CN108040470B - 动态壁管道 - Google Patents

Abstract

为改进的动态壁管道和导管描述的方法和装置。

Description

动态壁管道

发明背景

仍然需要具有管道的改进的医疗装置，所述医疗装置对于诸如进入装置(accessdevice)、导管、插管器(introducer)或旨在提供进入体内区域的通路的其他这类装置的应用是有用的。例如，这种装置可以包括动态壁结构，所述动态壁结构容易扩张以允许其他医疗装置、部件和/或植入物通过，其中，在第二医疗装置、部件和/或植入物通过之后，动态壁恢复到其正常直径。这种动态壁结构可以包括主动动态壁管道，此时管道的扩张需要激活。替代地，这种动态壁结构可以是被动的，此时管道扩张和收缩以适应装置穿过结构。

概述

本公开包括可扩张管道构造。在一个示例中，管道包括：外部管体，其包括可扩张材料；结构元件，其螺旋地定位在所述外部管体的壁内，其中，所述结构元件的轴向长度可扩张，使得所述结构元件沿轴向方向的扩张会使所述外部管体的直径扩张。

在另一变型中，结构元件被配置成被加压。结构元件的变型包括线圈或编结物。

结构元件可以包括丝(wire)或聚合物材料或两者的组合。在一个示例中，结构元件包括第一聚合物和第二聚合物的共挤物，使得结构元件的第二材料可以包括与该部分的其余部分不同的结构特性。这种特性可以包括硬度、弹性、伸展度等。

在另一变型中，结构元件包括处于未扩张形状的弯曲配置，并且在扩张时变直。

在另一变型中，结构元件包括一系列弹簧材料，当螺旋地位于所述外部管体的壁内时，所述弹簧材料具有之字形或波形配置。这样的配置可以包括嵌套配置。

在另一变型中，外部管体包括管道材料和与所述管道材料共挤的第二材料。在这种配置中，当所述外部管体扩张时，所述第二材料比所述管道材料伸展至更大程度。外部管可以具有任何数量的第二材料部分。

在任何变型中，可扩张管道可以具有可扩张的末端构造。

附图的若干视图的简要描述

图1A示出可扩张管构造的一个示例。

图1B示出当结构元件位于管体内时结构元件的扩张允许管的扩张。

图1C示出扩张之前的结构元件。

图1D示出扩张之后的结构元件。

图2A示出在扩张之前但处于线性配置的结构元件的另一个变型。

图2B示出扩张之后的图2A中的结构元件的变化。

图2C示出动态壁管道的部分地被切除的部分，其中结构元件处于未延伸或未扩张配置。

图2D示出动态壁管道的部分地被切除的部分，其中结构元件处于延伸或扩张配置。

图3A-3G示出用于动态壁管道的结构元件120的另一个变型。

图4A示出被动动态壁管的另一个变型。

图4B示出沿线4B-4B截取的图4A的管的横截面图。

图4C示出了图4A和4B的动态壁管道，以示出代表装置通过动态壁管道的内腔的径向力。

图4D示出动态壁管道的另一变型，其具有围绕管道以螺旋配置延伸的第二材料。

图5A示出被构造成具有可扩张末端的动态壁管的另一变型。

图5B示出使图5A的装置的末端扩张的延伸机构。

图5C示出处于未扩张配置时可扩张末端导管的末端的横截面图。

发明的详细描述

以下说明展示了根据本公开的装置和方法的各种实施方案和示例。各种装置和方法的各方面的组合或装置和方法本身的组合被认为是在本公开的范围内。

图1A示出了具有外部管体102和内腔104的可扩张管构造100的一个示例，该外部管体102具有厚度为T1的壁，并且内腔104的直径为d1。管体102由可扩张的聚合物材料制成，并且其中放置有结构元件120。结构元件120用于在过大的装置(未示出)穿过内腔时辅助外部管体102的扩张。结构元件可以通过诸如挤制或模制工艺被嵌入管体102的壁中。替代地，结构元件120可以定位在延伸穿过管体102的壁的通道内。

