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Diese
Erfindung ist eine chirurgische Vorrichtung. Insbesondere handelt
es sich dabei um eine Abgabekatheteranordnung, die typischerweise,
jedoch nicht ausschließlich,
im peripheren Gefäßsystem
des menschlichen Körpers
eingesetzt wird. Der Katheter ist derart konfiguriert, dass für einen
Katheter dieser Klasse das Lumen außerordentlich groß und die
Katheterwand außerordentlich
dünn ist.
Der distale Abschnitt des Katheters enthält ein knickbeständiges Element,
vorzugsweise ein Bandgeflecht aus einer superelastischen Legierung,
das in der Katheterwand eingebettet ist. Proximal von dem knickbeständigen Element
weist der Katheter typischerweise keine anderen knickbeständigen Elemente auf.
Schließlich
werden in der Katheteranordnung lange konische Verbindungen zwischen
schlauchförmigen
Komponentenelementen eingesetzt, um glatte und feste Übergänge zwischen
diesen Elementen zu schaffen.
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Katheter
werden mehr und mehr verwendet, um entfernte Regionen des menschlichen
Körpers
zu erreichen und dabei diagnostische oder therapeutische Mittel
zu diesen Stellen zu bringen. Insbesondere haben während der
letzten 10 Jahre Katheter praktische Bedeutung erlangt, die das
Kreislaufsystem als Weg zu diesen Behandlungsstellen nutzen.
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Häufig liegt
die Stelle, die durch den Katheter erreicht werden soll, innerhalb
eines weichen Gewebes wie z. B. der Leber. Obwohl die Leber selbst
relativ leicht erreichbar ist, ist es nicht einfach, tiefer in die
Leber vorzudringen. Ein Katheter muss durch noch engere Regionen
des arteriellen Systems geführt
werden, bevor der Katheter eine ausgewählte Stelle erreicht. Es ist
offensichtlich, dass zum Erreichen von Stellen, die tief innerhalb
eines Organs wie z. B. der Leber liegen, der Außendurchmesser eines Katheters
klein sein sollte. Es ist jedoch häufig der Fall, dass lediglich
die Verminderung des Außendurchmessers
eines Katheters die Neigung eines Katheters zum Knicken signifikant
erhöht
und dessen Vermögen
zum Folgen von Führungsdrähten mit
einer komplizierten Gestaltung in entfernte Bereiche des Gefäßsystems
nicht verbessert. Die Bereitstellung eines ausreichenden Schiebevermögens, einer ausreichenden
Knickbeständigkeit
und eines ausreichenden Fluidströmungsvermögens ist
kein triviales Ziel. Bezüglich
des letztgenannten Erfordernisses sollte es klar sein, dass die
Abgabe von Fluid durch einen Katheter mit einem kleinen Lumen schwierig und
sogar gefährlich
sein kann, wenn das Lumen zu klein ist. Hohe Drücke, die selbst durch die kleinsten Spritzen
erzeugt werden, können
einen Katheter mit kleinem Lumen zerreißen oder sogar eine distale Spitze
lösen,
wenn die Wand des Katheters zu schwach ist, um solchen Strömungsdrücken zu
widerstehen.
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Der
erfindungsgemäße Abgabekatheter nutzt
unter anderem zwei Merkmale, um einen Abgabekatheter mit einem bzw.
einer für
die beschriebene Katheterklasse sehr großen Lumen, hohen Knickbeständigkeit
und wesentlichen Aufplatzbeständigkeit bereitzustellen.
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Das
knickbeständige
Element ist vorzugsweise ein gewebtes Geflecht, das aus einer Anzahl von
Bändern
aus einer superelastischen Legierung erzeugt worden ist. Die knickbeständige Legierung ist
in einer thermoplastischen Schicht eingebettet. Der Katheter ist
vorzugsweise ohne stumpfe Verbindungen in der Anordnung aufgebaut,
da diese Verbindungen hohen Drücken
nicht widerstehen können.
In dem erfindungsgemäßen Katheter
werden sehr flache konische Verbindungen eingesetzt, um zwischen
angrenzenden schlauchförmigen
Elementen einen signifikanten Oberflächenbereich zu schaffen und
so sowohl eine überlegene
Festigkeit als auch glatte Übergänge bei
der Flexibilität
und dem Material von einem Abschnitt zum nächsten bereitzustellen. Wir
haben gefunden, dass durch Optimieren dieser Verbindungen die Wand
des Katheters signifikant dünner
gemacht werden kann, als dies bei anderen Vorrichtungen der gleichen
Klasse der Fall ist, und folglich kann auch das Lumen signifikant
größer gemacht
werden.
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Beispielsweise
kann ein typischer Katheter, der unter Verwendung der zwei vorstehend
beschriebenen Lehren der Erfindung hergestellt worden ist, in einer
Größe von 2,7
French hergestellt werden und trotzdem ein größeres Lumen aufweisen als käufliche
3 French-Katheter, die mit herkömmlichen
Techniken hergestellt worden sind.
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Vorrichtungen
dieser Art werden verwendet, um Fluidmaterialien wie z. B. Farbstoffe
und Behandlungsmaterialien an Stellen innerhalb des Körpers zu bringen.
Diese Fluide sind häufig
viskos und schwer zu injizieren. Ferner werden diese Katheter verwendet,
um den Blutfluss zu Abschnitten des behandelten Organs zu blockieren.
Da es bevorzugt ist, den kleinstmöglichen effektiven Bereich
des Organs zu behandeln, sind Katheter mit kleinem Durchmesser und
einem Lumen mit großem
Durchmesser in hohem Maß erwünscht.
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Es
gibt andere Wege, einen Katheter dazu zu bringen, sich durch das
menschliche Gefäßsystem
zu einer ausgewählten
Stelle zu bewegen, jedoch wird ein Führungsdraht-gestützter Katheter
sowohl als schnell und in gewisser Weise auch als genauer erachtet
als dies bei anderen Verfahren der Fall ist. Ein solches alternatives
Verfahren ist die Verwendung eines strömungsgeführten Katheters. Diese Vorrichtungen
weisen häufig
einen kleinen Ballon auf, der sich am distalen Ende des Katheters
befindet und der abwechselnd aufgeblasen und geleert werden kann,
wie es zum Auswählen
eines Wegs für
den Katheter erforderlich ist.
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Diese
Erfindung kann angepasst und in verschiedenen Katheterformaten eingesetzt
werden. Diese Erfindung nutzt das Konzept der Kombination eines
Polymerschlauchs oder mehrerer Polymerschläuche mit einem Metallgeflecht,
das Bänder
aus einer superelastischen Legierung umfasst. Diese Konstruktionstechnik
hat den Vorteil, dass Katheterabschnitte mit geringeren Gesamtdurchmessern,
jedoch mit einer außerordentlichen
Festigkeit, Knickbeständigkeit
und Rückformung
eines Knicks (selbst in vivo) erzeugt werden, sollte ein solches
Knicken stattfinden.
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Die
Verwendung von Geflechten in einem Katheterkörper ist kein neues Konzept.
Typische Patente des Standes der Technik werden nachstehend diskutiert.
In keinem dieser Dokumente ist jedoch unser Konzept zur Erzeugung
eines Katheters beschrieben, der die physischen Fähigkeiten
des erfindungsgemäßen Katheters
aufweist.
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Mehrfach umwickelte
Katheter
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Es
gibt eine Anzahl von Kathetern, die in der Literatur diskutiert
werden, bei denen Katheterkörper eingesetzt
werden, die eine Mehrfachumwicklung aus einem Verstärkungsmaterial
aufweisen. Diese Katheter umfassen Strukturen mit geflochtenen Bändern oder
Strukturen, bei denen das spiralförmig gewickelte Material einfach
in einer Richtung und die folgende Schicht oder die folgenden Schichten
in der anderen Richtung gewickelt ist bzw. sind.
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Die
US-PS 2,437,542 (Crippendorf)
beschreibt ein „Gerät des Kathetertyps", das typischerweise
als Harnleiter- oder Harnröhrenkatheter
verwendet wird. Das physische Design ist so gestaltet, dass es einen
distalen Abschnitt mit größerer Flexibilität und einen
proximalen Abschnitt mit geringerer Flexibilität aufweist. Die Vorrichtung
ist aus verflochtenen Fäden
aus Seide, Baumwolle oder Kunstfasern hergestellt. Sie wird durch
Imprägnieren
eines Schlauchs auf Gewebebasis mit einem versteifenden Medium hergestellt,
das den Schlauch steif und trotzdem flexibel macht. Der so plastifizierte
Schlauch wird dann in ein anderes Medium eingetaucht, dass die Bildung
einer flexiblen lackartigen Schicht erlaubt. Dieses letztgenannte
Material kann eine Tungölbasis
oder ein Phenolharz und ein geeigneter Weichmacher sein. Es gibt
keine Hinweise darauf, dass diese Vorrichtung eine Flexibilität aufweist,
wie sie hier beschrieben ist. Darüber hinaus scheint die Vorrichtung
von einem Typ zu sein, der in Bereichen verwendet wird, die von
der Peripherie des Körpers oder
den weichen Geweben des Körpers
verschieden sind.
