DE3689617T2

DE3689617T2 - Ultraschall-selbstreinigendes kathetersystem.

Info

Publication number: DE3689617T2
Application number: DE3689617T
Authority: DE
Inventors: Herbert Reis; Bernhard Tittmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-10-15
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2006-10-15
Also published as: US4698058A; JP2534047B2; EP0243458A1; EP0243458B1; WO1987002255A1; EP0243458A4; JPS63501546A; DE3689617D1; AU6522786A

Description

Die Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf Dauerkatheter und insbesondere auf Systeme, um die körpernahen Öffnungen solcher Katheter freizuhalten von verstopfenden Ablagerungen, großen suspendierten Teilchen und verschmutzenden Bakterien. Solche Katheter werden für medizinische Verfahren bei sowohl Menschen als auch Tieren verwendet.
(Ein "innewohnender" Katheter, also Dauerkatheter ist ein Katheter, der eingesetzt bzw. eingeführt und für länger andauernde Zeiträume wie zum Beispiel 15 Minuten oder länger in diesem Zustand belassen wird. Es sind Fälle bekannt, bei denen der Katheter für mehr als zwei Jahre in der eingeführten Position verblieben ist. In diesen Unterlagen wird das Wort "körpernah" verwendet im Bezug auf den Körper des Patienten und nicht im Bezug auf die Gerätschaften am anderen Ende des Katheters. Das Wort "medizinisch" meint sowohl chirurgische als auch medizinische Therapien. Das verwendete Wort "Bakterien" schließt nicht nur Bakterien, sondern auch Viren, Pilze und andere bioaktive Materialien mit ein.)
Dauerkatheter sind weit bekannt sowohl zum Zuführen von Medikamenten und Nahrungen - zum Beispiel in intravenösen Röhrchen - und zum Abführen von Urin, Absonderungen oder anderen Fluiden aus dem Körper eines Patienten. Ein Hauptproblem beim länger andauernden Gebrauch solcher Katheter entsteht dadurch, daß deren Kanäle und körpernahe Öffnungen verstopft und verschmutzt werden und daß große Partikel in den Fluiden gelöst sind.
Dieses Problem ist kritischer bei den Abflüssen, da die Bedingungen, die insbesondere das Abflußerfordernis verursachen, im wesentlichen dieselben Bedingungen sind, die unerwünschte Substanzen wie zum Beispiel fest werdender Schleim, Eiter und sogar manchmal teilchenförmige organische Trümmer produzieren.
Ein regelmäßiges Säubern ist demgemäß ein wesentlicher Teil einer Therapie, die einen Dauerkatheter erfordert. Unglücklicherweise jedoch erfordert die gewöhnliche Reinigungsprozedur eines Katheters die Entfernung des Katheters vom Patienten. Darüber hinaus ist das Reinigen von bakteriellen Ablagerungen nicht allgemein wirksam, zumindest teilweise, da Veränderungen der Bakterien dazu führen können, daß sie die Reinigungsbehandlungen überleben.
Die US-A-4 296 747 beschreibt ein Gerät zum Einführen eines Reinigungs- oder Spülfluids in einen Foley-Katheter. Spültechniken sind jedoch - obwohl im allgemeinen praktisch - nicht genügend wirksam. Die US-A-3 416 532 offenbart einen Abflußkatheter, der aus inneren und äußeren Röhrchen gebildet ist. Das innere Röhrchen kann ausgetauscht werden, um Klümpchen oder andere Ansammlungen an den Öffnungen in dem äußeren Röhrchen abzukratzen, wodurch es jedoch nur in geringem Maße möglich ist, angesammelte Substanzen, die sich innerhalb der Öffnung selbst befinden, wegzuräumen.
Andere Patente, die ein Freimachen von Katheter-Öffnungen lehren, sind zum Beispiel die US-3 863 641, die US-2 642 873, die US-4 228 802, die US-3 601 128 und die US-3 955 574. Jedoch sind all diese bekannten Systeme entweder unpraktisch beim allgemeinen Gebrauch oder sind einfach nicht wirksam bei länger andauerndem Kathetergebrauch.
In einem anderen Bereich ist es bekannt, Schwingung zum Beseitigen von Verstopfungen aus gewissen inneren Durchflüssen und Hohlräumen des Körpers eines Patienten zu verwenden, zum Beispiel aus US-3 352 303, US-3 433 226, US-3 861 391, US-3 927 675, US-4 192 294 und US-4 030 150.
Einige russische Arbeiter haben Erfolge berichtet beim Zerstören von Bakterien unter Verwendung von Ultraschallschwingungen. Diese Erfolge haben sich jedoch nicht auf das Reinigen von Kathetern oder sogar auf das Weiter leiten solcher Schwingungen in Orte innerhalb des Körpers eines Patienten gerichtet. Darüber hinaus haben sie sich hierbei nicht auf das schwierige, oben diskutierte Problem des Überlebens der Bakterien durch Umwandlung gerichtet.
Demnach bedient sich der Stand der Technik in gewissem Maße dem Ultraschall als Mittel zum Entfernen von vorher existierenden Ablagerungen wie zum Beispiel Blutklümpchen, arteriellen Flecken und Urintrakt-Steinen durch Arbeits-Katheter, die kurz für diesen Zweck eingeführt werden. Es wird jedoch nicht aufgezeigt oder sogar vermutet, daß Ultraschall dazu verwendet werden könnte, einen freien Durchfluß und die Pflege eines Katheters selbst oder insbesondere eines Dauerkatheters aufrechtzuerhalten.
Von geringerem Interesse sind Ultraschall-Kathetergeräte zum Bestimmen der Position von Objekten innerhalb des Körpers eines Patienten. Zum Beispiel schlägt Colley in den Patenten 4 354 500 bis 4 354 502 vor, durch Verwendung solcher Geräte eine Luftembolie auf zufinden; Kubota beschreibt in den Patenten 4 344 436 und 4 346 702, wie solche Geräte dazu verwendet werden, die Position einer Katheterspitze im Bezug auf den Körper des Patienten aufzufinden.
Die US 4 509 947 beschreibt ein implantierbares Medikamentverabreichungssystem, das eine Blase zum Aufbewahren des Medikaments und einen Katheterkanal zum Befördern dieses Medikaments zu der gewünschten Position enthält. Das Medikament kann jedoch auskristallisieren und um gegen die Kristallisierung zu wirken, wird ein zylindrisches piezoelektrisches Element in die Katheterwand eingeformt, das entlang eines bedeutenden Ausmaßes des Katheters verläuft. Es wird Schwingung erzeugt und entlang dieses gesamten Abschnittes zerstreut, um gegen die Kristallbildung an jedem Punkt zu wirken.
Die vorliegende Erfindung stellt ein selbstreinigendes Kathetersystem zur Verfügung zum Gebrauch beim länger andauernden Fluidtransfer - in beide Richtungen - zwischen dem Körper eines Patienten und einem Punkt außerhalb des Körpers. Die Erfindung ist primär auf medizinische Verfahren für Menschen gerichtet, jedoch ist sie genauso wertvoll bei veterinären Anwendungen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Kathetersystem wie in den beigefügten Ansprüchen definiert zur Verfügung und ein Verfahren zur Reinigung eines Katheters.
Diese Erfindung erfordert im Grunde genommen keine Überwachung oder hochentwickelte Manipulation. Sie kann in einfacher Weise durch das medizinische Personal in der normalen Art eines konventionellen Katheters verwendet werden, mit der Ausnahme, daß auch ein Einstecken und Ein- und Ausschalten erforderlich ist und wie bei anderen Geräten ein periodisches Überholen.
Die Erfindung beinhaltet bevorzugterweise auch einige Mittel zum Einstellen der Frequenz (oder anderer Charakteristiken, wenn erwünscht) der Schwingung. Vorteilhafterweise sprechen die Einstellmittel automatisch auf die Meßmittel an, um die Schwingungsabsorption durch die Substanz zu maximieren. Da es wahrscheinlich ist, daß mehrere verschiedene Substanzstrukturen vorliegen, ist die Erfindung bevorzugterweise in der Lage, die Schwingung mit einer computergesteuerten Vielzahl von Frequenzen - entweder simultan oder in einer wiederholenden Frequenzbereichsequenz - auf jede Öffnung zu richten. Wenn die Einstellmittel automatisch auf die Meßmittel reagieren, wählen sie bevorzugterweise eine Vielzahl von Frequenzen für den Transport zu jeder Öffnung aus, die relativ hohe Absorptionswerte aufweisen.
Es wird angenommen, daß für die Verwendungszwecke der vorliegenden Erfindung die wirksamste Schwingung bei Ultraschallfrequenzen vorliegt und sich als Schubwellen ausbreitet, eher als dies bei Longitudinal- oder Kompressionswellen der Fall wäre; jedoch wird angenommen, daß auch die Verwendung solcher Schwingungen innerhalb des Bereiches der Erfindung liegt.
