专利名称：均匀输送药物的导管的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及导管，具体而言，涉及通过注射部分均匀输送流体药物的导管。
背景技术：
用来输送流体药物到如人体组织系统的注射导管，在技术领域上是大家所熟知的。这种导管通常包括一个柔软的插入组织中某些部位的中空管。此管典型地包括一个或多个轴向的流体可在其中流动的管腔。导管的近端连接一个流源，流体从此处流入导管。在由管子近端提供的压力下，流体在其中的一个管腔中流动。对于每个管腔，沿靠近管子的远端的注射部分提供有一个或多个出口孔，用来使流体流出管子，这种出口孔通过穿透中空管的侧壁制成。
在特定的医疗条件下，向伤口内的多个部位输送流体药物是有益的。例如，某些需要镇痛药的伤口可能是与许多神经末梢，而不是与单个神经干相连。这种伤口的一个例子是外科切口。由于上述原因，这里提供了多个出口孔，流体药物通过这些出口孔流出导管。为了控制药物输送的位置，可以沿导管在轴向和圆周的许多位置提供出口孔。具有这种构造的导管的一个例子在Eldor的美国专利No.5800407中公开。同样，在一些情况下，需要在低压下输送这种药物，以致于在相对低速率下输送流体。例如，某些镇痛药必须缓慢地输送，以避免毒性和其他副作用。此外，在许多情况下，需要在基本上均匀的速率下，通过导管的注射部分分配流体药物，以使药物被均匀分配到伤口部位。
遗憾的是，例如现有技术中Eldor所示范的有多个出口孔的导管的局限性是，在低压下输送流体药物时，流体倾向于只通过最靠近导管注射部分近端的出口孔流出。这是由于流经管子的流体，比较容易从流动阻力最小的出口孔流出。在管腔中随流体的流动路径越长，流动阻力越高，流体所受的压力下降。最靠近的孔得到最小的流动阻力和压降。因此，流体倾向于主要通过这些出口孔流出导管。结果，流体药物只被输送到伤口部位的一个小区域。这种我们所不希望的倾向，即流体只通过最靠近的出口孔，依赖于孔的尺寸、出口孔的总数和流速。当孔的尺寸或数量增加时，流体更倾向于只通过最靠近的出口孔。相反，当流速增加时，流体的这种倾向变小。
流体只通过最靠近的出口孔的这种不希望的流动倾向，在某些情况下可以通过增加流体的流速或压力来克服，这些方法可以使得流体通过导管的更多出口孔流出。实际上，如果流速或压力足够高，流体将流过所有的出口孔。但是，有时，医学上期望在相对低的速率下即在低压下输送药物。同样，即使在高压情况下的流体输送是要求的或可接受的，现有技术的导管却不能提供沿导管注射部分的均匀流体输送。即，通过靠近注射部分近端的出口孔的流速比通过靠近远端的出口孔的流速偏大。这是因为流经较近端出口孔的流体受到较低的流动阻力和压降。相反，流经较远端出口孔的流体受到较大的流动阻力和压降，因此以较低的速率流出。出口孔越远，流体的流出速率越低。结果，在整个伤口区域形成药物的不均匀分配。
在另一种已知类型的注射导管中，导管中有几个管腔，对于每个管腔，通过在管子的管壁上穿洞得到一个出口孔。出口孔位于沿导管注射部分的不同的轴向位置。用这种方法，流体药物可以被输送到受伤部位中的多个位置。然而，这种构造虽然使流体分配得到了改进，它仍有一些缺点。一个缺点是，由于与上述同样的原因，越远的出口孔得到越大的流动阻力，通过出口孔的流体流速不相等。另一个缺点是，管腔的数量以及流体出口孔的数量受导管的小直径限制。结果，流体只被输送到受伤部位中很有限的几个位置。另一个缺点是，管腔的近端必须附带一个复杂的总管，这样会增加导管的制造成本。
在Wang的美国专利No.5425723中阐述了一种导管的例子，此例提供了经过导管注射部分的流体药物的更均匀的分配方法。Wang公开了一种注射导管，此导管包括一个外管，一个在外管内的被同心包围的内管，一个内管内的中心管腔。内管比外管的直径小，以使它们之间形成一个环行通道。外管有许多间隔均匀的出口孔，限定导管的注射部分。在应用时，中心管腔内的流体流经内管侧壁内精确定位的侧孔。具体而言，相邻侧孔之间的间隔沿内管的长度减小，致使更多流体流经较远端的侧孔。随后，流体在流出外管壁上的出口孔之前纵向流过环行通道。在环行通道内，流体可以向远或近的方向流动，此流动方向依赖于它们距外管上最近的出口孔的位置。提供这种构造使得流体流出导管的速度更加均匀。
遗憾的是，Wang的导管只对相对高压下流体的输送有效。当用来输送相对低压下的流体时，Wang发明的导管不能提供流体的均匀分配。由于这些孔的流动阻力最小，流体改成倾向于流出距导管注射部分近端最近的内管和外管上的侧孔。即使对于高压流体的输送，这种设计仍有几点局限性。一个局限性是中心管的设计相对复杂及难于制造。两个管都必须足够柔软从而可以灵活地穿过组织系统，然而环行通道必须保持畅通使得流体可以均匀地从中流过。另一个局限性是如果管子的注射部分有弯曲时，可能干扰环行通道。导管上的弯曲可能使环行通道变形，或者甚至使内管和外管接触。这样可能使环行通道的纵向横截面内的流体压力不平衡，导致流体的输送不均匀。
因此，输送流体药物的注射导管需要改进，用相对简单、易生产的设计使流体药物沿其注射部分均匀输送，这种设计要对高流速和低流速的流体输送都有效。此外，我们知道一种具体类型的导管，如Wang的导管，只在高流体压力或高流速下均匀输送流体。但是，需要属于这种类型的注射导管有一种相对简单、易生产的设计，当弯曲或有其他的物理变形时要保持均匀的流体输送。
