CN103055404A - 等离子体处理过的透析导管封套 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导管。该导管包括限定纵向轴线并延伸到其远端的细长管状主体，所述管状主体具有至少一个内腔以及围绕管状主体布置的封套，所述封套构造为接触组织，所述封套由具有增强的组织内生长特性的等离子体处理过的材料制成。

Description

等离子体处理过的透析导管封套
技术领域
本发明涉及医学导管，尤其是涉及包括具有增强的组织内生长特性的等离子体处理过的封套的导管。
背景技术
在某些医学处理中，为了将流体实施到体内和/或为了从体内移除体液以用于净化、测试、监测或处理的目的，期望的是建立通往体内特定所需部位的长期血管通道。
特别是在长时间连续或周期性地将流体实施到体内或从体内移除流体的情况下，在医疗领域已知使用“永久”导管插入技术，该技术采用皮下植入的设备(诸如血液透析导管和隧道式静脉导管(CVCs))以持续数周到数年。在US专利7,141,035和7,777,605中找到这种皮下植入以及相关的医疗设备的示例，所述专利的整个内容通过参考并入。需要这种长期连续或周期性接近体内特定位置的治疗方案的示例包括肠胃外饲法、化学疗法、实施抗生素、透析等。
典型的，导管是管状柔性的医疗设备，其具有一个或多个内腔，例如两个内腔或三个内腔。多内腔导管有助于流体在两个方向上流动，由此例如一个内腔执行血液的撤出而另一个内腔将处理过的血液再引入血管。在示例的血液透析手术中，将多内腔导管插入体内，血液通过导管的动脉内腔撤出。这些血液被供给到血液透析单元，该血液透析单元透析或净化血液以移除垃圾和多余的水。透析过的血液通过导管的静脉内腔返回患者。典型的，静脉内腔与动脉内腔通过称为隔膜的内部导管壁隔开。
在某些级别的医学导管设备(例如腹膜透析导管)中，促进表皮组织围绕设备的封套或唇状物生长能提供很多益处。表皮既是人体抵抗感染的天然屏障，也是导致导管相关感染的微生物最大容器的栖息地。表皮的伤口(例如导管插入体内所需的切口)在运转中设定旨在愈合伤口以及重建皮肤防止感染的能力的一系列生理机制。深入了解这些天然机制，并在切口部位处装备具有封套技术的导管以助于成功完成这些天然防御机制，提供了有效策略来降低与导管相关的发病率以及成本。因此，希望提供具有改进的组织内生长性能的导管封套。
发明内容
本发明提供一种导管。该导管包括限定纵向轴线和一个或多个内腔的细长管状主体，所述管状主体具有远端和近端。该导管还包括围绕管状主体布置的封套，所述封套构造为接触组织，所述封套由等离子体处理过的材料制成。
在实施例中，还公开了一种用于等离子体处理导管封套的方法。该方法包括将氧气和至少一种烃气的混合物供应至等离子体腔中；点燃混合物以形成等离子体；以及引导等离子体到导管封套上。
在其它实施例中，还公开了一种用于等离子体处理导管封套的方法。该方法包括以从大约15sccm到大约40sccm的组合流速将氧气和甲烷的混合物供应至等离子体腔中；点燃混合物以形成等离子体；以及引导等离子体到导管封套上大约1分钟到大约5分钟。
附图说明
在此参照附图描述本发明的多种实施例，其中：
图1示出了根据本发明的导管部分截面的立体图；
图2示出了沿图1的剖面线2-2的截面正视图；
图3示出了植入了图1的导管的老鼠的照片；
图4示出了7天后来自植入老鼠的导管的等离子体处理过的导管封套和未处理的导管封套的截面切片的照片；
图5示出了渗透到图4的导管封套内的细胞渗透的柱状图；
图6示出了在图4的导管封套内的细胞密度的柱状图；
图7示出了在图4的导管封套内胶原生成的柱状图；
图8示出了图4的导管封套的组织粘合力的柱状图；以及
图9示出了图4的导管封套的组织内生长随时间的图表。
具体实施方式
所公开的导管和使用方法的示例性实施例是依据用于实施(撤出、引入等)流体进入和/或离开人体的医学导管来讨论的。导管有利地构造为有助于流体在其内腔之间可逆的流动。预想的是，本发明可与一系列导管一起使用，例如血液透析、腹膜、输注、PICC、CVC、以及端口、以及包括对对象的疾病和身体病痛进行手术治疗、诊断治疗和相关治疗的导管应用场合。还可以预想的是，关于所公开的导管的原理包括采用各种导管相关的手术，例如血液透析的、心脏的、腹部的、泌尿的、和肠的慢性和急性应用场合中。
