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DE4020596C2 - Injektionsinstrument mit einem ultraschall-schwingenden Element - Google Patents

Injektionsinstrument mit einem ultraschall-schwingenden Element

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DE4020596C2
DE4020596C2 DE19904020596 DE4020596A DE4020596C2 DE 4020596 C2 DE4020596 C2 DE 4020596C2 DE 19904020596 DE19904020596 DE 19904020596 DE 4020596 A DE4020596 A DE 4020596A DE 4020596 C2 DE4020596 C2 DE 4020596C2
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DE
Germany
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vibrating element
tubular part
ultrasound
injection instrument
proximal
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DE19904020596
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English (en)
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DE4020596A1 (de
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Shunro Tachibana
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TACHIBANA, SHUNRO, FUKUOKA, JP
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Individual
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft ein Injektionsinstrument zum Injizieren von medizinischer Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Therapie für und die Prophylaxe gegen Krankheiten bei Menschen umfaßt generell sowohl eine orale als auch eine parenterale Verabreichung mittels Injektionen, orale Applikationen, Suppositorien, perkutan zu injizierender Medikamente und andere Mittel. Insbesondere Methoden zum Injizieren direkt in den Körper umfassen lokale Injektionen, intraarterielle und intravenöse Injektionen und zusätzlich Injektionen von medizinischen Substanzen direkt in die Zielpositionen durch einen im Gefäß liegenden Katheter oder ähnliches.
Bei diesen Methoden zum Einführen von medizinischen Substanzen direkt in den Körper sind einige von ihnen problematisch in Bezug auf das Auflösen bzw. Diffundieren und Eindringen bzw. Penetrieren in die Körpergewebe­ schichten. Zur Verbesserung dieses Umstandes wurden bislang hauptsächlich chemische Methoden angewandt.
Im Hinblick auf den Gebrauch von Ultraschallwellen bei der Verbesserung bezüglich der Auflösung bzw. Diffusion und der Penetration von medizinischen Flüssigkeiten, die durch einen Katheter verabreicht wurden, hat der Erfinder ein Instrument zum Reinigen von Blutgefäßsystemen erfunden, welches so konstruiert ist, daß Ultraschall-Schwingungen übertragen werden können, die an dessen proximalem Teil erzeugt werden, welcher an dem Katheter befestigt ist (JP 56-52 071 A).
Der aus dem Stand der Technik bekannte Einsatz von Ultraschallwellen zur Verbesserung der Diffusion und Penetration von beispielsweise durch einen Katheter verabreichten medizinischen Flüssigkeiten in das Blutgefäß­ system, speziell bezüglich der darin enthaltenen Substanz, weist Schwierigkeiten auf, einen ausreichenden Effekt zu bewirken aufgrund der Dämpfung der Ultraschall-Energie im Verlauf der Übertragung, da das ultraschall-schwingende Element außerhalb des menschlichen Körpers und weit weg von dem distalen Ende des Katheters angeordnet ist.
Aus der US 4 509 947 ist ein Katheter bekannt mit einer piezoelektrischen Schicht, die sich über die Gesamtlänge eines rohrförmigen Katheterelements er­ streckt. Die piezoelektrische Schicht dient zur Übertragung von Ultraschallenergie auf Ablagerungen an der Innenwand des Rohrelements, um diese, von der Innenwand zu lösen und das Rohrelement zur Verabrei­ chung medizinischer Flüssigkeiten durchgängig zu halten.
Aus der US 4 692 139 ist ein Katheter bekannt, durch dessen Rohrelement sich eine Ultraschallsonde er­ streckt, die zur Einleitung von Ultraschallenergie an einer Injektionsstelle, an der medizinische Flüs­ sigkeiten in Körpergewebe injiziert werden, dient.
