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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen eines Heizgeräts für einen Katheter, der zum Überwachen
des Herzminutenvolumens benutzt wird, und ein Verfahren zum Anbringen
des Heizgeräts
an einem Katheter.
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Hintergrund der Erfindung
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Verschiedene Techniken werden bei
der Bestimmung der volumetrischen Ausgabe des Herzens eines Patienten,
d. h. der Geschwindigkeit, bei der Blut vom Herzen weggepumpt wird,
verwendet. Eine Technik, die verwendet wird, erfordert, dass ein
Bolus einer gekühlten
Salzlösung
mittels eines intrakardialen Katheters in das Herz gespritzt wird.
Durch das Messen der Änderung
der Temperatur des das Herz verlassenden Blutes kann die volumetrische
Druchflussgeschwindigkeit (Herzminutenvolumen) bestimmt werden.
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Es wird ersichtlich sein, dass die
vorherige Technik zur Bestimmung des Herzminutenvolumens nicht auf
einer kontinuierlichen Basis verwendet werden kann. Eine alternative
Technik, die die anhaltende Überwachung
des Herzminutenvolumens ermöglicht,
beinhaltet das Erwärmen
des Bluts in einer Herzkammer und das anschließende Überwachen der Temperatur des
Bluts stromabwärts
vom Katheter. Das bevorzugte Verfahren zum Erwärmen des Bluts erfolgt mit
einem elektrischen Heizelement, das an der Außenfläche eines Katheters, nahe an
seinem distalen Ende, angeordnet wird. Der Katheter wird durch das
kardiovaskuläre
System des Patienten geschraubt und der Heizgerätabschnitt des Katheters in der
gewünschten
Herzkammer eingesetzt. Dünne Leitungen,
die in einem der Lumen des Katheters angeordnet sind, befördern Strom
von einer externen Stromquelle an das Heizelement. Dieses Heizelement
erwärmt
das Blut in der Kammer, wenn das Heizgerät erregt wird, so dass das
Herzminutenvolumen auf einer kontinuierlichen Grundlage überwacht werden
kann.
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Da der Katheter durch das kardiovaskuläre System
des Patienten eingefügt
werden muss, muss das an der Außenfläche des
Katheters gebildete Heizelement relativ kompakt sein; es kann nicht
bedeutend den Durchmesser des Katheters vergrößern. Darüber hinaus muss das Heizelement
eine glatte Außenfläche haben,
so dass es ungestört
durch die Blutgefäße gehen
kann.
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Um an der Außenfläche des Katheters ein Heizelement
zu bilden, sorgte das vorherige Verfahren dafür, dass ein bifilarer Draht,
aus dem das Heizelement gebildet wird, mittels einer Spritze gebildet wird,
die ein thermisch gebundenes Polyurethanharz enthält. Der
bifilare Draht umfasst zwei anstoßende isolierte Kupferleiter,
die jeweils mit Nylon (oder anderen Kunstoff)-Isolierhülsen bereitgestellt
werden, durch die sie aneinander grenzen. Wenn der bifilare Draht
aus der Spritze gezogen wird, wird er mit flüssigem Polyurethan bedeckt
und um den Katheter herumgewickelt, während er mit diesem Überzug noch nass
ist. Jeder Leiter, der den gewickelten bifilaren Draht umfasst,
wird elektrisch mit einer der zwei Leitungen verbunden; diese Leitungen
werden zum proximalen Ende des Katheters durch eines seiner Lumen
ausgebreitet. Die Verbindungen zwischen den Leitungen und den Leitern
des bifilaren Drahts werden getrennt isoliert und innerhalb des
Katheterlumens zurückgedrängt.
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Die Polyurethan-Ummantelung wird
bei einer erhöhten
Temperatur etwa 48 Stunden lang, wärmegehärtet. Um den Durchmesser des
Heizelements so klein wie möglich
zu halten, wird der bifilare Draht in eine einzige Schicht gewickelt,
wobei die zwei Leiter Seite an Seite den Drahtlauf umfassen. Die
distalen Enden der bifilaren Leiter werden miteinander verbunden,
um eine Reihenschaltung zu bilden. Strom fließt in den angrenzenden Leitern
des das Heizelement umfassenden Drahtes in entgegengesetzten Richtungen.
Jedes Magnetfeld, das vom Strom verursacht wird, der in einem der
zwei Leiter des bifilaren Drahtes fließt, löscht dasjenige, das vom im
anderen Leiter fließenden
Strom verursacht wird.
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Von einem Verfahren, das dem obigen ähnelt, wird
in US-A-5 056 526
gelehrt, das u. a. einen Heizkatheter betrifft, worin die Heizwicklung
durch eine feine Dacron-Wicklung an der Katheterfläche verankert
wird. Für
die weitere Isolierung wird eine flexible Epoxidschicht über der
Heizwicklung aufgetragen. Schließlich wird der Katheter und
seine gewickelten Drähte
mit zwei dünnen
Ummantelungen aus Polyurethan, das auf 50% in Ethylacetat verdünnt wird
und gehärtet
wird, überzogen.