在接下来的讨论中，术语“近”指的是一个结构的靠近医师的部分，而术语“远”指的是远离医师的部分。在此处使用的，术语“对象”指的是人类患者或其它动物。依照本发明，术语“医师”指的是医生、护士或其他护理提供者并可包括辅助人员
现在参照附图，其中在多个视图中类似的组件采用类似的附图标记，图1图释了依照本发明原理的示例性的血液透析导管组件10。导管组件10包括具有各自的远端12a和近端12b的导管套节12，从导管套节12向远端延伸的细长导管构件14，从导管套节12向近端延伸的第一和第二延伸管16，18。导管组件10可以设有与导管构件14一体形成的套节12。或者，套节12可构造为在医师将导管置入患者体内后附接到导管构件14。导管组件10还包括可围绕延伸管16，18定位的一对钳夹20。每个钳夹20可从打开位置移到基本上闭合的位置以压缩相应的延伸管16，18，并且由此禁止流体流过延伸管16，18。每个延伸管16，18包括用于在近端处联接到血液透析装置的连接器74。
导管套节12构造为且尺寸设计为被医师抓住，并包括邻近延伸管16，18定位的近侧(尾部)壳体段22，以及邻近导管构件14定位的远侧(前部)壳体段24。近侧壳体段22适于分别以固定的关系接收第一和第二延伸管16，18。例如，延伸管16，18可通过采用过盈配合或摩擦配合、接合剂、粘合剂或其它任何合适的方式固定在导管套节12的各自延伸导管(未示出)内。导管套节12的远侧壳体段24限定中心开口(未示出)，所述中心开口构造为且尺寸设计为以固定的关系接收导管构件14，例如通过采用过盈配合或摩擦配合、接合剂、粘合剂或其它任何合适的方式。
图1图释的导管组件10的实施例中，导管套节12还包括从导管套节12向外悬垂的一对相对的翼26。翼26用作一个或多个缝合线(未示出)可以围绕固定的表面，以相对于患者固定导管套节12。或者，翼26或导管套节12可在其外表面中包括环形槽(未示出)，该环形槽构造为且尺寸设计为接收缝合线，这样，缝合线可定位在环形槽中，并随后固定到患者。
参见图1和图2，导管构件14包括外壁28，并限定纵向轴线“X”。可以预想的是，如果需要或期望的话，导管构件14的外壁28可包括加强材料来增大其稳定性和刚性。如图2所示，在本发明的一个实施例中，导管构件14可采用双内腔构造，该双内腔构造包括由隔膜壁34分隔开的各自第一和第二内腔30，32，该隔膜壁34可沿导管构件14的长度延伸或不沿导管构件14的长度延伸。在该实施例中，各自的第一和第二纵向内腔30，32均构造为且尺寸设计为在导管构件14的近端和远端之间流体连通，并可包括适合用于该计划目的的任何截面构造，包括但不限制椭圆形、肾形、D形、环形、饼形等。然而，可预想的是，内腔30或32可起到引入(动脉)内腔或返回(静脉)内腔的作用，在所有下面的讨论中，内腔30指的是静脉内腔，内腔32指的是动脉内腔。尽管图2中图示为并排定向，但是内腔30，32还可以是同轴地定位。
导管构件14还包括前(远)端38，导管尖端构件40与前(远)端38整体形成或安装于前(远)端38上，导管尖端构件40有利地构造为且尺寸设计为帮助最初插入人体组织中。在实施例中，尖端构件40可以是在共同拥有的美国专利7,141,035和7,777,605中所公开的闭塞抵抗尖端，所述专利的整个内容通过引用在此并入。
参见图1，导管构件14还包括围绕导管构件14布置的封套72。封套72在导管构件14植入患者内的部位处提供用于组织的皮下内生长，以将导管组件10长期固定在留置位置中。封套72中和围绕封套72的组织内生长将导管构件14物理地固定在患者体内，并提供抗感染的额外保护。无需由任何特定理论限制，可以相信的是，围绕封套72的纤维组织的形成作为阻挡细菌和其他外来材料以及生物体进入植入部位的的屏障。因此，期望围绕封套72的组织快速内生长。
封套72可以采用堪萨斯州威奇托的Invista所出售的名为DACRONTM的聚对苯二甲酸乙二醇酯来制造。然而，封套72也可以采用包括可吸收或不可吸收材料的任意合适的生物相容性材料来制造。如本文中所使用的，术语“可吸收”包括可生物降解和可生物吸收的材料并且表示在人体条件下分解或失去结构整体性(例如，酶性降解、水解)的材料或者在体内生理条件下被(物理地或化学地)破坏(例如，溶解)的材料，以使得降解产物可由人体排出或吸收。
