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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen für die künstliche
Befruchtung von Tieren allgemein, und, insbesondere, auf solche
zum Einführen
von Schweinesamen oder Embryos in den Uterus des Mutterschweins
insbesondere. Techniken der künstlichen
Besamung sind beim Züchten
von Schweinen nicht nur für
die verbesserte Kontrolle über
Zucht-Charakteristika, die sie bieten, eingesetzt worden, sondern
auch für
eine erhöhte
Effektivität und
eine verbesserte Ergiebigkeit, die erhalten werden kann.
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Mit
den herkömmlichen
Maßnahmen
wird zuerst Samen von Schweinen gesammelt, getestet und verpackt.
Dieses Sammeln kann innerhalb derselben Einrichtung durchgeführt werden,
in denen die Schweine untergebracht sind, oder Samen kann an einer
entfernten Stelle gesammelt und zu der Stelle der Befruchtung transportiert
werden. Wenn ein bestimmtes Schwein dahingehend bestimmt ist, dass es
heiß ist,
führt eine
Fachkraft den distalen Schaum oder das Spiralende eines Befruchtungskatheders
in den Gebärmutterhals
des Mutterschweins ein. Eine Menge an Schweinesamen wird dann über den
Katheter in den Uterus des Mutterschweins eingeführt. Der ursprünglich gesammelte
Samen wird gewöhnlich
mit einem Verlängerungsmittel
verdünnt.
Um effektiv das Mutterschwein zu befruchten und die maximale, erwünschte Wurfgröße zu erreichen,
müssen Spermienzellen
durch den Uterus in das spiralförmige
Gebärmutterhorn
laufen und dann herunter zu dem Eileiter, um die Eizelle zu erreichen,
so dass die Befruchtung stattfinden kann. Aufgrund der ausgedehnten
Lauflänge
muss eine große
Menge an Samen verwendet werden, in der Größenordnung von 70–75 ml,
die 2,5 bis 5 Billionen Spermienzellen enthält.
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Chirurgische
Experimente haben gezeigt, dass dann, wenn der Schweinesamen in
enger Nähe zu
den Gebärmutterhörnern eingesetzt
werden kann, eine verringerte Anzahl von Spermienzellen und ein geringeres
Samenvolumen verwendet werden kann. Kleinere Befruchtungsdosen würden das
Niveau eines Ansammelns von Samen verringern, das erforderlich ist,
ebenso wie sie die Verpackungs-, Versand- und Bevorratungskosten
pro Dosis an Samen oder Embryos verringern würden. Weiterhin können in
einigen Fällen
geringere Mengen an Spermienzellen verfügbar sein, wie beispielsweise
dann, wenn geschlechtlich bestimmter Samen verwendet wird. Das Sortieren
von Schweine-Samenzellen auf der Basis des Geschlechts benötigt eine
lange Zeit, zum Beispiel ungefähr
100 Millionen Zellen pro Stunde. Für eine herkömmliche Dosis von 3 Billionen
Spermienzellen würde
der Vorgang eines Sortierens nach Geschlecht ungefähr 30 Stunden
erfordern, was zu sehr hohen Kosten pro Befruchtung führen würde. Falls
eine verringerte Dosis von 500 Millionen Spermienzellen eingesetzt
werden könnte,
würde die
Zeit, um die geschlechtliche Sortierung vorzunehmen, stark verringert
werden. Dort, wo die gesamte Menge an Samen nicht verringert wird,
kann Samen einer geringeren Ergiebigkeit, wie beispielsweise gefrorener
Samen, mit einer höheren
Effektivität
eingesetzt werden. Allerdings ist eine chirurgische Befruchtung keine
praktische Produktionstechnik. Der reproduktive Trakt des Mutterschweins
ist sehr empfindlich und sehr anfällig für eine Verletzung, wenn er
der Einführung
eines Befruchtungs-Katheters unterworfen wird. Die ineinander verflochtenen
Teile des Gebärmutterhalses
können
eine Bewegung des Katheters beeinträchtigen. Eine Person, die hastig
befruchtet, könnte potenziell
durch die Wand des Gebärmutterhalses hindurch
stoßen,
wenn versucht wird, um die verschlungenen Wege herum zu gehen. Gerade
dann, wenn solche Verletzungen so klein sind, dass sie keine ernsthafte
Verletzung bei dem Mutterschwein hervorrufen, können sie Blutungen in den Uterus
hinein verursachen. Blut ist allerdings mit Sperma nicht kompatibel
und kann die Spermienzellen töten.
Weiterhin wird eine Befruchtung eines Mutterschweins häufig durch
Personen durchgeführt,
die keine Tierärzte
oder Spezialisten sind. Es ist deshalb wünschenswert, dass jede Befruchtungs-Vorrichtung
einfach nach einem Minimum an Training verwendbar ist. Aus demselben
Grund würde
eine Übertragung von
Embryos erleichtert werden, wenn die Embryonen innerhalb des Uterus
des Mutterschweins platziert werden könnten.
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Herkömmliche,
interuterine Befruchtungs-Katheter sind aus einem geformten, stumpfen Kunststoffende,
das durch Presspassung oder ein Klebeband an ein schmales, flexibles
Rohr befestigt ist, gebildet worden. Allerdings werden diese geformten
Teile gewöhnlich
eine Unterteilungslinie, oder eine Verbindung, haben, wo sie mit
dem Rohr verbunden sind. Diese scharfe Kante ist dahingehend anfällig, dass
sie durch verschlungene Teile des Gebärmutterhalses oder die Gebärmutterfaltungen
erfasst werden, und sie ver ursacht leicht eine Verletzung. Die schmalen
Enden oder Spitzen von verschiedenen, herkömmlichen interuterinen Befruchtungs-Kathetern
sind so gebildet worden, dass ein Durchstechen der Wand der Gebärmutter
oder der Gebärmutterhalswand
möglich
ist.