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Es gibt mehrere Probleme, wenn man
auf die oben beschriebene Weise ein Heizelement für einen konstanten
Herz-Katheter herstellen wird. Das Verfahren benötigt erfahrene Handarbeit des
Fachmanns und ist daher teuer. Während
der relativ langen Zeit (48 Stunden), die erforderlich ist, damit
das thermisch gebundene Polyurethan härtet, bleibt zusätzlich das
Harz, obwohl zähflüssig, immer
noch wässrig
genug, damit es um den Katheter herumfließt, womit an der unteren Seite
des Katheters eine verdickte Absackung gebildet wird. Folglich ist
die Polyurethan-Ummantelung
an den Heizwicklungen in der Dicke nicht gleichmäßig. Bevor das Harz gebunden
wird, ist es sehr klebrig und neigt dazu, Staub und andere unerwünschte Pyrogene
aus der Umgebung aufzunehmen. Zusätzlich können Unregelmäßigkeiten
und Beulen im Harz bewirken, dass die Oberfläche zu rauh ist. Entsprechend
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wirkungsvolleres
Verfahren bereitzustellen, um das Heizelement herzustellen und es
am Katheter zu verbinden, um eine gleichbleibend glatte und regelmäßige Oberfläche an der
Außenseite
des Heizelements herzustellen, und um zu ermöglichen, dass das Heizelement mit
geringst möglicher
Handarbeit hergestellt wird und um die lange Härtungszeit, die gegenwärtig benötigt wird,
zu beseitigen.
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US-A-3 359 974 betrifft einen Katheter,
der über
eine Heizwicklung verfügt,
die mit einer dünnen, flexiblen
Schicht aus. Polyurethan an der Katheterröhre befestigt ist.
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US-A-3 075 515 beschreibt eine Heizwicklung,
die bloß an
der Katheterfläche
bereitgestellt und dann abgeflacht wird. US-A-5 335 410 betrifft
ein Verfahren zum Herstellen ultrakleiner verstärkter Katheter.
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U5-A-4 619 643 betrifft ein Verfahren
zum Herstellen eines Katheters mit gußgeformten harten und weichen
Ringen auf der Katheteroberfläche. Darüber hinaus
können
auch Metallfedern am Katheter bereitgestellt werden.
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EP-A-456 342 lehrt von einem Katheter
zum Zugriff auf einen Körperhohlraum,
wobei der Katheter eine Feder einschließt, die an einer Einlage bereitgestellt
wird und von einer Surlyn-Hülle
umgeben ist, die vorgeheizt wird, um sich vor dem Schieben über die
Feder auszuweiten. Darüber
hinaus wird über
der Hülle
ein Schrumpfschlauch platziert, um den gesamten Aufbau an Ort und
Stelle zu halten.
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WO-A-91 13648 betrifft eine Katheter-Einlage
und ein Verfahren zum Herstellen desselben, worin ein Band um eine
Spindel herumgewickelt wird. Das gewickelte Band wird dann wärmebehandelt,
um die Kanten des Bandes mit der am Band angrenzenden Schicht durch
Schmelzen zu verbinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung wird die obige Aufgabe durch das Verfahren, wie im Anspruch
1 definiert, und durch das Verfahren, wie im Anspruch 11 definiert,
erreicht. Besondere Ausführungsformen
der Erfindung bilden den Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche. Das Verfahren
nach Anspruch 1 schließt
die Schritte zur Bereitstellung eines Katheters ein, der mindestens ein
Lumen hat, das ausgebildet ist, um eine Heizgerätleitung aufzunehmen. Ein Draht,
der zur Bildung des Heizgeräts
verwendet wird, wird mit einem thermoplastischen Material beschichtet,
um eine ummantelte Leitung zu bilden. Die ummantelte Leitung wird
um den Katheter herum gewunden um die Heizwicklung zu bilden. Wenn
die Heizwicklung gebildet ist, schließt sie Lücken ein, die zwischen den angrenzenden
Wicklungen der ummantelten Leitung bestimmt werden. Die Temperatur
der Heizwicklung wird dann erhöht,
indem das thermoplastische Material geschmolzen wird, wodurch bewirkt
wird, dass das Material in die Lücken
zwischen den angrenzenden Wicklungen der ummantelten Leitung fließt und sie
füllt,
und die Heizwicklung wird mit dem Katheter verbunden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung berühren
sich die angrenzenden Wicklungen der ummantelten Leitung nicht,
wenn die Heizwicklung gewunden ist. Wenn das thermoplastische Material
schmilzt, fließt
das Material in die Lücken
und füllt
sie aus, um eine allgemeine glatte Außenfläche an der Heizwicklung zu
bilden.
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In einer anderen Ausführungsform
berühren sich
die angrenzenden Wicklungen der ummantelten Leitung, wenn die Heizwicklung
gewickelt wird. Die Lücken
umfassen jeweils Kerben, die an der Oberfläche des Katheters angrenzend
und außen
an jedem Punkt, wo sich die Wicklungen der ummantelten Leitung berühren, angeordnet
sind. Wenn das thermoplastische Material schmilzt, fließt das Material
in die Kerben, um eine allgemein glatte Außenfläche an der Heizwicklung zu
bilden.
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In einer Ausführungsform ist die ummantelte Leitung
im Querschnitt allgemein kreisförmig.