Demnach wird die Erfindung Teilchen von unerwünschten Substanzen zerkleinern, ohne dem Körper des Patienten Schaden zuzufügen. Die Erfindung ermöglicht einen Fluidstrom durch das Katheterrohr entweder kontinuierlich oder gepulst, je nachdem, wie es bevorzugt wird. Sie inaktiviert oder zerstört jegliche Infektionsüberträger wie zum Beispiel Bakterien an den körpernahen Öffnungen des Röhrchens - wiederum ohne dem Patienten zu schaden.
Die vorliegende Erfindung kann durch Berücksichtigung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser eingeschätzt werden; hierbei zeigen
Fig. 1 eine teilweise schematische und eine zum Teil seitliche Ansicht einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Teil der Seitenansicht als Längsschnitt dargestellt ist;
Fig. 2 einen Längsschnitt des körpernahen Endes eines Katheters, der einen Teil der Ausführungsform aus Fig. 1 darstellt;
Fig. 3 einen Längsschnitt eines Katheterteils, der alternativ zum Katheter aus Fig. 2 benutzt werden kann;
Fig. 4 eine teilweise schematische und zum Teil seitliche Ansicht ähnlich Fig. 1 einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei auch von dieser Ansicht ein Teil der Seitenansicht als Längsschnitt dargestellt ist;
Fig. 5 einen vergrößerten Längsschnitt eines kurzen Katheterstückes der Bauform aus Fig. 4 ausgewählt an einem im wesentlichen zwischen dem körpernahen und körperfernen Ende des Katheters liegenden Ort;
Fig. 6 einen Querschnitt des Katheters der Ausführungsform aus Fig. 4 entlang der Linie 6-6 aus Fig. 5;
Fig. 7 einen vergrößerten Längsschnitt entsprechend Fig. 5, jedoch ausgewählt im Bereich des körpernahen Endes des Katheters der Ausführungsform aus Fig. 4;
Fig. 8 eine zusammengesetzte Ansicht ähnlich der aus den Fig. 1 und 4, jedoch von einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 5 eines kurzen Abschnittes eines Katheters, der für eine Verwendung der Ausführungsform aus Fig. 8 geeignet ist;
Fig. 10 einen Querschnitt der Katheterbauform aus Fig. 8 ausgewählt entlang der Linie 10-10 aus Fig. 9;
Fig. 11 einen vergrößerten Längsschnitt ähnlich Fig. 7, jedoch ausgewählt im Bereich des körpernahen Endes des Katheters aus Fig. 8;
Fig. 12 ebenso einen vergrößerten Längsschnitt im Bereich des körpernahen Endes einer unterschiedlichen Form der Erfindung, wobei radiale Relativorientierungen der übertragenden und empfangenden Fasern dargestellt sind, die ein Überwachen des Schwingungsverlustes ermöglichen;
Fig. 13 einen Längsschnitt - entsprechend denjenigen aus den Fig. 5 und 9 - eines Katheters, der in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung benutzt werden kann;
Fig. 14 einen Querschnitt des Katheters aus Fig. 13, jedoch ausgewählt in einem in Fig. 13 nicht dargestellten Bereich des Katheters; und
Fig. 15 eine im wesentlichen schematische Ansicht des Katheters aus Fig. 13 während des Gebrauchs.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, beinhaltet die Erfindung einen Katheter 11, der einen Durchgang 19 für Flüssigkeits-, Gasströmungen oder beides bildet. Derartige Flüssigkeiten fließen in oder aus dem Körper eines Patentienten, wie durch den Doppelpfeil bei Ziffer 17 angedeutet wird. Der Abschnitt 11 des Katheters, der in Fig. 1 erscheint, befindet sich in Bezug auf den Körper des Patienten von diesem entfernt. Um den Teil der Erfindung darzustellen, der außerhalb des Körpers des Patienten liegt, ist die Darstellung des Katheters bei Ziffer 12 unterbrochen.
Der körperferne Abschnitt 11 des Katheters weist ein Schlauchanschlußstück 13 zur Befestigung eines Zuführ- oder Abflußrohres 15 auf, das in ähnlicher Weise - wie durch den Pfeil bei Ziffer 18 angedeutet - einen Strömungsweg zwischen dem Durchgang 19 und einer Quelle oder einem Abfluß für die jeweiligen Flüssigkeiten bildet. Da solche Quellen und Abflüsse im Stand der Technik allgemein bekannt sind, sind sie nicht dargestellt und ist die Abbildung des Zuführ- oder Abflußrohres 15 in einfacher Weise bei Ziffer 16 abgebrochen.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist außerdem ein spezielles schwingungsübertragendes Anschlußstück 14 auf. Dieses Anschlußstück 14 kann einstückig mit dem Katheter 11 ausgebildet sein und mit dem Körper des Katheters 11 wie dargestellt ausgerichtet sein, während das Flüssigkeits-Zuführ- oder -Abflußrohr 15 sich in einem Winkel zu beiden Bauteilen befindet. In dieser Weise kann das schwingungsübertragende Anschlußstück 14 Schwingungen axial in das Material der Katheterwand 11 und in den Durchgang 19 von einer zu beschreibenden Quelle übertragen. Für einige Anwendungen muß das Anschlußstück 14 nicht einstückig mit dem Katheter 11 ausgebildet sein, kann jedoch statt dessen an diesem befestigt sein, wie aus den nachfolgenden Ausführungen offensichtlich wird.
Die Ausführungsform nach Fig. 1 der Erfindung weist außerdem eine Schwingungsquelle und Übertragungseinrichtungen auf. Diese beinhalten einen frequenzsteuerbaren elektrischen Oszillator und Verstärker 21, elektrische Leitungen 22, die die verstärkten elektrischen Schwingungen transportieren oder zu einem piezoelektrischen oder anderen Transducer oder Umformer 23 weiterleiten, eine Schwingungsempfänger-/Transmitterplatte 24, die sicher am Transducer befestigt ist, ein fester Trichter 25, der sicher an der Platte 24 befestigt oder mit dieser einstückig ausgebildet ist, eine Befestigungsfassung 26, die im Ende des Trichters 25 gegenüber der Platte 24 gebildet ist und eine feste Stange 31-32-33 zur Schwingungsübertragung vom Trichter 25 zum oben genannten Anschlußstück 14. Dies stellt lediglich eine von verschiedenen möglichen Arten dar, die Vorrichtung zu betreiben.
Elektrische Schwingungen in den Leitungen 22 verursachen, daß der Transducer 23 mechanisch schwingt im allgemeinen mit einer Frequenz, die in direkter Beziehung mit der Frequenz der elektrischen Schwingungen steht. Diese mechanische Schwingung des Transducers 23 ist mit der Platte 24 verbunden, die in gewissem Maße das Betriebsverhalten des Transducers 23 träge vergleichmäßigt, um eine "sauberere" Schwingung zur Verwendung im Katheter zur Verfügung zu stellen. Die Schwingung in der Platte ist wiederum mit dem Trichter 25 verbunden, der aufgrund seiner konischen Bauform die Schwingung im relativ kleinen Querschnittsbereich der Fassung 26 konzentriert. Die konzentrierte Schwingung setzt sich in die Stange 31-32-33 fort.
Aus praktischen Gründen können die Schwingungsquellenkomponenten 21, 22, 23, 24, 25 und 26 und der körperferne Teil 31 der Stange 31-32-33 beim Gebrauch in einem geeigneten Gehäuse 27 untergebracht sein, welches bei Ziffer 28 aus zeichnungstechnischen Gründen unterbrochen ist. Das Gehäuse 27 weist vorteilhafterweise eine Öffnung 29 zur Hindurchführung der Stange 31 in die Fassung 26 auf. Durch eine (nicht dargestellte) geeignete Stromverbindung kann dem Oszillator und Verstärker 21 elektrischer Strom durch das Gehäuse 27 zugeführt werden.
Der körpernahe Bereich 32-33 der Übertragungsstange 31-32-33 ist so ausgebildet, daß er sicher mit dem Übertragungs-Anschlußstück 14 zusammenpaßt und mit diesem in Verbindung steht, wie durch die Stecker- Buchse-Verbindung in der Zeichnung dargestellt ist. Die Stecker- und Steckbuchsenbereiche 33 und 14 der Verbindung sind vorteilhafterweise jeweils mit einem zueinander passenden Gewinde versehen oder in anderer Art befestigt, um die Verbindung gegen ein Auftrennen während der Übertragung von mechanischen Schwingungen von den Quellenkomponenten in den Katheter 11 zu sichern.