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Das
US-Patent Nr. 5,496,272 offenbart eine künstliche Befruchtungs- und
Embryo-Übertragungsvorrichtung
mit einem lang gestreckten, hohlen Rohr und einem hohlen Halm, einen
reproduktiven Organismus darin enthaltend.
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Dasjenige,
das benötigt
wird, ist eine Vorrichtung zum Einführen von biologischem Material
in ein Mutterschwein, die ermöglicht,
dass Embryos oder Schweinesamen dichter zu den Gebärmutterhörnern ohne
Verletzung des Mutterschweins eingeführt werden können.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Katheter-Baugruppe dieser Erfindung dient zum Einleiten von biologischem
Material in den Uterus einer Sau, und kann, alternativ, für eine Befruchtung
einer Muttersau oder zum Einführen
von Schweineembryos in den Uterus einer Sau verwendet werden. Die
Anordnung besitzt einen inneren, flexiblen Kunststoff-Katheter mit
einem rohrförmigen Körper und
einem integral gebildeten, vorstehenden Kopf. Ein axialer Kanal
erstreckt sich von der Außenseite
der Sau durch den inneren Katheter und tritt nach vorne gerichtet
von dem Kopf aus. Der innere Katheter ist innerhalb des äußeren Katheters
aufgenommen, der einen axialen Kanal besitzt, der im Durchmesser
größer als
der rohrförmige
Körper
des inneren Katheters ist, der allerdings kleiner im Durchmesser
als der innere Katheterkopf ist. Während eines Einführens der
Anordnung in den Uterus einer Sau wird der Kopf des inneren Katheters
vorzugsweise innerhalb des vorderen Bereichs einer elastischen Spitze,
die ein Teil des äußeren Katheters
bildet, zurückgezogen.
Der Kopf des inneren Katheters wird dadurch gegen ein Verstopfen
abgeschirmt, bis das vordere Ende der Anordnung so tief wie möglich innerhalb
des Gebärmutterhalses
der Sau positioniert ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der flexible,
innere Katheter durch die Spitze und in den Uterus hinein vorgeschoben.
Der abgerundete Kopf des inneren Katheters wird dann nach oben durch
die äußere Gabelung
des Uterus in das eine oder das andere Horn des Uterus der Sau gelenkt.
Samen oder Embryos werden dann durch den axialen Hohlraum innerhalb des
inneren Katheters eingeführt
und in den Uterus-Körper
oder das -Horn abgegeben. Die Reinheit des inneren Katheters vor
einer Abgabe des Fluids in den Uterus hinein kann weiter dadurch
bewahrt werden, dass die Spitze an dem äußeren Rohr mit einer Schutzklappe
versehen wird, die nicht durchdrungen wird, bis der innere Katheter
hinter die Spitze vorgeschoben ist. Der axiale Kanal des inneren
Katheters kann einen eingeschränkten
Bereich innerhalb des Kopfs haben, der ermöglicht, dass Samen oder Embryos
enthaltende Halme darin, zur Abgabe der Inhalte durch Stilette,
positioniert werden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Katheter zum
Einführen
von Schweinsamen oder Embryos in eine Sau zu schaffen, der weniger
anfällig
für eine
Beschädigung
des Gewebes in dem Uterus oder der Gebärmutter der Sau ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen interuterinen
Katheter für
eine Sau zu schaffen, der ökonomisch
hergestellt werden kann.
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Es
ist eine zusätzliche
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Einweg-Katheter für die Verwendung
in Schweine-Al-Techniken zu schaffen, der mit einem verringerten
Risiko einer Verletzung des Tiers manipuliert werden kann.
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Es
ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Katheter
für Schweine-Al-Techniken zu schaffen,
der hygienisch innerhalb eines äußeren Katheters
zurückgehalten
werden kann, bis der äußere Katheter
vollständig
in das Tier eingesetzt ist.
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Es
eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Katheter-Anordnung
zu schaffen, die ermöglicht,
dass in einem Halm verpacktes, biologisches Material eingesetzt
werden kann.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden,
detaillierten Beschreibung ersichtlich werden, wenn sie in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen vorgenommen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Seitenaufrissansicht der Spiralkatheder-Anordnung dieser Erfindung.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht der Spiralkatheder-Anordnung der 1,
die den inneren Katheter, zurückgezogen
innerhalb des externen Katheters, darstellt.
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3 zeigt
eine schematische Querschnittsansicht eines reproduktiven Trakts
eines Mutterschweins, mit der Katheter-Anordnung der 1 darin
für eine
künstliche
Besamung eingesetzt.
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4 zeigt
eine isometrische Teilansicht einer Katheter-Anordnung einer alternativen
Ausführungsform
dieser Erfindung, einen Katheter mit einer Schaumspitze mit einer
vorderen Klappe darstellend.
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5 zeigt
eine isometrische Teilansicht der Anordnung der 4,
den inneren Katheter, durch die vordere Klappe vorstehend, darstellend.
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6 zeigt
eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform einer inneren Katheter-Anordnung
dieser Erfindung, die einen axialen Kanal mit einem begrenzten Bereich
besitzt, angepasst dazu, einen Halm innerhalb des inneren Kanals aufzunehmen.
