DE3852496T2

DE3852496T2 - Katheter.

Info

Publication number: DE3852496T2
Application number: DE3852496T
Authority: DE
Inventors: Fumiaki Harada; Shigeo Hirose; Toshinobu Ishida
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1987-10-02
Filing date: 1988-10-01
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2008-10-02
Also published as: EP0383914B1; WO1989002762A1; EP0383914A4; EP0383914A1; DE3852496D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Katheter, der zur Verwendung in einem rohrförmigen Organ eines Organismus wie einem Blutgefäß, einem Magendarmkanal oder einer Luftröhre eingeführt wird.
Im allgemeinen werden bei der selektiven Angioplastie oder Angiektasie Katheter oder Führungskatheter verschiedener Formen und Abmessungen verwendet. Bei jeder dieser Techniken muß ein optimaler Katheter unter verschiedenen Kathetertypen ausgewählt werden. Es kommt oft vor, daß kein optimaler Katheter bei den serienmäßig hergestellten gefunden wird. Auch erfordert das Einführen des Katheters zu einer Zielposition in einem Blutgefäß, das sich in komplizierter Weise erstreckt oder verzweigt, eine komplizierte Handhabung wie Verdrehen und eine hohe Fertigkeit.
Demgemäß ist ein Katheter, der hervorragende Handhabbarkeit aufweist, wenn er in einem rohrförmigen Organ angeordnet ist, beispielsweise in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 131758/1986 und 255669/1986 offenbart. Bei solchen Kathetern ist eine Formgedächtnislegierung in einem Katheter enthalten. Die Formgedächtnislegierung wird mittels der Erwärmung verformt, durch die der Katheter in einer gewünschten Weise gebogen wird.
Die EP-A-0 199 870 offenbart einen Katheter, der in ein rohrförmiges Organ eingeführt werden soll, mit mindestens zwei Drahtelementen aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung, die bei einer höheren als einer festgesetzten Temperatur ihre ursprüngliche Form wiedergewinnen und die bei einer niedrigeren als der festgesetzten Temperatur eine Verformung erfahren können, vorgesehen zumindest im distalen Endabschnitt des Katheters im wesentlichen parallel zu einer Achse des Katheters und an Positionen, die sicherstellen, daß die Kraft, die erzeugt wird, wenn zumindest eines der Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung auf die Temperatur höher als die festgesetzte Temperatur erwärmt wird und dadurch seine ursprüngliche Form wiedergewinnt, auf das andere Drahtelement (die anderen Drahtelemente) aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung, das eine niedrigere Temperatur als die festgesetzte Temperatur aufweist, eine Biegekraft ausübt, und wobei ein zylindrisches Stützelement innerhalb der Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung vorgesehen ist.
Jedoch nutzen die oben beschriebenen herkömmlichen Katheter Änderungen in der Krümmung der oder in der komplizierten Form der Formgedächtnislegierung und benötigen daher eine sehr große Kraftgröße der Formgedächtnislegierung. Die Kraft, mit der sich die Formgedächtnislegierung in eine komplizierte Form verformt, z. B. gebogen wird, ist jedoch nicht groß, und dies macht das Vorsehen einer Formgedächtnislegierung erforderlich, die große Abmessungen aufweist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Katheter vorzusehen, der einen einfachen Aufbau aufweist, der in der Lage ist, in eine gewünschte Form gebogen zu werden, und der eine hervorragende Handhabbarkeit aufweist, wenn er in ein rohrförmiges Organ eingeführt wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfaßt ein in ein rohrförmiges Organ einzuführender Katheter mindestens zwei Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung, die bei einer höheren als einer festgesetzten Temperatur ihre ursprüngliche Form wiedergewinnen und die bei einer niedrigeren als der festgesetzten Temperatur zumindest im distalen Endabschnitt des Katheters eine Verformung im wesentlichen parallel zu einer Achse des Katheters und an Positionen erfahren, die sicherstellen, daß die erzeugte Kraft, wenn zumindest eines der Drahtelemente aus der unidirektionalen Formgedächtnislegierung auf die Temperatur höher als die festgesetzte Temperatur erwärmt wird und dadurch seine ursprüngliche Form wiedergewinnt, auf das andere Drahtelement aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung, das die niedrigere Temperatur als die festgesetzte Temperatur aufweist, eine Biegekraft ausübt, und wobei ein zylindrisches Stützelement innerhalb der Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement leicht biegbar, aber in seiner Längsrichtung nicht leicht zusammendrückbar ist und auf die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung des distalen Endabschnittes eine geraderichtende Wiedergewinnungskraft ausübt, wenn das Stützelement seine Ausgangsform wiedergewinnt.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß der distale Endabschnitt des Katheters aus einem Material hergestellt ist, das verhältnismäßig flexibel ist, und der Abschnitt des Katheters verschieden von dessen distalem Endabschnitt aus einem Material hergestellt ist, das steifer als das des distalen Endabschnittes ist.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß die Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung entlang des distalen Endabschnittes und auch des von dem distalen Endabschnitt verschiedenen Abschnittes des Katheters vorgesehen sind, wobei ein Ende jedes der Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung an dem distalen Endabschnitt befestigt ist und wobei sein anderes Ende an dem anderen Abschnitt des Katheters verschieden vom distalen Endabschnitt des Katheters befestigt ist.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß das Stützelement eine feste Feder ist.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß zwei Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung an Positionen angeordnet sind, die in bezug auf eine zentrale Achse des Katheters einander gegenüberliegen.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß drei oder mehr Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung an Positionen angeordnet sind, die ein Polygon bilden, innerhalb von dem eine zentrale Achse des Katheters angeordnet ist.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß die Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung in einem Zustand vorgesehen sind, in dem sie in ihrer Längsrichtung langgestreckt sind.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß die Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung mittels der Wärme erwärmt werden, die aufgrund eines Innenwiderstands von ihnen erzeugt wird, wenn sie stromführend sind.
Bei dem Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung (A, B, . . . ) so angeordnet, daß sie bei einer Temperatur gleich oder höher als die Temperatur eines Organismus (bei der inversen Umwandlungstemperatur oder darüber) ihre ursprüngliche Form wiedergewinnen und geradegerichtet sind und so, daß sie bei der Temperatur, die in der Nähe der Temperatur eines Organismus liegt (bei der Umwandlungstemperatur oder darunter) verformt und daher in ihrer Längsrichtung langgestreckt sind. Wenn eines (A) der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung, die sich in dem verlängerten Zustand befinden, beispielsweise stromführend und dadurch auf die inverse Transformationsstarttemperatur oder darüber mittels der Wärme erwärmt werden, die aufgrund ihres Innenwiderstands infolge der Stromführung erzeugt wird, gewinnt das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (A) seine ursprüngliche Form wieder, d. h. Kontraktion, und wird gerade. Zu dieser Zeit wirkt die zusammenziehende Kraft des Drahtelements aus Formgedächtnislegierung (A) auf das andere Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (B . . . ), wobei es eine Biegekraft ausübt, und der distale Endabschnitt des Katheters wird daher mit einer bestimmten Krümmung in einem Zustand gekrümmt, wo die Seite des distalen Endabschnitts, in dem das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (A) vorgesehen ist, konkav ist. Danach wird das andere Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (B . . . ) auf die inverse Transformationstemperatur oder darüber mittels der Wärme erwärmt, die aufgrund seines Innenwiderstandes erzeugt wird, wenn es beispielsweise stromführend ist. Daher gewinnt das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (B . . . ) seine ursprüngliche Form wieder, d. h. wird gerade und zusammengezogen. Demzufolge gewinnen sämtliche Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung (A, B, . . . ) ihre ursprüngliche Form wieder und der distale Endabschnitt des Katheters wird dadurch gerade.