Der schwingungsübertragende körperferne Bereich 31 der Stange 31-32-33 ist vorteilhafterweise zusammenhängend mit dem körpernahen Bereich 32-33, das heißt die dargestellte Lücke bei Ziffer 34 soll eine dazwischen liegende Stangenlänge von nicht festgelegtem Ausmaß andeuten. Wie bereits oben aufgeführt wurde, können die Quellenkomponenten 21 bis 27 vom Katheter 11 beim Krankenbett durch eine Vielzahl von Zimmern getrennt sein und sich sogar auf verschiedenen Stockwerken befinden bei einer medizinischen Versorgungseinrichtung mit zentralen Quellenkomponenten; alternativ hierzu können die Quellenkomponenten 21 bis 27 auch unmittelbar am Anwendungsort aufgestellt sein. Wenn der Abstand recht lang ist, werden Material und Aufbau der Stange 31-32 bevorzugterweise nach minimaler Dämpfung pro Längeneinheit der Stange 31-32 ausgewählt, so daß die wirksame Amplitude beim Anschlußstück 14 für die Reinigungsbetätigung innerhalb des Katheters 11 bleibt. Entweder alternativ oder zusätzlich kann ein Buster-Verstärker verwendet werden.
Wenn die durch den Katheter zu transportierenden Fluide Flüssigkeiten sind, stellen sie das hauptsächliche Medium zur Schwingungsübertragung entlang des Katheters 11 von dem Übertragungsanschlußstück 14 dar. Wenn die relevanten Fluide gasförmig sind, sind diese nicht in der Lage, die Energieübertragung für eine wirksame Reinigung ausreichend zu unterstützen. In diesem Fall muß entweder das Material und die Bauweise der Katheterwand 11 nach geeigneten Schwingungsübertragungseigenschaften ausgewählt werden oder es muß eine der anderen erfindungsspezifischen Formen verwendet werden.
Der körperferne Bereich 11 des Katheters nach Fig. 1 kann - wie in Fig. 2 dargestellt ist - in einem körperfernen Bereich 11, einem Mittelbereich 41 und körpernahen Bereichen 41a und 43 fortgesetzt werden. Wie aus den Bezugszeichen 12 in den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, schließt sich der Bereich 11 aus Fig. 1 an den körperfernen Bereich 11 aus Fig. 2 an. Eine Unterbrechung von im wesentlichen unbestimmter Länge ist bei Ziffer 42 dargestellt, gefolgt von dem körperfernen Bereich 41-43 des Katheters. Der letztere Bereich, der in den Körper des Patienten eindringt, bildet einen Durchgang 49, der mit dem Durchgang 19 des körperfernen Bereiches 11 in Verbindung steht.
Der körpernahe Bereich 41-43 des Katheters kann eine Hülse 46 aufweisen, die die Schwingung absorbiert, um eine schädliche radiale Fortsetzung der Schwingung in das den Katheter umgebende Körpergewebe des Patienten zu verhindern. Die Hülse 46 kann sich in einer verlängerten Spitze 47 fortsetzen, um in ähnlicher Weise eine schädliche axiale Fortsetzung der Schwingung vom körpernahen Ende des Katheters zu verhindern. In dieser Art-kann der Patient vor der Schwingung geschützt - werden, die durch das Anschlußstück 14 (siehe Fig. 1) in den Katheter 11-41-43 geleitet wird. Wenn die durch den Katheter strömenden Fluide gasförmig sind, können die Wände 11-41-41a-43 des Katheters aus schwingungsübertragendem Material bestehen.
Um die Funktion als Katheter aufrechtzuerhalten, muß das Rohr 11-41-41a-43 eine körpernahe Öffnung oder mehrere Öffnungen für einen Flüssigkeitsstrom nach innen oder außen aufweisen. Für einige Anwendungen kann eine einzige axiale Öffnung an der äußersten körpernahen Spitze des Katheters vorliegen, jedoch weist die Bauform der Erfindung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, eine Vielzahl von radialen Öffnungen 44, 45 auf. Diese Öffnungen können in Gruppen wie bei Ziffer 42 axial aufgereiht sein oder wie bei Ziffer 45 voneinander beabstandet. (Es ist erkennbar, daß in manchen vorgegebenen Kathetern für bestimmte Anwendungen entweder alle Öffnungen axial wie bei Ziffer 44 aufgereiht oder alle wie bei Ziffer 45 versetzt sind. Für noch andere Anwendungen kann es jedoch vorteilhaft sein, einige Öffnungen aufgereiht und einige versetzt anzuordnen.)
In jedem Fall ist bzw. sind es diese Öffnungen des Katheters, die dazu neigen, verstopft zu werden und bakterielle Ansammlungen zu produzieren. Dementsprechend wird die mechanische Schwingung zu der Öffnung oder den Öffnungen 44, 45 geleitet, sei es durch Übertragung über die Flüssigkeiten innerhalb des Durchganges 19-49 oder über das Wandmaterial 11-41-41a. An diesen Stellen neigt die Schwingung dazu, ununterbrochen sowohl die Bildung als auch die Aufrechterhaltung der Ablagerungen zu stören. Folglich neigt die Schwingung dazu, ununterbrochen unerwünschte Substanzen in Suspension zu halten, so daß sie durch und hinter die Öffnungen gespült werden in die jeweilige Fließrichtung des Fluides.
Die Hülse 46 kann wie bei im wesentlichen konischen Konfigurationen bei Ziffer 48 aufgeschnitten werden, um jegliche Tendenz der Hülse, ein Anwachsen von unerwünschten Substanzen an den Stellen, wo die Schwingungsenergiedichte in großem Maße reduziert wird, nämlich gerade außerhalb der Öffnungen 44 und 45, zu minimieren. Es ist jedoch ebenso wichtig, übermäßige Schwingungsverluste in den Körper des Patienten an diesen bestimmten Punkten zu verhindern. Die beste Konfiguration der radialen äußeren Positionen der Katheterwand 41a und der an den Öffnungen 44, 45 angrenzenden Hülse 46 hängt demnach ab von der Abwägung zwischen einem Verhindern von übermäßigen Ansammlungen unerwünschter Substanzen und einem Verhindern von übermäßigem Schwingungsverlust. Dieser Kompromiß kann in einer direkten Art angesichts der Prinzipien bewerkstelligt werden, die in diesem Dokument beschrieben sind und auf der Ansammlung von Operationsdaten von Prototypen in gewöhnlicher Art basieren. Dieser Kompromiß variiert stark mit der Nähe des Katheters zu verschiedenen Gewebetypen im Körper.
Die Menge der Schwingungsenergie, die an den Öffnungen 44, 45 der Katheterwand 41 erforderlich - und erlaubt - ist, variiert in Abhängigkeit verschiedener Faktoren wie zum Beispiel dem Fluidtyp, der durch den Katheter fließt, dem Körpergewebetyp, der den Mittelbereich 41 des Katheters umgibt, der Bereich des Körpers des Patienten, in den sich das körpernahe Teil des Katheters erstreckt und - was vielleicht am wichtigsten ist
- die Arten und Folgenschwere der erwarteten unerwünschten Substanzen. Genau diese Faktoren müssen demnach den Programmentwurf von Vorrichtungen entsprechend der vorliegenden Erfindung leiten, um den oben diskutierten Kompromiß zu bewerkstelligen.
In Situationen, die eine höhere Energiedichte erfordern, können beispielsweise die konischen Konturen 48 aus Fig. 2 durch andere Konfigurationen wie sie in Fig. 3 vorgeschlagen sind, ersetzt werden. (Es ist erkennbar, daß unter typischen Bedingungen entweder die Konfiguration 48a oder die Konfiguration 48b-48c verwendet wird, jedenfalls eher als beide in einem einzigen Katheter.) Eine für mittlere bis hohe Energie oder für mittlere bis hohe Schwingungsverlustgefahr geeignete Konfiguration kann ein erhöhter, kraterähnlicher Schutzrand 48a sein, der in der Hülse 46a um jede Öffnung 44a gebildet ist, jedoch radial (relativ zur Öffnungsachse) außen mit Zwischenraum angeordnet ist.
Für höhere Energie oder höhere Schwingungsverlustgefahr kann eine geeignete Konfiguration in einer zweiten Öffnung 48c liegen, die in der Hülse 46b gebildet ist und mit der Wand 41a einen scheibenförmigen Auffangraum 48b bildet. Dieser Auffangraum 48b kann in Durchmesser oder Tiefe so ausgelegt sein, daß er auf die Resonanz einer nominellen Mittenfrequenz der mechanischen Schwingung abgestimmt ist - oder als Alternative kann die Schwingung periodisch an eine Frequenz angepaßt werden, bei der sie sich in Resonanz mit der Kammer 48b befindet - um das Freihalten der Struktur 48b-48c von Störungen zu unterstützen, während die Ausstrahlung an der zweiten Öffnung 48c minimiert wird.
Genaue Verhältnisse und Konturen des erhöhten Schutzrandes 48a des Auffangraums 48b-48c relativ zum Durchmesser der Katheterwand 41a und der Hülse 46a hängen ebenso von der bestimmten Anwendung ab, die mit einem Katheter beabsichtigt ist. In manchen Fällen kann eine Hülse 46 unnötig sein, aber die Schutzränder 48a oder die Auffangräume 48b-48c können in die Katheterwand 41a integriert oder einzeln an diese angefügt sein angrenzend an jede Öffnung oder angrenzend an bestimmte Öffnungen, wo die Bestrahlung von besonderem Interesse ist.
