本申请要求于2016年5月31日提交的美国申请No.15/169,410的权益，通过引证将其全部内容并入本文中。
技术领域
本文公开的实施例总体涉及医疗患者体腔引流导管。更具体地，所公开的实施例涉及具有一个或多个微纹理化表面的这种引流导管(例如用于积液和/或腹水)。
背景技术：
腹水描述了流体和其他物质在腹膜或其他体腔中的积聚。胸腔积液是指液体渗入胸膜腔。这两种过量流体的积聚状况可用在图1A中部分分解的类型的引流装置100来处理。装置100在图1B-图1C中示出为组装的并安装在患者体内(分别用于胸膜和腹膜引流)，并且包括通常为真空瓶的引流容器114。引流容器114通过近端管110以两片式单向阀116可拆卸地附接到接触身体的远端导管112。阀116可以本领域已知的任意多种方式配置从而以流体连通(fluid-patent)的方式将导管连接在一起(其可包括两部分阀)，并且附接到远侧导管112的近端部分可构造成在与近侧管110断开时自我密封。远侧导管112的远端部分示为留置在患者体内，设置成穿过体壁121 进入体内空间123b/123c，体内空间可为例如胸膜腔/空间(例如图1B)、腹膜腔/空间(例如图1C)或其他体腔。该远端部分包括密封箍带119和包括穿孔118的柔性流体进入段115，当使用该装置时，穿孔118位于体内空间 123b/123c中。参考美国专利No.5,484,401(通过引证将其并入本文中)，并参考由加利福尼亚圣地亚哥的(Becton Dickinson Company) 以的名义销售的商业产品，可更好地理解该结构。
健康人的胸膜空间(每个肺的两个肺胸膜(脏胸膜和壁胸膜)之间的薄的、充满流体的空间)通常包含大约5至20ml的流体，这是由于分泌与吸收胸膜液的速率之间的生理上保持的平衡导致的。流体的pH、血糖和电解质用等离子体平衡，而流体是相对无蛋白质的。流体是壁胸膜的毛细血管的静水刺激压力的结果。约80-90％的流体被脏胸膜的肺静脉毛细血管重吸收，而其余10-20％被胸膜淋巴系统重吸收。胸膜腔内流体的周转通常相当快，约为每小时总流体的35至75％，从而每天有5至10升流体流过胸膜腔。
流体进入胸膜空间的运动与流体离开胸膜腔的运动之间的平衡的破坏可导致胸膜空间中的过量流体积聚。这种破坏可能包括例如，(1)由诸如肺炎的炎症过程引起的毛细血管通透性的增加，(2)在充血性心力衰竭中静水压力的增加，(3)在肺不张(部分或全肺萎缩)中观察到的胸膜内负压的增加，(4)在伴有低白蛋白血症的肾病综合征中发生的胶体渗透压 (oncotic pressure)的降低，以及(5)在胸膜肿瘤生长或感染的炎症中发生的胸膜液的胶体渗透压的升高。胸腔积液在弥漫性乳腺癌、肺癌或淋巴癌患者以及充血性心力衰竭患者中特别常见，但也发生在几乎所有其他形式的恶性肿瘤患者中。
胸腔积液的临床表现包括呼吸困难、咳嗽和胸痛，这降低了患者的生活品质。尽管胸腔积液通常发生在终末恶性肿瘤(如乳腺癌)的后期，但它在其他疾病中较早发生。因此，缓解胸腔积液的临床表现对病人来说是真正的和延伸的优势。例如，已知伴有胸膜积液的非乳腺癌患者已存活多年。
有许多治疗胸腔积液的方法。如果患者无症状并且已知渗出物是恶性的或类恶性的，则可能不需要治疗。这样的患者可能发展成渐进的胸腔积液，其最终产生需要治疗的症状，但有些将达到渗出与重吸收达到仍然无症状并且不需要治疗的平衡阶段。
胸膜切除术和胸膜磨损法通常有效地消除胸膜空间，从而控制恶性胸腔积液。该过程在许多经历用于未经诊断的胸腔积液的开胸手术并且发现具有恶性肿瘤的患者中进行，因为这将阻止随后出现症状性胸腔积液。然而，胸膜切除术是与大量发病率和一些死亡率相关的主要外科手术。因此，该过程通常保留给预期存活至少几个月的患者，他们处于相对良好的状况、存在陷闭肺、或者硬化剂治疗失败。