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Entsprechend
zeigt die
US-PS 3,416,531 (Edwards)
einen Katheter mit Wänden
mit geflochtenen Kanten. Die Vorrichtung weist ferner zusätzliche Schichten
aus anderen Polymeren auf, wie z. B. TEFLON und dergleichen. Die
Stränge,
die sich in dem Geflecht in den Wänden finden, scheinen Fäden mit rundem
Querschnitt zu sein. Es gibt keinen Vorschlag zur Konstruktion einer
Vorrichtung unter Verwendung von Bandmaterialien. Ferner ist die
Vorrichtung dahingehend ziemlich steif, dass sie so gestaltet ist, dass
sie unter Verwendung eines ziemlich großen Griffs an ihrem proximalen
Ende gebogen werden kann.
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Die
US-PS 3,924,632 (Cook) zeigt
einen Katheterkörper,
bei dem Glasfaserbänder
verwendet werden, die spiralförmig über die
Länge des
Katheters gewickelt sind. Wie es in
2 und
der Erläuterung
der Figur in Spalte 3, Zeilen 12 ff. gezeigt ist, werden bei dem
Katheter Glasfaserbänder
verwendet, die geflochten sind, d. h. Bänder, die in einer Richtung
Bänder
von oben und unten spiralförmig kreuzen,
die in der entgegengesetzten Richtung spiralförmig gewickelt sind. Darüber hinaus
sollte beachtet werden, dass
3 einen
Katheterschaft zeigt, der sowohl eine innere Auskleidung oder einen Kern
30,
als auch einen äußeren Schlauch
35 aufweist.
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Die
US-PS 4,425,919 (Alston
Jr. et al.) zeigt eine mehrschichtige Katheteranordnung, bei der
ein mehrsträngiges
flaches Drahtgeflecht verwendet wird. Das Geflecht
14 in
3 bedeckt ferner einen Innenschlauch
oder ein Substrat
12.
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Die
US-PS 4,484,586 zeigt ein
Verfahren zur Herstellung eines hohlen leitfähigen medizinischen Schlauchs.
Die leitfähigen
Drähte
sind in den Wänden
des hohlen Schlauchs insbesondere zur Implantierung in den menschlichen
Körper
platziert, speziell für
Schrittmacher-Anschlussleitungen.
Der Schlauch ist vorzugsweise aus einem angelassenen Kupferdraht
hergestellt, der mit einem körperverträglichen Polymer
wie z. B. einem Polyurethan oder einem Silicon beschichtet worden
ist. Nach dem Beschichten wird der Kupferdraht zu einem Schlauch
gewickelt. Das gewickelte Substrat wird dann mit einem weiteren
Polymer beschichtet, um einen Schlauch herzustellen, der in seiner
Wand spiralförmige
leitfähige Drähte aufweist.
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Ein
Dokument, das die Verwendung eines helixförmig gewundenen Bands aus einem
flexiblen Material in einem Katheter zeigt, ist die
US-PS 4,516,972 (Samson). Diese Vorrichtung
ist ein Führungskatheter
und kann aus einem oder mehreren gewickelten Bändern hergestellt werden. Das
bevorzugte Band ist ein Polyaramidmaterial, das als Kevlar
® 49
bekannt ist. Auch diese Vorrichtung ist eine Vorrichtung, die ziemlich
steif sein muss. Es handelt sich um eine Vorrichtung, die eine "Positionseinstellung" einnehmen und in
einer speziellen Konfigu ration bleiben muss, während ein anderer Katheter durch
diese hindurchgeschoben wird. Der Katheter muss weich genug sein,
um kein wesentliches Trauma zu verursachen. Der Katheter ist jedoch
sicherlich nicht zur Verwendung mit einem Führungsdraht geeignet. Er würde nicht
die Flexibilitätskriterien
erfüllen,
die für
den hier beschriebenen erfindungsgemäßen Katheter erforderlich sind.
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Die
US-PS 4,806,182 (Rydell
et al.) zeigt eine Vorrichtung, in deren Wand ein Edelstahlgeflecht
eingebettet ist und die eine Innenschicht aus einem Polyfluorkohlenstoff
aufweist. Das darin beschriebene Verfahren ist auch ein Weg, den
Polyfluorkohlenstoff an eine Polyurethan-Innenschicht zu lamininieren,
um so eine Delaminierung zu verhindern.
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Die
US-PS 4,832,681 (Lenck)
zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung, die zur künstlichen
Befruchtung geeignet sind. Die Vorrichtung selbst ist ein langer
Abschnitt eines Schlauchs, der abhängig von seinen spezifischen
Konstruktionsmaterialien durch Hinzufügen einer spiralförmigen Verstärkung, die
einen Edelstahldraht umfasst, etwas steifer gemacht werden kann.
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Die
US-PS 4,981,478 (Edvard
et al.) beschreibt einen Gefäßkatheter
mit mehreren Abschnitten oder einen zusammengesetzten Gefäßkatheter. Der
innere Abschnitt des Katheters scheint drei Abschnitte aufzuweisen,
die den Schaft bilden. Der innerste (und distale) Abschnitt
47 scheint
ein Paar von Spiralen
13 und
24 zu sein, die in
ihrem Inneren ein polymeres Schlauchelement
21 aufweisen.
Der nächste,
mehr proximale Abschnitt ist
41 und
4 zeigt, dass dieser Abschnitt um die
nächste
innere Schicht, die vorstehend diskutiert worden ist, "gewickelt oder geflochten" ist. Die Zeichnung
zeigt nicht, dass dieser Abschnitt geflochten ist, sondern stattdessen,
dass es sich um eine Reihe von spiralförmig gewickelten einzelnen
Strängen
handelt. Schließlich ist
der äußerste Schlauchabschnitt
dieses Katheterkerns eine andere Faserschicht
49, die ähnlich aufgebaut
ist, wie der vorstehend diskutierte Mittelabschnitt
26.
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Ein
anderer Katheter, bei dem ein geflochtener Draht verwendet wird,
ist in der
US-PS 5,037,404 (Gold
et al.) gezeigt. Dieses Dokument beschreibt das Konzept der Variation
des Steigungswinkels zwischen gewickelten Strängen, so dass sich eine Vorrichtung
mit unterschiedlicher Flexibilität
an unterschiedlichen Abschnitten der Vorrichtung ergibt. Die unterschiedlichen
Flexibilitäten
werden durch den Unterschied im Steigungswinkel verursacht. Dieses Dokument
beschreibt jedoch nicht die Verwendung eines Bands, noch sind darin
die speziellen Anwendungen erwähnt,
für welche
die Vorrichtung von Gold et al. eingesetzt werden kann.
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Die
US-PS 5,057,092 (Webster
Jr.) zeigt eine Kathetervorrichtung, die zur Überwachung der kardiovaskulären elektrischen
Aktivität
oder zur elektrischen Stimulation des Herzens verwendet wird. Bei dem
Katheter werden geflochtene helixförmige Elemente mit hohem Elastizitätsmodul
verwendet, wie z. B. Edelstahl. Das Geflecht ist ein ziemlich kompliziertes
Mehrkomponenten-Muster, das sehr gut in
2 gezeigt ist.
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Die
US-PS 5,176,660 zeigt die
Herstellung von Kathetern mit Verstärkungssträngen in ihrer Hüllenwand.
Die Metallstränge
sind über
die gesamte schlauchförmige
Hülle in
einem helixförmigen,
sich überkreuzenden
Muster gewickelt, so dass eine wesentlich stärkere Hülle erzeugt wird. Die Verstärkungsfilamente
werden zur Erhöhung
der longitudinalen Steifigkeit des Katheters verwendet, so dass dieser
gut "geschoben" werden kann. Die
Vorrichtung scheint ziemlich fest zu sein und ist mit einer Spannung
von etwa 1724 MPa (250000 Pfund/Inch
2) oder mehr
gewickelt. Die flachen Stränge
selbst weisen eine Breite zwischen 152 und 504 μm (0,006 und 0,020 Inch) und
eine Dicke von 38 und 102 μm (0,0015
und 0,004 Inch) auf. Es findet sich kein Vorschlag, diese Konzepte
in Vorrichtungen zu verwenden, welche die Flexibilität und die
anderen Konfigurationen aufweisen, wie sie nachstehend beschrieben
sind.
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Eine
andere Variation, bei der eine Katheterwand mit helixförmig platzierten
Flüssigkristallfibrillen verwendet
wird, ist in der
US-PS 5,248,305 (Zdrahala)
beschrieben. Der Katheterkörper
wird durch eine Ringdüse
extrudiert, die sich relativ drehende innere und äußere Dorndüsen aufweist.