Der gekrümmte Zustand (die Krümmung und die Richtung der Kurve) des distalen Endabschnitts des Katheters können durch Kontrolle des Grades, bei dem die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung (A, B, . . . ) ihre ursprüngliche Form wiedergewinnen, frei ausgewählt werden.
Im Falle des Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem der distale Endabschnitt aus einem Material hergestellt ist, das verhältnismäßig flexibel ist, und der Abschnitt des Katheters verschieden von dem distalen Endabschnitt aus einem Material hergestellt ist, das steifer als das des distalen Endabschnittes ist, kann der distale Endabschnitt ausreichend gebogen sein, selbst wenn die Deformationskraft sämtlicher Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung klein ist. Auch ist die Verwendung von dünnen und kleinen Drahtelementen aus Formgedächtnislegierung ermöglicht.
Im Fall des Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung entlang beiden, dem distalen Endabschnitt und dem Abschnitt verschieden von dem distalen Endabschnitt (z. B. entlang der im wesentlichen gesamten Länge des Katheters) vorgesehen sind, ist die Länge der in dem Katheter vorgesehenen Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung lang. Folglich erhöht sich der Grad der Verlängerung oder Kontraktion (die verformte Größe) der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung, und das erlaubt es, daß der distale Endabschnitt des Katheters mit einer großen Krümmung gekrümmt ist. Außerdem ist die Verwendung von dünnen und kleinen Drahtelementen aus Formgedächtnislegierung ermöglicht. Zu dieser Zeit kann, wenn der distale Endabschnitt des Katheters aus einem Material hergestellt ist, das weicher als das des Abschnitts verschieden von dem distalen Endabschnitt, ist das hohe Ausdehnungs- oder Kontraktionsausmaß der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung auf den weichen Abschnitt konzentriert werden, der das vordere Ende des Katheters bildet, wobei es ermöglicht wird, daß es freier mit einer größeren Krümmung gekrümmt werden kann. Außerdem ist die Verwendung von dünnen und kleinen Legierungsdrahtelementen ermöglicht.
Im Fall des Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem ein zylindrisches Stützelement, das in einer Richtung, in der es gebogen wird, flexibel ist und das in seiner Längsrichtung nicht leicht zusammengedrückt wird, innerhalb der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung (A, B, . . . ) vorgesehen ist, wenn ein Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (A) in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt und verkürzt wird, wird die verkürzende Kraft des Drahtelements aus Formgedächtnislegierung (A) nur als die Biegekraft ausgeübt, die den distalen Endabschnitt des Katheters aufgrund des Vorhandenseins des zylindrischen Stützelements biegt. Folglich kann die Verformung des Drahtelements aus Formgedächtnislegierung (A) wirksam genutzt werden, um den Katheter zu biegen.
Die unidirektionale Formgedächtnislegierung, die bei dem Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist von dem Typ, der thermoelastische Martensitumwandlung erzeugt und seine ursprüngliche Form wiedergewinnt, wenn er auf die inverse Umwandlungsstarttemperatur oder darüber erwärmt wird. Die Formgedächtnislegierung erfährt bei der Temperatur unter der Martensitumwandlungstemperatur eine Deformation. Sobald die Formgedächtnislegierung auf die inverse Umwandlungsstarttemperatur oder darüber erwärmt ist, selbst wenn die Temperatur der Formgedächtnislegierung auf die Martensitumwandlungstemperatur oder darunter absinkt, behält sie die ursprüngliche Form bei, solange keine externe Kraft auf sie ausgeübt wird.
Es ist für die im Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete unidirektionale Formgedächtnislegierung vorzuziehen, daß sie aus einer Legierung vom Ti-Ni-Typ hergestellt ist, die 51 bis 50 Atomprozente Ni enthält und die eine inverse Umwandlungstemperatur im Bereich von 40ºC bis 100ºC aufweist (falls die inverse Umwandlungstemperatur 40ºC oder darüber ist, wird die Formgedächtnislegierung durch die Körpertemperatur nicht leicht beeinflußt und falls die inverse Umwandlungstemperatur 100ºC oder darunter ist, wirkt sich die Formgedächtnislegierung weniger auf den Körper oder das Material aus, das den Katheter bildet). Eher vorzugsweise liegt die inverse Umwandlungstemperatur im Bereich von 45ºC bis 55ºC.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der in ein rohrförmiges Organ einzuführende Katheter mindestens einen Strömungsweg auf, der entlang seiner Gesamtlänge hindurch gebildet ist, zumindest ein Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung, das in einer Wand an einer Innenwandfläche oder an einer Außenwandfläche des Katheters auf eine solche Weise vorgesehen ist, daß es sich in einer axialen Richtung des Katheters erstreckt, so daß sich die Form eines distalen Endabschnittes des Katheters durch Änderung der Temperatur des Drahtelements reversibel ändert, und ein innerhalb der Wand vorgesehenes zylindrisches Stützteil, das das Element mit Formgedächtnislegierung aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement leicht biegbar, aber nicht leicht zusammendrückbar ist, und auf das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung des distalen Endabschnittes des Katheters eine Wiedergewinnungskraft ausübt, wenn das zylindrische Stützelement seine Ausgangsform wiedergewinnt.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der distale Endabschnitt des Katheters aus einem Material hergestellt ist, das verhältnismäßig flexibel ist, und der Abschnitt des Katheters verschieden von dessen distalem Endabschnitt aus einem Material hergestellt ist, das steifer als das des distalen Endabschnittes ist.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Drahtelemente aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung entlang des distalen Endabschnitts und auch des Abschnitts des Katheters verschieden von dem distalen Endabschnitt vorgesehen sind, wobei sich ein Ende jedes der Drahtelemente aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung mit dem distalen Endabschnitt im Eingriff befindet und wobei sich ihr anderes Ende mit dem Abschnitt verschieden von dem distalen Endabschnitt im Eingriff befindet.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung seine zwei ursprünglichen Formen bei Temperaturen wiedergewinnt, die wesentlich höher als eine Körpertemperatur sind.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Achse des Drahtelements aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung im wesentlichen parallel zu einer Achse des Katheters ist.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung seine Form in Längsrichtung verändert, wenn sich seine Temperatur ändert.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß zwei Drahtelemente aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung an Positionen angeordnet sind, die in bezug auf eine zentrale Achse des Katheters einander gegenüberliegen.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß drei oder mehr Drahtelemente aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung an Positionen angeordnet sind, die ein Polygon bilden, innerhalb von dem eine zentrale Achse des Katheters angeordnet ist.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung mittels der Wärme erwärmt wird, die aufgrund seines Innenwiderstands erzeugt wird, wenn das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung stromführend ist.