一般来说，全身化疗对于控制恶性胸腔积液是令人失望的。然而，淋巴瘤、乳腺癌或肺细胞癌的患者可获得对化学疗法的良好反应。从胸膜腔去除流体的另一种方法是手术植入胸管。这样的管通常是相当刚性的且直径相当大，并且通过进行外科切口并将相邻的肋扩张以将管适配就位而植入。对于最初插入胸管时以及胸管保留在胸膜腔内的过程中，这样的过程对于患者来说是痛苦的。
穿刺术是去除胸膜液的常见方法，其中通过胸腔中的切口将针刺导管引入胸膜腔，并且使用注射器或真空源通过导管将流体主动抽出。该方法还可包括使用单独的注射器的抽吸。在胸腔穿刺中存在许多困难，包括使用导管尖端或用于引导导管的针头对肺进行穿刺的风险、通过减轻胸膜空间中的负压而导致肺萎缩的风险、在引导导管时刺激流体产生而导致胸腔积液加重的可能性、以及感染的风险。普通胸腔穿刺手术的主要困难之一是在手术完成之后，流体在胸膜间隙中相对较快地累积，因此有必要每隔几天重复该过程。某些腹部/腹膜状况存在类似的技术和困难。使用这种类型的装置的引流过程可由患者或其他非医疗专业看护者(例如在家中或其他地方)进行，并且在适当的简单训练和技术的情况下感染风险低。然而，提供用于治疗胸腔积液、腹膜腹水和其他病症的改进方法仍然是有利的，包括提供可抑制引流导管上微生物生长(特别是在这些微生物可进入患者的位置)的结构特征，以及/或者可提供和/或增强患者组织到引流导管和在引流导管周围的密封生长。
技术实现要素：
在一个方面，本文公开的实施例可包括体腔引流导管，体腔引流导管包括细长管状本体，细长管状本体包括由导管壁限定的纵向管腔；管状本体的第一纵长部分构造成用于留置在患者身体中；管状本体的第二纵长部分构造成用于设置在患者身体外部并且还包括位于管状本体的终端处的阀；并且其还可包括限定第一纵长部分与第二纵长部分之间边界的箍带元件，所述箍带构造成以围绕管状本体的外径形成有效密封的方式由患者组织向内生长；并且第二纵长部分的至少一个纵长区域包括沿着内径表面、外径表面或两者设置的微纹理化表面。实施例可包括在其他区域上的微纹理化表面和/或抗微生物化合物，以及用于制备和使用本文所述的装置实施例的方法。
在另一个方面，本文公开的实施例可包括体腔引流导管，包括：细长管状壁，径向围绕纵向导管管腔；细长管状壁的远侧纵长部分，包括穿过细长管状壁且提供进入或离开导管管腔的流体连通路径的多个穿孔；细长管状壁的近侧纵长部分，包括位于管状壁的近侧终端处的阀；箍带元件，围绕并限定近侧纵长部分与远侧纵长部分之间的边界，箍带元件被构造成由患者组织以围绕管状壁的外径形成有效密封的方式向内生长；以及近侧纵长部分的至少一个纵长区域，包括沿内径表面、外径表面或两者设置的至少一个微纹理化表面，其中微纹理化表面包括多个表面特征，表面特征的尺寸被设计成包括小于50μm的至少两个表面尺寸。
在另一个方面，本文公开的实施例可包括一种体腔引流导管，包括：细长管状壁，径向围绕纵向导管内腔，其中细长管状壁的近侧纵长部分包括位于管状壁的近侧终端处的阀，近侧纵长部分的至少一个纵向区域包括至少一个微纹理化表面，微纹理化表面沿着内径表面、外径表面或两者设置；以及细长管状壁的远侧纵长部分，包括穿过细长管状壁且提供进入或离开导管管腔的流体连通路径的多个穿孔。
附图说明
图1A示出了包括真空瓶的示例性体腔引流导管系统；
图1B-图1C分别示出了用于胸膜引流和腹膜引流而实现的图1A的系统；
图2示出了引流管组件，具有被标识用于实现本实用新型公开的位置；
图2A示出了沿图2的线2A-2A截取的横截面图；
图3A-图3F示出了可在图2的引流管组件的内部和/或外部表面上使用的微纹理化图案的实例；并且
图4示出了液体与通道/凹部的壁之间的表面张力相互作用的示意图。
具体实施方式