Auf diese Weise zeigt der Schlauch, der das Flüssigkristallpolymerkunststoff
(LCP-Kunststoff) enthaltende Material enthält, aufgrund der sich drehenden
Düsenteile
eine geringfügige
Umfangsorientierung. In Spalte 2, Zeile 40 ff. schlägt die Patentschrift
vor, dass die Drehgeschwindigkeit der Innenwand und der Außenwand der
Düse beim
Extrudieren des Schlauchs variiert werden kann, mit dem Ergebnis,
dass verschiedene Abschnitte des extrudierten Schlauchs unterschiedliche
Steifigkeiten aufweisen.
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Die
US-PS 5,217,482 zeigt einen
Ballonkatheter mit einem Edelstahl-Hypotube-Katheterschaft und einem distalen Ballon.
Bei bestimmten Abschnitten der in der Patentschrift gezeigten Vorrichtung wird
ein Spiralband aus Edelstahl verwendet, das an der äußeren Hülse mit
einem geeigneten Klebstoff befestigt ist, um als Übergangsabschnitt
von einem Abschnitt mit sehr hoher Steifigkeit zu einem Abschnitt
mit vergleichsweise niedriger Steifigkeit zu wirken.
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Die
japanische Kokai 05-220,225 der Terumo Corporation beschreibt einen
Katheter, bei dem die Torsionssteifigkeit des Hauptkörpers durch
Einbeziehen einer Drahtschicht auf einem inneren Schlauchabschnitt 33 variiert
wird, wobei die Drahtschicht an dem proximalen Abschnitt des Katheters fest
gewirkt ist und in einem Mittelabschnitt eher lockerer gewirkt ist.
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Verstärkte Einschichtkatheter
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Es
gibt verschiedene Katheter, bei denen anders als bei den vorstehend
diskutierten Vorrichtungen nur eine einzelne Schicht aus einem Verstärkungsmaterial
genutzt wird.
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Beispielsweise
zeigt die
US-PS 243,396 (Pfarre,
im Juni 1881 patentiert) die Verwendung eines chirurgischen Schlauchs,
der eine Drahthelix aufweist, die sich innerhalb der Schlauchwand
befindet. Die Drahthelix ist in die Abdeckung der Vorrichtung vulkanisiert.
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Die
US-PS 2,211,975 (Hendrickson)
zeigt eine ähnliche
Vorrichtung, die ebenfalls einen Edelstahldraht
15 umfasst,
der in der Innenwand eines Kautschukkatheters eingebettet ist.
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Die
US-PS 3,757,768 (de Toledo)
zeigt einen „einstückigen kombinierten
Feder-Führungskatheter, der
einen inneren Wandabschnitt umfasst, der als kontinuierliche helikale
Feder ausgebildet ist, wobei die Helices miteinander in Kontakt
stehen und ein äußerer Wandabschnitt,
der aus einem inerten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, die Feder
derart umschließt,
dass er fest an die Feder gebunden ist, während seine äußere Oberfläche glatt
ist". Es gibt keinen
Vorschlag, die Windungen der Wendel in irgendeiner Weise zu trennen.
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Die
US-PS 4,430,083 beschreibt
einen Katheter, der für
die perkutane Verabreichung eines thrombolytischen Mittels direkt
an ein Gerinnsel in einer Koronararterie verwendet wird. Die Vorrichtung selbst
ist ein länglicher
flexibler Schlauch, der von einem helikal gewickelten Draht mit
einer spezifischen Querschnittsform gestützt wird. Der Draht ist in
einer Reihe von eng anliegenden, angrenzenden Wendeln gewickelt,
so dass ein Wärmeschrumpfen
eines Schlauchs auf die Außenseite
des Drahts mit der Form der äußeren Oberfläche des
Drahts, der in Form einer Helix gewickelt ist, den Schrumpfschlauch
mit einer Grundlage für
eine genaue Passung ausstattet.
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Die
US-PS 4,567,024 (Coneys)
zeigt einen Katheter, bei dem ein Satz helikaler Streifen innerhalb
der Wand des Katheters verwendet wird. Die helikalen Streifen sind
jedoch aus einem strahlenundurchlässigen Material, z. B. aus
einem fluorierten Ethylen-Propylen hergestellt. Es ist nicht ersichtlich, dass
das zugemischte strahlenundurchlässige
Material notwen digerweise irgendeinen physikalischen Nutzen bereitstellt,
der davon verschieden ist, den Katheterschaft sichtbar zu machen,
wenn er mit einem Fluoroskop betrachtet wird.
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Die
US-PS 4,737,153 (Shimamura
et al.) beschreibt eine Vorrichtung, die als „verstärkter therapeutischer Schlauch" gekennzeichnet ist
und bei der ein Spiralverstärkungsmaterial
verwendet wird, das in der Wand der Vorrichtung eingebettet ist.
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Die
US-PS 5,069,674 (Fearnot
et al.) (und deren Stammanmeldung, die
US-PS 4,985,022 ) zeigt einen Epiduralkatheter
mit kleinem Durchmesser, der eine distale Spitze aufweist, die aus
einem Edelstahldraht hergestellt ist, der helikal gewickelt und
innerhalb einer schlauchförmigen
Hülle oder
einem Schlauch angeordnet ist. In dem Patent findet sich keine Lehre
dahingehend, dass die innere Wendel an der äußeren schlauchförmigen Hülle anhaften gelassen
werden könnte.
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Entsprechend
zeigt die
US-PS 5,178,158 (de Toledo),
was als „konvertibler
Draht zur Verwendung als Führungsdraht
oder Katheter" gekennzeichnet
ist. Das Patent beschreibt eine Struktur, die einen inneren Draht-
oder Federabschnitt zeigt, der in den Zeichnungen mit einem im Allgemeinen
rechteckigen Querschnitt gezeigt ist. Die äußeren Schichten der Vorrichtung
umfassen eine Polyamidhülle,
die angrenzend an die helikale Wendel an dem proximalen Ende des
Katheters angeordnet ist (vgl. die Spalte 4, Zeile 64 ff.). Die
Vorrichtung umfasst auch eine äußere Hülle
40 aus
Teflon, die sich von dem proximalen Ende
12 zu dem distalen
Ende
14 der Vorrichtung erstreckt. Die darüber liegende
Hülle
40 kann
sich an dem proximalen oder dem distalen Ende des Katheters oder
darüber
hinaus erstrecken. Der distale Spitzenabschnitt
13 wird
als „flexibel,
weich und biegsam" bezeichnet.
Die diesem Patent entsprechende veröffentlichte PCT-Anmeldung ist
die WO 92/07507.
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Die
US-PS 5,184,627 zeigt einen
Führungsdraht,
der zum Infundieren von Medikamenten an verschiedenen Stellen entlang
des Führungsdrahts geeignet
ist. Der Führungsdraht
ist aus einer helikal gewickelten Wendel hergestellt, wobei eine
Polyamidhülle
deren proximalen Abschnitt umschließt und die gesamte Drahtwendel
eng anliegend von einer Teflonhülle
bedeckt ist. Die Wendel ist an ihrem distalen Ende geschlossen.
Es gibt keinen Vorschlag, dass der Draht, der den helikalen Kern
bildet, mit einem Haftmittel an seinen äußeren Abdeckungen befestigt
werden könnte.
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Die
US-PS 5,313,967 (Lieber
et al.) zeigt eine medizinische Vorrichtung, bei der ein Teil eine helikale
Wendel ist, die offensichtlich in manchen Variationen eine äußere Kunststoffhülle umfassen kann.
Offensichtlich ist innerhalb der helikalen Wendel eine Sekundärhelix mit
ei ner ähnlichen
Gestaltung (dahingehend, dass sie durch Drehen eines flachen Drahts
oder dergleichen entlang seiner Längsachse zur Bildung einer
schraubenartigen Konfiguration gebildet wird) einbezogen, um ein
Vermögen zum
axialen Drücken
und für
eine Drehmomentübertragung
bereitzustellen.
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Die
US-PS 5,405,338 (Kranys)
beschreibt einen helikal gewickelten Katheter, der eine Schaftkomponente
mit einer helikal gewickelten Wendel mit einer bzw. einem von der
Wendel getragenen Außenschicht
oder Gurt aufweist. Die Außenschicht
oder der Gurt tragen „vernachlässigbar
zu dem Widerstand des Katheters gegen axial gerichtete Druckkräfte bei
...". Der Katheter
kann eine innere, eng anliegende Schichtkomponente umfassen.
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Die
PCT-Anmeldung WO 93/15785 (Sutton et al.) beschreibt einen knickbeständigen Schlauch, der
aus einer dünnen
Schicht eines Einkapselungsmaterials und einer Verstärkungswendel
hergestellt ist. Gemäß den Zeichnungen
ist das Trägermaterial in
jedem Fall innerhalb der Wand des Schlauchs eingebettet.