合适的可吸收材料可以包括聚合物，诸如脂族聚酯；聚酰胺；聚胺；聚亚烷基草酸酯；聚(酐)；聚酰氨基酯；共聚(醚-酯)；包括酪氨酸衍生的碳酸酯的聚(碳酸酯)；诸如聚(羟基丁酸)的聚(羟基链烷酸酯)；聚(羟基戊酸)和聚(羟基丁酸酯)；聚酰亚胺碳酸酯；诸如聚(双酚A-亚氨基碳酸等的聚(亚氨基碳酸酯)；聚原酸酯；聚氧杂酯，包括含有胺基的那些；聚氨酯；以及其组合。
其他合适的可生物降解聚合物可以包括但不限于：聚(氨基酸)，包括诸如胶原(I，II和III)、弹性蛋白、纤维蛋白、纤维蛋白原、丝和白蛋白的蛋白质；肽，包括层粘连蛋白和纤连蛋白(RGD)的序列；多糖，诸如透明质酸(HA)、右旋糖酐、藻酸盐、几丁质、壳聚糖和纤维素；糖胺多糖；内脏；以及其组合。
本发明中可采用的合适不可吸收材料可以包括：聚烯烃，诸如聚乙烯(包括超高分子量聚乙烯)和聚丙烯，包括无规立构、全同立构、间同立构、和它们的混合物；聚乙二醇；硅树脂橡胶，硅树脂和聚硅氧烷，诸如聚二甲基硅氧烷和聚二苯基硅氧烷；聚乙烯氧化物；超高分子量聚乙烯；聚乙烯和聚丙烯的共聚物；聚异丁烯和乙烯-α-烯烃共聚物；氟化聚烯烃，诸如氟乙烯、氟丙烯、氟代聚乙二醇、以及聚四氟乙烯；聚酰胺，诸如尼龙、尼龙6、尼龙6，6、尼龙6，10、尼龙11、尼龙12以及聚己内酰胺；聚胺；聚亚胺；聚酯，诸如聚乙烯对苯二甲酸、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚三亚甲基对苯二甲酸、和聚丁烯对苯二甲酸；聚醚；聚丁酯；聚四亚甲基醚二醇；1，4-丁二醇；聚氨基甲酸乙酯；丙烯酸类聚合物；甲基丙烯酸酯；乙烯基卤化物的聚合物和共聚物，诸如聚氯乙烯；聚乙烯醇；聚乙烯基醚，诸如聚乙烯基甲基醚；聚偏二卤化物，诸如聚偏二氟乙烯和聚偏二氯乙烯；聚氯氟乙烯；聚丙烯腈；聚芳醚酮；聚乙烯基酮；聚乙烯基芳族化合物，诸如聚苯乙烯；聚乙烯酯，诸如聚乙酸乙烯酯；乙烯基单体彼此和烯烃的共聚物，诸如乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物；丙烯腈-苯乙烯共聚物；ABS树脂；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；醇酸树脂；聚碳酸酯；聚甲醛；聚磷腈；聚酰亚胺；环氧树脂；芳族聚酰胺；粘胶；粘胶三乙酸酯；氨纶；硅氧烷；以及其共聚物和组合。
在一些实施例中，可吸收材料和不可吸收材料均可用于制造封套72。封套72可包括交替的可吸收材料和不可吸收材料的多层结构。在其它实施例中，封套72可由无纺材料(例如类似毡)或多孔材料制成。
本发明提供了一种用于使用等离子体处理封套72的系统和方法，以改变封套72的材料从而使封套72更易于组织的更快内生长。在此使用的术语“等离子体”指的是其基本部分是电离的并且呈气态形式的任何物质。
在实施例中，可使用输送至可电离介质的电能来产生等离子体。可以使用适当的发电机、电极和天线以从约0.1MHz到约2,450MHz的频率以及在另一实施例中从约1MHz到约160MHz的频率、以连续模式或脉冲模式、以交流(AC)电的形式传输电能。传输到可电离介质的平均能量可以从大约10瓦特(W)到大约1000W，在实施例中可以从大约50W到大约200W。
可电离介质可以是任何合适的组成物，其可以是电离时形成等离子体的气态、液态或固态。液态或固态物体可以采用喷雾器、微流体设备、压电泵、超声蒸发器等来雾化或喷雾。合适的可电离介质的示例包括但不限于氩、氦、氖、氪、氙、氡、二氧化碳、氮、氢、氧、烃气(诸如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷)以及它们的组合。
可电离介质可以以从大约1标准立方厘米每分钟(sccm)到大约100sccm的流速、在实施例中可以是从大约5sccm到大约35sccm的流速输入等离子体腔中。如果使用多种气体，则可以通过为每种气体改变流速来以任何所需的比率传输每种气体。等离子体腔中的压力可以是从大约50毫托(mTorr)到大约2000mTorr，在实施例中可以是从大约500mTorr到大约1000mTorr。在实施例中，等离子体可以施加到封套72上大约10秒到大约20分钟，在实施例中大约1分钟到大约5分钟。或者，预想其它的等离子体施加时间。
