KR100435102B1 - 복막투석용카테터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 복막 투석에 사용되도록 의도되고, 복막 투석액의 공급 및 제거 장치와 연결하기 위하여 배치된 근위 단부와 복막강 내부에 위치되도록 의도되고 팁 개구부(17)와 다수의 홀(21, 22)이 마련되는 원위 단부를 구비하는 카테터에 관한 것이다. 상기 팁 개구부는 제한부(19)와 디퓨져(20)로 구성된 삽입물(18)을 구비한다. 이에 따라, 팁 개구부를 통하여 나가는 흐름은 총 유량의 20% 내지 25%로 감소되며, 디퓨져 때문에 유출 속도는 낮게 유지된다. 제한부(26)는 홀을 구비하는 카테터의 부분을 따라서 팁 개구부로부터 측정시 카테터 벤트 영역의 약 2/3 지점에, 위치될 수도 있다. 카테터 측벽의 홀은 팁에 가장 인접한 홀의 직경이 작고, 반면에 제한부(26) 근처의 홀은 보다 큰 단면적을 갖도록 다른 크기를 가질 수도 있다. 팁에서 볼 때 제한부에 가장 인접한 홀은 작은 단면적을 가지며, 이어서 큰 단면적을 가지는 홀이 뒤따른다. 이러한 방식으로, 팁 개구부 뿐만 아니라 다른 크기의 홀을 통과하는 유출 속도는 거의 같아진다.

Description

복막 투석용 카테터{CATHETER, IN PARTICULAR FOR PERITONEAL DIALYSIS}

복막 투석에 있어서, 카테터는 복강으로 투석액을 주입하거나 복강으로부터 투석액을 추출하는 데 이용된다.

통상적으로 이용되는 카테터는 직선형 또는 나선형일 수 있는 소위 텐크호프-카테터(Tenckhoff-catheter)이다. 이 카테터는, 복막 섬유가 성장 부착될 수 있는 2개의 데이크론 패드(dacron pad)가 결합되어 외과수술에 의한 삽입 후에 카테터를 제 위치에 고정하는 실리콘 튜브로 구성되어 있다.

카테터의 근위단은 커넥터에 의해 투석액 공급 기구에 연결된다. 카테터의 원위단은 그 측벽에 다수의 홀이 마련되고, 일반적으로 개구로 종결된다.

이러한 카테터에 있어서의 한 가지 문제점은, 카테터의 홀이 흡입 압력의 영향에 기인하여 외부로의 유출 단계 중에 막힐 수 있다는 것이다. 내부로의 유입 단계 중에, 과도한 고속 흐름은 카테터를 복강 안으로 이동시킬 수 있다. 유체가 유출될 때 발생하는 힘은 카테터의 선단을 심하게 요동치게 하여, 흐름이 시작될 때 카테터를 변위시킨다. 이러한 카테터의 이동은 카테터를 교환해야 하는 이유 중 하나다. 이러한 이동은 감염에 대한 복막의 민감성에도 영향을 끼칠 수 있다.

또한, 액체는 측부의 홀을 통하여 카테터로부터 유출되며, 측방으로의 유속이 과도하게 크면, 환자가 불쾌감을 느낄 수도 있다. 전방으로의 유속도 환자의 불쾌감을 야기할 수 있다.

다른 목적을 위한 카테터가 특허 문헌에 교시되어 있다. 예컨대 특허 명세서 EP-A1-185 865호는, 카테터 측부의 홀이 조직의 내부 성장(ingrowth)에 의해 막히는 것을 방지하는 원반 형태의 여러 개의 스페이서를 갖춘 삽입 가능한 복강 내 카테터(intraperitoneal catheter)에 관한 것이다. 또한, 상기 스페이서는 외부 이송 유속이 최대인 홀로부터 멀리 떨어져 유지되는 복막에 보호 효과를 제공할 수도 있다. 카테터의 원위단은 보통은 폐쇄되지만 개방될 수도 있다.

특허 명세서 EP-B1-381 062호는 치료 유체를 균등하게 분배하기 위한 카테터를 설명하며, 카테터의 측벽을 따라서 다수의 홀이 마련되어 있는 카테터를 개시하고 있다. 홀의 직경은 카테터의 차단된 원위단을 향할수록 증가한다. 매우 작은 홀은 레이저 기술에 의해 형성되며 장방형 또는 타원형이다.

특허 명세서 WO 89/02290호는, 뇌의 뇌실계(ventricular system) 내에 배치하기 위한 카테터를 개시하고 있다. 이 카테터에는 카테터 벽에 대한 수직선에 대해 비스듬하게 많은 홀이 천공되어 있다.

