JP4967258B2

JP4967258B2 - バルーンおよびバルーンカテーテル

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Publication number: JP4967258B2
Application number: JP2005167638A
Authority: JP
Inventors: 興梠光治
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2025-06-08
Also published as: JP2007000157A

Description

本発明は医療用バルーンおよび該バルーンを備えたバルーンカテーテルに関する。

従来、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、血管末梢側の血流を改善するために行なう脈管成形術（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術例があり、この種の症例における手術としては一般的になっている。
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成形術は、まずガイドカテーテルを大腿動脈から挿入して大動脈を経て冠状動脈の入口に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ない、そしてバルーンを収縮させて体外に除去するのである。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。
カテーテルシャフトの遠位部に設けられたバルーンは血管内の狭窄部を拡張するというその役割から種々の特性が要求される。石灰化した硬い狭窄部位を拡張するために高い耐圧強度が必要である。また屈曲した狭窄部位に位置させるためには高い柔軟性が必要になる。また、狭窄度が９９％といった極めて高い狭窄度を有する狭窄部位に位置させるためには柔軟性のみならず、バルーンが十分に薄いことが要求される。これらの特性を総合すると、バルーンは薄く、膜強度が高く、柔軟性が高いことが要求される。
これまでバルーンの薄肉化や高強度化、拡張時の寸法安定化に関して、幾多の方法が開示されている。例えば、特開昭６３−１８３０７０号公報ではポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）によるバルーンが開示されている。このバルーンは薄肉、高強度を実現し寸法安定性にも優れている。しかし、柔軟性に欠けること、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る。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。
特表平０９−５０９８６０には、ブロックコポリマーエラストマーからなるバルーンが提示されている。このバルーンは適度な弾性と柔軟性を兼ね備えるが、十分な寸法安定性を実現しようとした場合にバルーン膜厚を厚くせざるをえず、その結果狭窄部の通過性が損なわれるという欠点がある。

特開平０９−１６４１９１号公報には、筒状部と、カテーテル接合部とを備えるカテーテル用バルーンであって、該バルーンは高強度ポリマーからなる基材層と、該基材層の少なくとも一面に形成された前記高強度ポリマーと破壊点伸びが近くかつ柔軟な柔軟性ポリマーからなる被覆層を有し、前記筒状部の肉厚が２５μｍ以下であるバルーンが開示されている。しかし、内層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度の基材層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度に対する比が０．７０以上０．９３以下であることが開示されていない。
特開昭６３−１８３０７０号特表平０９−５０９８６０号特開平０９−１６４１９１号

そこで、本発明は、同じ膜厚であるが他の構成のバルーンと比較した場合、十分な耐圧強度と寸法安定性を有する医療用バルーンを提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決したものであって、次に示す構成を内容とする。すなわち、
（１）
ポリアミドエラストマーからなる医療用カテーテル用バルーンであって、該バルーンはポリアミドエラストマーのみからなる基材層と、該基材層の内側に基材層よりも曲げ弾性率が低く、破断伸びが大きいポリアミドエラストマーのみからなる内層があり、該内層の断面積のバルーン全体の断面積に対する比が０．０１から０．２５であることを特徴とするバルーン。
（２）
ポリアミドエラストマーからなる医療用カテーテル用バルーンであって、該バルーンはポリアミドエラストマーのみからなる基材層と、該基材層の内側に基材層よりもショア硬度が低いポリアミドエラストマーのみからなる内層があり、ここで、該内層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度の基材層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度に対する比が０．７０以上０．９３以下であることを特徴とする（１）に記載のバルーン。
（３）
該内層のポリアミドエラストマーが、ポリエーテルアミドエラストマーとポリエーテルエステルアミドエラストマーから選択され、該外層のポリアミドエラストマーが、ポリエーテルアミドエラストマーとポリエーテルエステルアミドエラストマーから選択される、（２）載のバルーン。
（４）
該バルーンの基材層のショア硬度が、６０Ｄ以上７８Ｄ以下であることを特徴とする（２）または（３）に記載のバルーン。
（５）
さらに、基材層の外側に曲げ弾性率が３００ＭＰａよりも低く、破断伸びが３８０％よりも大きなポリアミドエラストマーからなる外層が存在する、（１）ないし（４）いずれかのバルーン。
（６）
拡張操作を目的とする医療に使用される折り畳み可能なバルーンを備えたバルーンカテーテルであって、（１）ないし（５）いずれか記載のバルーンを備えたことを特徴とするバルーンカテーテル。

