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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Ballons,
die an den distalen Enden von Kathetern montiert sind, finden bei
medizinischen Behandlungen breite Anwendung. Der Ballon kann dazu
dienen, ein Gefäß zu weiten,
in das der Katheter eingesetzt wird, oder ein blockiertes Gefäß aufzustoßen. Die
Anforderungen an Festigkeit und Größe der Ballons schwanken stark
je nach beabsichtigter Verwendung des Ballons und der Größe des Gefäßes, in
das der Katheter eingesetzt wird. Die vielleicht anspruchsvollsten
Anwendungsbereiche dieser Ballons sind in der Ballonangioplastie
zu finden, bei der Katheter über
große
Entfernungen in sehr kleine Gefäße eingesetzt
und verwendet werden, um Stenosen von Blutgefäßen durch Befüllen eines
Ballons zu öffnen.
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Bei
Anwendungen wie der Ballonangioplastie werden sehr dünnwandige,
hochfeste (d. h. hochzugfeste), verhältnismäßig unelastische Ballons mit vorhersagbaren
Fülleigenschaften
benötigt.
Dünne Wände sind
deshalb notwendig, weil die Stärke
der Wand und der schmalsten Stelle des Ballons den Mindestdurchmesser
des distalen Endes des Katheters einschränkt und deshalb die mögliche Gefäßgröße bestimmt,
die mit dem Verfahren behandelt werden kann, und wie leicht der
Katheter durch das Gefäßsystem
geführt
werden kann. Eine hohe Festigkeit ist notwendig, weil der Ballon
dafür verwendet
wird, eine Stenose aufzustoßen
und deshalb die dünne Wand
bei dem hohen Innendruck nicht platzen darf, der benötigt wird,
um diese Aufgabe zu erfüllen.
Der Ballon muss eine gewisse Dehnbarkeit aufweisen, sodass der Durchmesser
im gefüllten
Zustand gesteuert werden kann, damit der Chirurg den Durchmesser
des Ballons nach Bedarf anpassen kann, um einzelne Schädigungen
zu behandeln, jedoch muss diese Dehnbarkeit recht gering sein, damit
der Durchmesser leicht zu steuern ist. Geringe Druckänderungen
dürfen
keine große
Veränderung
des Durchmessers bewirken.
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Gleichzeitig
muss der Ballon auch ausgezeichnete Kreuz-, Rückführungs- und Rückverfolgungseigenschaften
aufweisen. Es ist in hohem Maße
wünschenswert,
dass der Ballon mehr als einmal auf eine reproduzierbar ausgeweitete
Position von einer anfänglich
gefalteten Position ausweitbar ist. Es ist auch wünschenswert,
dass der nicht gefüllte
Ballon beim Auslassen in seine anfängliche Ausgestaltung zurückkehrt.
Schließlich
ist es wünschenswert,
dass der Ballon einfach durch den Körperhohlraum manövriert werden
kann. Diese Eigenschaften werden in hohem Maße durch den Kegelabschnitt
des Ballons bestimmt. Weil die Umfangsspannung in dem Kegel geringer
ist, als in dem Körper
des Ballons, muss der Werkstoff, umfassend den Kegelabschnitt, so
stark sein, wie der Werkstoff im Körperabschnitt. Werkstoffe,
die weicher und flexibler sind, können somit verwendet werden,
um den Kegelabschnitt zu bilden, wodurch größere Kreuz- und Rückführeigenschaften
ermöglicht
werden, während
die Rückverfolgung
erleichtert wird.
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Es
gibt für
die Ausgestaltung eines Ballons beim Stand der Technik eine Anzahl
unterschiedlicher Ansätze,
bei denen der Ballon unterschiedliche physikalische und mechanische
Eigenschaften in unterschiedlichen Abschnitten des Ballons aufweist.
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Ein
solcher Ansatz umfasst das Bilden eines Ballons durch Strecken und
Blasen des Ballons von einem Segment eines stranggepressten Polymerschlauchs.
Ballons, die durch Strecken und Blasen einer röhrenförmigen Vorform oder einer „Vorform" erzeugt werden,
weisen wesentlich dickere Einbuchtungs- und Kegelwände auf,
als ihre Körperabschnitte.
Die dickeren Kegelwände
tragen zur Gesamtstärke
des Katheters bei und erschweren die Rückverfolgung, das Kreuzen und
Rückführen bei
Verletzungen. Außerdem
stören
dickere Kegel das Zurückfalten
des Ballons nach der Deflation, so dass der nicht gefüllte Ballon
nur unter Schwierigkeiten weiter eingesetzt oder entfernt werden
kann, wobei gelegentlich sogar das Blutgefäß beschädigt wird.
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Während verschiedene
Lösungen
zum Vermindern des Kegels oder der Einbuchtungsstärke von
Katheterballons in
US-Patentschrift
4,906,241 ,
US-Patentschrift 4,963,313 ,
US-Patentschrift 5,304,340 ,
US-Patentschrift 5,087,394 ,
EP 318,919 ,
EP 485,903 vorgeschlagen worden sind,
sind die in diesen Referenztexten genannten Verfahren recht mühselig.