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Die
PCT-Anmeldung mit der Nummer WO 93/05842 (Shin et al.) zeigt einen
mit einem Band umhüllten
Katheter. Die Vorrichtung ist als Abschnitt eines Dilatationskatheters
gezeigt. Der Innenabschnitt 34 ist eine helikal gewickelte
Wendel und vorzugsweise ein flacher Draht, vgl. die Seite 6, Zeile
25 ff. Die Wendel wird dann mit einem wärmegeschrumpften Mantel 34 umhüllt, der
aus einem Polyethylen mit niedriger Dichte ausgebildet ist. Auf
die Innenfläche
der Federwendel kann dann ein schmierendes Material wie z. B. eine
Silikonbeschichtung angeordnet werden, „um die Handhabung des Führungsdrahts
zu verbessern".
Auf der Seite 6 des Dokuments wird auch gesagt, dass „die gesamte
Federwendel, bevor sie gewickelt oder mit einem Mantel versehen
wird, mit anderen Materialien wie z. B. Teflon beschichtet werden
kann, um die Schmierfähigkeit
zu verbessern oder andere Vorteile bereitzustellen. In manchen Ausführungsformen
wurde die Federwendel vergoldet".
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Endoskopstrukturen
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Verschiedene
Endoskopstrukturen, die vorwiegend in Größen verwendet werden, die größer sind
als Endovaskulärkatheter,
nutzen Strukturen, die Versteifungsmaterialien umfassen.
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Die
US-PS 4,676,229 (Krasnicki
et al.) beschreibt eine Endoskopstruktur
30 mit einem ultradünnwandigen
schlauchförmigen
Substrat
31, das aus einem schmierenden Material wie z.
B. TEFLON hergestellt ist. Die Struktur enthält ein filamentgestütztes Substrat.
Das Filament ist mit einem Füllstoffmaterial
beschichtet und darin eingebettet, typischerweise einem elasto meren
Material. Eine sehr gut schmierende äußere Beschichtung
35,
wie sie in der
2 gezeigt
ist, bildet die äußere Schicht
der Vorrichtung. Die
3 in
Krasnicki et al. beschreibt eine weitere Variation der Endoskopvorrichtung,
bei der eine andere Auswahl des Polymerschlauchs verwendet wird,
jedoch bleibt die verteilte Anordnung des Filamentträgers in
einem Zwischenmaterial aus einem Elastomer bestehen. Bei manchen
Variationen der Vorrichtung ist das Filament stark unter Verwendung
eines Haftmittels
37, „wie z. B. eines Epoxyhaftmittels,
das eine ausreichende Bindungsfestigkeit aufweist, um das Filament
an dem Substrat zu halten, wenn es zu einem engen Radius verformt
wird", fest an das
innere schlauchförmige
Substrat gebunden, vgl. die Spalte 3, Zeile 50 ff.
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Die
US-PS 4,899,787 (Ouchi et
al.) (und dessen ausländisches Äquivalent,
die deutsche Offenlegungsschrift DE-3242449) beschreibt einen flexiblen Schlauch
zur Verwendung in einem Endoskop, der eine flexible Basisschlauchkernstruktur
aufweist, die aus drei Teilen aufgebaut ist. Die drei Teile sind
ein äußerer Netzschlauch,
ein Zwischenschlauch aus einem thermoplastischen Harz, der an den äußeren Netzschlauch
gebunden ist, und ein inneres Band, das aus einem Edelstahl oder
dergleichen hergestellt ist, das derart an dem polymeren Schlauch
und dem Netzschlauch haftet, dass der Harzschlauch in dem fertiggestellten
flexiblen Schlauch einen Haftdruck aufrechterhält. Das Patent schlägt auch
die Herstellung eines Endoskopschlauchs mit einer „Flexibilität, die schrittweise
von einem Ende zum anderen Ende variiert ... [und der] durch integrales
Binden von zwei oder mehr Schlauchabschnitten aus einem thermoplastischen
Harz, die aus jeweiligen Harzmaterialien mit unterschiedlicher Härte hergestellt
sind, an die Außenfläche der
schlauchförmigen
Kernstruktur [hergestellt wird] ..." vor, vgl. die Spalte 2, Zeile 48 ff.
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Die
US-PS 5,180,376 beschreibt
eine Einführungshülle, bei
der eine dünne,
flache Metalldrahtwendel eingesetzt wird, die nur an ihrer Außenfläche mit
einer Kunststoffschlauchbeschichtung umgeben ist. Die flache Drahtwendel
ist angeordnet, um „den Widerstand
der Hülle
gegen ein Knicken zu senken, während
die Wanddicke der Hülle
minimiert wird".
Es ist auch eine Variation beschrieben, bei der zwei gegenläufig gewickelte
Metallbänder
verwendet werden.
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Die
europäische
Patentanmeldung 0 098 100 beschreibt einen flexiblen Schlauch für ein Endoskop,
bei dem ein helikal gewickelter Metallstreifen mit einer geflochtenen
Abdeckung verwendet wird, die an die Außenfläche der Wendel angrenzt, und
der ferner weiter außen
eine Polymerbeschichtung 9 aufweist. Auf der Innenseite
der Wendel befindet sich ein Paar von schlanken flexiblen Hüllen, die
durch Löten
an einem „Vorderendstück 10" befestigt sind.
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Die
japanische Kokai 2-283,346 beschreibt einen flexiblen Endoskopschlauch.
Der schlauchförmige äußere Mantel
ist aus zwei Schichten eines laminierten Materials mit hohem Molekulargewicht
hergestellt. Der Schlauch weist auch eine Innenschicht aus einem
elastischen Material auf und an der Innenseite der gesamten Anordnung
befindet sich ein Metallband, das eine Steifigkeit bereitstellt.
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Die
japanische Kokai 03-023830 zeigt eine Außenschicht für einen
flexiblen Schlauch, der in einem Endoskop verwendet wird, die aus
einem Geflecht 3, das durch Wirken eines feinen Drahts
aus einem Metall hergestellt worden ist, mit einem flexiblen Abschnitt 2,
der durch spiralförmiges
Wickeln eines folienartigen elastischen Bandmaterials hergestellt wird,
und einer Außenschicht 4 zusammengesetzt ist,
welche die gesamte Außenfläche der
Vorrichtung bedeckt. Das Dokument betont die Verwendung eines speziellen
Polyesterelastomers.
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Die
japanische Kokai 5-56,910 zeigt einen mehrschichtigen Endoskopschlauch,
der aus Schichten eines spiralförmig
gewickelten Metallbands zusammengesetzt ist, die von einer polymeren
Hülle umgeben
sind.
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Das
französische
Patentdokument 2,613,231 beschreibt eine medizinische Sonde, die mit
einem Endoskop oder für
andere Vorrichtungen verwendet wird, die zur Anregung des Herzens
eingesetzt werden. Die Vorrichtung ist eine Helix mit einem Abstand
zwischen 0 und 0,25 mm (vgl. die Seite 4, Zeile 20), die vorzugsweise
einen rechteckigen Querschnitt aufweist (vgl. die Seite 4, Zeile
1) und aus einer Mehrphasenlegierung wie z. B. M35N, SYNTACOBEN® oder
ELGALOY® besteht
(vgl. die Seite 4).
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Die
deutsche Offenlegungsschrift DE-3642107 beschreibt einen Endoskopschlauch, der
aus einem Spiralschlauch, einem Geflecht, das aus zu einem Netz
verwobenen Fasern ausgebildet ist (wobei das Geflecht auf der Umfangsfläche des Spiralschlauchs
angepasst ist), und einer Hülle
ausgebildet ist, welche die äußere Umfangsfläche des Geflechts
bedeckt.
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Keine
der angegebenen Vorrichtungen hat eine Struktur gemäß der beigefügten Ansprüche.
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Andere Anti-Knick-Konfigurationen
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Die
US-PS 5,222,949 (Kaldany)
beschreibt einen Schlauch, in dem eine Anzahl von Umfangsbändern an
regelmäßigen Intervallen
entlang eines Katheterschafts angeordnet ist. Die Bänder können in
die Wand des Katheters integriert sein. Es werden verschiedene Verfahren
zur Herstellung der Bänder in
der schlauchförmigen
Wand diskutiert. Diese Verfahren umfas sen das periodische Bestrahlen
der Wand zur Erzeugung von Bändern
mit einem höheren
Vernetzungsgrad.
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Die
europäische
Patentanmeldung Nr. 0 421 650 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung
eines Katheters aus einer Polymerfilmrolle, während andere Materialien wie
z. B. Zinnfolienelemente oder dergleichen eingebracht werden.
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Die
WO 96/33763 beschreibt eine Katheteranordnung, bei der die folgenden
Merkmale eingesetzt werden, die auch in den vorliegenden Ansprüchen 1 und
3 genannt sind: Einen flexibleren distalen Abschnitt und einen steiferen
proximalen Abschnitt mit einer knickbeständigen Geflechtkonstruktion
aus einer superelastischen Legierung im distalen Bereich. Eine innere
Schmierschicht erstreckt sich innerhalb des proximalen Abschnitts
und des distalen Abschnitts und über
einen Verbindungsbereich dazwischen. Eine äußere Schicht erstreckt sich
von dem Verbindungsbereich zu dem proximalen Ende des proximalen
Bereichs, wo sich ein Verbindungsstück in das Lumen der inneren
Schmierschicht öffnet.