下面参考附图描述各种实施例，附图中相同的元件通常用相同的附图标记表示。通过参考以下详细描述可更好地理解实施例的各种元件的关系和功能。然而，实施例不限于附图中所示的那些。应当理解，附图不一定按比例绘制，并且在某些情况下可省略对于本文公开的实施例的理解而言非必需的细节(例如常规的制造和组装)。
这里的实施例可使用微纹理化(规则图案化、不规则图案化或未图案化的)表面的所示实例。它们可包括或不包括表面处理和/或可增强所述实施例物理形貌的微生物定殖抑制功能的嵌入/可洗涤抗微生物化合物。对于构造成(具有或不具有箍带)其具有促进患者组织围绕导管的外周的密封生长的微纹理化的实施例，可能有用的是包括一种或多种生长因子或其他化合物(有或没有抗微生物化合物的存在)，以提高该结构和功能的功效，同时也提供本文所述的其他功能。实施例还包括通过表面洗涤和/或其他抗微生物表面处理对最初缺少抗微生物剂的所述装置进行处理，所述表面处理优选将在微纹理化表面上(优选在其凹陷表面内)留下一些至少一种抗微生物剂。微纹理化表面可包括在管状引流导管本体的整体的内表面和/或外表面上，或者可在小于整个表面的范围内，例如在紧邻其箍带的一个或多个区域中和/或在紧邻其阀的一个或多个区域中，其中在某些实施例中微纹理化表面区域是不接触患者体内部分的表面。在其他实施例中，微纹理化表面可构造成促进患者表皮的粘附生长，其中这样的表面可设置在箍带之下(甚至代替箍带)的外导管表面上，从而在其外周与患者体壁之间管状导管本体周围形成密封。
本实用新型由权利要求限定，可以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达实现的公开。如本说明书和权利要求中所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”包括复数形式，除非上下文另有明确指示。本文中提及的任何行业标准(例如ASTM、ANSI、IEEE标准)(涉及这些标准传达的单位、测量和测试标准)被定义为符合本公开原始申请日期的目前公布的标准，除非本文另有明确定义。
术语“近侧”和“远侧”是从治疗患者或以其他方式与患者相互作用的人 (例如医生或其他看护者)的角度来看待的，并且分别指代设备或相关物体的手柄/医生端以及设备或相关物体的工具/患者端。当参考任何体积、尺寸、比例或其他定量值使用时，术语“约”、“基本上”、“通常”和其他程度的术语，旨在传达本领域技术人员将理解的标准参数(相当于具有该领域经验的医疗设备工程师)之内的确定且可识别的值，并且应被解释为至少包括任何法定等同物、轻微但功能上不显着的变体、标准制造公差，并且至少包括数学上有意义的数字(尽管不需要与其最大范围一样宽泛)。术语“微纹理化”是指这样的表面，在该表面中多个直立和/或凹入的表面特征中的每个表面特征的至少一个尺寸具有小于50μm的高度、长度或宽度，其中在某些实施例中，这些表面尺寸中的至少两个小于50μm。
参考图2描述体腔引流导管200的实施例。优选的实施例将包括在导管装置200的可能更容易遭受经由导管进入患者身体的细菌聚居的表面上进行微纹理化。所示的体腔引流导管200包括管状本体230，管状本体230 可为从一端到另一端无缝的整体构造，或者可由结合的管状段构成。近端包括单向阀232，该单向阀232构造成用于与引流装置(例如诸如图1A所示的真空引流瓶、其他真空瓶、其他真空源、或其他引流工具)的配合阀以密封且单向流动的方式连接。