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Ein
weiterer Ansatz umfasst das Bilden aus Schichten bestehender Ballons,
bei denen mehr als eine Werkstoffschicht in bestimmten Bereichen
des Ballons eingesetzt wird. Die Schichten können aus dem gleichen Werkstoff
oder aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
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Dazu
offenbart
US-Patentschrift 5,358,486 von
Saab einen Mehrschichtballon. Der Ballon besteht aus einer Mehrzahl
von Werkstoffschichten. Die innere Schicht bestimmt eine vollständige Schicht; jede
nachfolgende äußere Schicht
wird getrimmt, so dass sie kürzer
als die nächste
benachbarte innerste Schicht ist. Das Trimmen wird in den Kegelbereichen ausgeführt.
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WO 95/09667 offenbart einen
Dilatationsballon, der aus Schichten eines unnachgiebigen Strukturpolymers
als Innenschicht und einer weichen, abriebbeständigen, elastomeren Außenschicht
besteht.
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Leider
kann die Verwendung einer Schichtbildung, um gewisse physikalische
und oder mechanische Eigenschaften zu erreichen, zu einem dickeren
Ballon führen
als gewünscht.
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Noch
ein anderer Ansatz wird in
US-Patentschrift
5,415,635 von Bagaoisan et al. vorgestellt, die einen Dilatationsballon
offenbart, der getrennt befüllbare
Abschnitte aufweist.
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Der
Dilatationskatheter zur intraluminalen Verwendung weist ein befüllbares
Element an dem distalen Ende des Katheterschafts auf. Das befüllbare Element
weist mehrere Arbeitsabschnitte auf, einen ersten Arbeitsabschnitt,
der sich bei der Befüllung
elastisch bis zu einem ersten Druck innerhalb eines ersten Druckbereichs
ausdehnt, und einen zweiten Arbeitsabschnitt, der sich bei der Befüllung elastisch
bis zu einem zweiten Druck innerhalb eines zweiten Druckbereichs
ausdehnt, der mindestens teilweise größer als der erste Druckbereich
ist. Die unterschiedlichen Arbeitsabschnitte werden bereitgestellt,
indem der stranggepresste polymere Werkstoff bestrahlt wird und
die unterschiedlichen Arbeitsabschnitte einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
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Technische
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ballon für eine Kathetervorrichtung und
einen Prozess zum Erzeugen eines solchen Ballons bereitzustellen,
bei denen der Ballon durch hohe Festigkeit und ausgezeichnete Kreuz-
und Rückführeigenschaften
gekennzeichnet ist, während
er eine weiche Spitze zur einfacheren Rückverfolgung ohne die Nachteile
von Geräten
des Stands der Technik aufweist.
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Die
Aufgabe wird durch einen Ballon nach Anspruch 1 und einen Prozess
nach Anspruch 9 gelöst.
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Aus
Gründen
der Eindeutigkeit soll sich die Bezeichnung „Segment" auf die einzelnen Werkstoffstücke beziehen,
die zusammengefügt
werden, um den Ballon zu bilden. Somit soll die Bezeichnung „Segment" die Schläuche und
allgemeiner die „Vorformen” umfassen.
Die Bezeichnung „Abschnitt" soll sich in diesem
Dokument auf einen Bereich eines Ballons oder eine Ballon-Vorform
beziehen (wie beispielsweise einen Kegelabschnitt, einen Körperabschnitt
oder einen Einbuchtungsabschnitt).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung zielt im Allgemeinen auf einen Ballon nach
Anspruch 1 für
eine medizinische Vorrichtung ab, wobei der Ballon eine Mehrzahl
von Ballonsegmenten umfasst. Mindestens zwei der Segmente bestehen
aus unterschiedlichen polymeren Werkstoffen. Die Segmente sind aufeinander folgend
entlang der Länge
des Ballons angeordnet.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt zielt die Erfindung auf einen Ballon ab, der
drei Segmente umfasst, die in Längsrichtung
angeordnet sind. Der Ballon umfasst ein erstes Ballonsegment, das
aus einem ersten polymeren Werkstoff hergestellt ist, ein zweites
Ballonsegment, das aus einem zweiten polymeren Werkstoff hergestellt
ist, wobei sich der zweite polymere Werkstoff von dem ersten polymeren
Werkstoff unterscheidet, und ein drittes Ballonsegment, das aus
einem dritten polymeren Werkstoff hergestellt ist, wobei sich der
dritte polymere Werkstoff von dem zweiten polymeren Werkstoff unterscheidet, aber
teilweise gleich wie der erste polymere Werkstoff ist oder sich
von ihm unterscheidet. Das erste, zweite und dritte Segment sind
aufeinanderfolgend entlang der Länge
des Ballons angeordnet.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
Prozesse des Vorbereitens solcher Ballons, wie in Anspruch 9 bestimmt.