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Keines
der vorstehend zitierten Dokumente stellt eine Struktur bereit,
wie sie von der nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen gefordert
wird, insbesondere wenn es bei der Beschreibung der Vorrichtung
um die Flexibilität
und Knickbeständigkeit
geht.
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Diese
Erfindung ist eine Katheteranordnung gemäß Anspruch 1. Die Erfindung
stellt auch eine Katheteranordnung gemäß Anspruch 3 bereit. Im distalen
Abschnitt wird ein knickbeständiges
Element genutzt, typischerweise ein gewebtes Geflecht aus einer
superelastischen Legierung. Der mehr proximale Abschnitt wird insbesondere
aus einem Paar polymerer Schichten ohne knickbeständige Elemente
erzeugt. Die gesamte Katheteranordnung wird ohne die Verwendung
von stumpfen Verbindungen in einem der fluidtransportierenden Schlauchelemente erzeugt.
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Ein
wichtiges Merkmal dieser Erfindung ist die Verwendung sehr flacher
konischer Flächen
bei der Verbindung verschiedener polymerer Schlauchkomponenten.
Proximal von dem knickbeständigen distalen
Abschnitt befindet sich der Verbindungsbereich. Der Verbindungsbereich
kann bis zu vier oder fünf
Polymerschichten enthalten, von denen sich die meisten in dem Bereich
verjüngen
und dort mit anderen schlauchförmigen
Komponenten verbunden sind. Es ist ganz besonders bevorzugt, dass
die Länge
des Verbindungsbereichs, z. B. die Länge der längsten Verjüngung in dem Bereich, das Zehnfache
des Durchmessers der Anordnung in diesem Bereich beträgt.
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Das
knickbeständige
Element in dem distalen Abschnitt kann eine helikal gewickelte Wendel oder
ein gewebtes oder nicht-gewebtes Geflecht sein. Ein gewebtes Geflecht
ist ganz besonders bevorzugt, obwohl unter bestimmten Umständen ein beliebiges
Element dieser knickbeständigen
Elemente verwendet werden kann.
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Die
Katheteranordnung weist insbesondere ein polymeres, schmierendes
schlauchförmiges
Element auf, welches das innere Lumen bildet. Das schmierende Element
erstreckt sich vorzugsweise vom distalen Ende des Katheters und
endet dort in einer einzelnen Öffnung
und ist durch den Katheter bis zum proximalen Ende kontinuierlich
und nicht unterbrochen. Ein typisches schmierendes Polymer für einen
solchen Schlauch ist Polytetrafluorethylen (PTFE). Für den Rest
des Katheters können
verschiedene typische Polymermaterialien verwendet werden, wie z.
B. Polyurethan, Polyethylen, Polyurethan-Polycarbonat-Legierungen
und -Gemische, Polyvinylchlorid und dergleichen. Gemische aus Polyurethan
und Polycarbonat sind bevorzugt.
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1 zeigt in einer Seitenansicht
eine typische Katheteranordnung, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Konzepte
hergestellt worden ist.
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2 ist eine Querschnittsansicht
des am meisten distal liegenden Abschnitts und des Verbindungsbereichs
eines erfindungsgemäß hergestellten Katheters.
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3 ist eine auseinandergezogene
Ansicht, die verschiedene schlauchförmige Komponenten zeigt, die
den mehr distalen Abschnitt der Erfindung bilden.
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4A ist eine partielle Schnittansicht
eines distalen Abschnitts eines erfindungsgemäß hergestellten Katheters.
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4B ist eine partielle Schnittansicht
eines distalen Abschnitts eines erfindungsgemäß hergestellten Katheters.
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Diese
Erfindung umfasst eine dünnwandige knickbeständige Katheteranordnung.
Die Katheteranordnung wird typischerweise verwendet, um einen Zugang
zu Gefäßstellen
innerhalb des menschlichen peripheren Gefäßsystems zu erhalten. Wie es
nachstehend detaillierter beschrieben wird, weist die Vorrichtung
typischerweise einen am meisten distal liegenden Abschnitt auf,
der ein knickbeständiges
Element enthält,
vorzugsweise ein gewebtes Geflecht aus einem Band einer superelastischen
Legierung, obwohl stattdessen auch andere knickbeständige Elemente
verwendet werden können.
Bei dieser Katheteranordnung ist es bevorzugt, dass in den mehr proximalen
Abschnitten der Katheteranordnung kein knickbeständiges Element verwendet wird.
Für das Erfindungskonzept
dieser Katheteranordnung ist auch die Verwendung eines langen Verbindungsbereichs
wichtig, der sich proximal zu dem am meisten distal liegenden Abschnitt
befindet. Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten
Verbindungen sind typischerweise lange konische Oberflächen zwischen
den verschiedenen schlauchförmigen
Elementen. Normalerweise liegt zentral in der Anordnung ein schmierendes
schlauchförmiges
Katheterelement vor und bildet von einem Ende der Vorrichtung zu
ihrem anderen Ende ein einziges Lumen.
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Die 1 zeigt einen typischen
Katheter mit mehreren Abschnitten (100), der die erfindungsgemäßen Konzepte
umfasst. Diese Vorrichtung ist insbesondere für Anwendungen in peripheren
Gefäßen geeignet,
obwohl sie aufgrund ihrer Konstruktion auch für andere Anwendungen geeignet
ist, wie z. B. für
einen neurovaskulären
Zugang. Der Katheter ist selbstverständlich auch für weniger
anspruchsvolle Anwendungen geeignet, wie sie z. B. beim Herzzugang
und bei der Herzbehandlung vorkommen können. Eine Schwierigkeit, die
auftritt, wenn eine bessere Einführung
in die Zielorgane gefordert wird, besteht darin, dass der Durchmesser
des distalen Abschnitts notwendigerweise immer kleiner wird. Wie
es vorstehend angemerkt worden ist, ist es zum Erreichen dieses
kleineren Durchmessers erwünscht, dass
die Wand des Katheters gleichzeitig dünner wird. Ohne zusätzliche
Berücksichtigung
der Gestaltung kann eine solche dünnere Wand knicken oder sich
kräuseln,
wenn sie beim Schieben einer gefäßverschließenden Vorrichtung
durch das Lumen des Katheters entlang eines Führungsdrahts geschoben wird.
Dieses Dünnerwerden
der Wand kann auch zu einer Empfindlichkeit des Katheters bezüglich des Einbringens
von Flüssigkeiten
mit hohem Druck und eines potenziellen Zerreißens oder einer potenziellen Trennung
von Verbindungen entlang eines solchen Katheters führen.
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Dieser
Katheter überwindet
die genannten Probleme in effektiver Weise. Der in der 1 gezeigte Katheter umfasst
einen am meisten distal liegenden Abschnitt (102) und einen
mehr proximalen Abschnitt (104). Der mehr proximale Abschnitt
(104) und der am meisten distal liegende Abschnitt (102) sind
durch einen Verbindungsbereich (106) getrennt und durch
diesen verbunden, der die konischen Verbindungselemente enthält, die
nachstehend detaillierter beschrieben werden.
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Durch
eine geeignete Materialauswahl ist der am meisten distal liegenden
Abschnitt (102) der flexibelste Abschnitt und der mehr
proximale Abschnitt (104) der steifste Abschnitt, der am
besten dazu fähig
ist, Verdreh- und Schiebevorgänge
während
des Schiebens der Vor richtung zu übertragen. Der Verbindungsabschnitt
(106) weist eine Flexibilität auf, die aufgrund der Art
seiner Gestaltung zwischen den Flexibilitäten der angrenzenden Abschnitte
variiert. Obwohl der Verbindungsabschnitt (106) nur einen
kleinen prozentualen Anteil der Gesamtlänge der Katheteranordnung (100)
bildet, ist er verglichen mit dem Durchmesser dieses Abschnitts
trotzdem ziemlich lang. Ein Kathetherschaft, der keine stumpfen Verbindungen
innerhalb der Anordnung vom proximalen Ende des Katheterschafts
zum distalen Ende umfasst, ist ganz besonders bevorzugt. Mit "stumpfer Verbindung" ist die Verbindung
zwei angrenzender schlauchförmiger
Komponenten über
eine Oberfläche
gemeint, die innerhalb von 5° senkrecht
zur Achse des Katheterschafts liegt. Für die Zwecke dieser Beschreibung
soll der Ausdruck "knickbeständiges Element" nur Metallgeflecht-
und Wendelstrukturen umfassen, falls nichts anderes angegeben ist.
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Wie
es ebenfalls in der 1 gezeigt
ist, sind Zubehörteile,
obwohl diese im Hinblick auf die Notwendigkeit bezüglich der
Erfindung nur optional sind, aus praktischen Gesichtspunkten bevorzugt.
Die Zubehörteile
umfassen eine distale strahlenundurchlässige Markierung (108).
