(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中腔のチューブをブロー成形することにより成形される医療用バルーンで、成形後の該バルーンの肉厚が周方向で不均一であり、該バルーンの最大肉厚が、最小肉厚の１．３倍〜８倍になっており、該バルーンを拡張した時に該バルーンが螺旋形状を示すことを特徴とする医療用バルーン。
【請求項２】
該螺旋状バルーンの材質がポリウレタン、ポリアミド、ポリアミドエラストマー、ポリエステル系樹脂、ポリエステルエラストマー、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン、天然ゴム、合成ゴムの中から選ばれた１種の樹脂、もしくは２種以上の樹脂がブレンドされた樹脂であることを特徴とする請求項１記載の医療用バルーン。
【請求項３】
治療もしくは、診断用カテーテルで、少なくとも１つの先端部付近まで長く伸びた中腔のシャフトチューブを有し、血管、脈管、その他体内の管状組織の断面での中心、もしくは血管内狭窄部での断面中心に、該シャフトチューブを位置付けさせるために、該カテーテルの遠位側の部分に螺旋形状を示す請求項１または２記載のバルーンを配備したことを特徴とする医療用カテーテル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は血管、脈管、その他体内の管状組織の治療もしくは診断用に使う螺旋状のバルーンと、螺旋状バルーンを備え付けた医療用カテーテルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
心筋梗塞や狭心症等の原因となる血管内狭窄、特に冠動脈狭窄の治療としては、ＰＴＣＡ（経皮経管的冠動脈血管形成術）バルーンカテーテルと言われる先端にバルーンが配置されたカテーテルを用いて狭窄部を拡張することが主流に行われている。この手技をより詳しく説明すると、まず、ガイディングカテーテルというＰＴＣＡバルーンカテーテル誘導用の中腔でφ２ｍｍ〜φ３ｍｍカテーテルを大動脈内に誘導し、その先端を冠動脈の入り口部に配置する。その次に、ＰＴＣＡバルーンカテーテルのガイド役になるガイドワイヤと呼ばれる外径φ０．０１０インチ〜０．０１８インチのワイヤをこのガイディングカテーテル内に誘導し、冠動脈狭窄部を通過させる。さらにその次に、先端にバルーンが配置されたＰＴＣＡバルーンカテーテルをガイドワイヤに沿わせて冠動脈まで誘導し、同じく狭窄部を通過させ、そのバルーン部を狭窄部に配置させる。そして、高圧の生理食塩水や造影剤等でバルーンを拡張することにより狭窄部を強制的に開けるものである。
【０００３】
しかし、このＰＴＣＡ治療法は治療後、３ヶ月〜６ヶ月という短期間で、再狭窄、つまり繰り返し狭窄が約４０％の確率で起こるという大きな問題がある。再狭窄は、バルーンによる血管の強制拡張により血管壁が損傷、その後の治癒過程において平滑筋細胞の過度の増殖により引き起こされることが証明されている。
【０００４】
この問題に対して、ステントと呼ばれる金属管をバルーン拡張後に留置することにより再狭窄の発生する割合が２０％以下に低減できることが確認されているが、臨床面からこの数字をさらに低減させることが急務となっている。
【０００５】
そこで最近、欧米において、再狭窄防止法として血管内放射線照射治療の臨床的応用が進められており、その結果が注目されている。一部の臨床治験においては再狭窄が発生する確率が約７％まで低減できる結果が出ている。この理由はバルーン拡張後に適切な線量の放射線を病変部に照射すれば治癒過程の細胞増殖を抑止することが可能になるためと言われている。
【０００６】
現在、この用途に使用されている治療システムとして、血管内放射線照射治療用カテーテルシステムがある。これは、ＰＴＣＡバルーンカテーテルによる病変部拡張後、もしくはステント留置後に行うものである。より詳しくは、ＰＴＣＡ処置後、ＰＴＣＡバルーンカテーテルを体外に引き出し、次に、先端が密封された中腔のチューブ状シャフトを有する血管内放射線照射治療カテーテルを病変部まで誘導、到達させる。そして米国特許第５１９９９３９号に開示されているように、先端に放射線源を有するワイヤ（放射線ワイヤ）を、先端が密封されたチューブ状シャフトの内腔を通して病変部まで誘導し、到達させ、必要とされる時間、放射線源より放射線を照射する。一般的に２０Ｇｒａｙ〜３０Ｇｒａｙ程度の線量が照射される。照射が終わると放射線ワイヤを体外へ引き出し（回収）、そして、血管内放射線照射治療カテーテルも体外に引き出し、治療を終える。放射線ワイヤの誘導、回収は、術者の被爆を防止するためにリモートローダ・アンローダの遠隔自動操作により行われるのが一般的であり、特に癌治療分野ではよく行われている。これらについては、米国特許第５１９９９３９号、米国特許第５３０２１６８号、米国特許第５２１３５６１号、特表平１０−５０７９５１等に開示されている。
