JP5216600B2 - 血管アクセス装置用の制御されたフラッシュバック - Google Patents

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Description

本出願は、2006年3月1日に提出された「SINGLE SEPTA VALVE DESIGN」という名称の特許文献1の恩典を主張するものであり、本明細書に組み込まれている。
本発明は一般に、カテーテルアセンブリ(catheter assembly)とカテーテルアセンブリとともに使用される装置とを含む血管アクセス装置(vascular access device)および方法に関する。血管アクセス装置は一般に、流体を患者の血管系と連通させるために使用される。例えば、カテーテルは、生理食塩水、各種薬物、完全非経口栄養液などの流体を患者に注入し、患者から血液を抜き取り、または患者の血管系の様々なパラメータを監視するために使用される。
静脈内(IV)カテーテルの一般的なタイプは、オーバーザニードル(over−the−needle)型末梢IVカテーテルである。その名称が暗示するとおり、オーバーザニードル型カテーテルは、鋭い遠位先端を有する誘導針を覆って取り付けられる。カテーテルのピールバック(peelback)を防ぎ、したがって血管内へのカテーテルの挿入を容易にするために、少なくともカテーテルの遠位部分の内面は、針の外面としっかりと係合する。カテーテルと誘導針は、誘導針の遠位先端が、カテーテルの遠位先端よりも先に延び、針の斜面(bevel)が患者の皮膚とは逆の上方を向くように組み立てられる。カテーテルおよび誘導針は一般に、患者の皮膚を通して血管の中へ浅い角度で挿入される。
血管内での針および/またはカテーテルの適正な配置を確認するため、臨床医は一般に、カテーテルアセンブリのフラッシュバック室内に血液が「フラッシュバック(flashback)」すなわち流入したことを確かめる。血管内へのカテーテルの適正な配置が確認された後、臨床医は、誘導針およびカテーテルの遠位側の血管の上の患者の皮膚を下へ押すことによって、血管に圧力を加えることができる。この指の圧力は血管を閉塞し、誘導針およびカテーテルを通したそれ以上の血流を最小化する。
臨床医は次いで、カテーテルから誘導針を引き抜くことができる。誘導針は針先端を覆い、不意に針が刺さるのを防ぐ針シールド装置内へと引き抜くことができる。針シールド(shield)は一般に、針が患者から引き抜かれたときに、針先が針シールドの中に捕獲/捕捉されるように設計された、ハウジング、スリーブまたは他の同様の装置を含む。これらの針シールド装置の目的は、針の先端を安全な位置に収容し、それにより、針の突刺しの可能性を回避することである。
針および針シールド装置(針とともに使用される場合)は次いでカテーテルから分離され、カテーテルは、患者への静脈内アクセスを提供するためにその場に残される。次いで、患者治療を継続するために、別の血管アクセス装置がカテーテルにアクセスすることができる。カテーテルの全使用期間にわたって、血管アクセス装置が患者の血管系内の適正な位置にあることを絶えず確認し、その位置を維持するシステムおよび方法が求められている。
米国特許仮出願第60/777,841号明細書 M. Keith Sharp, "Scaling of Hemolysis in Needles and Catheters", Annuals of Biomedical Engineering, Vol. 26, pp. 787-797, 1998
本発明は、現在使用可能な血管アクセスシステムおよび方法によってはまだ完全には解決されていない当技術分野の課題および必要性に対する答えとして開発された。したがって、これらのシステムおよび方法は、血管アクセス装置内の血流の速度、位置、持続時間、可視化および/またはその他のパラメータを制御することができ、かつ/あるいは血管アクセス装置が患者の血管系内の適正な位置にあることを絶えず確認することができるより効率的な血管アクセスシステムおよび方法を提供するように開発される。
患者の血管系にアクセスする血管外システムは、カテーテルアセンブリと、このカテーテルアセンブリ内の内部構造物とを含むことができる。カテーテルアセンブリは、カテーテルハウジングと、カテーテルハウジングに固定されたカテーテル管とを含むことができる。カテーテルハウジングは内面を含むことができる。内部構造物は、カテーテルアセンブリ内に少なくとも部分的に収容することができる。内部構造物は外面を含むことができる。
カテーテルハウジングの内面と内部構造物の外面との間に、少なくとも1つの流れ溝が存在することができる。カテーテルハウジングの内面と内部構造物の外面との間に、少なくとも1つの流れ溝に隣接して、少なくとも1つのリッジが存在することができる。少なくとも1つのリッジは高さが変化し、少なくとも1つの流れ溝は深さが変化することができる。少なくとも1つの流れ溝は、内部構造物の全長に沿って延びることができる。少なくとも1つの流れ溝は少なくとも6つの流れ溝を含み、少なくとも1つのリッジは少なくとも6つのリッジを含むことができる。
このシステムはさらに、カテーテルアセンブリおよび内部構造物と連絡した保持構造物および対応する保持構造を含むことができる。この保持構造物および対応する保持構造は、内部構造物を、カテーテルアセンブリに対するある位置に、少なくとも一時的に保持することができる。対応する保持構造は、保持構造物が対応する保持構造と係合しているときに、保持構造物を通り越して流体が流れることを可能にする保持空間を含むことができる。
内部構造物はセプタムとすることができ、セプタムは隔壁ディスクを有することができる。このシステムはさらに、テーパの付いたウェッジを含むことができる。カテーテル管は、テーパの付いたウェッジによって、カテーテルハウジングに固定することができる。
カテーテルアセンブリとともに、様々な別個の血管アクセス装置を使用することができる。内部構造物は、カテーテルアセンブリとともに使用することができる別個の血管アクセス装置の様々な長さに対応するカテーテルハウジング内に配置することができる。カテーテルアセンブリは、少なくとも半透明の材料から形成することができる。
流体を注入し、および/または検査、献血または他の用途のために血液を抜き取るために使用される血管外システムの流体の流れのパラメータを最適化する方法は、カテーテル管とカテーテルハウジングとを有するカテーテルアセンブリを用意すること、およびカテーテルハウジング内に内部構造物を配置することを含むことができる。内部構造物は、内部構造物とカテーテルハウジングとの間を流体が流れることができるように、カテーテルハウジング内に配置することができる。この方法はさらに、カテーテルハウジング内の第1の流体流速を決定すること、および前記カテーテル管内の第2の流体流速を決定することを含むことができる。第1の流体流速を決定することは、内部構造物とカテーテルハウジングとの間を血液が流れる速度を決定することを含むことができる。第2の流体流速を決定することは、内部構造物がない場合に血液がカテーテルハウジング内を流れるであろう速度を推定することを含むことができる。この方法はさらに、第1の流体流速が第2の流体流速よりも大きいことを保証することを含むことができる。第1の流体流速が第2の流体流速よりも大きいことを保証することは、第1の流体流速を変化させることを含むことができる。
第1の流体流速を決定することは、下式を使用して流れ(Q)を計算することを含むことができる。
Figure 0005216600
第2の流体流速を決定することは、内部構造物がない場合に存在するであろう流れ(Qc)を、下式を使用して推定することを含むことができる。
Figure 0005216600
患者の血管系にアクセスする血管外システムは、患者の血管系にアクセスする手段、流体の流れを制御する手段、および/または流体を導く手段を含むことができる。患者の血管系にアクセスする手段は、その中を流体が流れることを許容する。流体の流れを制御する手段は、患者の血管系にアクセスする手段内に少なくとも部分的に収容される。また、流体を導く手段は、流体の流れを制御する手段と患者の血管系にアクセスする手段との間で流体を誘導し、または導くことができる。
このシステムはさらに、流体の流れを制御する手段を、患者の血管系にアクセスする手段に対するある位置に、少なくとも一時的に保持する手段を含むことができる。流体を導く手段は、少なくとも一時的に保持する手段を通り越して流体を導くことができる。このシステムはさらに、患者の血管系にアクセスする手段とともに使用することができる別個の血管アクセス装置の様々な長さに対応する手段を含むことができる。
患者の血管外システムにアクセスするために使用される血管外システムの流体の流れのパラメータを最適化する方法も提供される。この方法は、カテーテル管とカテーテルハウジングとを有するカテーテルアセンブリを用意すること、およびカテーテルハウジング内に内部構造物を、内部構造物とカテーテルハウジングとの間を血液が流れることができるように配置することを含むことができる。この方法はさらに、カテーテルハウジング内の第1の流体流速を、例えば内部構造物とカテーテルハウジングとの間を血液が流れる速度を決定することによって決定することを含むことができる。この方法はさらに、カテーテル管内の第2の流体流速を、例えば内部構造物がない場合に血液がカテーテルハウジング内を流れるであろう速度を推定することによって決定することを含むことができる。この方法はさらに、内部構造物とカテーテルハウジングとの間を第2の流体流速よりも小さい第1の流体流速で血液が流れるように血液が調節されるような第1の構成をとるように、内部構造物をカテーテルハウジング内に配置することを含むことができる。この方法はさらに、少なくとも1つの留置構成を提供するように、内部構造物とカテーテルハウジングとを関連付けることを含むことができ、留置構成はそれぞれ、第2の流体流速よりも大きいか、または小さいカスタマイズされた第1の流体流速を与えることができる。