Ein solcher Prozess verwendet eine Ballon-Vorform, die vorbereitet
wird, indem drei Schlauchsegmente Ende-an-Ende mithilfe von Wärme oder
Klebstoffen verbunden werden. Der Prozess umfasst die Schritte des
Bereitstellens eines ersten Oberflächen-bearbeiteten Ballonsegments,
das aus einem ersten polymeren Werkstoff hergestellt ist, eines
zweiten Oberflächen-bearbeiteten
Ballonsegments, das aus einem zweiten polymeren Werkstoff hergestellt
ist, wobei das zweite Ballonsegment eine Lippe aufweist, die in
jede der zwei Enden des Ballonsegments eingeschnitten ist, und eines
dritten Ballonschlauchsegments, umfassend einen dritten polymeren
Werkstoff, wobei ein Ende des ersten Ballonsegments mit der ersten
Lippe mit dem zweiten Ballonsegment verbunden wird und die zweite
Lippe an dem zweiten Ballonsegment mit dem ersten Ende des dritten
Ballonsegments verbunden wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1a zeigt
eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ballons mit drei Segmenten.
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1b zeigt
eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ballons
mit drei Segmenten.
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2 zeigt
eine Seitenansicht eines Abschnitts des ersten Ballonsegments des
erfindungsgemäßen Ballons.
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3 zeigt
eine Seitenansicht eines Abschnitts des zweiten Ballonsegments des
erfindungsgemäßen Ballons.
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4 zeigt
eine Seitenansicht eines Abschnitts des dritten Ballonsegments des
erfindungsgemäßen Ballons.
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5a zeigt
eine Seitenansicht eines Ballons mit zwei Segmenten, den der Umfang
der Erfindung nicht umfasst.
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5b zeigt
eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines Ballons mit
zwei Segmenten, den der Umfang der Erfindung nicht umfasst.
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6 zeigt
eine Seitenansicht eines stranggepressten Ballons mit zwei Segmenten.
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7 zeigt
eine Seitenansicht eines stranggepressten erfindungsgemäßen Ballons
mit drei Segmenten.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Während diese
Erfindung auf viele Weisen ausgeführt sein kann, werden in diesem
Dokument bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung ausführlich
beschrieben. Die Beschreibung ist eine beispielhafte Erläuterung
der Grundsätze
der Erfindung und soll die Erfindung nicht auf die bestimmten dargestellten
Ausführungsformen
beschränken.
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Der
Dilatationsballon, der durch den erfindungsgemäßen Prozess, wie allgemein
bei 104a in 1 dargestellt,
hergestellt wird, umfasst drei Segmente, die aufeinanderfolgend
entlang der Längsachse
des Ballons angeordnet sind. Das erste Segment 108a, das
ein erstes Ende 110a und ein zweites Ende 112a umfasst,
ist aus einem ersten polymeren Werkstoff hergestellt, das zweite
Segment 114a, das ein erstes Ende 116a und ein
zweites Ende 118a umfasst, wobei das zweite Segment neben
dem ersten Segment 108a angeordnet ist, ist aus einem zweiten polymeren Werkstoff
hergestellt, wobei sich der zweite Werkstoff von dem ersten polymeren
Werkstoff unterscheidet, und das dritte Segment 120a, das
ein erstes Ende 122a und ein zweites Ende 124a umfasst,
wobei das dritte Segment neben dem zweiten Segment 114a angeordnet
ist, ist aus einem dritten polymeren Werkstoff hergestellt, wobei
sich der dritte polymere Werkstoff von dem zweiten polymeren Werkstoff
unterscheidet und wahlweise von dem ersten polymeren Werkstoff unterscheidet.
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Typischerweise
umfassen die erfindungsgemäßen Ballons,
wie in 1a gezeigt, einen ersten Einbuchtungsabschnitt 126a,
einen ersten Kegelabschnitt 128a, einen Körperabschnitt 130a,
einen zweiten Kegelabschnitt 132a und einen zweiten Einbuchtungsabschnitt 134a,
wobei das erste Ballonsegment 108a den ersten Einbuchtungsabschnitt 126a und
einen Teil des ersten Kegelabschnitts 128a umfasst, das
zweite Ballonsegment 114a einen Teil des ersten Kegelabschnitts 128a,
den Körperabschnitt 130a und
einen Teil des zweiten Kegelabschnitts 132a umfasst, und
das dritte Ballonsegment 120a einen Teil des zweiten Kegelabschnitts 132a und
den zweiten Einbuchtungsabschnitt 134a umfasst.
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In
einer Ausführungsform
umfasst der erfindungsgemäße Ballon,
wie in 1a dargestellt, ein erstes Segment 108a,
ein zweites Segment 114a, das eine erste Lippe 138a und
eine zweite Lippe 140a aufweist, und ein drittes Segment 120a.
Die einzelnen Segmente sind auch in den 2–4 dargestellt.