In einer anderen Ausführungsform
ist die ummantelte Leitung im Querschnitt allgemein vierseitig.
Der Draht umfasst vorzugsweise einen bifilaren Draht mit zwei angrenzenden
Leitern.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die vorherigen Aspekte und viele
der begleitenden Vorteile dieser Erfindung werden schneller gewürdigt werden,
wenn dieselben mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung.
besser verstanden werden, sofern sie in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen vorgenommen wird, worin:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das einen Katheter zeigt, der ein Heizelement
hat, das in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, und das eine Steuerung
und eine Stromquelle für
das Heizelement zeigt;
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2 ein
Aufriss ist, der einen Abschnitt des in 1 dargestellten Katheters zeigt, an dem
das Heizelement angeordnet. ist;
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3 einer
Querschnittsansicht eines bifilaren Drahtes der Art ist, die in
der vorliegenden Erfindung verwendet wird; 4 eine Querschnittsansicht mehrerer angrenzender,
ummantelter bifilarer Drähte
an einer Außenfläche eines
Katheters ist, bevor am Draht Wärme
angelegt wird, um die Ummantelung zu schmelzen;
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5 eine
Querschnittsansicht wie die der 3 ist, die
die ummantelten bifilaren Drähte
zeigt, nachdem Wärme
angelegt wird, um die Ummantelung zu schmelzen;
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6 einen
Abschnitt des Katheters zeigt, der mit dem bifilaren Draht spiralförmig gewickelt
ist und der mit einem spiralförmig
gewickelten Band (oder Film) bedeckt wird, das geschmolzen wird,
um den Draht zu ummanteln;
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7 eine
Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform ist, in der die
an den bifilaren Drähten
angelegte Ummantelung im Querschnitt allgemein vierseitig ist;
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8 eine
Querschnittsansicht der in 7 gezeigten
Ausführungsform
ist, nachdem Wärme
angelegt wird, um die Ummantelung zu schmelzen;
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9 eine
Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform ist, in der ein
mittels Wärme schrumpfbarer
Schlauch über
den spiralförmig
gewickelten bifilaren Draht am Katheter gestülpt wird und dann erwärmt wird,
damit bewirkt wird, dass der Schlauch schrumpft;
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10 eine
Querschnittsansicht der Ausführungsformen
der 6 oder 9 ist, die zeigt, wie der
Draht ummantelt wird, nachdem das Band oder der Überzug der Ausführungsform
aus 6 geschmolzen wird,
oder nachdem der mittels Wärme schrumpfbare
Schlauch um den Katheter herum geschrumpft wurde; und 11 eine isometrische Ansicht
ist, die zwei Abschnitte einer Form (aufgespalten) zeig, in der
der Abschnitt des Katheters, an dem die ummantelte bifilare Wicklung
gewickelt ist, gehalten wird, wenn die Ummantelung erwärmt wird.
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Beschreibung der Bevorzugten
Ausführungsform
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Nimmt man auf die 1 Bezug, werden schematisch ein Katheter 10 der
Art, wie er bei der konstanten Überwachung
des Herzminutenvolumens verwendet wird, und eine Steuerung und Stromquelle 14 für den Katheter
gezeigt. Der Katheter 10 schließt ein Heizgerät 12 ein,
das in Übereinstimmung
mit. der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Am distalen Ende
des Katheters 10 wird ein Ballon 15 angeordnet,
der aufgeblasen werden kann, nachdem der Katheter im Herzen eines
Patienten eingesetzt wurde, um sicherzustellen, dass das distale
Ende des Katheters aus der rechten Kammer in die Lungenarterie geschoben
wird. Wenn die kontinuierliche Überwachung
des Herzminutenvolumens eines Patienten vorbereitet wird, wird der
Katheter 10 für
gewöhnlich durch
einen Schlitz in einer geeigneten Arterie in den Körper eines
Patienten gesteckt, durch das kardiovaskuläre System in den rechten Vorhof
des Herzens geleitet und in die rechte Kammer geführt. Der
Ballon 15 wird dann aufgeblasen, indem das distale Ende des
Katheters aus dem Herzen heraus und in die Lungenarterie geführt wird.
Das distale Ende des Katheters 10 schließt einen
Thermistor (nicht gezeigt) oder einen anderen Temperatursensor ein,
um die Änderung
der Temperatur des das Herz verlassenden Bluts zu überwachen,
wenn es vom Heizgerät
12 in der rechten Herzkammer erwärmt
wird. Auf der Grundlage der Änderung
der Temperatur des Bluts und der Menge oder hinzugefügten Wärme kann
die volumetrische Blutströmungsgeschwindigkeit
vom Herzen des Patienten (Herzminutenvolumen) kontinuierlich überwacht
werden. Die Steuerung und Stromquelle 14 führt dem
Heizgerät 12 elektrischen Strom
zu und überwacht
die Änderung
der Temperatur des Bluts, um den Herzminutenvolumen zu bestimmen.
Da das benutzte Verfahren zur Verwendung des Katheters 10 für die Bestimmung
des Herzminutenvolumens nicht der. Gegenstand der Erfindung ist,
besteht kein Bedarf an einer detaillierten Erläuterung des Verfahrens.