在实施例中，可通过电离氧气和一种或多种烃气的混合物来形成等离子体。可以从大约1sccm到大约10sccm的流速、在实施例中可以是从大约3sccm到大约6sccm的流速来提供氧气。可以从大约15sccm到大约30sccm的流速、在实施例中可以是从大约20sccm到大约25sccm的流速来提供烃气。氧气和烃气的组合流速可以是从大约15sccm到大约40sccm，实施例中可以是从大约20sccm到大约35sccm。在其它实施例中，可以任意合适的流速来提供气体，以使得氧气与一种或多种烃气的比率是从大约1∶1到大约1∶10，在实施例中该比率是从大约1∶4到大约1∶5。
无需拘泥于任何特定理论，可以相信的是，基于氧气和烃气的等离子体的应用通过使封套72更亲水改变了封套72的化学特性，从而促进组织的更快内生长。尤其是，等离子体的应用通过在封套72的材料表面上加入氧化组(例如羟基、乙醚、酯、羰基等)导致封套72的材料被氧化。等离子体处理过的封套72提供增强的组织内生长特性，包括组织穿透(即深度)、细胞密度、胶原生成以及组织粘合强度。
列出下列的示例来解释本发明的实施例。这些示例旨在仅仅解释而非限制本发明的范围。而且，如果没有另外指明，部分和百分比以重量计。在这里使用的“室温”或“环境温度”指的是大约20℃到大约25℃的温度。
示例
示例1-DACRON TM 导管封套的等离子体处理
采用来自马萨诸塞州比尔里卡AST Products的PJ等离子体表面处理器来处理DACRONTM封套。使用以大约5sccm流速提供的氧气和以大约25sccm流速提供的甲烷来生成等离子体。等离子体腔内的压力大约是430mTorr。供给的能量大约为100W。封套处理大约5分钟。
还使用以大约10sccm流速提供的氧气和以大约25sccm流速提供的甲烷来生成等离子体。等离子体腔内的压力大约是465mTorr。供给的能量大约为120W。封套处理大约5分钟。
还使用以大约5sccm的流速提供的氧气和以大约20sccm流速提供的甲烷来生成等离子体。等离子体腔内的压力大约是388mTorr。供给的能量大约为100W。封套处理大约5分钟。
示例2-血液透析导管的皮下植入
将导管皮下植入老鼠体内，每个动物两个(2)血液透析导管(例如控制和测试导管)以比较不同导管封套材料的组织内生长。每只老鼠植入具有典型DACRONTM封套作为控制器的第一导管，以及包括示例1的等离子体处理过的封套的第二导管。如图3所示，导管植入到动物的背部内大约七(7)天(组I)和大约二十八(28)天(组II)。
七(7)天后首先取出导管中的一组，而第二组导管在植入后二十八(28)天取出。获取封套的横向切片并在大约200X放大率的显微镜下观察。
图4图释了七(7)天后取出的由示例1的等离子体处理过的DACRONTM制成的封套以及由未处理过的DACRONTM材料制成的封套的图像。在图5的柱状图中记录组织渗透的观察结果，图5基于以微米(μm)计的组织厚度来图释组织渗透。未处理和处理过的DACRONTM封套在七(7)天后显示类似的组织渗透。
也为每个导管测量图4图释的组织内生长的细胞密度。在图6的柱状图中记录组织内生长的观察结果，图6基于所测量的细胞密度(每单位面积的细胞数量(cells/mm2))来图释组织渗透。相比较未处理过的封套，在细胞密度和组织厚度测量方面，示例1的等离子体处理过的DACRONTM封套在植入七(7)天后显示出最大的细胞密度。
除了评估组织厚度和细胞密度，还比较了不同封套的胶原的生成。图7图释了基于胶原生成的组织渗透(覆盖百分比)。同样，相比较未处理过的封套，等离子体处理过的DACRONTM封套在植入七(7)天后显示出更大的胶原密度。
还通过测量封套的组织粘合强度(例如移除导管所需的拉力)来测试组织内生长的效果。在图8的柱状图中记录组织粘合的观察结果，图8以牛顿(N)测量的拉力方面来图释组织粘合。相比较未处理过的封套，等离子体处理过的DACRONTM封套在植入七(7)天后显示出更大的组织粘合。