【０００７】
最近の臨床応用において、血管壁への均一照射の必要性と、治療中もしくは放射線照射中の近位側から遠位側（抹消側）血管への血流の確保、すなわち灌流機構の必要性が大きく認識されてきた。血管壁への均一照射に関しては、放射線源が血管内の病変部に位置づけされた時、血管断面の中心からずれると、放射線源に近すぎる血管壁は過度に放射線照射を受け、血管の壊死、動脈瘤等を引き起こす結果になる。またその逆に放射線源から遠い血管壁には平滑筋の増殖を抑止するために充分な線量の放射線が届かないことになる。この理由は放射線源から照射される放射線のエネルギーが、放射線源からの距離に従って急激に低下するからである。したがって血管内放射線照射治療用カテーテルシステムには、放射線源が、血管断面での中心、もしくは狭窄部での断面中心に位置付けさせる、いわゆるセンターリング機能を有することにより、血管壁に対して均一に線量を照射できる機構が重要であり、要求されている。
もう１つの要求項目である遠位側（抹消側）血管への血流の確保、すなわち灌流機構の必要性に関しては、使用する放射線がβ線の場合は、必要照射時間が約５分〜１０分、γ線の場合は約１０分〜３０分と長時間に及ぶ。照射時間としてこのように長い時間が必要な場合、もしその照射中に冠動脈の血液が抹消冠動脈血管へ流れないのであれば、抹消部の心筋細胞は虚血の状態となり、アンギーナ等の重大症状を引き起こす。したがって放射線を照射している間、また、照射中のセンタリングをしている間は常に抹消血管へ血液を流せる機構、つまり灌流機構が血管内放射線照射治療カテーテルシステムに必要となる。
【０００８】
これに対して、特表平９−５０７７８３には、センターリング機能と灌流機能を同時に実現する数種のメカニズムが開示されている。そのセンターリングメカニズムの１つとして螺旋型ローブがあり、これは図１に示すようにカテーテルシャフト用チューブ１の周りにバルーン２を螺旋状に巻き付けて配置したものである。図２に示す様に、放射線源３をこのカテーテルシャフト用チューブの先端まで誘導し、そして螺旋状バルーンを膨らませる（拡張する）ことにより、血管５の断面のほぼ中心に放射線源が位置づけられるものである。また螺旋状バルーンはその螺旋形状であるがゆえに、拡張時にその溝４を通じて血液がバルーンの近位側から遠位側へ供給される。
【０００９】
しかし、この螺旋型ローブ（螺旋状のバルーン）の場合は、特殊な工夫をしなければ、下記のような問題や不都合が生じる。
【００１０】
第１の問題は、成型後のバルーンの肉厚が周方向で一定であると、バルーンの自然な拡張状態では、バルーンは螺旋形状ではなく、真っ直ぐな形状になる。そのため、そのバルーンを、図１に示すようにカテーテルシャフトの周りに螺旋状に巻き付けて保持し接着剤等で固定しようとする時、このバルーンは自然状態のまっすぐな形状に戻ろうとするため、カテーテルシャフト表面のある位置に固定すること自体が難しく、したがって正確な位置への固定という点で困難であり、再現性に劣る。このことは、特に硬化時間が長い接着剤を使う場合は製造上大きなデメリットになる。また、螺旋状バルーンの正確な位置への固定ができていない、つまり溝の幅が大きすぎるところが存在すると、センターリングの精度が悪くなる傾向があり、このことは臨床においても重大な問題となる。
【００１１】
第２の問題は、カテーテルシャフト上に真っ直ぐなバルーンを螺旋状態になるように固定する時には、少し強制的にバルーンをねじる必要性がある。このことは、反作用でシャフトがねじり返されるような応力がバルーンに発生することになる。血管内放射線照射治療カテーテルでは、その内腔を放射線源ワイヤ３が通る（デリバリーされる）ことになり、シャフトがねじれると、シャフト内腔が変形するため、放射線源がカテーテル内腔通過時に抵抗を生じる、あるいは最悪のケースでは通過しないことが生じる。このようになると患者への被爆が増加し、安全性から大問題である。
【００１２】
