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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement für eine Transkatheter-Embolieschutzvorrichtung.
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Einführung
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Die
Erfindung befasst sich insbesondere mit Filterelementen für Transkatheter-Embolieschutzvorrichtungen
der Art, die in unserer WO-A-9923976 beschrieben wurden. Ein Typ
eines solchen Emboliefilters weist einen Filterkörper auf, der auf einem dazugehörigen Faltstützrahmen
angeordnet ist, der mittels eines Katheters gegen den Führungsdraht
zusammengefaltet werden kann, damit der Filter durch das Gefäßsystems
eines Patienten eingesetzt werden kann. Durch Zurückziehen
des Katheters dehnen sich der Stützrahmen
und der Filterkörper
von dem Führungsdraht
quer durch ein Blutgefäß, in dem
der Filter positioniert wird, nach auswärts aus, um Blut zu filtern,
das durch das Blutgefäß fließt.
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Ein
praktisches Problem, das bei Filterelementen solcher Embolieschutzvorrichtungen
aufkommt, ist, dass diese in der Lage sein sollten, sich an Blutgefäße unterschiedlicher
Durchmesser anzupassen, da es nicht praktikabel wäre, einen
großen
Bereich von Filtern unterschiedlicher Größen herzustellen, um sich an
alle möglichen
Durchmesser von Blutgefäßen anzupassen.
Um Flexibilität
aufzuweisen und sich an einen Bereich von Gefäßgrößen mit einer gegebenen Filtergröße anzupassen,
kann ein relativ weiches und elastisches Filterkörpermaterial verwendet werden.
Es ist jedoch wichtig, dass der Filter, wenn er entfaltet ist, seine
Form während
des Gebrauchs beibehält
und dass Verdrehen oder Zusammenfalten des Filterkörpers im
Einsatz verhindert wird. Daher und auch wegen des Bedarfs an geeigneten
Festigkeiten des Körpermaterials
neigen die Wände
des Filterkörpers
dazu, relativ dick zu sein. Dies stellt ein Problem dar, da der
Filter dann einen relativ großen
Querschnitt in der gefalteten Position zum Einführen aufweist, was unerwünscht ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, dieses und andere Probleme
zu überwinden.
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Beschreibung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung
wird ein Faltfilterelement für
eine Transkatheter-Embolieschutzvorrichtung
zur Verfügung
gestellt, wobei das Filterelement aufweist:
einen Faltfilterkörper, der
zwischen einer gefalteten, gelagerten Position zur Bewegung durch
ein Gefäßsystem und
einer ausgedehnten Position zur Erstreckung quer durch ein Blutgefäß beweglich
ist, so dass Blut, welches das Blutgefäß passiert, durch das Filterelement
befördert
wird;
ein nahes Einlassteil des Filterkörpers mit einer oder mehreren
Einlassöffnungen
mit Abmessungen, um Blut und embolisches Material in den Filterkörper eintreten
zu lassen;
ein entferntes Auslassteil des Filterkörpers mit
einer Mehrzahl von Auslassöffnungen,
um den Durchfluss von Blut zuzulassen, aber embolisches Material
innerhalb des Filterkörpers
festzuhalten;
wobei der Filterkörper aus einem orientierten
Polymermaterial ist.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Filterelement einen Faltstützrahmen,
wobei der Stützrahmen
zwischen einer gefalteten Position zur Bewegung durch das Gefäßsystem
und einer ausgedehnten, nach außen
weisenden Position zur Abstützung
des Filterkörpers
in der ausgedehnten Position beweglich ist. Der Filterkörper ist
vorzugsweise unabhängig
von dem Stützrahmen.
Idealerweise umfasst der Filterkörper eine
Membran.
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In
einem Fall hat der Filterkörper
eine gespeicherte axiale Orientierung von über 15 %. Vorzugsweise hat
der Filterkörper
eine gespeicherte axiale Orientierung von über 20 %. Am meisten vorzuziehen
ist, dass der Filterkörper
eine gespeicherte axiale Orientierung von über 30 % hat. Idealerweise
hat der Filterkörper
eine gespeicherte axiale Orientierung von über 40 %.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Material biaxial orientiert.
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Der
Filterkörper
kann eine gespeicherte biaxiale Orientierung von über 30 %
haben. Vorzugsweise hat der Filterkörper eine gespeicherte biaxiale
Orientierung von über
60 %. Es wird am meisten bevorzugt, dass der Filterkörper eine
gespeicherte biaxiale Orientierung von über 80 % hat. Idealerweise
hat der Filterkörper eine
gespeicherte biaxiale Orientierung von über 100 %.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung liegt die Reißfestigkeit
des orientierten Polymermaterials des Filterkörpers bei wenigstens 15 000
psi (103,425 MPa). Vorzugsweise liegt die Reißfestigkeit bei wenigstens
25 000 psi (172,375 MPa). Die bevorzugteste Reißfestigkeit liegt bei wenigstens
35 000 psi (241,325 MPa). Idealerweise liegt die Reißfestigkeit
bei wenigstens 40 000 psi (275,8 MPa).
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Das
Material des Filterkörpers
kann aus Polyester oder Polyamid sein. Das Material des Filterkörpers ist
vorzugsweise aus Polyester.
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In
einer Ausführungsform
wird das Material des Filterkörpers
aus Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT)
und Polynapthylterephthalat (PNT) ausgewählt. Das Material des Filterkörpers ist vorzugsweise
aus PET.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das Material des Filterkörpers
aus Polyamid.
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In
einem Fall ist das Material des Filterkörpers ein Elastomer. Vorzugsweise
ist das Material des Filterkörpers
ein Polyurethan.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird das Polymermaterial des Filterkörpers bei einer
Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur
des Materials orientiert.
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Das
Material des Filterkörpers
kann durch Streckblasformen orientiert werden.
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Wünschenswerterweise
weist der Filterkörper
einen proximalen Körperabschnitt,
einen distalen Körperabschnitt
und einen Zwischenkörperabschnitt
auf, der die proximal und distal liegenden Körperabschnitte miteinander
verbindet.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung weist der Rahmen eine Mehrzahl von Eingriffssegmenten
auf, wobei die Eingriffssegmente längs und quer voneinander beabstandet
sind, wenn der Filter sich in der entfalteten, ausgedehnten Konfiguration
befindet, um den Filterkörper
in Apposition mit der Gefäßwand zu
zwingen. Die Eingriffssegmente begrenzen vorzugsweise wenigstens
eine zumindest teilweise im Wesentlichen spiralförmige Eingriffsrille.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
eines Filterkörpers
für eine
Transkatheter-Embolieschutzvorrichtung zur Verfügung, die das Bilden eines
Filterkörper
aus orientiertem Polymermaterial umfasst.
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Der
Filterkörper
kann durch Anlegen einer axialen Streckkraft auf einen hohlen Körper aus
Polymermaterial gebildet werden.
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Der
Filterkörper
kann durch Anlegen einer am Umfang einwirkenden Kraft auf einen
hohlen Körper
aus Polymermaterial gebildet werden.
