JP4875086B2 - 流体交換カテーテルシステム - Google Patents

Description

本発明はカテーテルシステムであって、閉塞問題を起こすこと無く、人間および／または動物の組織の体内から血、膿、病理組織、毒物などの生体物質の吸引と同時に体内に薬物、水、栄養物などの流体の注入に用いることが可能である。

臨床のセッティングや前臨床のセッティングにおいて流体の注入および吸引に用いられる多くの種類のカテーテルが存在する。慣例上、生体物質に挿入されるカテーテルの先端は「遠位部」と呼ばれ、外部にとどまる先端は「近位部」と呼ばれる。

公知のカテーテルの多くは単内腔管を有し、使用者はこの内腔管を通じて液体を択一的に注入または吸引する。

例えば、臨床のセッティングにおいて、一般的な静脈内カテーテルは、−通常は静脈に挿入された後即座に−血液サンプルを吸引し、−あるいは通常は挿入後数時間あるいは数日の間−薬品および／または栄養物の溶液を注入する。

これらのカテーテルは大量の液体の注入や吸引に用いることが可能であるが、細胞外液または組織への病理上の液体蓄積物を薬品および栄養物と連続して交換することを目的として、同時に行なうことは出来ない。

液体の同時交換は、観察のためにも治療のためにも望ましい。

多数の管腔を有し、流体の注入と吸引を同時に可能なカテーテルも存在する。

例えば、人体または動物組織に挿入された後の微小透析用カテーテルは、近位端に接続されたポンプからの溶液で継続的に灌流される。カテーテルは、遠位端で膜組織に覆われる２つの同軸内腔管によって形成される。通常中心内腔管はカテーテルの輸出部であり、周縁内腔管はカテーテルの輸入部である。灌流された流体の一部は、遠位端のカテーテルの膜組織を通過して生体組織に注入される。また、細胞外液が、同じ膜組織と輸出内腔管を通して吸引される。

微小透析用カテーテルおよび類似するカテーテルは組織観察のために設計されるが、前述の同時に行なわれる注入および吸引は、流速数マイクロリッター／分の範囲で膜の非常に小さな細孔を通過して実行される。

治療に用いるためには、現存するすべてのカテーテルを閉塞させる膿のように低粘度の液体の排泄が可能となるように大きな孔を有する膜や篭を有しながら、現状より高速な置換流速で注入および吸引することが求められる。

体液に用いられる様々な公知のカテーテルに共通の問題は閉塞であって、生体物質が内腔の先端や内腔の端部やカバーに詰まることにより引起される。

例えば、内視鏡治療用カテーテルシステムでは、可動部を通じて、望ましい液体交換量と、閉塞の無い動作が求められる。

内視鏡治療用カテーテルは２つの同軸内腔管によって構成される。一方の内腔管は注入に用いられる。他方の内腔管は吸引に用いられる。両内腔管とも、近位端において注入機器および吸引機器に接続される。また、両内腔管とも、遠位端を覆うフィルタ、膜組織、格子、または網目状の篭を有する。注入機器および吸引機器は注入と吸引を同時に行なうために流体力学的に動く機器を有する。注入内腔管は、他の管を通じた吸引をその動きと同時に推進する一方で、カテーテル周囲空間を洗滌する機器に接続される。

以下の文献は上述の技術に最も関連していると考えられる。
参考文献１ ＵＳ−Ａ−４ ６９４ ８３２（ＵＮＧＥＲＳＴＥＤＴ ＣＡＲＬ Ｕ）１９８７年９月２２日
参考文献２ ＵＳ ４ ７５５ １７５ Ａ（ＮＩＬＳＳＯＮ ＬＥＩＦ）１９８８年７月５日
参考文献３ ＰＣＴ／ＧＲ２００４／００００４５，ＩＰＣ Ａ６１Ｍ ２５／００、（ＰＡＮＯＴＯＰＯＵＬＯＳ ＣＨＲＩＳＴＯＳ）、２００３年９月８日

