JP6803838B2 - バルーンカテーテルシステム及びこのシステムを使用する方法 - Google Patents

Description

この出願は、２０１４年１１月１７日に出願された米国仮出願第６１／０８０，８３１号の優先権の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、バルーンカテーテルシステム及び生物学上の血管を治療するための方法に関し、より詳細には、バルーンの壁に取り付けられた、又はバルーンの壁内に一体化された繊維のグリッドを含む血管形成用バルーンカテーテルに関する。繊維は、バルーン材料よりも弾力性が小さく、そのため、バルーンが所定の圧力を超えて膨張するときに、複数のバルーン領域が繊維によって形成されたグリッドから突出する。

経皮経管的血管形成（ＰＴＡ）は、バルーンカテーテルが動脈を通じて挿入され、管腔狭窄の領域に案内される手順である。バルーンは膨張して、動脈の壁にプラーク物質（典型的には脂肪とカルシウム）を押し付けて血管管腔を開き、血流を改善する。

血管形成用バルーンは膨張したときには、典型的には円筒形であるとともに、異なる血管サイズに適合するように異なる長さ及び直径を有する。バルーンは、プラークの抵抗を克服し管腔の拡張を達成するために、通常は８〜２０気圧の高圧で膨張させられる。

標準的なバルーン（単純なバルーンとも呼ばれる）は、血管中における病変の拡大に対して最も一般的に使用される技術（血管形成術）であるが、標準的なバルーンにはいくつかの欠点がある。

動脈の狭窄領域の直径及び組成は一般的に一様ではないので、血管中の標準的なバルーンの膨張は、不均一な（軸方向及び半径方向の）拡張をもたらす。病変組成の変異性（病変は硬質プラーク物質と軟質プラーク物質との混合物から構成される場合がある）は、病変に沿った拡大に対する抵抗性における変異性、及び血管の最も抵抗性の低い領域におけるバルーンの過拡張をもたらす。結果として、標準的なバルーンは、病変のより抵抗性の少ない領域に過度の力を加え、それによって血管壁に損傷を与える（例えば切開）場合があるにもかかわらず、その有効な拡張を可能にするために抵抗性プラーク領域に十分な力をかけることがない。

血管壁への損傷は、不良な長期的な臨床結果に関連し、治療領域における再狭窄を加速又は誘発する場合がある。さらに、流れを制限する切開のような主な切開は、手順をさらに複雑にするステント留置を必要とする。

バルーンの表面上に配置されたカッティング（ｃｕｔｔｉｎｇ）要素又はスコアリング（ｓｃｏｒｉｎｇ）要素（刃／ワイヤ）を介して、抵抗性を有するプラーク領域への力を増すことによって、標準的なバルーンカテーテルの前述の制限を解決しようとする試み（例えば、特許文献１及び特許文献２）は、幾らか成功はしたが、不均一なバルーンの拡張に起因する問題を適切には解決しなかった。さらに、カッティング及びスコアリングバルーンは、血管壁の損傷を避けるようには設計されていないが、代わりに、制御された予測可能な切開を誘導することによって、血管壁への損傷を制御するように設計されている。

米国特許出願公開第２００４／０１４３２８７号明細書 米国特許出願公開第２００６／００８５０２５号明細書 米国特許出願公開第２０１４／００６６９６０号明細書 米国特許出願公開第２００６／０２７１０９３号明細書 米国特許出願公開第２００５／０２７１８４４号明細書

したがって、抵抗性の低いプラーク領域において血管壁に損傷を与えることなく、抵抗性を有するプラーク領域を効果的に開くことができる高圧血管形成用バルーンカテーテルに対する必要性がある。

本開示の一態様によれば、狭窄した血管を拡張させるためのシステムであって、（ａ）カテーテルシャフトに備え付けられたバルーンであって、第１の材料から成るバルーンと、（ｂ）バルーンの表面に取り付けられた、又はバルーンの壁内に一体化されたグリッドを形成する複数の繊維であって、これら複数の繊維が、第１の材料よりも小さい弾性を有する第２の材料から成り、それによってバルーンが所定の圧力を超えて膨張したときに複数のバルーン領域が複数の繊維によって形成されたグリッドから突出する、複数の繊維と、を備えるシステムが提供される。