Es ist zu beachten, dass die Segmente in den 2–4 so
dargestellt sind, als wären
sie geformt. Die Formgebung kann vor oder nach dem Zusammenfügen der
Ballonsegmente auftreten.
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In
einer anderen Ausführungsform
umfasst der erfindungsgemäße Ballon,
wie in 1b dargestellt, ein erstes Segment 108b,
ein zweites Segment 114b, das eine erste Lippe 138b und
eine zweite Lippe 140b aufweist, und ein drittes Segment 120b.
Die Ausführungsform
von 1b unterscheidet sich von der von 1a darin,
dass die Lippen in der Ausführungsform
von 1a von innen des mittleren Segments nach außen eingeschnitten
sind, während
die Lippen in der Ausführungsform
von 1b von außen
des mittleren Segments nach innen eingeschnitten sind. Im letzteren
Fall ist der Außendurchmesser des
mittleren Segments im Bereich der Lippen im Verhältnis zum Rest des Segments
vermindert.
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Es
ist zu bevorzugen, dass die Verbindung zwischen dem ersten und dem
zweiten Segment und ähnlich
zwischen dem zweiten und dritten Segment so nah wie möglich am
Körperabschnitt 130a (130b) auftritt,
ohne tatsächlich
im Körperabschnitt
aufzutreten.
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Obgleich
die Lippen in 1a und 1b so dargestellt
sind, als seien sie in das mittlere Segment eingeschnitten worden,
können
sie alternativ in das erste und/oder dritte Segment eingeschnitten
sein, entweder von außen
nach innen oder von innen nach außen.
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In
einer anderen Ausführungsform,
wie in 5a gezeigt ist, ist der Ballon
als ein erstes Segment 152a gebildet, das ein erstes 154a und
ein zweites 156a Ende aufweist und aus einem ersten polymeren
Werkstoff gebildet ist, und als ein zweites Segment 162a,
das ein erstes 164a und ein zweites 166a Ende
aufweist und aus einem zweiten polymeren Werkstoff gebildet ist,
der sich von dem ersten polymeren Werkstoff unterscheidet. Das erste
Ende 164a eines zweiten Segments 162a weist eine
Lippe 168a auf, die darin eingeschnitten ist, so dass das zweite
Ende 156a des ersten Segments 152a untergebracht
werden kann. Das erste Segment 152a und das zweite Segment 162a sind
geeignet miteinander verbunden.
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In
einer anderen Ausführungsform,
wie in 5b gezeigt ist, ist der Ballon
aus einem ersten Segment 152b gebildet, das ein erstes 154b und
ein zweites 156b Ende aufweist und aus einem ersten polymeren
Werkstoff gebildet ist, und aus einem zweiten Segment 162b,
das ein erstes 164b und ein zweites 166b Ende
aufweist und aus einem zweiten polymeren Werkstoff gebildet ist,
der sich von dem ersten polymeren Werkstoff unterscheidet. Das erste Ende 164b des
zweiten Segments 162b weist eine Lippe 168b auf,
die darin eingeschnitten ist, so dass das zweite Ende 156b des
ersten Segments 152b darin untergebracht ist. Das erste
Segment 152b und das zweite Segment 162b sind
geeignet miteinander verbunden. Die Ausführungsform von 5b unterscheidet
sich von der von 5a darin, dass die Lippen in
der Ausführungsform
von 5a von innen des zweiten Segments nach außen eingeschnitten sind,
während
die Lippen in der Ausführungsform
von 5b von außen
des zweiten Segments nach innen eingeschnitten sind. Im letzteren
Fall ist der Außendurchmesser
des zweiten Segments im Bereich der Lippen im Verhältnis zum
Rest des Segments vermindert.
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Obgleich
die Lippen in 5a und 5b so gezeigt
sind, als seien sie in das zweite Segment eingeschnitten, können sie
alternativ in die ersten Segmente eingeschnitten sein, entweder
von außen nach
innen oder von innen nach außen.
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Während die
Ausführungsformen,
die in 1a, b und 5a, b
gezeigt sind, aus drei beziehungsweise zwei Segmenten gebildet sind,
zielt die Erfindung auf die Bildung erfindungsgemäßer Ballons
ab, die aus mindestens drei aufeinanderfolgenden Segmenten bestehen.
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Obgleich
das Vorhandensein der Lippe nützlich
ist, um die Segmente zu verbinden, ist sie nicht notwendig.
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Die
Ballonsegmente können
durch Erwärmen
miteinander verbunden werden. Ein innerer Stützdorn wird in den Abschnitt
des zu verbindenden Segments eingesetzt, entweder das zweite Ende
des ersten Segments oder das erste Ende des dritten Segments, und
der Abschnitt des damit zu verbindenden Segments wird mit einer
Körperklammer
auf das andere Segment gedrückt.
Die Verbindung wird erwärmt,
wahlweise durch die Anwendung von Hochfrequenz (HF)-Energie, die
von einer HF-Spule in dem Dorn zugeführt wird, bis die Segmente
verbunden sind.