특허 명세서 US-A-5 057 073호는, 환자의 정맥 안으로 삽입되어 혈액 투석 치료에 사용하기 위한 이중관 카테터(double-lumen catheter)를 개시하고 있다. 셀딩거 사(Seldinger's thread)와 카테터 원위단의 팁 개구에 의해 삽입되는 카테터에는 셀딩거 사의 둘레에 끼워지도록 축소 내경부가 형성되어 있다. 카테터의 벽에는 카테터의 내외로 혈액을 통과시키기 위한 복수의 홀이 마련되어 있다.

특허 명세서 EP-B1-191 234는 의료용 튜브에 홈 또는 슬릿을 마련하는 공정을 개시하고 있다.

개방 원위단이 있는 복막 투석용 직선 카테터(straight catheter)에 있어서는, 전체 유량의 2/3 정도로 많은 부분이 팁 개구를 통하여 유출된다. 그로 인하여, 높은 유출 속도가 야기되어 복막의 섬유에 손상을 입힐 수 있다. 또한, 축방향으로의 유체의 유출로 인하여 카테터의 팁에 작용하는 힘이 과도하게 커진다. 바로 이러한 힘이 카테터를 심하게 요동치게 하여 흐름이 시작될 때 카테터를 변위시킨다. 특히 고속 시에 이러한 힘을 줄이는 것이 바람직하다.

전술한 문제점은, 보다 짧은 카테터에 있어서 측면 홀이 거의 없고 직선형 카테터인 경우에 더욱 커진다. 질량 유량이 커질수록, 팁을 통하여 유출되는 비율은 백분율로 본 때에 더욱 커진다. 유량이 2배이면, 개방 팁을 통과하는 유출 속도는 2배 이상 크고, 발생 하중은 4배 이상 크다.

본 발명은 특히 복막 투석에 사용되도록 의도된 카테터에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 카테터의 심한 이동을 방지하면서 높은 유속에 적합한 복막 투석용 카테터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 카테터는, 혈관과 관련된 상황뿐만 아니라 위, 장, 방광, 심장, 뇌 등 인체 내의 다른 강(cavity) 또는 맥관(脈管)과 관련된 다른 상황에서도 사용될 수 있다.

도 1은 CD-5001형의 카테터의 측면도이며 종래 기술에 따른 전형적인 예를 도시한 도면이고,

도 2는 도 1의 카테터를 관통하는 확대 단면도이며,

도 3은 도 2와 유사하지만 본 발명에 따른 팁 삽입물을 갖춘 카테터의 확대 단면도이고,

도 4는 카테터 내부의 압력 상태를 개략적으로 나타내는 다이어그램이며,

도 5는 카테터의 측면 홀에서의 개략적인 흐름 다이어그램이고,

도 6은 도 3과 유사한 단면도로서, 홀이 마련된 카테터 부분의 축소 내경부에서의 흐름을 개략적으로 도시하는 도면이며,

도 7은 도 3과 유사한, 본 발명에 따른 한 변형예의 단면도이고,

도 8은 도 4와 유사하지만, 축소 내경부를 갖춘 카테터 내의 압력 상태를 개

략적으로 나타낸 다이어그램이다.

본 발명의 목적은, 보다 고속의 흐름에 사용될 수 있고 보다 낮은 흐름 저항을 갖는 특히 복막 투석용으로 사용하게 되어 있는 카테터를 얻는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 카테터 팁에 있는 개구로부터 유출되는 흐름에 기인해 팁에 작용하는 힘이 최소화되는 카테터를 얻는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 측부의 홀을 통과하는 유출량이 가능한 한 동등한 카테터를 얻는 것이다.

카테터의 흐름 저항을 최소화하는 간단한 방법은 그것의 직경을 증가시키는 것이다. 그러나, 이것은 감염에 대한 민감성의 증가 또는 보다 큰 누설 위험 등과 같은 의료 문제를 발생시킬 수 있다.

직경은 변경하지 않고 흐름 저항을 최소화하기 위하여, 카테터 측벽의 홀과 팁의 총 면적을 증가시키는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 대부분의 액체는 카테터의 팁 개구를 통과하여 흐르고, 이는 환자와 카테터에 현저한 영향을 끼친다. 팁 개구(tip opening)를 통과하는 유량을 최소화함으로써, 유출되는 유량을 큰 면적에 걸쳐 분할하는 것이 가능한데, 이는 환자에게 바람직한 것이다.