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7 zeigt
eine Querschnittsansicht eines inneren Katheters einer alternativen
Ausführungsform,
der eine Vielzahl von Fluidkanälen
besitzt.
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8 zeigt
eine Querschnittsansicht einer anderen, alternativen Ausführungsform
eines inneren Katheters, der drei Fluidkanäle besitzt.
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9 zeigt
eine isometrische Teilansicht des Kopfs des inneren Katheters der 7.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme insbesondere auf die 1–9,
in denen entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile bezeichnen,
ist eine Katheter-Anordnung 20 zur Verwendung bei Mutterschweinen
in 1 dargestellt. Die Anordnung 20 besitzt
einen spiralförmigen
Außenkatheder 22,
wie beispielsweise den Katheter SuperTipTM,
erhältlich von
Minitube of America, Inc, Verona, Wisconsin, USA, http://www.minitube.com.
Der spiralförmige
Außenkatheder 22 besitzt
eine weiche, spiralförmige Kunststoffspitze 24,
die an einem extrudierten, äußeren Kunststoffrohr 26 befestigt
ist. Andere Außenkatheder
können
eingesetzt werden, wie beispielsweise der Katheter FoamtipTM, auch erhältlich von Minitube of America,
der ein Schaumstoffende mit einer konischen Vorder- und Rückseite
besitzt. Die Außenkathederspitze 24 kann
ungefähr
83 mm (3 ¼ Inch)
lang sein und ist aus Polyurethan gebildet. Die Spitze 24 besitzt
eine Reihe von engbeabstandeten Finnen 28, die den Schaft 30 der
Spitze 24 in einem schraubenförmigen Muster umgreifen. Allerdings
sollte angemerkt werden, dass eine traditionelle, massive, spiralförmige Spitze,
wie beispielsweise die Minitube SpiretteTM,
auch eingesetzt werden kann. Das Außenrohr 26 des Außenkatheders
kann ungefähr
0,56 m (22 Inch) lang sein und besitzt einen zylindrischen, inneren
Hohlraum 32, der sich entlang der Länge des Rohrs 26 erstreckt
und der einen Innendurchmesser von ungefähr 4 mm besitzt.
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Wie
in 2 dargestellt ist, besitzt die Spitze 24 einen
inneren, zylindrischen Hohlraum 31, der im Durchmesser
größer als
der innere Hohlraum 32 des Außenkatheders ist, und in den
sich das äußere Rohr 26 erstreckt
und direkt auf dem Rohr angeformt ist. Das äußere Rohr 26 erstreckt
sich nicht über
den gesamten Weg durch die Spitze, wobei es ein vorderes Segment 33 des
Spitzenhohlraums 31 verlässt, das nicht durch das äußere Rohr
belegt ist.
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Ein
Innenkatheder 34 erstreckt sich, wie in 2 dargestellt
ist, durch den Innenhohlraum 32 des Außenkatheders 22 und
besitzt einen flexiblen, rohrförmigen
Kunststoffkörper 36,
mit einem abgerundeten Kopf 38, der innerhalb der Spirale
oder Schaumspitze 24 zum Einsetzen in ein Mutterschwein
zurückziehbar
ist, und der von der spiralförmigen
Spitze 24 für
ein kontrolliertes Einführen
von biologischem Material (Samen oder Embryos) in die Muttersau
vorsteht. Der Innenkatheder ist teleskopartig innerhalb des Außenkatheders
aufgenommen. Der Körper 36 des
Innenkatheders 34 ist ein extrudiertes Kunststoffrohr,
mit einem Außendurchmesser von
ungefähr
3–4 mm,
vorzugsweise ungefähr
3,0 mm. Der Kopf 38 erstreckt sich axial ungefähr 5 mm, ist
allgemein ein Sphäroid
und besitzt einen Durchmesser von 4–6 mm, zum Beispiel ungefähr 4,5 bis
5 mm. Der Innenkatheder 34 ist als ein einteiliges Kunststoffelement
gebildet, vorzugsweise eine Mischung aus Polypropylen und Ethylenvinylacetat-(EVA)-Harzen.
Der Innenkatheder 34 kann ungefähr 80 cm bis 100 cm lang sein.
Der Innenkatheder 34 ist so gebildet, dass er einen axialen,
zentralen Kanal 35 besitzt, der sich von einem Außenende 48 zu
einem vorderen Ende 56 des Katheter-Kopfs 38 hin
erstreckt. Der zentrale Kanal 35 kann einen Durchmesser
von ungefähr
1,72 mm haben. Der zentrale Kanal 35 kann einen konstanten
Durchmesser behalten, wenn er sich durch den Kopf 38 des
Innenkatheders erstreckt und an der Auslassöffnung 58 austritt,
oder kann etwas schmaler sein.
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Aufgrund
der Notwendigkeit, die Reinheit von Instrumenten, die bei künstlichen
Besamungs- und Embryoübertragungs-Techniken
eingesetzt werden, beizubehalten, ist die Anordnung 20 vollständig ein
Einwegartikel, und muss demzufolge unter niedrigen Kosten hergestellt
werden. Wie in 2 dargestellt ist, wird, vor
einem Einsetzen in das Mutterschwein, der innere Katheter 34 innerhalb
des Außenkatheders 22 zurückgezogen,
so dass der Innenkatheder-Kopf 38 innerhalb des vorderen
Segments 33 des Spitzenhohlraums 31 der Außenkatheder-Spitze 24 zurückgezogen
ist. Die Anordnung wird vorzugsweise innerhalb eines abgedichteten
Kunststoffbeutels verpackt und sterilisiert, wie beispielsweise
durch Gammastrahlung, um deren Reinheit vor der Benutzung sicherzustellen.