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Alternativ
können
die Segmente durch die Verwendung eines geeigneten biokompatiblen
Klebstoffs wie Polyurethan oder ein Methacrylat miteinander verbunden
werden.
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Die
einzelnen Segmente können
gestreckt werden, bevor sie miteinander verbunden werden. Alternativ
können
auch nicht gestreckte Segmente verwendet werden. Der Ballonschlauch
kann auch gestreckt werden, nachdem die Segmente miteinander verbunden
worden sind. Dies kann insofern vorteilhaft sein, dass der Ballonschlauch
sich vorzugsweise in den weichen Bereichen des Ballons, wie in den
Einbuchtungs- und
Kegelabschnitten, im Verhältnis
zu den harten Bereichen (d. h. dem Körperabschnitt) strecken kann.
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Wenn
der gebildete Ballon gestreckt wird, kann der Ballon wahlweise während des
Streckens unter Druck gesetzt werden, damit der Innendurchmesser
des Ballons gleich bleibt.
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Das
Formen des Ballons kann in einem abschließenden Blasschritt erfolgen,
nachdem die Segmente verbunden worden sind.
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Es
ist möglich,
die Ballons aus einer Vielzahl von Werkstoffen herzustellen, die
im Allgemeinen thermoplastischer polymerer Art sind. Solche Werkstoffe
können
umfassen: Polyethylene, Ionomere, Ethylen-Butylen-Styren-Block-Copolymere,
die mit Polystyren niedermolekularen Gewichts gemischt sind, und
wahlweise Polypropylen und ähnliche
Zusammensetzungen, die Butadien oder Isopren anstelle des Ethylens
und Butylens ersetzen; Poly(Vinylchlorid); Polyurethane; Copolyesther;
thermoplastische Elastomere; Silikon-Polycarbonat-Copolymere; Polyamide;
und Ethylen-Vinyl-Azetat-Copolymere. Orientierbare Polyester, insbesondere
Polyethylen-Terephtalat (PET), gehören zu den bevorzugten Werkstoffen
zum Bilden von Katheterballons. Zu den Referenztexten, die die Werkstoffe
und Verfahren zum Herstellen von Katheterballons darstellen, gehören:
US-Patentschrift 4,413,989 und
US-Patentschrift 4,456,000 von
Schjeldahl et al.,
US-Patentschrift 4,490,421 ,
US-Patentschriften Re 32,983 und
Re 33,561 von L'evy und
US-Patentschrift 4,906,244 ,
US-Patentschrift 5,108,415 und
US-Patentschrift 5,156,612 von
Pinchuck et al. Wo LEAP
TM Werkstoffe (das
heißt
PEBAX
®)
verwendet werden, müssen
die Segmente nicht gestreckt werden, bevor sie miteinander verbunden
werden.
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Eine
bevorzugte Kombination aus Werkstoffen für die Ballons der vorliegenden
Erfindung ist PET für
den Körperabschnitt
und PET/Polyetherester-Block-Copolymer-Elend
wie PET/Hytrel
TM oder PET/Arnitrel
TM für
den Kern und die Einbuchtungen des Ballons. Eine weitere bevorzugte
Kombination betrifft die Verwendung unterschiedlicher Durometer PEBAX
®-Polymere
für die
drei Abschnitte. Ballons, die aus diesen Werkstoffen hergestellt
sind, sind in
US-Patentschrift 5,556,383 von
Wang et al. offenbart, auf die in diesem Dokument in ihrer Gesamtheit verwiesen
wird. Besondere Güteklassen
von Arnitel
TM, die zur Verwendung in den
erfindungsgemäßen Ballons
geeignet sind, umfassen Arnitel
TM EM 740 und
Arnitel
TM EM 630. Hytrel
TM 7246
ist auch für
die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet. Eine weitere
bevorzugte Kombination betrifft die Verwendung von Urethanen mit
sich änderndem
Durometern in den drei Abschnitten. Allgemeiner gesagt, betrifft
die Erfindung die Verwendung eines Polyester-Homopolymers oder Copolymers
für den
Körperbereich
des Ballons und ein weiteres Polyester-Elastomer für die Einbuchtung.
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In
einer Ausführungsform
des Ballons ist der zweite polymere Werkstoff durch eine Shore D-Härte gekennzeichnet,
die größer als
die Shore D-Härte des
dritten polymeren Werkstoffs ist, und der dritte polymere Werkstoff
ist durch eine Shore D-Härte gekennzeichnet,
die größer als
oder gleich wie die Shore D-Härte
des ersten polymeren Werkstoffs ist.
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In
einer anderen Ausführungsform
zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, dass die erfindungsgemäßen Ballons
der vorliegenden Anwendung auf einen Katheter montiert sind.
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In
den zuvor genannten Ausführungsformen ist
das Vorhandensein einer Lippe an einem beliebigen gegebenen Segment
zu Verbindungszwecken vorteilhaft, obgleich nicht absolut notwendig.