Das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (A, B, . . . ), das in dem Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist, ist so angeordnet, daß es seine Form in Längsrichtung reversibel ändert, wenn sich dessen Temperatur ändert, z. B. derart, daß es bei der höheren Temperatur seine ursprüngliche Form wiedergewinnt und zusammengezogen ist und bei der niedrigeren Temperatur (die höher als die Körpertemperatur ist) seine ursprüngliche Form wiedergewinnt und verlängert wird.
Wenn bei dem Katheter, bei dem ein Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (A) zumindest in dem distalen Endabschnitt des Katheters parallel zur zentralen Achse des Katheters angeordnet ist, das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (A) auf die höhere Temperatur mittels der Wärme erwärmt wird, die aufgrund seines Innenwiderstands erzeugt wird, wenn das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (A) beispielsweise stromführend ist, gewinnt es seine ursprüngliche Form wieder, d. h. es wird in seiner Längsrichtung zusammengezogen. Demzufolge ist die Form des distalen Endabschnitts des Katheters, der sich in seinem ursprünglichen Zustand befindet, der z. B. geradegerichtet ist, mit einer festen Krümmung in einem Zustand gebogen, bei dem seine Seite konkav ist, an der das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (A) vorgesehen ist.
Danach wird das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (A) von der Stromquelle getrennt, so daß es sich auf die niedrigere Temperatur abkühlt. Folglich gewinnt das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung (A) seine ursprüngliche Form wieder und wird in seiner Längsrichtung langgestreckt, was bewirkt, daß die Form des distalen Endabschnitts des Katheters zu ihrer anfänglichen Form, z. B. zu ihrem geradegerichteten Zustand, zurückkehrt.
Bei dem Katheter, bei dem zumindest im distalen Endabschnitt des Katheters zwei oder mehr Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung (A, B, . . . ) entfernt von einander angeordnet sind, kann der distale Endabschnitt des Katheters in einer beliebigen Richtung gebogen sein, indem ein beliebiges der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung selektiv verformt wird. Des weiteren kann der distale Endabschnitt des Katheters auf komplizierte Weise gebogen werden, indem eine Vielzahl von Drahtelementen aus Formgedächtnislegierung gleichzeitig verformt wird.
Bei dem gekrümmten Katheter, bei dem das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung (A) auf der Außenseite einer Krümmung in dem gebogenen Katheter vorgesehen ist, gewinnt es, wenn das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung (A) stromführend ist und auf die höhere Temperatur erwärmt wird, seine ursprüngliche Form wieder und wird zusammengezogen, wodurch der Katheter geradegerichtet wird. Wenn das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung (A) von der Stromquelle getrennt wird, so daß es sich auf die niedrigere Temperatur abkühlt, gewinnt es seine ursprüngliche Form wieder und ist langgestreckt, wodurch der Katheter wieder gebogen wird. Eine Verformung des Drahtelements aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung braucht nicht durch die Änderung in seiner Längserstreckung, sondern durch die Änderung seiner Krümmung erreicht werden.
Die Krümmung, mit der der distale Endabschnitt des Katheters gebogen ist, kann durch Kontrolle des Maßes, bei dem die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung ihre ursprungliche Form wiedergewinnen, frei eingestellt werden, was durch die Steuerung des Stromführungsgrades erreicht werden kann.
Der Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen einfachen Aufbau auf, kann aber mit einer gewünschten Krümmung und in einer gewünschten Richtung gekrümmt sein. Er zeigt daher eine hervorragende Handhabbarkeit, wenn er in einem rohrförmigen Organ angeordnet ist. Das ermöglicht es, daß der Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung herkömmliche Katheter verschiedener Formen und Abmessungen ersetzt, und ermöglicht es, daß die Fertigkeiten, die zur Handhabung der herkömmlichen Katheter erforderlich sind, eliminiert werden.
Bei dem Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem dessen distaler Endabschnitt aus einem Material hergestellt ist, das verhältnismäßig flexibel ist, und dessen Abschnitt verschieden von dem distalen Endabschnitt aus einem Material hergestellt ist, das steifer als das des distalen Endabschnittes ist, kann der distale Endabschnitt des Katheters genügend gekrümmt werden, selbst wenn die Verformungskraft des Drahtelementes aus Formgedächtnislegierung klein ist, und die Verwendung eines dünnen und kurzen Drahtelements aus Formgedächtnislegierung ist ermöglicht.
Bei dem Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung entlang dem distalen Endabschnitt und auch dem Abschnitt verschieden von dem distalen Endabschnitt (z. B. entlang im wesentlichen der Gesamtlänge des Katheters) vorgesehen ist, ist die Länge des in dem Katheter vorgesehenen Drahtelements aus Formgedächtnislegierung lang. Folglich erhöht sich der Grad der Ausdehnung oder der Kontraktion (der Verformungsgrad) des Drahtelements aus Formgedächtnislegierung und dies gestattet es, daß der distale Endabschnitt des Katheters mit einer großen Krümmung gebogen ist. Auch ist die Verwendung eines dünnen Drahtelements aus Formgedächtnislegierung ermöglicht. Zu dieser Zeit kann in einem Fall, in dem der distale Endabschnitt des Katheters aus einem Material hergestellt ist, das weicher als das des Abschnitts verschieden von dem distalen Endabschnitt ist, das große Ausdehnungs- oder Kontraktionsmaß des Drahtelements aus Formgedächtnislegierung auf den weichen Abschnitt konzentriert werden, der den distalen Endabschnitt des Katheters bildet, was es erlaubt, daß er freier mit einer größeren Krümmung gebogen wird. Auch ist die Verwendung eines dünnen und kurzen Legierungsdrahtelements ermöglicht.
Die bei dieser Erfindung verwendete bidirektionale Formgedächtnislegierung, weist zwei Umwandlungspunkte auf und gewinnt ihre ursprünglichen Formen bei der höheren Temperatur und bei der niedrigeren Temperatur reversibel wieder.
Es ist für die bei dem Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete bidirektionale Formgedächtnislegierung vorzuziehen, daß sie aus einer Legierung vom Ti-Ni-Typ (die 50 bis 53 Atomprozente Ni, mehr vorzuziehen 50 bis 51 Atomprozente Ni enthält, und die Umwandlungstemperaturen aufweist: Af 50 bis 80ºC, Mf 40 bis 60ºC) hergestellt ist. Die Umwandlungstemperatur ist innerhalb des oben beschriebenen Bereichs aus denselben Gründen wie im Fall der unidirektionalen Formgedächtnislegierung festgesetzt.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht der wesentlichen Teile des Katheters von Fig. 1;
Fig. 3 ist ein längs der Linie III-III von Fig. 2 ausgeführter Schnitt;
