CN103153388B - 用于静脉治疗的uv-c抗菌装置 - Google Patents

用于静脉治疗的uv-c抗菌装置 Download PDF

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Abstract

一种具有流体室的脉管接入装置，其中UV‑C辐射被发射，以便照射被包含在流过所述流体室的输入液中的病原体。

Description

用于静脉治疗的UV-C抗菌装置
背景技术
本公开内容涉及利用抗菌脉管接入装置的输液治疗。输液治疗是一种最常见的卫生保健程序。住院病人、家庭护理病人以及其它病人经由被插入到脉管系统中的脉管接入装置接收流体、药物和血液制品。输液治疗可以用于处理感染，提供麻醉或止痛，提供营养支持，治疗癌生长，维持血压和心律，或者许多其它临床上重要的用途。
脉管接入装置为输液治疗提供了方便。脉管接入装置可以接入病人的周围脉管或中心脉管。脉管接入装置可以短期（数天）留置、中期（数周）留置或者长期（数月到数年）留置。脉管接入装置可以用于连续输液治疗或用于间歇治疗。
常见的脉管接入装置是插入到病人静脉中的塑料导管。导管长度可以从用于周围接入的少数厘米变化到用于中心接入的多数厘米。导管可以经皮插入在病人皮肤下方，或者可以手术植入在病人的皮肤下方。与其附接的导管或任何其它脉管接入装置可以具有单个腔或多个腔以同时输入多种流体。
脉管接入装置的近侧端部通常包括路厄适配器，其它医疗装置可以附接至该路厄适配器。例如，给药套件可以在一端附接至脉管接入装置，并在另一端附接至静脉（IV）输液袋。给药套件是用于连续输入流体和药物的流体导管。通常，IV接入装置是可以附接至另一脉管接入装置、关闭或密封该脉管接入装置并允许流体和药物间歇地输入和注射的脉管接入装置。IV接入装置可以包括用来封闭系统的隔膜和外壳。隔膜可以通过医疗装置的凸形路厄器或钝套管打开。
与输液治疗相关联的并发症可能引起显著的发病率并且甚至死亡率。一种值得注意的并发症是导管相关血流感染（CRBSI）。美国医院每年会出现估计250000例至400000例的中心静脉导管（CVC）相关BSI。每种感染的可归因死亡率估计为12%-25%，并且每个事件对卫生保健系统的成本为25000美元至56000美元。
导致CRBSI的脉管接入装置感染的原因可能是未能常规地清洁该装置、未经灭菌的插入技术或者是在导管插入之后通过流体流动路径任一端进入该路径的病原体。研究表明，CRBSI的风险随着导管留置时期延长而增加。因此，当污染的脉管接入装置或输入液用于输液程序时，病原体可以进入病人的血流并且引起BSI。
19世纪晚期以来已知紫外线（UV）辐射的杀菌或灭菌效果，近年来UV辐射的使用也已经在水和空气净化领域中获得广泛认可，还已经发现其在血液处理和医疗装置消毒方面的某些有限用途。
UV光由占据电磁光谱的200纳米到400纳米波长的高能量光子组成。这意味着UV光发出的能量比软X射线辐射略微少但显著多于可见光。UV能量不直接杀死病原体，而是引起与基因结构的光化学反应来抑制病原体的繁殖能力，从而有效地杀死病原体。
由UV光输送的能量大小与其波长成反比，因此波长越短，产生的能量越大。通常，光谱的UV光部分由三段组成：UV-A（315nm－400nm），用于日光浴灯；UV-B（280nm－315nm）；和UV-C（200nm－280nm）。UV-B区域和UV-C区域包含的波长具有最佳灭菌作用。研究已经显示，在杀灭微生物方面最有效的波长是在250nm－265nm之间。
当使用UV-C辐射来消毒医疗装置时，必须警惕防止病人和/或医生暴露至有害的UV-C辐射。一些灭菌系统和方法需要使用外部覆盖物或护罩来提供充分保护。其它系统使用较低强度的灭菌灯。然而，这些系统未能提供方便且高效的消毒，因此需要采取另外步骤来保证完全且安全的抗菌条件。
因此，需要的是以安全且高效的方式阻止、限制或消除脉管接入装置和输入液污染以减小CRBSI的风险和发生的系统、装置和方法。本发明的各种实施例满足了这种需要。
