JP2015066036A - 画像診断用カテーテル - Google Patents

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Keiichiro Yamamoto
圭一郎 山本
健太 三觜
Kenta Mitsuhashi
健太 三觜
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Abstract

【課題】基端側への液漏れを効果的に防止し得る画像診断用カテーテルを提供する。
【解決手段】画像診断用カテーテル100は、先端部に検査波送受信部101が設けられた駆動シャフト102と、駆動シャフトが回転自在に収められたシース103と、シースの基端側に設けられる、シースの内部と連通して液体を注入させる注液部112と、駆動シャフトの軸方向において、注液部よりも基端側に設けられる液漏れ防止部114と、を有する。液漏れ防止部は、駆動シャフトに連動して回転することによって、軸方向先端側への速度成分を有する液体の流れ、および回転中心側から外側へ案内された液体の飛散のうちの少なくとも一方を生じさせる。
【選択図】図4

Description

本発明は、画像診断用カテーテルに関する。
血管等の断層画像を得る画像診断用カテーテルとして、血管内超音波(Intra Vascular Ultra Sound:IVUS)によって画像を得るカテーテル、または光干渉断層画像技術(Optical Coherent Tomography:OCT)によって画像を得るカテーテルがある。
画像診断用カテーテルは、長尺なシースと、シース内に回転自在に収められた駆動シャフトと、駆動シャフトの先端に設けられた検査波送受信部と、を有する(例えば特許文献1参照)。断層画像を得る際、駆動シャフトはシース内で回転しながら基端側へ移動する。このとき、検査波送受信部は、駆動シャフトとともに回転しながら基端側へ移動し、超音波等の検査波を体内に送信する。また、検査波送受信部は、体内から反射してきた検査波を受信する。画像診断用カテーテルの基端に接続したモータ駆動装置(Motor Drive Unit:MDU)が、駆動シャフトを回転させるとともに基端側へ移動させる。
検査波を効率良く送受信するため、生理食塩水等のプライミング液がシース内に充填され、シース内の空気が排除される。
プライミング液等の液体が駆動シャフトを伝って基端側へと移動しモータ駆動装置(MDU)へ漏出しないように、Oリング等のシール部材が、駆動シャフト基端側の軸部材のまわりに設けられる。
特開2011−72680号公報
シール部材によって基端側への液漏れは防止される。しかしながら、プライミング液を充填する際に誤って過剰な圧が加えられたり、シール部材が駆動シャフト基端側の軸部材と異常に緩衝してこれらの間に隙間が生じたりすると、液がモータ駆動装置(MDU)へと漏出し、その動作に影響を及ぼす虞がある。特に、駆動シャフト基端側の軸部材は高速回転し、シール部材と緩衝し易いため、より一層の液漏れ防止が望まれる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、基端側への液漏れを効果的に防止し得る画像診断用カテーテルを提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の画像診断用カテーテルは、先端部に検査波送受信部が設けられた駆動シャフトと、当該駆動シャフトが回転自在に収められたシースと、当該シースの基端側に設けられる、前記シースの内部と連通して液体を注入させる注液部と、前記駆動シャフトの軸方向において、当該注液部よりも基端側に設けられる液漏れ防止部と、を有する。当該液漏れ防止部は、前記駆動シャフトに連動して回転することによって、軸方向先端側への速度成分を有する前記液体の流れ、および回転中心側から外側へ案内された前記液体の飛散のうちの少なくとも一方を生じさせる。
上記のように構成した画像診断用カテーテルによれば、液漏れ防止部が駆動シャフトの回転に連動して動作し、基端側に向かわないように液の移動を強制的に制限するため、基端側への液漏れを効果的に防止できる。
前記注液部よりも基端側を封止するシール部材を有し、前記液漏れ防止部は、少なくとも前記シール部材よりも先端側に設けられるとともに、前記駆動シャフトに連動して回転することによって、軸方向先端側への速度成分を有する前記液体の流れを生じさせるようにすれば、液漏れ防止部によって、基端側に向かう液がシール部材の手前で先端側に押し返され、シール部材に過剰な圧がかかり難いため、シール部材が確実に液漏れを防止できる。
前記液漏れ防止部は、外周に螺旋状の羽根または溝が形成された軸部材と、前記羽根または溝が形成された部分で前記軸部材を回転自在に支持する軸受と、を備えるようにすれば、軸部材と軸受とが協働し軸流ポンプとして機能するため、先端側に向かって強い流れが生じ、基端側に向かう液を先端側に効果的に押し返すことができる。