Der Erfinder hat weitere Untersuchungen im Hinblick auf die Technik bei der Verwendung von Ultraschallwellen zur Verbesserung der Diffusion und Penetration von medizinischer Flüssigkeit oder ähnlichem, die durch einen Katheter in das Blutgefäßsystem verabreicht wird, gemacht, speziell im Hinblick auf das darin enthaltene Material. Er hat die Probleme durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Er hat dabei die Erfindung gemacht, gemäß der ein ultraschall-schwingendes Element an dem distalen Ende des Katheterteils, welches in den Körper eingesetzt wird, und ein Ultraschall-Oszillator an dem proximalen Teil, welches außerhalb des Körpers angeordnet ist, vorgesehen sind, wobei beide elektrisch miteinander verbunden sind. Hierdurch wird eine bemerkenswerte Verbesserung im Hinblick auf die Diffusion und die Penetration einer medizinischen Flüssigkeit in der Nähe der lokalen Stelle der Injektion erreicht. Dieser Effekt kann nicht nur bei Kathetern sondern auch anderen Instrumenten, die in den Körper eingeführt werden, erreicht werden. Auf diese Weise stellt die vorliegende Erfindung Injektionsinstrumente mit einem besseren, breiten Anwendungsbereich zur Verfügung.
Die Erfindung schlägt ein Injektionsinstrument mit einem ultraschall-schwingenden Element vor, das so konstruiert ist, daß das proximale rohrförmige Teil des Injektionsinstrumentes mit einem Mittel zum Einführen von medizinischen Flüssigkeiten oder ähnlichem vorgesehen ist, und daß ein Ultraschall-Oszillator oder ein Verbindungsteil, das mit dem Ultraschall-Oszillator verbunden ist, mit dem distalen rohrförmigen Teil des Injektionsinstrumentes verbunden ist, das an seinem distalen Ende mit einem ultraschall-schwingenden Element vorgesehen ist. Der Ultraschall-Oszillator ist elektrisch mit dem ultraschall-schwingenden Element verbunden.
Injektionsinstrumente gemäß der Erfindung haben in der Regel einen Aufbau mit einem proximalen rohrförmigen Teil, welches mit einem zentralen Kanal und einer Öffnung zum Einführen von medizinischer Flüssigkeit oder ähnlichem vorgesehen ist, und mit einem distalen rohrförmigen Teil, welches aus einem hohlen, dünnen Rohr besteht, das aus einem Material wie beispielsweise Metall, Kautschuk oder Kunststoff hergestellt ist. Dieses ist mit einem korrespondierenden zentralen Kanal vorgesehen, wobei das proximale rohrförmige Teil an seinem distalen Ende fluchtend mit dem distalen rohrförmigen Teil verbunden ist. Die Injektionsinstrumente können im allgemeinen für den Magen, die Därme, die Speiseröhre, die Luftröhre, Blutgefäßsysteme usw. und zusätzlich für die Injektion von medizinischer Flüssigkeit direkt in die Körpergewebeschichten verwendet werden.
Brauchbare Ultraschall-Elemente für den Gebrauch der Erfindung umfassen keramische, schwingende Elemente in Form einer Säule oder eines zentrisch gebohrten Zylinders, die einen Durchmesser von ungefähr 1 bis 10 mm aufweisen, im wesentlichen den gleichen wie der des distalen rohrförmigen Teils, und flexible schwingende Schicht- bzw. Filmelemente, die in ähnlicher Gestalt geformt sind.
Für den Fall des Gebrauchs eines schwingenden Elements mit einer zentralen Bohrung wird diese als ein Durchgang, durch welchen medizinische Flüssigkeit oder ähnliches injiziert wird oder Körperflüssigkeit abläuft oder drainiert wird, verwendet. In dem letzten Fall sollte eine zylindrische Trennwand in dem proximalen bzw. distalen Teil vorgesehen sein, um diese in zwei Sektionen zu trennen, nämlich in einen zentralen Kanal für die Drainage von Körperflüssigkeit und einen peripheren Kanal für die Injektion von beispielsweise medizinischer Flüssigkeit. Jeder Kanal des einen rohrförmigen Teils fluchtet mit dem korrespondierenden Kanal des anderen rohrförmigen Teils. Es kann auch eine Öffnung vorgesehen sein, die es der medizinischen Flüssigkeit oder ähnlichem erlaubt, durch diese in die Nähe des schwingenden Teils hinauszufließen.