Die oben aufgeführte Diskussion der recht einfachen Ausführungsform aus Fig. 1 bis Fig. 3 soll auch in gleicher Weise auf die Diskussion der anderen nachfolgend geschilderten Ausführungsbeispiele Anwendung finden, insbesondere unter Bezug auf das Prinzip des geeigneten Umhüllens und unter Bezug auf das Prinzip des Zurverfügungstellens verschiedener Formen konischer Konturen, entweder des Schutzrandes oder der Auffangkammer an den Öffnungen.
Fig. 4 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das einen Katheter mit separaten Zuführ- und Abflußröhrchen 115, 115' aufweist und das eine feste Faser 132 zur Schwingungsübertragung an die körpernahen Öffnungen des Katheters verwendet. Die Schwingungsquellenkomponenten 121 bis 131 sind im wesentlichen die gleichen wie die entsprechend numerierten Elemente aus Fig. 1, mit der Ausnahme, daß in Fig. 4 das Präfix "1" vor jedes Bezugszeichen angefügt wurde; und mit der Ausnahme, daß in Fig. 4 die elektrischen Leitungen 122 dargestellt sind mit unterschiedlicher Länge und mit einem wiederholt entfernbaren Stecker 122a, der mit einer Fassung 121a am Ausgang des Oszillators und Verstärkers 121 zusammenpaßt.
Folglich werden die Schwingungsquellen-Komponenten aus Fig. 4 konzipiert entweder als (1) ein zentraler Oszillator und Verstärker 121 mit elektrischen Übertragungsleitungen 122, die zu einzelnen Transducern 123/124 am Ort des Patienten laufen, oder als (2) ein zentraler Oszillator, Verstärker und Transducer 121 bis 124 mit mechanischen Schwingungsübertragungsleitungen 131 bis 132, die zu einzelnen Kathetern beim Ort des Patienten mehr in der Art nach Fig. 1 laufen. Die gleichen Alternativen, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, sind auch hier verfügbar.
Wie bei Fig. 1 ist auch die Ausführungsform nach Fig. 4 mit einem bei Ziffer 112 abgebrochenen Katheter 111 dargestellt, und auch das Eingangsröhrchen 115 und das Ausgangsröhrchen 115' sind jeweils bei Ziffer 116 bzw. 116' abgebrochen dargestellt. Fluide wie zum Beispiel Luft oder andere Gase oder Flüssigkeiten oder beides können in den Körper des Patienten - wie durch den Strömungspfeil 118 dargestellt ist - durch einen Durchgang 119 fließen, der in dem Eingangsröhrchen 115 gebildet ist und können aus dem Körper des Patienten herausfließen - wie durch den Pfeil 118' dargestellt ist - durch einen Durchgang 119', der in dem Ausgangsröhrchen 115' gebildet ist. Die im Transducer 123/124 produzierte Schwingung wird bei Ziffer 125 konzentriert und dann durch eine Plastik-, Glas- oder Quarzfaser 132 zu den körpernahen Öffnungen des Katheters 111 geleitet.
Die Fig. 5 und 6 zeigen die mittleren Bereiche des Katheters 111 aus Fig. 4, wobei der längliche Abschnitt von Fig. 5 mehr schematisch dargestellt ist.
In Fig. 5 sind die im wesentlichen zylindrische Außenfläche der schwingungsübertragenden Faser 132, die im wesentlichen zylindrische Innenflächen der Durchgänge 119 und 119' und im länglichen Abschnitt die Materialien 151 und 153 des Katheters 111 zu erkennen. In Fig. 6 erscheinen im Querschnitt die Faser 132 und die Materialien 151 und 153 des Katheters 111 und als offene Hohlräume die Lumen 119 und 119'.
Wie in diesen Zeichnungen angedeutet ist, kann der Katheter 111 eine separate Hülse 151 und ein Bauteilmaterial 153 aufweisen, in denen die Lumen 119 und 119' gebildet und die Übertragungsfaser 132 eingebettet sind. Diese Hülse 151 kann als separates Element für bestimmte Anwendungen vorgesehen werden, die im Zusammenhang mit der späteren Diskussion von Fig. 7 offensichtlich werden. Alternativ hierzu kann die Hülse 151 einfach aus strukturellen Gründen als ein separates Element vorgesehen werden, wenn es erwünscht ist, der äußeren Oberfläche Stärke, Glätte oder andere Eigenschaften zu verleihen, die im Körperinneren 153 nicht erwünscht sind. Allgemein ausgedrückt wird die entlang der Faser 132 weitergeleitete Schwingung in ausreichendem Maße auf die Faser selbst beschränkt - bezüglich der radialen Ausbreitung von der Faserwand -, um das Bedürfnis einer Hülse der schwingungsabsorbierenden Art nach Fig. 1 zu vermeiden.
Wenn bevorzugt, kann der Katheter folglich keine separate Hülse 151 aufweisen und das Körpermaterial 153 kann einfach vergrößert werden, um die Bereiche, die in den Fig. 5 und 6 separat als Ziffern 151 dargestellt sind, zu umfassen. In Situationen, die mit dem Gebrauch einer festen Übertragungsfaser unvereinbar sind, kann die Faser durch eine schwingungsübertragende Flüssigkeit ersetzt werden, die in einem Lumen des Katheters verschlossen ist. In letzterem Fall kann eine schwingungsabsorbierende Hülse - wie in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 diskutiert wurde - erwünscht sein oder das schwingungsübertragende Lumen kann in Katheterkörper 153 zentraler angeordnet und der Körper 153 selbst aus schwingungsabsorbierendem Material gebildet sein.
Ebenfalls in Fig. 6 sind andere optionale Lumen 132' dargestellt, die im Körpermaterial 153 gebildet sind, was für jede Anzahl anderer Verwendungen zum Beispiel zur Druckmessung, Einführen von mikrominiaturisierten Sichtgeräten usw. verwendet werden kann. In manchen Fällen kann die Verwendung der vorliegenden Erfindung diese anderen Zwecke fördern.
Fig. 7 zeigt das körpernahe Ende des Katheters aus den Fig. 4 bis 6. Wie angezeigt, kann die äußere Hülse 151 so gewunden sein, daß ringförmige Gas-Diffusionstaschen oder -ballons 157 gebildet werden. Der Rauminhalt 159, der innerhalb dieser ringförmigen Taschen 157 eingeschlossen ist, steht mit dem Einfluß-Durchgang 119 in Verbindung; das Material der Ballons 157 kann semipermeabel ausgebildet sein, um die Zufuhr von Sauerstoff oder anderer therapeutischer Gase in einem bestimmten Bereich innerhalb des Körpers des Patienten zu ermöglichen. Wie oben aufgeführt, kann das körpernahe Ende der Hülse - wie dargestellt - als etwas verlängerte Spitze 158 zur Absorption von radial fortschreitenden Schwingungen ausgebildet sein (obwohl die Schwingung typischerweise durch den eigentlichen Betrieb der Übertragungsfaser 132 beschränkt wird), oder kann so geformt sein, daß das Einführen des Katheters erleichtert wird.
Innerhalb der Hülse 151 und der Ballons 157 befindet sich am körpernahen Endes des Katheters der innere Einschluß 153, der die Verlängerung des Körpermaterials 153 aus den Fig. 5 und 6 bildet. Dieser innere Einschluß 153 dient dazu, verbrauchte Fluide von einer Position innerhalb des Körpers des Patienten wegzuleiten und sammelt solche verbrauchten Fluide durch die Öffnungen 156a und 156b. Diese Öffnungen können sich entweder sich in die Gas-Diffusionsballons öffnen oder durch die äußere Hülse 157 verlaufen und sich direkt in den Körper des Patienten öffnen (oder einige Öffnungen so und die anderen anders), so wie es für die Umstände des Patienten und die verwandte Therapie am geeignetsten ist.
In der Praxis liegen eher mehrere Öffnungen vor als nur die dargestellten zwei Öffnungen. Die Öffnungen können oval sein mit der längeren Erstreckung jeder Öffnung - wie dargestellt - parallel zur Katheterachse. Statt dessen können die Öffnungen auch irgendeine Anzahl anderer Formen oder Orientierungen aufweisen, je nachdem, wie es für die bestimmte Anwendung und die bestimmten Schwingungsfrequenzen, Energieniveaus und Ausbreitungsarten beim Gebrauch geeignet ist.
Die schwingungsübertragende Faser 132 ist wie bei 154 verzweigt und deren Spitzen dringen in die Wand 153 der inneren Kammer ein und verlaufen eingebettet in dieser Wand direkt zu den Enden 155a und 155b benachbart zu den beiden Öffnungen 156a bzw. 156b fort. (Zur Vereinfachung der Zeichnungen sind die Enden in durchgezogenen Linien dargestellt, obwohl die Spitzen und die Enden 155a und 155b eigentlich in die den Öffnungen 156a und 156b benachbarte Wand eingebettet sein sollen.) In der Praxis kann die Faser 132 eher eine Vielzahl von Enden aufweisen, die jeweils zu einer Vielzahl von Öffnungen verlaufen. Wenn erwünscht, können die Enden 155a und 155b der Fasern 154a und 154b aufgeweitete Spitzen - wie dargestellt - aufweisen, um wirksamer die Schwingungsenergie in den gesamten durch jede Öffnung gebildeten Raum zu übertragen. Diese Spitzen können entweder an einen kleinen Bereich des Umfangs jeder Öffnung wie bei Ziffer 155a oder an einen großen Bereich wie bei Ziffer 155b angrenzen, in Abhängigkeit von den verwendeten Frequenzen, den Arten der unerwünschten zu erwartenden Substanzen usw.
