CN104363950A - 用于生物制剂的输注导管末端 - Google Patents

Abstract

用于移动在第一流体中悬浮的粒子的系统包括带有多腔远端分离器的导管，第一流体用于输注到第二流体流中。分离器形成有多个平行腔，其中每个腔具有预定直径。重要地，每个腔的直径被定尺寸以顺序地接收通过的粒子，以在粒子进入第二流体流之前防止粒子絮凝。与分离器流体连通的再收集室允许流体在离开分离器后的再固结且允许使当流体离开导管时对脉管造成的损害最小化。可提供被固定到导管的外侧的可充气气囊以调节第二流体的流动，从而便于粒子进入第二流体流中并增加粒子在目标组织中的保留。

Description

用于生物制剂的输注导管末端

本申请是于2009年9月21日提交的目前待决的申请序列号12/563,876的部分继续申请。申请序列号12/563,876的内容在此通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般涉及用于将粒子引入到流体流中的输注系统。更特别地，本发明涉及用于将生物物质的粒子(例如干细胞)引入(输注)到患者脉管系统中而不减少生物物质的疗效的输注系统。本发明特别地但不专有地用作一种使用多腔过滤器的系统，该多腔过滤器允许粒子单独地或成小组地进入分离器的腔，用于随后输注到患者的脉管系统中。

背景技术

引入粒子到患者的脉管系统中需要同时满足若干不同的关注点或考虑。取决于所涉及粒子的类型，非常重要的关注点涉及：当粒子被输注或引入到脉管系统中时，防止它们絮凝即凝块在一起。这在干细胞的情况下是特别关注的，干细胞会絮凝，但如果留下用作单独细胞或成小组细胞，则在治疗上是最有效的。防止粒子絮凝的另一个益处是防止当细胞的凝块被引进冠状脉循环系统中时所引发的心脏病发作。而且，可行的是：当在阀或气囊可能帮助减少血流动时流动慢的同时输注干细胞时，干细胞在心脏或其它目标组织中的保留率会增加。

在所有类型的脉管内治疗(即冠状脉内、动脉内或静脉内)中，总是需要关注的是，治疗剂(例如生物制剂或药物)以可预测受控方式被输注或输送。此外，重要的是，治疗剂被有效地输送到脉管系统中的适当目的地。所有这些都涉及剂量和输送率考虑。此外，需要仔细处理治疗剂以确保它(治疗剂)在输注期间不被破坏或损害。

从机械的角度来看，众所周知的是，流体通道的直径是将会影响流过该通道的流体流率的因素。对于小组散凝粒子被输注到脉管系统的脉管中的治疗方案，通道的直径必须明显足够大以单独地容纳小组粒子。另一方面，它还必须足够小以分离和防止较大粒子(细胞)组彼此粘着。这样的结果是，粒子可被携带通过通道的速率将受到通道尺寸的限制。这样进一步的结果是，随着粒子离开通道，它们然后受到脉管系统的脉管中的流体(即血)流的影响。取决于治疗方案的目的，这可能意味着脉管系统中的下游流体流将在某种程度上也需要被调节。

根据以上，本发明的一个目的是提供一种输注系统，该输注系统可有效地将仅小组粒子引入到流体流中。本发明的另一目的是提供一种输注系统，该输注系统协调粒子/流体介质(即第一流体)的流率与粒子/流体介质被引入到的流体(即第二流体)的流率。本发明的仍另一目的是提供一种输注系统，该输注系统产生低出口压力以减少当流体从导管离开并进入脉管时所引起的对脉管壁的冲击。本发明的另一目的是提供一种易于使用、制造简单且相对成本有效的输注系统。

