
特開平５−９２０４２号公報（第２−３頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１におけるバルーンカテーテルでは、一般にポリマーを合成する場合に、ある範囲の幅を持つ分子量分布のものしか得ることができない。従って数平均分子量が５０，０００以上とするためには通常の合成法で行う以上の回数の重合を繰り返し分子量を増加させるか、あるいは合成された重合物から低分子量成分を抽出除去するなどして平均分子量を向上させる必要がある。すなわち、原料ポリマーの合成に時間と費用がかかってしまっていた。
一方、特許文献２におけるバルーンカテーテルのように加熱による架橋の場合でも処理に時間が必要であり、工業的にも好ましくなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、バルーン膜に特殊に調整した材料を用いることなく耐摩耗性に優れたバルーンカテーテルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のバルーンカテーテルは、血管内に挿入したバルーン膜を拡張・収縮させることにより心機能の補助作用を行なうものであって、前記バルーン膜の外側表面及び内側表面の一方又は両方の面にダイヤモンドライクカーボンをコーティングしたことを特徴とする。
また、本発明のバルーンカテーテルは、前記バルーン膜にコーティングしたダイヤモンドライクカーボンの膜厚が０．１〜１０μｍの範囲であることが望ましい。
更に、本発明のバルーンカテーテルは、前記バルーン膜が、ポリウレタン、ポリウレタンウレア、ポリイミド、天然ゴム、ラテックス、シリコーンまたは塩化ビニールであることが望ましい。
【００１０】
よって、本発明のバルーンカテーテルによれば、バルーンカテーテルを大動脈内バルーンボンピング法に使用する場合、動脈硬化により損傷を受けた血管内面にカルシウムなどが沈着して石灰化部分が存在する場合でも、ダイヤモンドライクカーボンのコーティング膜による表面硬化や耐摩耗性向上によりバルーン膜の損傷がより一層防止される。そして、そのバルーン膜にはポリウレタンなどを使用し、特殊に調整した材料を使用する必要がなく、また材料に合わせた特殊な工法を用いる必要もなく、こうした効果を奏する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るバルーンカテーテルの一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。本発明の特徴は、前記従来例のように特殊に調整した材料を使用することなく、従来工法で得られるバルーン膜に後工程でコーティングを施すことにより、製品の安全性を損なうことなく耐摩耗性に優れたバルーンカテーテルを提供することにある。そして、その実現には、使用においてバルーン膜が収縮及び拡張するものであるため、コーティング膜が剥がれることなくそうした動きに対応できるものでなければならなかった。そこで、本願発明者は、この課題をクリアするものとしてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のコーティングに着目した。
【００１２】
従来よりＤＬＣコーティングは注目されている表面処理技術であり、水素化非晶質炭素皮膜を施すことによって基材に対して耐磨耗性や低摩擦性、さらに表面硬度の向上やガス透過抑制性などを付与することができる。そうしたＤＬＣコーティングには、高周波プラズマＣＶＤ法、イオンビーム法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等いくつかの方法が存在するが、特に金属と比べて耐熱性に劣る樹脂を基材とする場合には比較的低温で処理が行えるプラズマＣＶＤ法が有用である。
【００１３】
図１は、本実施の形態のＤＬＣコーティングを実施するコーティングユニットの模式図である。このコーティングユニット３０は、減圧チャンバー３１、原料ガスを計測する流量計３２、炭化水素系ガスをつめた原料ボンベ３３、下方に開口した円筒状の上部電極３４、下部電極３５、マッチングボックス３６及び、ＲＦジェネレーター３７などで構成されており、プラズマＣＶＤ法を行うものである。