以下に記載する本開示のさらなる特徴によれば、バルーンは第１のポリマーから成り、複数の繊維は第２のポリマーから成る。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、複数の繊維のそれぞれの厚さは、１０〜７５０ミクロンの範囲から選択される。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、複数の繊維のそれぞれの厚さは、その長さに沿って変化する。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、グリッドは１〜２５ｍｍ^２の範囲から選択された面積を有する複数のセルを形成する。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、グリッドは接着剤を介してバルーンの表面に貼り付けられる。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、グリッドは溶着によってバルーンの表面に取り付けられる。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、複数の繊維のそれぞれの引張弾性係数は、１〜１５０ＧＰａの範囲から選択され、バルーンの引張り弾性率は０．０００２〜０．０１００ＧＰａの範囲から選択される。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、セルは三角形状又はダイヤモンド形状のセル、又はその両方の形状のセルを含む。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、セルのリード角度は３０〜１８０度の範囲から選択される。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、複数の繊維のそれぞれの線形質量密度は１〜１００デニールである。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、複数の繊維のそれぞれの線形質量密度は５０デニールである。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、グリッドパターンは、前記バルーンの周りにらせん状に時計回り方向に巻き付けられたＮ本の繊維と、前記バルーンの周りにらせん状に反時計回りに巻き付けられたＮ本の繊維と、から形成されている。バルーンは、任意にＬ本の縦方向繊維を含むことができ、Ｌは２以上とすることができる。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、Ｎは４〜１６の範囲から選択される。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、Ｎは４である。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、所定の圧力は少なくとも２気圧である。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、複数の分離されたバルーン領域は、バルーンが作動圧力（例えば、５〜２５ＡＴＭ）まで膨張したときに、表面から少なくとも０．１ｍｍ突出する。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、グリッドは、バルーンと材料の層との間に挟まれている。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、複数の繊維のそれぞれはモノフィラメント繊維である。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、複数の繊維のそれぞれはマルチフィラメント繊維である。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、複数の繊維のそれぞれは、ポリプロピレン、ＰＬＬＡ、ＰＥＥＫ、アラミド（Ｋｅｖｌａｒ（登録商標））、ポリエステル繊維（Ｄａｃｒｏｎ（登録商標））、芳香族ポリエステル（Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標））、脂肪族ポリアミド（ナイロン）及び／又は超高分子量ポリエチレンを含む。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、バルーン及び／又は複数の繊維は薬物含有製剤でコーティングされる。

記載された実施形態における、またさらなる特徴によれば、薬物は抗増殖薬である。

本開示は、血管壁を損傷することなく、狭窄した血管を開くために使用することができるバルーンカテーテルシステムを提供することにより、現在知られている構成の欠点にうまく対処する。

別様に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本開示が属する業界の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されているのと類似又は同じ方法及び材料を本開示の実施又は試験に使用することができるが、適切な方法及び材料が以下に記載される。紛争の場合には、特許明細書が定義を含めて支配する。さらに、材料、方法、及び実施例は例示的なものに過ぎず、限定することを意図するものではない。

本明細書の開示は、添付の図面を参照して、例示のみの方法によって本明細書に記載される。ここで図面を詳細に具体的に参照すると、示された詳細は、例示の方法による、本開示の実施形態の実例の説明の目的のためだけのものであり、それが本開示の原理及び概念的側面の最も有用で容易に理解される説明であると信じられているものを提供するために提示されていることが強調される。これに関しては、本開示の根本的な理解のために必要とされるよりも、開示の構造的詳細をより詳細に示す試みはなされておらず、明細書の記載は、図面を参照することによって、本開示のいくつかの形態を実際にどのように具現化することができるかが当業者には明らかである。

本発明のバルーンを含むカテーテルの側面図、及びカテーテルのバルーン部分の拡大図である。 四角形状の開口部を有するグリッドを含む、膨張したバルーンの等角図である。 図２のバルーンの側面図である 収縮したバルーン、又は所定の閾値まで膨張したバルーンのバルーン表面及び編組を示す図である。 所定の閾値を超えて膨張したバルーンのバルーン表面及び編み部材を示す図である。 ダイヤモンド形状の開口部を有するグリッドを含む膨張したバルーンの側面図である。 本開示の教示に従って構成されたバルーンのプロトタイプの繊維間の重要な角度及び距離を示す画像である。 バルーンの先細端部を示す、１０ＰＰＩで編組された、６×４０ｍｍのバルーンの写真である。 バルーンの先細端部を示す、６ＰＰＩで編組された、６×４０ｍｍのバルーンの写真である。 バルーンの中央部を示す、１０ＰＰＩで編組された、６×４０ｍｍのバルーンの写真である。 バルーンの中央部を示す、６ＰＰＩで編組された、６×４０ｍｍのバルーンの写真である。 バルーンの先細端部を示す、６ＰＰＩで編組された、５×４０ｍｍのバルーンの写真である。 バルーンの先細端部を示す、１０ＰＰＩで編組された、５×４０ｍｍのバルーンの写真である。 バルーンの中央部を示す、６ＰＰＩで編組された、５×４０ｍｍのバルーンの写真である。 バルーンの中央部を示す、１０ＰＰＩで編組された、５×４０ｍｍのバルーンの写真である。 ダイヤモンドパターンで編組されたバルーンを示す図である。 図８のバルーンの近接撮影像である。