发明内容

根据本发明，一种输注系统包括伸长导管，该伸长导管形成有在导管的近端和远端之间延伸的中央腔。优选地，导管是管形的，成形有光滑圆形外表面，并且为了描述的目的，导管限定纵向轴线。悬浮有粒子的流体介质的源(即粒子/流体介质)与导管的近端流体连通地连接，并且在导管的远端处连接分离器。为了本发明的目的，设置分离器以防止粒子随着被输注或引入到患者的脉管系统的脉管中而絮凝。如为本发明设想的，粒子可以是生物制剂(即细胞、基因或蛋白质)或药物。并且，它们能够被引入到脉管系统中用于冠状脉内、动脉内或静脉内治疗。

在结构上，所述分离器形成有多个平行腔。因此，由于分离器固定到导管的远端，分离器的每个腔被单独地置于与导管的中央腔流体连通。重要的是，每个单独腔被定尺寸以顺序地接收通过的仅小组粒子(即少于10)。具体地，尽管每个腔能够一次接收若干粒子，但是每个腔均足够小以当粒子被接收到腔中时有效地分离粒子免于彼此粘着。接下来，系统还包括用于移动粒子/流体介质通过导管的腔的装置，用于进一步使成对准的粒子移动通过分离器的各个腔。为了本发明的目的，用于移动该粒子/流体介质的装置可以是相关领域中公知的任何这种装置诸如静脉输液架、注射器或泵。

除了上述的分离器之外，本发明的系统还包括可构造(可充气)阀诸如气囊。具体地，所述可构造阀位于导管的外表面上以在接近分离器的位置处围绕导管。此外，阀形成有绕导管的轴线布置的多个孔。这些孔的目的是控制在与导管的轴线大致平行的远端方向上流体(例如血)经过导管的轴向运动。该控制优选地由充气器提供，该充气器选择性地收缩阀的孔，以控制通过孔的流体的流率。

在本发明的优选实施例中，阀被形成为以轴线为中心的环。对于该结构，环的内径被固定到导管的外表面。阀也具有位于环的外周上的大致非柔软材料，当阀被充气成基本构造时，该非柔软材料将外径维持离导管成预定径向间距。如前所述，阀可以是在相关领域中常用的气囊，并且气囊可以是适合于该类型过程的任何材料。例如，气囊可以是尼龙、聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。除了非柔软材料之外，环的其余部分由柔软材料制成。重要的是，该柔软材料响应于充气器而选择性地使孔收缩。因此，在操作中，超过其基本构造的阀的额外充气将外径大致维持在预定径向位置处，同时逐步地使孔收缩。

本发明的另外特征包括提供在单轨型导丝上在脉管系统中定位导管。而且，可提供流体流控制器以计量在选定的流体压力从源到导管的中央腔中的流体流。

在本发明的背景内，设想将便于生物制剂输注到患者的脉管系统中的若干结构变型。这些变型还可以增强干细胞、药物、蛋白质或粒子在心脏中的扩散和保留率。这些包括：1)在导管的远端处创建再收集室，用于建立对于生物制剂安全有效的流体输注速度；2)分离器的近端(上游)表面的取向，该取向将促进生物制剂在它们输注之前彼此分离；以及3)可充气气囊，该可充气气囊将与生物制剂的输注协作来协调和控制流过脉管系统的血。一种另外变型是使用蝶形导管取代之前公开的导管。

一种在静脉内或动脉内输注期间使用的再收集室被设置在导管的远端处，并且通过在导管的中央腔中将分离器定位在离导管的远端成间距“d”处而创建该再收集室。通过该定位，再收集室将是大致管形的，它将具有长度“d”，并且它将具有与中央腔的直径相同的直径。应该注意的是，阀或气囊不延伸到在导管的远端的附近的该位置。

在考虑分离器的结构变型的范围内，在以上公开的分离器的替代实施例中，近端(上游)表面相对于导管的轴线以角度“α”倾斜。优选地，角度“α”将是约60°，结果是由分离器建立的腔将具有不同的长度。在一种方案中，近端(上游)分离器将是平的，其中每个腔的入口与导管的轴线成角度“α”。在另一方案中，该表面将具有台阶构造，使得每个腔的入口将垂直于导管的轴线。对于这两种方案，导管的远端(下游)表面将垂直于导管的轴线。