发明内容
响应于尚未被当前可用的脉管进入系统、装置和方法完全解决的现有技术问题和需要已开发出本发明。因此，这些被开发出的系统、装置和方法阻止、限制或消除了脉管接入装置污染，从而减小了CRBSI的风险和发生。
医疗装置可以是脉管接入装置，该脉管接入装置包括具有内腔的流体室，该内腔与流过脉管接入装置的输入液直接连通。流体室包括接入窗，UV-C辐射源通过该接入窗发射UV-C辐射。UV-C辐射穿过接入窗进入流体室的内腔。存在于流体室内的输入液因此暴露到UV-C辐射，因此照射存在于输入液内的任何病原体。
在本发明的一些实施例中，流体室的内表面还被改进成包括UV-C反射涂层或材料，由此被发射到内腔中的UV-C辐射在内腔内受到保持和反射。这个特征增加输入液到UV-C辐射的暴露时间，因此能够使用较低功率的灭菌灯。一些实施例还包括UV-C不透明材料的流体室。这个特征防止UV-C辐射从流体室泄漏，因此防止病人和医生不希望地暴露至UV-C辐射。
一些实施例还包括可再用的UV-C辐射源，其中UV-C辐射源可以从接入窗移除，并且相容性地插入到第二输液装置的接入窗中。本发明的实施例还包括导管适配器，该导管适配器包括用来接收UV-C辐射源的接入窗。
本发明的一些实施例还包括用于制造脉管接入装置的方法，该方法包括以下步骤：1）提供流体室，该流体室具有内腔、内表面以及外表面；2）提供通过所述流体室的侧壁的接入窗；和3）提供UV-C辐射源，该UV-C辐射源能够与所述流体室联接，使得UV-C辐射经由所述接入窗发射通过进入所述流体室的内部中。一些实施例还包括将UV-C反射材料施加到所述流体室的所述内表面和所述外表面中的至少一个的步骤。此外，一些实施例包括将所述UV-C源附接在一外壳中的步骤，所述外壳构造成选择性地联接至所述流体室的外表面。
本发明的这些和其它特征和优点可以并入到本发明的某些实施例中，并且根据以下描述和所附权利要求将变得更显而易见，或者可以通过如下面阐述的本发明的实施被了解。本发明不要求这里描述的所有有利特征和所有优点被包括到本发明的每一个实施例中。
附图说明
为了使获得本发明的上述和其它特征以及优点的方式将被容易地理解，将通过参考附图所示本发明具体实施例来提供对在上文被简要地描述的本发明的更具体描述。这些图仅描绘本发明的典型实施例，并且因此将不被认为限制本发明的范围。
图1是根据本发明的代表性实施例的与静脉导管联接的流体室的透视图。
图2是根据本发明的代表性实施例的与静脉导管联接的流体室的侧剖视图。
图3是根据本发明的代表性实施例的与静脉导管联接的流体室的侧剖视图，示出了被移除的UV-C辐射源。
图4A是根据本发明的代表性实施例的沿线A-A截取的图3的流体室的俯视剖视图。
图4B是根据本发明的代表性实施例的流体室的俯视剖视图。
图4C是根据本发明的代表性实施例的流体室的俯视剖视图。
图5是根据本发明的代表性实施例的静脉导管和UV-C辐射源的侧剖视图。
图6是根据本发明的代表性实施例的与静脉导管和远程定位的UV-C辐射源联接的流体室的侧剖视图。
具体实施方式
定义
如这里使用地，以下术语给出以下含义：
“流体室”意指具有内部容积或腔的任何装置，在输液过程期间输入液穿过该内部容积或腔，其中输入液在流体室内时暴露至UV-C辐射。
“UV-C”意指波长大约在200nm与280nm之间的紫外光。
“灭菌灯”意指商业上可获得的、产生UV的灯，该灯产生的能量输出在大约200nm到大约280nm的范围中，优选波长是大约255nm。
“脉管接入装置”意指用于将输入液输入到病人体内的任何装置或装置的组合。
“UV-C透明材料”意指允许UV-C辐射或能量穿过的任何材料。
“UV-C不透明材料”意指阻挡或阻止UV-C辐射或能量穿过的任何材料。
“UV-C反射材料”意指反射UV-C辐射或能量的任何材料。