在图1A所示的变型中，结构元件120包括波浪形、之字形或起伏形状，如图1C所示。其中，所述形状的功能是使得元件120的总长度126减小，并且可以扩张，如图1D所示，在结构元件120被致动时，扩张到增大长度130。在某些变型中，每个分段部分128的长度构成延长长度130。在另外的变型中，结构元件120可以沿长度126弹性地扩张以达到增大长度130。在所示的变型中，结构元件120可以包括弹性结构，该弹性结构可以从基线压力P0被加压到增大的压力P1，其中，该增大的压力将结构元件从长度126变直到长度130。显然，替代性的扩张长度的方法处于本公开的变型的范围内。例如，结构元件可以包括形状记忆合金，该形状记忆合金被热量激活或能量激活，以从其自然长度126扩张到其扩张长度130。此外，结构元件120可以包括除了之字形、波浪形或起伏形状以外的任何数量的形状配置，只要长度可以根据需要增加即可。

图1A示出当结构元件120处于自然或未延伸状态时可扩张管100的状态。所示的变型示出了耦合到结构元件122的充注管106。可以在结构元件122的任一端上使用任何数量的阀和/或塞124。

装置的替代变型包括作为结构元件122的一部分的充注管。在初始状态下，压力P0允许结构元件122保持处于松弛状态，此时内腔104的直径保持为d1。当需要时，充注管106和/或结构元件120内的压力增加，由P1表示。压力的这种增加允许结构元件120从其初始状态(如图1C所示)延伸到其延长或延伸状态(如图1D所示)。结构元件120的长度从126到130的相应变化作用于管体102，以使内腔104的直径增大到D2。在某些变型中，处于自然状态时管体102的壁的厚度T1保持与处于扩张状态的壁的厚度T2相同或近似相同。替代的变化包括装置，其中，装置的厚度在扩张状态和未扩张状态之间不同。

图1B示出了结构元件122的扩张如何驱动可扩张管102的扩张。如上所述，此变型可被认为是主动可扩张管100，其中，由应力引起压缩的之字形结构元件120可被致动以扩张管体102的直径，从而允许过大的装置进入内腔。当被加压时，结构元件120变直并且经由扩张直径来增加圆周的长度，同时允许壁厚T2保持与未扩张的管100的未扩张的壁厚T1相同或几乎相同。

装置100的另外的变型可以包括定位在可扩张管102的壁内的多个结构元件120。另外，如果需要的话，一个或更多个结构元件120可以定位在管102内或管102周围。

图2A-2C示出了用于具有动态壁管道的装置100的结构元件120的另一个变型。在此变型中，如图2A所示，结构元件120是线性的并且包括位于可扩张衬里134内的线圈或编结物132。在自然状态下，如图2A所示，衬里134处于与第一长度126相对应的第一压力P1。在加压至P2时，衬里和线圈扩张到长度130。一旦压力回到P1，线圈132和衬里134就返回到图2A所示的状态。

图2C示出了动态壁管道100的被切除的部分。如图所示，图2A的结构元件螺旋地定位在管体102的壁内。当结构元件经由端口106被加压时，结构元件120的长度扩张(如图2B所示)，使得动态壁管道100扩张至图2D所示的配置。同样，管道100中的内腔104的直径可以从d1增加到d2或其间的任何范围。当结构元件120内的压力降低时，动态壁管道100可以返回到图2C所描绘的状态。

图3A-3G示出了用于动态壁管道100的结构元件120的另一变型。图3A和3B示出了包括第一聚合物140和第二聚合物142的结构元件，其中，第一聚合物140和第二聚合物142具有不同结构特性，诸如硬度、弹性等。在图示的示例中，并且如本文描述的结构元件的替代配置所示，结构元件120可以被配置成例如通过密封内腔138的一端或两端并且使用充注构件106(在图3C中示出)来被加压。利用这种配置，在标准压力P0下，结构元件由于第一聚合物140和第二聚合物142的不同结构特性而处于图3B的配置，例如，弯曲配置。在将元件120加压到P1时，结构元件变直，如图3A所示。图3C示出了左侧的P0配置和右侧的P1的配置，在P1配置，结构元件120从缩短长度L0变为延伸长度L1。