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Idealerweise
umfasst das Verfahren Streckblasformen eines Polymermaterials.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung wird das Polymermaterial bei einer Temperatur oberhalb
der Glasübergangstemperatur
des Materials oder einer seiner Phasen und unterhalb der Schmelztemperatur
des Materials orientiert.
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Das
Verfahren weist vorzugsweise den Schritt des Konditionierens des
gebildeten Filterkörpers
auf. Idealerweise wird die Konditionierung bei einer Temperatur
in dem Bereich der Kristallisationstemperatur des Materials durchgeführt.
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Wünschenswerterweise
umfasst das Verfahren Einlass- und Auslasslöcher im Körper des orientierten Materials.
Idealerweise werden die Löcher
durch Füllen
des gebildeten Körpers
mit einem Füllmaterial,
Einarbeiten von Löchern
in den gefüllten
Körper
und Entfernen des Füllmaterials
geschaffen.
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In
einem Fall ist das Füllmaterial
ein lösliches
Material wie zum Beispiel Polyethylenglykol.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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Die
Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung deutlicher verständlich,
die lediglich beispielhaft unter Bezug auf die begleitenden Figuren
gegeben ist, in denen:
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1 eine
teilweise im Schnitt dargestellte Aufrissansicht einer Embolieschutzvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung im Einsatz ist;
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2 eine
teilweise Querschnittsansicht der Embolieschutzvorrichtung aus 1 ist;
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3 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung aus 2 ist;
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4 eine
teilweise Querschnittsansicht einer weiteren Embolieschutzvorrichtung
gemäß der Erfindung
von der Seite ist;
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5 eine
Draufsicht der Vorrichtung aus 4 ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus 4 und 5 ist;
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7 eine
Seitenansicht eines Formlings ist, der verwendet wird, um einen
Filterkörper
gemäß der Erfindung
zu bilden;
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8 bis 10 Ansichten
sind, die das Füllen
des Formlings aus 7 darstellen;
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11 und 12 Ansichten
sind, die das Durchbohren des gefüllten Formlings darstellen;
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13 eine
Ansicht ist, die das Entfernen der Füllung darstellt;
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14 eine
Seitenansicht eines Filterkörpers
gemäß der Erfindung
ist;
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15 eine
Querschnittsansicht des Filterkörpers
mit inneren und äußeren Beschichtungen
ist;
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16 eine
Querschnittsansicht eines weiteren Filterkörpers gemäß der Erfindung ist;
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17 eine
durchgängige
Querschnittsansicht des Filterkörpers
aus 15 mit verbundenen Stützen und Hülse ist; und
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18 eine
Querschnittsansicht des Filterkörpers
aus 17 in gefalteter Konfiguration ist.
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Detaillierte
Beschreibung
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Bezug
nehmend auf 1 bis 3 weist
eine Embolieschutzvorrichtung 1 ein Faltfilterelement 40 zur
Beförderung
durch ein Gefäßsystems
eines Patienten und zum Einsetzten an eine gewünschte Stelle im Gefäßsystem
auf. Eine längliche
Hülse 43 ist
auf einem Führungsdraht 2 verschiebbar.
Das Faltfilterelement 40 ist auf der Hülse 43 angeordnet,
und das Filterelement 40 ist zwischen einer gefalteten,
gegen die Hülse 43 gelagerten
Position und einer ausgedehnten Position, die sich, wie dargestellt,
von der Hülse 43 auswärts zur
Entfaltung in einem Blutgefäß erstreckt,
beweglich.
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Das
Filterelement 40 umfasst einen Faltfilterkörper 41 und
einen Rahmen 42, der an der länglichen Hülse 43 angeordnet
ist. Ein nahe liegendes Ende 44 des Filterkörpers 41 und
ein nahe liegendes Ende 45 des Rahmens 42 sind
beide starr an einem nahe liegenden Ende der Hülse 43 befestigt,
in diesem Fall mittels eines Stoffschlusses. Ein entfernt liegendes
Ende 47 des Filterkörpers 41 und
ein entfernt liegendes Ende 48 des Rahmens 42 sind
frei gleitend über
ein entfernt liegendes Ende 49 der Hülse 43 beweglich.
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Der
Filterkörper 41 hat
ein nahe liegendes Einlassende und ein entfernt liegendes Auslassende.
Das Einlassende des Filterkörpers 41 hat
eine oder mehrere, in diesem Fall zwei, große Einlassöffnungen 50, und das
Auslassende hat eine Vielzahl von, in diesem Fall etwa 300, kleinen
Auslassöffnungen 51 mit
Abmessungen, die den Durchfluss von Blut zulassen, jedoch unerwünschtes,
embolisches Material in dem Filterkörper 41 zurückhalten.
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Der
Filterstützrahmen 42 ist
zwischen einer zusammengefalteten Position zur Bewegung des Filterelements 40 durch
ein Gefäßsystem
und einer ausgedehnten, nach außen
weisenden Position beweglich, um den Filterkörper 41 in einer ausgedehnten
Position zu stützen.
Der Rahmen 42 hat einen entfernt liegenden Abschnitt 52,
einen Zwischenabschnitt 53, um den Filterkörper 41 in
der ausgedehnten Position in Apposition mit einer Gefäßwand zu
zwingen, und einen nahe liegenden Abschnitt 54, der sich
proximal und radial einwärts des
Zwischenabschnitts 53 erstreckt.
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Wenigstens
ein Teil des proximalen Abschnitts 54 des Rahmens 42 ist
von den Einlassöffnungen 50 in
dem Filterkörper 41 entfernt
beabstandet, um hereinströmendes
embolisches Material durch die Einlässe 50 und in den
ausgedehnten Filterkörper 41 aufzunehmen.
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Der
Rahmen 42 ist vorzugsweise aus einem Formgedächtnis-Material
wie Nitinol oder aus einem superelastischen Material und kann eine
Beschichtung aus Gold oder anderem dichten Material um das Nitinol herum
aufweisen. Die Rahmenelemente erleichtern das Bewegen des Rahmens 42 zwischen
der gefalteten Position und der ausgedehnten, nach außen vorstehenden
Position. Der Rahmen 42 ist elektrolytisch poliert.
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Die
Hülse 43 begrenzt
ein sich hierdurch erstreckendes Lumen 56 für die Bewegung über den
Führungsdraht 2.
Das entfernt liegende Ende 49 der Hülse 43 kann mit einem
Anschlag in Eingriff gebracht werden, wie etwa einem Anschlag auf
dem Führungsdraht 2.
Die Hülse 43 ist
typischerweise aus Polyimid.
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Die
Hülse 43 dient
als Barriere zwischen dem Lumen 56, durch welches ein Führungsdraht
ausgetauscht werden kann, und dem inneren, ringförmigen Volumen des Filterkörpers 41,
in dem das embolische Material zurückgehalten wird.
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Insbesondere
ist das nahe liegende Ende 46 der Hülse 43 nahe den Einlässen 50,
und das entfernt liegende Ende 49 der Hülse 43 ist von den
kleinen Auslässen 51 entfernt.