沿着管状本体230中间，示出了环绕/包围外周的DacronTM箍带234。该箍带234可由不同于DacronTM的材料制成，并且其构造成在导管进入患者身体的位置处接触患者的皮肤(参见例如图1B-图1C)。箍带234优选地构造成接触穿过患者皮肤的切口的表面(例如如图1B-图1C中的外部体壁 121所示)并且在此由患者的皮肤向内嵌，以形成密封屏障，该密封屏障作为患者自然表皮屏障的一个组成部分而与他/她的皮肤的其余部分连续并相连。关闭/连通管长度(限定内部纵向管腔)从阀232延伸穿过箍带234。在本说明书中，为便于参考，从箍带朝向阀并包括阀的装置长度被称为近侧部分，而与箍带相对的长度被称为远侧部分，使得阀232限定近侧装置端部，而相对的末端管端部限定远侧装置端部，在它们之间存在中间管长度。
关闭/连通管长度在远侧超过箍带延伸到穿孔的远侧管长度236，该远侧管长度236包括多个穿孔/开孔238，这些穿孔/开孔提供跨越限定管构造进入管腔中的流体连通。图2A示出了沿图2的线2A-2A截取的横截面图，示出了管腔231、开通至其的开孔238、管壁230a的实体构造、管的内径表面241和管的外径表面243。对于目前公开的实施例，至少可能处于更大的微生物聚居(例如细菌、真菌或其他)的风险的那些区域优选将包括微纹理化表面。
对于管体230，整个内径表面、整个外径表面或者两者均可被微纹理化。然而，可能不需要提供广泛的微纹理化表面区域。这样，微纹理化可被限制在沿着内径表面和外径表面中的一者或两者的任何纵长区域。例如，箍带234的紧邻和近侧的外径表面的至少纵长部分252可包括微纹理化表面，其中最优选的是任何这样的微纹理化表面区域围绕纵向表面区域的整个周缘延伸。在一些实施例中，这种微纹理化的纵长部分可延伸到约3英寸(约 7.6cm)，并且箍带远侧的相同或不同的纵长部分也可包括微纹理化表面，或者可代替地，可延伸到整个长度。对于该装置，当患者表皮向内生长时，箍带234形成有效的连续屏障。在紧邻的纵长区域(其可沿着由箍带覆盖的外部直径表面延伸)上提供微纹理化表面可抑制微生物聚居和迁移到患者体内/朝向患者体内迁移，特别是直到在管插入切口已经在箍带内及其周围愈合之后箍带被向内生长并且患者的天然表皮屏障再次有效闭合。微纹理化纵长部分优选为至少0.5cm，并且可延伸2cm或更大，并且可包含整个表面积。
在该实施例或另一实施例中，装置200的近端区域可包括微纹理化表面。具体地，紧邻(并且可选地包围)阀232的至少一部分的近端管长度 262可在至少外径表面上包括微纹理化表面。尽管阀通常可有效地防止微生物侵入-特别是考虑到该装置在抽吸离开病人的真空条件下使用-然而内径表面也可包括微纹理化表面。在这样的实施例中，微纹理化的内径表面将降低生物附着、聚居和/或迁移的能力，其中提供真空力可进一步有助于分解和冲洗可能在阀附近区域附着和生长的任何生物体。如上所述，微纹理化表面优选地将覆盖沿着管状本体的纵长部分的整个周缘。通过参考以下的微纹理化表面的描述，其原因将变得显而易见-因为其纵长的中断将会破坏其作为屏障的预期功效(例如为微生物聚居和迁移提供“桥”)。
在优选实施例中，引流导管的微纹理化表面将包括特定的表面纹理(内部或外部或者两者)，这些表面纹理可防止这些表面的不期望的细菌污染，并且具体地这些表面纹理构造成抑制和/或最小化细菌聚居、迁移。各种实施例的一个特定方面可包括商业上通常称为SharkletTM的微纹理化表面。 SharkletTM是一种专有技术，构造成仅过表面图案化来抑制细菌存活、生长、转移和迁移。SharkletTM表面由数以百万计的微小钻石构成，这些微小钻石以独特的图案排列并且模仿鲨鱼皮的微生物抗性。