通过参考附图将最佳地理解本发明的目前优选的实施例，其中相同附图标记指示相同或功能上相似的元件。将容易理解的是，在本文如附图所大体描述且示出的本发明的组成部件可以以很多种不同构造来布置和设计。因此，附图所示的以下更详细的描述不意图限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅代表本发明的目前优选的实施例。
现在参考图1，示出流体室10与静脉导管20和一段静脉输液管30联接。大体上，流体室10包括外壳，该外壳具有近侧端部12和用来放置在输液系统40的流体路径中的远侧端部14。在一些实施例中，近侧端部12与静脉输液管30联接，而远侧端部14与静脉导管20联接，使得来自静脉输液袋或其它输入液源（未示出）的输入液在经由静脉导管20输送给病人之前通过流体室10。在一些实施例中，近侧端部12和远侧端部14包括路厄连接器，由此在系统40的相邻构成部件20、30之间形成流体密封连接。
大体上，流体室10包括外壳，该外壳具有限定出内腔的环形流动容积。流体室10还包括接入窗（未示出），UV-C源50发出的UV-C辐射通过该接入窗到流体室的内腔中。因此，存在于内腔内的输入液被UV-C辐射照射，从而抑制病原体活性并且防止或最小化病人的CRBSI。
现在参考图2，示出了输液系统40的侧剖视图。在一些实施例中，流体室10还包括内表面16，该内表面限定出内腔19的外边界。在一些实施例中，内表面16构造成减小输入液通过内腔19的迟滞流动（stagnant flow）。大体上，内腔19与静脉输液管30的流体路径32和静脉导管20流体连通，使得输入液可以从静脉输液管30经由流体室10自由流动到静脉导管20。
在一些实施例中，流体室10还包括接入窗60，该接入窗形成为穿过流体室10的侧壁62。在一些实施例中，接入窗60包括柱形体，该柱形体向内延伸到内腔19中。大体上，接入窗60的尺寸且形状被设计成容纳UV-C源50的一部分，从而允许UV-C源50发出的UV-C辐射穿过接入窗60，以便与存在于内腔19内的输入液相互作用。在一些实施例中，接入窗60包括UV-C透明材料以允许对存在于内腔19和输入液内的病原体进行照射。例如，在一些实施例中，接入窗60包括光学级石英或氟化聚合物材料。
在一些实施例中，流体室10还包括UV-C不透明材料或涂层，以便防止发出的UV-C辐射穿过侧壁62。这样一来，防止了病人或医生在输液过程期间受到照射。在一些实施例中，静脉导管20和静脉输液管30还涂覆有UV-C不透明材料或被包绕在UV-C不透明材料中，以便防止暴露到可能通过流体室10的近侧端部12和远侧端部14开口发生泄漏的UV-C辐射。
在一些实施例中，流体室10的内表面16还包括UV-C反射材料70，诸如漫反射体产品、SolarBrite反射材料或者具有高UV-C反射属性的其它材料。设置UV-C反射材料70来将源50发出的UV-C辐射保持并反射在内腔19内。这样一来，辐射的UV-C能量传播通过接入窗60，并且被保持在内腔19内。在一些实施例中，外表面18包括UV-C反射材料（未示出），使得UV-C能量能够穿过流体室10的侧壁62，并反射回到内腔19中。
UV-C反射材料70允许使用需要较小能量的灭菌灯80，诸如UV-CLED灯之类。因此，本发明的一些实施例提供了更加节省成本的装置。此外，使用UV-C反射材料70为输入液提供了更大强度和更加暴露的UV-C辐射，从而在输入液实时流过输液系统40期间对输入液中的微生物进行高效照射。
例如，本发明的一些实施例提供的意想不到的结果是在1毫升/秒的流率下用60000mW-sec/cm2的UV-C辐射实现99.99%的表皮葡萄球菌杀灭率。数学模型预测在那些辐射水平下灭菌会不够完全。因此，本发明的一些实施例提供了意想不到的结果，其显示出无法用数学模型预测的提高的杀灭率。