Dies stellt sicher, dass alles Blut durch die Einlässe 50 in
den Filterkörper 41,
durch den Filterkörper 41 und
aus dem Filterkörper 41 durch
die kleinen Auslässe 51 fließt, die
so bemessen sind, dass sie unerwünschtes,
embolisches Material in dem Filterkörper 41 festhalten.
Die Hülse 43 verhindert
das Austreten von jeglichem embolischen Material aus dem Filterkörper 41 in
das Lumen 56, beispielsweise während des Auswechselns von
medizinischen Vorrichtungen über
einen Führungsdraht,
der in dem Lumen 56 aufgenommen ist, oder während des
Zurückziehens
des Filterelements 40.
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Eine
Führungsolive 57 ist
zur atraumatischen Beförderung
des Filterelements 40 durch ein Gefäßsystem vorgesehen, die Führungsolive 57 bildet
eine Erweiterung des entfernt liegenden Endes 47 des Filterkörpers 41 und
verjüngt
sich am distalen Ende nach innen, um ein glattes Übergangsprofil
bereitzustellen.
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Zwei
Goldmarkierbänder 59, 60 sind
an der Hülse 43 angeordnet
vorgesehen. Ein Markierband 59 ist stabil an der Olive 57 befestigt,
und ein Markierband 60 ist stabil an dem nahe liegenden
Ende 45 des Rahmens 42 befestigt. Die Markierbänder 59, 60 helfen
bei der Visualisierung des Filterelements 40 während eines Eingriffs.
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Ein Übergangselement 61 ist
starr an dem nahe liegenden Ende 46 der Hülse 43 befestigt,
in diesem Fall mittels Stoffschluss. Das Übergangselement 61 ist
ausgelegt, um auf das Lumen eines Einführungskatheters zu passen,
um für
einen glatten Steifigkeitsübergang
zu sorgen und um Krümmung
zu verhindern.
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Die
Konstruktion eines Stützrahmens 42 und
eines Filterkörpers 41 wird
in einen Zuführungskatheter eingelegt.
Bei Entfaltung werden die Stützarme
frei gegeben um sich auszudehnen, so dass sich der Filterkörper 41 der
Gefäßwand anpasst.
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Wenn
das Filterelement 40 in einem Blutgefäß entfaltet wurde, kann der
Katheter zurückgezogen
werden, wobei er einen unverhüllten
Führungsdraht
nahe dem Filter 40 zur Benutzung mit bekannten Vorrichtungen
wie Ballonkatheter und Stentvorrichtungen stromaufwärts des
Filters 40 zurücklässt.
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Zum
Zurückziehen
wird der Filter 40 gefaltet und in einen Rückführungskatheter
zurückgezogen.
Der Führungsdraht
kann an Ort und Stelle für
weitere Kathetereinführungen
zurückgelassen
werden, oder er kann zusammen mit oder nach dem Zurückziehen
des Rückführungskatheters
zurückgezogen
werden.
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Bezug
nehmend auf die 4 bis 6 wird eine
alternative Konstruktion des Filters dargestellt, die ähnlich der
mit Bezug auf 1 bis 3 beschriebenen
ist, und wobei ähnliche
Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. In diesem Fall
umfasst der Stützrahmen 100 vier
Stützarme 101, 102, 103, 104, von
denen jeder zumindest teilweise spiralförmig ist, und unterschiedliche
Eingriffssegmente der Arme sind längs und quer voneinander beabstandet,
wenn der Filter in der dargestellten entfalteten, ausgedehnten Konfiguration
vorliegt. Der Stützrahmen 100 ist
von dem Filterkörper 41 unabhängig und
ermöglicht
eine hervorragende Apposition mit reduzierten Einlegekräften. Verschiedene ähnliche
Stützrahmen
sind in unserer WO 00/67669 A beschrieben.
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Gemäß der Erfindung
ist der äußere Filterkörper 110 aus
einem biokompatiblen, orientierten Polymermaterial. Die bevorzugten
Materialien der Erfindung sind thermoplastische Polymere. Die Materialien
haben vorzugsweise eine hervorragende Fähigkeit, Orientierungen zu
speichern, haben eine große
Festigkeit und sind flexibel. Idealerweise ist das Material aus
den Polyamid-, Polyurethan-, Polyetheramid- oder Polyesterfamilien.
Innerhalb dieser Familien sind Materialien mit hoher Reißfestigkeit
und einer guten Fähigkeit,
induzierte molekulare Orientierungen bei Raum- und Körpertemperatur
zu speichern, bevorzugt.
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Die
hochfesten Polyester sind die bevorzugte Materialien der Erfindung.
PET und PBT sind bevorzugten Polyester. PET ist das am meisten bevorzugte
Material. Die Güte
des ausgewählten
PET hängt
von dem erforderlichen Orientierungsgrad ab. Da die Molekülstruktur
von PET konsistent ist, liegen die wichtigsten Unterschiede zwischen
den verschiedenen Güteklassen
im Molekulargewicht. Hohe Molekulargewichte werden favorisierte,
bei welchen die Dehnungsraten gering sind. Niedrigere Molekulargewichte
werden bevorzugt, wenn die Dehnungsraten hoch sind.
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PET
ist bevorzugt, da es eine hohe Reißfestigkeit von 8,27·107 Pa (12 000 psi) in seinem isotropen Zustand
aufweist, wegen seine Fähigkeit
Orientierungen zu speichern, und wegen der Verstärkung seiner Festigkeitseigenschaften
im orientierten Zustand. PET hat eine hohe Glasübergangstemperatur (Tg) (ungefähr 65 °C), was deshalb
vorteilhaft ist, da es sicherstellt, dass die Orientierungen bei
Körpertemperatur
gespeichert werden. PET ist außerdem
das bevorzugte Material, weil es eine gute Flexibilität in dünnwandiger
Konfiguration aufweist. Eine Zahl von Anbietern bieten Güteklassen
von PET an, die geeignet sind, die Membranen der Erfindung zu bilden.
Die bevorzugten Güteklassen
sind unbewehrte Homopolymerklassen. Eine bevorzugte Güteklasse
von PET wird von der RTP Company unter dem Namen RTP 1100 Polyethylenterephthalat
geliefert. Das Material hat eine Reißfestigkeit von 6,89·107 Pa (10 000 psi). Eine bevorzugte Güteklasse
von PET wird von DSM unter dem Handelsnamen Eralyte® geliefert.
Diese Güteklasse
ist wegen ihrer hohen Reißfestigkeit
von 8,48·107 Pa (12 300 psi) das am meisten bevorzugte
Material der Erfindung.
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PBT
kann auch für
die Herstellung von Membranen für
diese Erfindung verwendet werden. PBT hat eine isotrope Reißfestigkeit
im Bereich von 56 MPa. Es hat eine ähnliche Struktur wie PET, abgesehen
davon, dass die Polymethylensequenz länger ist. Es hat eine niedrigere
Tg als PET von ungefähr
22–43 °C. Kommerzielle
PBT Materialien werden von BASF unter dem Handelsnamen Ultradur® hergestellt
und von Albis Corp. geliefert.