在SharkletTM商业产品中使用的技术在Chen等人的美国专利 No.9,045,651、Brennan等人的No.9,016,221、Brennan等人的美国专利 No.8,997,672、Brennan等人的美国专利No.7,650,848、Kim等人的美国专利 No.7,347,970、Brennan等人的美国专利No.7,143,709、以及Bohn,Jr.等人的美国专利No.7,117,807中记载，通过引证将这些专利各自的公开内容整体并入本文中。SharkletTM也在Brennan等人的美国专利公开 No.2010/0126404、Chung等人的美国专利公开No.2010/0119755、以及Magin 等人的PCT专利申请公开No.WO 2011/071892中记载，通过引证将这些专利公开各自的公开内容整体并入本文中。术语“微纹理化”及其变体在本文中用于包括和涵盖这样的表面，本文描述的形貌表面(包括所引用/结合的表面描述)以及其他已知的纳米纹理化和微纹理化表面(诸如结合有纳米柱的纹理化表面，类似于以蜻蜓和蝉的翼为模型的合成表面)。
用于抵抗生物粘附(包括至少抵抗一种或多种微生物的扩散聚居)的微纹理化表面包括至少一个图案化的聚合物表面，其可包括基底上的涂层和/或可包括较大结构的整体形成的表面特征。微纹理化表面将包括附接到基面或突出到基面中的多个间隔开的特征，以便提供至少第一特征间隔距离(相邻特征之间的横向距离)。这些特征各自具有至少一个微尺度尺寸。如本文所使用的，“微尺度”包括微米尺寸或更小，因此包括微米级和纳米级。至少一个相邻特征将具有与其他相邻特征实质不同的几何形状。
微纹理化表面将提供2至50(优选至少为4)的平均粗糙度因子(R)。粗糙度因子(R)是表面粗糙度的量度。R在本文中定义为实际表面积(Ract) 与几何表面积(Rgeo)之比；R＝Ract/Rgeo。例如，如果1cm2的材料片具有完全平坦的表面，则实际表面积和几何表面积均为1cm2。然而，如果通过例如使用光刻和选择性蚀刻进行图案化，平坦表面被粗糙化，则所产生的实际表面积变得比原始几何表面积大得多，这是因为所产生的特征(无论它们是规则图案、不规则图案或非图案)的侧壁提供附加表面积。
例如，如果使暴露的表面积粗糙化使得原始平坦表面的实际表面积加倍，则R值将为2。微纹理通常提供至少为2的粗糙度因子(R)。据信，根据本实施例的图案化涂层的功效将随着高于为2的R值的图案粗糙度增加而改善，并且然后可能在达到R值的较高值时达到平衡。在一些优选实施例中，粗糙度因子(R)可为至少4，例如5、6、7、8、9、10、11、12、 13、14、15、16、17、18、19、20、25或30。如果可在不同的实施例中保持导管壁厚度的完整性，则可提供更深和更紧密间隔的特征，使得R值可高于30。在优选的微纹理化表面中，至少两个表面特征尺寸将各自小于50 μm(例如，高度和宽度、高度和长度、宽度和长度)。在一些实施例中，至少两个表面特征尺寸可小于10μm，或者在某些优选实施例中，等于或小于 2μm，但仍大于0.10μm。
根据微纹理化特征的间距以及它们的几何形状和组成，与基部(非纹理化)导管表面相比，一个或多个微纹理化表面有效地抵抗微生物的扩散和/或聚居。微纹理化表面特征通常是从基部水平显现以提供第一特征间隔的凸起表面(正体积)，或者在根据本实施例的层次化多层表面结构的情况下还包括第二特征间距，该第二特征间距为相邻高台(正体积)之间的间隔距离，这些高台本身优选地包括其上的凸起特征。然而如上所述，特征也可投影到基面(腔体/负体积)中。在两种类型的表面中，存在凹槽-在前者(高台)中表示为凸起特征之间的间隙和/或通道，并且在后者中表示为空腔。在特征间距小于生物体或细胞的较小尺寸的情况下，已经发现微生物粘附、迁移和/或聚居生长通常被延迟，例如0.25与细胞或生物体的较小尺寸之间。已经发现，待排斥或至少待抑制的给定生物体的较小尺寸的约1/2的特征间距是接近最佳的。