【００１４】
こうしたコーティングユニット３０では、先ず減圧チャンバー３１が不図示の真空ポンプの排気により内部が減圧状態にされ、そこに原料ボンベ３３から流量計３２を介しコーティングを行う際に使用する原料ガスの炭化水素系ガスが導入される。一方、減圧チャンバー３１内は、上部電極３４と下部電極３５とにマッチングボックス３６及びＲＦジェネレーター３７から電力が供給され、その上部電極３４と下部電極３５との間で炭化水素系ガスがプラズマ分解される。そのため、上部電極３４と下部電極３５との間に設置された不図示のバルーン膜の表面にＤＬＣ膜が堆積することになる。
【００１５】
ところで、プラズマＣＶＤ法が行われる場合には減圧チャンバー３１内が減圧されるが、バルーン膜が密閉状態にあると、そのバルーン膜内部と減圧チャンバー３１の内部とに圧力差が生じ、バルーン膜が伸展して破壊するおそれがある。そのため、バルーン膜の内部は密閉状態にしてはならず、バルーン膜内部と減圧チャンバー３１の内部を等しい圧力にする必要がある。また、コーティングユニット３０では、プラズマ生成用の電源周波数として通常電波法により規定された１３．５６ＭＨｚを使用する。なお、高周波を利用するので、ダイヤモンドライクカーボン膜が堆積するバルーン膜の材料には絶縁性や導電性など、電気的性質を特定しない。
【００１６】
また、原料ガスとしては、メタン、エタンなどの炭化水素系ガスが適しているが、本実施形態ではメタンガスが用いられる。さらに、原料ガスのガス圧によってＤＬＣ膜の性状が変化することが知られているが、原料ガスのガス圧は１〜１０００Ｐａの範囲が望ましく、これよりも原料ガスのガス圧が低いとＤＬＣ膜の製膜自体が困難となり、また、これよりも原料ガスのガス圧が高いとＤＬＣ膜の表面硬度が低下し、耐磨耗性が不十分になるなどＤＬＣ膜の性能が低下する。従って、これらを考慮すると原料ガスのガス圧は１０〜１００Ｐａの範囲がより望ましい。
【００１７】
更に、ＤＬＣ膜の厚さは、コーティング時間や原料ガスにより異なることが知られているが、この点、０．１〜１０μｍの範囲が望ましく、これよりも薄すぎるとＤＬＣコーティングを施したことによる十分な効果が得られず、またこれよりも厚すぎるとＤＬＣ膜の屈曲性が低下する。従って、これらを考慮すると０．５〜３μｍの範囲がより望ましい。そして、こうした条件で作成されるＤＬＣ膜は、およそ炭素が１００〜８０％、水素が０〜２０％であり、若干の酸素が含まれる。また、表面硬度は２０〜４５ＧＰａと高硬度であり、摩擦係数は０．０５〜０．１５程度になる。
【００１８】
次に、図２（ａ）は、ＤＬＣ膜を堆積させるバルーンカテーテルの概略全体図であり、また、図２（ｂ）は、当該バルーン膜の断面図である。バルーンカテーテル１は、大動脈内バルーンボンピング法に使用するものであり、カテーテル外筒３と、カテーテル内筒４、バルーン膜２、Ｙコネクタ５からなる。バルーン膜２は、直径が２０ｍｍ程度、長さが４０ｃｍ程度の両端がすぼまった円筒形をしたものであり、遠位端でカテーテル内筒４と一体化し、近位端ではカテーテル外筒３と一体化している。一体化の方法は、接着剤による接着や溶剤を用いた溶着、熱による融着など、どのような手法であってもよい。バルーン膜２の両末端部２ａは、こうしてカテーテル外筒３やカテーテル内筒４と一体化するため内径が３ｍｍにまで細く絞られている。
【００１９】
こうしたバルーン膜２の外側表面全体に対し、図１のコーティングユニット３０によってＤＬＣコーティングが行われる。なお、バルーン膜２にはポリウレタン、ポリウレタンウレア、ポリイミド、天然ゴム、ラテックス、シリコーンまたは塩化ビニールなどが望ましい。特に、ポリウレタン、ポリウレタンウレア、ポリイミド、シリコーンまたは塩化ビニールなどがより望ましい。
ここで図３は、ＤＬＣコーティングを施したバルーン膜２の一部を示した拡大断面図である。このＤＬＣコーティングしたバルーン膜２は、例えば厚さが１５０μｍのポリウレタンであり、それに対して表面全体に厚さ２μｍのＤＬＣコーティング膜４０が製膜されている。
【００２０】
ところで、袋状のバルーン膜２へのコーティングには、前述したようにバルーン膜２が収縮及び拡張してもＤＬＣコーティング膜４０が剥がれることなく、そうした動きに対応できることが必要であることを述べた。これについては、ＤＬＣコーティング膜４０が次のような性質を有するものであると推測し、それについては試験を行うことにより得られた結果かからほぼ実証されたと考えられる。