总之，随着生物制剂被安全地输注，分离器和再收集室用于促进和维持它们的分离。特别地，在输注流体已经通过分离器被加速后，再收集室减慢输注流体的流体速度。为了进一步维持安全的流体流过脉管系统，可以将可充气气囊附接到导管的外表面，并且它可被选择性地充气，以协调血流和流体输注的相应速度。

附图说明

从附图并结合相应描述，将最好地理解本发明的新颖特征以及本发明本身的结构及操作，其中类似的附图标记表示类似的部件，并且其中：

图1是本发明的系统的示意图/透视图，该系统示出为系统导管位于操作环境中；

图2是沿图1中的线2-2观察的分离器和系统导管的远端部的剖视图；

图3是沿图1中的线2-2观察的输注末端的替代实施例的剖视图；

图4是图3中所示的输注末端的替代实施例的剖视图；

图5A是处于放气构造并与位于操作环境中的导管一起示出的本发明的气囊的平面视图；

图5B是处于充气构造并与位于操作环境中的系统导管一起示出的本发明的气囊的平面视图；并且

图6是用于本发明的蝶形导管的平面视图。

具体实施方式

首先参考图1，示出并大体用10表示的是根据本发明的一种用于引入(输注)流体的系统。如图所示，该系统10包括导管12，导管12可被推进到脉管14中以在患者(未示出)的脉管系统中将导管10定位在预定位置处。为了本发明的目的，脉管14优选地是患者的心脏血管系统中的动脉或静脉，并且系统10用于动脉内、静脉内或冠状脉内的治疗方案。

详细地，图1示出了系统10包括用于保持流体介质18的源16。也如图1中所示，多个粒子20悬浮在流体介质18中以创建粒子/流体介质22。对于本发明，粒子20可以是药物的某种形式，或者最可能地，它们将是生物制剂(即细胞、基因或蛋白质)的某种形式。在任何情况下，粒子20将悬浮在粒子/流体介质22中，用于从源16运输通过系统10并进入到脉管14中。如上所述，对于系统10，源16可以是在相关领域中公知类型的注射器。图1还示出了系统10包括与源16流体连通的控制器24。如为本发明所设想的，控制器24可以是用于移动流体(例如粒子/流体介质22)通过流体流动系统(例如系统10)的相关领域中已知的任何类型的装置。通常，这种装置可以是静脉输液泵、静脉输液架、注射器或一些其它流体流计量仪器。但是，对于其中源16是注射器的系统10的实施例，不存在对控制器24的具体需求。

图1还示出系统10包括用于以下所讨论目的的充气器26。当控制器24和充气器26都用于系统10时，它们能够分别在连接器28处被连接，以分别建立与导管12的单独的流体连通通路。优选地，如图所示，该连接器28与导管12的近端30流体连通地连接。

仍参考图1，看出系统10包括末端(过滤器)32(以下有时也称为分离器68)，该末端(过滤器)32被固定到导管12的远端34。此外，看出阀36邻近远端34被安装在导管12上，并且阀36形成有多个孔，其中孔38a和38b是示例性的。参考图2，也许将最好理解导管12的远端部的实际结构以及在分离器68和阀36之间的结构的协作。

参考图2，并且具体地参考分离器68，将看到分离器68形成有多个腔，其中腔40a、40b和40c是示例性的。更具体地，腔轴向地延伸通过分离器68并且彼此大致平行。它们也大致平行于轴线42，轴线42通常由导管12所限定。重要的是，每个腔被建立有直径44，该直径44被具体定尺寸以仅接收单独或小组粒子20。尽管每个腔能够一次接收若干散凝粒子20，但是单独粒子20或小组粒子在它们通过腔时保持分离(例如，见腔40a)。此外，为了将在脉管14内定位导管12的目的，分离器68可形成有单轨腔46，该单轨腔46将以本领域技术人员公知的方式与导丝48相互作用。