Es ist anzumerken, dass der maximale Durchmesser des Innenkatheder-Kopfs 38 größer als
der Durchmesser des zylindrischen, inneren Hohlraums 32 des
Außenkatheder-Rohrs 26 ist.
Demzufolge kann der Innenkatheder-Kopf 38 in das vordere
Segment 33 des Spitzenhohlraums zurückgezogen werden, allerdings
kann er nicht in den inneren Hohlraum des Außenkatheders zurückgezogen
werden. Als eine Folge kann der Innenkatheder 34 nur den
Außenkatheder
nach vorne verlassen. Diese Anordnung ist eine Hilfe bei der Benutzung
der Anordnung 22, da sie den Bediener davon befreit, konstant
eine Kontrolle des inneren Katheters aufrecht zu erhalten, um sein
Entweichen nach hinten von dem Außenkatheder 22 zu
verhindern. Es sollte angemerkt werden, dass, alternativ, der Kopf 38 des
Innenkatheders 34 größer als
der Innendurchmesser des inneren, zylindrischen Hohlraums 31 der
Spitze sein sollte, allerdings könnte,
da die Spitze aus einem elastischen Material gebildet ist, er noch
innerhalb der Spitze zurückgezogen
werden. In einer anderen, alternativen Ausführungsform kann der Kopf 38 ausreichend
groß sein,
so dass er nicht insgesamt in die Spitze 24 zurückgezogen
werden kann.
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Wenn
bestimmt worden ist, dass sich eine Sau in Hitze befindet, und zwar
in einer herkömmlichen
Art und Weise, und bereit für
eine Behandlung ist, wird die Katheter-Anordnung 20 aus deren Verpackung
entfernt und das vordere Ende des Außenkatheders 22 wird
in die Vagina 42 eines Mutterschweins durch Drehen der
Spiralspitze 24 in eine Gegenuhrzeigerrichtung eingesetzt.
Falls eine Schaumspitze innerhalb einer Spirale verwendet wird,
wie beispielsweise eine solche, die in 4 dargestellt
ist, dann ist eine Drehung nicht erforderlich. Der Außenkatheder 22 wird
vorgeschoben, bis ein Verschluss in dem Gebärmutterhals 44 eingerichtet
worden ist, wie dies in 3 dargestellt ist. Der Bediener
ergreift dann das Außenende 48 des
inneren Katheters 34 und drückt den inneren Katheter nach
vorne durch den Außenkatheder 22,
in dem der Innenkatheder-Kopf 38 aus der Spitze 24 und
in den Gebärmutterhals
und den Uterus 50 des Mutterschweins vorgeschoben wird.
Der vorstehende, abgerundete Kopf 38 dient dazu, den Innenkatheder durch
die ineinander greifenden Vorsprünge 73 vorzuschieben.
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Der
Bediener sollte Erfahrung mit künstlichen
Befruchtungs-Techniken haben und sollte gut den Aufbau eines Fortpflanzungstrakts
eines Mutterschweins haben. Der abgerundete Kopf 38 des
inneren Katheters 34 minimiert die Chancen, dass das empfindliche
Gewebe des Gebärmutterhalses
oder des Uterus 50 des Mutterschweins verletzt oder traumatisiert
werden kann. Weiterhin führt
der einheitliche Aufbau des inneren Katheters 34 zu einer
Struktur eines Katheters ohne Vorsprünge, scharfe Kanten, Flashing
oder An spritzresten, die sich an der Schleimhautmembrane des Uterus
verfangen oder darin einschneiden und diese beschädigen könnten. Zusätzlich muss
der rohrförmige
Körper 36 des
inneren Katheters ausreichend elastisch sein, so dass er sich so
biegen wird, um seinen Weg durch die gekrümmte Geometrie des Fortpflanzungstrakts
des Mutterschweins zu gehen, allerdings muss er ausreichend steif
sein, dass er sich nicht selbst auf sich zurücklegt. Der fachkundige Bediener
wird realisieren, dass die Position von verschiedenen Merkmalen
des Fortpflanzungstrakts eines Mutterschweins in Abhängigkeit
von einer Anzahl von Faktoren variieren wird, zum Beispiel dem Alter
und der Historik der Fortpflanzung des Mutterschweins, dem Vorhandensein
einer Narbenbildung des Gebärmutterhalses
oder des Uterus als eine Folge von früherer Krankheit oder Schwierigkeiten
beim Gebären,
usw.. In bestimmten Situationen kann die Vorrichtung 20 nicht
effektiv sein, zum Beispiel bei sehr jungen Sauen und bei Mutterschweinen,
die eine übermäßige Narbenbildung,
verursacht durch Dystocia, haben.
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Durch
Ansprechen auf den Druck, wahrgenommen an dem inneren Katheter,
wenn er in den Uterus vorgeschoben wird, manipuliert der Bediener den
inneren Katheter, um den Kopf 38 des inneren Katheters
durch den Gebärmutterkörper 72, über die externe
Gebärmutter-Verzweigung 52 und
in das eine oder das andere der zwei Gebärmutterhörner 54 einzusetzen.
Durch eine sanfte Handhabung des inneren Katheters 34 kann
der Kopf 38 innerhalb eines Gebärmutterhorns 54 eingesetzt
werden, ohne eine Gebärmutterblutung
zu verursachen. Es ist erwünscht,
irgendeine Blutung zu vermeiden, da Blut die Fruchtbarkeit beeinträchtigen
kann.