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Eine Hülle 16 umschließt das proximale Ende
des Katheters 10 an einem Punkt, wo eine Mehrzahl an elektrischen
Leitungen 19 zusammenlaufen, um mit den Anschlüssen 18 an
der Steuerung und Stromquelle 14 zu verbinden. Zwei der
elektrischen Leitungen 19 befördern durch ein Lumen (nicht gezeigt)
im Katheter 10 elektrischen Strom von der Steuerung und
Stromquelle 14 zum Heizgerät 12; die übrigen Leitungen,
die durch andere Lumina des Katheters geführt werden, werden gemeinsam
bei der Überwachung
der Temperatur des Bluts im Herzen und in der Lungenarterie verwendet.
Eine Fluidleitung 20 erstreckt sich vom proximalen Ende
des Katheters 10 und kann mit einer Quelle druckbeaufschlagten
Fluids verbunden werden, um den Ballon 15 aufzublasen.
Zusätzliche
Fluidleitungen, die mit anderen Lumina des Katheters 10 verbunden
sind, können
eingeschlossen sein, um Fluide durch Öffnungen im Katheter an seinem
distalen Ende angrenzend ins Herz zu befördern.
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2 veranschaulicht
einen Abschnitt des Katheters 10, an dem das Heizgerät 12 angeordnet wird,
und zeigt weitere Details seines Aufbaus. Obwohl es so aussieht,
als erhöhe
das Heizgerät 12 im wesentliche
den Durchmesser des Katheters, wie in der 1 und 2 dargestellt,
vergrößert das
Heizgerät in
Wirklichkeit nur geringfügig
die Querschnittsgröße des Katheters.
Mit Bezug auf die 2 wird bemerkt werden,
dass die zwei Leitungen, die dem elektrischen Heizgerät 12 elektrischen
Strom zuführen,
an isolierten Verbindungsstellen 37 getrennt mit dem Heizgerät verbunden
werden. Die Verbindungsstellen werden dann in das Lumen zurückgestoßen, das die
Leitungen durch eine Öffnung 36 führt. Am
distalen Ende des Heizgeräts
wird ein Ende 38 der Leitungen, die das Heizgerät umfassen,
auf eine ähnliche Weise
in eine Öffnung 36 innerhalb
des Lumens gedrückt.
Die Öffnungen
werden anschließend
abgedichtet. In der bevorzugten Ausführungsform des Heizgeräts 12 in
der 2 umfasst die Außenfläche des
Heizgeräts
eine durch Wärmeschmelzen
verbundene Polyvinylchlorid-(PVC)-Ummantelung 34', die relativ
frei von Beulen oder anderen Oberflächenunregelmäßigkeiten
ist. Ein kleiner weggeschnittener Abschnitt 41 zeigt die
das Heizgerät
umfassenden Leiter. Eine detaillierte Ansicht dieser Ausführungsform
wird in der 8 gezeigt.
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Das Heizgerät 12 wird vorzugsweise
hergestellt, indem ein bifilarer Draht 21 verwendet wird,
der zwei Seite-an-Seite-Leiter 31 umfasst,
wie in der 3 gezeigt
wird. Jeder der Leiter 31 umfasst Kupfer des C110-Typs
und ist 39 AWG (etwa 0,0889 mm (0,0035 Zoll) im Durchmesser).
Eine Polyester-Isolierschicht 30 umgibt
jeden der Leiter 31 und ist annähernd 0,2032 mm (0,008 Zoll)
dick (in der radialen Richtung gemessen). Ein Film aus NYLONTM 28, der etwa 0,000635 mm (0,000025
Zoll) dick ist (ebenfalls in der radialen Richtung gemessen), umschließt die Polyester-Isolierschicht
und verbindet die Leiter 31 in der Seite-an-Seite-Anordnung.
Auf der Grundlage der oben angegebenen Ausmaße sollte es ersichtlich sein,
dass der bifi lare Draht 21 in der Querschnittsgröße bemerkenswert
klein ist. Der stark vergrößerte Querschnitt
des in der 3 gezeigten
bifilaren Drahts ist daher irgendwie irreführend.
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Um das Heizgerät 12 herzustellen,
wird der bifilare Draht 21 mittels eines Extruders verarbeitet, um
ihn mit einer PVC-Ummantelung 26 bereitzustellen,
die eine ummantelte Leitung 24 bildet, wie für eine Ausführungsform
22 in der 4 gezeigt
wird. Ein allgemein herkömmliches
Extrusions-Verfahren – wie
das zum Auftragen einer isolierende Ummantelung auf den elektrischen
Draht verwendete – wird verwendet,
um die ummantelte Leitung herzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die PVC-Ummantelung 26 dieselbe PVC-Art wie das
Material, aus dem der Katheter 10 hergestellt wird. Solchermaßen haben
der das PVC umfassende Katheter 10 und die PVC-Ummantelung 26 dieselben
Eigenschaften, so dass die Wärmeschmelzverbindung verbessert
und. die Biokompatibilität
gewährleistet werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Schmelztemperatur
der PVC-Ummantelung 26 geringer
als die Schmelztemperatur des Katheters 10. Jedoch erfolgt
dennoch die Verbindung zwischen dem Katheter und der PVC-Ummantelung.