如图3C所示，第二聚合物142可以沿着结构元件120的长度是间断的。在所示的变型中，第二聚合物142位于结构元件120的相对的周向侧上。然而，替代变型在本公开的范围内，诸如相对的螺旋卷绕、沿着结构元件的多个条带等。图3C所示的变型示出了形成两个弓形形状的第二聚合物142，在P0下所述两个弓形形状形成完整的波浪结构。

在图3A至3C中，第二聚合物142包括模量较低的弹性条带，其中，每个相对的条带被对齐成位于波形的凹部(曲线的内部)上。当结构元件120被加压时，通过间断地具有条带的双重材料管道的各向异性弹性模量特性，条带使波形延长并变直。螺旋缠绕的间断地具有条带的波形管道的一端被密封。另一端具有延伸管路106，该延伸管路具有用于附接到压力源的端口。对于医疗应用，端口可以是鲁尔接头，并且压力源可以是注射器或其他充注装置。

图3D示出了结构元件120具有耦合到结构元件120的加强元件148(在此变型中加强元件148位于结构元件120内)。这样的构造提高了结构元件120的抗扭结性、环箍强度、抗弯强度、抗压性、扭矩传递、爆裂强度和推压性(pushability)。加强元件148可以是金属或聚合物、单个实心形式或多股式缆线或纤维束、不锈钢或镍钛诺、定型的或超弹性的。

图3E示出耦合到管体102的结构元件120，其中，结构元件120以波形图案缠绕，并且围绕管体102的圆周C0以螺旋图案连续卷绕，使得可扩张管100的内径为d0。

在另外的变型中，上述具有条带的结构元件可以是交联的，使得所述结构元件不会在用于形成结构的热熔合过程中熔化。可以在随后的交联引发过程(诸如暴露于UV能量、电子束、γ射线、X射线、微波或其他辐射源)中，控制交联度。在用于生产双重硬度管道的共挤工艺之前，可以将管道树脂与交联诱导剂复合。可以改变复合步骤中交联引发剂的量或类型，以在暴露于交联能量时实现不同程度的交联。

结构的交联不是热熔合被缠绕的管道的必要要求，因为间断地具有条带的管道的材料可以包括比所得结构的衬里和外罩中使用的材料更高的熔点。外罩材料不需要化学结合到间断地具有条带的结构元件，因此例如外罩和/或衬里可以由聚氨酯、硅树脂或其他弹性体构成，并且具有条带的管道可以由PEBA树脂、聚乙烯、PET或其他热塑性材料构成。

图3F示出了在结构元件120内使压力增加至P1，以使可扩张管100的直径增加至d1。如本文所述，在对被缠绕的具有条带的管道施加压力时，所得结构100的内径d1扩张，这产生较大的被加压的圆周C1。虽然图3F中仅示出了一个结构元件120，但是可以沿着管102的轴线使用任何数量的结构元件120。在某些变型中，可以围绕管102缠绕多个结构元件。在某些变型中，缠绕的结构元件的外径和缠绕的结构元件的数量决定了螺旋角。此外，可以沿着管102的轴线缠绕连续的结构元件120。

图3G示出了如本文所描述地被构造的可扩张管道100的变型。图3G示出缠绕管102的结构元件120(或多个结构元件)。然后可以用聚合物层或衬里110罩住被缠绕的管，以将结构保持在一起。替代地或组合地，结构元件120和内部管道102可以沿着接触表面结合到彼此。管道100可以具有正方形或矩形横截面而不是如图所示的圆形横截面。结构的内表面上也可以具有衬里，当结构被加压时，该衬里将伸展以增大直径。该衬里可以由内表面上具有或不具有涂层的薄的光滑材料制成，诸如PTFE或其他更具弹性的聚合物。被缠绕的管道与衬里和外罩的熔合可以是热处理，诸如层压、激光作用、超声波、电磁感应或射频结合。可以在使用或不使用外部处理辅助结构(诸如可移除的热收缩管道)或内部处理辅助结构(诸如可移除的心轴)的情况下完成熔合。