考虑到分离器68的结构，如上所述，本发明的一个重要方面是：每个腔的直径44被定尺寸以防止大组絮凝粒子20从导管12的中央腔50进入到腔中。特别地，对于不同的治疗方案，可能非常必要的是：粒子20随着它们进入脉管14而被分散，由此使在脉管14中随后絮凝的可能性最小化，如果细胞被输注到冠状脉循环系统中，该粒子的絮凝可能导致心脏病发作或中风。

回想，阀36形成有多个孔。此外，交叉参考图1和图2，还要理解的是：当充气时，阀36通常成形为环并形成有充气室52。如图所示，充气室52经由充气线54与充气器26流体连通地连接。在该结构内，充气线54可被集成到导管12中。为了操作目的，阀36包括由柔软可充气材料制成的阀体56。阀36还包括由大致非柔软材料制成的边缘58，该边缘58位于环形阀36的周边上。对于系统10，阀36被定位为接近分离器68，并且通过相关领域中公知的任何方式诸如通过胶接或粘接将阀36固定到导管12的外表面60。

操作上，阀36(气囊)从放气构造开始，并且然后阀36由充气器26充气成基本构造(参见图1和2)，其中阀36被边缘58所限制。在该基本构造中，阀36将从导管12的表面60延伸通过径向间距62，并且在该基本构造中，阀36将最可能地与脉管14接触。而且，在基本构造中，每个孔(例如孔38a)将具有直径64。通过由充气器26对阀36的额外充气，然而，发生了两种不同的结构结果。一方面，边缘58不从基本构造扩展。因此，径向间距62保持大致恒定。另一方面，阀体56将响应于充气器26而扩展，使得孔逐渐收缩。换句话说，并且具体参考孔38a，直径64将减小。在本发明的替代实施例中，可能不需要阀36。

对于在动脉内、静脉内或冠状脉内的治疗方案中的系统10的操作，导丝48首先被预先定位在患者的脉管系统中。导丝48然后被接收到导管12的单轨腔46中，并且导管12在导丝48上被推进并进入到患者的脉管系统中的位置。一旦导管12已被恰当地定位，阀36被充气成其基本构造，或者超过其基本构造。对阀36充气的确切程度将取决于流体通过脉管14中的孔的期望流率。在阀36被充气的情况下，控制器24然后被启动以促使来自源16的粒子/流体介质22流动并通过导管12的中央腔50。随着粒子/流体介质22中的粒子20到达分离器68，在分离器68中的各个腔的相应直径44允许仅单独粒子20或小组粒子20进入腔。因此，粒子20在中央腔50中的絮凝被中断，并且在它们已经穿过分离器68后，粒子20的絮凝被最小化。尽管以上讨论都集中在患者的心脏血管系统内的系统10的应用上，但是该系统10适合于任何使用，其中粒子20可悬浮在粒子/流体介质22中，用于随后作为单独粒子20释放到流体流(例如通过脉管14的血流)中。

参考图3，用于生物制剂的输注末端被示出并通常用66表示。在该实施例中，分离器68′离导管12的远端34成间距“d”地位于导管12的中央腔50中。如此定位，分离器68′在导管12的远端34处创建具有长度“d”的再收集室70。具体地，再收集室70是被形成到导管12的远端34上的管形部。如果有必要，再收集室70可由独立管形件建立，该独立管形件能够被附接到导管12的远端34。

仍然参考图3，看到，分离器68′具有近端(上游)表面72和远端(下游)表面74。详细地，分离器68′的近端表面72相对于导管12的轴线42以倾斜角度“α”取向。然而，分离器68′的远端表面74垂直于轴线42，并且它是大致平的。记住以上公开的结构，倾斜的近端表面72的结果是每个腔76a-76c的近端也将相对于导管12的轴线42倾斜角度“α”。因此，当流体流过导管12并遇到导管12的倾斜近表面72时，它被重新定向以流过分离器68′的腔76a-76c。在操作中，该重新定向有助于在粒子20进入患者的脉管系统之前防止流体中的粒子20絮凝。在离开分离器68′的腔76a-76c后，流体进入再收集室70，其中在进入患者的脉管系统之前，允许流体减速。