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Nylon
ist auch eine hervorragende Materialfamilie, aus welcher die Membranen
dieser Erfindung hergestellt werden können. Die Nylonmaterialien
besitzen eine hohe Reißfestigkeit
und haben eine hervorragende Fähigkeit,
Orientierung zu speichern. Im Unterschied zu PET, das eine hohe
Tg hat, weist Nylon eine Tg auf, die niedriger als Raumtemperatur
ist. Polyamide aber sind hochkristallin, und es ist die Stabilität der kristallinen Struktur,
die Nylon Orientierungen speichern lässt. Die wichtigsten Nylonarten
umfassen Nylon 6, Nylon 6,6, Nylon 6,10, Nylon 6,12, Nylon 11 und
Nylon 12.
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Nylon
11 und 12 sind die bevorzugten Nylonmaterialien. Diese Materialien
werden bevorzugt, da sie leichter zu verarbeiten sind, und eine
gute Resistenz gegen Feuchtigkeit in vivo haben. Nylon 6 und 6,6
sind wegen ihres scharfen Schmelzübergangs und ihrer mikroskopischen
Eigenschaften schwierig zu verarbeiten. Feuchtigkeit dient als Weichmacher
in diesen Materialien, und dies macht die induzierten Orientierungen
instabil, und die Membran wird mit der Zeit schrumpfen. Diese Probleme
werden überwunden,
wenn Nylon 11 und Nylon 12 eingesetzt werden. Nylon 11 hat eine
Reißfestigkeit
von ungefähr
52 MPa. Nylon 12 hat eine Reißfestigkeit
von ungefähr
54 MPa. Geeignete kommerzielle Güteklassen
von Nylon 11 werden von Elf Atochem unter dem Handelsnamen Rilsan® angeboten.
Geeignete Güteklassen
umfassen Rilsan® BESHV
Nylon 11. Nylon 11 Güteklassen
sind auch von Kunststoff herstellenden Firmen wie der RTP Company
unter dem Namen RTP Nylon-11 erhältlich.
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Geeignete
kommerzielle Güteklassen
von Nylon 12 werden von Elf Atochem unter dem Handelsnamen Rislan® AESN
Nylon 12 angeboten.
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Die
PEBA Familie ist ebenso eine Materialfamilie, aus welcher Membranen
dieser Erfindung hergestellt werden können. PEBA Materialien sind
eine Familie von Copolymeren und werden durch Blockcopolymeristion
aus Polyether und Polyamid hergestellt. Der PEBA Materialbereich
wird durch Elf Atochem unter dem Handelsnamen PEBAX und von Creanova
unter dem Handelsnamen VESTAMID® geliefert.
Geeignete Güteklassen
von PEBA haben Härtewerte über 55D.
Die bevorzugten Materialien in dieser Familie sind die 65D und 75D
Güteklassen.
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Die
PEBA Familie ist eine bevorzugte Materialfamilie für diese
Erfindung. Die Polyurethanfamilie ist eine Familie, die mehr bevorzugt
wird. Nylon 11 und 12 sind sogar noch mehr bevorzugt und PET ist
das am meisten bevorzugte Material der Erfindung. PET ist das am
meisten bevorzugte Material der Erfindung, weil es eine sehr hohe
isotrope Reißfestigkeit
aufweist, es hat eine hervorragende Fähigkeit, Orientierungen zu speichern,
die gespeicherten Orientierungen sind hochstabil bei Körpertemperatur,
und die Verstärkung
der Festigkeitseigenschaften von PET, die mit dem Orientierungsprozess
zusammenhängen,
ist am bedeutsamsten. Die Verwendung von orientiertem PET erlaubt
die Verringerung der Membrandicke um bis zu 75 % im Vergleich zu
isotropem PET.
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Die
Membranen, die in dieser Erfindung verwendet werden, sind aus Material
hergestellt, das die Speicherung von hohen Orientierungsgraden ermöglicht,
jedoch immer noch relativ flexibel bleibt. Materialien, die bei
der Speicherung der Orientierung bei Körpertemperatur effizient sind,
sind besonders wünschenswert.
Es ist nicht so sehr die Härte
des Materials, die wichtig ist, als die Kräfte, die das Material auf die
Oberfläche
der Gefäße ausüben wird.
Relativ steife Materialien üben,
nachdem sie zu sehr dünnen
Membrankonfigurationen verarbeitet wurden, sehr wenig Kraft auf
das Gefäß aus und
sind daher für
das Gefäß atraumatisch.
Ein Verhältnis,
das wichtig ist, ist das Verhältnis
von Materialhärte
und seinen Reißeigenschaften.
Es ist auch möglich, das
Material basierend auf einem Biegemodul und/oder Zugmodul zu charakterisieren.
Diese Erfindung stellt Materialien und Verfahren zur Verfügung, die
eine einzigartige Kombination dieser wünschenswerten Eigenschaften
für die
Verwendung als Filtermembranen zur Verfügung stellen. Die Speicherung
der Orientierung erlaubt, dass weiche Materialien verwendet werden,
und immer noch hohe Festigkeiten erreicht werden. Es gestattet außerdem,
dass diese Materialien in sehr dünnwandige
Systeme, und daher Systeme mit geringem Querschnitt, verarbeitet
werden. Dies sind sehr wünschenswerte
Merkmale für
Filtermembranen.
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Es
wird besonders bevorzugt, dass die Filtermembran aus einem orientierten
Polyester sein soll, einer besonders bevorzugten Klasse an hochfesten
Materialien sind. PET wird besonders bevorzugt, da es Reißfestigkeitswerte
im Bereich von 80 MPa aufweist. In der Erfindung werden diese Materialien
in eine Membrankonfiguration überführt, und
gleichzeitig werden hohe Orientierungsgrade in die Materialien induziert.
Die resultierenden Membranen haben Reißfestigkeitswerte, die von
130 % bis über
200 % bis über
300 % des Festigkeitswerts der isotropen Materialien reichen.
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Die
Orientierung wird erreicht, indem das Material während des Formverfahrens gestreckt
wird. Das Strecken dünnt
die Membran aus, während
die Moleküle
in Richtung der Streckung orientiert werden. Ist die Streckung axial,
so wird die Membran in axialer Richtung orientiert. Wird die Streckung
auf zwei Achsen angelegt, dann ist die Membran biaxial orientiert.
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Orientierung
in der axialen Richtung ist besonders wünschenswert für die Membranen
dieser Erfindung. Der hohe Grad an axialen Orientierungen erlaubt,
dass Membranen mit hohen axialen Festigkeiten hergestellt werden.
Da die Membranen dieser Erfindung in erster Linie in axialer Richtung
bei Verwendung beansprucht werden, ist die Anisotropie der Festigkeitseigenschaften
ein besonders vorteilhaftes Merkmal. Das Verfahren der Erfindung
ist ausgelegt, hohe Grade von axialer Orientierung beizubehalten.
Maximieren des Streckungsgrads in axialer Richtung und Maximieren
des Verhältnisses
von axialem zu am Umfang wirkenden Strecken hilft, dies zu erreichen.