本発明のこれらの特徴および利点ならびにその他の特徴および利点は、本発明のある実施形態に組み込むことができ、これらの特徴および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲からより明らかとなり、または以下に記載される発明を実施することによって知ることができる。本発明は、本明細書に記載された全ての有利な特徴および全ての利点が、本発明のあらゆる実施形態に組み込まれるべきことを要しない。
上記の本発明の特徴および利点ならびにその他の特徴および利点が得られる方法が容易に理解されるように、添付図面に示された本発明の特定の実施形態を参照することによって、以上に簡単に説明した発明をより詳細に説明する。これらの図面は、本発明の一般的な実施形態だけを示すものであり、したがって本発明の範囲を限定するものとみなしてはならない。
現時点における本発明の好ましい実施形態は、添付図面を参照することによって最もよく理解される。添付図面では、同様の参照符号が、同一の要素または機能的に同等の要素を示す。本明細書に一般的に記載され、本明細書の図に一般的に示された本発明の諸構成要素は、異なる様々様々な構成として配置し、設計することができることは容易に理解されるであろう。したがって、図に示された以下のより詳細な説明は、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定することを意図したものではなく、現時点における本発明の好ましい実施形態を表す。
図1を参照すると、血管外システム10の断面図が、カテーテルアセンブリ12などの血管アクセス装置を示しており、カテーテルアセンブリ12は、カテーテルアセンブリ12内に少なくとも部分的に収容されたセプタム(septum)14などの内部構造物を有する。図1の血管外システム10の断面図は、図2の線A−Aに沿って切った断面図である。図2は、カテーテルアセンブリ12内に収容された内部構造物ないしセプタム14を示す血管外システム10の近位端面図である。
図1および2を合わせて参照すると、カテーテルアセンブリ12は、カテーテルハウジング18の遠位端の内側に固定されたカテーテル管16などの挿入部分を含む。患者の血管系にアクセスするため、カテーテル管16は、中に針を挿入することができるルーメン(lumen)20を含む。その遠位先端22において、カテーテル管16は、カテーテル管16に挿入することができる針の遠位先端に向かって細くなるテーパを形成する。テーパの付いた先端22が形成されるのは、針およびカテーテル管16がそれを貫いて挿入される患者の組織を、カテーテル管16の先端22が容易に貫通することを可能にするためである。最終的に、カテーテル管のテーパの付いた先端22は患者の血管系内へ押し進められ、カテーテル管16から針が引き抜かれる。
カテーテル管16がカテーテルハウジング18の遠位端の内部ルーメンに入ったときに拡張された直径および断面24を形成するように、カテーテル管16の近位端は広がっている。カテーテルハウジング18の遠位部分のテーパの付いた対応する内部ルーメンからカテーテル管16が容易には分離しないように、カテーテル管16の広がった直径を有する部分24は次第に細くなっている。カテーテル管16の位置をカテーテルハウジング18内に維持することができる追加の安全対策を提供するため、カテーテルハウジング18の遠位端の内部ルーメン内に、ウェッジ(wedge)26を、カテーテル管16の広がった部分24の内面を押すように配置することができる。ウェッジ26は、少なくとも1つには、広がったカテーテル管16の部分24を、カテーテルハウジング18の遠位部分の内面に押し付けるように機能する。広がった部分24の材料を、カテーテルハウジング18の遠位部分の内面に押し付けることによって、ウェッジ26は、カテーテルハウジング18にしっかりと接続された状態をカテーテル管16が維持することを保証する。
加えて、ウェッジ26はさらに、ウェッジ26の遠位部分のウェッジ26の内部にテーパの付いたルーメン28を提供する。ウェッジ26はさらに、その近位端に、テーパの付いたルーメン30を含む。ウェッジ26のテーパの付いたルーメン28も、カテーテルハウジング18にカテーテル管16を固定する役目を果たす。テーパの付いたルーメン28はさらに、血管外システム10の次第に細くなるルーメン内の針の遠位先端を、血管外システム10の遠位部分に向かって誘導する役目を果たす。ウェッジ26のテーパの付いたルーメン30は、テーパの付いたルーメン28と同様の機能を提供する。すなわち、テーパの付いたルーメン30は、血管外システム10のルーメンのさらなる誘導された狭細化を提供し、血管外システム10の遠位端での当座の留まり先に到達するために針の先端がその中を移動できるようにする。テーパの付いたルーメン30は、針の先端が血管外システム10のルーメン内を前進するときに針の先端がハウジング18の内面に突き刺さらないことを保証することができる誘導および保護を提供する。ウェッジ26の内面は、例えば直径が次第に細くなっていくルーメン内で、針の先端を、ウェッジ26の表面に突き刺さらないようにうまく誘導することができる低摩擦面または他のタイプの表面とすることができる。
血管外システム10のウェッジ26、カテーテル管16、ハウジング18およびセプタム14は透明な材料から形成されることが好ましい。血管外システム10の材料の透明または半透明の特性は、臨床医または血管外システム10の他の使用者が、血液および/または他の液体の流れを視認することを可能にし、さらに、内部構造物すなわちセプタム14などの内部構成要素および/あるいは針の先端または針の他の部分がカテーテルアセンブリ12の内部を移動するときに、それらの動作を視認することを可能にする。カテーテルアセンブリ12の内部環境および動作を眼で見ることができる臨床医または血管外システム10の操作者は、血管外システム10をより効果的に操作することができるであろう。
ウェッジ26のテーパの付いた近位端30で、カテーテルハウジング18の内部ルーメン32は広がって、セプタム14などの移動可能な内部構造物を収容するのに十分な大きさの室を、セプタム14の全長よりも長いルーメン32に沿って形成する。この室は、バレル(barrel)34として形成することができ、このバレルは、セプタム14の外面がバレル34の内面と連絡するような、セプタム14の外径に合致した内径を含む。バレル34は、カテーテルハウジング18の近位端に、比較的になめらかな内面36を含むことができる。比較的になめらかな表面36から遠位方向にバレル34をたどると、バレル34の内面36は、セクション38において、バレル34のより遠位側のセクションに向かって傾斜する、すなわち次第に細くなるものとすることができる。ハウジング18内のバレル34のこのより遠位側のセクションは、バレル34、ハウジング18の内面、および/またはセプタム14の外面内に、1つまたは複数の流れおよび/またはフラッシュ(flash)溝40を形成する。流れ溝40は、カテーテルハウジング18の内面とセプタム14の外面との間に、その中を流体が移動することができるチャネル(channel)を形成する。
バレル34は、セプタム14の長さよりも大きい長さを含むことができる。バレル34およびバレル34内のフラッシュ溝40は、セプタム14の近位端42と連絡させるためにカテーテルハウジング18のルーメン32に挿入される血管アクセス装置の様々様々な先端が入り込むことができる様々様々な深さに対応することができる十分な長さを含むことが好ましい。例えば、ルーアー(Luer)アクセス装置の先端を、別個の血管アクセス装置として、カテーテルアセンブリ12の近位端に挿入し、セプタム14の近位端とじかに接触させることができる。ルーアー先端は次いで、セプタム14を最大深さまで遠位方向に押し込むことができる。この最大深さで、ルーアー先端は、セプタム14をルーメン32内で遠位方向にそれ以上前進させることができない。バレル34および/または溝40の長さは、ルーアー先端の影響下でのセプタム14の最大挿入深さに十分に対応することができる大きさとすることができる。反対に、カテーテルハウジング18のルーメン32内でセプタム14を最小量しか前進させないために、最小深さまでしか挿入できないルーアー先端を使用することもできる。バレル34および/またはフラッシュ溝40の長さも同様に、この最小挿入深さに対応することができる。
血管外システム10とともに、または血管外システム10の部分として使用することができる別個の血管アクセス装置の影響下で、セプタム14を、カテーテルアセンブリ12の内部ルーメン32の近位端から、ルーメン32の遠位端に向かって前進させることができる。セプタム14は、セプタム14の近位端42に力を加えることによって前進させることができる。ルーメン32の内面は、セクション38に沿って、流れ溝40を有する遠位部分に向かって次第に細くなっているため、セプタム14が、内部ルーメン32内を、ルーメン32の近位端からルーメン32の遠位端に向かって前進すると、セプタム14の外面はルーメン32の内面と接触する。
セプタム14、ならびに/あるいはルーメン32、バレル34および/またはハウジング18の内面は、保持構造物ないしリング(ring)44を含むことができる。保持リング44は例えば、セプタム14の遠位端に形成し、またはセプタムの全長に沿って形成することができる。保持リング44は、ルーメン32、バレル34および/またはハウジング18の表面とより大きくまたはより強く接触することができる、セプタム14の外面に沿った材料の形成物である。例えば、セプタム14が、バレル34内を、テーパの付いたセクション38に沿って、溝40に抗して前進すると、流れ溝40のリッジ(ridge)によって保持リング44が圧縮され、それによって、セプタム14は、相対的に安定した、相対的に移動しにくいバレル34内の位置に位置する。