提案された発明の流体交換カテーテルシステムは、２本以上の内腔管１、２によって構成される。内腔管（１、２）は、近位端において注入機器（Ｅ）および吸引機器（Ａ）に接続される。また、内腔管（１、２）は、遠位端（Ｏ）にフィルタ、膜組織、格子、または網目状の篭を有する。または、内腔管（１、２）の遠位端には何も設けられない。この注入機器（Ｅ）および／または吸引機器（Ａ）は、動力部を必要とすること無くカテーテルの端部を洗滌し、カテーテルと組織との間の流体の交換の妨害を阻止する液体の流れ（Ｂ）を作り出すことを目的として、周期的および／または連続的にシステムの液圧勾配を変化させる（それにもかかわらず、基礎病理、または観察上、または治療上、または研究プロトコル上必要とする注入および吸引の必要を満たす流速を保証する）。

システムにおける圧力差は、注入ポンプの正圧のパターンとそれに応じて同期した吸引ポンプの負圧のパターンとによって作り出される（圧力はいつも組織を囲むカテーテル端部の圧力を参照している）。

システムは、完全に且つ安全な制御可能な注入−吸引率と、阻害されない流体の交換を可能にする。

例えば、構築モードや操作モードに関する多くのシステムバージョンの一つにおいて、３０秒の運転周期において、吸引管を塞いでいる（Ｎ）間に蠕動ポンプ（Ｅ）は５秒間２００ｍｍＨｇの圧力で液体を注入して続く１０秒間停止するようにプログラムされ、注入管を塞いでいる（符号Ｎ参照）間に蠕動ポンプＡは次の１５秒間に−１００ｍｍＨｇの圧力で液体を吸引するようにプログラムされている。

圧力変化の多くのパターンが基礎病理または研究プロトコルに応じて適用される。システムの端部におけるこれら（注入と吸引）の圧力は、所定の範囲と位相差において同期が維持されるように監視されることが可能である。また、システムは、（過注入、過吸引など）に対して安全のためにシステムに適切に設けられた流量検出機器（Ｎ）および／または圧力検出機器（Ｎ）により、システムの機能不全が検知されるときはいつでも、警告および自動停止（Ｎ）により保護される。

あるいは、システムの注入機器と吸引機器は流体容器（Ｅ、Ａ）であってもよく、そこでは単に、カテーテルの端部に対する相対的な位置により生み出された静水圧の力が、注入された流体がカテーテルの挿入箇所の組織に入り、また、吸引された流体がその組織から出るための原動力として用いられる。

流体交換カテーテルシステムのこのバージョンにおいて、吸引管（および注入管）を５秒間圧搾し、続いて吸引された（および注入された）流体 の５秒間の自由流れがあるようにプログラムされた、または、自由流れ及び遮られた流れに対するその他の時間間隔のパターンでプログラムされた、単に１つの自動ボタン（Ｎ）だけを含むこともあり得る。

流体交換カテーテルシステムのどのような点においても、圧力の同期された変更のモードはどれでも、注入された、または吸引された流体の液柱を通して、カテーテルの注入端または吸引端に直接伝えられる。

添付した図１、２は、流体交換カテーテルシステムの多くの考えられるバリエーションの一部を示す。

流体交換カテーテルは、２つの別々の内腔管に正反対の２つの流れを分けるために、どんな構成であっても分岐点を有する。

外側内腔管の遠位端には、フィルタ、膜組織、格子、または網目状の篭である交換面を有する。あるいは何も設けられずに吸引用内腔が開口端であってもよい。

蒸留水から薬剤入りの栄養溶液まで様々であり、流入機器（Ｅ）を通じて内側内腔管（１）に供給される流体は、カテーテルの遠位端（Ｏ）に到達し、そこにおいて注入された流体と周囲組織の細胞外液に含まれる物質との間で物質交換が起こる。流体の混合物は吸引機器または収集タンク（Ａ）に戻る。矢印は圧力勾配を示す。

交換表面に蓄積し、その結果カテーテルを閉塞させる有機物を除去するために、内部内腔の孔から供給される流体の噴射が周期的に液体交換面の内壁に撒き散らされる。これにより膜組織、網目、格子、またはフィルタの閉塞が解消する。吸引内腔管の開放端が交換面であるときには、注入内腔からの噴射が吸引内腔の閉塞を解消する。