本開示はバルーンカテーテルシステムに関するものであり、このバルーンカテーテルシステムは、高い膨張圧力下にあってさえも血管壁に均一な圧力を適用することができ、それによって治療される血管の全ての部分に均一な拡張力を適用しつつ、動脈のような身体血管の狭窄した領域を拡張するために使用することができる。

本開示の原理及び動作は、図面及び以下の説明を参照することにより、よりよく理解することができる。

本開示の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本開示は、その適用が以下の説明に記載される詳細又は実施例によって例示される詳細に限定されないことを理解されたい。開示は、他の実施形態に可能であるか、又は様々な方法で実施又は実行することが可能である。また、本明細書で使用される表現及び用語は、説明のためのものであり、限定と見なされるべきではないことを理解されたい。

先に出願された特許出願（２０１３年８月２１日に出願された特許文献３、その全体の開示は参照により本明細書に組み込まれる）において、開示は、バルーン上に配置される拡張可能な拘束構造を有する血管形成バルーンカテーテルを記載する。拡張可能な拘束構造は、バルーンには取り付けられていないが、それによってバルーンの膨張を抑制し、かつ分離されたバルーン領域が膨張中に拘束構造から突出するのを可能にするように拡張される。これは、膨張したときにバルーンが血管壁に均一な力を加え、切開及び他の損傷の可能性を低下させることを確実にする。

実験は、特許文献３のバルーンカテーテルが、狭窄した領域を拡張し、血管壁の損傷を最小にするのに非常に有効であることを示したが、このバルーンカテーテルは、金属の拘束構造の故に、かなり大きなパッキング直径及び蛇行性血管を通じた、制限された柔軟性及び操作性を有する。

これらの制限を克服するために、本発明者らは、特許文献３の利点を高い膨張圧力下で提供することが可能であり、製造が容易であり、かつ蛇行性血管を通じて高度に操作可能であるとともに、効率的にパッキングすることができるバルーンカテーテルを考案した。以下にさらに説明するように、そのような利点は、バルーン壁に取り付けられるか又はバルーン壁に一体化され、バルーンの膨張時にバルーン表面の形状を変えて、枕状の突起を形成するように構成された繊維のグリッドによって提供される。

一体化された、又は取り付けられた繊維のグリッドを有するバルーンは、当該技術分野において知られている（例えば、特許文献４又は特許文献５）。しかし、そのような繊維のグリッドは、バルーンの過膨張を防ぎ、高い膨張圧力下でのバルーンの完全性を増すために使用されており、膨張したバルーンの形状を修正して、グリッドを通じた枕状のバルーンの突出部を形成するために使用されているのではない

したがって、本開示の１つの特徴によれば、狭窄した血管を拡張するためのシステムが提供される。本明細書で使用されているように、血管という用語は、体内の任意の中空導管を参照し、体液を導く動脈及び静脈などの血管、リンパ管、消化管（例えば、腸）の血管（ＧＩ ｔｒａｃｔ ｖｅｓｓｅｌ）、線分泌管（ｄｕｃｔｓ）、及び任意の身体通路を含む。以下にさらに説明するように、本システムの１つの好ましい使用は、末梢（例えば脚）動脈のような動脈の血管形成にある。

本システムは、カテーテルシャフト上に備え付けられた、第１の材料（例えば、第１のポリマー）から成るバルーンと、このバルーンの表面に取り付けられた、又はバルーンの壁内に一体化された、グリッド状のパターンを形成する複数の繊維と、を含む。繊維は、好ましくは第１の材料よりも強く、伸びにくい第２の材料（例えば第２のポリマー）から成る。

このように、所定の閾値圧力（例えば、３気圧以上）を超えるバルーンの膨張は、バルーン材料を繊維よりも引き伸ばし、繊維が拘束又は固定されているバルーン表面に沿ったチャネル及びバルーン材料が拘束又は固定されていない部分間のバルーンの突出部を形成する。繊維のグリッドは、膨張の全体に亘って（軸方向及び半径方向に）バルーンの均一性を維持して、突出部（本明細書では枕とも参照される）を血管壁及びプラーク物質に均一に接触させ、したがって治療される血管領域に沿って均一な力の分配を確保し、プラーク領域全体を効果的に拡張しつつ血管の損傷を最小化することを可能にする。さらに、グリッドの繊維によって形成されたチャネルは、バルーンが膨張したときに血管壁から凹んでいるので、応力緩和領域を提供し、さらに損傷の可能性を低減する。

突出部の形成及び突出部の高さ領域及び形状の制御を可能にするために、バルーン及び繊維の材料、繊維の強度及び直径、及びそれにより形成されるグリッドの形状を注意深く選択しなければならない。

バルーン材料は、望ましい伸展性（コンプライアンス：本明細書では弾力性又は引張り弾性係数として定義される）及び破裂に対する抵抗性（強度）に基づいて選択される。繊維は強度と弾力性とに基づいて選択される。