Für den Fall des Gebrauchs eines zylindrischen schwingenden Teils ohne zentrale Bohrung ist es für den distalen rohrförmigen Körper notwendig, daß er mit einer Öffnung versehen ist, durch welche medizinische Flüssigkeit oder ähnliches an eine Stelle in der Nähe des schwingenden Elements hinausfließen kann.
Das ultraschall-schwingende Element an dem distalen Ende des vorher erwähnten distalen rohrförmigen Teils ist mittels leitender Drähte an einen Ultraschall-Oszillator, wenn dieser an dem proximalen rohrförmigen Teil befestigt ist, oder an ein Verbindungsteil, das an den Ultraschall-Oszil­ lator angeschlossen ist, wenn dieser nicht daran befestigt ist, angeschlossen. Die leitenden Drähte können durch Einbettung in das Material des distalen rohrförmigen Teils gehalten sein oder an der inneren Oberfläche haftend oder anhaftend gehalten werden.
Die oben beschriebene Konstruktion der vorliegenden Erfindung erlaubt das Injizieren medizinischer Flüssigkeit oder ähnlichem unter der Wirkung einer Vibration eines ultraschall-schwingenden Elements, welches zwangsläufig nächstmöglich an einer Zielposition der Injektion gelegen ist. Die injizierte Flüssigkeit kann deshalb sehr intensiv in die Gewebeschichten der Zielposition diffundieren und penetrieren. Die Steuerung der Stärke und Amplitude der Ultraschallweilen des schwingenden Elementes kann wie gewünscht durch den Ultraschall-Oszillator (ob an dem Injektionsinstrument befestigt oder nicht) erfolgen, welcher mit dem schwingenden Element verbunden ist. Diese Steuerung erlaubt die Einstellung einer geeigneten Begrenzung am Injektionsort.
Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
Fig. 1 - einen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles des Injektionsinstrumentes gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 - einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispieles in einer perspektivischen Ansicht, welche die Nähe der Verbindung zwischen dem distalen rohrförmigen Teil und dem ultraschall-schwingenden Teil zeigt; und
Fig. 3 - einen Schnitt durch ein Injektionsinstrument gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels.
Ausführungsbeispiel 1
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein proximales rohrförmiges Teil 1 eines Injektionsinstrumentes mit einer Einlaßöffnung bzw. einem Einlaß 6 an seinem proximalen Ende versehen und bildet einen mittigen Kanal bzw. Zentralkanal 5, der sich über dessen gesamte Länge von dem Einlaß 6 aus erstreckt und durch welchen z. B. eine medizinische Flüssigkeit zum Injizieren durchfließen kann. An dem rohrförmigen Teil 1 ist ein Verbindungsteil 7 befestigt, welches an einen Ultraschall-Oszillator 8 angeschlossen ist. Das Injektionsinstrument ist an seinem distalen Ende mit einem hohlen, aus Plastik bestehenden, distalen rohrförmigen Teil 2 verbunden und bildet einen Durchgang 4 für die Injektion einer medizinischen Flüssigkeit, der einen Durchmesser von 1 bis 10 mm aufweist. Das distale rohrförmige Teil 2 ist an seinem distalen Ende (dem zum Einlaß 6 entgegengesetzten Ende) mit einem zylindrischen, keramischen, oszillierenden bzw. schwingenden Element 3 versehen, das einen geeigneten Durchmesser für dessen Einpassen in das distale rohrförmige Teil 2 und eine Höhe von 1 bis 10 mm aufweist. Das schwingende Element 3 ist mit einer mittigen bzw. zentralen Bohrung 9 eines Durchmessers von 0,5 bis 9 mm versehen.
Das schwingende Element 3 und das Verbindungsteil 7 sind über Leitungsdrähte 10 miteinander verbunden, welche an oder in der Wand des distalen rohrförmigen Teils 2 gehalten sind.
Das Verbindungsteil 7 ist an den Ultraschall-Oszillator 8 angeschlossen.
Ausführungsbeispiel 2
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel 1 darin, daß das schwingende Element 3′ keine Bohrung aufweist.
Es ist deshalb mit dem Ausführungsbeispiel 1 identisch mit Ausnahme des schwingenden Elementes 3′ und des distalen Endteils des distalen rohrförmigen Teils 2′.
