KR101537523B1 - 심실보조장치와 함께 사용하기 위한 캐뉼러 팁 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 구현예에서, 혈액순환장치와 함께 사용하기 위한 캐뉼러는 길이방향 축을 따라 근위 및 원위 방향을 갖는 캐뉼러를 포함할 수 있다. 상기 캐뉼러는 상기 길이방향 축 주위로 연장하는 벽, 외부면 및 내부면을 갖는 근위부를 포함하는데, 상기 내부면은 보어를 규정하며, 상기 근위부는 상기 길이방향 축에 대한 가로방향의 치수를 갖고, 상기 치수는 상기 근위 및 원위 방향으로 일정하다. 상기 캐뉼러는 상기 근위부의 외부면과 연속하는 외부면을 갖는 원위부를 가진다. 상기 원위부의 외부면은 상기 길이방향 축 주위 및 축을 따라 연장하며, 상기 원위부의 외부면은 상기 길이방향 축에 대한 말단의 위치에서 끝이 가늘어지는 형태를 갖는다. 상기 원위부는 상기 원위부의 외부면으로부터 연장하는 최소 2개의 개구부를 포함할 수 있는데, 상기 개구부들은 상기 원위부 내에서 서로 병합될 수 있다.

Description

심실보조장치와 함께 사용하기 위한 캐뉼러 팁{CANNULA TIP FOR USE WITH A VAD}

본 발명은 일반적으로 캐뉼러(cannula)에 관한 것이며, 일부 구현예에서 심실보조장치(VAD)와 함께 사용될 수 있는 캐뉼러에 관한 것이다.

특정 질환 상태에서, 인간 또는 다른 포유류 개체의 심장은 신체의 요구를 만족시키기 위한 충분한 펌핑 능력이 결여된다. 이러한 부적절한 상태는 심장에 펌핑 작용을 공급해주는 심실보조장치(VAD)로 불리는 기계적 펌프장치를 제공함으로써 완화될 수 있다. VAD의 유입은 내부 보어(bore)를 갖는 유입 캐뉼러와 함께 장착될 수 있다. 상기 VAD 및 유입 캐뉼러는 최소 일부의 유입 캐뉼러가 심실 또는 심방 내에 배치되도록 위치할 수 있다. 상기 일부 유입 캐뉼러는 캐뉼러의 부근 또는 캐뉼러의 말단에 상기 캐뉼러의 내부 보어가 주변과 소통되는 유입 구역을 포함한다. 따라서, 상기 VAD는 상기 심실 내로부터 혈액을 흡수할 수 있다.

VAD의 유출부는 유출 캐뉼러의 내부 보어에 연결될 수 있다. 상기 유출 캐뉼러는 일반적으로, 캐뉼러의 부근 또는 캐뉼러의 말단에 유출 구역을 갖는데, 상기 캐뉼러의 내부 보어가 주변과 소통한다. 상기 유출 구역은 동맥 또는 정맥, 가장 일반적으로는 대동맥에 위치한다. 따라서, 상기 VAD는 상기 유출 캐뉼러를 통하여 동맥 또는 정맥 내로 혈액을 방출한다.

다른 기구들도 대체로 유사한 방법으로 다른 혈액 펌핑 장치와 함께 캐뉼러를 사용한다. 일반적으로, 상기 유입 캐뉼러의 유입 구역 또는 상기 유출 캐뉼러의 유출 구역은 정맥, 동맥 또는 관상 심실과 같은 일부 순환계 내에 위치될 수 있다.

상기 캐뉼러의 유입 또는 유출 구역은 캐뉼러의 내부 또는 외부로의 혈액 흐름에 의해 유발된 움직임에 저항성을 가져야만 한다. 그렇게 하여야만 상기 캐뉼러가 안정될 수 있으며, 심장벽 또는 심장 판막, 또는 혈관과 같은 주변 조직에 미치는 손상을 최소화하거나 예방할 수 있다. 또한, 상기 캐뉼러를 통한 혈액 흐름 저항성, 특히, 상기 유입 또는 유출 구역의 흐름 저항성을 최소화하는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 캐뉼러를 통하여 유입되거나 유출되는 혈액의 흐름 패턴은, 흐르는 혈액에 나쁜 영향을 가할 뿐 아니라 상기 캐뉼러를 불안정하게할 수 있는 혈액의 와류 및 소용돌이를 최소화하여야 한다. 또한, 상기 유입 또는 유출 구역이 심장벽 또는 혈관벽에 접촉되는 경우 발생할 수 있는 우발적인 차단 또는 흡입에 대해 저항성이 있어야 한다. 상기 유입 또는 유출 구역은 주변 조직에 손상을 줄 수 있는 예리한 모서리나 돌출부와 같은 형태들이 없어야 한다. 또한, 상기 유입 또는 유출 구역은 쉽게 변형될 수 있는 형태를 가져야 한다. 이들 모든 변수들이 조합되면 상당히 공학적으로 난해해질 수 있다. 따라서, 캐뉼러 고안에 있어서 당해 분야에 보다 진보적인 개선이 요구되고 있다.