カテーテルシャフトは、望ましい手順における使用に適した任意の構成とすることができる。例えば、血管形成手順においては、カテーテルは、ワイヤ全体に亘る（ｏｖｅｒ−ｔｈｅ−ｗｉｒｅ）送達又は急速交換送達（ｒａｐｉｄ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｄｅｌｉｖｅｒｙ）用に構成することができ、その近位端におけるワイヤ挿入、膨張、及びその種の処置のための適切なコネクタを含むことができる。カテーテルシャフトは、末梢血管、冠状動脈、又は脳血管の血管形成に好適な任意の長さ及び直径にすることができる。バルーンの好適な長さ（Ｌ）及び直径（Ｄ）は、冠状動脈用途に対しては約４〜４０ｍｍＬ、１．２５〜５ｍｍＤの範囲、及び末梢血管用途に対しては約２０〜３００ｍｍＬ、２〜１２（又はそれ以上）ｍｍＤの範囲とすることができる。

バルーンは、ポリアミド、ペバックス、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート又は同様の材料から、約５〜３００ｍｍの長さ及び約２〜１２（又はそれ以上）ｍｍの直径の範囲から選択された寸法で製造された、コンプライアント又は半コンプライアントのバルーンとすることができる。バルーンは、円筒形状又は当技術分野で知られている他の任意の形状とすることができる。例えば血管形成において使用されるときには、バルーンは、長さ５〜３００ｍｍ、直径２〜１２ｍｍの、テーパのついた端部を有する略円筒形状とすることができ、テーパ部分は通常、バルーンの直径と同様であるか又はわずかに短い。バルーン材料の弾力性は、０．０００２〜０．０１００ＧＰａとすることができる。

グリッドは、そのような目的に適した任意の材料から織られた又は編組された（同じ又は異なるフィラメントから成る）単一フィラメント繊維又はマルチフィラメント繊維から形成することができる。繊維は、（バルーン上の）繊維長全体に亘って均一又は可変の厚さで、半径方向におけるような１０−７５０ミクロンの厚さとすることができる。例えば、繊維は、バルーンのテーパ部分又は脚部において厚く、作業長さにおいては薄くすることができる。

繊維は、種々のポリマー（例えば、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレン等）又は金属（例えばニチノール又はコバルトクロム合金等）又はそれらの複合体、他の適切な材料から作製することができる。特定の好ましい例として、超高分子量ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、及びポリエチレンテレフタレートが挙げられる。繊維に対して現在好ましい材料は超高分子量ポリエチレンである。

マルチフィラメント繊維は、通常は繊維の線形質量密度に対する測定単位であるデニール単位で測定される。繊維の線形質量密度は、１０〜１００デニール、好ましくは５０デニールとすることができる。

繊維の弾力性は、０．１〜５００ＧＰａの範囲、好ましくは１００ＧＰａとすることができる。

繊維の編組密度もまた重要であり、１インチ当たりのピック（ｐｉｃｋｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ：ＰＰＩ）、すなわち、バルーンの長さの１インチあたりの繊維の交差の数によって決定され、高いＰＰＩは高い破裂圧と相関する。本システムのグリッドを製造するために使用されるＰＰＩは、好ましくは２〜２０、より好ましくは６〜１４の範囲内にある。

いくつかのアプローチを、本システムを製作するために使用することができる。本システムは、バルーンが０．３〜２０気圧（好ましくは０．３〜８気圧、より好ましくは０．３〜２気圧）の圧力下で膨張又は半膨張した形態にある間に組み立てられる。使用される膨張圧力はバルーン材料の伸張の程度を設定し、このバルーン材料の伸張の程度はバルーンの拘束されたセグメントの外径と、完全に膨張したバルーンの分離されたバルーン領域の最大突出高さと、を決定する。

バルーンが膨張していない（又は閾値以下の圧力までしか膨張していない）ときには、繊維の編組はバルーンの表面から突出する（図３ｂ）か、又はバルーン壁が（バルーン壁材料の２つの層の間に挟まれたときに）繊維の編組を越えて半径方向外側に延在しないように、バルーンの表面とともに形成される。閾値圧力を超える圧力まで膨張すると、分離されたバルーン領域は、編組繊維の表面と分離されたバルーン領域の最外面との間の距離として規定される高さまで編組開口部から突出する（矢印、図３ｃ）。そのような高さは、公称膨張作動圧力において、少なくとも約０．１ｍｍであり、いくつかの実施では、少なくとも約０．１又は０．２又はそれ以上とすることができる。一般に、高さは約０．０１〜１ｍｍ又は０．１〜０．５ｍｍの範囲内である。