第３の問題は、バルーンが拡張した時に、バルーンに自然状態の真っ直ぐな状態に戻ろうとする応力が強くかかり、拡張圧が高い場合は、その応力のためにバルーンがシャフトから脱落する危険がありえる。これらは臨床上、重大な問題になりえる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の不都合点をなくすための螺旋状バルーン、および螺旋状バルーンを先端に配備するカテーテルを作ることである。つまり、バルーンを拡張させた時に自然に螺旋形状になるようにすることである。これによりバルーンをカテーテルシャフトの周りに螺旋状に巻き付ける必要がなくなる。したがって接着剤、熱溶着方法で正確な位置に固定できるようにし、また螺旋状にバルーンを配置する時、強制的にバルーンをねじる必要がなく、したがって反作用でシャフトがねじられるようなこともなく、いかなる時にも放射線治療用カテーテル内腔を放射線源がスムーズに通るようにすることである。さらに、拡張時でも、バルーンが真っ直ぐな状態に戻ろうとする応力が発生しないので、拡張圧が高い場合でもバルーンがシャフトから脱落する危険性も同時に低減できる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の問題を解決するために、本発明の特徴とするところは、中腔のチューブをブロー成形によりバルーンに成形するもので、成形後の該バルーンの肉厚を意図的に周方向で不均一にし、該バルーンの最大肉厚が、最小肉厚の１．３倍〜８倍にならしめることにより、バルーンの拡張時にバルーンが螺旋形状を示すようにすることである。この値が１．３倍より小さいと、バルーンの拡張時にバルーンが螺旋形状を示しにくく、一方、この値が８倍より大きいと、バルーンの最大肉厚が厚くなりすぎて、バルーン自体が硬くなってしまい、カテーテルの操作性が著しく低下することである。
【００１５】
またこの様な周方向で肉厚の異なる螺旋状バルーンを製造する方法として、まず熱可塑性樹脂を、押し出し成形により、周方向での「肉厚の最大値」／「肉厚の最小値」が１．３倍〜８倍に、より好ましくは１．５〜５倍になるような中腔のチューブを作っておき、これを、成形後の外径が該チューブの外径の１．３倍〜８倍に、より好ましくは１．５〜５倍になるように、ブロー成形により、バルーンに成形することである。そしてこのようにして成型したバルーンは拡張状態で、程度の差はあるが、自然に螺旋形状になる。
【００１６】
さらに、こうしてできた螺旋状バルーンを、少なくとも１つの先端部付近まで伸びた中腔のシャフトチューブを有している治療用、診断用カテーテルの遠位部に取り付け、そのシャフトチューブを、血管、脈管、その他体内の管状組織の断面の中心、もしくは血管内狭窄部での断面中心に位置付けすることができるようにするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わる螺旋状バルーンカテーテルの種々の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
【実施例】
図３、図４、図５は本発明の実施例であり、螺旋状バルーンの材料としてはポリウレタン（日本ミラクトラン社製、ミラクトランＥ３９５ＮＡＴ）を用いた。この樹脂を使い内径／外径がφ０．２３ｍｍ／φ０．４０ｍｍのチューブを押し出し成形した。この押し出し成形の時に、押し出し装置のダイスと内ピンの芯合わせを意図的にずらせ、押し出し成形後のチューブの周方向での肉厚（Ｔｗ）の最大値Ｔｗ−ｍａｘが０．１１ｍｍ、肉厚の最小値Ｔｗ−ｍｉｎが０．０６ｍｍ、したがって「肉厚の最大値Ｔｗ−ｍａｘ」／「肉厚の最小値Ｔｗ−ｍｉｎ」が１．８倍になるようにした。これを図３−ａに示す。このチューブを、特許公開公報昭６３−１８３０７０に示すようなブロー成形により、成形後のバルーン外径がφ１．００ｍｍになるように、２軸延伸を行った。成型後のバルーンの肉厚（Ｂｗ）を測定すると、その肉厚の最大値Ｂｗ−ｍａｘが０．０１７ｍｍ、肉厚の最小値Ｂｗ−ｍｉｎが０．００９ｍｍであり、「肉厚最大値Ｂｗ−ｍａｘ」／「肉厚の最小値Ｂｗ−ｍｉｎ」が１．８倍と、元のチューブの時とほぼ同じ値になった。これを図３−ｃに示す。上述のように、周方向で肉厚を異なるチューブを作り、これを肉薄になるようにブロー成形し、成形後のバルーンの肉厚を周方向で異ならせることにより、バルーンは拡張状態で図３−ｂに示すように螺旋形状になった。これは肉厚むらが原因となり、螺旋形状になるような応力が働くからである。この時螺旋形状の中心に近い側のバルーンの肉厚が大きくなる。また、「肉厚最大値Ｂｗ−ｍａｘ」／「肉厚の最小値Ｂｗ−ｍｉｎ」の値が大きければ大きいほど、螺旋のピッチが細かくなる。今回成形したバルーンは、６ａｔｍで拡張時に、溝の軸方向の幅が１ｍｍに、また螺旋状バルーン内径（ＩＤ）である図３−ｂのＢ−ＩＤが、螺旋状バルーンの内側シャフト部の外径にほぼ等しくなった。