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Wenn
bestimmt ist, dass sich der Kopf 38 des inneren Katheters 34 an
einer erwünschten
Stelle innerhalb des Gebärmutterhorns 54 befindet,
wird ein Behälter 46,
gefüllt
mit dem Samen oder Embryos(nen), gewöhnlich in einem bestimmten
Trägermedium,
an dem äußeren Ende 48 des
rohrförmigen Körpers 36 des
inneren Katheters 34 verbunden, um mit dem zentralen Kanal 35 in
Verbindung zu stehen. Der Behälter 46 kann
mit dem äußeren Ende 48 des inneren
Katheters 34 verbunden sein, indem ein Aufweiten oder Vergrößern des
Durchmessers an dem äußeren Ende
des inneren Katheters vorgenommen wird, und indem darin eine Spitze
des Behälters 46 aufgenommen
wird. Alternativ kann das ausgeweitete, zylindrische Ende des inneren
Katheters in die Spitze des Behälters 46 eingesetzt
werden.
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Der
Samen oder die Embryos werden dann von dem Behälter 46 ausgestoßen. Die
Flüssigkeit läuft durch
den zentralen Kanal 35 aus dem vorderen Ende des Kopfs 38 des
inneren Katheters durch die Auslassöffnung 58 heraus und
in das Gebärmutterhorn 54 der
Muttersau hinein. Wenn der Behälter 46 entleert
worden ist, kann, um die Zuführung
der gesamten Menge des biologischen Materials sicherzustellen, der
Kanal 35 mit einem Spülmittel,
wie beispielsweise Natriumcitrat, oder einem anderen Reinigungsmedium,
gespült
werden.
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Es
wird erwartet werden, dass, durch Zuführen von Samen oder Embryos
zu einer Stelle näher zu
dem Punkt, wo dies aufgenommen wird, eine größere Effektivität erhalten
werden kann. Zum Beispiel kann Samen, der eingefroren worden ist,
weniger lebensfähig
als Samen sein, der niemals eingefroren worden ist, allerdings wird
er, in dem er weiter innerhalb des Uterus des Mutterschweins positioniert
wird, noch effektiv sein. In ähnlicher
Weise kann geschlechtlich sortierter Samen, der auch weniger lebensfähig sein
kann und auch schwierig und kostspielig in größeren Mengen reproduzierbar
sein kann, in kleineren Mengen eingesetzt werden, indem er an einer
solchen näheren
Stelle positioniert wird. Und in anderen Situationen kann, wo es
erwünscht ist,
eine Vielzahl von Mutterschweinen von einer einzelnen Ebersamennahme
zu befruchten, der Gebrauch der Vorrichtung 20 ermöglichen,
dass kleinere Mengen an Samen verwendet werden können.
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Wie
vorstehend diskutiert ist, minimiert der integrale Aufbau des inneren
Katheters ein mögliches
Trauma bei dem Mutterschwein durch Beseitigen von scharfen Kanten
an dem Kopf des Katheters. Zusätzlich
wird, indem nur ein einzelnes Teil vorhanden ist, das Erfordernis,
Lösungsmittel
oder Klebemittel einzusetzen, die toxisch sein können, beseitigt. Zusätzlich wird
die Möglichkeit,
dass ein Bereich des Katheters abbrechen könnte oder innerhalb des Tiers verbleiben
könnte,
beseitigt.
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Der
integrale, innere Katheter kann aus einer einzelnen Länge eines
extrudierten Kunststoffrohrs gebildet sein. Die Herstellung des
Katheters beginnt durch Einsetzen einer Länge eines extrudierten Rohrs,
allgemein mit denselben Dimensionen wie der fertig gestellte, innere
Katheterkörper 36,
in ein festes bzw. steifes Rohr, das einen Innendurchmesser besitzt,
der zu dem Außendurchmesser
des Rohrs passt, um zu ermöglichen,
dass das Rohr innerhalb der Rohrleitung vorgeschoben und zurückgezogen und
gedreht werden kann.
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Das
steife Rohr ist benachbart einer Wärmequelle befestigt, und das
vordere Segment mit 19 mm (3/4 Inch) der Röhre ist über das Rohr hinaus verlängert, während die
Röhre kontinuierlich,
zum Beispiel durch einen elektrischen Motor, oder dergleichen, mit ungefähr 150 U/min
gedreht wird. Die Wärmequelle ist
ausreichend, um die Temperatur der Röhre auf ungefähr 222°C anzuheben.
Das Spinnen der Röhre hält die symmetrische
Form des Teils aufrecht. Die Röhre
wird gedreht und zurückgezogen
und vorgeschoben, so, wie dies notwendig ist, um gleichmäßig das
vordere Segment zu erwärmen.