发明内容
因此，本发明的原则目标和优点是克服了一些或所有的这些局限性，并提供了用来输送流体药物到组织区域中受伤部位的改进的导管。
根据本发明的一个实施例，提供了一种穿过组织区域均匀输送流体的导管，它包括一个由可渗透膜制成的细长管状部件。此膜的尺寸应为可插入围绕组织区域的皮下层，如人的皮肤。此膜的构造使得进入管状部件开口端的有压流体能以基本上均匀的速率沿管状部件的长度流经管状部件的侧壁。本发明也提供了一种穿过组织区域均匀输送流体的方法，包括将细长管状部件插入组织区域及将有压流体输入管状部件开口端的步骤。
本发明的另一个实施例提供了一种导管及穿过组织区域均匀输送流体的方法。此导管包括一个细长支撑及缠绕在支撑上的可渗透膜。此支撑的构造使得在支撑和膜之间形成一个或多个管腔。可选择的是，此支撑可以是有许多孔的管状物。这种方法包括将上述导管插入组织区域及将有压流体输入至少一个管腔近端的步骤。其优点是，流体以基本上均匀的速率通过膜进入组织区域。本发明进一步提供了一种生产这种导管的方法，包括制造细长支撑及将可渗透膜缠绕在支撑上从而在支撑和膜之间形成一个或多个管腔的步骤。
本发明的另一个实施例提供了一种导管及穿过组织区域均匀输送流体的方法。此导管包括一个沿其长度上有许多出口孔的细长管，以及包围在细长管内与之同心的管状可渗透膜。此细长管和膜限定一个管腔。此方法包括将上述导管插入组织区域及将有压流体输入管腔近端使得流体便于在基本上均匀的速率下通过膜和出口孔进入组织区域的步骤。本发明进一步提供了一种生产这种导管的方法，包括制作细长管，并沿管子长度上提供许多出口孔、制作管状可渗透膜及在细长管内与之同心地缠绕管状可渗透膜使得细长管和膜限定一个管腔的步骤。
本发明的另一个实施例提供了一种装置及穿过组织区域均匀输送流体的方法。此装置的优点是简单且易于生产，它包括一个沿其长度上有许多出口孔的细长导管。这些出口孔可以用作限流孔。做为选择，限流孔可位于导管内或靠近导管的其他地方。沿导管的长度方向可以逐步增加出口孔的尺寸，使得最大出口孔比最小出口孔更远。做为选择，可以用激光钻孔以得到基本上相同的尺寸的孔，其优点是，导管内的有压流体会在大致相同的速率下流经所有出口孔。此方法包括将导管插入组织区域及将有压流体输入管腔近端的步骤。流体流经出口孔并进入组织区域时，优点是在大致相同的速率下流经所有出口孔。本发明还提供了一种生产这种装置的方法，包括制造沿长度上有许多出口孔的细长导管的步骤，使得出口孔的尺寸沿长度方向从其近端到远端逐步增加。
本发明的另一个实施例提供了一种导管及输送流体药物到组织区域的方法。此导管包括一个管子，一个连在管子远端的“渗水”的管状螺旋弹簧，和一个关闭弹簧远端的止块。管子和弹簧各限定一个中心管腔。弹簧相邻的各圈相互接触，使得在弹簧内的低于门限分配压力下的流体不会放射状地从各圈之间流出管腔。当流体的压力大于或等于门限分配压力时弹簧有伸长的特性，允许流体在各圈之间放射状地流动而从管腔中分配流体，即通过弹簧“渗水”。做为选择，流体可以通过弹簧各圈上的庇点渗漏。其优点是，流体经过弹簧的一部分长度和圆周被大致均匀地分配。在应用上，流体流入管子开口的近端，允许流入弹簧，产生大于或等于门限分配压力的压力，使得流体穿过弹簧而渗漏。
本发明的另一个实施例提供了一种导管及输送流体药物到组织区域的方法。导管包括一个远侧封闭的管子和一个“渗水”的管状螺旋弹簧。如上所述，弹簧被包围在管内并与之同心。在侧壁上沿管子的长度提供了许多出口孔，限定管子的注射部分。弹簧被包围在注射部分内，使得在管子和弹簧内限定一管腔。在应用上，流体进入管子的近端，允许流入弹簧，产生大于或等于弹簧门限分配压力的压力，使得流体穿过弹簧渗漏而从管腔分配，然后流出管子的出口孔。
本发明的另一个实施例还提供了一种包括细长管子的导管和一个位于管内的固体柔性部件。管子有一个封闭的远端，管子的侧壁上有许多出口孔。出口孔沿管子的长度分布限定导管的注射部分。确定管子的尺寸用来插入组织区域。柔性部件位于管内，其尺寸使得在管子和柔性部件之间形成一个环形空间。柔性部件由可渗透材料制成。其优点是，导管的构造使得进入管子近端的流体会以基本上均匀的速率流经注射部分的出口孔。
在另一个实施例中，本发明还提供了一种导管，此导管包括一个在管子侧壁上有许多出口槽的细长管。这些槽沿管子的长度分布限定导管的注射部分。输出槽的方向通常平行于管子的纵轴。其优点是，管子的构造使得流体在其中以基本上相同的速率流经基本上所有的输出槽。一种可选的方式是，从注射部分的近端到远端槽的长度增加。
为了阐述本发明及其胜过现有技术的优点，上文对本发明特定的目标和优点进行了描述。当然，可以理解，根据本发明任何具体的实施例，不一定得到所有的目标或优点。因此，例如，那些该领域的技术人员知道，可以用实现或优化上述的一个或几个优点的方法来实施或执行本发明，而不必实现这里所述或所示的其他目标或优点。
所有的实施例将包括在此公开的本发明的范围内。那些该领域的技术人员知道，从以下参考附图的优选实施例的详细描述中，很容易明白本发明的这些或其他实施例。本发明不受任何公开的具体优选实施例的限制。