Fig. 4 ist ein elektrisches Schaltbild;
Fig. 5(A) bis 5(D) veranschaulichen die verformten Zustände des distalen Endes des Katheters;
Fig. 6 ist eine vergrößerte Querschnittansicht der wesentlichen Teile eines zweiten Ausführungsbeispiels des Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist ein Schnitt des Katheters, der zeigt, wie drei Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung angeordnet sind;
Fig. 8 ist eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels des Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 veranschaulicht, wie der Katheter verwendet wird;
Fig. 10 zeigt den Querschnitt des Katheters;
Fig. 11 ist eine Querschnittansicht der wesentlichen Teile eines fünften Ausführungsbeispiels des Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist eine schematische Ansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels des Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist eine vergrößerte Querschnittansicht der wesentlichen Teile des Katheters von Fig. 12;
Fig. 14 ist ein entlang der Linie XIII-XIII von Fig. 13 ausgeführter Schnitt;
Fig. 15 ist ein elektrisches Schaltbild;
Fig. 16(A) bis 16(C) veranschaulichen die verformten Zustände des distalen Endes des Katheters;
Fig. 17(A) ist eine schematische Ansicht eines siebten Ausführungsbeispiels des Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17(B) und 17(C) veranschaulichen die verformten Zustände des Katheters;
Fig. 18 ist eine schematische Ansicht eines achten Ausführungsbeispiels des Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 veranschaulicht, wie der Katheter verwendet wird; und
Fig. 20 zeigt den Querschnitt des Katheters.
Gemäß einem ersten in Fig. 1 bis 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiel umfaßt ein Katheter 10 einen verhältnismäßig steifen, hohlen Schaftabschnitt 11, einen verhältnismäßig flexiblen, hohlen distalen Endabschnitt 12, einen hohlen Buchsenteil 13, der mit dem proximalen Ende des Schaftabschnitts 11 verbunden ist, einen verhältnismäßig steifen, hohlen feststehenden Abschnitt 14, der zwischen dem Schaftabschnitt 11 und dem distalen Abschnitt 12 vorgesehen ist, und ein verhältnismäßig weiches, ringförmiges kleines Stück 15, das mit dem distalen Ende des distalen Endabschnitts 12 verbunden ist. Der Schaftabschnitt 11 ist beispielsweise aus Polyvinylchloridharz hergestellt (das ein nicht-steifes Polyvinylchloridharz ist, das eine kleinere Weichmachermittelmenge als dasjenige enthält, das den distalen Endabschnitt 12 bildet). Der distale Endabschnitt 12 ist aus beispielsweise nicht-steifem Vinylchloridharz hergestellt. Der Buchsenteil 13 ist aus beispielsweise Polycarbonat hergestellt. Der feststehende Abschnitt 14 und das weiche kleine Stück 15 sind aus beispielsweise Polyvinylchloridharz hergestellt.
Der Katheter 10 umfaßt weiter zwei Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung 16A und 16B, die in dem distalen Endabschnitt 12 vorgesehen sind. Die beiden Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B sind auf dem Umfang des distalen Endabschnitts 12 an Positionen, die in bezug auf die zentrale Achse des Katheters 10 symmetrisch sind, auf solche Weise vorgesehen, daß sich ihre Längsachsen parallel zur Achse des Katheters 10 erstrecken. Die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B sind in kleine Löcher 17 eingeführt, die durch den distalen Endabschnitt 12 hindurch gebildet sind. Das distale Ende eines jeden der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B ist in einer U-förmigen Form gebogen und sein proximales Ende ist durch den feststehenden Abschnitt 14 gehaltert und mit Leitungen 18 verbunden. Der feststehende Abschnitt 14 verhindert, daß die Verformungskraft der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B auf den Schaftabschnitt 11 und die Leitungen 18 ausgeübt wird. Die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B gewinnen ihre ursprüngliche Form wieder, sind z. B. bei einer Temperatur höher als die eines Organismus, d. h. in der Nähe der inversen Umwandlungsstarttemperatur (z. B. 60ºC) geradegerichtet. In der Nähe der Temperatur des Organismus (z. B. 37ºC), sind die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B in jede Form verformbar, können z. B. in ihre Längsrichtung gestreckt werden.
Der Katheter 10 ist so angeordnet, daß die Kraft, die erzeugt wird, wenn eines der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A (oder 16B), das in seiner Längsrichtung gestreckt ist, auf eine Temperatur höher als die Temperatur eines Organismus erwärmt wird und dadurch seine ursprüngliche Form wiedergewinnt, auf das andere Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16B (oder 16A) eine Biegekraft ausübt. Die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B werden mittels der Wärme erwärmt, die in den Elementen aufgrund deren Innenwiderstand erzeugt wird, wenn sie durch eine externe Spannungsquelle durch die Leitungen 18 stromführend werden. Ein Stromführen der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung wird durch Ein/Aus von Schaltern 19A und 19B erreicht. In Fig. 5(A), bezeichnet ein Bezugszeichen 21 einen Steuerkasten, der die Erwärmung der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B steuert.
Als nächstes wird die Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Wenn der Katheter 10 verwendet werden soll, bringt die Bedienungsperson den distalen Endabschnitt 12 in eine Zielposition innerhalb eines Blutgefäßes oder dergleichen, indem eine Schiebekraft auf den proximalen Endabschnitt des Schaftabschnitts 11 ausgeübt wird, während die Biegung des distalen Katheterendabschnitts 12 kontrolliert wird, die auftritt, wenn die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B ihre ursprüngliche Form wiedergewinnen. Danach injiziert die Bedienungsperson Medizin oder dergleichen von einer Injektionsöffnung 13A des Buchsenteils 13 aus.
Zu dieser Zeit werden die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B im Katheter 10 in einem Zustand verwendet, in dem sie um ΔL in ihrer Längsrichtung in der Nähe der Körpertemperatur (siehe Fig. 5(B)) ausgehend von ihrer ursprünglichen Länge L gestreckt sind, die bei einer Temperatur (der inversen Umwandlungstemperatur) erhalten wird, die höher als die Temperatur des Organismus ist, wenn sie geradegerichtet sind (siehe Fig. 5(A)). Wenn eines 16A der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung, die sich in einem gestreckten Zustand befinden, beispielsweise stromführend ist und mittels der Wärme, die aufgrund seines Innenwiderstandes erzeugt wird, wenn das Drahtelement stromführend ist, auf eine Temperatur gleich oder höher als die inverse Umwandlungsstarttemperatur erwärmt wird, gewinnt das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16A seine ursprüngliche Form wieder, d. h. kehrt zu seinem geradegerichteten und zusammengezogenen Zustand zurück. Zu dieser Zeit übt die Kranktionskraft des Drahtelements aus Formgedächtnislegierung 16A auf das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16B eine Biegekraft aus, und das distale Ende des Katheters 10 wird dadurch in einem Zustand gebogen, in dem seine Seite, auf der das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16A vorgesehen ist, konkav ist (siehe Fig. 5(C)). Danach wird das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16B mittels der Wärme, die in dem Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16B aufgrund seines Innenwiderstandes erzeugt wird, wenn es beispielsweise stromführend ist, auf eine Temperatur gleich oder höher als die inverse Umwandlungsstarttemperatur erwärmt, so daß das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16B seine ursprüngliche Form wiedergewinnt, d. h. zu seinem geradegerichteten, zusammengezogenen Zustand zurückkehrt. Folglich gewinnen sämtliche Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B ihren ursprünglichen Zustand wieder und das distale Ende des Katheters 10 wird auf die Länge L zusammengezogen und geradegerichtet (siehe Fig. 5(D)).