그러므로, 본 발명에 따르면, 카테터의 원위단에는 축소 내경부가 마련되며, 그 결과 전체 유량의 보다 작은 비율이 팁 개구를 통하여 유출된다. 전체 유량의 50% 이하가 팁 개구를 통하여 유출되는 것이 바람직하고, 전체 유량의 20% 내지 25%가 팁 개구를 통하여 유출되는 것이 특히 바람직하다. 전체 유량의 5% 내지 10% 이상이 이 개구를 통과하도록 하기 위하여 팁 개구를 더 작게 하는 것도 가능하다.

상기 개구를 통과하는 유량이 전체 유량의 20% 내지 25%가 되도록 카테터에 축소 내경부가 마련되더라도, 상기 팁 개구를 통과하는 속도는 여전히 매우 크므로카테터의 팁에 가해지는 힘의 문제는 여전히 남는다. 상기 팁 개구부를 통과하는 유량을 완전히 제한하지 않고 상기 힘을 더욱 줄이기 위하여, 유량을 줄이는 축소 내경부와, 흐름 직경을 증가시키고, 그에 의해 유출 흐름의 속도와 하중 모두를 줄이는 원추형 디퓨저(diffuser) 모두가 팁에 마련될 수 있다.

전술한 바와 같이, 디퓨저의 주목적은 압력을 회복시키는 것이 아니라 유속을 줄이는 것이다. 유량을 위한 직경의 증가는, 액체가 디퓨저의 내면을 따라 부드럽게 흐르고 그로 인해 기복(relief)이 없도록 점진적으로 이루어져야 한다. 디퓨저의 적절한 팁 각도(α )는 3 내지 30° , 바람직하게는 5 내지 15° 이다. 약 8 내지 10° 의 팁 각도가 특히 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 팁은 그외의 부위에서는 융착 또는 접착제에 의하여 관형 카테터에 고정되는 개별 부품, 즉 팁 삽입물로서 제조될 수 있다. 상기 삽입물은, 실리콘 또는 폴리우레탄과 같이 카테터의 나머지 부분과 같은 소재로 제조될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 삽입물은 티타늄 또는 텅스텐 같은 금속으로 제조된다. 이로 인해 카테터의 팁은 다소 무거운데, 이는 어떤 상황에서는 장점이 될 수도 있다. 삽입물에 생체 적합성이 있는 소재가 피복되는 경우, 즉 삽입물이 플라스틱 소재 내에 주형 성형되는 경우, 다른 금속을 사용할 수도 있다. 카테터의 제조 중에 삽입물을 카테터 내에 주형 성형할 수도 있으며, 이에 따라 단일 공정으로 제조된다.

카테터 측벽의 홀을 통과하는 유출량을 균등하게 분배하기 위하여, 이들 홀

은 카테터의 원위단에 가장 근접한 홀이 최소 직경을 갖도록 상이한 크기로 형성된다. 이러한 방식으로 홀을 형성함으로써, 유속이 크고 정압이 낮은 최초의 홀은, 정압이 높고 유속이 작은 팁을 향해 카테터를 따라서 원위단에 더 가깝게 위치한 보다 작은 홀의 유량과 동일한 유량을 갖는다. 또한, 카테터 내의 유체가 카테터의 단부를 향하는 유량 성분을 갖는다는 사실 때문에, 최초의 보다 큰 홀의 면적의 단지 작은 부분만이 유효한 유량에 사용된다. 본 발명에 따르면, 홀의 유효 면적을 증가시키기 위하여, 이들 홀은 카테터의 종방향으로 긴 타원으로 형성되어 있다.

홀을 통하여 유출되는 유속을 줄이기 위하여 복수의 홀을 마련해도 된다. 그러나, 너무 많은 홀이 마련되면, 카테터가 과도하게 연화되거나 약해진다. 직경이 너무 큰 홀이 사용되는 경우에도 똑같은 현상이 발생한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 원위단의 홀과 근위단의 홀 사이에서 카테터의 길이를 따라 축소 내경부가 배치될 수 있다. 축소 내경부는 보다 작게 만들어 질 수 있는 근위단의 홀에 대한 정압을 상승시키고, 동시에 유속을 저하시킨다.

그러므로, 크기가 상이한 홀이 카테터의 길이를 따라 배열되고, 근위단에서 볼 때 최초의 홀이 크고 타원형이며 그 후에 축소 내경부로 근접할수록 크기가 작아지는 반면에, 축소 내경부를 지난 직후의 홀은 다시 커지고 카테터의 원위단을 향할수록 크기가 작아질 수 있다. 이러한 방법으로, 모든 홀을 통과하는 유량이 실질적으로 동일해진다.