前記注液部よりも基端側を封止するシール部材を有し、前記液漏れ防止部は、少なくとも前記シール部材よりも基端側に設けられるとともに、前記駆動シャフトに連動して回転することによって、回転中心側から外側へ案内された前記液体の飛散を生じさせるようにすれば、シール部材の後方で液漏れ防止部が液を飛散させて排除するため、万一、液がシール部材から漏出したとしても、基端側への液漏れを効果的に防止できる。
前記液漏れ防止部は、回転中心側から外側へ伸びる羽根または溝が形成されたフランジを備えるようにすれば、羽根または溝によって、液がフランジの回転中心側から外側へ円滑に案内されるので、効率よく液を飛散させることができる。
前記液漏れ防止部は、軸方向先端側から基端側に向かって拡径するテーパ形状を有するフランジを備えるようにすれば、液漏れ防止部の表面積が大きく、液漏れ防止部と液とが接し易いので、効率よく液を飛散させることができる。
第1実施形態の画像診断用カテーテルの概略構成を示す図である。 第1実施形態の画像診断用カテーテルの概略構成を示す図である。 第1実施形態の画像診断用カテーテルの先端部を拡大して示す断面図である。 第1実施形態の画像診断用カテーテルの基端に設けられたハブ部の内部を拡大して示す断面図である。 プライミングの際の第1実施形態の画像診断用カテーテルおよびその周辺の機器を模式的に示す図である。 プライミング後の第1実施形態の画像診断用カテーテルおよびその周辺の機器を模式的に示す図である。 診断の際の第1実施形態の画像診断用カテーテルおよびその周辺の機器を模式的に示す図である。 第1実施形態の液漏れ防止部の動作を模式的に示す図である。 第2実施形態の画像診断用カテーテルの基端に設けられたハブ部の内部を拡大して示す断面図である。 図9のX−X線に沿う断面図である。 変形例の画像診断用カテーテルの基端に設けられたハブ部の内部を拡大して示す断面図である。 他の変形例の画像診断用カテーテルの基端に設けられたハブ部の内部を拡大して示す断面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上、誇張されて実際の比率とは異なる。
<第1実施形態>
図1に示すように、第1実施形態の画像診断用カテーテル100は、先端部に検査波送受信部101が設けられた駆動シャフト102と、駆動シャフト102が収められたシース103と、駆動シャフト102の基端側に設けられたハブ部110と、を有する。
シース103は、血管、胆管、尿道管、または消化管等の体腔に挿入される。シース103は、可撓性を有する。シース103の構成材料として、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂等の各種樹脂、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマー等の熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム、ラテックスゴム等の各種ゴムが挙げられる。シース103の内面もしくは外面に補強層が設けられてもよい。この補強層の構成材料としては、ステンレス、Ni−Ti、または合成樹脂と金属との複合材料等が挙げられる。
図2に示すように、駆動シャフト102は、シース103、シース103の基端に接続した外管120、および外管120に接続した内管121を通り、ハブ部110の内部に伸びる。
ハブ部110、内管121、駆動シャフト102、検査波送受信部101は、一体的に軸方向に進退動する。使用者がハブ部110を先端側に押すと、内管121は外管120内に押し込まれ、駆動シャフト102および検査波送受信部101は、シース103の内部を先端側に移動する。使用者がハブ部110を引くと、内管121は外管120から引き出され、駆動シャフト102および検査波送受信部101は、シース103の内部を基端側に移動する。ハブ部110が最も基端側に引かれたとき、内管121の先端は、外管120の基端に設けられたコネクタ122に引っ掛る。このため内管121は外管120から抜けない。
図3に示すように、駆動シャフト102は、可撓性を有する管体102aと、管体102aの内部に通された信号線102bと、を有する。管体102aは、例えば軸まわりの巻き方向が異なる多層のコイルによって構成される。コイルの構成材料として、例えばステンレス、Ni−Tiが挙げられる。駆動シャフト102および検査波送受信部101は、シース103の内部に回転自在に収められている。
検査波送受信部101は、超音波を送受信する超音波振動子101aと、超音波振動子101aが収められるハウジング101bと、を有する。超音波振動子101aは、信号線102bと電気的に接続している。本実施形態において、信号線102bはツイストペアケーブルや同軸ケーブルである。超音波振動子101aは、検査波としての超音波を体腔内に送信する。また、超音波振動子101aは、体腔から反射してきた超音波を受信する。