Während
die Wärme
auf die sich drehende Röhre
aufgebracht wird, wird die opake Röhre transluzent, was anzeigt, dass
sie sich dem Schmelzpunkt des Kunststoffes annähert. Wenn sie sich dreht,
findet der Memory-Effekt statt und die zylindrische Röhre öffnet sich ähnlich einem
Trichter. Diese Erweiterung verursacht eine Vergrößerung des
Durchmessers des vorderen Segments, während der Innenkanal, der sich
dort hindurch erstreckt, beibehalten wird. Das Ende der Röhre beginnt
dann zu taumeln und beginnt ähnlich einem
Schwanz zu wedeln. Wenn einmal der Trichter ausreichend groß ist, wird
er entlang der Achse der Röhre,
in einer Linie mit dem Rest der Röhre, zentriert. Er erhält dann
seine Form und schließt
den Trichter in dem vergrößerten Kopf
des inneren Katheters ab. Die Röhre
wird dann gekühlt,
während
fortgefahren wird, den Stab zu drehen. Die anfängliche Erwärmungszeit beträgt fünf Sekunden,
die Taumelzeit beträgt
vier Sekunden, die Zeit zum Erhalten der Form und zum Schließen des
Trichters zu einem sphärischen
Ende beträgt
11–14
Sekunden und die Kühlzeit
beträgt
ungefähr
10 Sekunden. Ein Memory-Effekt verursacht, dass die Kunststoffröhre expandiert,
wenn sie erwärmt
wird. Allerdings wird, wenn die Wärme abnimmt, der Kunststoff
auf sich selbst kollabieren. Durch Einstellen der Position des vorderen
Segments der Röhre,
die Zeit über
der Wärmequelle,
und die Drehung kann die erwünschte
Form des Kopfs erhalten werden. Es wird festgestellt werden, dass
der Kopf des inneren Katheters dann mit einer Auslassöffnung 58 ausgebildet
werden kann, die von demselben Durchmesser wie der axiale, zentrale
Kanal 35, einem größeren Durchmesser,
oder einem kleineren Durchmesser, ist. Alternativ kann, falls es
erwünscht
ist, einen Kanal 35 mit einem konstanten Durchmesser zu
haben, ein Stift eingesetzt werden, der von der Dimension des erwünschten
Kanals ist, während
das Teil gebildet wird.
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Der
Formungsvorgang, der gerade beschrieben ist, besitzt den Vorteil
gegenüber,
zum Beispiel, einem Spritzgießverfahren,
dahingehend, dass keine Flashing oder Anspritzrest an dem fertig
gestellten Teil vorhanden ist, und demzufolge ist kein Trimmen, Schmirgeln
oder Polieren erforderlich, um das fertig gestellte Teil zu erhalten.
Alternativ kann der Kopf auf der extrudierten Kunststoffröhre durch
eine fortschreitende Reihe von Düsenplatten
gebildet werden, die bei dem erwärmten
Ende der Röhre
angewandt werden können,
um sie in die erwünschte Form
zu formen.
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Wie
vorstehend erwähnt
ist, ist es erwünscht, hygienische
Bedingungen während
des Einführens von
biologischem Material in das Mutterschwein aufrechtzuerhalten. Das
Erfordernis nach Reinheit wird erhöht, wenn Material an vorgeschobenen
Stellen innerhalb des Uterus eingebracht wird. Durch Zurückziehen
des Kopfs des inneren Katheters innerhalb der Schaum- oder Spiralspitze
wird das Ende des inneren Katheters allgemein dahingehend geschützt, dass
es verstopft wird oder durch Material außerhalb des Mutterschweins
oder vor dem Uterus kontaminiert wird. Ein noch größerer Schutz
kann durch Ausbilden der äußeren Katheterspitze
mit einer oder mehreren Klappe(n) erreicht werden, die das vordere Ende
der Spitze verschließt,
bis der Kopf des inneren Katheters durch die Spitze vorstehend ist.
Eine alternative Ausführungsform
des äußeren Katheters 60 ist
in den 4 und 5 dargestellt. Der Katheter 60 besitzt
eine Schaumstoffspitze 62, die an einem extrudierten, äußeren Kunststoffrohr 64 befestigt
ist. Obwohl die Schaumspitze 62 so dargestellt ist, dass sie
eine im Wesentlichen konisch zulaufende, zylindrische Form besitzt,
kann sie auch die Spiralform haben, wie dies vorstehend offenbart
ist.
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Wie
in 4 dargestellt ist, besitzt die Schaumspitze 62 eine
dünne Platte
aus einem Material an deren vorderem Ende, das eine Klappe 66 oder
eine Barriere definiert, die den inneren Katheter 34 abschirmt,
während
er innerhalb der Spitze 62 zurückgezogen wird. Ein kreuzförmiger Schlitz 68 kann in
der Klappe 66 gebildet sein, um ihn in vier kleinere Klappen 70 zu
unterteilen. Wie in 5 dargestellt ist, führt, wenn
der innere Katheter 34 von dem äußeren Katheter 60 vorgeschoben
wird, der Kopf 38 des inneren Katheters durch den Schlitz 68 hindurch, drückt die
Klappen 70 und irgendein Material an den Klappen zur Seite
und steht dann von der Schaumstoffspitze 62 vor. Der Schlitz
kann in anderen Positionen an der Klappe 66 platziert werden,
zum Beispiel kann der Schlitz ein halbkreisförmiger um den Umfang der vorderen Öffnung herum
in der Schaumstoffspitze sein, um so eine einzelne Klappe zu definieren,
die sich dann entlang des Kopfs des inneren Katheters heraus falten
kann. Alternativ kann, wenn die Klappe 66 ausreichend dünn gemacht
wird, der Schlitz insgesamt weggelassen werden, und der innere Katheter
kann so gestaltet werden, um die Klappe, wenn benötigt, zu
durchstechen.
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Eine
alternative Ausführungsform
eines inneren Katheters 74 ist in 6 dargestellt.
Der innere Katheter 74 ist ähnlich zu dem inneren Katheter 34,
der vorstehend diskutiert ist, und wird mit demselben Außenkatheder 22 verwendet.