在另一变型中，围绕管道102缠绕的结构元件120和衬里110的熔合可通过液体分散过程(liquid dispersion process)来实现，诸如浸入溶解的聚合物的溶液中并且允许溶剂蒸发。所得的管道结构100可以被构造成具有用于插入血管中或与扩张器或闭塞器配合的锥形末端，或者该管道结构可以具有在外表面上安装到末端的气囊，以提供保持力从而抵抗拉伸载荷，或提供用于传递真空、压力或流体或气体的密封。除了外表面上的气囊之外，或者单独地，气囊可以被安装到内表面上，位于所述结构的一端的一部分长度上，以提供用于传递真空、压力或流体或气体的密封。

图4A示出了被动动态壁管160的另一个变型。如所示，动态壁管160包括一系列弹簧材料164，诸如丝。在此变型中，弹簧材料164包括在管道160的主体内以之字形方式卷绕的嵌套丝。弹簧材料164的特性可以是一致的或沿管道变化。此外，可以根据需要沿管道160的长度调节弹簧材料164的幅度、丝的节距、圈数以及其他材料参数。动态管道还包括延伸穿过管道的第二材料166的一个或更多个区域，所述第二材料166包括与管道材料162的其余部分不同的结构特性。例如，管道材料162可以包括HDPE/LDPE或其掺混物。尽管条带材料166可以包括低弯曲模量的材料，例如PolyBlend 45A材料。

图4B示出了沿图4A中的线4B-4B截取的横截面图。如所示，可以围绕加强弹簧材料164或在加强弹簧材料164上共挤管道材料162和第二材料166。当被挤制或形成到管道材料162和第二材料166中时，弹簧材料164被限制而难以处于扩张状态。由于管道材料162和第二材料166限制弹簧材料164，因此弹簧材料164将减小当装置穿过动态壁管时使动态壁管160扩张所需的力。换言之，当动态壁管道由于装置在其中穿过而扩张时，弹簧材料164试图恢复到其扩张状态，由此减小使动态壁管道扩张所需的力并且减小使装置前进通过动态壁管道所需的力。然而，当从动态壁管道160内移除装置时，允许管道材料162和第二材料166再次限制弹簧材料164并且恢复到图4A所示的自然状态。

图4C示出了图4A和4B的动态壁管道160，以示出代表装置通过动态壁管道160的内腔的径向力RF。径向力RF引起第二材料166的伸展，在某些变型中，第二材料比管道材料162更具弹性。如图所示，第二材料166的伸展引起第二材料166的壁厚偏转了大小D，而壁管道162的厚度保持基本不变。如上所述，嵌套线圈164的储存能量用于减小在第二材料166的区域处使动态壁管道160扩张所需的径向力RF的大小。第二材料166的伸展和偏转还用于减小动态壁管道与前进通过其中的装置之间的接触表面积，并且进一步减小使装置前进通过动态壁管道260所需的力的大小。

图4D示出了动态壁管道160的另一变型。在该变型中，第二材料166围绕管道160以螺旋构造延伸。

图5A示出了被构造成具有可扩张末端的动态壁管的另一变型。如所示，管180的末端包括第一材料184，通常是硬度较低的材料(例如，40A)，所述第一材料184包含延伸穿过其中并终止于末端的内腔178。第二材料182是硬度较高的材料(例如，大于80A)，与第一材料184相邻放置。接着，高弹性材料186与第二材料182相邻放置。为了使末端扩张，机构202引起第一材料184延长。由于第二材料182难以延长，因此高弹性材料186伸展，允许材料184和182向外扩张，引起末端如箭头190所示地扩张。

图5B示出了用于使图5A所示的可扩张末端导管扩张的机构的一个示例。在此示例中，机构202包括薄壁的可纵向扩张的压力管道。在另外的变型中，该管道不限于纵向扩张，而是有效地扩张，以在该管道位于内腔178中时在导管180的末端上引起远侧力，这会致使导管180的末端扩张。如所示，管道包括与可扩张部分204相邻的不可扩张部分206。例如，可扩张部分204可以包括管道壁的回旋折叠，使得当管道202从P1加压到P2时，可扩张部分204的长度从L1增加到L2。在一个变型中，管道202的不可扩张部分206被固定在第一材料184中的内腔178内，使得可扩张部分204的延伸引起末端向外移动。