본 발명은 VAD(심실보조장치)와 같은 혈액순환장치와 함께 사용하기 위한 캐뉼러를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 측면은 VAD와 같은 혈액순환장치와 함께 사용하기 위한 캐뉼러를 제공하는 것으로서, 상기 캐뉼러는 길이방향 축(longitudinal axis) 및 상기 길이방향 축에 따른 근위 및 원위 방향을 갖는다. 상기 캐뉼러는 상기 길이방향 축 주위로 연장되는 벽 및 외부면과 내부면을 갖는 근위부(proximal portion)를 포함할 수 있다. 상기 내부면은 보어(bore)를 규정할 수 있으며, 상기 근위부는 상기 길이방향 축에 대한 가로방향의 치수를 가질 수 있고, 상기 치수는 상기 근위 및 원위 방향에 대해서 일정할 수 있다. 또한, 상기 캐뉼러는 외부면을 갖는 원위부(distal portion)를 가질 수 있는데, 이는 상기 근위부의 외부면과 연속적이다. 상기 원위부의 외부면은 상기 길이방향 축 주위 및 축을 따라 연장될 수 있으며, 상기 원위부의 외부면은 상기 길이방향 축에 대한 말단 위치에서 끝이 가늘어 지는 형태를 가질 수 있다. 상기 원위부는 상기 원위부의 외부면으로부터 연장되는 최소 2개의 개구부(opening)를 포함할 수 있다. 상기 개구부는 상기 원위부 내에서 서로 병합되는 것이 바람직하다. 상기 개구부는 상기 근위부의 보어와 소통될 수 있다. 적어도 각 개구부의 일부는 상기 보어와 축 방향으로 나란하게 배열될 수 있는데, 이는 상기 길이방향 축과 평행한 상기 개구부를 통해 연장되는 일직선이 보어 내로, 상기 캐뉼러의 다른 부품에 의해 방해받지 않은채 연장되도록하기 위함이다.

하기에 보다 상세하게 논의되겠지만, 본 발명의 이러한 측면에 따른 캐뉼러의 특정 구현예는 낮은 흐름 저항성, 사용상의 안정성, 혈액에 대한 최소한의 손상 및 다른 바람직한 특성들의 이상적인 조합을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면은 혈액순환장치와 함께 사용되는 캐뉼러를 제공한다. 본 발명의 이러한 측면에 따른 상기 캐뉼러는 길이방향 축 및 상기 축을 따라 진행하는 근위 및 원위 방향을 바람직하게 가진다. 본 발명의 이러한 측면에 따른 상기 캐뉼러는 상기 길이방향 축 주위로 연장되는 벽과 외부 및 내부면을 갖는 근위부를 가질 뿐만 아니라, 상기 근위부의 보어와 소통되는 하나 이상의 개구부를 갖는 원위부를 바람직하게 포함하는데, 상기 내부면은 보어를 규정한다. 본 발명의 이러한 측면에 따른 캐뉼러는, 상기 근위부의 벽을 통하여 연장되며 상기 근위부 내의 보어와 소통되는 포트(port)를 갖는 것이 바람직하다. 상기 포트는 상기 개구부 전체의 유액 흐름 저항성과 비교하여 상당히 큰 전체 유액 흐름 저항성을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 또 다른 측면에 따른 방법에 있어서, 상기 캐뉼러는 인간과 같은 포유동물 개체의 순환계 판(valve)을 통하여 확장하도록 위치되며, 혈액은 상기 보어로 공급된다. 상기 혈액의 상당한 부분 및 바람직하게는 대다수의 혈액이 상기 개구부를 통하여 캐뉼러 밖으로 배출된다. 그러나, 상기 혈액의 일부는 상기 포트를 통하여 캐뉼러 밖으로 배출된다. 하기에 보다 상세하게 논의되겠지만, 이러한 혈액 흐름은 캐뉼러가 상기 판과 접촉하는 경우를 최소화함으로써, 상기 판에 대한 손상을 최소화할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 VAD 및 상기 VAD의 유입부 또는 상기 VAD의 유출부와 연결된 상술한 바와 같은 캐뉼러를 포함하는 조합체를 제공한다.

본 발명의 이러한 측면 및 다른 측면들이 하기에 보다 상세하게 기술될 것이다.

본 발명의 이들 및 다른 목적, 특성 및 장점들은 하기에 기술되는 구현예들의 상세한 설명 및 이에 따른 도면과 함께 참조한다면 보다 쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 캐뉼러의 부분적인 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 절개된, 도 1의 캐뉼러의 평면도이다.
도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 절개된 단면도이다.
도 4는 도 2의 선 4-4의 기준에서 본, 도 1-3의 캐뉼러의 측면도를 도시한다.
도 5는 도 2의 선 5-5를 따라 절개된, 도 1-4의 캐뉼러의 단면도이다.
도 6은 도 1의 선 6-6을 따라 절개된, 도 1-5의 캐뉼러의 단면도이다.
도 7은 도 1-6에 따른 2개의 캐뉼러와 함께 결합된 VAD를 묘사하는 모식도이다.
도 8은 해부학상의 구조물과 결합된 본 발명의 다른 구현예에 따른 캐뉼러를 묘사하는 모식 단면도이다.
도 9는 도 8에 표시된 구역을 묘사하는 확대된 단면도로서, 이상적인 부분 단면도이다.
도 10은 도 8의 상기 해부학상의 구조물에 대해 다른 방향으로 위치된 캐뉼러를 묘사하는 모식적인 부분 단면도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 캐뉼러(10)의 일 구현예는 일반적으로 길이방향 축(AL)을 따라 연장된다. 상기 길이방향 축에 따른 방향은 본원에서 근위(proximal) 및 원위(distal) 방향으로 언급된다. 본원에서 사용되는 경우, 상기 원위 방향은 사용 중인 VAD에 부착될 캐뉼러의 말단으로부터 멀어지는 방향이며, 사용중인 VAD로부터 떨어질 캐뉼러의 말단쪽으로의 방향이다. 예를 들어, 도 7의 조합체에서, VAD(101)는 유입부(103), 유출부(105) 및, 혈액을 유입부(103)를 통해 주입하고 유출부(105)를 통해 배출되도록 배열된 하나 이상의 내부 펌핑 요소(미도시)를 갖는다. 하나의 캐뉼러(10A)는 상기 VAD의 유입부(103)와 연결된 근위말단(111) 및 상기 VAD로부터 멀리 떨어진 원위말단 또는 원위 최고점(17)을 갖는다. 다른 캐뉼러(10B)는 상기 VAD의 유출부(105)와 연결된 근위말단(111) 및 상기 VAD로부터 멀리 떨어진 원위말단(17)을 갖는다. 각 캐뉼러(10)에서, 방향 D는 상기 근위말단(111)으로부터 멀어져가는 방향이다. 또한, 원위 방향은 도 1, 4 및 5에서 화살표 D로 표시되어 있다. 근위 방향은 축(AL)을 따라 반대쪽의 방향이다.