本实施例的微纹理化导管表面可包括至少一个图案化聚合物表面，图案化聚合物表面包括附接或投射到基面层的多个特征。尽管这里的表面通常被描述为整体为聚合物的结构，然而表面(无论导管壁的整体部分还是被构造成涂层)可包括可有助于其粘弹性和形貌特性的非聚合物成分。本文所用的“特征”定义为从基材的基面突出的体积(L、W和H)或突出到基材中的缩进体积(L、W和H)。用于当前所述导管实施例的所要求保护的形状不限于特定的绝对或相对的导管长度。此外，特定的微纹理化表面特征不限于特定的长度，其中特征长度(用于导管)可在纵向上、周向上或在介于两者之间的任何方向上延伸，此外纵向长度优选地将具有至少一个或多个有效终止间隙(S)。
例如，单个表面特征可围绕整个导管周缘延伸，由同样围绕整个导管周缘延伸的平行第二特征隔开。对于更假定的实例，彼此平行的无限长度的两个脊将在它们之间限定通道。相比之下，通过减小脊的整体长度，可形成单独的支柱或高台。如果微纹理化表面作为涂层提供，则其可包括与导管的基部材料不同的材料，但是本公开应当被理解为包括这样的实施例，在这些实施例中可由相同材料形成涂层和基部层，或者这些实施例提供为整体式设计，这两种实施例中任一种均可通过模制、挤出或其他方式获得。每个特征将具有至少一个微尺度尺寸。在一些实施例中，至少一些特征的顶表面为大体、基本上或完全平坦的平面，而其他特征可为有轮廓的、不规则的、弯曲的(例如以匹配导管内径和/或外径的曲率)。
尽管特征间隔可能是非常重要的设计参数，然而单个特征的维度对于优选的功能功效也是重要的。在导管微纹理化表面的某些优选实施例中，每个特征将包括具有“基本上不同的几何形状”的至少一个相邻特征。这里，术语“基本上不同的几何形状”被定义为提供至少一个尺寸，该尺寸比该特征的较小比较尺寸大至少10％，更优选地大50％，最优选大至少100％。特征长度或宽度通常用于提供实质性差异。关于防止生物粘附和/或抑制扩散微生物聚居，根据本实施例的结构的特征的宽度优选为试图在整个表面上停留、结合、附着和/或扩散的细胞或生物体的总体尺寸(长度和/或直径) 的约50％至约75％(且可为50.0％至75.0％)，但在其他实施例中可大于或小于该范围。例如，大肠杆菌通常为约2μm长且约0.5μm宽(棒状)，使得构造成用于抑制它们扩展的微纹理化表面图案可包括约0.25μm至约 1.5μm的特征宽度(即0.5μm的50％到2μm的约75％)。作为另一个实例，表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌通常直径为约0.5μm至约1.5μm，使得配置为用于抑制它们扩散的微纹理化表面图案可包括约0.25μm至约 1.125μm的特征宽度(即0.5μm的50％至2μm的约75％)。
图3A是示例性抗微生物聚居表面结构的扫描SEM图像的示意图，示出了近似的尺寸/尺度。微纹理化表面(无论是实现为涂层还是与导管本体整体形成)包括从基面330突出的多个特征311。基面330可为身体引流导管实施例之一的内表面或外表面。每个特征311具有至少一个微尺度尺寸，宽度为约1.5μm，长度为约1.5μm至约8μm，并且特征间隔为约0.75μm。特征311在基面330上方的厚度(高度)约为1.5μm。与给定特征311相邻的特征通常提供各种实质不同的尺寸(例如特征的长度不同，如图所示)。特征的顶表面显示为平坦的平面。
图3B是根据另一实施例的具有突出到基面380中的多个特征381的图案的示意图像。特征381包括凹入到基面380中的空隙体积。尽管未示出，然而应当理解，在某些实施例中，基面还可包括具有凸起特征(例如类似于图3A所示的特征311)的区域。