Die vorliegende Erfindung betrachtet überdies eine andere Anordnung
von Lippen an den verschiedenen Segmenten des Ballons. Insbesondere
können
mit Bezug auf die Ballons von 1a, 1b genauso
gut Lippen in die Innenseiten 109 und 129 des
ersten Segments 108 beziehungsweise des dritten Segments 120 am
zweiten Ende 112 des ersten Segments 108 und am
ersten Ende 123 des dritten Segments eingeschnitten sein.
Natürlich
werden auch andere geeignete Kombinationen von Lippen betrachtet.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
den Prozess des Vorbereitens der erfindungsgemäßen Ballons der vorliegenden
Anwendung. Der Prozess umfasst die Schritte des Bereitstellens eines
ersten Oberflächen-bearbeiteten
Ballonsegments, das aus einem ersten polymeren Werkstoff hergestellt
ist, eines zweiten Oberflächen-bearbeiteten
Ballonsegments, das aus einem zweiten polymeren Werkstoff hergestellt
ist, wobei das zweite Ballonsegment eine Lippe aufweist, die in
jedes der zwei Enden des Ballonsegments eingeschnitten ist, und
eines dritten Oberflächen-bearbeiteten
Ballonsegments, das einen dritten polymeren Werkstoff umfasst, wobei
ein Ende des ersten Ballonsegments mit der ersten Lippe an dem zweiten
Ballonsegment verbunden wird, und die zweite Lippe an dem zweiten
Ballonsegment mit dem ersten Ende des dritten Ballonsegments verbunden wird.
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Ein
weiterer Prozess des Vorbereitens der erfindungsgemäßen Ballons
umfasst das Bereitstellen eines ersten Schlauchsegments, das aus
einem ersten polymeren Werkstoff hergestellt ist, eines zweiten
Schlauchsegments, das aus einem zweiten polymeren Werkstoff hergestellt
ist, wobei das zweite Schlauchsegment eine Lippe aufweist, die in
jedes der zwei Enden des Schlauchsegments eingeschnitten ist, und
eines dritten Schlauchsegments, umfassend einen dritten polymeren
Werkstoff, wobei ein Ende des ersten Schlauchsegments mit der ersten Lippe
an dem zweiten Schlauchsegment verbunden wird, und die zweite Lippe
an dem zweiten Schlauchsegment mit dem ersten Ende des dritten Schlauchsegments
verbunden wird. Die sich ergebende Ballonvorform kann dann unter
Verwendung eines beliebigen im Fachgebiet bekannten Verfahrens geblasen und
geformt werden.
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Die
Erfindung betrifft überdies
einen Prozess des Vorbereitens der erfindungsgemäßen Ballons der vorliegenden
Anwendung, umfassend die Schritte des Strangpressens der Schläuche, die
in Längsrichtung
aufeinander folgende Segmente aufweisen, die aus dem jeweiligen
ersten, zweiten und dritten polymeren Werkstoffen hergestellt sind,
wobei sich der erste polymere Werkstoff von dem zweiten polymeren
Werkstoff unterscheidet, und der dritte polymere Werkstoff von dem
zweiten polymeren Werkstoff unterscheidet und wahlweise der gleiche
ist wie der erste polymere Werkstoff, so dass ein Ballon gebildet
wird, umfassend ein erstes Segment, das aus einem ersten polymeren
Werkstoff hergestellt ist, ein zweites Segment, das aus einem zweiten
polymeren Werkstoff hergestellt ist, der sich von dem ersten polymeren
Werkstoff unterscheidet, und ein drittes Segment, das aus einem
dritten polymeren Werkstoff hergestellt ist, der sich von dem zweiten
polymeren Werkstoff unterscheidet und wahlweise der gleiche ist,
wie der erste polymere Werkstoff. Der so gebildete Ballon wird dann
wahlweise einem Streck- und/oder
Blas- und Formschritt unterzogen, wie im Fachgebiet bekannt.
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Wie
in 6 gezeigt, wird ein Ballon, der allgemein bei 200 gezeigt
ist, gemäß dem zuvor
genannten Strangpressprozess gebildet. Der Ballon 200 besteht
aus einem ersten Bereich 202, der aus einem ersten stranggepressten
polymeren Werkstoff gebildet ist, und einem zweiten Bereich 204,
der aus einem zweiten polymeren Werkstoff gebildet ist. Ähnlich besteht
ein Ballon 300, wie in 7 gezeigt,
aus einem ersten Bereich 302, der aus einem ersten stranggepressten
polymeren Werkstoff gebildet ist, einem zweiten Bereich 304,
der aus einem zweiten polymeren Werkstoff gebildet ist, und einem
dritten Bereich 306, der aus einem dritten polymeren Werkstoff
gebildet ist. Der Ballon, der durch Strangpressen hergestellt ist,
kann wahlweise einen ersten Übergangsbereich
zwischen dem ersten Segment und dem zweiten Segment und einen zweiten Übergangsbereich
zwischen dem zweiten Segment und dem dritten Segment aufweisen.