축소 내경부가 카테터 내에 도입되는 경우, 카테터는 전체 흐름 저항이 더커진다는 것을 예상할 수 있다. 그러나, 축소 내경부가 원위단으로부터 멀리, 예컨대 홀이 마련된 카테터의 부분을 따라서 계산할 때 원위단으로부터 2/3 만큼 떨어진 배출 카테터 영역(vented catheter region)으로 불리는 위치에 배치되면, 어느 정도 전체 흐름 저항은 어느 정도 감소된다. 그러므로, 축소 내경부가 카테터의 원위단으로부터 약 50% 내지 80% 사이의 지점에, 바람직하게는 원위단으로부터 측정할 때 배기 카테터 영역의 약 65%인 지점에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 카테터의 또 다른 특징, 장점 및 특성은 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 상세한 설명으로 명확해질 것이다.

도 1은 공지 형태의 카테터의 측면도를 보여주고 있다. 상기 카테터(1)는 가요성의 실리콘 튜브로 구성되는데, 이 튜브는 근위단(2)에서 투석액을 공급 또는 제거하기 위한 기구(도시 생략)와 연결되어 있다.

근위단(2)에서, 상기 카테터는 2개의 데이크론 패드(dacron pad 3, 4)를 포함하고 있다. 카테터가 외과수술에 의해 복강 내에 삽입될 때, 2개의 패드(3, 4)는, 복막 섬유가 성장하여 상기 패드(3, 4)에 부착되어 카테터의 위치를 고정시키고, 그에 의해 삽입 터널을 통한 감염을 예방할 수 있도록 삽입 터널 내에 위치된다. 카테터의 근위단(2)은 피부의 외측에 배치된다.

카테터의 원위단(5)은 복강 내부에 위치하며 그 측벽을 따라 다수의 홀(6)과 팁 개구(7)가 마련되어 있다. 이 카테터는 도 2에 확대 단면도로 도시되어 있다.

이 실시예에서, 카테터의 외경(d₁)은 5.0 mm이고 내경(d₂)은 2.7 mm이다. 길이가 90 mm일 수 있는 배기 카테터 영역을 따라 각각의 간격이 3.2 mm이고 홀의 직경이 약 0.7 mm인 56개의 홀이 마련될 수 있다. 상기 홀들은 크기가 거의 같다. 그러나, 이러한 관계는 다른 카테터들 사이에서는 상당히 변경될 수 있고, 각 제조자마다 독자적인 구조와 선호하는 것이 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카테터를 도시한다. 카테터(11)는 배기 카테터 영역(28)을 이루는 카테터의 벽을 따라서 복수의 홀(16)을 갖추고 있다.

카테터는 삽입물(18)을 구비하며, 이 삽입물은 축소 내경부(19)와, 편평한 단면 확장부(23; 원추형)가 있는, 예컨대 디퓨저 형태의 확장 부분(20)을 추가로 포함하는데, 이 삽입물(18)은 팁 개구부(17)에서 끝난다. 축소 내경부의 내경은 1.5 mm일 수 있으며, 디퓨저의 원추 각도는 약 8° 일 수 있고, 그 길이는 약 9 mm이고 최종 개방 직경은 약 2.7 mm, 즉 카테터의 원래의 내경과 같게 된다.

삽입물(18)은, 팁 개구를 통과하는 유속이 카테터 측벽의 홀을 통과하는 유속과 거의 같도록 치수가 정해지는 것이 바람직할 수 있다(이하에서 더 상세하게 설명한다).

전술한 치수의 경우, 팁 개구를 통과하는 흐름은 측면의 홀을 통과하는 흐름의 약 20%이며, 이것은 자체로 적합한 값을 나타낸다. 이러한 치수를 선택함으로써, 흐름이 카테터 팁에 가하는 힘은 그다지 크지 않게 되고 카테터를 너무 큰 각도로 이동시키지 않는 다는 장점, 즉 카테터의 이동이 방지되는 장점을 얻는다. 또한, 팁 개구를 통과하는 유속은 비교적 느리며, 이로써 복강에 대한 영향도 최소화된다.

특정 형태의 카테터에 있어, 팁 개구를 통과하는 흐름이 전술한 흐름보다 작다면, 예컨대 전체 유량의 5% 또는 10% 이상이면 적합하다. 이는 측벽에 많은 홀이 마련되어 있는 카테터의 경우에는 특히 사실이다. 특정 경우에는, 팁 개구가 존재하지 않는 것이 바람직할 수도 있다.

다른 경우에, 전체 유량의 50% 또는 그 이상과 같이 총 유량 중 보다 많은비율의 유량이 팁 개구를 통과하는 것이 보다 유리할 수도 있다. 그러나, 일반적으로 전체 유량의 약 20% 내지 25%가 팁 개구를 통과하는 것이 바람직하다.