각 캐뉼러(10)는 근위부(11)를 포함한다. 도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 근위부는 외부면(13) 및 내부면(14)을 갖는 벽(12)을 포함한다. 상기 벽(12)은 축(AL) 주위로 연장된다. 상기 내부면(14)은 축(AL)을 따라 또한 연장하는 근위부 전체에 걸쳐, 상기 캐뉼러의 상기 근위말단(111)(참조: 도 7) 쪽으로 연장하는 보어(30)를 규정한다.

면(13)은 길이방향 축(AL) 주위로 매끄러운 곡선 형태로 연장된다. 다른 방식으로 설명한다면, 도 3에서와 같이, 축(AL)을 중심으로 펼쳐진 근위부(11)의 단면에 있어서, 면(13)을 나타내는 선이 매끄러운 곡선이다. 특정 구현예의 설명에 있어서, 면(13)은 일반적으로 원형 실린더의 형태인데, 면(13)의 곡선이 원이기 때문이다. 이와 같이, 내부면(14) 역시 원형 실린더의 형태인데, 따라서 벽(12)이 축(AL)에 대하여 수직인 방사상의 모든 방향에 있어서 균일한 두께를 갖는다. 벽(12) 및 그의 면은 다른 단면의 형태, 예를 들어, 타원, 계란형 등의 형태를 가질 수도 있다. 상기 단면의 형태는 매끄러운 곡선이며 면(13) 및 면(14) 모두 매끄럽고, 예리한 모서리, 형태 또는 표면을 가지지 않는 것이 바람직하다. 기술된 구현예에서, 상기 근위부(11)는 일정한 직경을 갖는다. 다른 방식으로 설명한다면, 축(AL)에 수직인 상기 근위부(11)의 두께는 근위 및 원위 방향으로 일정하다.

각 캐뉼러(10)는 상기 근위부(11)로부터 떨어진 원위부(15)를 포함한다. 원위부(15)는 축(AL)의 주위로 축을 따라 연장되는 외부면(16)을 갖는다. 외부면(16)은 근위부(11)의 외부면(13)과 연속적일 수 있다. 외부면(16)은 축(AL)을 향해 원위 최고점(17)으로 올수록 끝이 점점 가늘어진다. 도면에 도시된 바와 같이, 외부면(16)의 끝은 예를 들어 포물선 모양일 수 있는데, 이로써 전체 외부면(16) 및 원위 최고점(17)을 따라 매끄러운 곡선이 유지된다. 또한, 외부면(16)은 원위 최고점(17)에서 볼록면의 매끄러운 돔-형태의 모양을 갖는다. 상기 외부면(16)은 대안적인 형태로 끝이 가늘어지는 형태를 취할 수 있는데, 예를 들어 원, 타원 등과 같은 형태의 상기 도면에 도시된 포물선 형태보다 더 경사가 급하거나 보다 완만한 기울기를 갖는 형태를 가질 수 있다. 상기 길이방향 축(AL)을 따라 각 점에서, 하기에 기술될 개구부(20)를 제외한 외부면(16)은 축(AL)을 주위로 매끄러운 곡선의 단면 형태를 갖는다. 도시된 특정 구현예에서, 외부면(16)은 길이방향 축(AL)에 대한 회전 표면인데, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 축을 중심으로 펼쳐진 단면에서 보여지는 바대로 외부면(16)은 개구부(20)에 의해서만 방해를 받는 원형 곡선의 형태를 취한다.

원위부(15)는 외부면(16)으로부터 원위부(15)의 내부 용적으로 연장되는 최소 2개의 개구부를 갖는다. 도시된 특정 구현예에서, 3개의 개구부(20a, 20b 및 20c)가 존재한다. 원위부(15)의 내부 용적 내에서, 개구부들(20a, 20b 및 20c)은 서로 합쳐진다. 상기 합쳐진 개구부들은 근위부(11)의 보어(30)와 소통되는 공동의 공간을 규정한다.

도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 개구부(20b)는 개별적인 개구축(AO)을 따라 연장된다. 개구부(20b)는 일반적으로 개구축(AO)과 동심원을 그리는 원형의 실린더 형태를 갖는다. 상기 개구축(AO)은 축(AO)이 축(AL)을 향하여, 근위 방향에서 안쪽으로 경사지도록 축(AL)에 비스듬히 기울어져있다. 도시된 특정 구현예에서, 개구축(AO) 및 길이방향 축(AL)은 약 30도 각도의 예각 α를 규정한다.