In einem Fall, in dem die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung im distalen Endabschitt 12 (der eine Länge L + ΔL aufweist) vorgesehen sind, der aus einem Harz (z. B. Nylon, ein Fluorkunststoff oder dergleichen) des Typs hergestellt ist, der seinen ursprünglichen Zustand leicht wiedergewinnt, in einem Zustand, in dem sie auf eine Länge von L + ΔL gestreckt sind (Fig. 5(B)), wenn eines 16A der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung auf eine Temperatur gleich oder höher als die inverse Umwandlungsstarttemperatur mittels der Wärme erwärmt wird, die in dem Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16A erzeugt wird, wenn es beispielsweise stromführend ist, gewinnt es seine ursprüngliche Form wieder, d. h. es wird zusammengezogen. Zu dieser Zeit übt die Kontraktionskraft des Drahtelements aus Formgedächtnislegierung 16A auf die Umgebung des distalen Endes des Katheters eine Biegekraft aus, und der distale Endabschnitt des Katheters 10 wird dadurch mit einer festen Krümmung in einem Zustand gebogen, in dem seine Seite, in der das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16A vorgesehen ist, konkav ist (Fig. 5(C)). Danach wird das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16A von der Stromquelle getrennt und wird somit aufgrund der Wiedergewinnungskraft des Harzes verlängert (auf L + ΔL), um so den distalen Endabschnitt geradegerichtet zu machen (Fig. 5(B)).
Die Krümmung, mit der das distale Ende des Katheters 10 gebogen wird, kann durch Regelung des Grades, bei dem die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B ihre ursprüngliche Form wiedergewinnen, eingestellt werden, was durch die Steuerung der Erwärmung der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B mittels des Steuerkastens 21 erreicht wird.
Da der distale Endabschnitt 12 aus einem Material hergestellt ist, das verhältnismäßig weich ist und der Schaftabschnitt 11 aus einem Material hergestellt ist, das steifer als das des distalen Endabschnitts 12 ist, kann bei dem Katheter 10, selbst wenn die Verformungskraft der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B klein ist, das distale Ende des Katheters 10 genügend gebogen werden, während die Verwendung von dünnen und kurzen Drahtelementen aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B ermöglicht ist.
Fig. 6 ist ein vergrößerter Querschnitt der wesentlichen Teile eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Der Katheter 30 unterscheidet sich vom Katheter 10 darin, daß ein aus einer festen Feder hergestelltes zylindrisches Stützelement 31 in dem Innendurchmesserabschnitt des distalen Endabschnitts 12, d. h. innerhalb der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A und 16B, eingebaut ist. Das Stützelement 31 ist in einer Richtung flexibel, in der es gebogen ist, und wird nicht leicht in seiner Längsrichtung zusammengedrückt, so daß es dem distalen Endabschnitt 12 eine Wiedergewinnungskraft in der Richtung geben kann, in der es gestreckt ist.
Bei dem Katheter 30 wird, wenn das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16A (oder 16B) seine ursprüngliche Form wiedergewinnt und aufgrund der Wärme, die erzeugt wird, wenn es stromführend ist, zusammengezogen wird, die Kontraktionskraft des Drahtelements aus Formgedächtnislegierung 16A nur als die Biegekraft auf das distale Ende des Katheters 30 aufgrund des Vorhandenseins des zylindrischen Stützelements 31 ausgeübt, wobei kein auf der Kontraktionskraft im Katheter 30 basierendes Krümmen erzeugt wird. Insbesondere können Änderungen in der Form des Drahtelements aus Formgedächtnislegierung 16A wirksam genutzt werden, um den Katheter 30 zu biegen.
Wenn das distale Ende des Katheters 30 in seinen geradegerichteten Zustand zurückgebracht werden soll, wird das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16A von der Stromquelle getrennt, um das distale Ende aufgrund der Streckkraft des Stützelements 31 geradezurichten.
Ein Schlauch oder dergleichen, der in der Lage ist, seine ursprüngliche Form in seiner axialen Richtung wiederzugewinnen, kann auch als das Stützelement verwendet werden.
Dieses Ausführungsbeispiel kann auch so angeordnet werden, daß drei oder mehr Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung in der Nähe des distalen Endes des Katheters an Positionen vorgesehen werden, die ein Polygon bilden, innerhalb von dem die zentrale Achse des Katheters angeordnet ist.
Fig. 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem drei Drahtelemente aus unidirektiona- 1er Formgedächtnislegierung in der Nähe des distalen Endes des Katheters angeordnet sind. Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung 16A, 16B und 16C sind in der Form eines Dreiecks angeordnet, dessen Zentrum die zentrale Achse des distalen Endabschnitts 12 ist. Wenn es gewünscht wird, den distalen Endabschnitt 12 in einer durch den Pfeil a gezeigten Richtung zu biegen, wird nur das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16A stromführend gemacht. Wenn es gewünscht wird, den distalen Endabschnitt 12 in einer durch den Pfeil b oder c gezeigten Richtung zu biegen, wird das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16B oder 16C auf gleiche Weise stromführend gemacht. Wenn es gewünscht wird, in einer durch den Pfeil X gezeigten Richtung zu biegen, werden die Drahtlegierungselemente 16A und 16C beide stromführend gemacht, so daß die Biegekraft in der Richtung a mit der Biegekraft in der Richtung c kombiniert werden kann. Das Biegen des distalen Endabschnitts in der durch Y oder Z gezeigten Richtung wird durch die gleiche Handhabung erreicht.
Fig. 8 bis 10 veranschaulichen ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem sich der Katheter 40 von dem Katheter 10 darin unterscheidet, daß er wie der in Fig. 7 gezeigte Katheter drei Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A, 16B und 16C enthält, und darin, daß diese Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung entlang der Gesamtlänge des distalen Endabschnitts 12 und des Schaftabschnitts 11 vorgesehen sind. Die Drahtelemente 16A bis 16C sind in kleinen Löchern 17 eingeführt, die durch den distalen Endabschnitt 12, den feststehenden Abschnitt 14 und den Schaftabschnitt 11 gebildet sind. Sie sind an seinem distalen Ende in einer U-förmigen Form gedreht und sind an dem proximalen Endabschnitt des Schaftabschnitts 11 (oder an dem Endabschnitt des Buchsenteils 13) befestigt und mit den Leitungen 18 an seinem proximalen Ende (dem anderen Ende) verbunden. Der proximale Endabschnitt des Schaftabschnitts 11 (oder der Endabschnitt des Buchsenteils 13), der die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A bis 16C haltert, verhindert, daß die Verformungskraft der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A bis 16C auf die Leitungen 18 einzuwirkt.