セプタム14は、針の先端およびカニューレが貫通し、その先に延びることができるスリット(slit)46を含むことができる。セプタム14は、セプタム14の近位端42の流れ空間48およびリッジ50を含む、後に詳述する他の付加的な特徴を含むことができる。流れ空間48は、リッジ50が、対合した血管アクセス装置の少なくとも1つの表面とじかに接触しているときに、別個の血管アクセス装置の先端からセプタム14の内室52へ流体が流入することを可能にする。
図3を参照すると、カテーテルハウジング18内に収容されたセプタム14の遠位部分の拡大断面図が示されている。この拡大図は、別個の血管アクセス装置によってセプタム14が動かされるまで保持リング44を一時的に保持するために形成された保持空間54などの対応する保持構造、すなわち構造を欠く部分によって保持された保持リング44を示している。したがって、保持空間54は、保持リング44と協力して、セプタム14が、最初の製造組立てから、血管外システム10の操作中に別個の血管アクセス装置と係合するまで、その適正な位置にあり続けることを保証するように機能する。
図3の拡大図には、バレル34の遠位端から、保持空間54を貫き、保持リング44を越えて近位方向に延びる流れ溝40も示されている。したがって、フラッシュ溝40は、血管外システム10の操作中にカテーテル管の先端22および/または針の先端が患者の血管系内の適正な位置にあることを血管外システム10の操作者が視覚的に確認できるようにするために、流体がセプタム14を通り越して移動することを可能にする。フラッシュ溝40は、保持リング44が保持空間54内に置かれている間と、保持リング44が、保持空間54を出て、バレル34のフラッシュ溝40の部分に沿って前進した後の両方の時期に、セプタム14の外面の周囲の血液のフラッシュバックの確認を提供するように機能する。したがって、フラッシュ溝40は、血管外システム10の操作中に、ルーメン32内のセプタム14の進入位置および/または深さに関係なく、初期、2次および3次のフラッシュバックを提供するように機能する。
図4を参照すると、カテーテルアセンブリ12のカテーテルハウジング18の側面図が示されており、この図をより詳細に説明する。すでに説明した特徴の他に、カテーテルハウジング18の外面は、カテーテルハウジング18の内部ルーメン32にアクセスするために使用することができる対合する血管アクセス装置の遠位部分または他の部分にカテーテルハウジング18の近位部分を固定することができる1つまたは複数のねじ山56または他の取付け手段を含むことができる。血管アクセス装置は、ねじ56とはまり合うことができる対応する雄ねじまたは雌ねじを有する。
後に詳述するように、カテーテルハウジング18の透明、半透明および/または透光性の材料は、カテーテルハウジング18の内部構造を明らかにする。カテーテルハウジング18の遠位端に向かってたどったときに、カテーテルハウジング18の外径は、カテーテルハウジング18の近位端から次第に細くなるテーパを形成する。このカテーテルハウジング18の徐々に細くなるテーパは、カテーテルハウジング18の遠位端に向かってたどったときにルーメン32およびカテーテルハウジング18内の他のルーメンが徐々に細くなる対応するテーパを受けて存在することができる。ある種の用途では、カテーテルハウジング18およびカテーテルハウジング18の全長に沿ったカテーテルアセンブリ12の適正な動作を保証するために、材料の量が均一であること、および/または構造が安定していることが必要であり、または望ましいため、内部ルーメン32を細くするときに、カテーテルハウジング18も細くすることができる。さらに、カテーテルハウジング18の遠位先端に向かってカテーテルハウジング18の外径を細くすることによって、患者の組織内の挿入部位に存在する材料の量が減る。血管外システム10の操作者は、針および/またはカテーテル先端22の挿入部位の視野が遮られず、操作空間が塞がれないことを必要とし、かつ/またはそうであることを望むため、カテーテルハウジング18の遠位端の材料の量が減らされることは好ましい。
図5を参照すると、図4のカテーテルハウジング18の近位端面図が示されている。この近位端面図は、カテーテルハウジング18の外面に位置するねじ山56、カテーテルハウジング18の中心軸に沿って延びるルーメン32、バレル34の内面、およびバレル34の遠位部分の内側のフラッシュ溝のリッジ58間に形成された6つのフラッシュ溝40を示す。セプタム14の外面が連絡することができる6つのフラッシュ溝40は、均一な構造支持、安定性および誘導を保証するために、カテーテルハウジング18の中心軸の周囲に等間隔に配置されている。フラッシュ溝40と対応するフラッシュ溝リッジ58の均一なアレイを形成することによって、セプタム14または他の内部構造物は、予測可能な連続的な方法で、カテーテルハウジング18のルーメン32の遠位端に向かって前進することができる。さらに、フラッシュ溝40と対応するフラッシュ溝リッジ58の均一なアレイは、カテーテルハウジング18の製造容易性を向上することができる。当技術分野で知られているいくつかの製造技法を、カテーテルハウジング18の製造に使用することができる。対向する2つのフラッシュ溝40は互いに一直線上に整列しているため、フラッシュ溝40が切削工程を使用して形成される場合には、対向する2つのフラッシュ溝40を同時に切削することができる。
図6を参照すると、図4のカテーテルハウジング18の遠位端面図が示されている。このカテーテルハウジング18の遠位端面図は、カテーテルハウジング18の外面のねじ山56、カテーテルハウジング18の次第に細くなる近位端60、丸められた縁64を有するカテーテルハウジング18の比較的に尖っていない遠位端62、およびカテーテルハウジング18の中心軸に沿って次第に細くなる内部ルーメン32を示す。
図7を参照すると、図6の線A−Aに沿って切られた図4から6のカテーテルハウジング18の断面図が示されている。このカテーテルハウジング18の断面図は、丸められた縁64を有する比較的先鋭性のない遠位端62、カテーテルハウジング18の遠位端のテーパの付いた外側セクション60、バレル34に対応する全体にテーパの付いた外側部分、およびカテーテルハウジング18の外側部分に沿った外ねじ山56を示す。カテーテルハウジング18の内面に沿って、この断面図は、ハウジング18の近位端からテーパの付いたセクション38に向かってたどったときに直径が小さくなる、全体にテーパの付いたなめらかな近位内面36を示す。内面36を、溝40に沿って、保持空間54に向かって遠位方向にたどると、内面36の直径はさらに小さくなる。内面36は例えば、ISO規格594−1に基づく6パーセント雌型ルーアー円錐フィッティング(fitting)として形成することができる。内面36は、様々な任意の雄型ルーアー先端に対応するように形成することができる。
それぞれのリッジ58には保持空間54が形成される。リッジ58はそれぞれ、1つのフラッシュ溝40を別の1つのフラッシュ溝40から分離する。リッジ58の高さは、保持空間54のすぐ遠位側、および保持空間54と次第に細くなるルーメン32の遠位方向に位置する残りの部分との間で高くなっている。保持空間54は溝40ほどには深くない。すなわち、溝40は、カテーテルハウジング18の材料内へ、保持空間54よりも深く切られている。したがって、保持リング44が保持空間54内に収容されているとき、保持リング44の外面とカテーテルハウジング18の内面との間のそれぞれの溝40の内部には依然として、流体の通過が可能な十分な空間が存在する。
保持リング44およびカテーテルハウジング18の内面との間の限られた量の空間は、血管外システム10の操作中のセプタム14が保持空間54内に配置されている間に、制御された量のフラッシュバックが起こることを可能とする。保持リング44が保持空間54からリッジ58の上面に移動するように、セプタム14が遠位方向に進められると、保持リング44の外面とカテーテルハウジング18の内面との間の空間が増大し、フラッシュ溝40の容積も増大する。
フラッシュ溝40の容積が増大すると、セプタム14とカテーテルハウジング18の内面との間により多量の流体が流れることが可能になる。血管外システム10の操作者および/または臨床医は、この増大した流体の量を制御し、かつ/または、これを使用して、患者の血管系内の針および/またはカテーテル12の先端の位置を監視し、かつ/または調整することができる。図7に示されているように、別個の血管アクセス装置の先端がセプタム14と係合した後に、フラッシュバック溝40内のフラッシュバック容積は増大する。しかしながら、血管外システム10の特定の用途および/または血管外システム10の構成要素の特定の構成によっては、フラッシュバック溝40などのフラッシュバック室および/または空間内のフラッシュバック容積は増大しても、低減しても、かつ/または不変でもよい。例えば、別個のアクセス装置の先端がセプタム14と係合した後に、保持リング44が、フラッシュバック容積が相対的に大きな位置から、フラッシュバック容積が相対的に小さな位置に移動し、それに対応してフラッシュ溝40の容積が低減するような、図7に示された構成とは反対の構成を提供することもできる。
本開示のシステムおよび方法のいくつかの実施態様では、血管外システム10が、少なくとも2つの構成をとるように関連付けられたカテーテルアセンブリと内部構造物とを含むことができる。例えば、血管外システムは、1つまたは複数の挿入構成(insertion configuration)および1つまたは複数の留置構成(indwelling configuration)をとることができる。いくつかの実施態様では、挿入構成の1つが、保持リング44が保持空間54内に配置された構成に対応していてもよい。同様に、内部構造物14が遠位方向に動かされ、保持リング44がフラッシュリッジ58上に支持された構成によって、1つまたは複数の留置構成を提供することができる。上で論じたとおり、血管外システム10の意図された使用法に応じて、所望の機能を提供するために、様々な構成において許された相対的な流速を選択することができる。例えば、挿入構成および/または留置構成における流速を、より大きく、またはより小さくすることができる。所望の流速を与えるようにカテーテルアセンブリおよび内部構造物を構成する様々な構成および方法における流速の付加的な議論については、後により詳細に論じる。