Während
die Anordnung 20, diskutiert vorstehend, besonders nützlich für frischen,
das bedeutet niemals gefrorenen, Samen und Embryos ist, wird der
innere Katheter 74 in vorteilhafter Weise mit zuvor eingefrorenem
Samen und eingefrorenen Embryos verwendet. Der innere Katheter 74 besitzt
einen axialen, zentralen Kanal 76, der sich im Durchmesser
verkleinert, wenn er sich durch den Kopf 78 hindurch erstreckt.
Zusätzlich besitzt
der innere Katheter 74 vorzugsweise einen zentralen Kanal 76 mit
großem
Durchmesser, zum Beispiel ungefähr
2,1 mm, und einen größeren, röhrenförmigen Körper 80 mit
einem Außendurchmesser
von ungefähr
4,1 mm. Der innere Katheter 74 wird in Verbindung mit einem
Kunststoffhalm 82 verwendet, der mit biologischem Material,
wie beispielsweise Embryos oder Samen, gefüllt ist. Material, das zuvor
in einem Halm 82 gepackt ist, kann vorzugsweise dann verwendet
werden, wenn es erwünscht ist,
sicherzustellen, dass die gesamte Menge an biologischem Material
die Auslassöffnung 84 des
Kopfs 78 des inneren Katheters verlässt. Zum Beispiel kann, mit
einem sehr kleinen Schweineembryo, das Erfordernis, den zentralen
Kanal des inneren Katheters bündig
zu machen, durch Positionieren des Embryos innerhalb eines Halms
in enger Nähe
zu der Auslassöffnung
verringert werden. Embryos können in
Halmen, die eine Kapazität
von ungefähr ¼ cm3 (cc) haben, verpackt werden. Der zentrale
Kanal 76 mit sich verkleinerndem Durchmesser definiert
einen begrenzten Bereich 86 innerhalb des Kopfs 78.
Der begrenzte Bereich 86 verringert sich demzufolge auf einen
Durchmesser, der kleiner als der Außendurchmesser des zylindrischen
Halms 82 ist. Der Kopf 78 des inneren Katheters 74,
der den begrenzten Bereich 86 besitzt, kann unter Verwendung
derselben Prozesse, wie sie vorstehend in Bezug auf den inneren
Katheter 34 beschrieben sind, gebildet sein. Durch alternierendes
Erwärmen
und Drehen ist es möglich,
einen axialen, zentralen Kanal 76 mit dem erwünschten
Umfang einer Einschränkung
zu erreichen.
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Der
Halm 82 kann von dem Typ sein, der herkömmlich dazu verwendet wird,
Samen aufzubewahren und zu transportieren. Der Kunststoffhalm wird, vor
der Benutzung, an einem Ende durch ein Verschmelzen der Kunststoffwände abgedichtet
und wird an dem anderen Ende durch einen Stopfen abgedichtet, der
eine sphärische
Metallkugel 92 sein kann, die leicht größer im Durchmesser als der
zylindrische, innere Durchmesser des Halms sein kann. Die Kugel
wird an Ort und Stelle eingepresst und verhindert ein Entweichen
von Material von dem Halm. Der Halm kann auch, anstelle der sphärischen
Kugel, etwas haben, was als „factory
seal" („Abdichtung
ab Werk") bekannt
ist. In einem solchen Halm ist der Stopfen durch eine kleine Menge
an Baumwolle, gefolgt durch eine Menge an Pulver und dann eine Menge
an Baumwolle, gebildet. Wenn ein Vakuum durch die "factory seal" hindurchgezogen
wird, wird Flüssigkeit
in den Halm hineingezogen. Wenn einmal die Flüssigkeit das Pulver erreicht,
wird das Pulver ein Gel, das verhindert, dass Luft oder Flüssigkeit
durch die Dichtung eindringt oder diese verlässt. Der „factory seal" Stopfen kann durch
den Halm durch ein Stilett in einer Art und Weise ähnlich zu
der Kugeldichtung vorgeschoben werden. Um den inneren Katheter 74 zu
verwenden, wird ein Halm, der das erwünschte, biologische Material
enthält,
an einem Ende aufgeschnitten und in das äußere Ende, das nicht dargestellt
ist, des inneren Katheters 74 eingesetzt. Der Außendurchmesser
des Halms 82 ist leicht kleiner als der Innendurchmesser
des zentralen Kanals 76, was ermöglicht, den Halm zu öffnen, um
entlang des zentralen Kanals 76 mittels, zum Beispiel, einer
herkömmlichen,
flexiblen Stahlstilette 90 vorgeschoben zu werden. Da das
biologische Material innerhalb des Halms 82 ohne eine Luftblase
verpackt ist, wird atmosphärischer
Druck das biologische Material innerhalb des offenen Halms halten,
wenn das offene Ende des Halms innerhalb des begrenzten Bereichs 86 anstößt. Der
begrenzte Bereich 86 dichtet das offene Ende des Halms,
wenn er einmal eingesetzt ist, ab, so dass sich die Inhalte des
Halms nur nach vorne durch den axialen Kanal 76 bewegen können. Zusätzlich verhindert
der verkleinerte Durchmesser des Kanals, dass der Halm selbst durch
die Auslassöffnung 84 herausgedrückt wird.
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Der
Halm, der, zum Beispiel, aufgetauten Samen und Embryos enthält, wird
in den inneren Katheter nur dann eingesetzt, nachdem der Katheter
innerhalb des Mutterschweins positioniert ist. Wenn sich der Halm 82 in
Position innerhalb des inneren Katheters 74, der innerhalb
des Mutterschweins, wie diskutiert vorstehend, eingesetzt worden
ist, befindet, dann wird die Stilette 90 verwendet, um
den bewegbaren, proximalen Stopfen 92 des geöffneten
Halms zu dem offenen, distalen Ende des Halms hin zu drücken. Die
Kugel 92 bewegt sich durch den Halm, um dadurch das biologische
Material, wie beispielsweise Samen oder einen Embryo, innerhalb
eines bestimmten Mediums, in den begrenzten Bereich 86 des Kopfs 78 des
inneren Katheters auszustoßen
und von dort aus der Auslassöffnung 84 in
das Mutterschwein auszustoßen.