Da die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A bis 16C entlang der Gesamtlänge des distalen Endabschnitts 12 und des Schaftabschnitts 11 vorgesehen sind, ist bei dem Katheter 40 die Länge der im Katheter 40 vorgesehenen Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A bis 16C lang. Folglich erhöht sich das Maß der Ausdehnung oder der Kontraktion (die verformte Länge) der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A bis 16C, wobei es gestattet wird, daß das distale Ende des Katheters 40 mit einer großen Krümmung gebogen wird und wobei die Verwendung dünner und kleiner Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A bis 16C ermöglicht wird. Zu dieser Zeit kann, da der distale Endabschnitt 12 des Katheters 40 aus einem Material hergestellt ist, das weicher als das des Schaftabschnitts 11 ist, das große Ausmaß an Ausdehnung oder Kontraktion der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 16A bis 16C auf den weichen Abschnitt des distalen Endes des Katheters 40 konzentriert werden, wobei es gestattet wird, daß er freier mit einer größeren Krümmung gebogen wird und wobei die Verwendung von dünnen und kleinen Legierungsdrahtelementen 16A bis 16C ermöglicht wird.
Bei diesem Katheter 40 kann der distale Endabschnitt 12 auch aus einem Harz gebildet sein, das eine hohe Wiedergewinnungskraft aufweist. Auf diese Weise kann das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 16A, nachdem es durch die Stromführung zusammengezogen wurde, mittels der Wiedergewinnungskraft des Harzes in seinen gestreckten Zustand zurückgebracht werden.
Fig. 11 ist eine Querschnittansicht der wesentlichen Teile eines fünften Ausführungsbeispiels des Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Katheter 50 unterscheidet sich von dem Katheter 40 darin, daß das aus einer festen Feder hergestellte zylindrische Stützelement 31 in dem Innendurchmesserabschnitt des distalen Endabschnitts 12 wie im Fall des in Fig. 6 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels eingebaut ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung in der Wand des Katheters, auf seiner Innenwandfläche oder auf seiner Außenwandfläche vorgesehen sein.
Der Katheter dieser Erfindung kann auch so angeordnet sein, daß er mindestens zwei Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung vereinigt hat, die ihre ursprüngliche Form bei einer niedrigeren Temperatur als der festgesetzten Temperatur wiedergewinnen und der bei einer höheren Temperatur als der festgesetzten Temperatur verformbar ist.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 12 bis 16 veranschaulicht.
Wie in diesen Figuren veranschaulicht ist, umfaßt der Katheter 110 einen verhältnismäßig steifen, hohlen Schaftabschnitt 111, einen verhältnismäßig flexiblen, hohlen distalen Endabschnitt 112, einen hohlen Buchsenteil 113, der mit dem proximalen Ende des Schaftabschnitts 111 verbunden ist, einen verhältnismäßig steifen, hohlen feststehenden Abschnitt 114, der zwischen dem Schaftabschnitt 111 und dem distalen Endabschnitt 112 vorgesehen ist, und ein verhältnismäßig flexibles, ringförmiges kleines Stück 115, das mit dem vorderen Ende des distalen Endabschnitts 112 verbunden ist. Der Schaftabschnitt 111 ist beispielsweise aus Polyvinylchloridharz hergestellt (das ein nicht-steifes Polyvinylchloridharz ist, das eine geringere Menge an Weichmachermittel enthält als dasjenige, das den distalen Endabschnitt 112 bildet). Der distale Endabschnitt 112 ist aus beispielsweise nicht-steifem Vinylchloridharz hergestellt. Der Buchsenteil 113 ist aus beispielsweise Polycarbonat hergestellt. Der feststehende Abschnitt 114 und das weiche kleine Stück 115 sind aus beispielsweise Polyvinylchloridharz hergestellt.
Der Katheter 110 umfaßt weiter ein Paar von Drahtelementen aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung 116A und 116B, die in dem distalen Endabschnitt 112 vorgesehen sind. Die beiden Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B sind innerhalb der Wand des distalen Endabschnitts 112 an Positionen, die in bezug auf die zentrale Achse des Katheters 110 symmetrisch sind, in einer solchen Weise vorgesehen, daß ihre Längsachse parallel zu der Achse des Katheters 110 ist. Die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B sind in kleine Löcher 117 eingeführt, die in dem distalen Endabschnitt 112 gebildet sind. Das vordere Ende von jedem der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B ist in einer U-förmigen Form gedreht und ihr proximales Ende wird durch den feststehenden Abschnitt 114 gehaltert und mit Leitungen 118 verbunden. Der feststehende Abschnitt 114 verhindert, daß eine Verformung der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B, auf den Schaftabschnitt 111 und die Leitungen 118 ausgeübt wird.
Die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B sind von dem Typ, der bei zwei verschiedenen Temperaturen, die wesentlich höher als die Temperatur eines Organismus (z. B. 60ºC und 45ºC) sind, seine ursprüngliche Form wiedergewinnt. Spezieller, wenn sich die Temperatur von einer der beiden Temperaturen zu der anderen ändert, ändert sich die Form der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B in ihrer Längsrichtung reversibel, z. B. gewinnen die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B ihre ursprüngliche Form wieder und werden bei der höheren Temperatur zusammengezogen, die gleich oder höher als 60ºC sein kann, und sie gewinnen ihre ursprüngliche Form wieder und werden bei der niedrigeren Temperatur, die 45ºC sein kann, langgestreckt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B so angeordnet, daß sie auf eine Länge verlängert werden, die im wesentlichen dieselbe wie die Länge L des distalen Endabschnitts 112 bei der niedrigeren Temperatur ist, und so daß sie zusammengezogen sind und eine Länge aufweisen, die bei der höheren Temperatur um ΔL kürzer als die Länge des distalen Endabschnitts 112 ist (siehe Fig. 16(A) bis 16(C)). Auch ist der distale Endabschnitt 112 so angeordnet, daß er anfänglich bei der niedrigeren Temperatur geradegerichtet ist.
Wenn die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B mit einer externen Spannungsquelle 20 durch die Leitungen 118 verbunden werden, wird aufgrund ihres Innenwiderstands in den Drahtelementen Wärme erzeugt, wobei diese somit erwärmt werden. Die Erwärmung der Drahtelemente 116A und 116B wird durch Ein/Aus von Schaltern 119A und 119B gesteuert. In Fig. 16(A), bezeichnet ein Bezugszeichen 21 einen Steuerkasten, der die Erwärmung der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B steuert.
Als nächstes wird die Funktionsweise des sechsten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Wenn der Katheter 110 verwendet werden soll, bringt die Bedienungsperson den distalen Endabschnitt 112 in eine Zielposition innerhalb eines Blutgefäßes oder dergleichen, indem sie von Hand eine Schiebekraft auf den proximalen Endabschnitt des Schaftabschnitts 111 ausübt, während sie die Biegung des distalen Katheterendabschnitts 112 kontrolliert, die auftritt, wenn die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B ihre ursprüngliche Form wiedergewinnen. Danach injiziert die Bedienungsperson Medizin oder dergleichen von einer Injektionsöffnung 113A des Buchsenteils 113 aus.
Die in den Katheter 110 eingebauten Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B sind anfänglich in ihrem ursprünglichen Zustand, der bei der niedrigeren Temperatur erhalten wird, die 45ºC sein kann, und weisen die Länge L auf, die im wesentlichen dieselbe wie diejenige des distalen Endabschnitts 112 ist. Die anfängliche Form des distalen Endabschnitts 112 ist eine geradegerichtete Form (siehe Fig. 16(A)).
Wenn eines 116A der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung auf die höhere Temperatur, die 60ºC oder darüber sein kann, mittels der Wärme erwärmt worden ist, die in dem Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 116A aufgrund seines Innenwiderstands erzeugt wird, wenn es beispielsweise stromführend ist, gewinnt das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 116A seine ursprüngliche Form wieder, d. h. es wird um ΔL zusammengezogen. Demzufolge ändert sich die anfänglich Form des distalen Endabschnitts 112 und der distale Endabschnitt 112 wird mit einer feststehenden Krümmung in einen Zustand gebogen, in dem die Seite des distalen Endabschnitts 112, bei der das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 116A vorgesehen ist, konkav ist (siehe Fig. 16(B)).