In dem ersten Übergangsbereich
umfasst der Ballon eine Mischung aus den ersten und zweiten polymeren
Werkstoffen, während
der Ballon in dem zweiten Übergangsbereich eine
Mischung aus den zweiten und dritten polymeren Werkstoffen umfasst.
Dies ist in 7 dargestellt, wo ein Übergangsbereich 308 zwischen
dem ersten Bereich 302 und dem zweiten Bereich 304 vorhanden
ist. Es ist jedoch wünschenswert,
die Länge
der Übergangsbereiche
so gering wie möglich
zu halten.
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Der
durch den erfindungsgemäßen Strangpressprozess
gebildete Ballon kann einen ersten Einbuchtungsabschnitt, einen
ersten Kegelabschnitt, einen Körperabschnitt,
einen zweiten Kegelabschnitt und einen zweiten Einbuchtungsabschnitt
umfassen, wobei das erste Ballonsegement den ersten Einbuchtungsabschnitt
und einen Teil des ersten Kegelabschnitts umfasst, das zweite Ballonsegment
einen Abschnitt des ersten Kegelabschnitts, den Körperabschnitt
und einen Abschnitt des zweiten Kegelabschnitts umfasst, und das
dritte Ballonsegment einen Abschnitt des zweiten Kegelabschnitts
umfasst.
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Beispiel 1
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Ein
3,5 mm PET-Ballonschlauch (Innendurchmesser 0,017 Zoll (0,4318 mm),
Außendurchmesser
0,043 Zoll (1,0922 mm)) mit einer Shore D-Härte von über 75 wird auf 90°C erhitzt
und 1,4 Mal in Richtung seiner Achse gestreckt. In die Enden dieses
Segments wird bis zu einem Außendurchmesser von
0,022 bis 0,023 Zoll (0,5588 bis 0,5842 mm) eine Lippe eingeschnitten,
die sich 1 bis 2 mm vom Ende zurück
erstreckt. Die Lippe wird von der Außenseite der Schlauchs nach
innen eingeschnitten. Ein zweites Schlauchsegment, das aus einer
75%/25% Massenprozent-Mischung von PET und Polyetherester (Hytrel® 7246)
der Shore D-Härte zwischen
60 und 75 hergestellt wird, wird bis zu einem Innendurchmesser von
0,235 Zoll (0,5969 mm) und einen Außendurchmesser von 0,0295 Zoll
(0,7493 mm) stranggepresst. Die Segmente werden unter Verwendung
von Wärme
miteinander verbunden. Zu diesem Zweck wird ein Teflon-beschichteter
Dorn im Inneren des ersten Segments platziert und erstreckt sich
in das zweite Segment, das über
der Lippe des ersten Segments platziert wird. Über die Verbindung zwischen
den Segmenten wird Druck über
eine zusammenfaltbare Manschette aufgebracht. HF- Energie wird der Verbindung zugeführt und
schmilzt die Segmente zusammen. Schließlich wird die Baugruppe in
eine erwärmte
Form gegeben und mit Druckgas befüllt, so dass sie fest gegen
die Innenfläche
der Metallform gedrückt
und dann abgekühlt
wird.
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Wahlweise
kann eine Lippe in das gegenüberliegende
Ende des PET-Ballonschlauchs
geschliffen werden und ein drittes Schlauchsegment kann mit den
gleichen Abmessungen stranggepresst werden, wie das zweite Segment.
Das dritte Segment kann mit dem gegenüberliegenden Ende des PET-Schlauchs
verbunden werden, mittels eines Verfahrens, das dem Verfahren ähnlich ist,
das angewandt wird, um die ersten zwei Segmente zu verbinden.
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Beispiel 2
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Ein
3,5 mm PebaxTM-Ballonschlauch (Innendurchmesser
0,0234 Zoll (0,59436 mm), Außendurchmesser
0,0410 Zoll (1,0414 mm)) der Shore D-Härte 72 wird lokal auf 93°C erhitzt
und in Richtung seiner Achse gestreckt, um einen verengten Bereich zu
bilden. Der verengte Bereich entspricht der zuvor beschriebenen
Lippe. Der Außendurchmesser
des Schlauchs in dem verengten Bereich ist kleiner als der Außendurchmesser
des restlichen Schlauchs. Der Schlauch wird mit Druckluft befüllt, um
dazu beizutragen, dass der Innendurchmesser nicht zusammenfällt. Ein
zweites PebaxTM Schlauchsegment mit einer
Shore D-Härte
zwischen 63 und 70 wird mit einem Innendurchmesser von 0,0275 Zoll
(0,6985 mm) und einem Außendurchmesser
von 0,0335 Zoll (0,8509 mm) stranggepresst. Die Segmente werden unter
Verwendung von Wärme
miteinander verbunden. Zu diesem Zweck wird ein Teflon-beschichteter Dorn
im Inneren des ersten Segments platziert und erstreckt sich in das
zweite Segment, das über
dem verengten Bereich (Lippe) des ersten Segments platziert wird. Über die
Verbindung zwischen den Segmenten wird Druck über eine zusammenfaltbare Manschette
aufgebracht. HF-Energie wird der Verbindung zugeführt und
schmilzt die Segmente zusammen. Schließlich wird die Baugruppe in
eine erwärmte
Form gegeben und mit Druckgas befüllt, so dass sie fest gegen
die Innenfläche
der Metallform gedrückt
und dann abgekühlt
wird.