개구부(20b)는 경계면(bounding surface)(21)을 갖는다. 경계면(21)은 원통형부(24)를 포함하는데, 상기 경계면은 개구축(AO)으로부터 일정한 거리에 위치한다. 개구축(AO)의 원위면상에서의 개구의 일부에서, 상기 원통형부(24)는 외부면(16)으로부터 개구부(20b)가 다른 개구부들과 합쳐지는 지점까지 실질적으로 연장된다. 상기 개구축의 근위면상의 개구부(20b)의 일부에서, 상기 경계면(21)은 외부면(16)과 인접한 외측부(22)를 포함한다. 외측부(21)는 축(OA)을 따라 축(AL)쪽으로 내부 방향으로 움직이는 경우, 축(OA) 쪽으로의 경사를 갖는다. 또한, 개구축의 근위면상에서, 경계면(21)은 외부면(16)으로부터 떨어진 내측부(23)를 포함하는데, 축(AO)을 따라 축(AL)쪽으로 내부 방향으로 움직이는 경우, 축(AO)으로부터 멀어지는 방향으로 경사진다. 개구부(20b)의 경계면(21)은 실질적으로 예리한 각, 모서리, 표면 또는 형태가 없는 것이 바람직하다.

다른 개구부(20a, 20c) 각각은 상술한 개구부(20b)와 동일한 구성을 갖는다. 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 개구부들(20a-c)은 축(AL) 주위로 외부면(16)상에서 균일하게 배치되어 있다. 또한, 개구부들(20a-c)은 원위부(15)상에서 근위 및 원위 방향으로 동일한 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 이러한 구성에서, 상기 개구부들(20a-c)은 원위부(15)상에서 균등한 간격으로 위치되어 대칭적인 형태 및 균일한 균형을 갖춘 원위부(15)를 형성한다.

상기 원위부(15)는 상기 개구부(20)에서 떨어져 위치하는 고형 팁(27)을 포함한다. 상기 팁(27)의 근위 표면은 상기 개구부(20)의 경계면(21)에 의해 규정된다. 따라서, 상기 경계면(21)은 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 원위부(15)의 공동 내부 용적 및 원위부(15)의 고형 팁(27) 사이의 경계를 규정한다.

도시된 구현예에서, 상호 인접한 개구부들(20a 및 20c)의 교차하는 경계면(21)은 부분 아치(50ac)를 형성한다. 동일한 방식으로, 개구부들(20a 및 20b)의 교차 경계면은 다른 부분 아치(50ab)를 형성하며(참조: 도 6), 개구부들(20b 및 20c)의 교차 경계면은 다른 부분 아치(50bc)를 형성한다.

각 부분 아치(50)는 근위부(11)에 인접해 있는, 캐뉼러(10)의 원위부(15)의 근위 말단 또는 그 부근에서 제1 말단(51)을 가질 수 있다. 상기 부분 아치(50)는 또한, 축(AL)상 또는 그 부근에 위치된 제2 말단(52)을 가질 수 있다. 도시된 특정 구현예에 있어서, 상기 제2 말단(52)은 상기 제1 말단(51)과 떨어져 있다. 도 1 및 도 5에서 가장 잘 도시되는 바와 같이, 상기 부분 아치(50)의 제2 말단(52)들은 상기 축(AL) 상의 동일한 위치에서 만나 축(AL)상에서 피크(peak)(57)를 형성한다. 다른 방식으로 설명하면, 상기 고형 팁(27)은 축(AL)상에서 근위 방향을 가리키는 포인트 또는 피크(57)를 가진다. 각 부분 아치(50)는 또한 각 부분 아치(50)의 제1 및 제2 말단(51 및 52) 사이에 위치한 정점 또는 원위 최고점(53)을 각각 가질 수 있다.

원위 구역(15)은 또한 근위부의 내부면(14)과 합쳐지는 내부의 가늘어지는 면(55)을 포함한다. 면(55)은 원위 방향에서 상기 개구부의 경계면(21)과 교차하는 방향으로 안쪽으로 기울어진다. 기술된 구현예에서, 면(55)은 실질적으로 원뿔대(frustoconical) 형상이다.

개구부(20)는 유액 흐름을 위한 실질적인 영역을 갖는다. 본원에 기술된 바와 같이, 개구부 영역은 축(AL)과 평행한 투시면, 예를 들어 도 4의 도면의 평면과 같은 면으로 상기 개구부가 투영된 영역이다. 바람직하게, 상기 개구부들 전체 면적은 보어(30)의 단면 영역, 즉, 축(AL)에 대하여 수직인 면으로 관찰되는 보어의 면적보다 크거나 같다.

도 2 및 도 5에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 기술된 특정 구현예에서, 각 개구부(20)는 적어도 각 개구부의 일부가 보어(30)와 축 방향으로 배열되도록 정렬되어 있다. 다시 말해, 개구부를 통하여 연장되는, 길이방향 축(AL)과 평행한 선 Z를 따라 움직이는 가상의 입자는 보어(30) 내로 통과하는 방해받지 않는 경로를 갖는다.