Danach kann das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 116A von der Stromquelle getrennt werden, so daß es sich natürlich auf die niedrigere Temperatur abkühlt. Folglich gewinnt das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 116A seine ursprüngliche Form wieder, d. h. es ist um ΔL auf die Länge L verlängert, die im wesentlichen dieselbe wie die des distalen Endabschnitts 112 ist, was dazu führt, daß der distale Endabschnitt 112 zu seiner ursprünglichen geradegerichteten Form zurückkehrt (siehe Fig. 16(C)).
Da die beiden Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B entfernt voneinander im distalen Endabschnitt 112 vorgesehen sind, kann bei diesem Ausführungsbeispiel der distale Endabschnitt 112 in zwei Richtungen gebogen werden, indem ein beliebiges der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B selektiv verformt wird.
Des weiteren kann die Krümmung, mit der der distale Endabschnitt 112 gebogen ist, durch Steuerung des Grades, in dem die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B ihre ursprüngliche Form wiedergewinnen, eingestellt werden, was durch die Steuerung des Maßes erreicht werden kann, in dem sie stromführend sind.
Da der distale Endabschnitt 112 aus einem Material hergestellt ist, das verhältnismäßig weich ist und der Schaftabschnitt 111 aus einem Material hergestellt ist, das steifer als das des distalen Endabschnitts 112 ist, kann im Katheter 110 das distale Ende des Katheters 110 genügend gebogen werden, selbst wenn der Grad, in dem die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B verformt werden, klein ist. Auch ist die Verwendung von dünnen und kleinen Drahtelementen aus Formgedächtnislegierung 116A und 116B ermöglicht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können drei oder mehr Drahtelemente aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung in der Nähe des distalen Endes des Katheters an Positionen vorgesehen werden, die ein Polygon bilden, innerhalb von dem die zentrale Achse des Katheters angeordnet ist. Zu dieser Zeit kann der Grad, in dem die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung gebogen sind, gesteuert werden, und die Krümmung und Richtung, in der der distale Endabschnitt des Katheters gebogen ist, können dadurch beliebig durch beliebiges Auswählen der mit einer Spannungsquelle zu verbindenden Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung und durch das Ändern der in ihnen erzeugten Wärmemenge eingestellt werden.
Fig. 17 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Paar von Drahtelementen aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung 116C und 116D in der in Fig. 17(A) gezeigten Weise angeordnet. Spezieller ist das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung 116C an einem Abschnitt E in der Nähe des vorderen Endes des Katheters angeordnet, während das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 116D an einem Abschnitt F angeordnet ist, der auf der Seite des Abschnitts E näher an dem proximalen Ende des Katheters ist. Wenn nur das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung 116C stromführend ist und dadurch erwärmt wird, kann nur der Abschnitt E in der Nähe des vorderen Endes des Katheters in einem Zustand gebogen werden, in dem die Seite des Abschnitts E konkav ist, wo das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung 116C vorgesehen ist, (siehe Fig. 17(B)). Wenn die beiden Drahtelemente aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung 116C und 116D stromführend sind und erwärmt werden, wird der Abschnitt F in einem Zustand gebogen, in dem seine Seite konkav ist, auf der das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung 116D vorgesehen ist, während der Abschnitt E in der oben beschriebenen Weise gebogen wird, wobei somit eine komplizierte Biegung erreicht wird.
Das achte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 18 bis 20 veranschaulicht.
Wie in diesen Figuren veranschaulicht ist, unterscheidet sich der Katheter 130 von dem Katheter 110 darin, daß er drei Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A, 116B und 116C enthält und darin, daß diese Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung entlang der Gesamtlänge des distalen Endabschnitts 112 und des Schaftabschnitts 111 vorgesehen sind. Die Drahtelemente 116A bis 116C sind in kleine Löcher 117 eingeführt, die in dem distalen Endabschnitt 112, dem feststehenden Abschnitt 114 und dem Schaftabschnitt 111 gebildet sind. Das vordere Ende (ein Ende) eines jeden der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A bis 116C ist in einer U-förmigen Form gedreht, während ihr proximales Ende (das andere Ende) an dem proximalen Endabschnitt des Schaftabschnitts 111 (oder an dem Endabschnitt des Buchsenteils 113) befestigt und mit den Leitungen 118 verbunden ist. Der proximale Endabschnitt des Schaftabschnitts 111 (oder der Endabschnitt des Buchsenteils 113), der die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A bis 116C haltert, verhindert, daß eine Verformung der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A bis 116C auf die Leitungen 118 einwirkt.
Da bei dem Katheter 130 die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A bis 116C entlang der Gesamtlänge des distalen Endabschnitts 112 und des Schaftabschnitts 111 vorgesehen sind, ist die Länge der bei dem Katheter 130 vorgesehenen Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A bis 116C lang. Folglich erhöht sich das Ausmaß der Ausdehnung oder des Zusammenziehens (die verformte Länge) der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A bis 116C und dies gestattet es, daß das distale Ende des Katheters 130 mit einer großen Krümmung gebogen wird. Auch ist die Verwendung dünner Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A bis 116C ermöglicht. Da der distale Endabschnitt 112 des Katheters 130 aus einem Material hergestellt ist, das weicher als das des Schaftabschnitts 111 ist, kann zu dieser Zeit das große Ausdehnungs- oder Kontraktionsausmaß der Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung 116A bis 116C auf den weichen Abschnitt konzentriert werden, der das vordere Ende des Katheters 130 bildet, wobei es gestattet wird, daß er freier mit einer größeren Krümmung gebogen wird. Auch ist die Verwendung dünner und kurzer Legierungsdrahtelemente 116A bis 116C ermöglicht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der distale Endabschnitt des Katheters anfangs geradegerichtet. Jedoch kann er anfangs in einem Zustand sein, in dem er mit einer festen Krümmung gebogen ist, er kann z. B. in einer J-förmigen Form gebogen sein. Zu dieser Zeit kann der distale Endabschnitt des Katheters von dem Typ sein, der eine Verformung erfährt, und in einer gewünschten Krümmung oder Richtung gebogen wird oder geradegerichtet wird, wenn er erwärmt oder gekühlt wird.
Der Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung wird in ein rohrförmiges Organ eines Organismus wie ein Blutgefäß, einen Magendarmkanal oder eine Luftröhre eingeführt. Die Einführung des vorderen Endes des Katheters zu einer Zielposition im rohrförmigen Organ wird durch die Steuerung des Biegens des distalen Endabschnitts erreicht, das auftritt, wenn das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung seine ursprüngliche Form wiedergewinnt und die manuelle Schiebebetätigung auf den proximalen Endabschnitt des Schaftabschnitts ausgeübt wird.