Die Erfindung umfasst auch, dass die Katheteranordnung (100)
mehr als eine strahlenundurchlässige
Markierung umfasst, wenn dies vom Konstrukteur des Katheters so
gewünscht ist.
Es können
z. B. duale Markierungen verwendet werden, bei denen gefäßverschließende Elemente wie
z. B. Wendel, Geflechte oder flüssige
embolische Materialien angeordnet sind. In der 1 ist auch eine Luer-Anordnung (110)
für einen
Zugang für
einen Führungsdraht
und Fluide gezeigt. Es ist auch ein Entspannungselement (112)
gezeigt, das z. B. aus einem weichen, kautschukartigen Polymer besteht.
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Typische
Abmessungen für
einen Katheter, der unter Verwendung der erfindungsgemäßen Konzepte
hergestellt worden ist, sind nachstehend angegeben. Die Gesamtlänge des
Katheters von der distalen Spitze zu dem Lueranschluss kann im Bereich von
60 bis 200 cm liegen. Für
eine Anwendung bei peripheren Gefäßen ist typischerweise eine
Kathetergesamtlänge
von 85 bis 160 cm und insbesondere von 105 bis 155 cm geeignet.
Die Länge
des am meisten distal liegenden Abschnitts (102) liegt
typischerweise im Bereich von 10 bis 30 cm, insbesondere von 12,5
bis 25 cm. Der Außendurchmesser
des Katheters liegt typischerweise zwischen 762 und 1270 μm (30 mil
und 50 mil). Vorzugsweise liegt der Außendurchmesser zwischen 838
und 1016 μm
(33 mil und 40 mil). Insbesondere liegt bei einem peripheren Zugangskatheter
der Außendurchmesser
des proximaleren Abschnitts (104) bei 991 μm ± 25,4 μm (39 mil ± 1 mil)
und der Außendurchmesser
des am meisten distal liegenden Abschnitts (104) bei 889 μm ± 51 μm (35 mil ± 2 mil).
Dies bedeutet offensichtlich, dass optional eine Verjüngung des
Außendurchmessers
am Verjüngungsbereich
(106) vorliegt.
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Entsprechend
liegt der Innendurchmesser (oder das Lumen) typischerweise zwischen
610 und 762 μm
(24 und 30 mil), mehr bevorzugt zwischen 635 und 737 μm (25 und
29 mil). Für
den bevorzugten erfindungsgemäßen Katheter
beträgt
der distale Innendurchmesser 660 μm ± 25,4 μm (26 mil ± 1 mil) und
der proximate Durchmesser (im mehr distalen Abschnitt (104))
711 μm ± 25,4 μm (28 mil ± 1 mil).
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Offensichtlich
sind diese Abmessungen für diese
Erfindung nicht besonders kritisch und werden nur als Funktion der
behandelten Krankheit und ihrer Stelle innerhalb des Körpers ausgewählt.
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Ferner
muss ein Katheter, der unter Verwendung dieses Erfindungskonzepts
hergestellt wird, nicht nur aus den beiden Abschnitten mit abnehmender
Steifigkeit bestehen, wie sie in der 1 gezeigt sind.
Der Katheter kann auch aus drei oder mehr getrennten Abschnitten
bestehen oder Abschnitte enthalten, die entlang ihrer Länge bezüglich der
Steifigkeit variieren.
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Die 2 zeigt einen Querschnitt
des distalen Abschnitts (102) und des Verbindungsbereichs (106)
eines Katheters, der gemäß dieser
Erfindung hergestellt worden ist.
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Insbesondere
ist der distale Abschnitt (102) aus einer Anzahl von Polymerschichten
und einem knickbeständigen
Element hergestellt. In diesem Abschnitt (102) ist auch
ein strahlenundurchlässiges Band
(108) gezeigt. Das knickbeständige Element (120)
definiert die Länge
des am meisten distal liegenden Abschnitts (102). Das proximate
Ende des knickbeständigen
Elements (120) ist die am meisten proximale Ausdehnung
des am meisten distal liegenden Abschnitts (102). Das knickbeständige Element (120)
kann ein Geflecht (wie es als (140) in der 4B gezeigt ist) oder ein ungewebtes Geflecht sein.
Das knickbeständige
Element (120) kann auch eine helikal gewickelte Wendel
(142) sein, wie sie in der 4B gezeigt
ist. Diese Erfindung umfasst auch, dass das Geflecht (140)
(in der 4A) einfach
ein Paar gegenläufig
gewebter helikal gewickelter Wendel ist, das als nicht-gewebtes
Geflecht beschrieben wird. Diese Erfindung umfasst auch, dass das
knickbeständige
Element (120) aus Drähten
oder einzelnen oder zusammengefassten und/oder gewebten Fasern hergestellt
ist. Mit "Band" ist ein längliches
Element mit einem Querschnitt gemeint, der nicht quadratisch oder
rund ist, sondern dessen Querschnitt rechteckig, oval oder halboval
sein kann. Ein Band sollte ein Seitenverhältnis von nicht mehr als 0,5
: 1 (Dicke/Breite) aufweisen. Insbesondere sollte für die nachstehend
beschriebenen superelastischen Legierungen, insbesondere für diejenigen, die
Nickel und Titan enthalten, die Dicke und die Breite im Bereich
einer Dicke von 6,4 bis 64 μm
(0,25 mil bis 2,5 mil) und einer Breite von 25,4 bis 51 μm (1,0 mil
bis 10 mil) liegen. Wenn Metalldrähte verwendet werden, werden
Dicken bis herab zu einem Durchmesser von 5,1 bis 51 μm (0,20 mil
bis 2 mil) eingesetzt. Die Größe von Bändern, die
aus geeigneten Polymeren wie z. B. Flüssigkristallpolymeren (LCP) hergestellt
werden, entspricht der Größe, die
für die superelastischen
Legierungen angegeben worden ist.
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Wie
es vorstehend angegeben worden ist, ist das Material, aus dem das
knickbeständige
Element (120) besteht, vorzugsweise eine superelastische Legierung,
wie z. B. Titan/Nickel-Materialien,
die als Nitinol bekannt sind. Diese Legierungen wurden vom US-Marineabteilungslabor
entdeckt. Sie sind in den US-PSen 3,174,851 (Buehler et al.), 3,351,463
(Rozner et al.) und 3,753,700 (Harrison et al.) beschrieben. Käufliche
Nitinol-Legierungen,
die bis zu etwa 8% oder mehr eines Elements oder mehrerer Elemente
der Eisengruppe des PSE, z. B. Fe, Cr, Co, usw., enthalten, werden
so betrachtet, dass sie von der Klasse der superelastischen Nickel/Titan-Legierungen
umfasst sind, die für
diesen Zweck geeignet sind.
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Wenn
eine superelastische Legierung verwendet wird, dann kann ein zusätzlicher
Schritt bevorzugt sein, um die Form des Versteifungsgeflechts oder
der Versteifungswendel zu bewahren. Beispielsweise kann nach dem
Weben eines Geflechts unter Verwendung von z. B. 4, 8, 12 oder 16
Elementen eine gewisse Wärmebehandlung
erwünscht
sein. Geflechte, die nicht auf diese Weise behandelt werden, können sich
während
der anschließenden Handhabung
auflösen
oder sie können
während
dieser Handhabung einer Änderung
des Durchmessers oder des Abstands unterliegen. Die Geflechte werden
auf einem wärmebeständigen Dorn
platziert, gegebenenfalls dadurch, dass sie auf den Dorn gewebt und
für wenige
Minuten bei einer Temperatur von z. B. 343°C bis 399°C (650°F bis 750°F) in einen Ofen eingebracht
werden. Diese Behandlung kann zu einem Tempern des Materials in
dem Bandbestandteil führen.
Die Behandlung verleiht dem Material eine vorhersagbare Form für nachfolgende
Zusammenbauschritte. Nach der Wärmebehandlung
behält
das Geflecht seine Form bei und insbesondere sollte die Legierung
ihre superelastischen Eigenschaften beibehalten.
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Obwohl
die Bänder,
die das streckbeständige
Element (120) bilden, das in der 2 gezeigt ist, vorzugsweise aus dem superelastischen
Legierungsmaterial ausgebildet sind, muss dies nicht der Fall sein.
Die Geflechte können
aus einem Gemisch aus Materialien hergestellt sein, z. B. aus einer
superelastischen Legierung und Edelstahlkomponenten oder aus LCP's. Aufgrund der Kosten,
der Festigkeit und der leichten Verfügbarkeit sind Edelstähle (SS304,
SS306, SS308, SS316, SS318, usw.) und Wolframlegierungen bevorzugt.
Bei bestimmten Anwendungen, insbesondere bei Vorrichtungen mit kleinerem
Durchmesser können
besser formbare Metalle und Legierungen verwendet werden, wie z.
B. Gold, Platin, Palladium, Rho dium, usw. Eine Platinlegierung mit
wenigen Prozent Wolfram wird manchmal aufgrund ihrer hohen Strahlenundurchlässigkeit
verwendet.