カテーテルシステムの構築物は、生体適合性の問題などを含む臨床用および実習用のカテーテルに関して存在する規範や規則に適合すべきである。

本発明の第１の実施形態を適用した流体交換カテーテルシステムの外観図である。 本発明の第２の実施形態を適用した流体交換カテーテルシステムの外観図である。

Claims (16)

1. 近位端と遠位端を有する内側内腔管を備え、前記内側内腔管の近位端が注入機器に接続され、
   近位端と、遠位端と、前記近位端と前記遠位端の間に延びて管腔内部空間を形成する管腔壁とを有する外側内腔管を備え、前記外側内腔管の前記近位端が吸引機器に接続され、
   前記注入機器と前記吸引機器が前記内側内腔管と前記外側内腔管内の圧力変化をプログラム制御可能に構成され、
   前記内側内腔管の遠位端が前記外側内腔管の前記管腔内部空間の中に配置されて、前記内側内腔管の前記遠位端内の開口を通って前記内側内腔管から出る流体が前記外側内腔管の前記管腔内部空間の中に流入する
   ことを特徴とする流体交換カテーテルシステム。
2. 前記外側内腔管の前記遠位端に配置された交換面をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の流体交換カテーテルシステム。
3. 前記交換面が、フィルタ、膜組織、格子、および網目状の篭から成る群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の流体交換カテーテルシステム。
4. 前記注入機器と前記吸引機器の少なくとも一方が蠕動ポンプであることを特徴とする請求項１に記載の流体交換カテーテルシステム。
5. 前記注入機器と前記吸引機器の少なくとも一方が流体容器であることを特徴とする請求項１に記載の流体交換カテーテルシステム。
6. 前記注入機器を駆動して、第１注入期間の間第１注入圧力で、前記内側内腔管を介して流体を体内に注入し、流体が前記遠位端を介して前記内側内腔管から排出するとともに前記管腔内部空間に進入するように構成された機構を備え、
   前記吸引機器が前記第１注入期間の間休止することを特徴とする請求項１に記載の流体交換カテーテルシステム。
7. 前記注入機器を休止させて第１の遅延時間の間注入を停止し、かつ前記吸引機器を起動して、第１吸引期間の間第１吸引圧力で、前記吸引内腔管を介して流体を前記体内から吸引し、前記吸引機構が前記第１注入期間および前記第１遅延時間の間休止され、かつ前記注入機器が前記第１遅延期間および前記第１吸引期間の間休止されるように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の流体交換カテーテルシステム。
8. 前記第１注入圧力が前記第１吸引圧力よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の流体交換カテーテルシステム。
9. 前記第１注入期間が前記第１吸引期間よりも短いことを特徴とする請求項７に記載の流体交換カテーテルシステム。
10. 前記交換面に蓄積する生体物質を除去し、注入流体が体液に混合することを許容し、この混合流体をカテーテルを閉塞させることなく排出するために、前記交換面に対して前記内側内腔管を出る流体の噴射をまき散らすように構成された機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の流体交換カテーテルシステム。
11. 前記機構が、前記内側内腔管を通る前記流体の自由な流動の第２の期間の前である第１の期間の間、前記内側内腔管を閉塞する手段を備えることを特徴とする請求項１０に記載の流体交換カテーテル。
12. 前記機構が、前記外側内腔管を通る前記流体の自由な流動の第２の期間の前である第１の期間の間、前記外側内腔管を閉塞する手段を備えることを特徴とする請求項１０に記載の流体交換カテーテル。
13. 前記交換面が前記外側内腔管の開放端を構成することを特徴とする請求項１０に記載の流体交換カテーテル。
14. 前記内側内腔管が前記外側内腔管内に実質的に同心状に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の流体交換カテーテル。
15. 前記内側内腔管と前記外側内腔管が遠位端において別の管状部材であることを特徴とする請求項１０に記載の流体交換カテーテル。
16. 前記機構が、
    第１の圧力で第１の期間の間、前記内側内腔管を介して流体を注入した後、第２の期間の間停止し、前記外側内腔管が前記第１および第２の期間の間、閉塞され、
    前記第１の圧力よりも小さい第２の圧力で第３の期間の間、前記外側内腔管を介して流体を吸引し、前記内側内腔管が前記第３の期間の間、閉塞される
    ように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の流体交換カテーテル。

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