图1是具有根据本发明第一个实施例的特点和优点的导管的示意性的侧视图；图2是沿图1中的线2-2截取的图1中导管的剖面图；图3是沿图1中的线3-3截取的图1中导管的剖面图；图4是图1中导管的端部和支撑梁的透视图，示出了沿图1中线4-4截取的横截面；图5是具有本发明第二实施例的特点和优点的导管的侧视图；图6是沿图5中的线6-6截取的图5中导管注射部分的横截面图；图7是具有本发明第三实施例的特点和优点的导管的横截面图；图8是具有本发明第四实施例的特点和优点的导管的侧视图；图9是具有本发明第五实施例的特点和优点的导管的侧视图；图10A是图9中导管的横截面图，示出弹簧的未伸长状态；图10B是图9中导管的横截面图，示出弹簧的伸长状态；图11是具有本发明第六实施例的特点和优点的导管的横截面图；图12是具有本发明第六实施例的特点和优点的导管的侧视图；图13是具有本发明第七实施例的特点和优点的导管的轴向横截面图；图14-16是类似于图13的导管的轴向横截面图，示出内部可渗透部件和管子之间可选择的附件；图17是根据图13-16的导管的横断面图，其中内部可渗透部件与外管是同轴的；图18是根据图13-16的导管的横断面图，其中内部可渗透部件与外管是不同轴的；图19是连接有空气清除过滤器的本发明的导管示意图；图20是具有本发明第八实施例的特点和优点的导管的侧视图；图21是具有本发明第九实施例的特点和优点的导管的侧视图；图22是使用本发明的导管处理血块的示意图。
具体实施例方式
图1-4示出根据本发明的实施例的注射导管20。导管20优选为包括一个柔软支撑22(图2-4)、一个不渗透膜24和一个可渗透膜26。膜24和26缠绕在支撑22上，在膜24和26的内表面与支撑的表面之间形成多个轴向的管腔，以下有更详细的描述。不渗透膜24限定导管20的非注射部分28，优选为覆盖从导管近端到点30的支撑22，如图1所示。同样，可渗透膜26限定导管20的注射部分32，优选为覆盖从点30到支撑22远端的支撑22。做为选择，导管20可以构造为没有不渗透膜24。在这种构造中，可渗透膜26覆盖支撑22的整个长度，以致于支撑22的整个长度相当于导管20的注射部分。注射部分的长度可根据需要而定。导管20的近端可以连接一个内有如液体药物的流体36的流源34。导管20的远端可以包括一个盖子48(图4)，其限定导管20内的轴向管腔的端部。
在应用上，导管20被插入组织系统，如人的身体，用来直接向组织系统内的受伤部位输送流体药物。具体而言，导管20穿过通常是受伤部位的直线部分，相应于导管20的注射部分32，用来输送药物。因此，优选为插入导管使得注射部分32位于受伤部位内。通过应用众所周知的方法，医生或护士依靠位于导管轴向导线腔44中轴向导线46的帮助插入导管20，当导管插入需要的位置后，通过导管20的近端拔出导线46。做为选择，导管20可以没有导线或导线腔。
图2和3显示了支撑22的优选的构造。支撑22的表面包含隔断，例如图中所示的多个棱40。隔断的构造使得当膜24和26缠绕支撑22时，膜构成多个轴向管腔38的一部分壁，流体36可在其中流动。在优选的构造中，多个棱40辐射状从支撑22的公共轴心部分42开始延伸。棱40也在纵向沿支撑22的长度延伸，优选为沿支撑的整个长度延伸。在非注射部分28，如图2所示，不渗透膜24优选为紧紧缠绕棱40的外缘。结果，在不渗透膜24的内表面和支撑22的外表面之间形成轴向管腔38。同样，在注射部分32，如图3所示，可渗透膜26优选为紧紧缠绕棱40的外缘。以致于在可渗透膜26的内表面和支撑22的外表面之间形成轴向管腔38。
在导管20的一个可选择的实施例中，可渗透膜26可以缠绕支撑22的整个长度，因此，替代了不渗透膜24。在这个实施例中，支撑22的整个长度相当于注射部分32。根据另一个可选的实施例，支撑22可以只在注射部分32中延伸，从流源34到支撑22的近端提供一个管子。在这个实施例中，管子代替了不渗透膜24和在优选实施例中在非注射部分28中延伸的一部分支撑22。换句话说，管子构成了非注射部分28。
在优选的构造中，棱40的数量等于轴向管腔38的数量。虽然图2和3中显示了5个棱40和轴向管腔38，但是可以应用任何合适的棱和管腔数目，根据需要在导管20内提供多个管腔，保持柔性，如果需要，保持管腔的流体独立性。这里，“流体独立性”，“流体分离”和类似的术语，当用来描述多个轴向管腔时，只是意味着管腔内的流体不相互接触。优选为应用任何合适的胶，如医用胶或环氧树脂，将膜24和26沿棱40的外缘粘贴。这样可以防止膜24和26滑动，这种滑动情况出现在导管插入或拔出组织时。更优选为，膜沿每个棱40的外缘的整个长度粘贴。做为选择，膜可缠绕在支撑上，而不是通过其他物质固定在支撑上。膜和支撑也可以通过其他的在技术领域里那些技术人员熟悉的方法相互固定，这样保持了管腔38的流体独立性。如果需要，在支撑22的轴心部分42提供一个轴向的导线腔44。导线腔44用来容纳导线46，此导线用来辅助将导管20插入组织中。如上所述，对于此技术领域的那些技术人员而言，这样做很容易理解。