本発明によれば、同じ膜厚であるが他の構成のバルーンと比較した場合、十分な耐圧強度と寸法安定性を有する医療用バルーンが、提供される。

本発明の１側面では、ポリアミドエラストマーからなる医療用カテーテル用バルーンであって、該バルーンはポリアミドエラストマーからなる基材層と、該基材層の内側に基材層よりも曲げ弾性率が低く、破断伸びが大きいポリアミドエラストマーからなる内層があることを特徴とするバルーンが提供される。
本発明の別の側面では、本発明のバルーンおよびバルーンカテーテルは、ポリアミドエラストマーからなる医療用カテーテル用バルーンであって、該バルーンはポリアミドエラストマーからなる基材層と、該基材層の内側に基材層よりもショア硬度が低いポリアミドエラストマーからなる内層があり、内層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度の基材層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度に対する比が０．７０以上０．９３以下であることを特徴とする。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７２のものが、更には好適にはショアＤ硬度で５０から７２のものが用いられる。
この側面では、同じ膜厚で比較した場合の破壊圧本発明のバルーンの内層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度の基材層を形成するショア硬度に対する比が０．７０よりも小さいと、同じ膜厚で比較した場合の破壊圧が小さくなるため目的を達成することができず、０．９３よりも大きいと全て同一の基材層のみで形成されたバルーンと比べて、耐圧強度大、拡張率小という改良効果が不十分である。
本発明のバルーンの内層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度の基材層を形成するショア硬度に対する比はより好ましくは０．７８以上０．９３以下である。
寸法安定性が求められる脈管形成術用バルーンに適する観点から、本発明のバルーンの基材層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度は６０Ｄ以上であることが好ましい。柔軟性および、病変部への挿入性の観点から、基材層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度は７８Ｄ以下であることが好ましい。なお、本明細書にいうショア硬度は、ＩＳＯ８６８により測定した値を意味する。
本発明の別の態様では、本発明は、ポリエーテルエステルアミドエラストマーからなる医療用カテーテル用バルーンであって、該バルーンはポリエーテルエステルアミドエラストマーからなる基材層と、該基材層の内側に基材層よりもショア硬度が低いポリエーテルエステルアミドエラストマーからなる内層があり、ここで、該基材層を形成するポリエーテルエステルアミドエラストマーのハードセグメント重量比をｘとし、該内層を形成するポリエーテルエステルアミドエラストマーのハードセグメント重量比をｙとしたとき、６２×ｙ＋１４の６２×ｘ＋１４に対する比が０．７０以上０．９３以下であることを特徴とするバルーンを提供する。ハードセグメントの重量比は、Ｈ¹−ＮＭＲによってポリアミド部分の重量とポリエーテル部分の重量を測定し、ポリアミド部分の重量比を算出する。
本発明のバルーンの製造方法については特に限定はないが、弾性率が高いポリアミドエラストマーからなる基材層の内側に基材層よりもショア硬度が低い内層が存在するチューブ（パリソン）を押出成形により成形し、該パリソンを二軸延伸ブロー成形する方法がある。
上記いずれの側面についても、前記ポリアミドエラストマーとしては、ポリエーテルエステルアミドエラストマー、およびポリアミドエーテルエラストマーが挙げられる。降伏強度が高く、バルーンの寸法安定性がより良いという観点から、ポリエーテルエステルアミドエラストマーが好ましい。
該内層のポリアミドエラストマーとしては、バルーンの寸法安定性がより良いという観点からポリエーテルエステルアミドエラストマーが好ましい。
該外層のポリアミドエラストマーとしては、バルーンの寸法安定性がより良いという観点からポリエーテルエステルアミドエラストマーが好ましい。
前記ポリエーテルエステル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る。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。更にこのハードセグメントを構成するポリアミドには、ポリアミド６、６-６、６-１０、６-１２、１１、１２等が使用できるが、特にポリアミド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、ポリテトラメチ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。

上記いずれの側面においても、寸法安定であるという観点から、本発明のバルーンの内層の断面積の、全体の断面積の比は０．０１〜０．２５であることが好ましい。ここでいう断面積とは、バルーン長手軸方向に対して垂直にバルーンを輪切りにしたときの断面積を意味する。

内層断面積比率の測定方法としては、押出成形により成形されたパリソンを二軸延伸ブロー成形して製造する場合、二軸延伸ブロー成形する前のパリソンを輪切りにした断面を顕微鏡で拡大して観察し、パリソンの内径、外径、外層と内層の間の境界面が形成する中間径を測定し、内円、外円、中間円がそれぞれ真円と仮定して外層、内層の各断面積を内径、外径、中間径から算出して比率を算出し、それをバルーンの内層の断面積比率とする方法がある。