对于图3和图4中示出的实施例，导丝出口腔78在接近分离器68′和68″大约25到30毫米的位置处被形成到导管12上。

参考图4，示出了输注末端66′的变型，其中分离器68″的近端表面72形成有台阶构造。由于该台阶构造，每个腔80a-80c的近端保持大致垂直于导管12的轴线42。因此，在所有重要的方面，如图3和4中所示的输注末端66、66′分别相同，除了近端表面不同之外。应该注意的是，分离器68的近端表面72也可采取图2中所示的用于分离器32/68的形状。

现在参考图5A和图5B，选择性可充气气囊82被示出在接近分离器68的位置处附接到导管12。当如图5B中所示被充气时，气囊82′通过朝向脉管壁84径向地扩展远离导管12来控制在导管12的周围血的流率。如对本发明所设想的，在导管12外侧的血流率应与在导管12内侧的流体流率相容以便使在导管12的远端34处的湍流最小化。在任何情况下，对于再收集室70和可充气气囊82的总体目的是在输注期间通过减小血流率来减小对患者的脉管系统的损伤或伤害的可能性，以允许粒子有额外时间来扩散并且行进通过血管并进入到待治疗的组织中。

现在参考图6，应理解的是，根据本发明的输注末端66可以应用于在相关领域中公知类型的蝶形导管86中。如果使用了蝶形导管86，输注末端66将与以上对于其它实施例公布的本质上相同。这里的优点在于，在适当的情况下，蝶形导管86可在从流体源16释放流体之前被固定到患者。例如，翼90a-90b在从流体源16释放流体18之前被固定到患者。在所有其它的重要方面中，蝶形导管86与本发明的输注末端66的操作与之前公开的操作一致。

虽然如本文示出和详细公开的用于生物制剂的特定输注导管末端完全能够获得该目的并提供在本文中之前陈述的优点，但是应理解的是，该发明的当前优选实施例仅是说明性的，并且除了在所附权利要求中描述的之外，不意图限制本文中所示的结构或设计的细节。

Claims (20)

1.一种输注系统，包括：

伸长导管，所述伸长导管形成有在近端和远端之间延伸的中央腔；

流体介质的源，所述流体介质中悬浮有粒子，其中所述源与所述导管的所述近端流体连通地连接；

分离器，所述分离器具有近端和远端，所述分离器形成有在所述分离器的所述近端和所述分离器的所述远端之间延伸的多个平行腔，其中所述分离器离所述导管的所述远端成间距“d”地位于所述导管的所述腔中，用于在所述导管的所述远端处建立再收集室，并且用于单独地将所述分离器的每个腔置于与所述中央腔流体连通，并且其中每个单独腔被定尺寸以顺序地接收通过的粒子；和

输注装置，所述输注装置用于将带有悬浮粒子的所述流体介质移动通过所述导管的所述腔，用于进一步将成分离对准的所述粒子移动通过所述分离器的各个腔，用于在所述再收集室中用分离的粒子重构所述流体介质。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述导管具有外表面，并且所述导管是管形的以限定轴线，并且其中所述系统进一步包括：

可充气气囊，所述可充气气囊位于所述导管的所述外表面上，以在接近所述分离器的位置处围绕所述导管；和

充气器，所述充气器与所述气囊流体连通地连接，用于对所述气囊充气，以选择性地控制在所述气囊和所述导管的所述外表面的周围的血流。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述再收集室具有大约1毫米(mm)的长度“d”。

4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括导丝，所述导丝选择性地与所述导管接合，以在患者的脉管系统中定位所述分离器。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述导管被构造有导丝出口，其中所述出口位于接近所述分离器25到30厘米(cm)的范围中。