Fig. 2 zeigt das schwingende Element 3′ und das distale Endteil des distalen rohrförmigen Teils 2′.
Wie in Fig. 2 gezeigt, weist das keramische schwingende Element 3′ keine Bohrung auf, statt dessen sind Öffnungen 11 an einer Stelle vorgesehen, die geringfügig proximal in Bezug auf die Verbindung zwischen dem distalen rohrförmigen Teil 2′ und dem keramischen schwingenden Element 3′ liegt.
Ausführungsbeispiel 3
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das proximale Teil 1′′ mit einer inneren rohrförmigen Trennwand 12 in einen mittigen Kanal bzw. Zentralkanal 13 für den Abfluß bzw. die Drainage von Körperflüssigkeiten, die einen Auslaß 14 aufweist, und einen am Rand befindlichen peripheren Kanal 5′′ für die Injektion von medizinischer Flüssigkeit, der eine Einlaßöffnung bzw. einen Einlaß 6′′ aufweist, getrennt. An dem proximalen Teil 1′′ ist ein Verbindungsteil 7 angebracht, das mit einem Ultraschall-Oszillator 8 verbunden ist. Ein keramisches oszillierendes Element 3 ist an dem entgegengesetzten Ende zu dem Auslaß 14 für die Drainage von Körperflüssigkeit und dem Einlaß 6′′ für die Injektion von medizinischer Flüssigkeit vorgesehen. Ebenso ist das distale rohrförmige Teil 2′′ mit einer inneren rohrförmigen Trennwand 16 zur Unterteilung in einen zentralen Kanal 15 für den Ablauf bzw. die Drainage von Körperflüssigkeit und einen peripheren Kanal 4′′ für die Injektion von medizinischer Flüssigkeit, versehen. Der zentrale und der periphere Kanal 13 bzw. 5′′ des proximalen rohrförmigen Teils 1′′ sind mit dem korrespondierenden zentralen bzw. peripheren Kanal 15 bzw. 4′′ des distalen rohrförmigen Teils 2′′ verbunden.
Ein zylindrisches, keramisches, oszillierendes bzw. schwingendes Element 3 ist mit einer zentralen Bohrung an dem distalen Ende des distalen rohrförmigen Teils 2′′ vorgesehen. Die Bohrung und der Umfang des schwingenden Elementes 3 sind fluchtend mit dem zentralen Kanal 15 für die Drainage von Körperflüssigkeit und dem Umfang des distalen rohrförmigen Teils 2′′ verbunden. Öffnungen 11, durch welche eine medizinische Flüssigkeit oder dergleichen fließt, sind in der Wand des distalen rohrförmigen Teils 2′′ und an einer Stelle geringfügig proximal in Bezug auf die Verbindung zwischen dem distalen rohrförmigen Teil 2′′ und dem schwingenden Element 3 vorgesehen.
Das schwingende Element 3 und das Verbindungsteil 7 sind über Leitungsdrähte 10 miteinander verbunden, welche an der inneren Wand des distalen rohrförmigen Teiles 2′′ haftend bzw. anhaftend angeordnet sind.
Das Verbindungsteil 7 ist an den Ultraschall-Oszillator 8 angeschlossen.
Obwohl das schwingende Teil 3 mit dem Ultraschall-Oszillator 8 über das Verbindungsteil 7 in den oben aufgeführten Beispielen verbunden ist, ist es möglich, den Ultraschall-Oszillator 8 an dem proximalen rohrförmigen Teil 1′′ direkt anzubringen und das schwingende Element 3 und den Ultraschall-Oszillator 8 mit einem Leitungsdraht 10 ohne Verbindungsteil 7 anzuschließen.
Weiterhin kann eine dünne Metallplatte, auf weicher eine Schicht eines Elementes mit piezoelektrischem Effekt vorgesehen ist, wie beispielsweise eine bimorphe Zelle bzw. eine Quarzzelle, anstelle eines zylinder- oder säulenförmigen schwingenden Elementes 3 verwendet werden.