在输入液流过内腔19时，输入液受到UV-C源50发出的UV-C辐射的照射。在一些实施例中，UV-C源50包括灭菌灯80，该灭菌灯布置在外壳52中，该外壳具有的隔室用来存储要为灯80提供电力的电池54或其它电源。在一些实施例中，UV-C源50还包括控制开关（未示出），通过该控制开关由一个或多个电池54选择性地为灯80提供电力。在一些实施例中，外壳52包括UV-C不透明材料。此外，在一些实施例中，外壳52包括凸缘56，该凸缘充当护罩以进一步防止UV-C辐射从接入窗60泄漏。
现在参考图3，示出了从接入窗60移除UV-C源50之后的流体室10。在一些实施例中，灯80还被容纳在透镜82中，该透镜被设置用来保护灯80。与接入窗60的情况一样，透镜82是UV-C透明的，以便使UV-C能量能够穿透到内腔19中。在一些实施例中，接入窗60布置在内腔19内，使得在接入窗60的底部部分和内表面16或UV-C反射材料70之间保持有间隙。这样一来，允许输入液在接入窗60下方流动，从而在输入液流过流体室10时对输入液进行进一步照射。
现在参考图4A，示出了沿线A-A截取的图3的输液系统40的横截面。在一些实施例中，接入窗60进一步位于内腔19中，使得在接入窗60的侧部部分或外表面与流体室10的内表面16或UV-C反射材料70之间保持有间隙。这样一来，允许输入液在接入窗60周围流动，从而保证将输入液最大暴露至被发射通过接入窗60的UV-C辐射。
在一些实施例中，UV-C源50可以从流体室10移除，从而可以在后续输液程序期间再用于另外的输液系统40。在其它实施例中，UV-C源50被一体形成在一次性输液系统中，其中UV-C源与输液系统一起被处理掉。此外，在一些实施例中，UV-C源被一体形成到可再用的流体室中。例如，在对病人进行导管插入术后，可再用的流体室10和一体形成的UV-C源附接至一次性静脉导管20。
流体室10可以包括在输液程序期间在实时流率下使得对输入液的照射最大化所必要的任何尺寸、形状、材料和/或构造。现在参考图4B，该图示出了流体室110的横截面。在一些实施例中，内腔119构造成使得输入液120的流率最大化，同时使得异常流动路径最小化，并使得对输入液内的病原体的照射最大化。图4A中示出了这样一种构造。在输入液120进入内腔119时，输入液的流动路径在接入窗60周围转向，从而使得输入液120至UV-C辐射130的暴露最大化。UV-C反射材料70进一步增加了输入液120到UV-C辐射130的暴露，这是由于辐射130反射离开内表面116并且回到输入液120的流动路径中。
图4C中示出了流体室210的另一构造。在一些实施例中，内表面216具有角度以使得UV-C能量或辐射以第一角度230发出并以第二角度232反射离开UV-C反射材料70。因此，在一些实施例中，流体室210的尺寸、形状和构造被配置成使得被发出并反射的UV-C辐射在内腔219内的散射最大化。这种构造还进一步提高了输入液120到UV-C辐射230和232的暴露。
现在参考图5，该图示出具有接入窗60的导管适配器22的横截面。在一些实施例中，静脉导管20的导管适配器22构造成包括接入窗60，由此接收UV-C辐射的源50。因此，提供了一种输液系统400，该输液系统不包括专用的流体室装置。与前述实施例的一些实施例一样，接入窗60定位成使得接入窗60的一部分向内延伸到导管适配器22的内腔419中。然而，在一些实施例中，接入窗60延伸到内腔419中的深度受到限制，以便使导引器针（未示出）能够穿过内腔419和导管管道24。导管适配器22还包括UV-C反射材料70，该UV-C反射材料装衬或覆盖适配器22的内表面416。如前所述，导管适配器22、导管管道24和静脉输液管30还可以包括UV-C不透明材料或覆盖物以防止暴露到UV-C辐射。
在一些实施例中，接入窗60没有延伸到内腔19中，而是形成侧壁62的一部分，如图6中所示。UV-C源50因此与接入窗对齐，使得UV-C辐射射过接入窗，并进入导管适配器22的内腔519中。另外，在一些实施例中，UV-C辐射的源50是远程单元，其中UV-C辐射通过与接入窗60联接的光缆52被输送给输液系统500。或者，所设置的UV-C辐射源包括套管外壳（未示出），该套管外壳以可滑动的方式定位在导管适配器22的外表面418上，从而将灭菌灯与接入窗60对齐。