また、その他の測定方法としては、バルーンを長手軸方向に垂直に輪切りにして顕微鏡で拡大して観察し、上記パリソンの断面を測定するのと同様の方法で内層、外層の断面積を算出して比を算出する方法がある。

内層の断面積比が０．０１より小さいと高い破壊圧、高い寸法安定性を維持しながら膜厚を薄くすることができる効果が乏しくなり、０．２５より大きいとバルーン拡張時の寸法安定性が低下する点から好ましくない。内層の断面積比はより好ましくは０．０２から０．２０、更に好ましくは０．０３から０．１５ある。
上記いずれの側面においても、本発明のバルーンおよびバルーンカテーテルにおいては、柔軟性を上げる観点から、基材層の外側に弾性率が低く破断伸びが大きなポリアミドエラストマーからなる外層が存在していてもよい。
上記いずれの側面においても、本発明のバルーンにおいては、好ましくは、柔軟性を上げる観点から、基材層の外側に曲げ弾性率が３００ＭＰａよりも低く、破断伸びが３８０％よりも大きなポリアミドエラストマーからなる外層が存在していてもよい。この場合、基材層の内側に、該基材層の内側に基材層よりもショア硬度が低いポリアミドエラストマーからなる内層があり、内層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度の基材層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度に対する比が０．７０以上０．９３以下であることが本発明の効果を得るために必須である。前記曲げ弾性率が低く破断伸びが大きなポリアミドエラストマーとしてはポリエーテルエステルアミドエラストマー、ポリエーテルアミドエラストマーが挙げられる。バルーンの寸法安定性がより良いという観点から、前記弾性率が低く破断伸びが大きなポリアミドエラストマーとしてはポリエーテルエステルアミドエラストマーが好ましい。
基材層の外側に弾性率が低く破断伸びが大きなポリアミドエラストマーからなる外層が存在し、基材層の内側に内層が存在しないバルーンは、同じ膜厚で比較した場合の耐圧強度が劣るので好ましくない。
なお、本明細書にいう曲げ弾性率は、ＩＳＯ１７８により測定された値である。なお、本明細書にいう破断伸びは、ＡＳＴＭＤ６３８により測定された値である。

（実施例１）
基材層がＰＥＢＡＸ７２３３（エルフ・アトケム製）、内層がＰＥＢＡＸ６３３３という２層構造であり、内層断面積の全体断面積に対する比が０．０９であるパリソンを押出成形により成形した。ＰＥＢＡＸ７２３３の曲げ弾性率は７３０ＭＰａであり、破断伸びは３６０％である。ＰＥＢＡＸ６３３３の曲げ弾性率は２９０ＭＰａであり、破断伸びは４４０％である。様々な成形条件により二軸延伸ブロー成形して厚さ２０μｍ〜２３μｍの膜厚のバルーンを得た。ここでバルーンの膜厚はマイクロメーターにより測定し、バルーンの直管部の中央、右側、左側の３点の厚さを平均したものを膜厚とした。
これらのバルーンを３７℃の生理食塩水を満たした水槽中に配置し、生理食塩水を用いて０．２ａｔｍずつ圧力を上昇させた。各圧力で１秒間保持して外径を測定した。バルーンが破壊するまで圧力を上昇させ続けバルーンの破壊圧を測定した。圧力を１２ａｔｍから２２ａｔｍへ上昇させたときの径拡張率を算出した。測定値を表１に示す。膜厚と破壊圧の関係を図１に、膜厚と径拡張率の関係を図２に示した。

（実施例２）
基材層がＰＥＢＡＸ７２３３、外層がＰＥＢＡＸ６３３３、内層がＰＥＢＡＸ６３３３という３層構造であり、内層断面積の全体断面積に対する比が０．０６であり、外層断面積の全体断面積に対する比が０．０３であるパリソンを押出成形により成形した。様々な成形条件により二軸延伸ブロー成形して直径３．０ｍｍ、膜厚２０μｍ〜２４μｍであるバルーンを得た。実施例１と同様の方法でバルーンの破壊圧と径拡張率を測定した。測定値を表１に示す。膜厚と破壊圧の関係を図１に、膜厚と径拡張率の関係を図２に示した。

（実施例３）
基材層がＰＥＢＡＸ７２３３、内層がＰＥＢＡＸ６３３３という２層構造であり、内層断面積の全体断面積に対する比が０．０５であるパリソンを押出成形により成形した。様々な条件で二軸延伸ブロー成形して直径３．０ｍｍ、厚さ１９μｍ〜２３μｍのバルーンを得た。実施例１と同様の方法でバルーンの破壊圧と径拡張率を測定した。測定値を表１に示す。膜厚と破壊圧の関係を図１に、膜厚と径拡張率の関係を図２に示した。