【００２１】
すなわち、バルーン膜２の表面に施されたＤＬＣコーティング膜４０は、ＤＬＣコーティングしたバルーン膜２表面を拡大した図４に示すように、バルーン膜２の表面に対して平面方向に結合した１枚の膜ではなく、いわゆるウロコ状、あるいは密集したブラシ状とでもいうように、縦方向に結合が強いＤＬＣコーティング柱４１がその底面でバルーン膜２の表面と強固に密着し、更にこれらが密集して表面を覆うことにより膜構造をしていると推測される。従って、ＤＬＣコーティング膜４０が平面方向に結合した１枚の膜であれば、バルーン膜２が拡張・収縮するのに追随できず剥がれてしまうおそれがあるが、図４に示すような膜構造をしたＤＬＣ膜であれば、ＤＬＣコーティング柱４１それぞれの間隔が変化するだけで剥がれなくなると考えられる。
【００２２】
そこで、この推測を裏付けるための実験を行った。実験は、バルーン膜２よりも伸びが生じる血液ポンプのダイアフラムを実験対象とし、その半球形のダイヤフラムにＤＬＣコーティングしたものを繰り返し屈曲させてその後の状態を観察した。具体的には、図７に示す人工心臓用のダイアフラム型血液ポンプ２１を使用した。これは、血液ハウジング２２とダイアフラム２３とが一体化して血液チャンバー２５を構成し、袋状の血液チャンバー２５内部にダイアフラム２３の拍動によってハウジング２２のポート２２ａを介して血液を吸引・拍出するようにしたものである。
【００２３】
血液ポンプ２１のダイアフラム２３は、バルーン膜２と同様にポリウレタンが使用され、そしてそのダイアフラム２３には前述したコーティング方法と同様に、外側表面全体にＤＬＣコーティングが施される。実験では、こうした血液ポンプ２１に対して半球形のダイアフラム２３を空気圧で駆動させて１０００万回の拍動を行った後、表面を電子顕微鏡で観察した。なお、１０００万回の拍動は、１分間に７０回の拍動を３ヶ月間継続した。そうした結果、ダイアフラム２３の外側表面全体に施したＤＬＣコーティング膜４０には剥がれは見られなかった。そして更に、別の実験として同じ条件でＤＬＣコーティングした母材をポリウレタンとするダイアフラム２３を引っ張ってその後の状態を観察した。この実験では、１３０％伸ばしまでは剥がれが見られなかった。
【００２４】
よって、この結果から、ＤＬＣコーティング膜４０は、図４に示すような構造とする推測に基づく効果が得られることが分かった。そして、血液ポンプ２１のダイアフラム２３に比べて伸びの少ないバルーンカテーテル１のバルーン膜２への使用が有効であることも分かった。
【００２５】
従って、こうしたバルーンカテーテル１を図５に示す大動脈内バルーンボンピング法に使用する場合、カテーテル外筒３とカテーテル内筒４の間隙を経由し、ポンプ装置５１から供給されるガスの陽陰圧パルスによりバルーン膜２が拡張及び収縮する。このとき、バルーン膜２の外側表面全体がダイヤモンドライクカーボンでコーティングされているので、そのバルーン膜２は、表面硬度の向上、耐磨耗性の向上、更に摩擦係数の低下などの特徴を有している。そのため、図６に示すように、動脈硬化により損傷を受けた血管内面にカルシウムなどが沈着して石灰化部分６１が存在する場合でも、本実施形態のバルーンカテーテル１によれば、ＤＬＣコーティング膜４０による表面硬化や耐摩耗性向上によって、バルーン膜２の損傷がより一層防止される。
【００２６】
そして、こうしたＤＬＣコーティング膜４０をバルーン膜２に施すことにより、前記特許文献１及び２に記載されるような特殊に調整した材料を使用する必要がなくなり、また材料に合わせた特殊な工法を用いる必要がなくなって、前記効果を奏するバルーンカテーテル１の提供を簡便に行うことができるようになった。また、ＤＬＣコーティング膜４０を施すことにより、特殊な薬剤を用いることなく耐摩耗性を向上させることができ、製品の安全性を損なうことなくバルーンカテーテル１を提供することができるようになった。また、ＤＬＣコーティング膜４０によりバルーン膜２表面の抗血栓性が向上するので、ベースとなるバルーン膜２の素材が抗血栓性に劣る素材であっても、バルーン膜２としての抗血栓性が確保されるようになった。更に、バルーンカテーテル１を体内に挿入する際あるいは体内から抜去する際、ＤＬＣコーティング膜４０によってバルーン膜２表面の摩擦係数が低下しているため、スムーズに挿入及び抜去することが可能になった。