図8を参照すると、セプタム14の側面図が示されている。セプタム14は、その遠位端に、保持リング44に隣接して、テーパの付いた円錐形のノーズ(nose)66を含む。保持リング44はセプタム14の最大径68を有する。セプタム14は、全体に円筒形の形状を形成し、その近位端に、少なくとも1つの流れ空間48および接触面50を含む。
図9を参照すると、図8のセプタム14の近位端面図が示されている。この近位端面図は、針の先、先端部および/またはカニューレがそれを貫いて延びることができるスリット70の内部図を示す。スリット70は、セプタム14を成形した後に形成することができ、図9では、スリット70が、セプタム14の内室52を通して示されている。このセプタム14の近位端面図はさらに、セプタム14の全周に沿った最も外側の面を構成する保持リング44を示す。この近位端面図はさらに、3つの対応する流れ空間48によって分離された3つ接触面50を示す。
図10を参照すると、図8のセプタム14の遠位端面図が示されている。この遠位端面図は、セプタム14の中心軸を横切って切られたスリット70の遠位面を示す。この遠位端面図はさらに、保持リング44の拡大された直径に向かって次第に大きくなるテーパの付いたノーズ66を示す。保持リング44は、セプタム14の最も外側の周面を構成する。
図11を参照すると、図10の線A−Aに沿って切られた図8から図10のセプタム14の断面図が示されている。このセプタム14の断面図は、隔壁ディスク(septal disk)72に切られ、成形され、または他の方法で形成されたスリット70を示す。隔壁ディスク72は、セプタム14の内室52の外側の流体を、内室52内の空間から遮断することができる障壁を形成する。ディスク72およびスリット70は、針がスリット70を貫くことを許し、同時に、針の外面とディスク72のスリット70の内面との間を流体が通過することを制限するように機能する。
一実施形態では、針がスリット70を貫いて延びているときに、針の外面とスリット70の内面との間をある量の流体が流れることができるように、スリット70および/またはディスク72の材料、寸法および/または向きを変更することができる。例えば、ある種の材料特性を有するある種の隔壁ディスク72では、図9に示されたスリットなどのまっすぐに切られた単純なスリットが、針がスリット70を貫いて延びているときに、スリット70の両端に三角形の空間を存在させる。血液などの流体および/または他の注入流体を、針とスリット70の端との間のこの三角形の空間を通して移動させることができる。
血管外システム10の所望の用途によっては、血液のフラッシュバックおよび/またはシステム10の操作に役立つ他の流体連通を提供するために、このような空間が好ましい場合がある。しかしながら、例えば、システム10の操作者が、血管外システム10内の全ての流体の通過を見ることを望んでおり、これらの空間に他の流体経路が変わって存在している場合など、このような空間が望ましくないこともある。不透明な材料またはそれを通して見るのが困難な材料からセプタム14が形成される例では、血管外システム10内の全ての流体の流れを眼で見たい操作者にとっては、システムの流体が操作者の眼に見える流体経路だけを通過するほうがよい。例えば、スリット70を通して流体が内室52に入らないようにスリット70が針のカニューレの外面の周囲を完全に密閉するシステムは、全ての流体が、セプタム14の外面と透明なカテーテルハウジング18の内面との間を、セプタム14の外面に沿って、保持リング44を通り越して流れる必要があるようにすることが有利である。
図11の断面図はさらに、単一の接触面50によって互いから分離された3つの流れ空間48のうちの2つの流れ空間48を部分的に示す。前述のとおり、接触面50は、他の血管アクセス装置の雄型ルーアーまたは他の構造の先端をそれに接触させることができるプラットホームを形成する。接触面50と接触すると、雄型ルーアーの先端は、カテーテルアセンブリ12のルーメン32内でセプタム14を遠位方向に前進させるために、接触面50に力を加えることができる。もしも仮に、セプタム14の近位部分が、雄型ルーアーの先端が接触する連続した接触面50を含む場合には、雄型ルーアーの先端のルーメンから移された流体は、セプタム14を迂回することなく、セプタム14の内室52内へ直接に押し込まれることになる。
隔壁ディスク72は、内室52の近位方向に向かって凹形に形成されるため、針がスリット70から引き抜かれた後、スリット70は、流体の移動に対して閉じられ、密閉される。凸形の隔壁ディスク72のスリット70が閉じられると、流体はセプタム14の内室52から流出することはできない。したがって、セプタム14の近位部分に連続した接触面50を有するこのようなシステムでは、患者の血管系に流体を注入することを可能にするという血管外システム10の目的が阻害され得る。したがって、存在し得る流体障壁を軽減するため、セプタム14の近位部分に流れ空間48が切られ、成形され、または他の方法で形成された。
流体の流れ空間48は、雄型ルーアーまたは他の血管アクセス装置の先端のルーメンから内室52へ、次いで内室52から流体の流れ空間48へ流体が流れ、最終的に、流体の流れ空間48から、セプタム14の外面に沿って、セプタム14の外面および/またはカテーテルハウジング18の内面に形成された溝40などの溝の中を、遠位方向に流体が流れることを可能にする。追加の血管アクセス装置が接触することができる接触面を提供し、血管外システム10を通して患者の血管系に流体を流入させる手段を提供する目的を達成するため、任意の数の流れ空間48および/または接触面50を形成することができる。流れ空間48の位置を変更することもできる。例えば、流体が、室52に流入し、流れ空間48を通り、患者の血管系に向かうように、流れ空間48を、セプタム14の近位端と遠位端の間の中ほどの中心を通る複数の穴として形成することができる。
図12を参照すると、セプタム14の側面および近位端の透視図が示されている。この近位図は、3つの接触面50および対応する3つの流れチャネル48、テーパの付いた端部66、ならびに保持リング44を示す。さらに、セプタム14の外面は、その中を流体が移動することができる少なくとも1つの流れチャネルまたは流れ溝74を含む。少なくとも1つの流れ溝74は、セプタム14の近位端のそれぞれの接触面50から始まり、保持リング44で終わるように形成される。ある実施形態では、流れ溝74が保持リング44を横切って延びることができる。流れ溝74は、流れ溝40と同様の目的で、すなわち、少なくとも、セプタム14の外面とカテーテルハウジング18の内面との間の流体の移動を提供するために、形成することができる。
図13を参照すると、セプタム14の透視図が、セプタム14の側面および遠位部分を示している。この透視図は、ディスク72内のスリット70、テーパの付いた表面66によって取り囲まれたディスク72、保持リング44に隣接したテーパの付いた表面66、保持リング44で終わり、接触面50から始まる少なくとも1つの流れ溝74、および接触面50によって分離された流れ空間48を示す。セプタム14の遠位端に、図8から図13を参照して説明したセプタム14の隔壁ディスク72が形成されている。しかしながら、隔壁ディスク72は、セプタム14の内部空間52の全長の任意の部分に沿って形成することができる。さらに、以下の図面のセプタムの他の例において記載される血管外システム10の好ましい用途に応じて、セプタム14の特徴の他の様々構成、特徴、構造および/または向きを変更することができる。
図14を参照すると、カテーテルハウジング18およびセプタム14の代替実施形態の断面図が示されている。カテーテルハウジング18は、遠位テーパ28および近位テーパ30を有するウェッジ26を収容することができる。カテーテルハウジング18はさらに、その近位部分の外面に、追加の血管アクセス装置の対応するねじ山と係合可能なねじ山56を形成することができる。この追加の血管アクセス装置は、1つまたは複数の接触面50と接触し、カテーテルハウジング18の内部ルーメン32内でセプタム14を遠位方向に前進させるために、カテーテルハウジング18の近位端に挿入することができる。図15を参照してより詳細に説明するように、セプタム14がルーメン32内を遠位方向に前進すると、セプタム14の保持リング44の外面とカテーテルハウジング18の内面との間のフラッシュ溝40の容積は増大することができる。
図15を参照すると、セプタム14およびカテーテルハウジング18の一部分の拡大断面図が示されている。この拡大断面図は、カテーテルハウジング18の内部ルーメン32に沿って遠位方向に溝40をたどると、溝40の深さが増大することを示している。ルーメン32に沿って深さが変化する溝40は、溝40内のフラッシュバック速度を制御するために、カテーテルハウジング18がその一部を構成する血管外システム10の操作者が操作することができる環境を提供する。
例えば、最小フラッシュバック速度を最小にしたい血管外システム10の操作者は、保持リング44などのセプタム14の外面が、溝40が最小深さを有する位置で、溝40間のリッジ58と接触するように、セプタム14をルーメン32内で遠位方向に最小距離だけ前進させればよい。最小深さにおいて、溝40は、セプタム14の外面とカテーテルハウジング18の内面との間の溝40内を、最小量の流体連通および/または血液フラッシュバックしか移動させない。反対に、流体の流れおよび/または血液フラッシュバックの速度を最大にしたい操作者は、セプタム14の外面が流れ溝40の最大深さの位置と一致する位置まで、ルーメン32内でセプタム14を前進させるであろう。