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Eine
neue Vorgehensweise, um einen geringen Querschnitt zu erreichen,
ist die, mit einem Extrusionsschlauch zu beginnen, dessen Durchmesser
größer ist
als das Endprofil der Vorrichtung. Je größer der Anfangsdurchmesser
des Schlauchs jedoch ist, desto geringer ist das erforderliche Strecken
des Umfangs. Dies erlaubt, dass das Verhältnis von axialem Strecken
zu Strecken des Umfangs maximiert wird, was die Erzeugung von hoher
axialer Festigkeit zulässt,
was die Verwendung sehr dünnwandiger
Membranen erlaubt.
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Der
Durchmesser des Stutzens kann durch Tiefziehen, durch Kleben, während der äußere Durchmesser
zusammengedrückt
wird, oder durch Aufschneiden und wieder Zusammenfügen der
Stutzen mit einem kleineren Durchmesser reduziert werden. Alternativ
können
die Stutzen nachträglich
zu einem kleineren Durchmesser geformt werden.
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Der
Einsatz von Orientierung gestattet, dass die Filtermembran aus einem
weichen Material und mit einer dünnen
Wanddicke hergestellt wird. Die Fähigkeit, sehr dünne Membranen
herzustellen, liefert den zusätzlichen
Nutzen, dass sich das Verhältnis
von Beschichtungsdicke und Membrandicke vergrößert. Dies verbessert ferner
das Membrangedächtnis,
wie in unserer WO 00/67668A beschrieben.
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Bezug
nehmend auf 15 ist ein Filterkörper mit
Schichtkonstruktion dargestellt, der eine Membran 130 wie
oben beschrieben mit einer inneren hydrophilen Beschichtung 131 und
einer äußeren hydrophilen
Beschichtung 132 umfasst. Die Filtermembran 140 aus 16 ist
kürzer
als die Filtermembran aus 15 und daher
teilweise zur Anwendung an den Nieren geeignet.
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Im
Hinblick auf die Materialien dieser Erfindung ist der Grad an gespeicherter
Orientierung äußerst entscheidend.
In dieser Erfindung wird der Grad an gespeicherter Orientierung
maximiert, um das optimale Gleichgewicht zwischen Festigkeit und
Flexibilität
zu erreichen.
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Die
Speicherung der Orientierung in dem Material ist ein komplexes material- und verfahrensbedingtes Phänomen. Die
Orientierung kann dem Charakter nach molekular oder kristallin sein.
Im Allgemeinen werden Orientierungen bei Temperaturen gut oberhalb
der Tg des Materials induziert und am besten bei Temperaturen unterhalb
der Tg des Materials gespeichert. Orientierungen können auch
durch Umkristallisierungsverfahren gespeichert werden. Dies umfasst
das Bereitstellen des geeigneten thermischen Energieniveaus für das Material,
während
es in der gestreckten Konfiguration ist, um Kristallisierung des
Materials zu ermöglichen.
Dieses Verfahren ist besonders bei kristallinem Material oder bei
Zwei-Phasen-Materialien
wichtig. Polyurethane sind wichtige Zwei-Phasen-Materialien, wobei
es eine kristallisierende harte Phase und eine weiche Phase gibt.
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Wird
genügend
thermische Energie bereitgestellt, entspannen sich die gespeicherten
Orientierungen. Die Speicherung der Orientierung wird in dieser
Erfindung durch Messung der linearen Schrumpfung der Membran bei
Temperaturen gut oberhalb der Tg des Materials charakterisiert.
Die Membran wird bei Materialentspannungstemperatur in einen Ofen
gelegt, und das Ausmaß der
Schrumpfung wird bezüglich
der zwei Achsen der Oberfläche
gemessen. Das Ausmaß der
Schrumpfung stellt ein Maß für den Orientierungsgrad
in der Probe dar. Der Grad der gespeicherten Orientierung wird wie
folgt gemessen:
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Obwohl
es nicht der wichtigste Zweck der Erfindung ist, am Umfang auftretende
Orientierung zu erzeugen, haben niedrige Orientierungsgrade des
Umfangs einen stabilisierenden Effekt auf den Filter. Ein Filter mit
hochgradiger axialer Orientierung und ohne Umfangsorientierung wäre Längsrissen
gegenüber
anfällig, sogar
wenn er in axialer Richtung eingelegt ist. Dies ist nicht wünschenswert.
Auf Grund der Natur des Verfahrens jedoch werden zwangsläufig einige
Umfangsorientierungen vorliegen. Wo hohe Aufblasraten verwendet werden,
wird der Umfangsorientierungsgrad anwachsen. Dies kann ein Problem
insofern darstellen, dass hohe Umfangsorientierungsgrade die Grade
an axiale Orientierung reduzieren. Axiale und Umfangsorientierungen sind
konkurrierende Phänomene.
Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, den Umfangsorientierungsgrad
zu minimieren, wenn hohe Aufblasraten verwendet werden. Dies kann
durch eine Anzahl von Techniken erreicht werden.
- • Verwendung
des Schlauchs mit größtmöglichem
Anfangsaußendurchmesser.
Dies minimiert die Blasrate, die den Umfangsorientierungsgrad reduziert.
In der Erfindung wurden zuvor Techniken beschrieben, die es gestatten,
dass Stutzen mit großem
Durchmesser nach Streckblasformen reduziert werden.
- • Umfangsorientierungen
können
in axiale Orientierungen umgewandelt werden, wenn die axiale Streckung nach
der am Umfang einwirkenden Streckung geschieht. Dieses Prinzip kann
während
des Streckblasverfahrens verwendet werden, um den Grad an axialer
Orientierung zu steuern.
- • Ein
Verfahren, welches mit einem in Umfangsrichtung hoch orientiertem
Schlauchmaterial beginnt (Schrumpfschlauch), und das auf ein Kernstück geschrumpft
wird, während
es axial gestreckt wird, stellt eine Verfahren zur Verfügung, um
hohe Anfangsgrade an axialen Orientierungen in hohe Grade an axialer Orientierung
am Ende des Verfahrens umzuwandeln.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Membran in einem Verfahren hergestellt, das aus einigen
oder einer Kombination der folgenden Schritte besteht: 1. Schlauch-Extrusion,
2. Streckblasformen, 3. Füllen/Formen/Gießen, 4.
Laserbearbeiten, 5. Kernstückentfernung,
6. Ausformen, 7. Tiefziehen der Stutzen, 8. Zusammenfügen, 9.
Oberflächengrundierung/Aktivierung,
10. Beschichtung.
-
In
einer anderen Ausführungsform
ist die Membran eine Schichtkonstruktion. Die Schichtkonstruktion kann
aus weichen Schichten und aus harten Schichten bestehen. Die harte
Schicht hat den Vorteil, dass sie die Fähigkeit hat, Orientierung beizubehalten.
Die weiche Schicht hat hervorragende Gedächtniseigenschaften.