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Danach
kann die Stilette 90 zurückgezogen werden, während der
innere Katheter an Ort und Steile verbleibt, um den leeren Halm
innerhalb des Katheters 74 herauszunehmen. Ein als Kugel
geformtes Ende an dem Ende der Stilette 90 erzeugt genug
Reibung und Kontakt gegen die innere Fläche des erweiterten Halms,
so dass, durch Zurückziehen der
Stilette von dem inneren Katheter, sie auch diesen Halm von dem
inneren Katheter entfernen wird. Wenn die Stilette vollständig aus
dem inneren Katheter herausgezogen ist, wird der Halm von seinem
distalen Ende herausgezogen und der Vorgang kann mit einem anderen
Halm, der in den inneren Katheter eingesetzt wird, der sich, zu
diesem Zeitpunkt, noch in-situ befindet, wiederholt werden. Falls
erwünscht, kann
der zentrale Kanal 76 des inneren Katheters 74 dann
gespült
werden. Diese Maßnahme
kann besonders dann nützlich
sein, wenn gefrorene Spermienzellen eingesetzt werden, die allgemein
konzentrierter sind, da der Samen vor einem Einfrieren zentrifugiert
wird.
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Innere
Katheter einer alternativen Ausführungsform,
die mehrere Kanäle
besitzen, sind in den 7–9 dargestellt.
Ein innerer Katheter 94, dargestellt in 7 und 9,
ist ähnlich
zu dem inneren Katheter 34, mit dem Unterschied, dass sich der
innere Hauptkanal 96 außerhalb der Mitte befindet
und sich drei kleinere Seitenkanäle 98 parallel
zu dem inneren Hauptkanal 96 innerhalb des extrudierten
Kunststoffkörpers 95 erstrecken.
Wie in 9 dargestellt ist, besitzt der innere Katheter 94 einen vorspringenden
Kopf 100, durch den sich alle Kanäle 96, 98 entladen.
Der innere Hauptkanal 96 kann mit einem begrenzten Bereich,
wie dies in Bezug auf den inneren Katheter 74 diskutiert
ist, versehen sein, um darin einen Halm aufzunehmen. Der innere
Katheter 94 kann so, wie dies in Bezug auf den inneren
Katheter 74 beschrieben ist, verwendet werden, um biologisches
Material einzuführen,
allerdings können
die Seitenkanäle 98 zum
Einführen
von zusätzlichem Fluid,
wie beispielsweise ein rekonstituierendes Fluid, ohne das Erfordernis,
zuerst den Halm zu entfernen, verwendet werden. Alternativ könnten die
Seitenkanäle
zum Einführen
von Embryos oder Samen ebenso verwendet werden. Der innere Katheter 94 kann
so, wie dies vorstehend in Bezug auf den Katheter 34 beschrieben
ist, hergestellt werden. Allerdings kann es in einigen Fällen notwendig
sein, einen Luftdruck in die Kanäle
einzuführen,
bevor sich der Kunststoff in dem Erwärmungs- und Drehvorgang abkühlt, um
die Kanäle
an dem Kopf offen zu blasen.
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Eine
andere, alternative Ausführungsform des
inneren Katheters 102, dargestellt in 8,
besitzt drei ähnliche
Kanäle 104,
und kann dazu verwendet werden, verschiedene Elemente in den Uterus
des Mutterschweins einzuführen,
zum Beispiel Samen und eine oder mehrere Befüllung(en) einer Streckungs-
oder Spüllösung.
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Es
solle angemerkt werden, dass der Kopf mit vergrößertem Durchmesser des inneren
Katheters auch, zusätzlich
dazu, dass er dazu dient, eine Verletzung zu verhindern, als ein
Dilator bzw. eine Verzögerungseinrichtung
eingesetzt werden.
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Dies
ist besonders bei Schweinen vorteilhaft, die bis jetzt noch nicht
geboren haben, bei denen eine sehr kleine Öffnung in dem Uterus hinein
vorhanden ist. Der größere Kopf
expandiert die kleine Öffnung.
Das umgebende Gewebe wird nicht unmittelbar in die expandierte Öffnung zurückkehren,
was demzufolge eine leicht größere Öffnung für den Körper des
inneren Katheters belässt,
um dort hindurchzuführen,
und was die Reibung an dem Katheter verringert, wenn er innerhalb
des Uterus manipuliert wird. Diese verringerte Reibung erleichtert
eine Positionierung des inneren Katheters, da der Bediener nicht
so sehr die Effekte einer Reibung beim Beurteilen des Widerstands
auf eine Vorwärtsbewegung
des inneren Katheters berücksichtigen
muss, so dass das gesamte Instrument demzufolge empfindlicher wird,
was dem Bediener ein besseres Gefühl beim Vorschieben vermittelt.
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Es
ist verständlich,
dass die Erfindung nicht auf den bestimmten Aufbau und die Anordnung
von Teilen darin, die dargestellt und beschrieben sind, beschränkt ist,
sondern alle solche modifizierten Formen davon als innerhalb des
Schutzumfangs der nachfolgenden Ansprüche fallend einbezieht.