Fig. 8 stellt eine stärker bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der Rückkopplungsinformationen, die die Wirksamkeit der Schwingungsreinigung reflektieren, verwendet werden, um diese Effektivität zu optimieren. Merkmale in Fig. 8, die ähnliche Bezugszeichen (mit dem Präfix "2") wie die Bezugszeichen in den Fig. 1 bis 7 aufweisen, entsprechen den Merkmalen in diesen vorstehenden Zeichnungen. Folglich wird die Schwingung entlang einer Faser 232 - wie es durch den Pfeil bei 261 angedeutet ist - über den Katheter 211 in den Körper des Patienten übertragen, während Fluide über einen Durchgang 219 in den Körper des Patienten vordringen, wie durch den Pfeil bei 218 dargestellt ist, und Fluide den Körper des Patienten über einen Durchgang 219' verlassen, wie durch den Pfeil bei 218' dargestellt ist.
Darüber hinaus weist das System nach Fig. 8 innerhalb des Katheters 211 eine Schwingungs-Sensorrückkopplungsfaser 272 auf. Diese Rückkopplungsfaser 272 transportiert nicht-absorbierte Schwingungen von dem körpernahen Ende des Katheters - wie durch die Pfeile 277 dargestellt ist - zum körperfernen Ende 272 zurück und hierauf entlang einer ähnlichen Faser 272a, 271 zu einem Schwingungssensor 273. Hier wird vorteilhafterweise die Schwingung dazu veranlaßt, ein elektrisches Signal 278 entsprechend der am Sensor 273 empfangenen Schwingungsamplitude zu erzeugen.
Der Sensor 273 kann aus irgendeiner von verschiedenen Formen von Schwingungssensoren bestehen. Zum Beispiel kann der Sensor ein piezoelektrisches Kristall beinhalten, das einen Hochimpedanz-Vorverstärker oder ein Feldtransistorelektrometer antreibt. Derartige Geräte können durchaus nicht schnell genug sein, um dem Schwingungsverlaufals solchem zu folgen, aber sie können in der Lage sein, gleichgerichtete Signale des Kristalls zu ermitteln und hierdurch ein Maß der Schwingungsamplitude zur Verfügung zu stellen.
Alternativ hierzu kann der Sensor 273 ein optisches System enthalten, das geometrisch die mechanische Verschiebung beim körperfernen Ende der Faser 271 verstärkt, zum Beispiel durch Lenken eines Lichtstrahles auf die polierte Faserspitze in einem Winkel und Ermitteln der Amplitudenverschiebung des reflektierten Strahles. Darüber hinaus kann zum Beispiel der Sensor 273 ein interferometrisches System angliedern: Ein Laserstrahl kann von der Faserspitze reflektiert werden und das System wird dazu veranlaßt, die Anzahl der resultierenden optischen Streifen zu zählen, die einen Fotodetektor pro Zyklus der mechanischen Schwingung passieren.
In einem noch anderen System kann das körperferne Ende der Faser 271 die Form einer sehr langen Spirale annehmen. Eine halbversilberte, winklige Oberfläche kann hierbei entlang der Faser 271 gebildet sein und dazu verwendet werden, einen Laserstrahl in den Spiralbereich der Faser einzuleiten. An der körperfernen Spitze der Faser können Phasendifferenzen im Laserstrahl aufgrund der periodischen Dehnung der Faserspirale ermittelt werden. Diese Beispiele sollen nur beispielhaft und nicht erschöpfend sein.
Ein elektrisches Signal 278 des Schwingungssensors wird im automatischen Frequenzsteuerblock 275 empfangen, der ein frequezverschiebendes Rückkopplungssignal 281 zur Weiterleitung an den Oszillator und Verstärker 221 - wie durch den Pfeil bei 282 angedeutet - produziert. Diese Signale 281 können einfach dazu dienen, die maximale Schwingungsabsorption am körpernahen Ende das Katheters 211 aufrechtzuerhalten. Bevorzugterweise kann jedoch die automatische Frequenzsteuerung 275 so programmiert werden, daß sie die Schwingungsfrequenz dazu zwingt, an mehreren oder verschiedenen Werten "zu verweilen", die mit lokalen Maxima des Schwingungsabsorptionsspektrums der Substanzen beim körpernahen Ende des Katheters korrespondieren. Es können bekannte elektronische und mechanische Techniken verwendet werden, um die Frequenz oder die Amplitude zu ändern, oder um Frequenzen abzutasten oder zu überspringen, oder um Stöße (eher als kontinuierliche Schwingung) verschiedener Frequenzen und Amplituden zur Verfügung zu stellen usw.
Die automatische Frequenzsteuerung 275 kann auch so programmiert werden, daß sie die Schwingungsfrequenz dazu veranlaßt, an einem oder mehreren Werten zu verweilen, von denen bekannt ist, daß sie mit akustischen Resonanzen innerhalb der Schwingungsschutz- oder Auffangstrukturen 48a, 48b und 48c (siehe Fig. 3) oder deren Wandresonanzen korrespondieren. Der Zweck dieser Maßnahme ist es, ein Freihalten der Schutz- oder Auffangstruktur zu erleichtern. Die Frequenzsteuerung 275 kann eine unterschiedliche Programmierung für diesen Zweck erfordern, da aufgrund der Resonanz das Rückkopplungs-System 272 bis 281 diese Frequenzen als mit Absorptionsminima übereinstimmend protokollieren.
Eine geeignete Form des Verbindungblockes 262 erscheint ebenso in Fig. 8. Der Block weist Zapfen 268 auf, die fest in die Durchgänge 219, 219' am körperfernen Ende 272 des Katheters 211 passen. Durchgänge 269 im Block 262 sorgen für eine Verbindung zwischen dem Zuführdurchgang 219 im Katheter 211 und einem Zuführschlauch 215 und zwischen dem Abflußdurchgang 219' und einem Abflußschlauch 215'. Darüber hinaus weist der Block Zapfen 265 auf, die fest in die Lumen dieser Schläuche 215 und 215' passen. Folglich sichert der Block 262 in wirksamer Weise den Katheter 211 und die Schläuche 215, 215' zusammen mit ihren entsprechenden in Verbindung stehenden Durchgängen.
Zusätzlich weist der Block Öffnungen 263, 267 für einen freien Durchgang für die schwigungsübertragenden Fasern 232, 272 auf. Diese Öffnungen können als geeignete Stellen für leichtgewichtige, schwingungsübertragende Kupplungen 264, 266 verwendet werden, die eine Fortsetzung der reinigungsschwingungs-übertragenden Fasern 232, 232a und eine Fortsetzung der rückkopplungsschwingungs-übertragenden Fasern 272, 272a zur Verfügung stellen.
Die Übertragungsfasern sind entweder in ihre jeweiligen Kupplungen 264, 266 geklebt oder durch Preßpassung oder Ineinanderschraubung verbunden, so daß der Katheter wiederholt vom Block 262 getrennt und wieder mit diesem verbunden werden kann. Zum Beispiel kann das körpernahe Ende des Anschlußstückes 264 und die exponierte körperferne Spitze der Faser 232 im Katheter 211 in einer Gewindegangrichtung zusammengeschraubt sein, während das körperferne Ende des Anschlußstückes 264 und die körpernahe Spitze der Faser 232, die die Schwingung vom Trichter 225 überträgt, mit entgegengesetzter Gewindegangrichtung zusammengeschraubt sein können. Folglich kann das Anschlußstück 264 in einer Richtung gedreht werden, um es auf die Spitzen beider Fasern 232 und 232a gleichzeitig auf zuschrauben, oder in die andere Richtung, um es von beiden Fasern gleichzeitig abzuschrauben.
Wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, ist die mittlere Struktur des Katheters ähnlich zu der aus den Fig. 5 und 6 mit dem Zusatz der Schwingungssensor- Rückkopplungsfaser 232'. Wie die reinigungsschwingungsübertragende Faser 132 (siehe Fig. 6) oder 232, ist die Rückkopplungsfaser 232' in dem Körpermaterial 253 des Katheters eingebettet.