상기 캐뉼러(10)는 몸의 내부로 삽입하기에 적절한 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 세라믹, 금속, 폴리머 등은 이들 재료가 생체적합하며 혈전 형성을 최소화한다면, 상기 캐뉼러(10)를 제조하거나 만드는데 사용될 수 있다. 혈전이 형성될 수 있는 다른 재료들도 생체적합하다면 사용될 수 있는데, 상기 재료의 표면에 비-혈전형성 코팅이 가해진다. 대안적으로 또는 추가적으로, 구조물의 재료 또는 코팅은 세포 또는 플라그가 그 위에 성장하거나 부착되는 것을 방지할 수 있다. 기술된 특정 구현예에서, 상기 재료는 상기 캐뉼러가 어느 정도 유연성을 갖도록 선택된다. 예를 들어, 상기 캐뉼러는 실리콘, 폴리카보네이트, 실리콘이 섞인 우레탄, 폴리스티렌-폴리이소부틸렌-폴리스티렌(SIBS)과 같은 폴리머로부터 형성될 수 있으며, 상기 근위부 내에 나선으로 감긴 와이어같은 유연 강화재를 가질 수 있다. 상기 캐뉼러는 상기 캐뉼러의 위치가 통상적인 X-선 영상, 형광 영상, CAT 스캐닝 등과 같은 X-선 기반의 영상 기술로 검출될 수 있는 방사광불투과성 재료를 포함할 수 있다. 상기 방사광불투과성 재료는 상기 캐뉼러의 알려진 장소에 위치하는 개별 마커의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 캐뉼러의 구조물의 재료는 방사광불투과성일 수 있는데, 예를 들어, 폴리머는 상기 폴리머 내에 특정 금속 화합물을 분산시킴으로써 방사광불투과성이 될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 캐뉼러는 다른 영상 방식으로 검출될 수 있는 개별 마커 또는 분산된 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가돌리늄(gadolinium)-함유 재료는 일부 자기공명영상 방법에서 용이하게 검출될 수 있는데 주변 조직에 대해 우수한 대조 효과를 갖는다.

도 7에 기술된 구현예에 있어서, 상술한 바와 같은 하나의 캐뉼러(10A)가 VAD(101)의 유입부(103)에 부착되어 있는데, 근위부의 보어(30)가 상기 VAD의 유입부(103)와 소통되도록 되어 있다. 따라서, 상기 캐뉼러(10A)는 상기 VAD상의 유입 캐뉼러로서 기능한다. 상기 캐뉼러(10A)의 원위부(15)는 유입 구역으로 기능한다. 상기 VAD 및 캐뉼러(10A)는 상기 원위부(15)를 포함하는 캐뉼러(10A)의 최소 일부가 심장 내의 공동, 일반적으로 심실 내에 위치되도록 배치될 수 있다.

상기 캐뉼러(10A)와 동일한 캐뉼러(10B)는 상기 VAD의 유출부(105)에 연결되어 있으며, 유출 캐뉼러로 기능한다. 캐뉼러(10B)의 원위부(15)는 유출 구역을 형성한다. 캐뉼러(10B)의 원위부 또는 유출 구역은 동맥 내, 가장 흔하게는 대동맥 내에 위치한다.

본원에 논의된 캐뉼러는 어떠한 VAD와도 사용가능하다. VAD의 디자인 및 적용예에 따라 하나의 캐뉼러만이 유입 캐뉼러 또는 유출 캐뉼러로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 VAD의 유입부가 심실 내에 위치되어 있는 경우에는 유입 캐뉼러가 필요하지 않다. 상기 VAD의 유출부가 대동맥 또는 다른 동맥 내에 위치하는 경우에는 유출 캐뉼러가 필요하지 않다.

캐뉼러(10)의 원위부(15)의 디자인은 사용 동안 상기 원위부의 안정성을 촉진하며, 캐뉼러 내외부로의 혈액 흐름에 의해 야기된 상기 원위부의 움직임을 최소화하도록 만들어져 있다. 특히, 속도의 방사상 방향 성분을 갖는 혈액 흐름이 캐뉼러의 원위부를 지탱하여, 캐뉼러의 원위부가 동맥의 벽 또는 심장 벽과 같은 고형의 조직에 근접하지 않도록 한다고 알려진다. 예를 들어, 캐뉼러가 유출 캐뉼러로 사용되는 경우, 속도의 방사상 외부 방향 성분을 갖는 혈액의 흐름은 이러한 효과를 갖는 것으로 여겨진다. 캐뉼러의 적용 및 경직도에 따라, 원위부의 안정성은 보조 장치의 도움 없이도 캐뉼러가 심장 또는 동맥의 벽으로부터 떨어져서 위치하도록 할 수 있다. 또한, 캐뉼러가 심장 또는 동맥의 벽에 기대어 놓이게 되더라도 차단되지는 않을 것이며; 최소 하나의 개구부(20)가 일반적으로 열려진 채로 있을 것이다. 아울러, 상기 원위부는 상기 캐뉼러(10)의 유입 또는 유출부(15)를 통한 흐름 저항성을 최소화하여, 와류 및 소용돌이를 경감시킬 것이다. 개구부(20)의 매끄러운 경계면(21) 또한 상기 개구부를 통한 혈액의 와류 및 소용돌이를 최소화하는데 도움이 될 것이다.

매끄러운 외부면(13 및 16) 및 끝이 가늘어지는 원위부(15)는 캐뉼러(10)의 삽입을 용이하게 하며, 캐뉼러(10)가 주위의 신체 조직을 손상하지 않도록 하는데 도움을 준다. 특히, 끝이 가늘어지며 둥근 원위부(15)는 삽입을 용이하게 하는데 기여하는 것으로 알려진다. 원위 최고점(17)에서의 볼록하고 매끄러운 돔-형 구조는 삽입을 용이하게 하는데 기여하는 것으로 알려진다. 원위부(15)의 끝이 가늘어지는 형태는 삽입 동안 주변 조직을 안전하게 분리하는 분산자로서의 역할을 할 수 있다.