图5-8的柱状图结果汇总在图9的图表中，图9图释了随时间的组织生长。如图9中的图表所示，等离子体处理过的DACRONTM封套比未处理的DACRONTM封套以更快的比率到达更高的组织内生长水平。因此，发现等离子体处理过的DACRONTM封套提供可以更快比率达到的更大量组织内生长。
尽管在此唯一地讨论了由DACRONTM制成的导管封套，但是相信的是，其它材料(包括但不限于聚乳酸-羟基乙酸共聚物、硅橡胶和壳聚糖)同样能够在增强组织内生长特性方面受益于等离子体处理。
另外，尽管在此结合双内腔血液透析导管讨论了等离子体处理过的封套的使用，但是可预见的是，在此公开的关于等离子体处理过的封套的优点可应用到各种导管(包括单内腔导管和多内腔导管)，所述导管可受益于在长期导管插入中封套的使用。因此，尽管在此参考附图描述了本发明图释的实施例，但是上述描述、公开以及附图不解释为限制，而仅仅是特定实施例的范例。因此，可以理解的是，本发明不受限于那些明确的实施例，并且本领域的技术人员在不脱离本发明的范围或精神的情况下能够对其进行各种其他改变和变形。

Claims (15)

1.一种导管，其包括：
细长管状主体，所述细长管状主体限定纵向轴线和至少一个内腔，所述管状主体具有远端和近端；以及
围绕所述管状主体布置的封套，所述封套构造为接触组织，所述封套由等离子体处理过的材料形成。
2.如权利要求1所述的导管，其中所述导管是构造为植入组织内的血液透析导管。
3.如权利要求1所述的导管，其中所述封套由可吸收材料形成。
4.如权利要求1所述的导管，其中所述封套由不可吸收材料形成。
5.如权利要求4所述的导管，其中所述不可吸收材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯。
6.如权利要求1所述的导管，其中所述封套包括多个层，其中至少一个层由可吸收材料形成，而至少一个另外的层由不可吸收材料形成。
7.如权利要求1所述的导管，其中所述封套由电离的氧气和至少一种烃气的等离子体进行处理，所述烃气选自由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及其组合构成的组。
8.一种用于等离子体处理导管封套的方法，该方法包括：
将氧气和至少一种烃气的混合物供给到等离子体腔中；
点燃混合物以形成等离子体；以及
引导等离子体到导管封套上。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述等离子体腔中的压力保持在大约50mTorr到大约2000mTorr，以及氧气与所述至少一种烃气的比率为从大约1∶4到大约1∶5。
10.如权利要求8所述的方法，其中引导步骤发生从大约10秒至大约20分钟的时间周期。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述封套由选自下列组的材料形成，所述组由聚乳酸羟基乙酸共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、硅橡胶、壳聚糖及其组合构成。
12.一种用于等离子体处理导管封套的方法，其包括：
以从大约15sccm到大约40sccm的组合流速将氧气和甲烷的混合物供给到等离子体腔中；
点燃混合物以形成等离子体；以及
引导等离子体到导管封套上大约1分钟到大约5分钟。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述等离子体腔中的压力保持在大约S0mTorr到大约2000mTorr，以及氧气与甲烷的比率为从大约1∶4到大约1∶5。
14.如权利要求12所述的方法，其中点燃步骤包括将具有从大约10W到大约1000W平均能量的电能供给到氧气和甲烷的混合物。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述封套由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成。
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