Fig. 11 zeigt eine von vielen verschiedenen Anordnungen der körpernahen Spitzen 255, 257 der Fasern 254 (232 in den vorstehenden Zeichnungen) und 232'. Die Wände 253 des Lumens 219 erscheinen an der Ober- und der Unterseite der Zeichnung. Eine äußere Hülse oder Gasdiffusionsballons können ebenso wie in Fig. 7 zur Verfügung gestellt werden, jedoch sind sie zur Vereinfachung der Zeichnung in Fig. 11 nicht dargestellt. Wenn es für die verfügbare Anmeldung nicht erforderlich ist, können die äußere Hülse und Ballons weggelassen werden; folglich sollte die Zeichnung in Fig. 11 so verstanden werden, daß sie entweder ein Lumen eines zweiseitigen Katheters oder das einzige Lumen eines Zuführ- oder Abflußkatheters darstellt.
Als Konzipierungshilfe zum Betreiben dieses bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung ist eine kleine Ansammlung von unerwünschten Substanzen 291 in Fig. 11 dargestellt. Es ist offensichtlich, daß bei ununterbrochenem Betrieb unserer Erfindung solche Ansammlungen minimal sind oder nicht vorliegen; jedoch kann in bestimmten Fällen aus verschiedenen vorkommenden therapeutischen Gründen die Schwingungsquelle nicht ununterbrochen betätigt werden. Hieraufhin können sich kleine Ablagerungen 291 entwickeln, während die Schwingungsquelle ausgeschaltet ist.
Obwohl zur Verdeutlichung der Darstellung die reinigungsschwingungs-übertragende Faser 254 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, ist sie in die Katheterwand benachbart an eine Zuführ- oder Abflußöffnung 256 eingebettet, wie es in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben worden ist. Das Ende 257 der Rückkopplungsfaser 232' ist in ähnlicher Weise innerhalb der Katheterwand eingebettet diametral gegenüber der Zuführ- oder Abflußöffnung 256 des Endes 255 der reinigungsschwingungs-übertragenden Faser 254. Wie in Verbindung mit Fig. 7 aufgezeigt worden ist, kann die Geometrie der Öffnung 256 und der Faserenden 255 und 257 stark variieren.
Die Schwingung vom Eingangsfaserende 255, die nicht zur Zersetzung unerwünschter Substanzen 291 innerhalb der Öffnung 256 absorbiert wurde, wird durch die Öffnung 256 mittels Flüssigkeiten innerhalb der Öffnung zum Rückkopplungsfaserende 257 übertragen. Das Ende 257 absorbiert einen Teil dieser unverbrauchten Schwingungsenergie und überträgt sie entlang der Faser 232' zum Sensor 273 zurück, um sie wie oben geschildert zu verwenden.
Die entsprechende Konfiguration der Übertragungs- und Empfangsenden 255 und 257 können verschiedene Formen aufweisen. Zum Beispiel können die beiden Enden nebeneinanderliegend auf einer gemeinsamen Seite der Öffnung 256 angeordnet sein, wobei ein Schwingungsreflektor auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, wenn eine solche Konfiguration als besonders wirksam befunden wird. Ein solches Reflektionssystem dürfte zum Beispiel erwünscht sein, um eine Absorptionsmessung zur erzeugen, die repräsentativ für das Phänomen genau außerhalb der Öffnung - das heißt gerade hinter der Katheterwand
- sowie unmittelbar innerhalb der Öffnung 256 ist.
Fig. 12 zeigt eine Konfiguration von Übertragungs- und Empfangsenden 455 und 457, die spezifischer dafür ausgelegt wurde, empfindlich auf Schwingungsmessungen außerhalb der Katheterwand zu reagieren. Tatsächlich ist diese Konfiguration im wesentlichen darauf gerichtet, Schwingungsverluste zu überwachen, obwohl sie unter bestimmten Umständen ebenso sinnvoll wäre, die Absorption für die oben im Zusammenhang mit den Fig. 8 bis 11 diskutierten Zwecke zu überwachen. Das System aus Fig. 12 ist erdacht worden für den Gebrauch zum Erzeugen eines Alarmsignales - oder zum automatischen Unterdrücken oder Absenken der Schwingungsamplitude - wenn die Schwingungsniveaus außerhalb des Katheters hoch genug sind, um eine Bedrohung des Körpergewebes des Patienten darzustellen.
In Fig. 12 ist das Übertragungsende 455 innerhalb der Katheterwand angeordnet. Dieses Ende 455 zeigt in die Öffnung 456, um Schwingungen weiterzuleiten entweder in Richtung der Ablagerungen an der Oberfläche der Öffnung oder in Richtung von in dem Fluid innerhalb der Öffnung
- und sogar innerhalb des Lumens 419' - schwebenden Bakterien oder großen Partikeln. (Unter bestimmten Umständen kann es bevorzugt werden, statt dessen das Übertragungsende 455 innerhalb des Lumens 419' zu positionieren, um die Schwingung besser vom Gewebe des Patienten zu isolieren.) Das Empfangsende 457 ist außerhalb der Öffnung angeordnet in der äußeren Wand des Katheters in einem Bereich, wo das Schwingungsniveau dazu neigt, mit dem Schwingungsniveau zu korrelieren, das gerade die Körpergewebe des Patienten erreichen.
Aus der oben aufgeführten Beschreibung ist ersichtlich, daß eine große Anzahl von Variationen für Plazierung und Orientierung des Empfangsendes 457 möglich ist. Das heißt, daß das Ende 457 näher oder weiter entfernt von der Öffnung 456 angeordnet sein kann, daß es in die Richtung der Öffnung oder von dieser weg oder unter verschiedenen Winkeln radial außerhalb von der äußeren Katheteroberfläche ausgerichtet sein kann. Das Optimum der genauen Positionierung und Orientierung muß für jede Anwendung bestimmt werden, wobei bei dem Teil des Körpers, in dem sich die Katheterspitze befinden wird, zu berücksichtigen ist, wie im empfindlich die einzelnen Gewebe sind und wie nahe sie sich zu der Katheterspitze befinden.
Ebenso sollte die Dauer der erwarteten Anwendung berücksichtigt werden bei der Auswahl der empfangenen Schwingungsamplitude, bei der der Alarm oder das automatische Schwingungssteuersystem ausgelöst wird.
Wie schon in Zusammenhang mit dem Fig. 1 bis 3 aufgeführt wurde, kann die durch den Katheter zu- oder abgeführte Flüssigkeit als Leitungsmedium für den Schwingungstransport zu den Katheteröffnungen dienen. Aus manchen Gründen kann jedoch eine solche Flüssigkeit als unpassend für die Schwingungsübertragungsfunktion betrachtet werden.
Zum Beispiel wurde herausgefunden, daß die dynamischen Eigenschaften einer aus dem Körper des Patienten abgeführten Flüssigkeit unvorhergesehenerweise sowohl mit der Konzentration als auch mit der Art der teilchenförmigen Einschlüsse in der abgeführten Flüssigkeit variieren. Ebenso können beispielsweise medizinische oder Ernährungseigenschaften bestimmter Fluide, die dem Körper des Patienten zugeführt werden, sich unter dem Einfluß von der übertragenen Schwingung verschlechtern. Ebenso sind gasförmige Fluide in den meisten Situationen ungeeignet zum Unterstützen einer wirksamen Schwingungsenergieübertragung.
Es ist jedoch genauso möglich, daß feste Übertragungsfasern bei manchen Anwendungen unerwünscht sind. In solchen Fällen kann es passend sein, die Verwendung nicht-fester Schwingungstransportmittel zu erwägen, die verschieden von der ab- oder zuzuführenden Flüssigkeit sind. Die Fig. 13 bis 15 zeigen eine Form der Erfindung, die solche nicht-festen Transportmittel verwendet.
Wie dargestellt, weist der in dieser Ausführungsform der Erfindung verwendete Katheter ein Zu- oder Abfuhrlumen 719 auf zur Durchströmung von Flüssigkeiten in den Körper des Patienten hinein oder aus diesem heraus, wie durch die Doppelpfeile 717, 718 angedeutet ist. Der Katheter weist darüber hinaus ein Hilfslumen (oder mehrere Lumen) auf, das eine Flüssigkeit 732 enthält, die nicht aus den Körpergeweben oder -öffnungen des Patienten heraus- oder in diese hineingeführt wird. Diese Flüssigkeit 732 liegt vielmehr für den bestimmten Anwendungszweck vor, die Schwingung von einem Konverter 723 (siehe Fig. 15) in die Bereiche zu leiten, die an einige körpernahe Öffnungen 756, 756a bis 756d anliegen. Die Schwingungsübertragung durch das Fluid 732 wird durch die Pfeile 761 dargestellt.
Das einzelne Hilfslumen, das in den Fig. 13 bis 15 dargestellt ist, ist ringförmig und als Raum zwischen einer äußeren, im wesentlichen zylindrischen Wand 751 und einer inneren, im wesentlichen zylindrischen Wand 753 gebildet. Das Hilfslumen (oder die Lumen) muß nicht ringförmig sein, sondern kann auch einfach parallel zu dem Zu- oder Abfuhrlumen 719 sein, wenn dies bevorzugt wird.