【００２７】
ところで、前記実施形態では、ＤＬＣコーティング膜４０を外側表面へ施す場合について示したが、バルーン膜２の内側表面にＤＬＣコーティングすることも有効である。すなわち、従来は滅菌・保管時に巻かれた状態のバルーン膜２どうしが粘着し、使用時にほどけなくなってしまうのを防ぐためバルーン膜２の内側表面にタルク等を塗布していた。しかし、ＤＬＣコーティング膜４０を内側表面に施せば、その非粘着性によってタルク塗布が不要になり、製造工程でのタルク塗布工程の廃止、タルク切れによるバルーン膜２の接着が起こらなくなった。
【００２８】
また、バルーン膜２の外側にＤＬＣコーティング膜４０を施すことにより、内側表面の場合と同様に、バルーン膜２の外側表面同士が粘着することを防止できるという効果がある。従来、バルーン膜２の外側表面同士が粘着するのを防止する目的で、バルーン膜２の外側表面にオイル等を塗布していた。そのため、製品全体がオイルミストにより汚染されるのを防止する必要があったり、バルーン膜２を使用時に洗浄して、オイルを流し落とす作業が必要であった。バルーン膜２の外側にＤＬＣコーティング膜４０を施すことにより、上記のような煩わしい作業を排除することができる。
【００２９】
更に、バルーン膜２は、ポリウレタンなどのエストラマーによって作成され、その膜厚が薄くなりがちで駆動ガス（ヘリウム）が透過してしまうおそれがある。しかし、本実施形態のようにバルーン膜２の外側表面又は内側表面にＤＬＣコーティング膜４０を施すことによりガス透過が抑制される。これによりヘリウムガスの消費が抑えられるため、駆動装置に搭載するボンベを小型化することが可能になった。
また、従来、バルーン膜２を血液中の水分が水蒸気として透過してバルーンカテーテル１内に溜まってしまっていた。しかし、バルーン膜２の外側表面又は内側表面にＤＬＣコーティング膜４０を施すことにより水蒸気の透過が抑制され、バルーンカテーテル１内の水を除去する煩雑な作業が不要となった。
【００３０】
以上、本発明にかかるバルーンカテーテルの一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態ではバルーン膜２の外側表面にＤＬＣコーティング膜４０を施す場合を説明したが、ＤＬＣコーティング膜４０は、内側表面だけに施すようにしてもよく、更には両面に施すようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、血管内に挿入したバルーン膜を拡張・収縮させることにより心機能の補助作用を行なうものであって、バルーン膜の外側表面及び内側表面の一方又は両方の面にダイヤモンドライクカーボンをコーティングした構成としたので、バルーン膜に特殊に調整した材料を用いることなく耐摩耗性に優れたバルーンカテーテルを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＤＬＣコーティングを実施するコーティングユニットの模式図である。
【図２】ＤＬＣ膜を堆積させるバルーンカテーテルの概略全体と、当該バルーン膜の断面を示す図である。
【図３】ＤＬＣコーティングを施したバルーン膜の一部を示した拡大断面図である。
【図４】ＤＬＣコーティング膜の製膜状態を示した図である。
【図５】バルーンカテーテルを人体に挿入した状態を示した図である。
【図６】バルーンカテーテルを挿入した血管内の特に石灰化部分を有する状態を示した図である。
【図７】人工心臓用のダイアフラム型血液ポンプを示した断面図である。
【符号の説明】
１    バルーンカテーテル
２    バルーン膜
３    カテーテル外筒３
４    カテーテル内筒
５    Ｙコネクタ
４０  ＤＬＣコーティング膜
４１  ＤＬＣコーティング柱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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