当应用于不同化合物的基部导管结构时，图案化涂层的组成可包括或由聚甲基硅氧烷(PDMS)弹性体(例如，可从Dow Corning Corp获得的 SILASIC T2TM)组成。在某些实施例中，基部材料可为通常用于患者体内引流导管中的聚合物类型(例如硅酮、各种聚醚嵌段酰胺、尼龙和/或在宽泛的导管领域已知的其他化合物)。其他涂层和/或导管构造材料可包括聚合物，例如弹性模量相对低的弹性体。特征311/381不需要由单一聚合物形成。特征可由共聚物、聚合物复合材料、钢、铝、陶瓷或其他材料形成。表面层优选是疏水性的，但也可为中性的或亲水的。疏水性和亲水性是相对而言的。用于定义液体与固体表面相互作用的相对程度的简单定量的方法是液滴在固体基质上的接触角。当水的接触角小于30°时，表面称为亲水性的，因为水与表面之间的相互作用力几乎等于块体水的内聚力，水不会从表面排干净。如果水散布在表面上，并且水的扩展前缘的接触角小于10°(高湿度)，则表面通常称为超亲水性的，条件是表面并非正在吸收水、溶解在水中或与水反应。在疏水性表面上，水形成分立的液滴。当疏水性增加时，液滴与表面的接触角增加。接触角大于90°的表面称为疏水性的，其中该表面性质如图4所示并参考下文进行讨论。
如上所述，微纹理化表面还可提供可直接影响生物粘附和/或微生物聚居程度的表面弹性性质，并且在一些情况下还可调制涂层的表面化学性。据信，图案化涂层的低弹性模量倾向于阻止生物粘附，而高弹性模量倾向于促进生物粘附。低弹性模量通常为约10kPa和10MPa，而高弹性模量通常为至少1GPa。
图3C-图3F示出了可与目前公开的导管实施例的微纹理化表面区域一起使用的架构或形貌图案(单位单元)的一些其他示例。图3C示出了肋状图案，其可由具有间隔约2μm的特征的PDMS弹性体制造，尽管这些特征在图3C中以略微不同的尺度示出。可使用常规光刻处理或本领域已知的其他方法在其上(和/或在本文所讨论的其他表面上)上形成特征。图3D示出了星/三叶草图案，图3E示出了梯度图案，而图3F示出了三角形/圆形图案。尺寸/尺度的实例在附图中示出，但是应当理解但是这些数字仅仅是说明性的，并且这些各种微纹理化图案中的表面特征的确切尺寸可改变以适合特定的导管大小和/或被靶向抑制的特定微生物。本领域技术人员应当理解，所示出的图案并非将提供本文构想的有利特征的仅有微纹理化表面。因此，本公开和权利要求还应被理解为包括具有微纹理化表面的内部和外部导管表面，微纹理化表面包括周缘平行环和/或相交环(其中多个微纹理化凹槽和/或直立特征相对于基面各自围绕整个周缘外径表面、内径表面或两者延伸，其中表面特征的尺寸和相邻表面特征之间的间隔配置为基于包括位于表面特征之间空间的那些表面特征的相对和绝对尺寸来抑制微生物聚居和/或其他方式的生长。
通常并且在过去，引流导管的表面已保持尽可能平滑，这是因为根据传统观念，这样的表面将更容易清洁并保持清洁，而不会藏匿可能聚居/扩张的微生物并且对病人导致损害或至少不便。本文公开的实施例与现有技术图案不同。此外，在本公开内容中构想，本文所述的微纹理化表面可通过使用抗微生物剂的处理而提供额外的益处(与未经处理的微纹理化表面、未经处理的非微纹理化表面以及经处理的非微纹理化表面相比)。
液体形式(和/或由其携带)的抗微生物剂可在微纹理化表面上提供涂层/残留物，包括保持为体积处在负体积空腔内并且在微纹理化表面之间的液体形式。适用于该目的的液体制剂将具有表面张力，该表面张力允许液体穿透并且至少部分地保持在空腔、通道、孔和/或其他部分之上或内部(在上平面下方，无论是对于凸起特征还是对于凹陷特征)。受到导管表面材料的表面能特性变化的影响，下表面张力液体将倾向于涂覆/覆盖微纹理化表面特征的所有表面。
表面张力是液体表面的允许其抵抗外力的收缩趋势。表面张力是显着影响生态系统的重要特性。净效应(net effect)是其表面处的向内的力，该力使得水表现为好像其表面被拉伸的弹性膜覆盖。由于水分子彼此吸引力相对较高，因此与大多数其他液体相比，水具有较高的表面张力(20℃时为每米72.8毫牛顿)。液体分子之间的凝聚力是造成已知为表面张力的这种现象的原因。表面处的分子在它们的所有侧部上不具有其他类似的分子，因此它们更强烈地与表面上与它们直接相关的那些分子凝聚。这形成了表面“膜”，这使得与在其被完全浸没时移动物体相比，更难以将物体移动穿过表面。