-
Das
Herstellungsverfahren für
die Konstruktion der Filtermembranen dieser Erfindung besteht aus
den folgenden Schritten:
-
Schlauch-Extrusion:
-
Ein
thermoplastisches Polymer wird zu einem konzentrischen Schlauch
extrudiert. Der Schlauch kann als ein homogenes Material extrudiert
werden, als ein Material mit verstärkenden Füllstoffen, als ein Material mit
für Röntgenstrahlen
undurchlässigen
Füllstoffen,
als ein vielschichtiger koextrudierter Schlauch oder als eine Kombination
der vorgenannten. Sehr strenges Steuern der Toleranzen ist in dieser
Phase kritisch. Strenges Steuern kann dadurch erzielt werden, dass
der Schlauch auf einen festen Aufziehdorn extrudiert wird, und am
Ende des Schritts von dem Aufziehdorn entfernt wird. Zusätzliches
Steuern kann erzielt werden, indem ein Zahnradpumpen-Extrusionssystem
eingesetzt wird.
-
Streckblasformen:
-
Der
Schlauch wird in eine erhitzte Modellform gelegt, wird aufgeblasen
und gestreckt. Das Aufblasverfahren schiebt das erweichte Material
in Richtung der Wand der Modellform und führt eine Umfangsorientierung
in das Material ein. Der axiale Streckprozess induziert eine axiale
Orientierung in die Membran. Die Streck- und Blasverfahren können stufenweise
durchgeführt
werden, unabhängig
voneinander oder gleichzeitig. Die Temperatur, bei welcher die Materialien
orientiert und geformt werden, variiert abhängig von dem Polymer. Typischerweise
liegen die Streck- und Blastemperaturen jedoch über der Tg des Materials oder
einer seiner Phasen und unterhalb der Tm des
Materials.
-
Konditionieren:
-
Das
Membranmaterial wird temperaturkonditioniert, um die Orientierungen
zu stabilisieren. Dies wird normalerweise bei einer Temperatur ausgeführt, die
höher ist
als die Strecktemperatur und die im Bereich der Kristallisierungstemperatur
(Tc) liegt.
-
Füllen:
-
Die
geformte Membran wird dann mit einem löslichen Füllpolymer gefüllt. Das
lösliche
Füllmaterial
hat die Eigenschaft, dass es in einem Lösungsmittel löslich ist,
gegenüber
dem das Membranmaterial resistent ist. Das bevorzugte Füllmaterial
für diese
Erfindung ist Polyethylenglykol (PEG), und das bevorzugte Lösungsmittel
ist eine Kombination aus Wasser und einem Tensid. Vorzugsweise ist
das Tensid eine Mischung aus einem nicht-ionischen Tensid und einem
anionischen Tensid. Vorzugsweise beträgt der Anteil des nicht-ionischen Tensids
5 bis 15 % und der Anteil des anionischen Tensids bei 15 bis 30
%. Der Restbetrag ist Wasser.
-
Laserbearbeitung:
-
Die
gefüllte
Membran weist dann wenigstens ein großes Loch auf, das in das Bluteinlassende
der Membran eingearbeitet ist, und hat eine Vielzahl kleiner Löcher, die
in das Blutauslassende der Membran eingearbeitet sind. Das PEG Material
gibt der Membran die Struktur während
der Verarbeitung, es stellt sicher, dass die Membran nur eine Konfiguration
einnehmen kann und verhindert unerwünschtes Verbrennen.
-
Kernstückentfernung:
-
Das
Füllmaterial
wird dann in der Wasser-Tensidlösung
gelöst,
damit es die fertige Membran verlassen kann. Details bezüglich des
Lösungsmittels
sind oben beschrieben. Vorzugsweise ist die Lösung während des Kernstückentfernungsverfahrens
warm. Die Lösungstemperatur
sollte jedoch unterhalb der Tg der Membran gehalten werden.
-
Formgebung:
-
Wie
zuvor erörtert,
ist es wünschenswert,
den Streckblasformschritt unter Verwendung relativ großer Schlauchdurchmesser
durchzuführen.
Dies stellt sicher, dass ein hoher Grad an axialer Orientierung
möglich ist,
und dass die Membran mit außergewöhnlich dünnen Wanddicken
hergestellt werden kann.
-
Vor
dem Zusammenfügen
der Membranen und des Nitinolträgers
ist es notwendig, den Querschnitt der Stutzen mit großem Durchmesser
zu verringern. Dies kann unter Verwendung einer Vielzahl von Techniken wie
folgt erzielt werden:
- • Der Stutzen kann zur Reduktion
seines Querschnitts tiefgezogen werden.
- • Ein
dünnwandiges,
metallisches Markierungsband kann über dem Stutzen angeordnet
und beide Elemente zusammen tiefgezogen werden. Dies ist ein besonders
wünschenswerter
Ansatz, da ein geringer Querschnitt erreicht wird, und das Markierungsband
undurchlässiger
für Röntgenstrahlen
ist und daher die Extremitäten
der Filteranordnung markiert.
- • Der
Stutzen kann einen oder mehrere longitudinale Schlitze aufweisen,
die entlang seiner Länge
eingeschnitten sind. Diese Schlitze verringern den effektiven Umfang
des Stutzens. Der Stutzen kann daher mit dem Polyamidschaft und
dem Nitinolträger
bei einem geringeren Querschnitt verbunden werden.
- • Der
Stutzen kann gestreckt oder nachträglich geformt werden, damit
sein äußerer Durchmesser
verringert wird.
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Zusammenfügen:
-
Der
innere Schlauch, die Stützstruktur
und die Filtermembran werden unter Verwendung von Standardtechniken
zusammengefügt.
-
Oberflächengrundierung/Aktivierung
-
Die
Oberfläche
der Filteranordnung wird für
eine Beschichtung durch eines der folgenden Verfahren oder durch
eine Kombination der folgenden Verfahren vorbereitet:
- • Lösungsmittelaktivierung
- • Plasmabehandlung
- • Beschichtung
mit einer Oberflächengrundierung
- • UV-Behandlung
- • Weitere
Standardverfahren zur Oberflächenaktivierung
-
Beschichtung:
-
Die
Filteranordnung ist mit einer hydrophilen Schicht überzogen.
Die Durchführung
der Beschichtung kann mit einer Wasserbenetzungswinkelanalyse bewertet
werden. Vorzugsweise liegt der Benetzungswinkel unter 40 °, bevorzugter
unter 30 ° und
am meisten bevorzugt unter 20 °.
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Das
Filterkörpermaterial
kann auch aus einem auf Polyurethan oder PEBAX basierendem Material
bestehen. Es gibt Reihen von kommerziell erhältlichen Polyurethanmaterialien,
die geeignet sein können.
Diese basieren typischerweise auf Polyether oder Polyester oder
Polykarbonat oder Silikon-Makroglykolen, zusammen mit Diisocyanat
und einem Diol- oder Diamin- oder Alkanolamin- oder einem wässrigen
Kettenverlängerer.
Beispiele hiervon sind in EP-A-461,375 und
US 5,621,065 beschrieben. Darüber hinaus
sind Polyurethan-Elastomere ebenso geeignet, die aus Polykarbonat-Polyolen
hergestellt wurden, wie in
US
5,254,622 (Szycher) beschrieben.