本发明可以被实施为其它具体形式而不偏离如这里概括表述的且在后面要求保护的其结构、方法或者其它必要特征。已经描述的实施例要在所有方面被认为是仅仅说明性的且不是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求指定，而不是由前述描述指定。落在权利要求书的等同内容的含义和范围内的所有变化要被包括在权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种脉管接入装置，包括：
流体室(10)，该流体室具有限定出内腔(19)的侧壁(62)，所述内腔(19)与静脉导管(20)处于流体连通，
其特征在于，
在所述侧壁(62)中形成有接入窗(60)，该接入窗(60)从所述侧壁(62)向内延伸到所述内腔(19)中，所述接入窗(60)包括UV-C透明材料，从而当UV-C辐射源(50)位于所述接入窗(60)内时，UV-C辐射被发射到所述流体室(10)的所述内腔(19)中，从而抑制病原体活性，其中所述UV-C具有200nm-280nm的波长范围。
2.如权利要求1所述的脉管接入装置，其中所述流体室(10)包括UV-C反射材料(70)。
3.如权利要求1所述的脉管接入装置，还包括UV-C反射材料(70)，所述UV-C反射材料被施加至所述流体室(10)的内表面(16)和外表面(18)中的至少一者。
4.如权利要求1所述的脉管接入装置，其中所述流体室(10)是导管适配器(22)。
5.如权利要求1所述的脉管接入装置，其中所述UV-C辐射源(50)包括外壳(52)，所述外壳以可拆卸的方式联接至所述流体室(10)的外表面(18)和所述接入窗(60)中的至少一者。
6.如权利要求3或5所述的脉管接入装置，其中所述外表面(18)是UV-C不透明的。
7.如权利要求1所述的脉管接入装置，其中所述接入窗(60)包括UV-C透明的柱形体，该柱形体被定位成使得在所述柱形体的外表面与所述流体室(10)的内表面(16)之间保持有间隙。
8.如权利要求7所述的脉管接入装置，其中所述UV-C源包括UV-C LED。
9.一种用于制造脉管接入装置的方法，包括：
提供流体室(10)，该流体室具有限定出内腔(19)的侧壁(62)，该内腔(19)与静脉导管(20)处于流体连通；和
在所述侧壁(62)中设置接入窗(60)，该接入窗(60)从所述侧壁(62)向内延伸到所述内腔(19)中，所述接入窗(60)包括UV-C透明材料，使得当UV-C辐射源(50)位于在所述接入窗(60)内时，UV-C辐射被发射到所述流体室(10)的内腔(19)中，从而抑制病原体活性，其中所述UV-C具有200nm-280nm的波长范围。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述流体室(10)包括UV-C反射材料(70)。
11.如权利要求9所述的方法，还包括将UV-C反射材料(70)施加至所述流体室(10)的内表面(16)和外表面(18)中的至少一者的步骤。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述流体室(10)是导管适配器(22)。
13.如权利要求9所述的方法，还包括将所述UV-C辐射源(50)附接至一外壳(52)中的步骤，所述外壳构造成联接至所述流体室(10)的外表面(18)。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述外壳(52)是UV-C不透明的。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述外壳(52)还包括用于为所述UV-C辐射源(50)提供电力的电池(54)。
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