図14に戻ると、保持リング44の外面とカテーテルハウジング18の内面との間の溝40の中を、最大流速で流体が流れ、かつ/または血液がフラッシュバックするように、流れ溝40の最大深さ位置まで進められたルーメン32内のセプタム14が示されている。溝40の最大深さは、保持リング44と一致した図示の位置とその位置から遠位側の任意の位置の両方に存在する。セプタム14の現在の位置と図14のルーメン32内のセプタム14の最大挿入位置との間の空間は、図14を参照して説明したカテーテルアセンブリ12とともに使用することができる様々様々なルーアー長さの差を補償し、それらの長さに対応する距離76を示す。距離補償76については、図1から7に示された実施形態に関して上述した。
図16を参照すると、カテーテルハウジング18およびセプタム14の近位端面図が示されている。この近位端面図は、カテーテルハウジング18の外面のねじ山56を示す。カテーテルハウジング18のルーメン32内に収容されたセプタム14が示されている。セプタム14は、対応する4つの流れ空間48を分離する4つの接触面50を示す。ルーメン32はさらに、セプタム14の外面とカテーテルハウジング18のルーメン32の内面と間の容積を形作る8つの流れ溝40を含む。
図17を参照すると、セプタム14がないカテーテルハウジング18の近位図が示されている。この近位図は、ハウジング18の中心軸に沿って延びるルーメン32を示す。ハウジング18の中心軸の周囲に、隣接する流れチャネルリッジ58によって、8つの流れチャネル40が等間隔に配置されている。
図18を参照すると、図14から16を参照して説明したセプタム14の側面図が示されている。このセプタム14の側面図は、4つの流れチャネル80が形成されたテーパの付いた遠位端78、セプタム14の最大径を構成する保持リング44、幅の広い4つの流れチャネル84を含む胴部82、ならびに4つの流れチャネル48および4つの接触面50を含む近位端86を示す。1つの流れチャネル80から別の流れチャネル80への流体の分配を促進するため、セプタム14の遠位端78は、その全周に沿って形成された流れリング88を含むことができる。したがって、図18を参照して説明したセプタム14は、セプタム14の内部への流体連通およびセプタム14の外面に沿った流体連通を促進することができる複数の流れチャネル、リングおよび/または溝80、88、84および/または48を含む。流体は、セプタム14の表面および/またはカテーテルハウジング18の表面間のこれらの溝の中を移動することができる。
次に、図19を参照すると、図18のセプタム14の近位端面図が示されている。この近位端面図は、隔壁ディスク72を貫通して形成されたスリット70の近位面を示す。この近位図はさらに、4つの流れ空間48および4つの流れチャネル84を互いから分離する4つの接触面50を示す。
図20を参照すると、図18および19を参照して説明したセプタム14の遠位端面図が示されている。この遠位端面図には、ディスク72内に形成されたスリット70の遠位面が示されている。4つの遠位流れ空間80を分離する4つの遠位接触面78も示されている。4つの遠位流れ空間80は、遠位端78と、保持リング44の少なくとも一部分の両方に形成される。
図21を参照すると、セプタム14の近位透視図が、セプタム14の近位端および側面を、その様々な特徴とともに示されている。
図22を参照すると、セプタム14の遠位透視図が、セプタム14の遠位端および側面を、その様々な特徴とともに示されている。
図23から図25を合わせて参照して、カテーテルハウジング18とセプタム14とを含む血管外システム10を使用する方法を説明する。使用時、操作者または臨床医は、カテーテル管16の挿入部分に収容された針の先端によって患者の血管系にアクセスする。針の先端を血管系に挿入すると、血液が、針の遠位端または針の遠位端近くの小さな出口点から、針のカニューレの内部ルーメンに入り、カテーテル管16とカニューレの外面との間を、近位方向に、血管外システム10に沿って流れて、患者の血管系内の針先の適正な配置の視覚的な確認を操作者に与える。血液は続いて、血管外システム10の内部ルーメンに沿って、カテーテル管16から、ウェッジ26へと流れ、最終的にフラッシュ溝40に流入する。フラッシュ溝40は、カテーテルハウジング18の近位部分からの血液の体積流量を調節し、血管外システム10の操作者に対する連続した3次フラッシュバック確認を可能にするように動作することができる。
前に簡単に論じたとおり、本開示の血管外システムを、挿入構成を含む2つ以上の構成をとるように適合させることができる。血管外システムが血管系内に適正に配置されていることを保証するため、挿入プロセス中に、臨床医が、血液のフラッシュバックを観察することは重要である。しかしながら、フラッシュバックが多すぎると、カテーテルアセンブリの近位端から血液が溢れ、または漏出する可能性がある。従来のシステムにおいて特に問題なのは、針の引抜きとIVラインなどの他の血管アクセス装置の取付けとの間の時間である。したがって、先に示唆したとおり、保持構造物44と、流れ溝40、リッジ58などの対応する保持構造との間の関係は、血液を含む流体がその中を流れることができる空間を提供することができる。より具体的には、保持構造物と対応する保持構造との間の関係は、流体の流れを所望の速度に調節するように適合された流れ空間を提供することができる。
さらに、保持構造物および対応する保持構造を、カテーテルハウジング内の内部構造物の位置に少なくとも部分的に依存する可変流れ空間を提供するように適合させることもできる。例えば、1つまたは複数の挿入構成および1つまたは複数の留置構成を提供することが望ましい場合がある。血管外アセンブリ10を患者の血管系に挿入しているときに、保持構造物と対応する保持構造との間の流れ空間を流れる流体の流速を、例えば曝露(exposure)を回避するためにフラッシュバック中の血液の流れを制限するように調節するよう適合された挿入構成を提供することが好ましいことがある。いくつかの実施態様では、保持構造物および対応する保持構造を、所定の目標挿入流速範囲の流体流速を可能にするように適合させることができる。例えば、特定の目標流速が望ましいが、血圧または他の因子の変動などの患者間の変動のため、血管外システムが、所与の目標流速範囲内の流速を可能にする流れ空間を提供するように適合されることもある。例示的な1つの目標流速は、約1インチ/分の流体の前進に関連する。いくつかの実施態様では、適当な流速範囲が、少なくとも約1インチ/分の流体の前進に対応する。より大きな流速およびより小さな流速も許容し得るが、挿入中のこのようなより大きな流速およびより小さな流速が、臨床医の手技を複雑にすることもある。
血管外システムの使用時、システムを通過する流体の体積を制御するために、流体の体積流量は重要である。しかしながら、血管外システムの挿入中にフラッシュバックを制御しているときには、カテーテルアセンブリの近位端に流体が到達する可能性を低減させるために、カテーテルアセンブリ内における流体の前進を制御することも重要である。理解されるとおり、保持構造物と対応する保持構造との間の関係によって生み出されるカテーテルアセンブリ内の流れ空間における流体の前進は、体積流量および流れ空間の幾何形状によって決定される。本明細書で使用されるとき、流速は、体積流量および/またはシステム内における流体の前進によって測定される流速を指す。
血管外システム10内の血液フラッシュバック中の任意の時点で、患者の血管系内にカテーテル管16のカテーテル先端22を進め、血管外システム10から針を抜き取ることができる。針が引き抜かれるとき、隔壁ディスク72のスリット70は、針からの血液を、隔壁ディスク72の遠位側に残す。針がスリット70から完全に引き抜かれると、スリット70はこの軸方向の流路を密閉する。血管外システム10の中心軸を通る軸方向流路が完全に密閉されると、血液は、セプタム14の外面に沿って流れ溝40の中を移動するように強制され、引き続きフラッシュバック確認を提供する。血管外システムから針を抜き取っている最中およびその後も、内部構造物14は、その挿入構成を維持して、内部構造物を通り越す流体の流れを調節することができることに留意されたい。したがって、調節された流速が、カテーテルハウジング内における流体の前進速度を制限する実施態様では、針が引き抜かれた後もこのような制限を維持することができる。
血管外システム10の大部分の利用法では、針が引き抜かれた後、カテーテルハウジング18が血管アクセス装置に結合される。図24に示されているように、カテーテルハウジング18は、別個の血管アクセス装置92の雄型の先端90によってアクセスされる。先端90が、セプタム14の接触面50に力を加えると、セプタム14は、流れ溝40内で潰され、遠位方向に押され、第2の構成、すなわち留置構成をとる。いくつかの実施態様では、セプタム14を遠位方向に押す程度をより大きくまたはより小さくすることによって、複数の留置構成を使用することができる。図示されているように、セプタム14を遠位方向に動かすと、流れ溝40の容積は広がり、装置92がそこを通して流体を注入することができる、より制限のない血管アクセスを別個の血管アクセス装置92に提供する。流体は、装置92のルーメン94から、セプタム14の室52へ移動し、室52から流れ空間48に入り、流れ空間48から、セプタム14の外面に沿って、流れ溝40内を、患者の血管系に向かって遠位方向に移動する。注入後、図25に示されているように、カテーテルハウジング18から装置92を取り外すことができる。
このように、図1から図25を参照して説明した実施形態は、いくつかのカテーテルアセンブリ12に組み込むことができ、ルーアーの作動によって潰れ、弁として動作することができる、セプタム14などのコンパクトな単一の構成要素を有する血管外システム10を提供する。このようなカテーテルアセンブリ12は、末梢、PICC、正中線および/または動脈カテーテルアセンブリなどの従来の任意の血管アクセス装置を含むことができる。セプタム14は、それぞれのカテーテルアセンブリ12の内部ルーメン32内に位置する。セプタムは、1つには、針のカニューレの外面の周囲を密封して、血液が血管外システム10の中心軸に沿って移動することを防ぐ血液障壁の働きをすることができる。セプタムは、カテーテルハウジングの内径と係合し、さらに、様々なルーアー進入深さに対応することができるカテーテルハウジング18のルーメン32内のある移動範囲を提供する。