삽입물(18)은 실리콘과 같이 카테터의 나머지 부분과 같은 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 전체 카테터는 동일 제조 단계에서 단일 부품으로 제조되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 삽입물(18)은 독립적으로 동일 재료 또는 다른 재료로 제조될 수 있고, 용접 또는 접착제를 이용해서 카테터 팁에 결합될 수 있는데, 이는 물론 생물학적 거부 반응이 없는 식으로 수행된다.

선택적으로, 삽입물은 폴리우레탄 또는 폴리카보네이트와 같은 생물학적 거부 반응이 없는 플라스틱 소재로 제조될 수 있다.

본 발명의 다른 변형예에 있어서, 삽입물은 티타늄 또는 텅스텐 같은 금속으로 제조되며, 그에 따라 플라스틱 소재로 제조되는 경우보다 어느 정도 큰 중량을 갖는다. 이는, 카테터의 팁이 복강 내에서 일반적으로, 유리하게는 자동으로 하방 지향되므로 바람직하다.

삽입물은 생물학적 거부 반응이 없는 플라스틱 소재 내에 매립될 수 있다. 정균 기능도 갖는 은과 같은 다른 소재도 사용될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에서, 홀(16)은 상이한 크기를 갖는 것으로 도시되어 있다. 크기가 상이한 홀을 이용하는 목적은 다양한 홀을 통하여 거의 동일한 유속으로 배출하기 위한 것이다.

도 4는 액체가 카테터의 팁을 향하여 이동할 때의 배기 카테터 영역 내에서의 압력 상태를 개략적인 다이어그램으로 도시한다. 카테터 내의 압력은, 유체의운동 에너지에 상응하는 동압(곡선 31 참조)과, 카테터의 벽에 대한 유체의 압력을 이루는 정압(곡선 32 참조)으로 구성되어 있다. 동압과 정압의 합은 전처 압력(곡선 33 참조)과 일치한다. 단순화하기 위하여, 정수압은 고려하지 않는다.

곡선 31로 도시된 바와 같이, 동압은 카테터의 팁을 향하여 갈수록 저하되는데, 이는 측면의 홀을 통하여 유출되는 유체에 기인하여 유체의 유속이 감소한다는 사실에 따른 것이다. 동시에, 정압은 곡선 32에 도시된 바와 같이 상승한다. 전체 압력은, 특히 카테터의 측벽에 대한 마찰 작용 때문에 약간 저하된다.

각 측면 홀(16)에서의 정압은 그 홀을 통과하는 유속을 결정한다. 그러므로, 측면 홀은 모든 홀로부터 동일한 유속이 얻어지도록 팁에 보다 가까울수록 직경이 더욱 작아져야 하며, 이에 따라 유체의 점성에 기인한 손실뿐만 아니라 홀의 측벽에 대한 마찰 손실이 유출 속도를 저하시킨다. 유출 속도의 저하는, 외측으로 갈수록 직경이 증가하는 원추형 홀에 의해 선택적으로 달성될 수 있다. 이러한 홀은 레이저 기법 또는, 원추형 스탬프와 같은 다른 방법으로 제조될 수 있다.

실제로, 홀의 직경이 정압에 정확하게 맞추어질 필요는 없으며, 통상적으로 2개 또는 3개의 다른 직경이 사용되는 것으로 충분하다. 도 3에서, 홀(21)은 카테터 팁과 인접한 소직경의 홀로서 도시되어 있고, 홀(22)은 카테터 팁으로부터 멀리 떨어진 대경의 홀로서 도시되어 있다.

도 5는, 카테터 측벽의 원형의 비교적 작은 홀(21)에 대한 흐름도를 개략적으로 도시한다. 측벽에 가장 가까이 위치하는 유선(24)을 따라서, 유체 입자는 비교적 속도가 작으며, 따라서 어떠한 어려움도 없이 정압에 의해 외측으로 방향을전환하여 홀(21)을 통하여 유출될 수 있다. 그러나, 측벽으로부터 멀리 있는 유선(25)을 따라서는, 유체 입자는 전향하기가 매우 어려워 홀(21)을 통과하기 전에 적합하게 방향이 전환되지 않는다. 그러므로, 홀(21)의 유효 표면적은 감소한다. 유효 표면적은 홀에서의 유체의 유속에 의존한다. 따라서, 동일한 유효 표면적을 얻기 위해서는, 홀의 단면적은 카테터 팁으로부터 멀어질수록 증가해야 한다.

그러므로, 카테터의 팁으로부터 더욱 멀어질수록 홀의 직경을 증가시키는 2가지 이유가 존재한다. 그러나, 카테터가 과도하게 약해지고 휘어지므로 홀의 직경을 너무 크게 증가시키는 것은 불가능하다.