-
Das
Filtermaterial kann auch ein Polykarbonat-Urethan sein; ein Beispiel
hierfür
kann durch Reaktion eines Isocyanats, eines Kettenverlängerers,
und eines Polykarbonat- Copolymer-Polyols aus Alkylkarbonaten hergestellt
werden. Dieses Material ist in unserer WO 9924084 A beschrieben.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
wird das Membranmaterial wegen seiner Weichheit und seiner Fähigkeit
zur Wiedererlangbarkeit ausgewählt.
Die Membran wird dann in einer Weise verarbeitet, die zu einem hohen
Grad an Orientierung führt.
Dies ermöglicht
die Herstellung einer Membran, die weich, aber sehr stabil ist.
Die hohe Festigkeit des Materials ermöglicht, dass die Membran mit
einer sehr dünnen
Wanddicke hergestellt wird. Polyurethane sind die bevorzugten Materialen
für diese
Ausführungsform.
Materialien dieses Ausführungsbeispiels
werden Härtewerte
von 80A bis 55D aufweisen. Geeignete Materialien sind in der nachfolgenden
Tabelle aufgelistet.
-
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Hochfeste
Polyurethane mit Härten über 55D
sind geeignete Alternativen zu PET bei der Herstellung von Hochmodul-,
flexiblen Membranen. Diese Polyurethane haben eine bessere Fähigkeit,
Orientierungen zu speichern als die weicheren Güteklassen, und ihre Festigkeitseigenschaften
können
daher in höheren
Ausmaß vervielfältigt werden.
Die Materialien haben Reißfestigkeitswerte
wie in der nachfolgenden Tabelle 1 herausgestellt.
-
-
Die
orientierten Polymerfiltermembranen der Erfindung bieten die folgenden,
sehr beträchtliche
Vorteile:
-
Zuführquerschnitt
-
Die
Wanddicke der Filtermembran trägt
maßgeblich
zu dem Zuführquerschnitt
der Filteranordnung bei. Der Querschnitt der Filteranordnung kann
dabei minimiert werden. Die erforderliche Wanddicke der Membran wird
in erster Linie durch das Erfordernis der Robustheit bestimmt. Die
Filteranordnung weist eine genügende Festigkeit
auf, um in einen Wiederaufnahmekatheter mit seiner aufgenommenen
embolischen Fracht zurückgezogen
zu werden. Die Kräfte
für die
Wiederaufnahme hängen
von dem Ausmaß der
embolischen Fracht ab. Ein Versagen der Filtermembran während des
Wiederaufnahmeschritts würde
wahrscheinlich in der Freisetzung eines Bolus aus embolischen Material
resultieren. Dies ist ein kritisches Versagen und könnte zu
einer ernsthaften Verletzung oder zum Tod des Patienten führen. Die
Einarbeitung von hohen Graden axialer Orientierung erlaubt, dass
der Querschnitt der Vorrichtung wesentlich reduziert wird. Die Verwendung
einer dreidimensionalen Stützstruktur
stellt eine hervorragende Gefäßapposition
zur Verfügung,
wie in unserer WO 00/67669A beschrieben.
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Festigkeit
-
Die
Reduktion des Querschnitts der Vorrichtung macht es leichter, dass
das Material der Vorrichtung in ein Wiederaufnahmesystem gepackt
wird. Die Folge davon ist eine Reduktion der Wiederaufnahmekräfte. Dies
reduziert den Sicherheitsschwellwert der Membranfestigkeit. Die
zusätzliche
Festigkeit, die durch die Einführung
von Orientierungen der Membran erreicht wurden, erhöht die Sicherheit
der Vorrichtung. Die Verarbeitung der Membran in einer Weise, die
einen 25 %igen Überschuss
an axialer und Umfangsorientierung ergibt, erhöht die Festigkeit der resultierenden
Membran. Festigkeiten mit einer Höhe von 70 bis 80 MPa sind unter Verwendung
der beschriebenen weichen Polyurethane erreichbar, während Festigkeiten über 200
MPa und 300 MPa unter Verwendung von PET erreichbar sind.
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Atraumatisch
-
Atraumatische
Materialien sind für
Filtermembranen wünschenswert,
da sie in direktem Kontakt mit der Gefäßwand stehen. Für gewöhnlich wird
dies durch Verwendung weicher Materialien erreicht. Es ist jedoch der örtliche
Druck, den die Membran auf die Gefäßwand ausübt, der den Grad des Traumas
bestimmt. In dieser Erfindung wird das Gefäßtrauma durch die Verwendung
von sehr dünnwandigen,
hochfesten und flexiblen Membranmaterialien minimiert. Die Materialien
sind bezüglich
ihres Verhältnisses
von Festigkeit zu Härte
optimiert. Jedoch gestattet die Verwendung von axial und biaxial
orientierten Membranen die Verwendung von Materialien mit relativ
geringer Härte,
während
dennoch die gewünschten
Eigenschaften bezüglich
Robustheit und geringem Querschnitt erreicht werden.
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Gefäßapposition
-
Es
ist wünschenswert,
dass die Filtermembranen gute Apposition an die Gefäßwand aufweisen.
Gute Gefäßwandapposition
wird durch Verwendung einer inneren, metallischen 3-D Stützstruktur
erreicht. Die metallische Stützstruktur
drückt
die Membran sanft gegen die Wand, während die Flexibilität der Membran
ein Gefäßtrauma
verhindert.
-
Filtermembrangedächtnis
-
Die
Membranen einiger Ausführungsbeispielen
dieser Erfindung verwenden relativ weiche Materialien mit hohen
Orientierungsgraden. Dies bedeutet, dass die Festigkeit maximiert
ist, während
die Wanddicke der Membran minimiert ist. Dies wird erreicht, ohne
das Biegemodul der Membran wesentlich zu beeinflussen. Die Gedächtniseigenschaften
der Membranen dieser Erfindung sind denen der nicht orientierten
Membranen überlegen.
Die Ursache dafür
liegt darin, dass es möglich
ist, die Erfindung zu verwenden, um Membranen mit hoher Festigkeit
jedoch reduzierter Wanddicke herzustellen. Diese reduzierte Wanddicke
bedeutet, dass eine hydrophile Beschichtung einen bedeutsameren
Anteil an der gesamten Wanddicke darstellt. Das heißt, dass
die hydrophile Beschichtung einen tieferen Einfluss auf die Gedächtniseigenschaften
des Filters hat.
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Das
Filterglied der Erfindung bewirkt Apposition zu dem Gefäß, in das
es eingesetzt wurde. Die Gefäßapposition
stellt sicher, dass das Blut eher durch den Filter, als um die Peripherie
des Filters fließt.
Der Filter übt
ebenfalls einen niedrigen Druck auf die Gefäßoberfläche aus. Ein solch niedriger
Druck stellt sicher, dass der Filter für das Gefäß nicht traumatisch ist. Die
Membran kann so gepackt werden, dass sie eine Zuführungsanordnung
mit kleinem Durchmesser aufweist. Diese Zuführungsanordnung mit kleinem
Durchmesser erleichtert das Durchqueren des erkrankten Bereichs.