如图4所示，导管20优选为包括一个固定在支撑22远端的端部或盖子48，端部48可以与支撑22成为一个整体或粘贴在支撑上面。优选为，端部48的近端呈圆形并有一个直径，使得端部48的外表面与支撑22的棱40的外缘对齐，如图示。可渗透膜26围绕在端部48的近端。膜26优选为粘贴在端部48上，从而防止管腔38内的流体36不经过膜26的管壁流出导管20。端部48阻止轴向的流体流过导管20的远端。但是，端部48可选为由可渗透材料制成，从而允许流体从导管20的远端进行轴向分配，如果需要，端部48的远端优选为圆屋顶形，如图示，从而使导管20更容易插入组织区域。
支撑22可以用许多材料制成，考虑要达到的目的，如柔性、轻重、强度、光滑度、和对组织系统的无反应性即安全性来选定材料。支撑22适合的材料包括尼龙、聚酰胺、特氟纶及其他在此技术领域里的技术人员熟悉的材料。可渗透膜26优选为海绵状或泡沫状材料或中空纤维。膜26可以用许多适合的材料制成，考虑要达到的目的，如柔性和对组织系统的无反应性来选定材料。膜26优选为具有多孔性，使得流体沿导管20的注射部分32的表面基本上均匀地分配。膜26还具有足够小的平均孔尺寸，以限制细菌穿过膜壁进入。膜26适合的材料包括聚乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚碳酸酯、尼龙或高密度聚乙烯。这些材料的优点是生物相容的。当流体药物经过可渗透膜26时，膜26可以从中滤出不需要的细菌。众所周知，最小的细菌不能穿过任何小于0.23微米的孔。因此，可渗透膜26的平均孔尺寸或孔直径应该小于0.23微米，以避免细菌穿过膜26。可渗透膜26的平均孔尺寸或孔直径优选为在大约0.1到1.2微米的范围内，更优选为在0.3到1微米，甚至更优选为约0.8微米。
如上所述，导管20的近端可以连接一个流源34。构造导管20使得每个轴向管腔38是流体独立的。换句话说，管腔38内的流体不相互接触。导管20可连接一个流源34，使流体36流到每个管腔38内。做为选择，导管20可以连接多个独立的流源，以致于几种不同的流体分别流进管腔38内。根据这种构造，每个管腔38可以连接一个单独的流源，以致于输送到组织中的不同流体的总数等于管腔38的数量。做为选择，流体管腔不需要是流体独立的。例如，膜26不必沿支撑22的整个长度固定到支撑22上，从而允许流体36在管腔38之间流动。
在操作中，导管20直接输送流体到与注射部分32相邻的组织中的部位。来自流源34的流体36进入导管20近端的轴向管腔38中。流体36首先流过非注射部分28。当流体开始到达注射部分32时，流体浸入可渗透膜26。当更多的流体36进入注射部分32时，它纵向扩散到膜26的管壁上，直到这个膜26和注射部分32浸透流体。在此时，流体36开始穿过膜26，随后流出导管20并进入组织。此外，其优点是，由于膜26的特性，流体36以基本上均匀的速率穿过可渗透膜26的整个表面。因此，流体以大致相等的速率穿过通常是组织中受伤部位的直线部分。此外，在低压和高压流体输送时都可得到此优点。
图5和图6示出根据本发明的可选的实施例的一个导管50。根据这个实施例，导管50包括一个细长外管52和一个内部的细长管状可渗透膜54。管状膜54优选为被同心地包围在外管52内。更优选为，外管52紧紧地包围并支撑管状膜54，以致于在外管52的内径和膜54的外径之间得到较紧配合。在外管52中有许多流体出口孔56，出口孔优选为贯穿外管的整个圆周。包括出口孔56的外管52的部分形成导管50的注射部分。只需要在沿注射部分的长度上提供管状膜54，但是可能更长。或者，轴向出口孔可以位于管子52的远尖端58中，此外，可以提供导线和/或导线腔，辅助将导管50插入组织中，对于此技术领域的技术人员而言，这样做很容易理解。
管子52可以用任何适合的材料制成，例如，尼龙、聚酰亚胺、特氟纶和其他熟悉此技术领域的人已知的材料，考虑要达到的目的，如对组织系统无反应、柔性、轻重、强度、光滑度和安全性等来选定材料。在一个优选的构造中，管子52优选为标准规格为20的导管，其内径和外径分别为0.019英寸和0.031英寸。管子52的出口孔56优选为直径约0.015英寸，并且沿管子52在轴向位置上有相等的间隔。优选地安置孔56，使得每个孔相对于管子52的纵轴离前一个孔的角度位置的角度位移约为120°，相邻出口孔56的轴向间隔优选为在约0.125到0.25英寸范围内。更优选为大约3/16英寸。此外，注射部分可以为所需要的长度。这种构造导致流体遍及受伤部位的直线部分基本上均匀地输送，当然，出口孔56可以有任何其他各种可选择的构造。
管状可渗透膜54优选为海绵状或泡沫状材料或中空纤维。管状膜54的平均孔尺寸或孔径可以为小于0.23微米，以过滤细菌。孔径优选为在0.1到2微米的范围内，更优选为在约0.3到1微米范围内，甚至更优选为约0.8微米。管状膜54可以用任何适合的材料制成，考虑要达到的目的，如对组织系统无反应、保持柔性、配合管子52限制的尺寸、具有多孔性而使得流体穿过管子52内的所有出口孔56的基本上均匀的分配来选定材料。膜54适合的材料是聚乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚碳酸酯、尼龙或高密度聚乙烯。优选的管状膜54的内径和外径分别为0.010英寸和0.018英寸。在提供导线46的情况下，导线可以为不锈钢线，其直径约为0.005英寸。可以用环氧树脂或其他熟悉此技术领域的人已知的方法将管子52固定在膜54上。或者，膜54可以用过盈配合与管子52相连接，而不是应用其他材料将膜54固定在管子52上。