シース103内の空気による超音波の減衰を減らし、超音波を効率良く送受信するため、プライミング液(液体)がシース103内に充填される。これにともない、シース103内の空気は、シース103の先端に形成された孔103aから排出される。本実施形態において、プライミング液は生理食塩水である。
シース103の先端部には、ガイドワイヤWが挿通される管状の部材104がシース103に沿うように一体的に形成されている。X線造影性を有するマーカ105が、管状の部材104に取り付けられている。
図4に示すように、ハブ部110は、中空形状を有するハブ部本体111と、ハブ部本体111の内部に連通するポート112(注液部)と、ポート112よりも基端側を封止するシール部材113と、を有する。シール部材113は、例えばOリング、Xリング、Vリング等である。ハブ部110は、シール部材113よりも先端側に設けられた液漏れ防止部114と、ハブ部本体111の基端側に回転自在に設けられたコネクタ115と、を有する。ハブ部本体111のシール部材113よりも基端側には、外部に連通する孔116が形成されている。
ハブ部本体111の先端部には、内管121が接続している。ハブ部本体111、ポート112、および内管121は互いに連通する。ハブ部本体111の内部には、駆動シャフト102が内管121から引き出されている。
液漏れ防止部114は、駆動シャフト102の軸方向において、ポート112よりも基端側に設けられている。液漏れ防止部114は、外周に螺旋状の羽根114aが形成された軸部材114bと、羽根114aが形成された部分で軸部材114bを回転自在に支持する軸受114cと、を有する。
軸部材114bの先端は駆動シャフト102に接続している。軸部材114bの基端はコネクタ115に接続している。軸部材114bおよび駆動シャフト102は、コネクタ115の回転に連動して回転する。軸部材114bのまわりにシール部材113は配置されている。
軸部材114bは管形状を有する。駆動シャフト102の内部の信号線102b(図3参照)は、軸部材114bの内部を通りコネクタ115と電気的に接続する。
軸受114cは、ハブ部本体111に固定されている。軸受114cとハブ部本体111とは、液密に固定されている。
次に画像診断用カテーテル100の使用例について述べる。
図5に示すように、画像診断用カテーテル100は、ハブ部110に接続するモータ駆動装置10とともに用いられる。
モータ駆動装置10は、ハブ部110の内部のコネクタ115と電気的に接続する。モータ駆動装置10は、駆動シャフト102を回転させるための動力源であるモータ10aと、駆動シャフト102を軸方向に移動させるための動力源であるモータ10bと、を有する。モータ10bの回転運動は、モータ10bに接続したボールネジ10cによって軸方向の運動に変換される。
モータ駆動装置10の動作は、これに電気的に接続した制御装置20によって制御される。制御装置20は、CPU(Central Processing Unit)およびメモリを主たる構成として含む。制御装置20は、モニタ30に電気的に接続している。
使用者は、まず、モータ駆動装置10にハブ部110を接続する。その後、使用者は、プライミング液が入ったシリンジSをポート112に接続し、シリンジSの押し子を押してプライミング液をシース103に充填する。このプライミング作業の前、使用者は、ハブ部110を最も基端側まで引き、内管121を引き出した状態にしておく。ハブ部110、内管121、および外管120は、シース103に連通している。
図6に示すように、プライミング後、使用者は、ハブ部110をコネクタ122の基端に当接するまで押し込み、検査波送受信部101を先端側に移動させる。この状態で、シース103は、ガイドワイヤWに沿って体腔内の目的の位置に挿入される。
図7に示すように、体腔内の目的の位置で断層画像を得る際、検査波送受信部101は、駆動シャフト102とともに基端側へと移動しながら超音波を送受信する。また、このとき、検査波送受信部101は、駆動シャフト102とともに回転する。
制御装置20は、モータ10aを制御し、駆動シャフト102の軸まわりの回転を制御する。制御装置20は、モータ10bを制御し、駆動シャフト102の軸方向の移動を制御する。
制御装置20から送られる信号に基づき検査波送受信部101は体内に超音波を送信する。検査波送受信部101が受信した反射波に対応する信号は、駆動シャフト102およびモータ駆動装置10を介して制御装置20に送られる。制御装置20は、検査波送受信部101から送られてくる信号に基づき体腔の断層画像を生成し、生成した画像をモニタ30に表示する。