Das Fluid kann innerhalb des Hilfslumens statisch eingeschlossen sein oder - wenn erwünscht - kann es durch das Hilfslumen zirkuliert werden, indem das Hilfslumen in zwei oder mehr im wesentlichen längliche Kanäle geteilt wird und einer oder mehrere dieser Kanäle zur Flüssigkeitsströmung in jede Richtung verwendet wird. (Die Fig. 13 bis 15 können so ausgelegt werden, daß sie beide Anordnungen darstellen, da im wesentlichen längliche Trennwände entlang des Katheters außerhalb der Zeichnungsebenen der Fig. 13 und 15 angeordnet sein könnten.) Obwohl sich die Flüssigkeit in gewissen Kanälen in entgegengesetzte Richtungen bewegen würde, könnte die Schwingung trotzdem in der körperfernen-zurkörpernahen Richtung durch das sich bewegende Fluid in allen Kanälen geleitet werden.
Die Öffnungen 756, 756a bis 756d erstrecken sich durch das ringförmige Hilfslumen, das die Flüssigkeit 732 enthält, jedoch hinsichtlich einem Flüssigkeitsaustausch sind sie alle von dem ringförmigen Hilfslumen durch die Öffnungswände 755 separiert. Diese Wände 755 empfangen jedoch die Schwingung 761 durch die Flüssigkeit 732 und dienen dazu, diese Schwingung in die Öffnungen 756, 756a bis 756d zu übertragen. Die Öffnungen können am einen oder am anderen Ende wie bei Ziffer 756b und 756d spitz zulaufend ausgebildet sein oder sie können nach außen vorstehende Schwingungs-Schutzkonturen wie bei Ziffer 756c (und bereits weiter oben diskutiert) aufweisen oder wie beide Arten ausgestaltet sein. Alternativ hierzu können sie wie bei Ziffer 756a eine einfache zylindrische Form aufweisen usw.
Die in den Fig. 13 bis 15 dargestellte Form der vorliegenden Erfindung muß nicht unbedingt eine Schwingungs-Sensorrückkopplungseinrichtung verwenden. Eine solche Einrichtung wird jedoch leicht zur Verfügung gestellt. Zum Beispiel kann das Hilfslumen in eine Anzahl (vielleicht idealerweise in eine gerade Zahl) von im wesentlichen parallelen Hilfslumen durch Längswände aufgeteilt werden, die die Öffnungswände 755 schneiden. Jedes zweite Hilfslumen entlang des Umfangs des Kreisringes kann hierauf zur Schwingungsübertragung an alle Öffnungswände 755 verwendet werden und die jeweils anderen Lumen können zum Schwingungsempfangen von den diametralen Wänden der gleichen Öffnungen verwendet werden.
Die Hilfslumen können alle gerade und im wesentlichen parallel mit dem Zu- oder Abflußlumen 719 ausgebildet sein, wobei die Öffnungen deshalb alle in entsprechend geraden parallelen Reihen entlang der äußeren Oberfläche des Katheters aufgereiht sind. (Noch einmal sei darauf hingewiesen, daß die Fig. 13 bis 15 so interpretiert werden können, daß sie entweder ein System mit oder ohne mehrere einzelne Lumen zeigen.) Wenn es jedoch bevorzugt wird und wenn es praktisch zu konstruieren ist, können die Hilfslumen spiral- oder meanderförmig mit irgendeiner anderen Form sein, vorausgesetzt, daß die Öffnungen entlang der Wände, die die mehreren Hilfslumen trennen, angeordnet sind.
Die Verwendung von mehreren Hilfslumen zur Zirkulation der schwingungsleitenden Flüssigkeit ist kompatibel mit der Verwendung von mehreren Hilfslumen zur Bereitstellung eines schwingungsermittelnden Rückkopplungssystemes. Das heißt, daß sowohl die Flüssigkeitszirkulation als auch die schwingungsermittelnde Rückkopplung unter Verwendung der gleichen Gruppe von zwei oder mehr Lumen zur Verfügung gestellt werden können.
Auch wenn feste oder flüssige Schwingungsübertragungsmedien verwendet werden, ist es nicht unbedingt erforderlich, die Absorption bei jeder Öffnung zu messen, solange die Anzahl der Schwingungs-Sensorrückkopplungswege ausreichend ist, um eine entsprechende Messung der typischen Absorption zu ermöglichen. Es ist jedoch wahrscheinlich, daß Gruppen von Öffnungen in verschiedenen Bereichen entlang der Länge des Katheters eine Ansammlung von unerwünschten Substanzen in verschiedenem Ausmaße ausgesetzt sind. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, daß verschiedene Substanzen sich in verschiedenen Bereichen entlang der Länge des Katheters ansammeln. Demnach ist es wesentlich, Absorptionsmessungen an einer Anzahl von Positionen durchzuführen, die in ausreichendem Maße verschieden sind, um alle erwarteten prinzipiellen Betriebsbedingungen zu prüfen - und folglich alle Maxima des Verhältnisses von Absorption zu Frequenz zu ermitteln, die notwendig sind, um die Öffnungen in allen verschiedenen Bereichen freizuhalten.
Darüber hinaus können auch verschiedene schwingungsleitende Wege, egal ob fest oder flüssig, für verschiedene Bereiche entlang der Länge des Katheters zur Verfügung gestellt werden und entsprechend können ebenso verschiedene Schwingungs-Sensorrückkopplungswege verwendet werden. Die Datenerfassung von dieser unterscheidenden Art ermöglicht es, auf jede Gruppe von Öffnungen nur eine Schwingung zu richten mit für die Ansammlungen in diesen bestimmten Öffnungen geeigneten Frequenzen.
Für diesen Zweck können die oben erläuterten Quellenkomponenten sowie das Schwingungs-Sensorrückkopplungssystem (einschließlich des Sensors und der automatischen Frequenz-Steuermodule) zwischen den einzelnen Leitungswegen zeitlich aufgeteilt werden. Wenn erwünscht, kann jedoch jede Gruppe von Leitungswegen mit ihren eigenen entsprechend einzelnen Quellenkomponenten (Oszillator und Verstärker und Konverter), mit einem entsprechend einzelnen Schwingungs-Sensorsatz und automatischen Frequenz-Steuermodulen versehen werden. Bei Verwendung dieses Lösungsweges kann jede verschiedene Gruppe von Öffnungen kontinuierlich Schwingungen entsprechend ihren eigenen Ansammlungen empfangen, dies jedoch verbunden mit höheren Kosten.
Die Ultraschallwellen oder andere mechanische Schwingungen können durch Flüssigkeiten, Kunststoffe wie zum Beispiel Nylon, Metalle oder andere Materialien geleitet werden. Eine bevorzugte Leitung stellt eine Quarzfaser dar, mit einem Durchmesser von ein bis zwei Millimetern und einer Länge, die mit der Länge des Rohres variiert.
Es wird angenommen, daß Schubwellen bevorzugt werden, da sie an den körpernahen Öffnungen eines Katheters wirksamer gesteuert werden können und da sie - aufgrund ihrer schnellen Dämpfung außerhalb des Katheters - wirksamer beim Zersetzen von festem Material oder Bakterien an den Öffnungen sein müßten, ohne angrenzendes Körpergewebe zu verletzen. Die Schubwellen können entweder horizontal oder vertikal polarisiert werden, obwohl es angenommen wird, daß eine horizontale Polarisierung bevorzugt wird, um die Abstrahlung in angrenzende Gewebe des Patienten zu minimieren. Die Schwingung kann entweder aus kontinuierlichen Wellen ("CW") oder aus gepulsten oder periodischen Wellen bestehen.
Ultraschall und andere Schwingungsfrequenzen können variiert und leicht gesteuert werden, um an die Größe bestimmter ausgewählter Bakterien oder anderer Partikel "angepaßt" zu werden. Durch Erhalt solcher Resonanzen können die Bakterien abgetötet werden und die Bakterien oder andere Partikel zerstört werden, ausgewählt auf der Basis von Masse und Form. Diese Tatsache hat enorme Auswirkungen auf den Erfolg der vorliegenden Erfindung, da dies bedeutet, daß der Reinigungsmechanismus den Bakterien durch zumindest irgendwelche vorstellbaren Arten von Veränderungen und Struktur folgen kann.
In Krankenhäusern und ähnlichen medizinischen Einrichtungen kann die Erfindung am besten angewandt werden, indem ein zentral positionierter Transducer zur Verfügung gestellt wird, der Schwingung durch Fasern zu einem Anschlußstück an jedem Bett überträgt. Das Personal würde demnach jeden Katheter in einen Schwingungsquellen-Anschlußstück einstecken, genauso wie sie andere Geräte in elektrische Stromquellen-Anschlußstücke einstecken. Alternativ hierzu kann auch ein individueller Transducer für jeden individuellen Katheter benutzt werden.
Die Katheter selbst können entweder Einweg-Katheter oder wiederverwertbar sein.
Es wird darauf hingewiesen, daß alle oben genannten detaillierten Beschreibungen nur beispielhaft sind und nicht den Bereich der Erfindung einschränken sollen, der nur in den beigefügten Ansprüchen dargestellt ist.