在操作中，导管50将流体输送到与导管50的注射部分相邻的组织系统的区域。当流体流入注射部分时，流体首先浸入管状可渗透膜54。当更多的流体进入注射部分时，它纵向扩散到管状膜54的管壁上，一旦膜54和其中的管状空间被浸透时，流体就会通过管子52上出口孔56穿过膜54流出导管50。此外，其优点是，流体流经膜，基本上均匀地遍及膜54的表面面积，导致流体基本上均匀地流出基本上所有的出口孔56。因此，流体以基本上相等的速率输送到遍及组织中的受伤部位。此外，在低压和高压流体输送时都可得到此优点。
图7示出根据本发明的另一个实施例的导管70。导管70包括一个侧壁上有许多出口孔76的管子72，以及一个同心地包围管子72的管状可渗透膜74。导管70的操作与上述导管50在图5和图6的操作类似，在应用上，流体药物流经出口孔76，随后开始浸入可渗透膜74。流体纵向扩散到膜的管壁上，直到膜被浸透。随后，流体离开膜壁进入组织。其优点是，流体以基本上均匀的速率分配到组织中，遍及膜74的表面面积。跟前一个实施例一样，在低压和高压流体输送时都可得到此优点。
图8示出根据本发明的另一个实施例的导管60。导管60比较适合在较高流速下将流体输送到组织系统中的区域。导管60包括一个有许多尺寸渐增的出口孔64的管子64。具体而言，较远端的出口孔直径大于较近端的出口孔直径。管子62上出口孔64的位置确定导管60注射部分的长度。注射部分可以是任何需要的长度。导管60的近端连接一个流源，可以提供一个导线和/或导线腔来辅助将导管60插入组织。
如上所述，对于高压或低压流体输送，距导管远端较近的出口孔通常比距导管近端较近的出口孔有增加的流动阻力。此外，流经较远端孔的流体获得较大的压降。因此，通过较近端孔的流体通常流速较大，导致不均匀的流体输送。相反，导管60在相对高流速的情况下，通过基本上所有的出口孔64，有利地提供了基本上均匀的流体输送。这是由于较远端孔的较大尺寸补偿了它们增加的流动阻力和压降。换句话说，是因为较远端的孔比较近端的孔大，如果它们的尺寸相同，通过较远端孔的流速比通过较近端孔的流速大。有利地是，提供给孔64的是逐渐增加的尺寸，这样导致了基本上均匀的流体输送。此外，确定出口孔64的尺寸使之组合起来形成阻流孔，如下结合图12的实施例描述。
与现有技术的导管比较，导管60的优点是简单并易于生产。所需做的是在管子62上钻许多出口孔64。此外，在保持可操作性的情况下，导管60能比现有技术的导管承受更大的弯曲。与现有技术的导管如Wang的导管比较，如果管子62稍微弯曲，它仍能相对均匀地输送流体。这是由于管子62有一个相对较大的横截面的管腔，当管子62稍微弯曲时，管腔内流动的流体可能受到较小的阻塞，从而有较小的压力改变，否则可能导致不均匀的流体分配。
导管60的管子62可以用任何适合的材料制成，考虑要达到的目的，如对组织系统无反应、柔性、轻重、强度、光滑度和安全性来选定材料。适合的材料包括尼龙、聚酰亚胺、特氟纶和其他熟悉此技术领域的人已知的材料。注射部分可以是任何需要的长度，但优选为约0.5到20英寸长，更优选约10英寸长。出口孔64的直径优选的范围是从注射部分近端的约0.0002英寸到注射部分远端的约0.01英寸。最大直径，即最远端，管子62远端的出口孔64优选为约0.25英寸。在优选的构造中，相邻孔64之间的轴向间隔在约0.125到0.25的范围内，更优选为3/16英寸，或者，提供的孔64使得相邻孔的角度位移约120°，与图5中的实施例一样。当然，如果提供了太多的出口孔64，管子62可能会不合需要地变软。
图9、10A和10B示出根据本发明的另一个实施例的导管80。导管80包括一个管子82，一个“渗水”管状螺旋弹簧84和一个止块86。弹簧84的近端固定在管子82的远端，以致于管子和弹簧各限定中心管腔的一部分。连接一个优选的圆顶状的止块86来封闭弹簧84的远端。管子82远端的弹簧84部分包括导管80的注射部分。在不伸长状态，如图10A所示，弹簧84相邻的各圈互相接触，使得弹簧内低于门限分配压力的流体不会从各圈之间辐射状地流出管腔。弹簧84有纵向伸长的特性，如图10B所示，当流体压力大于或等于弹簧的门限分配压力时，就允许流体通过“渗水”从管腔中分配。即，辐射状从各圈之间渗出。或者，弹簧可能辐射状地拉伸而不是伸长以使流体通过弹簧的各圈渗漏。此外，该弹簧可纵向和径向伸长以允许渗漏，那些熟悉此技术领域的人会知道这一点。其优点是，弹簧各圈之间的流体被基本上均匀地分配，遍及管子82远端的弹簧部分的长度和圆周，即注射部分。导管80适用于高速率或低速率的流体输送。