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Im nächsten Schritt im Herstellungsverfahren
des Heizgeräts 12 wird
die ummantelte Leitung 24 spiralförmig um eine Außenfläche des
Katheters 10 herumgewickelt, und zwar an dem Punkt, wo
das Heizgerät
gebildet werden soll; die aufeinanderfolgenden. Windungen der ummantelten
Leitung erzeugen solchermaßen
eine dicht beabstandete spiralförmige
Wicklung um den Katheter herum. Nur ein kleiner Abschnitt des Heizgeräts an einer
Seite des Katheters wird in der 4 gezeigt.
Wenn die ummantelte Leitung um den Katheter herumgewickelt wird, kann
zwischen der gegenüberliegenden
Flächen
der angrenzenden Wicklungen eine kleine Lücke 23 bereitgestellt
sein. Das Ausmaß der
Lücke 23 wird
sorgfältig
eingestellt, um sicherzustellen, dass, wenn die PVC-Ummantelung 26 auf über ihre
charakteristische Schmelztemperatur erwärmt wird, die geschmolzene
PVC-Ummantelung, die. die radiale Außenfläche der ummantelten Leitungen 24 umfasst, mit
einer geringst möglichen
Materialbewegung in den Leerraum zwischen den angrenzenden Wicklungen
fließen
und ihn völlig ausfüllen wird.
Die erforderliche Größe der Lücke wird
bestimmt, indem die gesamte Leerraumfläche zwischen angrenzenden Wicklungen
der ummantelten Leitung 24 berechnet wird, die mit der
Größe der Lücke 2 variiert,
und indem eine Lückengröße ausgewählt wird,
die eine Leerraumfläche
liefert, die annähernd
wie die Fläche der
PVC-Ummantelung 26 ist, die radial über der Außenfläche des bifilaren Drahts 21 liegt.
In der 4 wird z. B.
der Leerraum, der zwischen zwei angrenzenden Wicklungen der ummantelten
Leitung gefüllt werden
muss, durch die dicht beabstandeten horizontalen Linien gezeigt,
und die PVC-Ummantelung, die verfügbar ist, um die Leerraumfläche zu füllen, wird über der
horizontalen strichpunktierten Linie angeordnet, die sich über diese
Leerraumfläche
erstreckt. Die Lücke 23 wird
an diesem ausgewählten Wert
zwischen den aufeinanderfolgenden Wicklungen der ummantelten Leitung 24 erhalten,
so dass die Querschnittsfläche
des Leerraums zwischen den Wicklungen gleich mit (oder etwas kleiner
als) der Fläche
der PVC-Ummantelung ist, die den radialen Außenabschnitt der ummantelten
Leitungen abdeckt.
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5 zeigt,
wie die Ausführungsform
22 aussieht, nachdem die PVC-Ummantelung der ummantelten Leitung über ihre
charakteristische Schmelztemperatur erwärmt und gezwungen wird, in die
Lücke 23 zu
fließen.
Wie in dieser Figur gezeigt, ist das meiste der PVC-Ummantelung
an der oberen Oberfläche
(radiale Außenfläche) der
ummantelten Leitung geschmolzen und in den Leerraum zwischen den
angrenzenden Wicklungen der ummantelten Leitung geflossen, wobei
dieser Raum völlig
gefüllt
und die Gesamtdicke des Heizgeräts 12 wesentlich
reduziert wird. Die Außenfläche der
PVC-Ummantelung 26' in der Ausführungsform 22 ist relativ glatt
und hat nur kleinere Wellen, die über jeder bifilaren Drahtwicklung
gebildet sind. Wenn die PVC-Ummantelung 26 schmilzt, fließt sie in
die Leerräume
zwischen angrenzenden Windungen des ummantelten Drahtes 24 und
bindet mit der Außenfläche des
Katheters 10 an. Die solchermaßen am Heizgerät 12 gebildete
Außenfläche hängt vom
Oberflächenfinish
eines Kanals 48 in einer Form 40 ab (in 11 gezeigt und unten erörtert),
in der die Ummantelung erwärmt
wird und allgemein glatter und wesentlich ebener ist als die vom
Verfahren des Standes der Technik erzeugte, die verwendet wird,
um ein Heizgerät
aus einem Draht zu bilden, der mit einer thermisch gebundenen Polyurethan-Ummantelung überzogen
wird. Im Verfahren aus dem Stand der Technik wurde die Polyurethan-Ummantelung
abgesackt, und zwar z. T. wegen der langen Aushärtungszeit und den Auswirkungen
des Schwerkraftflusses, der eine Oberfläche. mit Beulen erzeugte: dünn auf der
einen und dick auf der anderen Seite. Im Gegensatz dazu wird die
in der vorliegenden Erfindung verwendete PVC-Ummantelung innerhalb weniger Minuten
geschmolzen, verbunden und gekühlt,
was eine relativ glatte Oberfläche
liefert, die in: wesentlichen eine gleichmäßige Dicke aufweist.
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Zwei sehr unterschiedliche Verfahren
können
verwendet werden, um die PVC-Ummantelung 26 auf der ummantelten
Leitung 24 zu schmelzen und um die ummantelte Leitung mit
dem Katheter zu verbinden. Das erste Verfahren verwendet den innewohnenden
Widerstand des Wicklungsaufbaus in Verbindung mit einem dadurch
fließenden
elektrischen Strom, um die PVC-Ummantelung auf über ihre Schmelztemperatur
zu erwärmen.