（実施例４）
基材層がＰＥＢＡＸ７２３３、内層がＰＥＢＡＸ６３３３という２層構造からなり、内層断面積の全体断面積に対する比が０．２０であるパリソンを押出成形により成形した。様々な条件で二軸延伸ブロー成形して直径３．０ｍｍ、厚さ２１μｍ〜２４μｍのバルーンを得た。実施例１と同様の方法でバルーンの破壊圧と拡張率を測定した。測定値を表１に示す。膜厚と破壊圧の関係を図１に、膜厚と拡張率の関係を図２に示した。

（比較例１）
ＰＥＢＡＸ７２３３からなる単層構造のパリソンを押出成形により成形した。様々な成形条件により二軸延伸ブロー成形して直径３．０ｍｍ、膜厚２１μｍ〜２５μｍであるバルーンを得た。実施例１と同様の方法でバルーンの破壊圧と径拡張率を測定した。測定値を表２に示す。膜厚と破壊圧の関係を図１に、膜厚と径拡張率の関係を図２に示した。

（比較例２）
基材層がＰＥＢＡＸ７２３３、外層がＰＥＢＡＸ６３３３からなる２層構造であり、外層の断面積比が０．０９であるパリソンを押出成形により成形した。様々な成形条件で二軸延伸ブロー成形して直径３．０ｍｍ、膜厚２２μｍ〜２５μｍのバルーンを得た。実施例１と同様の方法でバルーンの破壊圧と径拡張率を測定した。測定値を表２に示す。膜厚と破壊圧の関係を図１に、膜厚と拡張率の関係を図２に示した。

（比較例３）
基材層がＰＥＢＡＸ７２３３、内層がＰＥＢＡＸ６３３３という２層構造であり、内層の断面積比が０．４０であるパリソンを押出成形により成形した。様々な成形条件により二軸延伸ブロー成形して直径３．０ｍｍ、厚さ１９μｍ〜２３μｍのバルーンを成形した。実施例１と同様の方法でバルーンの破壊圧と拡張率を測定した。測定値を表２に示す。膜厚と破壊圧の関係を図１に、膜厚と拡張率の関係を図２に示した。

（実施例５）
基材層がＰＥＢＡＸ７２３３（エルフ・アトケム製）、内層がＰＥＢＡＸ６３３３でという２層構造であり、内層断面積の全体断面積に対する比が０．０９であるパリソンを押出成形により成形した。ＰＥＢＡＸ７２３３のショア硬度は７２Ｄであり、ＰＥＢＡＸ６３３３のショア硬度は６３Ｄである。内層のショア硬度の基材層のショア硬度に対する比は０．８８である。様々な成形条件により温度を６０℃〜１１０℃の範囲で、圧力を３ＭＰａ〜５．５ＭＰａの範囲で、パリソンの内径を０．６ｍｍから０．９ｍｍ、パリソンの外径を１．５ｍｍから２．０ｍｍまでの範囲で二軸延伸ブロー成形して直径６ｍｍ、厚さ２８μｍ〜３６μｍの膜厚のバルーンを得た。ここでバルーンの膜厚はマイクロメーターにより測定し、バルーンの直管部の中央、右側、左側の３点の厚さを平均したものを膜厚とした。
これらのバルーンを３７℃の生理食塩水を満たした水槽中に配置し、生理食塩水を用いて０．２ａｔｍずつ圧力を上昇させた。各圧力で１秒間保持して外径を測定した。バルーンが破壊するまで圧力を上昇させ続けバルーンの破壊圧を測定した。圧力を１０ａｔｍから１８ａｔｍへ上昇させたときの径拡張率を算出した。測定値を表３に示す。

膜厚と破壊圧の関係を図３に、膜厚と径拡張率の関係を図４に示した。
径拡張率は以下の式で算出した。

（実施例６）
基材層がＰＥＢＡＸ７２３３、内層がＰＥＢＡＸ５５３３という２層構造であり、内層断面積の全体断面積に対する比が０．０６であるパリソンを押出成形により成形した。ＰＥＢＡＸ５５３３のショア硬度は５５Ｄである。内層のショア硬度の基材層に対するショア硬度に対する比は０．７６である。様々な成形条件により二軸延伸ブロー成形して直径６ｍｍ、膜厚３２〜３６μｍであるバルーンを得た。実施例５と同様の方法でバルーンの破壊圧と径拡張率を測定して、測定値を上記表３に、膜厚と破壊圧の関係を図３に、膜厚と径拡張率の関係を図４に示した。