在应用上，导管80被插入组织区域，使得弹簧84处于流体药物需要输送的部位。弹簧开始处于不伸长状态，如图10A所示。流体流入导管80的管子82的近端，流进并穿过弹簧84，直到到达止块86。当流体继续流入管子82的近端，弹簧84内的流体增多。当弹簧84内充满流体时，流体压力迅速升高。流体对弹簧各圈产生一个定向辐射向外的力。当压力升高时，向外的力增大。一旦流体压力升高到门限分配压力，向外的力就会使弹簧各圈轻轻分开，使得弹簧纵向拉伸，如图10B所示。或者，各圈可以径向分开，如上所述。流体随后通过分开的各圈从导管80中分配流出。此外，其优点是流体遍及导管80的注射部分均匀地分配。当流体继续进入管子82，弹簧84保持拉伸状态，以连续分配流体到组织内需要的区域。如果流体临时终止流入，弹簧84内的流体压力可下降到门限分配压力以下，假如这样的话，弹簧将压缩使得各圈再次相邻，流体不再分配。
几种弹簧类型可以达到本发明的目的。适合的弹簧类型是易于购买到的316L或402L。在优选的构造中，弹簧84长度上每英寸有大约200个各圈。在这种构造中，其优点是弹簧可承受高度的弯曲，而流体不会从中渗漏，只有强烈的弯曲会引起相邻的各圈分开。因此，弹簧84在组织区域内可以有相当大的弯曲，而不会引起流体的渗漏，使流体分配到组织内的唯一一个区域。弹簧84可以有任何所需的长度以限定导管80注射部分的长度。弹簧可以用多种材料制成，考虑要达到的目的，如强度、柔性和安全性来选定材料。优选的材料是不锈钢。在优选的构造中，弹簧的内径和外径分别是大约0.02英寸和0.03英寸。弹簧线的直径约为0.005英寸。弹簧84的近端优选为同心地被包围在管子82的远端内。弹簧可以用例如U.V.粘合剂、密封材料或其他粘合材料粘在管子82的内壁上。或者，弹簧可以被焊接在管子82内或用近端的塞固定从而把弹簧紧紧插入管子82内。
管子82和止块86可以用多种材料制成，考虑要达到的目的，如柔性、轻重、强度、光滑度、和安全性来选定材料。适合的材料包括尼龙、聚酰胺、特氟纶及其他在此技术领域里的技术人员熟悉的材料。
图11示出根据本发明的另一个实施例的导管90。导管90包括一个远端封闭的管子92和一个同心地被包围在管子92内的“渗水”管状螺旋弹簧94，以致于在管子弹簧和内形成一个管腔。在其侧壁上，沿管子92的长度设置许多出口孔96。包括这些出口孔96的管子92的长度限定导管90的注射部分。出口孔96优选为处于遍及注射部分的管壁上。注射部分可以是需要的长度。在优选的构造中，相邻的孔96之间的轴向间隔在约0.125英寸到0.25英寸的范围内，更优选为3/16英寸。相邻的孔96的角度位移约120°，弹簧94优选为被包围在导管的注射部分内，其构造类似于图9、10A和10B中实施例的弹簧84。弹簧94优选为比注射部分长并被定位成使得所有的出口孔96与弹簧94相邻。在这个构造中，防止流体不经过弹簧各圈流出管腔。一个止块优选为连接在管子上，以封闭管子的远端。或者，管子92可以带有一个封闭的远端。导管90适用于高速率或低速率的流体输送。
在应用上，导管90被插入组织区域，使得注射部分处于流体药物需要输送的部位。流体流入导管90的近端92，流经弹簧94，直到其到达管子92封闭的远端。当流体连续流入管子92的近端，弹簧94内的流体增多。最后，弹簧94内充满流体，流体压力升高，从上述的弹簧各圈之间渗漏，与图9、10A和10B中的实施例相同。此外，流体经过弹簧的各圈，基本上均匀地遍及弹簧94的长度和圆周。然后，流体通过注射部分的出口孔96流出管子92。出口孔优选为尺寸相等，以使流体以基本上相等的速率流过出口孔，其优点是使流体遍及组织中需要的区域大致均匀分配。当流体连续进入导管90，弹簧94保持拉伸，从管子连续分配流体。如果流体临时终止流入，弹簧94内的流体压力可下降到门限分配压力以下，假如这样的话，弹簧压缩使得各圈再次相邻，流体不再分配。
在优选的构造中，弹簧94和管子92沿弹簧的整个长度接触。以致于迫使通过弹簧渗漏的流体流过注射部分的孔96。弹簧94的一个端点优选为固定在管子92的内壁上，允许弹簧的另一端在弹簧拉伸时位移。弹簧可以用例如U.V.粘合剂、密封材料或其他粘合材料粘在管子92上。或者，弹簧的端点可以被焊接在管子92的内壁上。管子92可以用多种适合的材料制成。管子92的内壁优选为光滑的，使得弹簧可以更自由的拉伸和收缩。
图12显示了根据本发明的另一个实施例的导管100。导管100包括一个远端封闭的管子102，管子102的侧壁上有许多出口孔104。管子102的有出口孔104的部分限定导管100的注射部分。确定出口孔104的尺寸，形成开口组合区域，此区域小于任何其他导管的限流横截面或孔的区域。因此，出口孔104是导管100的限流器。在应用上，有利的是，导管通过基本上所有的出口孔104分配流体。进入管子102近端的流体流经管子，直到到达管子的封闭端。此时，导管注射部分内的流体增加。由于孔的尺寸太小，流体实际上不会流过孔104。最后，导管的注射部分充满流体。当流体继续进入管子102的近端时，流体压力开始升高。在一些点的压力变得足够高，从而迫使流体通过出口孔104。此外，流体流经基本上所有的出口孔104。
在这个优选的构造中，出口孔104的尺寸都相等，使得流体通过基本上所有的孔，以基本上均匀的速率分配。优选为用激光钻孔104以得到非常小的直径。出口孔104优选的直径是约0.0002英寸，或约5微米。在管子102内可以有大量的孔104。其优点是孔遍及导管100注射部分的圆周，从而遍及组织区域更加均匀地输送流体。相邻的孔104的轴向间隔优选为在大约0.125英寸到0.25英寸的范围内，更优选为3/16英寸。导管100适用于高速率或低速率的流体输送。管子102可以用任何上述熟悉此技术领域的人已知的材料制成。