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Wahlweise
kann durch lokales Erwärmen und
Strecken des Schlauchs eine zweite Lippe in dem gegenüberliegenden
Ende des PET-Ballonschlauchs gebildet werden. Ein drittes Segment
kann mit dem gegenüberliegenden
Ende des PET-Schlauchs verbunden werden, mittels eines Verfahrens,
das dem Verfahren ähnlich
ist, das angewandt wird, um die ersten zwei Segmente zu verbinden.
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Beispiel 3
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Ein
erfindungsgemäßer Einfachschlauch, umfassend
drei Segmente, kann endlos stranggepresst werden. Das erste Segment,
ein 3,5 mm Schlauchabschnitt mit einem Innendurchmesser von 0,017
Zoll (0,4318 mm) und einem Außendurchmesser
von 0,043 Zoll (1,0922 mm), das aus HytrelTM 7246
gebildet ist, kann stranggepresst werden. Wenn das Strangpressen
des ersten Segments fast beendet ist, kann PET-Harz die Strangpresse verlassen. Das
Strangpressen des zweiten Segments beginnt mit dem Strangpressen
des PET-Werkstoffs. Ein 6 mm PET-Schlauchabschnitt mit einem Innendurchmesser
von 0,017 Zoll (0,4318 mm) und einem Außendurchmesser von 0,043 Zoll
(1,0922 mm) kann stranggepresst werden. Wenn das Strangpressen des
zweiten Segments fast beendet ist, kann HytrelTM-Harz
die Strangpresse verlassen. Das Strangpressen des dritten Segments
beginnt mit dem Strangpressen des HytrelTM.
Das dritte Segment ist ein 3,5 mm Schlauchabschnitt mit einem Innendurchmesser
von 0,017 Zoll (0,4318 mm) und einem Außendurchmesser von 0,043 Zoll
(1,0922 mm), das aus HytrelTM gebildet ist.
Der stranggepresste Schlauch kann dreimal in Richtung seiner Achse
gestreckt werden, wodurch ein verengter Abschnitt und dünne Einbuchtungen
in den ersten und dritten Segmenten gebildet werden. Der Schlauch
kann mit Druckluft befüllt
werden, so dass er fest gegen die Innenfläche der Metallform gedrückt und
abgekühlt wird.
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Beispiel 4
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Eine
0,010 Zoll (0,254 mm) dicke Lippe kann in ein erstes Schlauchsegment
eingeschnitten werden, ein 3,5 mm Arnitel EM 550 Ballonschlauch
(Innendurchmesser 0,017 Zoll (0,4318 mm), Außendurchmesser 0,043 Zoll (1,0922
mm)) mit einer Shore D-Härte
von weniger als 60. Die Lippe wird von außen nach innen geschliffen,
wodurch der Außendurchmesser
des Schlauchs im Bereich der Lippe verringert wird. Das zweite Schlauchsegment
aus Arnitel EM-740 weist eine Shore D-Härte zwischen 60 und 75 auf
(Innendurchmesser 0,0235 Zoll (0,5969 mm), Außendurchmesser 0,043 Zoll (1,0922
mm)). Ein drittes 3,5 mm Schlauchsegment aus Arnitel EM 550, mit
einer Shore-D-Härte
von weniger als 60 kann ähnlich
dem ersten Segment hergestellt werden. Ein Tropfen eines Methacrylat-basierten
Klebstoffs kann auf jede Lippe aufgebracht werden, und das erste
und dritte Segment mit den jeweiligen Enden des mittleren Segments
verbunden werden. Der sich ergebende Schlauch kann in eine Metallform
gegeben werden, bei 85°C
erwärmt
werden und drei Mal in Richtung seiner Achse durch ein begrenztes Warmgesenk
oder eine Körperklammer
gestreckt werden, wodurch ein verengter Abschnitt und ein dünnes Einbuchtungssegment
in dem ersten und dritten Segment gebildet werden. Der Schlauch
kann dann mit Druckluft befüllt
werden, so dass er fest gegen die Innenfläche der Metallform gedrückt und
abgekühlt
wird.
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Die
zuvor aufgeführten
Beispiele und die Offenbarung sollen nur der Veranschaulichung dienen und
sind nicht umfassend. Die Beispiele und die Beschreibung lassen
einen Fachmann auf viele Veränderungen
und Alternativen schließen.