그러므로, 본 발명에 따르면, 보다 큰 단면적이 필요한 홀에 대해서는 도 3에 명확하게 도시된 바와 같이 타원형의 홀(22)을 사용하는 것이 제안된다. 그로 인하여, 홀의 유효 표면적이 완전한 원형의 홀보다 잘 이용되는 장점이 얻어진다. 또한, 타원형의 홀은 카테터가 과도하게 휘어지지 않도록 카테터의 무결성에 덜 영향을 미친다.

전술한 방법에도 불구하고, 표면적이 충분히 큰 홀을 형성하는 것이 어려울 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 홀이 마련되어 있는 배기 카테터 영역의 거의 중간에 축소 내경부(26)를 배치하는 것이 제안된다. 그러나, 이러한 축소 내경부(26)를 사용하는 것은 선택 사항이다.

도 8에 개략적으로 도시된 바와 같이, 축소 내경부(26)는 그것을 따라 발생하는 마찰력과 그것을 횡단하여 발생하는 에너지 손실에 기인하여 전체 압력의 감소부(35)를 얻는데, 이는 축소 내경부 전후에서의 동압이 변하지 않으므로(즉, 유속이 같으므로) 정압이 축소 내경부에서 감소되는 것을 의미한다. 축소 내경부 전의 정압은 축소 내경부가 없는 경우보다도 어느 정도 크다.

그러므로, 팁으로부터 가장 멀리 떨어진 곳에 타원형 홀(22)을 사용하고, 이어서 팁에 가까이 축소 내경부(26)를 향할수록 작은 원형 홀(21)이 뒤따르는 것이 가능하다. 축소 내경부의 후에, 타원형 홀(22)이 다시 먼저 사용되고, 뒤이어 상기 팁에 가장 근접하게 작은 원형 홀(21)이 사용된다. 이러한 방식으로, 다양한 홀을 통하는 유속이 거의 동일하게 달성된다.

이러한 축소 내경부(26)를 갖춘 카테터의 전체 흐름 저항은 축소 내경부가 없는 경우보다 큰 것으로 예상할 수 있다. 그러나, 축소 내경부가 특정 방식으로 배치되면, 카테터의 전체 흐름 저항이 최소화될 수 있는 것으로 판명되었다. 축소 내경부가 홀이 마련된 카테터의 부분을 따라서 팁으로부터 약 2/3 지점에 배치되면, 축소 내경부가 존재하지 않는 경우와 비교해서 대략 동일하거나 심지어 작은 흐름 저항을 얻는다. 본 발명에 따르면, 팁으로부터 측정할 때 배기 카테터 영역 길이의 50 내지 80% 사이의 거리에 축소 내경부가 배치된다. 이러한 예상치 못한 결과는, 축소 내경부 앞의 홀이 이 부분에서 증가하는 정압에 기인하여 보다 효과적으로 사용될 수 있는 것을 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 카테터의 팁에서 볼 때 이하의 방법으로 구분되는 48개의 홀이 사용된다. 먼저, 직경이 0.8 mm인 10개의 원형 홀이 마련되며, 이어서 치수가 0.9 mm × 2.0 mm인 18개의 타원형 홀이 마련된다. 다음에, 축소 내경부가 있고, 이어서 직경이 0.8 mm인 10개의 작은 원형 홀이 마련되며, 치수가 0.9 mm × 2.0 mm인 10개의 타원형 홀이 후속된다. 홀 사이의 간격은 5 mm이다. 축소 내경부는 각종의 홀을 통과하는 유속이 가능하면 동일하도록 그 치수가 정해진다. 적합한 치수는 길이가 약 4 mm이고 내경이 2.0 mm이다. 이 크기는 축소 내경부의 내면의 형상과, 축소 내경부의 기하학적 형상(geometry)에 의존한다. 표면이 거칠거나 에지가 있으면, 축소 내경부는 짧아질 수 있다.

도 6에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 축소 내경부(26)는 그것을 지난 후의 유체 흐름에 와류(27)를 일으킨다. 이러한 와류는 에너지 손실을 야기하는데, 이 에너지 손실은 전체 압력을 감소시켜 정압도 감소시킨다. 또한, 에너지 손실은 축소 내경부의 벽에 대한 마찰력(증가된 유속)과 점성에 기인하여 발생한다.