（比較例４）
ＰＥＢＡＸ７２３３からなる単層構造のパリソンを押出成形により成形した。様々な成形条件により二軸延伸ブロー成形して直径６ｍｍ、膜厚４４μｍ〜４８μｍであるバルーンを得た。実施例５と同様の方法でバルーンの破壊圧と径拡張率を測定して、測定値を表２４に、膜厚と破壊圧の関係を図３に、膜厚と径拡張率の関係を図４に示した。

（比較例２５）
基材層がＰＥＢＡＸ７２３３、外層がＰＥＢＡＸ４０３３からなる２層構造であり、外層の断面積比が０．０９であるパリソンを押出成形により成形した。ＰＥＢＡＸ２５３３のショア硬度は２５Ｄである。内層のショア硬度の基材層に対するショア硬度に対する比は０．５８である。様々な成形条件で二軸延伸ブロー成形して直径６ｍｍ、膜厚３５μｍ〜４３μｍのバルーンを得た。実施例５と同様の方法でバルーンの破壊圧と径拡張率を測定して（結果は上記表４に示す）、膜厚と破壊圧の関係を図３に、膜厚と拡張率の関係を図４に示した。
（比較例６）
基材層がＰＥＢＡＸ７２３３、外層がＰＥＢＡＸ２５３３からなる２層構造であり、外層の断面積比が０．０９であるパリソンを押出成形により成形した。ＰＥＢＡＸ２５３３のショア硬度は２５Ｄである。内層のショア硬度の基材層に対するショア硬度に対する比は０．３５である。様々な成形条件で二軸延伸ブロー成形して直径６ｍｍ、膜厚２９μｍ〜３９μｍのバルーンを得た。実施例５と同様の方法でバルーンの破壊圧と径拡張率を測定して（結果は上記表４に示す）、膜厚と破壊圧の関係を図３に、膜厚と拡張率の関係を図４に示した。
（比較例７）
基材層がＰＥＢＡＸ７２３３、外層がＰＥＢＡＸ７０３３からなる２層構造であり、外層の断面積比が０．０８であるパリソンを押出成形により成形した。ＰＥＢＡＸ７０３３のショア硬度は７０Ｄである。内層のショア硬度の基材層に対するショア硬度に対する比は０．９６である。様々な成形条件で二軸延伸ブロー成形して直径６ｍｍ、膜厚４２μｍ〜４５μｍのバルーンを得た。実施例５と同様の方法でバルーンの破壊圧と径拡張率を測定して（結果は上記表４に示す）、膜厚と破壊圧の関係を図３に、膜厚と拡張率の関係を図４に示した。

バルーンの膜厚と破壊圧の関係を示す図である。バルーンの膜厚と径拡張率の関係を示す図である。バルーンの膜厚と破壊圧の関係を示す図である。バルーンの膜厚と径拡張率の関係を示す図である。

Claims

ポリアミドエラストマーからなる医療用カテーテル用バルーンであって、該バルーンはポリアミドエラストマーのみからなる基材層と、該基材層の内側に基材層よりも曲げ弾性率が低く、破断伸びが大きいポリアミドエラストマーのみからなる内層があり、該内層の断面積のバルーン全体の断面積に対する比が０．０１から０．２５であることを特徴とするバルーン。
ポリアミドエラストマーからなる医療用カテーテル用バルーンであって、該バルーンはポリアミドエラストマーのみからなる基材層と、該基材層の内側に基材層よりもショア硬度が低いポリアミドエラストマーのみからなる内層があり、ここで、該内層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度の基材層を形成するポリアミドエラストマーのショア硬度に対する比が０．７０以上０．９３以下であることを特徴とする請求項１記載のバルーン。
該内層のポリアミドエラストマーが、ポリエーテルアミドエラストマーとポリエーテルエステルアミドエラストマーから選択され、該外層のポリアミドエラストマーが、ポリエーテルアミドエラストマーとポリエーテルエステルアミドエラストマーから選択される、請求項２記載のバルーン。
該バルーンの基材層のショア硬度が、６０Ｄ以上７８Ｄ以下であることを特徴とする請求項２または３に記載のバルーン。
さらに、基材層の外側に曲げ弾性率が３００ＭＰａよりも低く、破断伸びが３８０％よりも大きなポリアミドエラストマーからなる外層が存在する、請求項１ないし４いずれかのバルーン。
拡張操作を目的とする医療に使用される折り畳み可能なバルーンを備えたバルーンカテーテルであって、請求項１ないし５いずれか記載のバルーンを備えたことを特徴とするバルーンカテーテル。