図8に示すように、コネクタ115がモータ駆動装置10によって回転され、これに連動して、軸部材114bおよび駆動シャフト102が回転する。コネクタ115、軸部材114b、および駆動シャフト102の回転速度は、例えば1800rpmである。
ハブ部本体111の内部では、プライミングによってシール部材113よりも先端側にプライミング液が充填されているので、軸部材114bが羽根114aとともに回転すると、軸方向先端側へのプライミング液の流れが生じる。
本実施形態の作用効果を述べる。
本実施形態では、液漏れ防止部114が、駆動シャフト102の回転に連動して動作し、先端側へのプライミング液の流れを生じさせることによって、プライミング液の移動を基端側に向かわないように強制的に制限する。従って、基端側への液漏れを効果的に防止できる。
液漏れ防止部114がシール部材113よりも先端側に設けられており、基端側に向かうプライミング液をシール部材113の手前で先端側に押し返すため、シール部材113に過剰な圧がかかり難い。従って、シール部材113が確実に液漏れを防止できる。
ハブ部本体111には孔116が形成されているため、仮にシール部材113からプライミング液が漏出してもハブ部本体111の外部に排出される。従って、コネクタ115に接続するモータ駆動装置10への液漏れが防止され、その結果、モータ駆動装置10が良好に動作する。
軸部材114bと軸受114cとが協働し軸流ポンプとして機能するため、先端側に向かって強い流れが生じ、基端側に移動しようとするプライミング液を効果的に先端側に押し返すことができる。
<第2実施形態>
図9に示すように、第2実施形態の画像診断用カテーテル200は、第1実施形態と異なる構成を有する液漏れ防止部214を備える。また、画像診断用カテーテル200は、第1実施形態と異なる構成を有する軸部材217および軸受218を有する。これら以外の構成および使用方法については、第1実施形態と同様であるため、ここでの重複する説明を省略する。第1実施形態と同様の構成については、図9において第1実施形態と同様の符号を付す。
軸部材217は、第1実施形態のように羽根114aを備えず、外周面に凹凸のない管形状を有する。軸部材217は、コネクタ115および駆動シャフト102に連動して回転する。軸受218の内周面は、軸部材217の外周面に摺接する。
液漏れ防止部214は、シール部材113よりも基端側に設けられる。液漏れ防止部214は、万一、プライミング液が軸部材217を伝ってシール部材113から漏出した場合に、軸部材217が設けられた回転中心側から外側にプライミング液を飛散させて排除する。液漏れ防止部214は、軸部材217に接続したフランジ214aと、フランジ214aに形成された羽根214bと、を有する。
図10に示すように、フランジ214aは、軸部材217のまわりに形成された円盤形状を有する。軸部材217の中を、駆動シャフト102から伸びる信号線102bが通る。羽根214bは、軸部材217が設けられた回転中心側から外側に向かって形成されている。
フランジ214aは、軸部材217の回転に連動して回転する。フランジ214aが回転すると、軸部材217を伝ってきたプライミング液は、羽根214bによって案内されつつ、フランジ214aを回転中心側から外側に向かって遠心力によって飛散する。飛散したプライミング液は、ハブ部本体111の内周面111aに当り、内周面111aを伝って孔116から排出される。
本実施形態の作用効果を述べる。
本実施形態の画像診断用カテーテル200においては、液漏れ防止部214が、シール部材113の後方でプライミング液を飛散させて排除するため、万一、プライミング液がシール部材113から漏出したとしても、基端側への液漏れを効果的に防止できる。
液漏れ防止部214は、羽根214bによって、プライミング液をフランジ214aの回転中心側から外側へ円滑に案内するので、効率よくプライミング液を飛散させることができる。
孔116によって、飛散させたプライミング液がハブ部本体111の外部に排出されるので、モータ駆動装置10への液漏れが防止され、その結果、モータ駆動装置10が良好に動作する。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変できる。
例えば、図11に示すように、本発明は、第1実施形態の液漏れ防止部114と第2実施形態の液漏れ防止部214とを組み合わせた画像診断用カテーテル300を含む。この形態によれば、第1実施形態および第2実施形態の両方の効果を得ることができる。図11では第1実施形態および第2実施形態と同様の構成に対し、第1実施形態および第2実施形態と同様の符号を付している。
軸部材は、第1実施形態のように螺旋状の羽根が外周に形成されたものに限定されず、羽根に代えて螺旋状の溝を形成し、この軸部材を軸受の内周面に摺接するようにして支持してもよい。また、螺旋状の羽根は、軸部材において、軸受によって支持される部分だけでなく、さらに軸受から先端側に伸びた部分にも形成されていてもよい。