表面张力通常以达因/cm计，表示破坏1cm长度的膜所需的达因力。相当于，它可为以每平方厘米能量为表示的表面能。20℃下的水的表面张力为72.8达因/cm，而乙醇为22.3，汞为465。图4所示的示意性图示为由于表面张力导致的毛细上升和下降。最左侧四个较高的液体接触壁(限定三个竖直通道481、483、485)是亲水性的，并且液体/固体接触角小于90°。最右边的四个较高的液体接触壁(限定三个竖直通道491、493、495)是疏水性的，并且液体/固体接触角大于90°，所述接触角各自相对于通道的水平横截面而言，其中相应的通道(4x1、4x3、4x5)具有相同的内径，使得每对之间仅有的差异是表面的亲水性/疏水性。如果管足够窄并且液体对其壁的粘附性足够强，则表面张力可通过已知为毛细作用的现象(例如通道 481、485)将液体向上拉出管。这意味着微纹理化表面图案特征的尺寸和材料特性是重要的，抗微生物剂或驱避剂化合物溶解在其中的制剂也是重要的，因为毛细作用或毛细作用的缺乏最终依赖于液体与液体接触的固体各自的表面能之间的差异/平衡。
例如，可用包含2％葡萄糖酸氯己定(CHG)和70％异丙醇(IPA)的溶液处理导管的外径表面和/或内径表面上的表面纹理/通道。已知这种配方可破坏几乎所有接触的微生物并且可长时间保持在通道(例如特征内的凹槽/空间)内，其中至少CHG分子可化学增强对微生物在微纹理化表面上聚集和迁移的形貌抗性/抑制作用。特别地，CHG分子可保留在通道内，在此处它们可被保护以防止在引流导管的常规制备步骤期间被擦除(在此期间用CHG溶液洗涤表面和/或用CHG溶液浸渍的擦拭布擦洗/“擦拭”，然后用干净的干布或其他材料擦拭)。这优选地适用于患者外部的导管的近侧部分。通过化学方式从通道内增强对细菌生长的抑制能力提供了超过已知的/ 现有的微纹理化的形貌表面的进一步的优点。此外，每次清洁这些导管(例如使用上述溶液或具有用以保留在内部特征通道中的分子尺寸和稳定性的至少一种组分的任何其他溶液)时，可补充那些通道以支持其抗微生物的益处。载体材料将在对微生物聚居和/或沿着导管表面上向患者迁移的抑制 (即减少可能性)方面提供额外的益处，载体材料诸如为凝胶、浆料、非挥发性液体或其他物质(包括至少一种抗微生物剂)-最优选地具有表面张力和物理性能，其将增强在微纹理化表面的特征间通道(和/或空腔)内的保留性。最优选地，活性剂(无论是CHG还是其他)和载体材料(如果存在的话)不会由于“堵塞”间隙和/或以其他方式提供微生物跨越微纹理化表面特征/在不同微纹理化表面特征之间的路径而损害经处理的微纹理化表面的形貌功能。
本领域技术人员将理解，本文中未明确示出的实施例可在权利要求的范围内实施，包括本文针对不同实施例描述的特征可彼此组合和/或与当前已知或未来的组合发展中的技术，而仍然在权利要求的范围内。具体而言，图示的和文本描述的微纹理化图案各自均可用在身体引流导管的一个或多个内表面和/或外表面上，并且在存在或不存在任何抗微生物化合物和载体材料的情况下，那些图案可在相同、相邻或单个体腔引流导管装置内的单独/不同位置彼此组合。尽管本文采用了具体术语，然而它们仅以通用和描述性的意义使用，而非出于限制的目的，除非由上下文、用法或其他清楚指示另有明确定义。
因此期望的是，前述详细描述被认为是说明性的而非限制性的。并且应当理解，包括所有等同物的所附权利要求旨在限定本实用新型的精神和范围。此外，上述优点不一定是本发明仅有的优点，并且不一定预期所有这些优点将在每个实施例中实现。如果本申请的任何不一致的披露或定义与通过引证并入的任何文件相抵触，则以本文中的披露或定义为主。