【００１９】
上述のより詳細なブロー成型の条件として、押し出し成型したばかりの、内径／外径が０．２３ｍｍ／０．４０ｍｍ、２５ｃｍ長のチューブを室温で軸方向に約２．５倍にまず延伸した。この後、希望バルーン形状と同じ形状のキャビティをもつ金型内に延伸したチューブをセットし、片端に栓をし、もう片側に高圧エアー源を接続する。この状態で金型の温度を温度５０℃にし、８ａｔｍのエアーをチューブ内部に加えることによりバルーンを成型した。この後、エアー圧を６ａｔｍにし、金型の温度を８５℃に上げ２分間、熱処理をした。これをバルーンの寸法安定性を向上させるためである。
【００２０】
本実施例では医療用カテーテルとして、血管内放射線照射治療用カテーテルを作った。血管内放射線照射治療用カテーテル構造としてはモノレールタイプのカテーテル４を採用した。これは前述のガイドワイヤがカテーテル６の途中のガイドワイヤ出口部７でカテーテルの外に出るタイプである。これを図４に示す。
【００２１】
シャフトの構造は３つの中腔のチューブから構成され、螺旋状バルーン拡張用チューブ８、ガイドワイヤ通過用チューブ９、放射線源通過用チューブ１０である。これらを熱収縮チューブ１１もしくは被覆用チューブ１１により束ねてシャフトとした。
【００２２】
図４を用いて、以下にカテーテルの組立方法の詳細を示す。
【００２３】
螺旋状バルーン拡張用チューブとしては、外径φ０．４６ｍｍ、内径φ０．４０ｍｍのポリイミド製のチューブを使用した。ポリイミド製チューブはポリイミドのワニスの中に内径φ０．４０の芯材を浸し、熱を加えて硬化させた。これをチューブ外径がφ０．４６ｍｍになるまでワニスへの浸漬と熱硬化を繰返した。
【００２４】
ガイドワイヤ通過用チューブとして外径φ０．５４ｍｍ、内径φ０．４２ｍｍのポリエチレン製チューブを、放射線源通過用チューブとして外径φ０．６０ｍｍ、内径φ０．４２ｍｍの同様にポリエチレン製チューブを押し出し成形により作った。なお、各チューブの長さは、螺旋状バルーン拡張用チューブで１２８ｃｍ、ガイドワイヤ通過用チューブが２５ｃｍ、放射線源通過用チューブが１２７．５ｃｍであった。また、これらの樹脂だけでシャフトを構成した場合、シャフトに充分な軸方向の押し込み力の伝達性が得られないため、近位側から遠位側に向かって、φ０．３０ｍｍからφ０．１８ｍｍへ減径するステンレス製補強ワイヤ１４を用いた。これらを束ね、ポリテトラフロオロエチレン製熱収縮チューブを、ガイドワイヤの出口部７の部位を除いて、シャフトの遠位側、近位側シャフトの周りに配置し、熱風を加えることにより、収縮させ、チューブ同士、チューブと補強ワイヤを、固定した。放射線源通過用チューブの最先端部には、栓１８をつけ、放射線源がカテーテルから外に出ないように封をしてある。これは密封放射線源という安全面から非常に大切なことである。近位側シャフトを構成する螺旋状バルーン拡張用チューブと放射線源通過用チューブの近位端をＹ字の形状をしたマニフォールド１５のポートへ、気密になるように、Ｌｏｃｔｉｔｅ４０１１等のシアノアクリレート系接着剤で接着した。
【００２５】
上述の螺旋状バルーンを図４に示すように、シャフト先端部の外側に配置し、螺旋状バルーン２とシャフト外面とを接着剤１６で接着した。螺旋状バルーン遠位端１７は気密になるように平らにしシャフト先端チップ付近に、接着剤の盛り等により段差を形成することなく、接着固定した。螺旋状バルーン近位端１２は螺旋状バルーン拡張用チューブの遠位端１３に、気密になるように、接着もしくは熱溶着されている。接着剤としては上述のＬｏｃｔｉｔｅ社「４０１１」を用いたが、ＵＶ硬化型接着剤、ウレタン系接着剤も使用可能である。また、上述の接着時には、その直前にバルーン表面、シャフト外面をプラズマ処理をした。シャフトを構成している樹脂がポリエチレンであり、これに接着するのが難しく、プラズマ処理により接着強度を向上させるためである。結局、図５に示す「Ｄｉａ．」である最終的な螺旋状バルーンの拡張径はφ３．１ｍｍであった。