（過膨張の状態の３ｍｍを超える直径に達することができる）３ｍｍのバルーンでは、繊維のアセンブリは、直径約３ｍｍまで膨張したバルーン上で行われる。アセンブリされたバルーンが血管内で膨張すると、分離されたバルーン領域の突出部がこの直径で生じ、膨張するにしたがって徐々にその高さを増加させる。３．５ｍｍの直径では、バルーン表面から突出する分離されたバルーン領域の高さは、３．５ｍｍから増加し始め、膨張とともにその高さが徐々に増加し、典型的には増加した高さは約０．０１〜０．５ｍｍまで増加する。

繊維は、好ましくはバルーン表面にそれぞれの繊維の全長に沿って取り付けられる。取付けは、繊維に適用された接着剤を使用するか、又はバルーン表面に適用された２つの接着剤層、ベース及びカバー接着剤層間に繊維を挟むことによって達成される。これら層は、浸漬、噴霧、又は当該技術分野で知られている他の任意の方法によって適用することができる。バルーン壁のベース層は、繊維の不動化を可能にするが下層のバルーン基材の柔軟性を保持する、任意の柔軟性接着剤層とすることができ、一方でカバー層はグリッドをさらに不動化し、グリッドを血管壁及びプラークから保護するとともに血管壁の把持（ｖａｓｃｕｌａｒ ｗａｌｌ‐ｇｒｉｐｐｉｎｇ）を強化する。

滑らかなカバー層は、本発明のバルーンカテーテルがステント内再狭窄の拡張に利用される場合に特に有利である。本バルーンのカバー層は、「ステントジェイリング」、すなわち、例えばカッティング／スコアリングバルーンの支柱がステントの支柱内に閉じ込められる現象を防止する。

バルーン表面への繊維の取り付け又は部分的な取り付けは、膨張中の全体を通じてバルーン上の繊維の位置を維持し、それによって分離されたバルーン領域の形状及びサイズを維持するために望ましい場合がある。繊維が自由に動くと、バルーンの突出部の均一性を維持することができず、したがって均一な血管の拡張が可能でなくなる。また、特定のグリッド形状への繊維の固定も、フリーなワイヤはその意図された位置からより容易に滑る傾向があり、これもまた突出部の不均一性をもたらすバルーンテーパー上において、非常に重要である。

繊維は、ＰＰＩによって規定されたリード角度でバルーンの作業長さに亘って編組される。この角度は３０〜１８０度の範囲で変化させることができる。一実施形態では、（チャネル間に突出している）それぞれの分離されたバルーン領域は、互いに対して約９０°の角度で交差する４つの繊維によって取り囲まれている。リード角度はすべての繊維に対して一定かつ等しいので、繊維間に形成された、分離されたバルーン領域は正方形／長方形となる。この構成では、繊維はバルーンの圧力上昇によって繊維上に加えられる張力に抵抗するように配置される。

上述の例では、繊維は長さ方向及び半径方向に編組されているが、本発明のグリッドは、バルーンの作業長さ及びテーパに亘る繊維のらせん編組によって形成することもできる。

任意の最上層を、ベース層とカバー層との間への繊維のグリッドの挟み込みに続いて、バルーンに適用することができる。この最上層はバルーンの粘着性を低下させ、曲がりくねった解剖学的構造を追跡し、血管部位内で膨張するバルーンの能力を向上させる。最上層は、パリレン又は当業界で一般的に知られている他の材料で構成することができる。

代替的に、ファイバグリッドのベース層とカバー層との間への挟み込みに続いて、バルーンをコーティング材でコーティングすることができる。このコーティング材は、親水性材料又は疎水性材料とすることができる。コーティング材は、バルーンの粘着性を低下させ、曲がりくねった解剖学的構造を追跡し、血管部位内で膨張するバルーンの能力を向上させる。最上層は、シリコーン、ポリウレタン、ポリビニルピロリドン、ヒアルロン酸、又は当該技術分野において一般的に知られている他の材料で構成することができる。

アセンブリされたときに、バルーンは、当技術分野で知られている規則的な折り畳み技術で折り畳むことができる。バルーンは、プリーツが、単純なバルーンに行われるようにバルーン軸の周りに巻き付けられた状態で、２〜８プリーツに折り畳むことができる。繊維はそのような折りたたみを可能にするのに十分柔らかい。

以下、製造プロセスの１つの特定の実施形態について説明される。
（ｉ）バルーンが、好ましくは０．３〜２ＡＴＭへ膨張される。
（ｉｉ）ポリウレタン接着剤が噴霧、浸漬又は塗装を介してバルーンのベース層に適用される。
（ｉｉｉ）接着剤ベース層が硬化され、繊維がバルーン表面上に編組される。可変ピッチプロセスが、脚部、テーパ部、及び作業長さに亘って、作業長さ６〜１４以上のＰＰＩ範囲で使用される。
（ｉｖ）ポリウレタン接着剤のカバー層が編組されたグリッド上に適用されて、繊維を適所に固定し、繊維とプラーク物質との間の相互作用を最小にするような連続的繊維コーティングを確保する。