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Geeignete
nicht-metallische Bänder
und Filamente umfassen Hochleistungsmaterialien wie z. B. diejenigen,
die aus Polyaramiden (KEVLAR®), flüssigkristallinen Polymeren
(LCP's) und Kohlefasern
hergestellt sind.
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Wie
es vorstehend erläutert
worden ist, ist das in dieser Erfindung bevorzugt verwendete streckbeständige Element
(120) ein "gewebtes" Geflecht. Mit "gewebtes Geflecht" ist gemeint, dass
schlauchförmige
Konstruktionen umfasst sind, in denen die Bänder, Drähte oder Filamente, welche
die Konstruktion bilden, radial nach innen und außen verwoben sind,
wobei sie sich unter Bildung eines Schlauchelements kreuzen, das
ein einzelnes Lumen definiert. Das in der 4B gezeigte Geflecht hat einen Nenn-Steigungswinkel
von 45°.
Es ist klar, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Es sind auch andere Geflechtwinkel von weniger als 10° bis 60° geeignet.
Eine wichtige Variation dieser Erfindung ist die Fähigkeit,
den Steigungswinkel des knickbeständigen Elements, z. B. des
Geflechts, entweder zum Zeitpunkt des Webens des Elements oder zu
dem Zeitpunkt zu variieren, an dem das Element in den Katheterabschnitt
eingebracht wird. Typischerweise weist die innerste Schicht (122)
eine glatte Innenoberfläche
auf, die das Lumen des Katheters definiert. Das Lumen und die Katheterachse
(124) erstrecken sich vom distalen Ende des distalen Abschnitts
(102) zum proximalen Ende des Katheters, der in der 1 gezeigt ist. Bevorzugte
Polymermaterialien für
die Innenauskleidung (122) sind schmierende Polymere wie
z. B. Fluorkohlenstoffpolymere. Solche schmierenden Polymere umfassen
Polytetrafluorethylen (PTFE oder TFE), Ethylen-Chlorfluorethylen
(ECTFE), fluoriertes Ethylen-Propylen (FEP), Polychlortrifluorethylen
(PCTFE), Polyvinylfluorid (PVF) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF),
wobei PTFE ganz besonders bevorzugt ist. Andere Materialien, wie
z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid (PVC), Ethylvinylacetat
(EVA), Polyurethane, Polyamide, Polyethylenterephthalat (PET), Polyamide
(Nylon), deren Gemische und Copolymere sind ebenfalls akzeptabel.
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Wir
haben gefunden, dass es dann, wenn als inneres Schlauchelement (122)
ein fluoriertes Polymer verwendet wird, manchmal nützlich ist,
die Außenoberfläche des
Elements zu ätzen,
um eine gute mechanische Oberfläche
bereitzustellen, an der angrenzende Polymere leicht anhaften. Von
bestimmten Verfahren, z. B. einer Behandlung mit einem Gemisch aus
aliphatischen Kohlenwasserstoffen und Natriummetall als Ätzlösung ist
bekannt, dass sie für eine
solche Anwendung geeignet sind.
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Obwohl
das knickbeständige
Element (120) direkt angrenzend an die Innenschicht (122)
platziert werden kann, ist es bevorzugt, dass das knickbeständige Element
(120) radial von einer oder mehreren Schichten umhüllt wird,
z. B. von einer inneren Füllschicht
(126) und einer äußeren Füllschicht
(128). Auf diese Weise kann ein Gleiten oder Verschieben des
knickbeständigen
Elements (120) gegen die typischerweise schmierende Innenschicht
(122) vermieden werden. Dieses Paar von Füllschichten
(126, 128) haftet an dem knickbeständigen Element
(120) und bildet eine definierte Schicht, welche das Knickbeständigkeitsvermögen des
am meisten distal liegenden Abschnitts (102) erhöht. Um schließlich die Außenfläche des
am meisten distal liegenden Abschnitts (102) sowohl weicher
zu machen, als auch deren Steifigkeit zu vermindern, ist auf der
Oberfläche
der vorstehend diskutierten schlauchförmigen Elemente eine distale äußere Schaftschicht
(130) platziert. Es ist typisch, dass sich die distale äußere Schaftschicht
(130) über
die gesamte Länge
des am meisten distal liegenden Abschnitts (102) erstreckt. Die äußere Füllschicht
(128) und die innere Füllschicht
(126) sind typischerweise, jedoch nicht notwendigerweise,
Verlängerungen
von sich verjüngenden
Komponenten der Zusammenbauverbindung, die in dem Verbindungsbereich
(106) vorliegt.
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Wir
haben gefunden, dass die auf diese Weise hergestellten am meisten
distal liegenden Abschnitte Biegungen mit einem Durchmesser von
0,8 mm (1/32 Inch) unterliegen können,
ohne dass sie sichtbar geknickt werden.
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Es
ist bevorzugt, dass das Material sowohl der inneren Füllschicht
(126) als auch der äußeren Füllschicht
(128) ähnlich
und möglichst
gleich ist, vorzugsweise mit einer Shore-Härte von 45D bis 60D. Ein Shore
55D-Material ist bevorzugt. Die distale äußere Schaftschicht (130)
besteht aus einem anderen Material mit einer Shore-Härte von
70A bis 85A, vorzugsweise von etwa 75A. Die innere Füllschicht (126),
die äußere Füllschicht
(128) und die distale äußere Schaftschicht
(130) können
aus verschiedenartigen Materialien bestehen. Polymere und ausgewählte Materialien,
die dazu neigen, beim Erwärmen aneinander
zu kleben, sind bevorzugt. Sie können auch
schmelzmischbar sein. In manchen Fällen können sie Hilfskomponenten enthalten,
die als Haftmittel wirken, jedoch ist dies nicht notwendig. Sie
können
aus wärmeschrumpfbaren
Materialien (z. B. bestrahltem Polyethylen mit niedriger Dichte)
hergestellt sein oder in sonstiger Weise auf der Struktur platziert
sein. Zu der letztgenannten Klasse gehören Polyurethane und ihre Legierungen,
Gemische und Copolymere. Bevorzugte polymere Materialien für diese
Abschnitte umfassen Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid
(PVC), Ethylvinylacetat (EVA), Polyurethane, Polyamide, Polyethylenterephthalat (PET)
und deren Gemische und Copolymere. Besonders bevorzugte Materialien
sind Gemische aus Polyurethanen und Polycarbonaten, die als Carbothane verkauft
werden.
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Typischerweise
findet sich unmittelbar proximal von dem am meisten distal liegenden
Abschnitt (102) der Verbindungsbereich (106).
Der Verbindungsbereich (106) ist für die Zwecke dieser Beschreibung
der Bereich proximal von dem am meisten distal liegenden Abschnitt
(102), der eine beliebige Schlauchverbindung enthält, die
eine sich verjüngende
Oberfläche
aufweist. In der 2 ist
eine Variation gezeigt, bei der mehrere sich verjüngende Oberflächen unter
Bildung eines langen Verbindungsbereichs miteinander laminiert sind.
Viele Vorteile dieser Erfindung werden erhalten, wenn die Länge des
Verbindungsbereichs bezogen auf dessen Durchmesser im Bereich von
3 : 1 bis 12 : 1, vorzugsweise von 5 : 1 bis 10 : 1 liegt.
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Der
Verbindungsbereich (106) ist so gezeigt, dass er eine Verlängerung
der inneren Schmierschicht (122) aufweist, die durch den
Verbindungsbereich verläuft.
Eine erste konische Schicht (132) mit einer proximalen
männlichen
Oberfläche
ist angrenzend an die Schmierschicht (122) gezeigt. Es
handelt sich dabei optional um eine Verlängerung der inneren Füllschicht
(126). In der 2 ist
auch eine zweite konische Schicht (134) gezeigt, die eine
distale weibliche konische Oberfläche aufweist, die mit der männlichen
Oberfläche
auf der ersten konischen Schicht (132) zusammenpasst. Die
zweite konische Schicht (134) kann auch eine distale männliche
Oberfläche aufweisen,
die mit einer proximalen weiblichen konischen Oberfläche auf
einer dritten konischen Schicht (136) zusammenpasst. Die
dritte konische Schicht (136) ist vorzugsweise eine proximate
Verlängerung der äußeren Füllschicht
(128). Die zweite konische Schicht (134) ist vorzugsweise
eine distale Verlängerung
der äußeren, mehr
proximalen Schicht (138). Das Material, das die äußere Katheterschicht
(138) bildet, kann den Materialien ähnlich sein, die in verschiedenen
Polymerschichten des distalen Abschnitts (126, 128, 130)
vorliegen. Vorzugsweise ist es jedoch etwas steifer und besteht
aus einem Material mit einer Shore-Härte von 65 bis 85D, vorzugsweise
70 bis 75D.