セプタム14は、ルーアーによってアクセスされたときに、バレル34の流れ溝40の空間内に潰れ、血管外システム10の様々な流体室の間の流体連通を潜在的に変化させる。カテーテルハウジングの内面および/またはセプタムの外面は、セプタムが作動し、または他の方法でセプタムがルーメン32内を遠位方向に前進する前、前進中、および前進後の血液および/または注入流体の主要な移動経路となる流れ溝を含むことができる。血管外システム10内の任意の表面のフラッシュ溝は、血液がセプタム14の外側保持リング44を迂回することを可能にすることができる軸方向の溝または他の溝として形成することができ、したがって、血管外システム10の操作者に、制御された速度の3次の血液フラッシュバック確認を与えることができる。この制御された速度は綿密に計算することができ、このような計算の例は後述する。
図1から図25を参照して説明した実施形態は、従来の血管外システムに優る複数の利点を提供する。例えば、血管外システムは、制御されていない量の血液がカテーテルハウジング18の近位端から溢れ出すことを防ぐが、カテーテルハウジング18内における血液のフラッシュバックは完全には排除しない。このような血液のフラッシュバックは、血管外システム10の眼に見える室の中を制御された速度で流れ続けることができ、血管外システム10の操作者に、血管外システム10を操作し、その好ましいまたは必要な構成要素または他の血管アクセス装置を交換する十分な時間を与える。例えば、上で論じたように、ある目標流速は、カテーテルハウジング内を血液が約1インチ/分の速度で前進することを可能にすることができる。この制御された血流速度は、システム10の操作中に漏出または溢出を引き起こし得る制御されていない大きな速度で血管外システム10内を血液が流れることを妨げる。
さらに、システム10の内部セプタム14は、既存の血管外システムの現行の臨床的治療の変更を要求しない。むしろ、システム10の操作者は、他の血管外システムを使用するのと同じように、システム10を使用することができる。しかし、本発明のシステムの利点は、このようなシステムに対しても有効である。
さらに、セプタム14およびその任意の等価物または変形物を、既存のカテーテルプラットホーム内で使用することができる。さらに、前述のとおり、バレル34の長さは、ルーアーアクセス装置の様々な進入深さに対応し、それによって比較的に汎用性の高い血管外システム10を提供する。全ての国のセッティングおよび/または臨床セッティングにおいて、全ての別個の血管アクセス装置および/またはルーアーアクセス装置の雄型の先端が使用可能というわけではないため、カテーテルアセンブリ12の近位端の汎用性の高い雌型ルーアー先端アダプタは本発明に重大な利点を提供する。
さらに、図1から図25を参照して説明した実施形態の制御されたフラッシュバック特徴は、完全に密閉され、血管外システム内の一切の血流を妨げるこれまでの弁に優る利点を示す。比較的に密閉されてないシステム10に制御された流れを提供することによって、血管外システム10の全ての操作ステップ中に、針および/またはカテーテル先端を適正に位置決めし、配置し、患者の血管系内に維持するのに必要な重要な情報が、システム10の操作者に与えられる。このような連続情報は、他の以前の弁および/または血管外システムの全ての動作ステップにおいて使用可能というわけではない。セプタム14は、セプタム14が活動化された後で別個の血管アクセス装置への流体アクセスを提供するためにセプタム14および/またはセプタム14のスリット70に穴をあけることができる複数の構成要素を提供する以前のシステムにおける必要性も排除する単一の構成要素である。セプタム14は、流体空間48などの複数の流体通路を含むため、流体は、セプタム14が活動化された後に、追加の障害なしに、セプタム14の内部およびセプタム14の周囲を経て、別個の血管アクセス装置から注入された流体を受け取る十分な容積を有する流れ溝40に向かって流れることができる。したがって、以前のシステムは、システム10の中心軸に沿って流体を流したが、本発明のシステム10は、セプタム14の外面に沿った主流路を提供する。
血液フラッシュバック、血液の抜取り、および患者の血管系への流体注入のための流体連通を提供するために、流れ空間48および/またはセプタム14の胴部82の壁内に形成された穴に加えて、あるいはそれらの代替流路として、内部隔壁ディスク72を貫通する穴などの他のフラッシュ特徴部、またはシステム10の様々な操作ステップにおいてシステム10の様々な流体室間の流体連通を提供する他の特徴部を使用することができる。
図1から図25を参照して説明した実施形態および本発明の範囲に含まれる他の実施形態は、血液密度、粘度、静脈圧および/または大気圧の変化に応じた制御された速度で、空気、血液および/または他の流体が通過することを可能にする。前述のとおり、血管外システムの意図された使用法および血管外システムの現在の操作構成に応じて、内部構造物14の外面に沿った流速を変化させることができる。例えば、血管外アセンブリが挿入され、流体が注入されているとき、または血液が抜き取られているときには、特にシステム10内の血流に関して、セプタム14の弁の周囲の流速を、カテーテル管16内のカテーテル管16の内面と針カニューレの外面との間の流速よりも大きくすることが好ましい。献血または分析のために血液を抜き取る状況では、溶血を防ぐために、カテーテル管16がシステム10内の流速制限要素であることを保証することによって、剪断および曝露時間を最小化することができる。したがって、システム10の他の部分ではなくカテーテル管16が流速制限要素となるように、血管外システム内の様々な流れ空間の幾何形状を規定することができる。しかしながら、フラッシュバック速度を制御するなど、システム10の様々な代替目的を達成するため、システム10の様々な他の部分を流速制限要素とすることができる。本明細書で論じた原理を達成するのに適当な血管外システム10の様々様々な流れチャネルのサイズを決定するため、様々な計算を実行することができる。以下に、例示的な式および計算を、それらの式の変数に対する例示的な値とともに示す。以下に示す計算は、これらの式を使用する方法の例であり、それらは、血管外アセンブリの変数値または結果を代表するものではない。例えば、流速、サイズおよび他の値は、本明細書に提示されたものとは異なることがある。
溶血を最小化し、システム10内の流速を最大化し、かつ/または、別個の血管アクセス装置92がアクセスの前の制御された血液のフラッシュバックを可能にするために、以下の式を使用して、流れおよび/またはフラッシュ溝40、ならびに/あるいは血管外システム10内の流体がそこを流れることができる他のチャネルのサイズを決定することができる。以下の計算は、グリセリンを含むH2Oなどの血液に似た流体の、粘度および密度を含む特性を仮定する。以下の計算はさらに、患者の血管系に挿入する前と挿入直前の両方において、カテーテル管16の先端の大気圧が0ポンド/平方インチ(psi)であると仮定する。
血管外システム10内の流速は、任意の1つまたは複数の流れ空間の構成によって制限することができる。上で論じたように、いくつかの実施態様では、またはある使用段階においては、流速が、少なくとも1つには、内部構造物14によって制限されることが好ましく、他の状況では、流速が、主にカテーテル管16によって制限されることが好ましい。重要な1つの流れ空間は、セプタム14に隣接したまたはセプタム14に近い流れ溝40内の流速を含む。流れ溝40の領域内の流速は、下式を使用して計算することができる。
Figure 0005216600
上式で、Qは、流れ溝40内の流速である。
上式において、deqは、全ての流れ溝40を合わせた領域の等価直径である。流れ溝40の領域の等価直径は下式を使用して計算することができる。
Figure 0005216600
上式で、Aは流れ溝の面積であり、これは、セプタム14が所与の位置ではあるときに流れ溝40の寸法を測定することによって計算される。挿入構成と留置構成など、セプタムが異なる位置にあるときには、流れ溝の面積Aは変化し得ること、および、溝内の流速Qもそれに応じて変化することに留意されたい。変数P3は、血管外システム10内に存在し得る任意の圧力である。変数P2は大気圧である。変数μは0.0002ポンド/インチ・秒であり、流れ溝40内のシミュレートされた血流のパラメータを表す。変数Lは、セプタム14の全長を通過するために流体が流れなければならない流れ溝40に沿った長さを表す。変数K3_2は、ウェッジ26の近位端からセプタム14の近位端までの損失係数(loss factor)を表す。この損失係数は、血管外システム10内の任意の長さに沿って計算することができる。一般的な血管外システム10では、損失係数が、複数の90度のベンド(bend)、ならびにリザーバからチャネルへ、およびチャネルからリザーバへの流体遷移を含む。損失係数の計算には他の因子を含めることができる。
例示的な一例では、変数Aを0.0054平方インチ、圧力値P3を0.922psi、P2を0psiとすることができる。指示されたとおり、変数μは、溝内のシミュレートされた血流から決定されたパラメータを表し、0.0002ポンド/インチ・秒とすることができる。長さLは適当な測定値とすることができ、この例示目的で言えば、0.2043インチ(0.5189cm)とすることができる。この例示的な計算を続けると、損失係数計算は、6つの別個のそれぞれの流れ溝40に対して7.5であり、全体の総損失係数(K3_2)は45になる。これらの変数の値を上式に当てはめて流速(Q)を計算すると、Q=241.2245mL/分となる。この流速241.2245は、血液または静脈内流体などの他の同等の流体とすることができる流体が、セプタム14の外面とカテーテルハウジング18の内面との間およびセプタム14の近位端の流れ溝40を出るときの体積流量である。