（ｖ）粘着性カバー層が硬化され、任意の外層がバルーンに適用されて、粘着性を最小化し、血管部位への送達を向上させる。

図１〜図４は、本明細書ではシステム１０と参照される本バルーンシステムの一実施形態を示す。システム１０は、血管形成の手順に使用するように構成されている。

システム１０はカテーテルシャフト１２を含み、このカテーテルシャフト１２は、ポリマー押出材から製造され、シャフト１２の長さに延びる長手方向管腔を含む。第１の管腔はガイドワイヤを収容することができ、第２の管腔は、シャフト１２の遠位部分１４上に備え付けられたバルーン２０のための膨張導管として機能する。シャフト１２の近位部分１６は、第２及び第１の内腔（それぞれ）に連通する専用のポート２２及び２４を有するコネクタ１８を含む。

冠状動脈用途に対しては、（図２に示すように膨張したときに）バルーン２０は、直径１．２５〜５．０ｍｍ及び長さ４〜４０ｍｍとすることができる。抹消用途の場合、バルーン２０は、直径２〜１２ｍｍ、長さ５〜３００ｍｍとすることができる。より長いバルーンは、その長さに沿って（半径方向に）テーパする場合がある。バルーン２０の壁の厚さは１〜２５０μｍで変化することができる（材質や特性に応じて可変である）。バルーンの壁の厚さは、均一又は可変とすることができる。

バルーン２０は、当技術分野で周知の方法（例えば、接着又は溶接）を使用して、シャフト１２の遠位部分１４に取り付けられる。グリッド３０は、上述したように、バルーン２０の壁３２上に一体化されるか、又は接着される。グリッド３０は、作業長さ（ＷＬ）、脚部（ＬＧ）及びテーパ部分（ＴＰ）を含むバルーン２０の長さに亘って編組された／編まれた２つ以上の繊維３４（図２に示す５本の半径方向繊維３５及び４本の軸方向繊維３７）から形成される。

図２に示すように、バルーン２０が公称圧力（例えば、６〜２０気圧）まで膨張すると、グリッド３０は、分離されたバルーン領域３６をファイバ３４間に形成された開口部３８を通じて突出させ、バルーン表面にチャネル４０を形成する。バルーン及び繊維の材料、グリッド形状及び密度などを含むバルーン２０及びグリッド３０の構造におけるいくつかの変数に応じて、分離されたバルーン領域３６はバルーン表面から０．０１〜０．５ｍｍ突出することができる。グリッド３０は、多数の軸方向繊維部分と交差する多数の周方向繊維部分を含むことができる。一般に、約３〜約２０本の周方向繊維部分、例えば約４〜約１０本の周方向繊維部分、及び約３〜約１０本の軸方向繊維部分、例えば約３〜約５本の軸方向繊維部分があってもよい。いくつかの実施形態では、約１０〜約２０個の分離されたバルーン領域、例えば約１２〜約１８個のバルーン領域又は約１４〜約１６個のバルーン領域があってもよい。

本明細書で言及されるように、分離されたバルーン領域３６は血管中のプラークに接触し、それに均一な力を加え、一方でチャネル４０（プラークから窪んでいる）は、応力緩和領域として機能する。

バルーン２０の周囲には、バルーン２０の長さ及び直径に応じて４〜７２本の繊維を配置することができる。繊維３４は、それによって形成されるグリッドが略同じ面積及び形状の開口部３８を含む限り、任意のパターンで設置することができる。例えば、繊維３４は、長手方向（軸方向）及び半径方向に設置されて、（図２〜図３に示すように）正方形又は長方形の開口部３８を形成することができ、又は繊維３４は時計回り及び反時計回りにらせん状に巻かれて、らせん状に巻かれた繊維３４から形成されたグリッド３０を図示する図４に示されるように、ダイヤモンド形状の開口部３８を形成することができる。これらの２つの方法の組み合わせもまた、バルーンの伸びを制限し、三角形状の開口部３８（図５）を形成するための軸方向繊維を提供することによって使用することができる。

ファイバ３４の数は、グリッドを形成する編組の密度及び（分離されたバルーン領域３６を形成する）開口部３８の数及び面積に相関する。

図６ａ〜図６ｄに示す本開示の一実施形態では、長さ４０ｍｍ及び直径６．０ｍｍのバルーン２０は、８本の繊維３４、４本の縦方向繊維３４、及び４本の半径方向に巻き付けられた繊維３４から形成された編組されたグリッド３０を含む。この編組パターンは、膨張した際に、三角形状及び六角形状の分離されたバルーン領域３を形成する。