在下文的一个或多个实施方案中可实现本公开的各方面。

实施方案1.一种可扩张管道，所述可扩张管道包括：

外部管体，其包括可扩张材料；

结构元件，其螺旋地定位在所述外部管体的壁内，其中，所述结构元件在轴向长度上能够扩张，使得所述结构元件沿轴向方向的扩张会使所述外部管体的直径扩张。

实施方案2.根据实施方案1所述的可扩张管道，其中，所述结构元件被配置成被加压。

实施方案3.根据实施方案1所述的可扩张管道，其中，所述结构元件包括线圈或编结物。

实施方案4.根据实施方案1所述的可扩张管道，其中，所述结构元件包括之字形图案。

实施方案5.根据实施方案1所述的可扩张管道，其中，所述结构元件包括第一聚合物和第二聚合物。

实施方案6.根据实施方案5所述的可扩张管道，其中，所述第一聚合物和所述第二聚合物包括不同的结构特性。

实施方案7.根据实施方案6所述的可扩张管道，其中，所述结构特性包括硬度或弹性。

实施方案8.根据实施方案1所述的可扩张管道，其中，所述结构元件包括处于未扩张形状的弯曲配置，并且在扩张时变直。

实施方案9.根据实施方案1所述的可扩张管道，其中，所述结构元件包括一系列弹簧材料，当螺旋地位于所述外部管体的所述壁内时，所述弹簧材料具有之字形或波形配置。

实施方案10.根据实施方案9所述的可扩张管道，其中，所述结构元件是嵌套的。

实施方案11.根据实施方案9所述的可扩张管道，其中，所述外部管体包括管道材料和与所述管道材料共挤的第二材料。

实施方案12.根据实施方案11所述的可扩张管道，其中，当所述外部管体扩张时，所述第二材料比所述管道材料伸展至更大程度。

实施方案13.根据实施方案11所述的可扩张管道，其中，所述外部管体包括沿所述外部管体的一段长度延伸的所述第二材料的多个部分。

实施方案14.根据实施方案9所述的可扩张管道，其中，所述结构元件包括丝。

实施方案15.根据实施方案1所述的可扩张管道，其中，所述可扩张管道的所述外部管体的末端是可扩张的。

Claims (5)

1.一种可扩张管道，包括：

外部管体，其包括内腔和可扩张材料；和

弹簧材料，其在所述可扩张材料内以之字形方式卷绕，其中所述弹簧材料围绕所述内腔延伸，其中所述弹簧材料能够在轴向长度上扩张和收缩，使得所述弹簧材料在所述轴向长度上的扩张会使所述外部管体的直径扩张，

其中所述外部管体具有自然状态和扩张状态，

其中当所述外部管体处于所述自然状态时，所述弹簧材料被偏置以扩张所述直径，

其中当所述外部管体处于所述扩张状态时，所述外部管体被偏置以收缩所述直径，

其中所述外部管体由于所述内腔中的装置而能够从所述自然状态扩张到所述扩张状态，使得当所述装置在所述内腔中前进时，所述弹簧材料被配置为通过随着所述装置在所述内腔中前进而自然恢复到更扩张的构型来减小经由所述装置使所述外部管体的所述直径扩张所需的力，并且

其中所述外部管体由于所述内腔中的所述装置而能够从所述扩张状态收缩到所述自然状态，使得当所述装置从所述内腔收回时，所述外部管体被配置成收缩所述外部管体的所述直径。

2.根据权利要求1所述的可扩张管道，其中，所述弹簧材料围绕所述内腔延伸至少一整圈。

3.根据权利要求1所述的可扩张管道，其中，当所述外部管体处于所述自然状态时，所述弹簧材料具有第一形状，并且其中当所述外部管体处于所述扩张状态时，所述弹簧材料具有不同于所述第一形状的第二形状。

4.根据权利要求1所述的可扩张管道，其中所述弹簧材料以连续的螺旋图案卷绕在所述可扩张材料中。

5.根据权利要求1所述的可扩张管道，其中，所述可扩张管道的所述外部管体的末端是可扩张的。

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