图13示出根据本发明的另一个实施例的导管200。导管200与上述实施例相同，包括一个远端封闭的沿导管注射部分有许多出口孔204的管子202。孔204最好遍及管子202的圆周。被包围在管子202内的是一个由可渗透材料制成的细长部件206。通常部件206优选为圆柱形，且是固态的。部件206优选为位于管子204内，从而在部件206的外表面和管子202的内表面之间形成一个环形的空间208。优选为，部件206从管子202的远端向后延伸到导管注射部分的近点。或者，部件205可以只沿一部分注射部分延伸。部件206优选为通常与管子202同心，但是不同心的设计也可以实现本发明的优点。优选为，部件206用柔性材料制成，从而有助于将导管200放置到患者的身体内。
在实施中，在管子202内流动的流体药物浸透可渗透部件206，并流入环形区域208。一旦部件206被浸透，部件206内的流体流入区域208并通过出口孔204流出导管200。其优点是，由于流体压力均匀遍及环形区域208，所以流体基本上均匀地流经所有的孔204。环形区域208有几个优点。一个优点是它有助于优化穿过出口孔204的流体的均匀度。此外，部件206可以由可渗透材料制成，此材料在渗透有液体时膨胀。假如这样的话，部件206优选为膨胀到环形区域208而不压到管子202上。这样限制了在管子202内表面形成高压区的可能性，否则可能在受伤部位引起药物的不均匀流出。或者，部件206可以膨胀到与管子202接触，而仍能达到本发明的目的。
部件206由可渗透材料制成，其平均孔径优选为在1.50微米的范围内，更优选为约0.45微米。环形区域208的径向宽度W优选为在0到约0.005微米范围内，更优选为约0.003微米。部件206可以用多种材料制成，考虑要达到的目的，如多孔性、柔性、强度和韧性来选定材料。优选的材料是Mentek。
部件206可以用粘合剂固定在管子202内。在一个实施例中，如图13所示，在部件206的远端应用粘合剂，与管子202的远端内表面形成接头。优选为在导管200注射部分的近端或附近应用粘合剂。此外，粘合剂可以应用在部件206任何纵向位置的圆周上，与管子202的内表面形成环形接头。例如，在图13的实施例中，环形接头214恰好在导管200注射部分的近端。也可能有其他结构。例如图14显示一个实施例，其中粘合剂应用在部件206的远端形成接头216，通常也用在注射部分的中心形成环形接头218。图15示出一个实施例，其中粘合剂只用在部件206的远端形成接头220。图16示出一个实施例，其中粘合剂只应用在注射部分的中心，形成环形接头222。那些熟悉此技术领域的普通技术人员通过以上所述，可以从这里的描述中理解粘合剂可以应用在各种结构中。因此，例如，粘合剂不要求用在导管的远端(即分别在图13、14和15中的212、216和220)。
目前本发明的最好模式，优选为两个接头合并，一个在导管的最近端，一个在导管的最远端。每个接头用下述的粘合剂制成。
当部件206在管子202中时，通过一个出口孔204注入液体粘合剂形成环形接头214。粘合剂通常有高粘性，倾向于流到部件206的圆周上，而不是进入部件内。因此粘合剂和管子202形成一个环形接头，那些熟悉此技术领域的技术人员对于这一点很容易理解。此外，粘合剂堵住了注入粘合剂的出口孔204。可以应用任何不同类型的粘合剂，优选的粘合剂是Loctite。
如上所述，部件206优选为与管子202同心，图17显示了导管200的横截面，其中部件同心地被包围在管子202内。或者，部件206可以与管子202相邻设置，如图18所示。由于部件206不必在管子202的中心，图18的构造比图17更容易生产。
那些熟悉此技术领域的人从以上的描述容易理解，其中的部件206可以是任何需要的长度，而且可以沿导管200注射部分的任何需要的长度延伸。例如，部件206不必延伸到管子202的远端。此外，部件206的近端可以是注射部分的远端或近端。
当应用上述实施例中的任何导管时，在初始状态导管内有空气。例如，图13所示的导管200，可能在部件206的可渗透材料内有空气。液体药物进入导管时迫使空气流出出口孔。但是，这可能需要几小时。如果导管插入患者体内，且内有空气，而液体药物进入导管，患者的受伤部位只得到很少或基本上得不到药物，直到空气排出导管。因此，最好在将导管插入患者体内之前先将液体药物送入导管，以保证空气在应用前排出导管。此外，参考图19，一个空气过滤器224，在技术领域中是大家熟知的，插入导管200的注射部分226近端的导管。过滤器224可以避免不需要的空气进入导管200的注射部分226。
图20和21显示有细长出口孔或槽的导管。可以应用这些导管代替上述描述的导管。图20示出一个有许多出口孔或槽232的管子230，槽在管子230的纵向是细长的。槽232优选为沿导管的注射部分遍及管子230的圆周设置。与较小的出口孔相比，细长槽232通过减少流体受到的阻力，将增加流体流出导管的流速。优选为，槽232在导管主体上纵向分布，以致于不会损害导管200的整体结构，那些熟悉此技术领域的人从以上的描述会容易理解这一点。