セプタム14が存在する条件で流れ溝40内の流速(Q)を決定する他に、セプタム14がないシステム10のカテーテル管16内の流速を決定することが望ましいことがある。このような計算は、セプタム14がない場合のシステム10内の最大流速を明らかにするであろう。このような計算を使用して、分析または献血のために抜き取られた血液および/または注入された流体など、カテーテルを通過する流体を汚染しまたは損なう危険を低減させることができる。セプタム14がない場合の流速が、一般的なカテーテルアセンブリ内の流速と同じか、または同様である場合、この流速を決定するための式は、これまでに、非特許文献1などによって研究され、発表されている。変数Qcとして識別されるこの流速を計算する1つの適当な方法は下式を使用することができる。
Figure 0005216600
変数d1は、カテーテル管16の最も遠位側の先端の内径であり、これは、計算の目的上、カテーテル管16とともに機能するであろう針のカニューレの外径に近いと仮定することができる。カテーテル管16の最も遠位側の先端のカテーテル管16の内径は、特定の管16と組み合わせて使用される針のゲージによって変化する。14から24までの複数の針ゲージおよびそれらの関連カテーテル管16の直径を下表に示す。
Figure 0005216600
変数P3およびP1は、システム10内(P3)およびカテーテル16の最も遠位側の先端(P1)の異なる圧力を含む。これらの圧力は、変数P3に対しては0.922psi、変数P1に対しては0psiなど、様々な値を含むことができる。変数μは、前記の値と同じ値、すなわち0.0002ポンド/インチ・秒を含むことができる。変数L1_2は、その最も遠位側の先端からその最も近位側の端までのカテーテル管16の長さを表す。例えば、先端22から図1に示された近位テーパ30の近位端までの長さは、カテーテル管16とともに使用される針の特定のゲージによってシステム10ごとに異なる。下表は、カテーテル管の長さの様々な値の例を対応する針ゲージとともに示す。
Figure 0005216600
変数K1_2は、カテーテル管16の全長にわたる損失係数を表す。損失係数K1_2は以下の計算を使用して計算することができる。
Figure 0005216600
上の計算の変数fは、カテーテル管16の全長にわたる摩擦係数を表す。摩擦係数も、変数d1およびL1_2と同様に、カテーテル管16とともに使用される針ゲージによって異なる。下表は、非特許文献1から引用した様々な針ゲージに対応する様々な摩擦係数を示す。それぞれの針ゲージに対応する摩擦係数は、対応するカテーテル管の全長にわたる摩擦係数を表す。
Figure 0005216600
上式を使用して、カテーテル管16の全長にわたる損失係数を計算すると、様々な針ゲージに対応する様々な変数K1_2の値を、下表に示されているように計算することができる。
Figure 0005216600
セプタム14のないカテーテル22を出る体積流量、すなわち流速Qcを計算する式に、上記の変数のそれぞれの値を当てはめることによって、下表に示す結果が得られる。
Figure 0005216600
上記の例の流速Qの結果と流速Qcの結果を比較することによって、14ゲージ針を除く全てのゲージサイズで、241.2245mL/分である流れ溝40内の流速Qが、カテーテル管16内の流速Qcよりも大きいことは明らかである。したがって、流速Qを決定するためにこの例示的な例で使用されるパラメータおよび値は、流体の流れが内部構造物14によって相対的に制限または調節されていない留置位置に構成された血管外システムに対応する。いくつかの実施態様では、留置位置にあるときに、セプタム14ではなく、カテーテル管16および/またはカテーテル先端22が流速制限要素であることを保証することが好ましいことがある。したがって、上記の例は、16ゲージ針およびそれより小さな針とともに使用するのに適している。14ゲージ針およびそれよりも大きな針に関して、例えば溶血を最小化するため、および/または流速を最大化するためにこのような構成が望ましいときには、カテーテル先端22および/またはカテーテル管16がシステム10内の流速制限要素であることを保証するため、流れ溝40または他の流れチャネルの面積を十分に増大させることができる。しかし、前述のとおり、他の実施態様において、または他の使用段階中に、内部構造物14が流れを制限することによって、カテーテルハウジング内の流体の流速を制御し、調節することが好ましいこともある。
図26を参照すると、14ゲージ針に対応したカテーテル管16内の流れ、18ゲージ針に対応したカテーテル管16内の流れ、およびセプタム14の周囲の溝40内の流れを比較したグラフに、上で計算された結果と同様の結果が示されている。図26のグラフに示された結果もやはり、セプタム14の周囲の流れ溝40内の流速は、18ゲージ針に対応したカテーテル管16内の流速よりも大きいが、14ゲージ針に対応したカテーテル管16内の流速よりも小さいことを示している。血管外システム10内の様々な流速を計算し、比較する他に、システム10内の予想される溶血レベルを決定するために、セプタム14の近くの流れ溝40を横切る血液の剪断応力および曝露時間を決定する計算も役立つことがある。流れ溝40内の予想される溶血レベルを決定することによって、システム10の製造者は、流れ溝の適当な寸法および面積を決定することができる。流れ溝40の溶血は、定数C・exp(S)によって計算することができる。この式で、変数Sは、下式を使用して計算することができる剪断応力に対する曝露を表す。
Figure 0005216600
変数t_fgは、剪断応力に対する血液の暴露時間を見積もる下の計算を使用して計算することができる。
Figure 0005216600
変数μ、Lおよびdeqについてはすでに定義した。変数P5は0psiであり、変数P6は69000Pa(血液の蒸気圧、すなわち血液内の細胞の損傷を引き起こすことなく注射器で引っ張ることができる最大真空)である。本明細書において以前に述べた値を上式の変数に当てはめると、剪断応力に対する血液の曝露時間の結果t_fg=1.64×10-5秒が得られる。t_fgの値は、流れ面積(deq)、長さ(L)などの入力変数によって変化することに留意されたい。一般に、t_fgは、1×10-6よりも大きな任意の値を有することができることが観察されている。変数t0は0.0158秒である。変数τ_fgは、流れチャネル40内の血液の剪断応力を決定するために、下式を使用して計算することができる。
Figure 0005216600
上式の結果、τ_fgは70012.0303ダイン/cm2に等しいものとなる。
である。変数τoは1500ダイン/cm2である。
上の値を上式の変数に当てはめると、5.7664mg/dlに等しい流れ溝40内の溶血に対する結果が得られる。溶血レベル5.7664mg/dlは、10mg/dl
(眼に見える溶血のしきい値)よりも低く、30mg/dl(化学検定で干渉が生じないしきい値)よりも低いため、上の例の流れ溝40の面積は、所望の溶血レベルを維持するのに十分である。
上記の例示的な計算は一般に、セプタム14が、一般により大きな流速およびより大きな流れ空間を提供する留置構成として配置されているときの流速および条件を決定することを対象としている。しかし、このような計算および同様の計算は、内部構造物14によって流体の流れを調節するように適合された挿入構成の血管外システム10を構成するための操作条件および/または製造仕様を決定する際にも役立つことができる。例えば、システム10の近位端から血液が溢れ始めることなく血液がシステム10を流れることができる時間を決定することが望ましいことがある。カテーテル管16の最も遠位側の先端から、カテーテルハウジング18の最も近位側の端まで血液が移動するのに必要な時間の計算は、静脈圧、大気圧、セプタム14の長さ、フラッシュ溝40の面積、システム10の全長にわたる損失係数、システム10内の血液の体積流量、血液を収容することができるシステム10内の総容積などの複数の変数の計算および検討に含めることができる。前述の議論と同様に、これらの変数に対する例示的な値を利用した例示的な計算を以下に示す。以下で使用される変数に対する例示的な値は、いくつかの実施態様に対しては正確だが、本開示の範囲に含まれる他の血管外システム10は異なる結果を与えることがある。例えば、セプタム14の近位端とカテーテルハウジング18の近位端との間の内室32の空間を満たすのに、以下の例は0.3982秒の総時間を与える。しかしながら、他のシステムでは、同じ空間を満たすのにより多くの時間をとることがある。以前に論じたとおり、本開示の範囲内の例示的な血管外システム10は、約1インチ(2.54cm)/分の流体前進速度に対応する流速を提供するように適合された挿入構成を提供することができる。
室32内の空間を満たすのにかかる時間は、総充填容積(fill_volume)をシステム10内の流体の流速(Q_vg)で割ることによって計算される。この室32の端の空間を満たすのにかかる時間を決定する計算では、以下の式および変数の例を使用することができる。
P_v=0.5psi (平均静脈圧)
P_rs=0psi (大気との通気)
L=0.2043インチ(0.5189cm) (弁長)
A_vg=0.001平方インチ(0.006cm2) (フラッシュ溝の面積)
Figure 0005216600
L_hub=0.135インチ(0.343cm)
D_hub=0.169インチ(0.429cm)
Figure 0005216600
Fill_Volume=0.0496mL
Figure 0005216600