상술한 형태들의 수많은 변형들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상술한 구현예들은 근위부에 단일의 보어만을 가진다. 상기 보어는 세분되어 다중-내강 캐뉼러를 제공할 수 있는데, 다른 내강들은 각기 다른 개구부들(20)과 소통된다.

개구부들의 수는 다양할 수 있는데, 예를 들어, 2개 또는 4개의 개구부 또는 그 이상을 사용한다. 캐뉼러의 치수는 요구되는 흐름 용적에 따라 선택될 수 있다. 예를 통하여 간단히 설명한다면, 약 5리터/분의 혈액을 운송하는 캐뉼러는 약 6mm의 내부 직경의 보어(30)를 갖는다. 경계면(21)의 기울기는 다양하게 변할 수 있다. 상술한 경계면은 유입 캐뉼러 또는 유출 캐뉼러로 사용되느냐에 따라 적합하게 조절된다.

상술한 캐뉼러는 VAD 이외의 다른 장치들, 인공심폐기, 투석 시스템 등과 같은 혈액 순환 시스템에 사용되는 장치들과도 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따른 캐뉼러(110)(참조: 도 8 및 도 9)는 근위 말단(121), 원위 구역(115), 및 상기 원위 구역(115)으로부터 상기 근위 말단(121)쪽으로 연장되는 근위 구역(111)을 갖는다. 상기 캐뉼러는 개구부(120)가 구비되어 있는데, 이는 상기 원위 구역(115) 내 또는 부근에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 캐뉼러는 상기 근위 구역(111) 을 통하여 연장되며 상기 개구부(120)와 소통되는 보어(130)를 갖는다. 단순히 예를 들자면, 이들 형태들은 도 1 내지 도 7을 참조하여 상술한 캐뉼러들의 해당되는 형태들과 유사할 수 있다.

캐뉼러(110)는 또한 근위 구역(111) 내의 캐뉼러의 벽(112)을 통하여 연장되는 포트(101)를 갖는다. 다른 방식으로 설명한다면, 포트(101)는 개구부(120)의 근접한 위치에 배치되어 있다. 포트(101)는 캐뉼러의 보어(130) 및 캐뉼러의 근위 구역의 외부면(113) 사이에서 연장된다. 상기 포트는 상기 캐뉼러의 둘레 주위에서 서로 떨어진 간격으로 위치할 수 있으며, 또한 상기 근위 구역의 축 길이를 따라 떨어진 간격으로 위치할 수 있다. 기술된 구현예에서, 상기 포트는 서로에 대하여 축 방향으로 간격을 두고 위치된 소수의 열로 구비되어, 상기 포트(101)가 상기 근위 구역(111)의 축 길이의 소량의 일부에 대해서만 분포된다. 상기 포트(101)가 규칙적인 간격으로 위치하는 원형의 홀의 형태로 기술되어 있지만 반드시 이러한 형태가 필수적인 것은 아니다. 상기 포트(101)는 불규칙적인 형태나 불규칙적인 간격 또는 이 모두를 가질 수 있다. 예를 들어, 근위 구역의 벽(112)은 포트(101)를 구성하는 다수의 매우 작은 포어를 갖는 다공성 재료로 형성되는 구역을 포함할 수 있다. 상기 포트(101) 전체는 상기 개구부(120) 전체의 흐름 저항성과 비교할 때 실질적인 흐름 저항성을 갖는 것이 바람직하다. 본원에 사용되는 경우, 포트 전체의 "흐름 저항성"이란 의미는 ΔP를 상기 포트를 통해 단위 시간당 흐르는 혈액의 총 흐름으로 나누어 얻어지는 수치를 의미하는데, 여기에서 ΔP는 보어 내의 압력과 캐뉼러 외부에서의 압력간의 차를 말한다. 이와 유사하게, 개구부 전체의 흐름 저항성은 ΔP를 상기 개구부를 통해 단위 시간당 흐르는 혈액의 총 흐름으로 나누어 얻어지는 수치이다. 따라서, 캐뉼러가 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 유출 캐뉼러로 사용되는 경우, 상기 캐뉼러의 근위 말단(121)으로 유입되는 혈액 흐름의 실질적인 부분은 상기 개구부(120)를 통하여 캐뉼러 외부로 흐른다. 예를 들어, 포트(101)의 전체 흐름 저항성은 개구부(120)의 전체 흐름 저항성보다 더 클 수 있는데, 이로써 혈액의 대부분이 개구부(120)를 통하여 유출될 것이다. 일부 구현예에서, 개구부(120)의 전체 흐름 저항성에 대한 포트(101)의 전체 흐름 저항성의 비는 5:1 내지 10:1 또는 그 이상이며, 이로써 개구부(120)는 근위 말단(121) 내로 유입되는 혈액의 약 80% 내지 90% 또는 그 이상을 수송한다.