図８〜図９に示す本開示の別の一実施形態では、バルーン２０は、らせん状（Ｈ）＋縦方向（Ｌ）の繊維３４（Ｈ繊維の数はＬ繊維の数より大きい）を、Ｌ繊維が長手方向にバルーンの周りに配置され、Ｈ／２繊維３４が時計回りにらせん状に巻かれ、Ｈ／２繊維３４が反時計回りにらせん状に巻かれた状態で含むことができる。これは、分離されたバルーン領域３６が、それを通じてバルーン２０の周囲に突出する三角形状及び六角形状の開口部３８を形成するグリッド３０をもたらす。

分離されたバルーン領域３６の総数は、バルーンの長さに依存する。図３ａの例では、分離されたバルーン領域３６は、３×π／４＝２．３５ｍｍの対角長さを有する正方形によって規定される。結果として、２．３５ｍｍ毎のバルーン２０の長さに、２×４＝８の分離されたバルーン領域３６が含まれる。したがって、３×２０ｍｍのバルーンは、８×２０／２．３５＝６８の分離されたバルーン領域３６を含む。

グリッド３０は、好ましくは、バルーン２０（図２）の作業長さ（ＷＬ）、脚部（ＬＧ）及びテーパ部（ＴＰ）に亘って可変のピッチ（ファイバ３４の角度）を有する。そのような変化は、その長さに亘ってバルーン２０の直径の変化（例えば、テーパが作動長より少なく膨張する）に対応することができるか、又はバルーン領域の局所的コンプライアンスを変更することができる（例えば、テーパ領域をそれほど順応しないようにする）。

システム１０は、以下のように血管形成に使用することができる。システム１０は、周知の血管形成手法を使用して、ガイドワイヤ（図示せず）に亘って狭窄した領域に案内され得る。いったん定位置に置かれると、バルーン２０は、それがチャネル４０を形成する点まで膨張させられることができ、分離されたバルーン領域３６が形成されて、分離されたバルーン領域３６及びチャネル４０における応力緩和領域においてプラークに外向きの半径方向の力を加える。一旦、領域が十分に拡張すると、バルーン２０は収縮し、システム１０は身体から取り除かれる。

このように、本開示は、血管壁を不均一な拡張から保護するとともに、高度に石灰化した拡張耐性プラーク領域のような、抵抗性である特定の病変領域に局所的な高い圧力を提供することを可能にするバルーンシステムを提供する。

システム１０のバルーン２０及び／又はグリッド３０は、潤滑性を高めるために親水性又は疎水性のコーティング剤でコーティングすることができ、又は、例えば当該分野で周知の方法を使用してシロリムス又はパクリタキセルなどの抗増殖薬を含む薬物組成物でコーティングすることができる。

本明細書で使用される用語「約」は、１０％を参照する。

本開示の追加の目的、利点、及び新規な特徴は、以下の実施例を検討することにより当業者には明らかになるだろうが、これらは限定することを意図するものではない。

以下の実施例が参照されるが、これらの実施例は上述の説明と共に本開示を非限定的な態様で説明する。

［編組されたバルーンのベンチテスト］
いくつかのプロトタイプのバルーンを、本開示の教示に従って構成し、下記のように試験した。

簡単に説明すると、ブロー成形によってナイロンバルーンを製造し、バルーンを０．３気圧まで予膨張させた。バルーンをポリウレタン接着剤にディップコートし、超高分子量ポリエチレンマルチフィラメント繊維をバルーン表面上にダイヤモンドパターンで編組した。次いで、バルーンをポリウレタン接着剤の第２の層に浸漬被覆し、続いてパリレン中に浸漬被覆した。図８及び図９は、ダイヤモンド状の編組パターンを有するバルーンのプロトタイプを示す。バルーンを乾燥させ、折り畳んで折り畳まれた直径を測定した。

５つのタイプのバルーン、すなわち２つのＰＰＩ密度６、１０での６ｍｍ（膨張した直径）×４０ｍｍ（膨張した長さ）のバルーン（図６ａ〜６ｄ）、及び３つのＰＰＩ密度６、１０、１４での５ｍｍ×４０ｍｍのバルーン（図７〜図７ｄ、ＰＰＩ１４は図示せず）が構成された。

それぞれのバルーンタイプについて以下のパラメータを試験した。
（ｉ）コンプライアンス‐圧力の関数としてのバルーンの直径；
（ｉｉ）破裂圧力‐バルーン材料が機能しなくなる圧力の測定；
（ｉｉｉ）疲労‐バルーン材料が機能しなくなる前に繰り返された膨張・収縮サイクル数の測定；及び
（ｉｖ）プロフィール‐折り畳まれたバルーンの直径の測定。

以下の表１は、試験された５つのバルーンによる結果をまとめたものである。

明確性のために、別々の実施形態の文脈に記載された本開示の所定の特徴は、単一の実施形態に組み合わせて提供されてもよいことが理解される。逆に、簡潔性のために、単一の実施形態の文脈で説明した本開示の様々な特徴は、別々に又は任意の適切なサブコンビネーションで提供することもできる。