축소 내경부(26) 전후의 압력 상태가 도 8에 개략적으로 도시되어 있다. 전체 압력에 대한 곡선(34)은 축소 내경부에서 가파른 하강부(35)를 나타낸다. 동압에 대한 곡선(36)은 돌기(37, hump)로 도시된 바와 같이 축소 내경부에서 급격하게 상승하지만, 유속이 동일하므로 그 후에 축소 내경부 앞에서와 동일한 값으로 복귀한다. 곡선(38)은 정압을 나타내는데, 이 정압은 축소 내경부 앞에서는 상승하지만 축소 내경부를 지난 후에는 출발 값과 거의 상응하는 낮은 값으로 하락하고, 그 다음에 상승한다. 축소 내경부 전후의 정압의 두 곡선 부분은 거의 동일하다. 이러한 방식으로, 홀이 마련된 영역의 2부분은 대략 동일한 방식으로 사용된다.

전술한 특징은 카테터에 원하는 특징을 제공하도록 상이한 방식으로 결합될 수 있다. 극도로 민감한 환자(extra-sensitive patents)에게 사용되는 카테터에 있어서는, 많은 홀이 마련된 긴 부분을 이용하고, 그에 따라 홀이 마련된 부분의 길이를 따라서 2개 또는 3개와 같이 하나 이상의 축소 내경부를 사용하는 것이 가능할 수 있다.

도 7을 참고하면, 삽입물(18)을 축소 내경부(42)로 대체하는 것이 가능한데, 이 축소 내경부는 카테터 팁에 비교적 인접하게 위치하지만, 그 축소 내경부로부터 발생되는 제트가 균등한 흐름으로 모이도록 팁 개구(17)로부터 충분히 떨어져 있다.

상기 축소 내경부(42)는 팁 개구(17)로부터 약 20 mm 떨어져 배치되어, 흐름을 모으고 흐름이 팁 개구(17)를 통과하기 전에 속도를 줄일 수 있다.

축소 내경부(26, 42)는 실리콘과 같은 카테터의 나머지 부분과 동일한 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 전체 카테터는 단일 부품으로서 동일 제조 공정에서 제조되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 축소 내경부는, 카테터 안으로 도입되어 용접 또는 접착제와 같은 적합한 방법으로 고정되는 삽입물일 수도 있다. 선택적으로, 축소 내경부(26)는 카테터 측벽의 홀(21)에 끼워지는 돌출 핀(43)을 갖춤으로써 기계적으로 고정될 수 있다. 삽입물로서 동일한 소재가 사용될 수 있다(전술한 내용 참조).

원추형 부분(20)의 길이 또는 팁 각도는, 오리피스가 카테터의 나머지 부분보다 큰 횡단면을 갖도록 증가될 수 있다. 도 6은 보다 큰 출구 면적과 보다 낮은 유출 속도를 야기하는 보다 큰 팁 각도의 삽입물(48)을 보여주고 있다.

도 7은 축소 내경부와 홀의 다른 변형예를 도시한다. 원추형으로 줄어드는 부분과 이에 후속하여 비교적 가파른 엣지로 구성되는 원추형 축소 내경부(41)가도시되어 있다. 유체의 유속은 원추형 부분에서 증가하고, 이로 인해 가파른 엣지를 지나서 커다란 와류가 형성된다. 이러한 와류의 형성은 에너지 손실을 유발하는데, 이는 전체 압력과 정압을 저하시킨다. 또한, 에너지 손실은 벽에 대한 마찰 손실의 형태로 발생되고, 점성에 기인하여 유체 내부에서도 발생한다.

홀의 유효 표면적의 일부만이 사용되는 위치에서 도 5에 도시된 작용을 회피하기 위하여, 홀(44, 45)이 측벽의 수직선에 대하여 작은 각도, 예컨대 10° 의 각도로 배열되는 것이 제안된다. 이러한 경사진 배열은 유속이 최대인 홀이 마련된 부분의 시작부에서 가장 현저하다.

카테터의 팁에 인접해서는 정압을 충분히 저하시키는 것이 어려울 수 있다. 그러므로, 홀(46)로 도시된 바와 같이, 이 단부의 작은 홀은 약간 원추형으로 확대될 수 있다. 벽의 두께가 비교적 작으므로, 유속의 감소는 당연히 상응하게 작다. 이 홀은 홀(47)에 의해 도시된 바와 같이 경사진 방식으로도 배열될 수 있다.

복강으로 유입되는 유체의 흐름 상태에 대해서는 전술하였다. 유출 흐름에 있어서는, 복강으로부터 유체를 흡출(吸出)하는 데에 부압이 사용된다. 이를 위해, 팁으로부터 가장 멀리 있는 근위단의 홀이 주로 사용된다. 유체는 매우 적은 양으로 팁 개구와 원위단의 홀을 통과하고, 축소 내경부를 지나간다. 홀에 사용되는 유체와 카테터가 복막 상에 흡입하는 유체 때문에 근위단의 홀이 막힐 때에만 원위단의 홀을 통하여 흐름이 통과한다. 이는, 축소 내경부가 복강 내의 유체에 존재할 수 있는 섬유 또는 큰 입자에 의하여 막히지 않게 하는 유리한 결과를 갖는다.