図12に示すように、本発明は、軸方向先端側から基端側に向かって拡径するテーパ形状を有するフランジ414を、液漏れ防止部として第2実施形態に適用した画像診断用カテーテル400を含む。この構成によれば、液漏れ防止部の表面積が大きく、液漏れ防止部と液とが接し易いので、効率よくプライミング液を飛散させることができる。また、フランジ414に、回転中心側から外側へ伸びる羽根または溝が形成されてもよい。図12では第2実施形態と同様の構成に対し、第2実施形態と同様の符号を付している。
画像診断用カテーテルは、血管内超音波(Intra Vascular Ultra Sound:IVUS)によって画像を得るカテーテルに限定されず、光干渉断層画像技術(Optical Coherent Tomography:OCT)によって画像を得るカテーテルであってもよい。
OCTの場合、検査波送受信部は、検査波として近赤外光を送受信する。例えば第1実施形態の画像診断用カテーテル100において、近赤外光を伝送する光ファイバが信号線102bとして用いられ、超音波振動子101aの代わりにレンズまたはミラーが備えられる。この構成において、光ファイバの基端はコネクタ115に光学的に接続し、また、コネクタ115は、モータ駆動装置(MDU)と光学的に接続する。近赤外光は、光ファイバによって先端側に送られ、超音波振動子101aの代わりに備えられたレンズまたはミラーから体内へと送信される。また、体内からの反射光は、このレンズまたはミラーによって受信され、光ファイバによって基端側へと送られる。OCTの場合、屈折率の差による反射を減らして効率良く近赤外光を送受信するために、プライミング液として例えば造影剤が用いられる。
液漏れ防止部によって基端側への漏出を防止される液は、上記実施形態のように生理食塩水や造影剤等のプライミング液に限定されず、カテーテル内に浸入した血液等の体液も含む。
10 モータ駆動装置、
20 制御装置、
30 モニタ、
100、200、300、400 画像診断用カテーテル、
101 検査波送受信部、
101a 超音波振動子、
101b ハウジング、
102 駆動シャフト、
102a 管体、
102b 信号線、
103 シース、
103a 孔、
110、210、310、410 ハブ部、
111 ハブ部本体、
112 ポート(注液部)、
113 シール部材、
114 液漏れ防止部、
114a 羽根、
114b 軸部材、
114c 軸受、
115 コネクタ、
116 孔、
214 液漏れ防止部、
214a フランジ、
214b 羽根、
217 軸部材、
218 軸受、
414 テーパ形状を有するフランジ(液漏れ防止部)、
W ガイドワイヤ、
S シリンジ。

Claims (6)

  1. 先端部に検査波送受信部が設けられた駆動シャフトと、
    当該駆動シャフトが回転自在に収められたシースと、
    当該シースの基端側に設けられる、前記シースの内部と連通して液体を注入させる注液部と、
    前記駆動シャフトの軸方向において、前記注液部よりも基端側に設けられる液漏れ防止部と、を有し、
    当該液漏れ防止部は、前記駆動シャフトに連動して回転することによって、軸方向先端側への速度成分を有する前記液体の流れ、および回転中心側から外側へ案内された前記液体の飛散のうちの少なくとも一方を生じさせる、画像診断用カテーテル。
  2. 前記注液部よりも基端側を封止するシール部材を有し、
    前記液漏れ防止部は、少なくとも前記シール部材よりも先端側に設けられるとともに、前記駆動シャフトに連動して回転することによって、軸方向先端側への速度成分を有する前記液体の流れを生じさせる、請求項1に記載の画像診断用カテーテル。
  3. 前記液漏れ防止部は、外周に螺旋状の羽根または溝が形成された軸部材と、前記羽根または溝が形成された部分で前記軸部材を回転自在に支持する軸受と、を備える、請求項2に記載の画像診断用カテーテル。
  4. 前記注液部よりも基端側を封止するシール部材を有し、
    前記液漏れ防止部は、少なくとも前記シール部材よりも基端側に設けられるとともに、前記駆動シャフトに連動して回転することによって、回転中心側から外側へ案内された前記液体の飛散を生じさせる、請求項1〜請求項3のうちのいずれか1つに記載の画像診断用カテーテル。
  5. 前記液漏れ防止部は、回転中心側から外側へ伸びる羽根または溝が形成されたフランジを備える、請求項4に記載の画像診断用カテーテル。
  6. 前記液漏れ防止部は、軸方向先端側から基端側に向かって拡径するテーパ形状を有するフランジを備える、請求項4または請求項5に記載の画像診断用カテーテル。
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