실지 사용에 있어서, 캐뉼러(110)는 순환 시스템의 판 V를 통하여 연장되도록 위치되어 있다. 예를 들어, 판 V는 승모판, 삼첨판, 대동맥판 또는 심장의 다른 판 또는 혈관 내의 판일 수 있다. 판 V는 복수의 판 L을 갖고 있는데, 이들 둘(L₁ 및 L₂)이 도 8에 도시되어 있다. 상기 판은 도 8의 화살표 F_N으로 표시된 전진 또는 하류 방향으로 자연적인 혈액 흐름을 수용하도록 개방되어 정렬되어 있다. 상기 판이 혈액 흐름의 펄스를 수용하도록 개방되는 경우, 판 L₁ 및 L₂는 도 8의 L₁' 및 L₂'에서 점선으로 표시된 것과 같이 서로로부터 떨어진 위치로 이동한다. 상기 판으로부터 하향 흐름의 혈액 압력(도 8의 판 아랫부분)이 상기 판의 상향 흐름의 압력보다 큰 경우, 상기 압력은 판 L₁ 및 L₂가 다시 닫혀진 위치가 되도록 하며, 상기 판은 서로 접촉되어 상기 판이 닫혀져 역류를 방지한다. 캐뉼러(110)는 포트(101)를 갖는 근위 구역(111)의 부분이 판 V와 나란히 정렬되도록 위치된다. 판 V가 닫힌 상태가 되도록 압력이 가해진다면, 판 L₁ 및 L₂는 상기 캐뉼러의 외부면(113) 쪽으로 오게 된다. 그러나, 상기 포트(101)를 통하여 외부로 흐르는 혈액은 상기 판이 상기 캐뉼러의 표면으로부터 다소 떨어진 상태를 유지하도록 한다. 이는 상기 캐뉼러와의 반복적이거나 장기간의 접촉으로 인해 야기되는 판의 손상을 최소화하도록 한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 캐뉼러는 진행 흐름 방향으로 위치되어, 상기 캐뉼러를 통한 흐름 방향이 자연적인 전진 방향 또는 하류 흐름 FN과 동일하게 된다. 따라서, 원위 구역 및 개구부(120)는 판 V의 하류 측에 위치한다. 도 10에 도시된 바와 같은 캐뉼러는 상기와 반대의 방향으로 위치되어 있는데, 개구부(120)가 상기 판의 상류 측에 위치되어 역류를 제공한다. 이러한 배열에 있어서도 마찬가지로, 포트(101)를 통한 혈액의 유출은 캐뉼러와의 접촉을 제한하거나 최소화하여 상기 각각의 판을 보호하는 역할을 한다. 상기 포트(101)는 도 1 내지 도 7을 참조하여 상술된 것들과 다른 구성을 갖는 방출구 및 원위 구역을 갖는 캐뉼러 내에 구비될 수 있다.

본원의 본 발명이 특정 구현예들을 참고하여 기술되었을지라도, 이들 구현예들은 본 발명의 원리 및 적용예를 단순히 예시하기 위한 목적임을 이해하여야 한다. 따라서, 첨부된 청구항에 의해 규정된 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는 한, 본원에 개시된 구현예들에 수 많은 변형이 이루어질 수 있으며, 다른 배열들도 고안되어질 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (27)