图21示出一个有出口孔或槽236的管子234，槽的长度沿管子的远端方向长度增加。在图解的实施例中，距管子234的注射部分近端较近的槽在长度上短于距注射部分远端较近的槽。如图8所示的实施例，有利的是，在相对高流速的情况下，管子234通过基本上所有的出口槽236提供了基本上均匀的流体输送。这是因为较远端槽的大尺寸补偿了他们增加的流体阻力和压降。换句话说，由于较远端的槽大于较近端的槽，通过较远端槽的流速大于其在如果较远端的槽与较近端的槽有同样的尺寸的情况下的流速。有利地是，槽236设置有逐渐增加的长度，导致了基本上均匀的流体输送。此外，如图20的实施例，细长槽通常导致较高的输出流速。
关于以上所有的导管实施例，可以在所公开的管腔中或附近提供一个独立的导线腔，那些熟悉此技术领域的人很容易理解这一点。
本发明的导管可以应用在各种医疗设备上。参考图22，在一个示范性的应用中，导管20(附图标记20用来标志导管，但是可以应用任何上述的导管)插入静脉或动脉242中血块240中。导管的注射部分优选在血块240内。液体药物优选为进入导管的近端。其优点是，药物以均匀的速度流出导管20遍及注射部分，以分解血块240。
那些熟悉此技术领域的人很容易理解，这里描述的任何导管的实施例可以应用在各种设备上，包括但不局限于外围神经块、鞘内注射、表皮注射、血管内注射、动脉内注射和关节内注射，以及受伤部位疼痛治疗。
此外，这里公开的任何导管可以和注射筒射出的流体线是一个整体，与之相反的是设计成被连接或固定到注射筒上的独立的导管。
虽然在文中公开了本发明的某些优选实施例和例子。那些熟悉此技术领域的人很容易理解，本发明除了明确公开的实施例以外，包括其他可选的实施例和/或本发明的应用，以及其明显的变型和同等6施例，而是只由以下权利要求书的解释来确定。
权利要求
1.一种遍及组织区域均匀输送流体的导管，包括一个在所述管子侧壁上有许多出口槽的细长管，所述槽沿所述管子的长度设置，限定所述导管的注射部分，所述槽的方向通常平行于所述管子的纵轴，所述管子这样构造，使得流过其中的流体以基本上相等的速率流经基本上所有的出口槽。
2.如权利要求1所述的导管，其特征在于从所述注射部分的近端到远端，所述槽的长度增加。
3.一种遍及组织区域均匀输送流体的装置，包括一个沿所述导管长度上包括许多出口孔的细长导管，所述出口孔沿所述导管的长度尺寸逐渐增加，其中，所述最大的出口孔比所述最小的出口孔靠近所述导管的远端，以致于在压力下流入所述导管的流体，将以基本上相等的速率经过基本上所有的所述出口孔，所述导管由对组织系统无反应的材料制成。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述的出口孔设置成遍及所述导管的圆周。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于最小的出口孔的直径最少是0.0002英寸，最大的出口孔的直径最大是0.01英寸。
6.制造一种遍及组织区域均匀输送流体的装置的方法，包括以下步骤用对组织系统无反应的材料制作细长导管；以及沿所述导管的长度上设置许多出口孔，所述出口孔沿所述导管的所述长度尺寸逐渐增加，其中，所述最大的出口孔比所述最小的出口孔靠近所述导管的远端，以致于在压力下流入所述导管的流体，以基本上相等的速率流过基本上所有的所述出口孔。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述步骤包括遍及所述导管的圆周设置所述出口孔。
8.一种遍及组织区域均匀输送流体的导管，包括所述管子的侧壁上有许多出口孔的管子，所述管子的远端封闭，所述出口孔的尺寸确定成使得所有所述出口孔构成阻流孔。
9.如权利要求8所述的导管，其特征在于所述出口孔尺寸相等，使得流体以基本上相等的速率流过所有所述出口孔从所述管子分配。
全文摘要
本发明提供了一种穿过组织区域输送流体药物的导管。根据一个实施例，导管包括一个沿导管的注射部分有许多出口孔的细长管，以及位于管子内的细长柔性部件，在管子和此部件之间形成一个环形的空间。根据其它实施例，导管包括一个在管子侧壁上有许多出口孔的管子，这些出口孔组合起来形成导管的阻流孔。有利的是，导管内的流体流经所有的出口孔，使得组织区域内的流体均匀分配。在一个具体的实施例中，导管包括一个其中有细长出口槽的管子。根据其它实施例，导管包括一个由可渗透膜制成的细长管状部件。可渗透膜如此构造，使得流入管状部件开口端的流体以基本上均匀的速率沿管状部件的长度流过其侧壁。根据其它实施例，导管包括一个连接在管子末端或包围在管子内的细长“渗水”管状螺旋弹簧。有利的是，弹簧内大于或等于门限压力的流体，辐射状地从弹簧各圈之间流出。有利的是，流体遍及弹簧的长度被基本上均匀地分配。
文档编号A61M39/08GK1951517SQ20061014645
公开日2007年4月25日 申请日期2000年7月19日 优先权日1999年7月19日
发明者J·C·德尼加, R·马森加勒, K·W·拉克 申请人:I-弗琉公司