Die Leiter 31 werden am distalen Ende des Heizgeräts elektrisch miteinander
verbunden. Als nächstes
wird eine elektrische Stromquelle mit dem proximalen Ende der Leiter
verbunden (oder mit den Leitungen 19, wenn die Verbindungsstelle 36 bereits
hergestellt wurde). In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Gleichstrom
(DC) am Heizgerät
angelegt, und zwar an einem Pegel, der bewirkt, dass über zehn
bis fünfzehn Sekunden
lang etwa 4 Ampere durch die Leiter 31 fließen. Aufgrund
der relativ kleinen Dicke der Leiter 21 im bifilaren Draht 21 erwärmt der
Strom schnell die PVC-Ummantelung auf über den Schmelzpunkt, womit
bewirkt wird, dass sie in die Leerräume zwischen den angrenzenden
Windungen der ummantelter Leitung fließt. Alternativ dazu kann am
Heizgerät über zehn
bis fünfzehn
Sekunden lang ein Hochfrequenz-Wechselstrom (AC) von etwa einem
Ampere bei 200 kHz angelegt werden. Weniger Strom ist infolge des
höheren
Wirkwiderstands des Heizgeräts für die Erwärmung bei
dieser hohen Frequenz von Nöten.
Bei dieser Frequenz neigt der AC dazu, infolge des "Skineffekts"
an der Außenfläche der
Leiter 31 entlang zu fließen. Die Erwärmung der
Ummantelung mit durch den Draht fließendem elektrischen Strom ist
wirkungsvoller als das Erwärmen
mit einer externen Erwärmungsquelle.
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Die ummantelte Leitung 24 kann
auch erwärmt
werden, indem extern angelegte Hitze verwendet wird. Vorzugsweise
wird die Form 40, die in der 8 gezeigt
wird, bei der Erwärmung
der PVC-Ummantelung 26 auf über ihre Schmelztemperatur
verwendet. Die Form 40 schließt zwei zusammenpassende Formabschnitte 42 und 44 ein.
Der Abschnitt des Katheters 10, der mit der ummantelten Leitung 24 umwickelt
ist, wird in einen Kanal 48 gesetzt, der sich längs an der
oberen Oberfläche
des Formabschnitts 44 entlang erstreckt. Die Form 40 ist lang
genug, damit der Abschnitt des Katheters 10, den die ummantelte
Leitung 24 umwickelt, zwischen die Enden des Kanals passt.
Der Formabschnitt. 42 schließt
einen entsprechenden Kanal 46 ein, der sich längs an seiner
unteren Oberfläche
entlang erstreckt. Auf der oberen Oberfläche des Formabschnitts 44 werden
Passstifte 50 und 52 angeordnet. Die Passstifte
sind von den Außenkanten
der oberen Oberfläche
leicht eingeschoben und von den Enden des Formabschnitts eingeschoben.
Der Passstift 52, der im Durchmesser größer ist als der Passseite 50,
ist dimensioniert, um in eine Öffnung 56 zu
passen, die sich durch den Formabschnitt 42 erstreckt.
Auf eine ähnliche
Weise ist der Passstift 50 dimensioniert, um in eine im
Formabschnitt 42 gebildete entsprechende Öffnung 54 zu
passen.
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Der Formabschnitt 42 wird
passend in einen passenden Eingriff mit dem Formabschnitt 44 gefügt, wobei
der Abschnitt des Katheters 10 verschlossen wird, an dem
das Heizgerät
innerhalb der Kanäle 46 und 48 gewickelt
wird. Ein aufrechter Ständer 58,
der an der oberen Oberfläche
des Formabschnitts 44 an einem Ende angrenzend angebracht
ist, stützt
eine drehbare Blattfederklemme 60. Analog stützt ein
aufrechter Ständer 62,
der an der oberen Oberfläche des
Formabschnitts 42 an einem Ende angrenzend angebracht ist,
stützt
eine drehbare Blattfederklemme 64. Nachdem die zwei Formabschnitte
um den Katheter herum miteinander verbunden werden, werden die Blattfederklemmen 60 und 64 gedreht,
um über
der oberen Oberfläche
des Formabschnitts 42 zu liegen, indem eine Kraft angelegt
wird, die den Form abschnitt 42 gegen den Formabschnitt 44 klemmt.
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Ist der Abschnitt des Katheters 10,
an dem die ummantelte Leitung 24 aufgewickelt ist, solchermaßen an Ort
und Stelle innerhalb der Form 40 eingeklemmt, werden zwei
erwärmte
Blöcke 70 und 72, die
Taschen 76 haben, die ausgebildet sind, um über die
Form 40 von entgegengesetzten Seiten zu passen, zusammengebracht,
um die From 40 zu umschließen. Die erwärmten Blöcke schließen Durchgänge 74 ein,
in die Heizpatronen (nicht gezeigt) gesteckt werden. Die Heizpatronen,
die zuvor eine zeitlang mit Energie versorgt wurden, erwärmen die zwei-bis-drei
Pfund Aluminiummasse, die die erwärmten Blöcke umfassen, auf etwa 140°C. Die erwärmten Blöcke 70 und 72 werden
etwa 90 Sekunden lang in Kontakt mit der Form 40 geklemmt;
in dieser Zeit wird Wärme
an die From und solchermaßen an
die PVC-Ummantelung auf der ummantelten Leitung überführt, die um den Katheter herum
gewickelt ist, damit die PVC-Ummantelung auf über ihren Schmelzpunkt erhöht wird.