1. 혈액순환장치와 함께 사용하는 캐뉼러로서, 길이방향 축 및 상기 축을 따라 근위 및 원위 방향을 갖는, 하기를 포함하는 캐뉼러(cannula):
   상기 축 주위로 연장되는 벽 및 외부면과 내부면을 갖는 근위부(proximal portion)로서, 상기 내부면은 보어(bore)를 규정하며, 상기 근위부는 상기 축에 대한 가로방향의 치수를 가지고, 상기 치수는 근위 및 원위 방향으로 일정한 근위부; 및
   상기 근위부의 외부면과 연속하는 외부면을 갖는 원위부(distal portion)로서, 상기 원위부의 외부면은 상기 축 주위 및 축을 따라 연장하며, 상기 원위부의 상기 외부면은 상기 축에 대한 말단 위치에서 끝이 가늘어지고, 상기 원위부는 상기 원위부의 상기 외부면으로부터 연장하는 최소 2개의 개구부(opening)를 포함하며, 상기 개구부는 상기 원위부 내에서 서로 병합되고, 병합된 상기 개구부는 상기 원위부 내에서 공동의 공간을 규정하고, 상기 공동의 공간은 상기 근위부의 상기 보어와 소통되는 원위부.
2. 제1항에 있어서, 상기 근위부는 매끄러운 곡선의 단면 형태를 갖는 캐뉼러.
3. 제2항에 있어서, 상기 단면 형태는 원형인 캐뉼러.
4. 제1항에 있어서, 상기 최소 2개의 개구부는 상기 원위부의 상기 외부면상에서 상기 축 주위로 균일한 간격으로 배치되어 있으며, 상기 개구부는 상기 근위 및 원위 방향으로 동일한 위치에 배치되는 캐뉼러.
5. 제1항에 있어서, 상기 최소 2개의 개구부는 상기 원위부의 상기 외부면으로부터 연장되는 3개의 개구부들을 포함하는 캐뉼러.
6. 제5항에 있어서, 상기 3개의 개구부는 상기 원위부의 상기 외부면상에서 상기 축 주위로 균일한 간격으로 배치되어 있으며, 상기 개구부는 상기 근위 및 원위 방향으로 동일한 위치에 배치되는 캐뉼러.
7. 제1항에 있어서, 상기 개구부 각각은, 상기 길이방향 축에 대하여 비스듬히 기울어지고 상기 근위 방향에서 상기 길이방향 축을 향하여 안쪽으로 경사진 개구축을 따라 연장하는 캐뉼러.
8. 제7항에 있어서, 상기 최소 2개의 개구부 각각은 매끄러운 곡선의 경계면을 갖는 캐뉼러.
9. 제8항에 있어서, 상기 최소 2개의 개구부의 상기 매끄러운 곡선의 경계면은 상기 원위부의 상기 외부면으로부터 상기 개구부가 상기 원위부 내에서 함께 병합되는 위치까지 계속되는 캐뉼러.
10. 제8항에 있어서, 상기 개구부 각각의 최소 일부에 대하여, 상기 원위부의 상기 외부면에 인접한 상기 경계면의 외측부는 상기 개구축을 따라 상기 길이방향 축 쪽으로 이동하는 내부 방향에 있어서 상기 개구축쪽으로 경사지며, 상기 외부면으로부터 떨어진 상기 경계면의 내측부는 상기 내부 방향에 있어서 상기 개구축으로부터 멀어지는 방향으로 경사지는 캐뉼러.
11. 제8항에 있어서, 상기 원위부는 상기 원위부의 원위 최고점으로부터 상기 최소 2개의 개구부의 상기 경계면까지 고형 부분을 갖는 캐뉼러.
12. 제11항에 있어서, 상기 최소 2개의 개구부의 상기 경계면의 일부는 부분적인 아치를 형성하는 캐뉼러.
13. 제12항에 있어서, 상기 부분적인 아치 각각의 말단은 상기 길이방향 축 상에 있는 캐뉼러.
14. 제1항의 캐뉼러 및, 유입부와 유출부를 갖는 심실보조장치를 포함하는 조합체로서, 상기 캐뉼러의 상기 보어는 상기 심실보조장치의 상기 유입부와 연결되어, 상기 캐뉼러가 상기 심실보조장치 내로 혈액이 흐르게 하기 위한 유입 구역으로 기능하는 조합체.
15. 제1항의 캐뉼러 및 유입부와 유출부를 갖는 심실보조장치를 포함하는 조합체로서, 상기 캐뉼러의 상기 보어는 상기 심실보조장치의 상기 유출부와 연결되어, 상기 캐뉼러가 상기 심실보조장치로부터 혈액이 흐르게 하기 위한 유출 구역으로 기능하는 조합체.
16. 혈액순환장치와 함께 사용하는 캐뉼러로서, 길이방향 축 및 상기 축을 따라 근위 및 원위 방향을 갖는, 하기를 포함하는 캐뉼러:
    상기 축 주위로 연장되는 벽 및 외부면과 내부면을 갖는 근위부로서, 상기 내부면은 보어를 규정하며, 상기 근위부는 상기 축에 대한 가로방향의 치수를 가지고, 상기 치수는 근위 및 원위 방향으로 일정한 근위부; 및
    상기 근위부의 외부면과 연속하는 외부면을 갖는 원위부로서, 상기 원위부의 외부면은 상기 축 주위 및 축을 따라 연장하며, 상기 원위부의 상기 외부면은 상기 축에 대한 말단 위치에서 끝이 가늘어지고, 상기 원위부는 상기 원위부의 상기 외부면으로부터 연장하는 최소 2개의 개구부를 포함하며, 상기 개구부는 상기 원위부 내에서 서로 병합되고, 병합된 상기 개구부는 상기 원위부 내에서 공동의 공간을 규정하고, 상기 공동의 공간은 상기 근위부의 상기 보어와 소통되며, 상기 개구부 각각의 최소 일부는, 상기 길이방향 축과 평행하면서 상기 개구부를 통해 연장되는 직선이 상기 보어 내로의 방해받지 않는 경로를 갖도록 상기 보어와 축 방향으로 배열되는 원위부.
17. 제16항에 있어서, 상기 근위부는 원형의 단면 형태를 갖는 캐뉼러.
18. 제17항에 있어서, 상기 최소 2개의 개구부는 상기 원위부의 상기 외부면상에서 길이방향 축 주위로 균일한 간격으로 배치되어 있으며, 상기 개구부는 상기 근위 및 원위 방향으로 동일한 위치에 배치되는 캐뉼러.
19. 제18항에 있어서, 상기 최소 2개의 개구부는 상기 원위부의 상기 외부면으로부터 연장되는 3개의 개구부를 포함하는 캐뉼러.
20. 제19항에 있어서, 상기 개구부 각각은, 상기 길이방향 축에 대하여 비스듬히 기울어지고 상기 근위 방향에서 상기 길이방향 축을 향하여 안쪽으로 경사진 개구축을 따라 연장하는 캐뉼러.
21. 혈액순환장치와 함께 사용하는 캐뉼러로서, 길이방향 축 및 상기 축을 따라 근위 및 원위 방향을 갖는, 하기를 포함하는 캐뉼러:
    상기 축 주위로 연장되는 벽 및 외부면과 내부면을 갖는 근위부로서, 상기 내부면은 보어를 규정하는 근위부;
    하나 이상의 개구부를 갖고, 상기 개구부는 원위부 내에서 서로 병합되고, 병합된 상기 개구부는 상기 원위부 내에서 공동의 공간을 규정하고, 상기 공동의 공간은 상기 근위부의 상기 보어와 소통되는 원위부; 및
    상기 근위부의 상기 벽을 통하여 연장되며 상기 근위부 내의 상기 보어와 소통되는 포트(port)로서, 상기 포트 전체는 상기 개구부 전체의 유액 흐름 저항성보다 더 큰 유액 흐름 저항성을 갖는 포트.
22. 제21항에 있어서, 상기 포트는 상기 근위부 구역 내에서만 제공되며, 상기 구역은 상기 근위부의 길이보다 짧은 축 길이를 갖는 캐뉼러.
23. 제22항에 있어서, 상기 개구부 전체의 흐름 저항성에 대한 상기 포트 전체의 흐름 저항성의 비율이 최소 5:1인 캐뉼러.
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