이상, 도면에 도시된 실시예를 참조로 본 발명을 설명하였다. 그러나, 다양한 구성 요소와 특징은 도면에 도시된 것과 다른 방식으로 조합될 수 있고, 그 다른 조합은 본 발명의 범위 내에 있다. 본 발명은 오로지 첨부된 특허 청구의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (18)

1. 복막 투석을 위해 체강(body cavity)에 위치하게 되어 있는 카테터로서, 근위단 및 원위단과, 상기 체강 내에 배치되도록 의도되고 그 측벽을 따라 홀(21, 22)이 마련된 배기 카테터 영역(28)을 구비하며, 상기 배기 카테터 영역은 그 영역의 나머지 부분에 비하여 작은 내경의 축소 내경부(19, 42)를 포함하는 카테터에 있어서, 상기 축소 내경부(19, 42)보다 큰 직경의 확대 내경부(20)를 더 포함하며, 이 확대 내경부(20)는 상기 축소 내경부(19, 42)보다 더 원위단(遠位端)에 위치하는 것을 특징으로 하는 카테터.
2. 제1항에 있어서, 상기 확대 내경부(20)는 원위단을 향하는 방향으로 직경이 균일하게 증가하는 원추형 부분(23)을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 카테터.
3. 제1항에 있어서, 상기 배기 카테터 영역(28)은 내경이 일정하며, 상기 확대 내경부(20)는 최대 직경이 상기 일정한 내경과 동일한 것을 특징으로 하는 카테터.
4. 제1항에 있어서, 그 가장 원위단에 팁 개구(17)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카테터.
5. 제4항에 있어서, 상기 축소 내경부(19)는 상기 확대 내경부(20)에 의해 상기팁 개구(17)로부터 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 카테터.
6. 제4항에 있어서, 축소 내경부(19)와 팁 개구(17) 사이의 부분에는 상기 홀(21, 22)이 없는 것을 특징으로 하는 카테터.
7. 제1항에 있어서, 상기 카테터는 배기 영역에 인접해서 전체 액체 흐름을 포함하게 되며, 상기 축소 내경부(19)와 확대 내경부(20)는 전체 유량의 5% 내지 50%의 부분 유량이 팁 개구(17)를 통과할 수 있도록 치수가 정해지는 것을 특징으로 하는 카테터.
8. 제7항에 있어서, 상기 팁 개구(17)를 통한 부분 유량은 전체 유량의 20% 내지 25%인 것을 특징으로 하는 카테터.
9. 제2항에 있어서, 상기 원추형 부분(23)은 3 내지 20° 사이의 팁 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 카테터.
10. 제9항에 있어서, 상기 팁 각도는 5 내지 15° 인 것을 특징으로 하는 카테터.
11. 제10항에 있어서, 상기 팁 각도는 8 내지 10° 인 것을 특징으로 하는 카테터.
12. 제4항에 있어서, 상기 홀(21, 22)과 상기 팁 개구(17)는 각 홀과 팁 개구를 통과하는 유속이 동일한 크기가 되도록 치수가 정해지는 것을 특징으로 하는 카테터.
13. 제4항에 있어서, 팁 개구(17)에 가장 가까운 홀(21)은 제1 단면적을 가지며, 팁에 덜 가까운 홀(22)은 팁에 가장 가까운 홀의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 카테터.
14. 제13항에 있어서, 상기 카테터는 종축을 가지고 있으며, 보다 큰 단면적의 홀(22)은 상기 카테터의 종축에 평행한 타원의 종축이 있는 타원형 횡단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 카테터.
15. 제1항에 있어서, 상기 배기 카테터 영역 내에는 하나 이상의 추가의 축소 내경부(26, 41)가 배치되는 것을 특징으로 하는 카테터.
16. 제15항에 있어서, 상기 축소 내경부(19)와 상기 추가의 축소 내경부(26, 41) 사이에는 복수 개의 홀이 배치되고, 이들 홀의 단면적은 원위단(遠位端)의 축소된 직경부로부터 다음의 근위단(近位端)의 축소된 직경부로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 카테터.
17. 제3항에 있어서, 상기 확대 내경부(20)의 최대 직경은 상기 배기 카테터 영역의 내경보다 큰 것을 특징으로 하는 카테터.
18. 제1항에 있어서, 상기 배기 카테터 영역 내에는 하나 이상의 추가의 축소 내경부(26, 41)가 배치되는 것을 특징으로 하는 카테터.