6.根据权利要求1所述的系统，其中用于移动所述流体通过所述导管的所述输注装置是泵。

7.根据权利要求1所述的系统，其中从由用于基因治疗、药物治疗和蛋白质治疗的制剂构成的组选择所述粒子。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述粒子是干细胞。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述导管是蝶形导管，所述蝶形导管包括多个柔性互连塑料翼，所述多个柔性互连塑料翼被固定到所述导管的所述近端。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述导管限定轴线，并且所述分离器的所述近端相对于所述轴线倾斜角度“α”，所述分离器的所述远端大致垂直于所述轴线。

11.根据权利要求10所述的系统，其中在所述分离器中的每个腔的近端大致与所述分离器的轴线垂直地取向，以建立所述分离器的所述近端的台阶构造。

12.一种用于将粒子引入到患者的脉管系统中的系统，所述系统包括：

伸长导管，所述伸长导管形成有在近端和远端之间延伸的中央腔，其中所述导管限定轴线；

悬浮在流体中的所述粒子的源，其中所述源与所述导管的所述近端流体连通地连接；

与粒子源流体连通的大致筒形分离器，其中所述分离器具有近端和远端，并且所述分离器形成有多个纵向对准的平行腔，每个腔被定尺寸以接收通过的粒子，并且其中所述分离器离所述导管的所述远端成间距“d”地位于所述导管中，以在所述分离器和所述导管的所述远端之间建立再收集室；

可充气气囊，所述可充气气囊位于所述导管的周围并被固定到所述导管，所述气囊能够在从所述导管向外的径向方向上延伸，以控制在大致与所述轴线平行的方向上在所述导管的周围的血流；

输注装置，所述输注装置用于将来自所述源的粒子移动通过所述分离器并进入到所述患者的所述脉管系统中；和

充气器，所述充气器用于选择性地将所述气囊从基本构造构造到二次构造，其中所述气囊在所述基本构造中被放气且在所述二次构造中被充气。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述分离器的所述近端相对于所述轴线倾斜角度“α”，所述分离器的所述远端大致垂直于所述轴线。

14.根据权利要求13所述的系统，其中在所述分离器中的每个腔的近端大致与所述导管的轴线垂直地取向，以建立所述分离器的所述近端的台阶构造。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述气囊在接近所述分离器的位置处位于所述导管的周围。

16.根据权利要求12所述的系统，其中从由用于基因治疗、药物治疗和蛋白质治疗的制剂构成的组选择所述粒子。

17.根据权利要求12所述的系统，其中所述粒子是干细胞。

18.一种用于将粒子引入到患者的脉管系统中的方法，所述方法包括步骤：

提供伸长导管，所述伸长导管限定轴线并具有近端和远端，其中所述导管的所述近端与所述粒子的源流体连通地连接，并且其中所述粒子悬浮在流体中；

连接大致筒形分离器，所述分离器具有近端和远端，并且所述分离器与粒子源流体连通，其中所述分离器形成有多个纵向对准的平行腔，每个腔被定尺寸以接收通过的粒子，并且其中所述分离器离所述导管的所述远端成间距“d”地位于所述导管中，以建立再收集室，并且进一步地，其中可构造的气囊位于所述导管的周围并固定到所述导管，所述气囊能够在从所述导管向外的径向方向上延伸，以在大致与所述分离器的轴线平行的方向上调节在所述导管的外侧的血的轴向运动；

在所述导管中定位所述分离器；以及

选择性地对所述气囊充气，以控制通过患者的脉管系统的血的流率。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述分离器的所述近端相对于所述轴线倾斜角度“α”，所述分离器的所述远端大致垂直于所述轴线。

20.根据权利要求19所述的方法，其中在所述分离器中的每个腔的近端大致与所述分离器的轴线垂直地取向，以建立所述分离器的所述近端的台阶构造。