本開示は、その特定の実施形態と関連して記載されているが、当業者には多くの代替、変更、及び変形が明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲の精神及び広範な範囲内にあるそのような代替物、改変物及び変形物の全てを包含することが意図されている。本明細書で言及したすべての刊行物、特許及び特許出願は、各個々の刊行物、特許又は特許出願が参照により本明細書に具体的にかつ個別に示されているのと同程度に、その全体が本明細書に参考として援用される。また、本出願における任意の参考文献の引用又は認定は、そのような参照が本開示の先行技術として利用可能であることを認めるものと解釈されてはならない。

１０ システム
１２ カテーテルシャフト
２０ バルーン
３０ グリッド
３４ 繊維
３６ バルーン領域

Claims (21)

1. 狭窄した血管を拡張するためのシステムであって、
   カテーテルシャフトに備え付けられたバルーンであって、第１の材料から成るバルーンと、
   グリッドを形成する複数の繊維であって、前記グリッドが前記バルーンの長さ全体に延び、前記複数の繊維のそれぞれが、前記繊維の長さ全体に沿って前記バルーンの壁に接着されるか又は溶着され、前記複数の繊維が、前記バルーンが所定の圧力を超えて膨張したときに、複数のバルーン領域が、前記複数の繊維によって形成された前記グリッドから突出するように、前記第１の材料よりも小さい弾性を有する第２の材料から成る、前記複数の繊維と、
   を備え、
   膨張の前に、前記バルーン及び前記複数の繊維の両方が、折り畳まれると共に、前記バルーンの軸の周りに巻き付けられる、システム。
2. 前記バルーンが第１のポリマーから成り、前記複数の繊維が第２のポリマーから成ることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記複数の繊維のそれぞれの厚さは、その長さに沿って変化することを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記グリッドは、前記バルーンと、前記グリッドを不動化するように構成されたカバー接着剤層と、の間に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記複数の繊維のそれぞれの厚さは、１０〜７５０ミクロンの範囲から選択されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記所定の圧力が少なくとも２気圧であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記複数の繊維のそれぞれが、ポリプロピレン、ＰＬＬＡ、ＰＥＥＫ、ケブラー、及び／又は超高分子量ポリエチレンから成ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記バルーン及び／又は前記複数の繊維が、薬物含有製剤でコーティングされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記薬物含有製剤が抗増殖薬を含むことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. 前記グリッドのパターンは、前記バルーンの周りにらせん状に時計回り方向に巻き付けられたＮ本の繊維と、前記バルーンの周りにらせん状に反時計回りに巻き付けられたＮ本の繊維と、から形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記Ｎが４〜１６の範囲から選択されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 前記Ｎが４であることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
13. 前記グリッドは複数のセルを形成し、前記セルのそれぞれは１〜２５ｍｍ^２の範囲から選択された面積を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記グリッドは、三角形状及びダイヤモンド形状の複数のセルを形成することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
15. 前記複数の繊維のそれぞれの線形質量密度は１〜１００デニールであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
16. 前記複数の繊維のそれぞれの線形質量密度は５０デニールであることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記複数のバルーン領域は、前記グリッドの表面から少なくとも０．１ｍｍ、突出していることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 前記複数の繊維のそれぞれの引張弾性係数は、１〜１５０ＧＰａの範囲から選択され、前記バルーンの引張り弾性係数は０．０００２〜０．０１００ＧＰａの範囲から選択されることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載のシステム。
19. 前記複数の繊維のそれぞれがモノフィラメント繊維であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載のシステム。
20. 前記複数の繊維のそれぞれがマルチフィラメント繊維であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載のシステム。
21. 狭窄した血管を拡張するためのシステムであって、
    カテーテルシャフトに備え付けられたバルーンであって、第１の材料から成るバルーンと、
    グリッドを形成する複数の繊維であって、前記グリッドが、前記バルーンの周りにらせん状に時計回り方向に巻き付けられたＮ本の繊維と、前記バルーンの周りにらせん状に反時計回りに巻き付けられたＮ本の繊維とから形成されたパターンを有し、前記グリッドが、１インチあたりの繊維の交差が６〜１４（ＰＰＩ）である編組密度を有し、前記グリッドが前記バルーンの長さ全体に延び、前記複数の繊維のそれぞれが、前記繊維の長さ全体に沿って前記バルーンの壁に接着されるか又は溶着され、前記複数の繊維が、前記バルーンが所定の圧力を超えて膨張したときに、複数のバルーン領域が、前記複数の繊維によって形成された前記グリッドから突出するように、前記第１の材料よりも小さい弾性を有する第２の材料から成る、前記複数の繊維と、
    を備える、システム。