Sofort danach werden die zwei erwärmten Blöcke entfernt, und die zwei
gekühlten
Blöcke
(nicht gezeigt) etwa derselben Größe und Masse und über identische
Taschen verfügend,
um die From 40 unterzubringen, werden um die From herum
geklemmt. Die gekühlten
Blöcke,
die zuvor auf etwa 0°C
gekühlt
wurden, indem ein gekühltes
Fluid durch Durchgänge
innerhalb der Blöcke
geführt
wird, entziehen der Form 40 Wärme, wodurch die geschmolzene
PVC-Ummantelung schnell gekühlt
und gehärtet
wird.
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Die PVC-Ummantelung auf der, ummantelten
Leitung, die durch. die Wärme
geschmolzen wurde, die von den erwärmten Blöcken. überführt wurde, wird solchermaßen mit
der Außenfläche des
Katheters 10 verbunden und wird in die Lücken oder
Kerben zwischen den angrenzenden Windungen der ummantelten Leitung
geflossen sein. In einem Fertigungsablauf werden die Blöcke, die
verwendet werden, um die From 40 an getrennt beabstandeten Punkten
an einer Montagestraße
zu erwärmen
und zu kühlen,
wahrscheinlich bewegt werden, um die From durch hydraulische oder
mechanische Kolben einzuschließen,
was das Verfahren im wesentlichen automatisiert.
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Anstatt der Verwendung einer ummantelten Leitung,
kann der bifilare Draht 21 spiralförmig um den Katheter 10 herum gewickelt
und dann mit einem PVC-Band 29 bedeckt werden, das spiralförmig um den
bifilaren Draht gewickelt wird. Alternativ dazu kann ein dünner PVC-Film
(nicht gezeigt) um die spiralförmigen
Wicklungen des bifilaren Drahts gewickelt werden. Der Abschnitt
des Katheters, um den der gewickelte Draht und das/der PVC-Band/Film aufgetragen
wurde, wird dann auf über
den Schmelzpunkt des PVC-Materials erwärmt, indem eines der oben beschriebenen
zwei Verfahren verwendet wird, womit das Schmelzen des PVC-Bands/Films
bewirkt wird, um in die Leerräume
zwischen den Wicklungen des bifilaren Drahts 21 zu fließen und
an der Außenfläche des
Katheters 10 zu binden. Das Ergebnis ähnelt dem einer in der 10 gezeigten Ausführungsform 78 (obwohl
auf: andere Weise gebildet). Eine glattere Außenfläche kann hergestellt werden,
indem der bifilare Draht so gewickelt wird, dass; sich die angrenzenden
Wicklungen in Kontakt miteinander befinden, womit die Lücke zwischen
den angrenzenden Wicklungen im wesentlichen beseitigt wird. Auf
diese Weise wird das/der PVCBand/Film, wenn geschmolzen, am bifilaren
Draht binden, womit eine glatte Ummantelung über den Wicklungen des bifilaren
Drahts gebildet wird, und wird an jedem Ende der spiralförmigen Wicklung
am Katheter gebunden, damit der Draht an Ort und Stelle auf dem
Katheter gehalten wird.
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Eine weitere Ausführungsform 39 des Heizgeräts 12 wird
in den 7 und 8 dargestellt. In der 7 wird die Ausführungsform
39 gezeigt, bevor eine PVC-Ummantelung 34, die auf den
bifilaren Draht 21 aufgetragen wird, geschmolzen wird,
und in der 8 wird sie
gezeigt, nachdem die PVC-Ummantelung geschmolzen wurde, um eine
glatte PVC-Ummantelung 34' zu bilden. Um eine Ausführungsform 39 herzustellen,
wird eine ummantelte. Leitung 32 gebildet, um mittels Verwendung
eines Extrusions-prozesses, das eine Ummantelung vierseitiger oder
rechteckiger-Form
mit abgerundeten Ecken liefert, ein Heizgerät 12 herzustellen,
wie es in der 7 gezeigt
wird. Diese Ausführungs-form
hat einen Vorteil gegenüber
der Ausführungsform
22, da die Lücke
zwischen den angrenzenden Windungen der ummantelten Leitung nur
die relativ kleinen V-förmigen
Kerben umfasst, die an den abgerundeten Ecken gebildet sind. Die
"V-förmigen" Kerben,
die an der Außenfläche des
Katheters 10 angrenzend und an den radialen Außenecken
der zwei angrenzenden Windungen der ummantelten Leitung 32 (durch
die horizontalen kreuzschraffierten Linien in der Figur angezeigt)
ausgebildet sind, haben ein im wesentlichen kleineres Volumen als
der Leerraum zwischen den angrenzenden Windungen der ummantelten
Leitung in der ersten Ausführungsform.