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Die 3 zeigt eine auseinandergezogene Zeichnung
der Komponenten, die den am meisten distal liegenden Abschnitt (102)
und den Verbindungsbereich (106) bilden. Die Art und Weise
des Zusammenbaus dieser Komponenten wird nachstehend detaillierter
beschrieben. Die 3 zeigt
eine innere Schmierschicht (122). Außerhalb der Schmierschicht
(122) liegt eine innere Füllschicht (126) vor,
die teilweise im Schnitt gezeigt ist und bei der es sich um den
langen, sich verjüngenden
Abschnitt handelt, der die äußere konische
Oberfläche (132)
aufweist, die vorstehend als „erste
konische Schicht" bezeichnet
worden ist. Das knickbeständige Element
(120) ist auf der Außenfläche der
inneren Füllschicht
(126) platziert. Die äußere Füllschicht (128)
ist mit (teilweise im Schnitt) der dritten konischen Schicht (136)
gezeigt, die eine innere weibliche konische Schicht aufweist. Die äußere Füllschicht
(128) mit ihrer sich potenziell proximal erstreckenden
dritten konischen Schicht (136) befindet sich bezüglich des
knickbeständigen
Elements (120) typischerweise außen. Die distale äußere Schaftschicht
(130) ist bezüglich
der äußeren Füllschicht (128)
außen
angeordnet und weist etwa die gleiche Länge auf wie die knickbeständige Schicht
(120). Schließlich
ist die äußere Katheterschicht
(138) mit ihrer sich distal erstreckenden zweiten konischen Schicht
(134) sowohl mit einer distalen männlichen konischen Oberfläche als
auch mit einer inneren weiblichen konischen Oberfläche gezeigt.
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Die
Erfindung umfasst auch mehrere Polymerschichten in dem Verbindungsbereich
(106) und dem am meisten distal liegenden Abschnitt (102).
Die Erfindung umfasst auch die Beschichtung jeglicher äußeren oder
inneren Flächen
der Katheteranordnung (100) (1)
mit einer Schmierschicht, die entweder chemisch an die Oberfläche gebunden
oder lediglich physikalisch auf die relevante Oberfläche aufgebracht
ist. Die Beschreibung geeigneter Verfahren zur Erzeugung gebundener
Schmierbeschichtungen findet sich in den US-Patentanmeldungen Nr. 08/060,401 („Lubricious
Catheters"), die
am 12.5.93 eingereicht worden ist, 08/235,840 („Methods for Producing Lubricious
Catheters"), die
am 29.4.95 eingereicht worden ist, und 08/272,209 („Lubricious Flow
Directed Catheter"),
die am 8.7.94 eingereicht worden ist.
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Jedes
der hier angegebenen Polymere, gegebenenfalls mit Ausnahme des Polymers,
das in der inneren Schmierschicht (122) vorliegt, kann
mit strahlenundurchlässigen
Materialien wie z. B. Bariumsulfat, Bismuttrioxid, Bismutcarbonat,
pulverförmigem
Wolfram, pulverförmigem
Tantal oder dergleichen gefüllt
werden, so dass die Position der verschiedenen Abschnitte des Katheters
im menschlichen Körper
mittels Radiographie sichtbar gemacht werden kann.
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Die
Erfindung umfasst ferner, dass die Steigung des knickbeständigen Elements
(120) innerhalb des am meisten distal liegenden Abschnitts
(102) variiert. In manchen Fällen ist es bevorzugt, dass
die Steigung des knickbeständigen
Elements (120) in Richtung des distalen Endes des mehr
distalen Abschnitts (102) größer ist, so dass in diesem
Bereich eine höhere
Flexibilität
bereitgestellt wird.
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Die
verschiedenen Komponenten des distalen Endabschnitts (102)
und des Verbindungsbereichs (106), die in der 3 gezeigt sind und die sich
verjüngende
Oberflächen
aufweisen, werden im Allgemeinen dadurch hergestellt, dass ein Schlauchabschnitt
mit einer geeigneten Größe auf einem
Dorn mit einer gewünschten
Form platziert wird. Der Abschnitt wird dann gestreckt, bis die
in der 3 gezeigte Form
in etwa erreicht worden ist. Die Komponente wird dann von ihrem
Dorn entfernt und auf eine geeignete Größe geschnitten.
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Sobald
die geeignet geformten Unterkomponenten, die in der 3 gezeigt sind, hergestellt worden sind,
kann mit dem Zusammenbau begonnen werden. Als erstes wird die innere
Schmierschicht (122) auf einem Dorn platziert und axial
gestreckt, so dass sie mit einer axialen Molekülorientierung ausgestattet
wird. Es sollte beachtet werden, dass es sich bei dem ausgewählten Dorn
um einen Dorn handelt, der die vorstehend diskutierte Änderung
des gewünschten
Innendurchmessers bereitstellt. Die verschiedenen angegebenen Elemente
werden, so wie es gezeigt ist, zusammengebaut. Auf der Außenseite dieser
Anordnung wird ein wärmeschrumpfbarer Schlauch
platziert und geschrumpft, um die verschiedenen Elemente in Position
zu halten und sie zu halten, wenn sie weiter erhitzt werden, um
ein Fließen der
verschiedenen Polymere ineinander und eine Bildung der z. B. in
der 2 gezeigten konischen Oberflächen zu
bewirken. Es sollte beachtet werden, dass die konische Oberfläche nicht
die geradlinigen Grenzflächen
aufweisen muss, wie sie in der 2 gezeigt
sind. Die Erfindung umfasst auch, dass sie eine gewisse signifikante
Krümmung
innerhalb des Verbindungsbereichs aufweisen, was in der vorliegenden
Erfindung als normal betrachtet wird.
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Beispiel
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Es
wurden mehrere erfindungsgemäße Katheteranordnungen
gebaut. Die distalen Abschnitte jedes Katheters wurden so hergestellt,
dass sie die in der 2 gezeigte
Struktur aufwiesen. Die äußere Abdeckung
des proximalen Schafts bestand aus 72D-Carbothane, die innere Füllschicht
und die äußere Füllschicht
mit ihren sich proximal in den Verbindungsbereich erstreckenden
Abschnitten bestanden aus 55D-Carbothane und die distale äußere Schaftschicht
bestand aus 75A-Carbothane. Das distal an dem distalen Abschnitt
angeordnete Markierungsband war ein Platin-Iridium-Markierungsband,
um die Dicke zu minimieren. Das knickbeständige Element war ein gewebtes
Geflecht mit acht Bandelementen. Die Bänder bestanden aus Nitinol
und hatten eine Dicke von 19,1 μm
(0,75 mil) und eine Breite von 101,6 μm (4 mil). Jeder Katheter hatte
einen Außendurchmesser
des proximalen Abschnitts von 953 ± 25,4 μm (0,0375 Inch ± 0,001
Inch), einen proximalen Innendurchmesser von 711 ± 25,4 μm (0,028
Inch ± 0,001 Inch),
einen distalen Außendurchmesser
von 889 μm +
25,4 μm
und – 38,1 μm (0,0350
Inch + 0,001 Inch und – 0,0015
Inch) und einen distalen Innendurchmesser von 600 ± 25,4 μm (0,026
Inch ± 0,001
Inch). Der Außendurchmesser
der mittleren Verbindung betrug 953 μm + 25,4 μm und – 51 μm (0,0375 Inch + 0,001 Inch
und – 0,002
Inch). Es wurden Katheteranordnungen mit Längen von 105 cm, 135 cm und
150 cm hergestellt. Für
jede Länge
wurden Katheter mit Geflechtlängen
des distalen Abschnitts von jeweils 14,5 cm und 22,5 cm hergestellt.
Die mehr distal liegenden Abschnitte jedes dieser Katheter wurden
mit einem hydrophilen Polymer beschichtet.
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Von
diesen Kathetern hatte der 105 cm-Katheter ein Totvolumen von 0,50
cm3. Der 135 cm-Katheter hatte ein Totvolumen von 0,62
cm3 und der 150 cm-Katheter hatte ein Totvolumen
von 0,68 cm3. Die Spitzenflexibilität jedes
der Katheter hatte einen Wert von etwa 0,28 N (0,051 Pfund) pro
Grad der Biegung. Die Strömungsgeschwindigkeiten
bei dem 135 cm-Katheter
betrugen 3,01 cm3/s für Wasser, 2,16 cm3/s
(60% Hypaque®)
und 1,06 cm3/s (76% Hypaque). Jeder der
distalen Abschnitte hatte einen knickfreien Biegeradius von weniger
als 1/16 Inch.
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Diese
Erfindung wurde aus Gründen
der Klarheit mittels Beispielen beschrieben. Die Verwendung solcher
spezifischer Beispiele soll die Erfindung jedoch keinesfalls beschränken. Darüber hinaus
sollen die beigefügten
Patentansprüche
auch äquivalente
Variationen umfassen, soweit es sich dabei um Variationen der Erfindung
handelt, die im Bereich der Offenbarung liegen und zu den in den
Patentansprüchen
angegebenen Merkmalen äquivalent
sind.