Die oben beschriebenen Instrumente sind nicht nur für die Injektion von medizinischer Flüssigkeit und ähnlichem zu verwenden, sondern auch für den Ablauf bzw. die Drainage von Flüssigkeit von dem oder den Organen, begleitet von Ablösungen und Auflösungen von Aggregaten, wenn diese, durch den Einsatz von Ultraschallwellen, in der Flüssigkeit aufgelöst bzw. suspendiert sind.
Die Erfindung zeichnet sich in ihrer Möglichkeit aus, die Injektion von medizinischer Flüssigkeit oder ähnlichem in das Gewebe unter Verwendung von Ultraschall-Vibrationen ausführen zu können, mit dem Ergebnis, daß die Diffusion und die Penetration bemerkenswert verbessert werden. Beispielsweise können bei der Behandlung von Coronarthrombose, bei welcher ein Injektionsinstrument gemäß der Erfindung in die Nähe des Thrombus oder der Thromben eingeführt wird und anschließend ein thrombolitisches Mittel, wie beispielsweise Urokinase, injiziert wird, die Thrombolyserate deutlich erhöht, die Zeit für die Wiederdurchblutung verkürzt und die hämatologischen Befunde verbessert werden.
Ein Injektionsinstrument gemäß der vorliegenden Erfindung, speziell gemäß des Ausführungsbeispiels 3, kann für die Behandlung von Hämatomen in Form von einer cerebralen Blutung verwendet werden, einschließlich des Einsetzens des Injektionsinstrumentes an der Stelle des Hämatoms und die nachfolgende Injektion eines thrombolytischen Mittels in Verbindung mit einer Ultraschallwellenausstrahlung, mit dem Effekt, der bedingt, daß das Hämatom sich auflöst und durch die rohrförmigen Teile entnommen wird. Dieser Effekt ermöglicht einen bemerkenswert erweiterten Gebrauch oder Einsatz des Injektionsinstrumentes bei der Behandlung einer cerebralen Blutung.

Claims (6)

1. Injektionsinstrument mit einem ultraschall-schwingenden Element (3) mit einem rohrförmigen Element (1, 2), das mit einem Einlaß (6) zum Einführen von medizinischer Flüssigkeit oder ähnlichem durch das rohrförmige Ele­ ment von einem proximalen Ende aus versehen ist und zu­ mindest eine Öffnung (9) zur Einführung der medizini­ schen Flüssigkeit in Körpergewebe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element einen proximalen rohrförmigen Teil (1) und einen distalen rohrförmigen Teil (2) auf­ weist, und daß das ultraschall-schwingende Element (3) am äußersten distalen Ende des distalen rohrförmigen Teils (2) angeordnet ist, und daß ein elektrisches Betätigungssignal von einem Ultraschall-Oszillator (8) über leitende Drähte (10) auf das ultraschall- schwingende Element (3) übertragbar ist, wobei die Drähte auf oder in der Wand des proximalen rohrförmigen Teils (1) gehalten sind und aus dem proximalen rohrför­ migen Teil hinausführen.
2. Injektionsinstrument gemäß Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das ultraschall-schwingende Element (3) die Form eines zentral durchbohrten Zylinders aufweist.
3. Injektionsinstrument nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das ultraschall- schwingende Element (3′) die Form einer Säule aufweist und zumindest eine Öffnung (11) an einer Stelle proximal zu dem ultraschall-schwingenden Element vorgesehen ist, für ein Hindurchfließen einer medizinischen Flüssigkeit oder ähnlichem.
4. Injektionsinstrument nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ultraschall- schwingende Element (3′) denselben Durchmesser wie das distale rohrförmige Teil (2) aufweist.
5. Injektionsinstrument nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das proximale rohrförmige Teil (1′′) durch eine innere rohrförmige Trennwand (12) in einen Zentralkanal (13) für den Abfluß von Körperflüssigkeit, der einen Auslaß (14) aufweist, und einen Umfangskanal (54′′) zum Injizieren von medizinischer Flüssigkeit, der einen Einlaß (6′′) aufweist, getrennt ist.
6. Injektionsinstrument nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das ultraschall- schwingende Element (3) eine dünne Metallplatte ist, die mit einem Element mit piezoelektrischem Effekt beschichtet ist.
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