Wenn die PVC-Ummantelung 34 auf über ihre Schmelztemperatur
erwärmt
wird, hat als Ergebnis das geschmolzene PVC nur ein kleines zu füllendes
Volumen, wenn es fließt und
am Katheter bindet, womit, wie in der 8 gezeigt,
verglichen mit der Außenfläche der
PVC-Ummantelung 34' eine verhältnismäßig glattere Außenfläche erzeugt
wird. Die rechteckige Form der ummantelten Leitung 32 hat
einen weiteren Vorteil, dass es einfacher ist, die rechteckig geformte
Leitung um den Katheter 10 herum zu wickeln und das Seite-an-Seite-Verhältnis der
Leiter 31 zu erhalten. Es wird ersichtlich sein, dass die
rechteckige Form der ummantelten Leitung 32 während des
Herstellungs- und Wickelverfahrens leichter in flachem Kontakt mit der
Außenfläche des
Katheters 10 gehalten wird. Jedoch ist es schwieriger,
die PVC-Ummantelung 34 zu extrudieren, um die ummantelte
Leitung 32 mit einer rechteckigen Form herzustellen, als
sie mit der abgeplatteten Sphäroidform
der ummantelten Leitung 24 herzustellen, die in der ersten
Ausführungsform
verwendet wird.
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Ist die ummantelte Leitung 32 einmal
um die Außenfläche des
Katheters 10 herumgewickelt worden, um das Heizgerät 12 erforderlicher
Länge zu
bilden, wird Hitze angelegt, um die PVC-Ummantelung 34 zu schmelzen,
indem eines der zwei oben beschriebenen Verfahren verwendet wird.
Das PVC fließt
in die Kerben zwischen den angrenzenden Windungen und bindet am
Katheter 10, wie schon oben in Verbindung mit der ersten
Ausführungsform
beschrieben wurde.
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Wiederum eine andere Ausführungsform 78 wird
in den 9 und 10 dargestellt. Die Ausführungsform
wird auch hergestellt, indem der bifilare Draht 21 spiralförmig um
den Katheter 10 herum gewickelt wird, genau wie es in der
linken Seite der 6 gezeigt
wird. In der Ausführungsform 78 werden
jedoch die spiralförmigen
Wicklungen des Drahtes durch einen Abschnitt eines Wärme-Schrumpfschlauchs 80 bedeckt,
der lang genug ist, um die spiralförmige Drahtwicklung vollkommen
zu bedecken. Der Durchmesser des Abschnitts des Wärme-Schrumpfschlauchs 80 wird
so ausgewählt,
dass der Schlauch leicht über
den Außendurchmesser
des spiralförmig
gewickelten Drahts rutscht. Ist er einmal über den Drahtwicklungen positioniert,
wird Wärme angelegt,
um zu veranlassen, dass der Durchmesser des Wärme-Schrumpfschlauchs kleiner wird, so dass er
die Leerräume:
zwischen den bifilaren Drahtwicklungen füllt, wie in der 10 gezeigt wird. In dieser Figur
ist der Wärme-Schrumpfschlauch
mit der Bezugsziffer 80' bezeichnet, um anzuzeigen, dass
im Verhältnis
zum Zustand des Schlauchs in der 9 eine Änderung
des Zustands stattgefunden hat. Die Zustandsänderung erfolgt, wenn der Wärme-Schrumpfschlauch
um die spiralförmige
Wicklung herum schrumpft. Wärme
wird angelegt, um das Schrumpfen mit einer Heißluftquelle oder einer Infrarotquelle
(keine wird gezeigt) zu erzielen. Das Schrumpfen des Wärme-Schrumpfschlauchs
um die bifilaren Drahtwicklungen herum reicht aus, um dies Drahtwicklungen
relativ zur Außenfläche des
Katheters vollkommen abzudichten und sie sicher an Ort und Stelle
zu halten. Durch das Wickeln des bifilaren Drahtes um den Katheter
herum, so dass sich die angrenzenden Wicklungen des Drahts in Kontakt
befinden, kann eine viel glattere Außenfläche bereitgestellt werden als
die des Wärme-Schrumpfschlauchs 80'
in 9, da der Wärme-Schrumpfschlauch
sich allgemein an die radiale Außenfläche der spiralförmigen Wicklungen
des um den Katheter herumgewickelten bifilaren Drahts anpassen wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
in Verbindung mit des bevorzugten Form für ihre Durchführung beschrieben
wurde, wird es den Fachleuten auf dem Gebiet klar sein, dass viele Änderungen
innerhalb des Schutzumfangs der nachstehenden Ansprüche vorgenommen
werden können.
Entsprechend ist es nicht beabsichtigt, den Schutzumfang der Erfindung
auf irgendeine Weise durch die obige Beschreibung einzuschränken, sondern
ihn vollständig
unter Bezugnahme auf die Ansprüche,
die folgen, zu bestimmen.
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Wenn technische Merkmale in den Ansprüchen mit
Bezugszeichen versehen sind, so sind diese Bezugszeichen lediglich
zum besseren Verständnis der
Ansprüche
vorhanden. Dementsprechend stellen solche Bezugszeichen keine Einschränkungen
des Schutzumfangs solcher Elemente dar, die nur exemplarisch durch
solche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.