Claims

1. Katheter (30), der in ein rohrförmiges Organ eingeführt werden soll, mit mindestens zwei Drahtelementen aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung (16A, 16B), die bei einer höheren als einer festgesetzten Temperatur ihre ursprüngliche Form wiedergewinnen und die bei einer niedrigeren als der festgesetzten Temperatur zumindest im distalen Endabschnitt (12) des Katheters eine Verformung im wesentlichen parallel zu einer Achse des Katheters und an Positionen erfahren, die sicherstellen, daß die erzeugte Kraft, wenn zumindest eines der Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung auf die Temperatur höher als die festgesetzte Temperatur erwärmt wird und dadurch seine ursprüngliche Form wiedergewinnt, auf das andere Drahtelement aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung, das eine niedrigere Temperatur als die festgesetzte Temperatur aufweist, eine Biegekraft ausübt, wobei ein zylindrisches Stützelement (31) innerhalb der Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (31) leicht biegbar aber in seiner Längsrichtung nicht leicht zusammendrückbar ist und auf die Drahtelemente aus Formgedächtnislegierung (16A, 16B) des distalen Endabschnittes eine geraderichtende Wiedergewinnungskraft ausübt, wenn das Stützelement (31) seine Ausgangsform wiedergewinnt.

2. Katheter nach Anspruch 1, bei dem der distale Endabschnitt des Katheters aus einem Material hergestellt ist, das verhältnismäßig flexibel ist, und der Abschnitt des Katheters verschieden von dem distalen Endabschnitt aus einem Material hergestellt ist, das steifer als das des distalen Endabschnittes ist.

3. Katheter nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei dem die Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung entlang des distalen Endabschnittes und auch des anderen Abschnittes des Katheters vorgesehen sind, wobei ein Ende jedes der Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung an dem distalen Endabschnitt befestigt ist und wobei sein anderes Ende an dem anderen Abschnitt des Katheters befestigt ist.

4. Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Stützelement (31) eine feste Feder ist.

5. Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zwei Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung (16A, 16B) an Positionen angeordnet sind, die in bezug auf eine zentrale Achse des Katheters einander gegenüberliegen.

6. Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem drei oder mehr Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung (16A, 16B, 16C) an Positionen angeordnet sind, die ein Polygon bilden, innerhalb von dem eine zentrale Achse des Katheters angeordnet ist.

7. Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung (16A, 16B, 16C) in einem Zustand vorgesehen sind, in dem sie in ihrer Längsrichtung langgestreckt sind.

8. Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Drahtelemente aus unidirektionaler Formgedächtnislegierung (16A, 16B, 16C) mittels der Wärme erwärmt werden, die aufgrund eines Innenwiderstands von ihnen erzeugt wird, wenn sie stromführend sind.

9. Katheter (110), der in ein rohrförmiges Organ eingeführt werden soll, aufweisend mindestens einen Strömungsweg, der entlang seiner Gesamtlänge hindurch gebildet ist, wobei zumindest ein Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung (116A, 116B) in einer Wand, an einer Innenwandfläche oder an einer Außenwandfläche des Katheters auf eine solche Weise vorgesehen ist, daß es sich in einer axialen Richtung des Katheters erstreckt, und daß sich die Form eines distalen Endabschnittes (112) des Katheters durch Änderung der Temperatur des Drahtelements reversibel ändert, wobei ein innerhalb der Wand vorgesehenes zylindrisches Stützteil, das Drahtelement mit Formgedächtnislegierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement leicht biegbar, aber nicht leicht zusammendrückbar ist und auf das Drahtelement aus Formgedächtnislegierung des distalen Endabschnittes des Katheters eine geraderichtende Wiedergewinnungskraft ausübt, wenn das zylindrische Stützelement (31) seine Ausgangsform wiedergewinnt.

10. Katheter nach Anspruch 9, bei dem der distale Endabschnitt (112) des Katheters aus einem Material hergestellt ist, das verhältnismäßig flexibel ist, und der Abschnitt des Katheters verschieden von dessen distalem Endabschnitt (112) aus einem Material hergestellt ist, das steifer als das des distalen Endabschnittes ist.

11. Katheter nach einem der Ansprüche 9 und 10, bei dem die Drahtelemente aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung (116A, 116B) entlang des distalen Endabschnittes (112) und auch des Abschnitts des Katheters verschieden von dem distalen Endabschnitt vorgesehen sind, wobei sich ein Ende jedes der Drahtelemente aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung (116A, 116B) mit dem distalen Endabschnitt (112) im Eingriff befindet und wobei sich ihr anderes Ende mit dem Abschnitt verschieden von dem distalen Endabschnitt im Eingriff befindet.

12. Katheter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung (116A, 116B) seine zwei ursprünglichen Formen bei Temperaturen wiedergewinnt, die wesentlich höher als eine Körpertemperatur sind.

13. Katheter nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem eine Achse des Drahtelements aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung (116A, 116B) im wesentlichen parallel zu einer Achse des Katheters ist.

14. Katheter nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung (116A, 116B) seine Form in Längsrichtung verändert, wenn sich seine Temperatur ändert.

15. Katheter nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem zwei Drahtelemente aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung (116A, 116B) an Positionen angeordnet sind, die in bezug auf eine zentrale Achse des Katheters einander gegenüberliegen.

16. Katheter nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem drei oder mehr Drahtelemente aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung (116A, 116B, 116C) an Positionen angeordnet sind, die ein Polygon bilden, innerhalb von dem eine zentralen Achse des Katheters angeordnet ist.

17. Katheter nach einem der Ansprüche 9 bis 16, bei dem das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung mittels der Wärme erwärmt wird, die aufgrund seines Innenwiderstands erzeugt wird, wenn das Drahtelement aus bidirektionaler Formgedächtnislegierung stromführend ist.