【００２６】
以上、本発明とその実施例について説明したが、上述説明以外にも多くのバリエーション、または他の用途に本発明の技術は応用できる。
【００２７】
螺旋状バルーンの材質は実施例ではポリウレタンを使ったが、ポリアミド、ポリアミドエラストマー、ポリエステル系樹脂、ポリエステルエラストマー、ポリオレフィン系樹脂シリコーン、天然ゴム、合成ゴムの中から選ばれた１種の樹脂、もしくは２種以上の樹脂がブレンドされたものであってもよい。
【００２８】
またカテーテルにはオーバー・ザ・ワイヤ型、モノレール型等、ガイドワイヤがカテーテル内をどれだけ通過するかにより、数種類の形態があるが、本実施例で示したものは、モノレールタイプであり、その中でもガイドワイヤ出口が螺旋状バルーンとマニフォールドの間に位置しているタイプのものであるが、ガイドワイヤ出口が螺旋状バルーンの遠位側に位置させるものも当然可能である。またモノレール型以外でもオーバー・ザ・ワイヤ型に応用できることは当業者にとっては当然である。
【００２９】
実施例では、冠動脈再狭窄防止用の血管内放射線照射治療カテーテルを記載したが、冠動脈以外の末梢血管、透析シャント再狭窄予防としても応用可能であることは当業者にとっては明白である。
【００３０】
さらに、血管内放射線照射治療用カテーテルシステムについて、ここでは、そのセンターリング機能、血液の遠位側への灌流を効率良く、都合良く行えるシステムを記載しているが、体内の血管以外の脈管、組織でセンターリング機能、血液灌流機能が必要な医療用デバイスすべてに本発明が応用できるのはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のように、バルーンの周方向の肉厚を異ならせることにより、拡張状態で、バルーンが螺旋状になっているので、カテーテルシャフト周囲に成型後のバルーンを、螺旋状に容易に配置でき、また接着、熱溶着方法等で正確な位置付け固定が可能となり、さらに螺旋状バルーンを配置する際、強制的にバルーンをねじる必要がなく、したがって反作用でシャフトがねじられるような応力がバルーンに発生しないようになり、いかなる時も放射線治療用カテーテル内腔を放射線源が抵抗なく通るようになる。さらに高圧拡張時でも、バルーンが真っ直ぐな状態に戻ろうとする応力が発生することなく、バルーンがシャフトから脱落する危険性もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】螺旋状バルーンが、カテーテルシャフト先端に取り付けられた状態を示す図である。
【図２】螺旋状バルーンが拡張し、放射線源が、血管内で断面中心に位置づけ（センターリング）されていることを示す図である。
【図３】螺旋状バルーンの成形する前のもとになるチューブとブロー成形後のバルーンを示す。
図３−ａ螺旋状バルーンの成形する前のもとになるチューブである。
図３−ｂブロー成形後のバルーンである。
図３−ｃブロー成形後のバルーンの拡大断面図である。
【図４】本発明の螺旋状バルーンを応用した血管内放射線照射治療用カテーテルの実施例を示す。
図４−ａ本発明の螺旋状バルーンを応用した血管内放射線照射治療用カテーテルの軸方向での断面図である。
図４−ｂ図４−ａの線A-A'での断面図である。
図４−ｃ図４−ａの線B-B'での断面図である。
【図５】本発明の螺旋状バルーンをシャフトに接着した時の血管内放射線照射治療カテーテルの軸方向での断面図（特に肉厚が異なるバルーンの断面も含む）である。
【符号の説明】
１    シャフト
２    螺旋状に巻かれたバルーン
３    放射線源
４    螺旋状バルーンの溝
５    血管
６    血管内放射線照射治療用カテーテル
７    ガイドワイヤ出口
８    螺旋状バルーン拡張用チューブ
９    ガイドワイヤ通過用チューブ
１０  放射線源通過用チューブ
１１  熱収縮チューブもしくは被覆チューブ
１２  螺旋状バルーンの近位端
１３  螺旋状バルーン拡張用チューブの遠位端
１４  補強用ワイヤ
１５  マニフォールド
１６  接着剤
１  螺旋状バルーンの遠位端
２  栓
【図１】
0004397072.tif 000002
【図２】
0004397072.tif 000003
【図３】
0004397072.tif 000004
【図４】
0004397072.tif 000005
【図５】
0004397072.tif 000006