Time_To_Fill_the_Hub=0.3982秒
上記の計算で述べられた損失係数はいずれも、摩擦の変動を引き起こすことができるシステム10内の任意の環境を含むことができる。簡単にするため、90度のベンド、リザーバ−チャネル入口、およびチャネル−リザーバ入口を使用した。しかしながら、弁における摩擦損失係数、180度の返しベンド、管入口(リザーバ−パイプ)、エルボー(elbow)、ティー(tee)、パイプ出口(パイプ−リザーバ)、および/または他の摩擦損失係数環境など、計算可能な様々な摩擦損失係数を使用することができる。このような摩擦損失係数環境は、グローブ(globe)、アングル(angle)、ゲート(gate)、ばねチェック(spring check)、フランジおよび/またはねじの付いた返しベンド、スクエア接続(square connection)、ラウンド接続(rounded connection)、リエントリ(re−entry)、90度アングル、45度アングル、ラインフロー(line flow)、ブランチフロー(branch flow)、および/または他の摩擦損失係数環境構造を含むことができる。
本発明は、本明細書に広く記載され、添付の特許請求項において請求されたその構造、方法または他の必須の特性を逸脱しない他の特定の形態で具体化することができる。記載された実施形態は、あらゆる点において、単に例示のためのものとみなすべきであり、限定のためのものと考えてはならない。したがって、本発明の範囲は、以上の説明によってではなく、添付の特許請求項によって指示される。特許請求項の等価物の意味および範囲に含まれる全ての変更は、特許請求項の範囲に包含される。
血管外システムの断面図である。 図1の血管外システムの近位端面図である。 図1の血管外システムの遠位部分の拡大断面図である。 カテーテルハウジングの側面図である。 図4のカテーテルハウジングの近位端面図である。 図4のカテーテルハウジングの遠位端面図である。 図6の線A−Aに沿って切った図4から6のカテーテルハウジングの断面図である。 セプタムの側面図である。 図8のセプタムの近位端面図である。 図8のセプタムの遠位端面図である。 図10の線A−Aに沿って切った図8から10のセプタムの断面図である。 図8のセプタムの側面および近位端の透視図である。 図8のセプタムの側面および遠位端の透視図である。 カテーテルハウジングおよびカテーテルハウジング内のセプタムの断面図である。 図14のセプタムおよびカテーテルハウジングの一部分の拡大断面図である。 図14のカテーテルハウジングおよびセプタムの近位端面図である。 セプタムがない図14のカテーテルハウジングの近位端面図である。 セプタムの側面図である。 図18のセプタムの近位端面図である。 図18のセプタムの遠位端面図である。 図18のセプタムの側面および近位端を示す透視図である。 図18のセプタムの側面および遠位端を示す透視図である。 血管外システムの一部分の断面図である。 血管アクセス装置に固定された血管外システムの一部分の断面図である。 血管外システムの一部分の断面図である。 血管外システム内の様々な流体流速を比較したグラフである。

Claims (22)

  1. カテーテルハウジングと、
    前記カテーテルハウジングに収容されて第1位置および第2位置間で移動可能なセプタムであって、前記カテーテルハウジングを近位側の室と遠位側の室とに区画するセプタムと
    前記カテーテルハウジングの内面と前記セプタムの外面との間の少なくとも1つの流れ溝と
    を含み、前記セプタムが前記第1位置にあるときと前記第2位置であるときとで、前記少なくとも1つの流れ溝の容積が変化することを特徴とするカテーテルアセンブリ
  2. 記少なくとも1つの流れ溝はその長さ方向に沿って深さが変化することを特徴とする請求項1に記載のカテーテルアセンブリ
  3. 前記少なくとも1つの流れ溝は前記セプタムの全長に沿って延在していることを特徴とする請求項2に記載のカテーテルアセンブリ
  4. 前記少なくとも1つの流れ溝は少なくとも6つの流れ溝を含むことを特徴とする請求項3に記載のカテーテルアセンブリ
  5. 前記セプタムおよび前記カテーテルハウジングと連絡した保持構造物および対応する保持構造をさらに含み、前記保持構造物および前記対応する保持構造は、前記セプタムを、前記第1位置に、少なくとも一時的に保持することができることを特徴とする請求項に記載のカテーテルアセンブリ
  6. 前記対応する保持構造は、前記保持構造物が前記対応する保持構造と係合しているときに、前記保持構造物を通り越して流体が流れることを許容する保持空間を含むことを特徴とする請求項5に記載のカテーテルアセンブリ
  7. 前記セプタムは、隔壁ディスクを有することを特徴とする請求項に記載のカテーテルアセンブリ
  8. 前記保持構造物は前記セプタムの外面から突出する環状の保持リングであり、前記対応する保持構造は環状の保持空間であることを特徴とする請求項5に記載のカテーテルアセンブリ。
  9. 前記第1位置では、前記環状の保持リングと前記少なくとも1つの流れ溝との間を流体が2.54cm/分の速度で流れることを特徴とする請求項に記載のカテーテルアセンブリ
  10. 前記第2位置では、前記セプタムが前記第1位置にあるときよりも、前記環状の保持リングと前記少なくとも1つの流れ溝との間を流体が大きな速度で流れることを特徴とする請求項に記載のカテーテルアセンブリ
  11. 前記セプタムは一体構造を有することを特徴とする請求項1に記載のカテーテルアセンブリ
  12. 前記カテーテルアセンブリとともに様々な別個の血管アクセス装置を使用することができ、前記セプタムは、前記カテーテルアセンブリとともに使用することができる前記別個の血管アクセス装置の様々な長さに対応する前記カテーテルハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のカテーテルアセンブリ
  13. 患者の血管系にアクセスする血管外システムであって、
    カテーテルハウジングと前記カテーテルハウジングに固定されたカテーテル管とを含むカテーテルアセンブリと、
    前記カテーテルハウジング内に移動可能に収容され、外面を含むセプタムと、
    前記セプタムの前記外面から突出する環状リングであって、前記セプタムが前記カテーテルハウジング内を移動するときに、前記カテーテルハウジング内で第1位置および第2位置間で移動可能な環状リングと、
    前記カテーテルハウジングの内面に形成された少なくとも1つの流れ溝であって、前記環状リングの前記第1位置および前記第2位置間に延在するとともに、長さ方向に沿って深さが変化するようにされた少なくとも1つの流れ溝と
    を含むことを特徴とする血管外システム。
  14. 記カテーテルハウジングの前記内面に形成され、前記環状リングと係合することで、前記セプタムの前記環状リングを、前記第1位置に、少なくとも一時的に保持する環状空間をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の血管外システム。
  15. 患者の血管系にアクセスする血管外システムであって、
    内部ルーメンと長手軸とを有するカテーテルハウジングであって、前記内部ルーメンが内面を有しているカテーテルハウジングと、
    前記カテーテルハウジングの前記内部ルーメン内に移動可能に収容され、前記カテーテルハウジングを近位側の室と遠位側の室とに区画するセプタムであって、その外面から突出する保持リングを有し、前記セプタムが前記カテーテルハウジング内を移動するときに、前記保持リングが前記カテーテルハウジング内で第1位置および第2位置間で移動可能であるセプタムと、
    前記内部ルーメンの前記内面と前記保持リングの外面との間の少なくとも1つの流れ溝であって、前記流れ溝と前記保持リングとの間の領域に流れ領域が画成され、前記流れ溝はその長さに沿って深さが変化し、前記保持リングが前記カテーテルハウジングの前記長手軸に沿って前記第1位置および前記第2位置間で移動するときに、前記流れ領域が変化するようにされた少なくとも1つの流れ溝と
    を含むことを特徴とする血管外システム。
  16. 前記内部ルーメンの前記内面に形成され、前記保持リングと係合することで、前記セプタムの前記保持リングを、前記第1位置に、少なくとも一時的に保持する保持空間をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の血管外システム。
  17. 前記保持空間よりも前記流れ溝の深さが大であることで、前記保持空間に前記保持リングが係合しているときにも、前記保持リングを通り越して流体が流れることが許容されることを特徴とする請求項16に記載の血管外システム。
  18. 前記カテーテルハウジングの内面と前記保持リングの前記外面との間に少なくとも1つ追加された流れ溝をさらに含み、前記流れ溝が流れ領域を画成し、前記少なくとも1つ追加された流れ溝は、その長さ方向に沿って深さが変化することを特徴とする請求項15に記載の血管外システム。
  19. 前記流れ溝は、前記カテーテルハウジングの前記内面に形成されていることを特徴とする請求項15に記載の血管外システム。
  20. 前記流れ溝は、前記カテーテルハウジングの前記内面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のカテーテルアセンブリ。
  21. 前記少なくとも1つの流れ溝は少なくとも2つの流れ溝を含むことを特徴とする請求項13に記載の血管外システム。
  22. 前記環状空間よりも前記少なくとも1つの流れ溝の深さが大であることで、前記環状空間に前記環状リングが係合しているときにも、前記環状リングを通り越して流体が流れることが許容されることを特徴とする請求項14に記載の血管外システム。
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