Claims

1. Kathetersystem zur Anwendung beim länger andauernden Flüssigkeitstransport zwischen einem Punkt innerhalb des Körpers eines Patienten und einem Punkt außerhalb des Körpers, wobei das System enthält

einen Dauerkatheter, der an eine solche länger andauernde Flüssigkeitsübertragung zwischen solchen inneren und äußeren Punkten angepaßt ist,

eine Öffnung (44, 156, 456, 756) in der Nähe des körpernahen Endes des Katheters, durch die die Flüssigkeit fließen kann und die der Anwesenheit von unerwünschten Substanzen innerhalb der Öffnung ausgesetzt ist und/oder Substanzen, die während der Flüssigkeitsübertragung im Katheter zur Öffnung transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das System enthält:

Mittel , um eine Bahn zwischen solchen inneren und äußeren Punkten relativ unverschmutzt und unverstopft zu halten und/oder um den Katheter an der Öffnung relativ sauber zu halten, wobei die besagten Instandhaltungsmittel aufweisen:

eine mechanische Schwingungsquelle (21 bis 25, 221 bis 225, 721 bis 723);

Mittel (19, 132, 154, 232, 254, 432, 732), zum Weiterleiten der Schwingung von der Quelle und zum Konzentrieren der besagten Schwingungen bei der Öffnung, um (a) die unerwünschte Substanz innerhalb der Öffnung zu zerkleinern und die lang andauernde Flüssigkeitsübertragung relativ frei von Verunreinigung und Verstopfung durch die unerwünschte Substanz zu halten und/oder um (b) die unerwünschte Substanz, die im Katheter an die Öffnung transportiert wurde, zu zerkleinern und die Ansammlung von unerwünschten Substanzen im Katheter an der Öffnung zu minimieren.

2. Kathetersystem nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem enthält: Mittel (46, 48, 151' 251, 751), die angrenzend an die Öffnung angeordnet sind, um das Ausbreiten der Schwingung in die Körperteile des Patienten außerhalb des Katheters zu verhindern und um eine Verletzung jener Körperteile während dieser längeren Zeitabschnitte zu vermeiden.

3. Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katheter eine Wand (153, 253, 453) aufweist; daß die Öffnung (156, 256, 456) in der Wand gebildet ist;

und daß Schwingungsübertragungsmittel eine feste Faser (132, 134, 232, 432) im Katheter enthalten, die angepaßt und angeordnet ist, um die Schwingung direkt in die Öffnung zu leiten.

4. Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katheter zwei Hohlräume, sogenannte Lumen (719, 732) bildet, wobei ein Lumen (719) zur Flüssigkeitsübertragung und das andere Lumen (732) zum Aufbewahren einer schwingungsweiterleitenden Flüssigkeit dient; und

daß die schwingungsübertragenden Mittel eine Flüssigkeit enthalten, die in dem zweiten Lumen eingeschlossen ist und dazu angepaßt und angeordnet ist, um die mechanischen Schwingung direkt zu der Öffnung (756) zu leiten; und

daß der Katheter außerdem eine Struktur (753, 755) aufweist, die ein Übertragen der Flüssigkeit zwischen dem zweiten Lumen und der Öffnung verhindert.

5. Kathetersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Katheter eine Doppelwand ausweist, die aus zwei fänden (753, 751) besteht, wobei die eine (753) innerhalb der anderen (751) angeordnet ist;

daß das erste Lumen innerhalb der inneren Wand (753) gebildet ist;

daß das zweite Lumen (732) aus einem ringförmigen Hohlraum besteht, der zwischen den zwei Wänden (751, 753) des Katheters gebildet ist;

daß die Öffnung durch die Doppelwand hindurchgeht; und

daß die Struktur eine Öffnungswand (755) enthält, die eine Flüssigkeitsübertragung zwischen dem ringförmigen Hohlraum (732) und der Öffnung verhindert:

6. Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem beinhaltet:

Mittel (232, 271, 273, 432) zum Messen der Schwingungsabsorption durch eine solche Substanz; und

Mittel (275) zum Regulieren der Schwingungseigenschaft, beispielsweise der Frequenz oder der Schwingungsamplitude;

wobei das die Meßmittel fakultativ enthaltende Gerät außerhalb des Körpers des Patienten angeordnet ist und verbunden ist, um auf das Verhältnis zwischen der genannten Eigenschaft und der Relativmenge der durch eine solche Substanz absorbierten Schwingungsenergie zu reagieren; und

wobei das die Einstellmittel enthaltende Gerät außerhalb des Körpers des Patienten angeordnet ist und angeschlossen ist, um die Schwingungsquelle zu steuern.

7. Kathetersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel (275) automatisch auf die Meß- Mittel (232, 271, 273, 432) ansprechen, um die Frequenz der Schwingungsamplitude in zumindest einem Frequenzbereich einzustellen, um die Schwingungsabsorption durch eine solche Substanz zu maximieren.

8. Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle und die Übertragungsmittel (19, 132, 154, 232, 254, 432,: 732) zusammenwirken, um beim Gebrauch an der Öffnung eine solche Schwingung in Form von Schubwellen zu liefern;

wobei eine solche Schwingung effektiv bei der Körperöffnung gesteuert wird und wirksam zum Zerkleinern der Substanz ist, während sie Verletzungen an benachbartem Körpergewebe minimiert.

9. Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System außerdem beinhaltet:

Mittel (232, 271, 273, 432) zum Messen des Schwingungsverlustes vom Katheter weg zum Körpergewebe des Patienten hin;

wobei das die Meßmittel fakulativ enthaltende Gerät (273) außerhalb des Körpers des Patienten angeordnet und verbunden ist, um auf das Verhältnis zwischen einer Schwingungseigenschaft, wie z. B. der Amplitute oder der Schwingungsfrequenz, und der Relativmenge der von der Quelle der Öffnung zugeführten Schwingungsenergie zu reagieren.

10. Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem beinhaltet:

Mittel (232, 271, 273, 432) zum Messen des Schwingungsverlustes vom Katheter weg zum Körpergewebe des Patienten hin; und

Mittel, die auf die Meßmittel reagieren, zum Auslösen eines Alarms, wenn der Verlust einen Schwellwert übersteigt oder zum Einstellen der Schwingungsamplituden um zu verhindern, daß der Verlust einen bestimmten zulässigen Wert übersteigt.

11 . Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem beinhaltet:

einen schwingungsabsorbierenden erhöhten Schutzrand, der die Öffnung (44) umgibt' um das Ausbreiten der Schwingung in die Körperteile des Patienten außerhalb des Katheters zu verhindern.

12. Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katheter eine Wand (41a) aufweist;

daß ein schwingungsabsorbierender erhöhter Schutzrand (48b) an der Wand die Öffnung (44) umgibt und mit Zwischenraum radial relativ zur Öffnungsachse außen angeordnet ist;

daß ein Flansch auf dem Schutzrand radial relativ zur Öffnungsachse innen vorstehend gebildet ist; und

daß eine Nebenöffnung (48c), die im wesentlichen koaxial mit, jedoch mit Zwischenraum von der Öffnung angeordnet ist, in der radial am weitesten innenliegenden Oberfläche des Flanschs gebildet ist; und

daß der Rand, der Flansch und die Nebenöffnung mit der Wand einen scheibenförmigen Auffangraum bilden, um die Ausbreitung der Schwingung in die Körperteile des Patienten außerhalb des Katheters zu unterdrücken.

13. Kathetersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsquelle (21 bis 25, 221 bis 225, 721 bis 723) beim Gebrauch eine Schwingung produziert, die eine nominelle Mittenfrequenz aufweist; und

daß der Auffangraum so dimensioniert ist, daß er auf die Resonanz der nominellen Mittenfrequenz abgestimmt ist.

14. Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsübertragungs- und -konzentrations- Mittel beim Gebrauch durch in einem Lumen (49) zum oder vom Körper des Patienten übertragene Flüssigkeit gebildet sind.

15. Verfahren zum Reinigen eines Kathetersystems in situ während dessen dauerhaften Gebrauchs beim Übertragen einer Flüssigkeit zwischen einem Körper eines Patienten und einem Punkt außerhalb des Körpers, bestehend aus den Verfahrensschritten:

Anfertigen oder Erwerben eines Katheters mit einer Öffnung, die sich beim Gebrauch in der Nähe des körpernahen Endes des Katheters befindet;

Zurückhalten eines Katheterendes außerhalb des Körpers eines Patienten, wobei der Katheter während der Flüssigkeitsübertragung der Gegenwart einer unerwünschten Substanz innerhalb der Öffnung und/oder im Katheter an die Öffnung transportiert ausgesetzt ist;

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den Verfahrensschritt aufweist:

Übertragen mechanischer Schwingungen von einer Quelle, die vollständig außerhalb des Körpers des Patienten liegt, zu der Öffnung, um die unerwünschte Substanz zu zerkleinern.

16. Verfahren nach Anspruch 15, darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsverfahrensschritt folgendes beinhaltet:

Übertragen der Schwingung in die Übertragungsmittel' die vollständig getrennt von der Quelle sind, z. B. durch eine Flüssigkeit, die zwischen dem Körper eines Patienten und einem Punkt außerhalb eines Körpers übertragen wird, oder durch eine Schwingungsübertragungsfaser oder durch eine zweite Flüssigkeit, die in einem Lumen gehalten wird, wobei die zweite Flüssigkeit nicht zum oder vom Körper des Patienten übertragen wird.