Die Filteranordnung ist in der gepackten (nachverfolgbaren) Konfiguration
flexibel, was das Durchqueren der Läsion leichter macht. Der Filter
ist ausreichend robust, um das Einlegen in eine Zuführungsanordnung
auszuhalten, um die die Kräfte
zur Entfaltung auszuhalten und die Kräfte für die Wiederaufnahme in die
Anordnung auszuhalten.
-
Beispiel 1
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PET
einer Extrusionsgüteklasse
mit einer Anfangsreißfestigkeit
von 8,27·107 Pa (12 000 psi) wird zu einem Schlauch
extrudiert. Der Schlauchaußendurchmesser
betrug ungefähr
0,95 mm. Der Schlauch wird in Stücke
mit einer Länge
von über
75 mm geschnitten.
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Eine
Streckblasform wurde aus Messing gearbeitet. Die Form hatte einen
Stutzen mit einem Innendurchmesser von 0,98 mm. Die maximale Ausdehnung
des Körpers
der Form betrug 4,20 mm. Die Länge
der Form betrug 13,84 mm. Die Form enthielt eine Umfangsnut in ihrem
Mittelbereich. Die Gestalt der Form stimmte mit der Gestalt des
Membranformlings 90 aus 7 überein.
-
Die
Form wurde auf eine Streckblasformmaschine montiert. Die Form wird
auf kontrollierte Weise erhitzt. Der Schlauch wird in die Form gesetzt,
wobei seine Enden aus jeder Seite der Form heraus stehen. Die Enden
des Schlauchs wurden festgehalten, während die Möglichkeit, das Lumen des Schlauches
pneumatisch unter Druck zu setzen beibehalten wurde.
-
Sobald
der Schlauch eine Gleichgewichtstemperatur mit der Form erreichte,
wurde der Schlauch in axialer Richtung gestreckt. Aufblasen des
Lumens streckte den Filter in Umfangsrichtung. Der Grad der Umfangsorientierung
wird durch die Blasrate bestimmt, die in diesem Fall näherungsweise
bei 4.3:1 lag.
-
Das
Streckverhältnis
in axialer Richtung ist auf Grund der Tatsache, dass die Temperatur
des Schlauch an verschiedenen Punkten entlang der Messlänge unterschiedlich
ist, schwieriger zu berechnen.
-
Die
Membran wurde durch Erhöhen
der Formtemperatur für
eine kurze Zeitspanne stabilisiert. Die Form wurde dann unter die
Glasübergangstemperatur
(65 °C)
abgekühlt,
wodurch die induzierte Orientierung der PET Membran eingefroren
wurde. Der gebildete Membranformling 90 (7)
wurde aus der Form entfernt. In dieser Phase wurden die Enden 91, 92 des
Schlauchs unter einem leichten Überdruck
wärmeversiegelt. Dies
verhindert weitere Schrumpfung und/oder Knittern der Membran, während sie
weitere Verarbeitung erwartet.
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Füllen der
Membranen
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Die
wärmeversiegelten
Stutzenabschnitte der PET Filtermembran wurden abgeschnitten, und
der Filterformling 90 wurde auf eine Verteilerspitze 95 (von
EFD geliefert) montiert, wobei das distale Ende der Membran einem
Luer 96 zugewandt ist. Die Spitze 95 wurde durch
Einführen
zweier gestufter Schlitze 97 auf halbem Weg entlang des
unteren Schlauchabschnitts der Verteilerspitze modifiziert. Die
zwei Schlitze 97 liegen 180° gegeneinander.
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Dann
wurde eine Polyurethanmanschette 99 auf das Ende der Verteilerspitze
gleiten gelassen, um zu verhindern, dass die Filtermembran abgleitet,
und um zweitens sicher zu stellen, dass der Mittelabschnitt des Filterkörperformlings 90 an
dem geschlitzten Abschnitt der Verteilerspitze 95 lokalisiert
ist. Die Schlitze 97 in dem unteren Schlauch stellen Öffnungen
bereit, damit das Füllmaterial
ausströmen
und die Membran füllen kann.
Die Verteilerspitze hat ein Luer Fitting 96, das eine einfache
Kopplungsstelle mit dem Füllsystem
zur Verfügung
stellt.
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Das
Material, das zum Füllen
des Filtermembranformlings 90 verwendet wurde, ist Polyethylenglykol (Molekulargewicht
= 1500) von Sigma Aldrich. Polyethylenglykolflocken (PEG) wurden
in einer erhitzten Verteilerkammer platziert und auf 51 °C erhitzt.
Wenn das Füllmaterial
in einem geschmolzenen Zustand war und sich die Temperatur des flüssigen PEG
auf 51 °C
stabilisiert hatte, wurde die Anordnung aus der Membran und dem
geschlitzten Unterschlauch auf die erhitzte Verteilerkammer angepasst.
Die Einfüllzeit
lag bei 2,5 Sekunden. Der Verteilerdruck für das geschmolzene PEG betrug
1,20 bar. Das Füllmaterial 110 wird
durch die Verteilerspitze 95 eingespritzt, wobei es durch
die Schlitze 97 austrat, um den Membranformling 90 zu
füllen. (8 bis 10).
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Ein
Wasserbad wurde direkt unterhalb der Befüllungstonne angeordnet. Dieses
Wasserbad war mit einem Wasserkühler
verbunden, der das Wasser des Bads kontinuierlich bei einer gesteuerten
Temperatur von 15 °C
nachfüllte.
Nachdem das Einfüllen
fertig war, wurden der Filter und das Füllmaterial für eine Zeitspanne von
47 Sekunden in ein Kühlbad
eingetaucht.
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Laserbearbeitung
-
Der
gefüllte
Filtermembranformling 90 wurde dann laserbearbeitet, wie
in 11 und 12 dargestellt.
Ein bei einer Wellenlänge
von 248 nm arbeitetender Excimer Laser 120, wurde verwendet.
Die Energie wurde in gepulster Form abgegeben. Der Bearbeitungsbereich
wurde mit einem kontinuierlichen Stickstoffstrom bedeckt, um Schmelzen
oder Verbrennen zu verhindern. Zwei große Löcher 122 wurden radial
gegenüberliegend
an dem proximalen Ende der Membran eingearbeitet, und 290 Löcher 125 wurden
in das distale Ende des Membranformlings 90 eingearbeitet.
Die proximalen Löcher 122 wurden
so eingearbeitet, dass ein großer
Embolus durch die Öffnung
hindurch passen würde,
und beide Löcher
wurden radial einander gegenüberliegend
positioniert. Die distalen Löcher
wurden mit einem nominalen Durchmesser von 140 μm eingearbeitet. Es wurden keine
Materialeinbrennungen beobachtet.
-
Kernstückentfernung
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Das
PEG Füllmaterial 110 wurde
dann aus dem Inneren der Membran entfernt. Dies wurde erreicht, indem
das PEG Material in einem Lösungsmittelsystem
in einem Bad 130 aufgelöst
wurde. Das PEG Material wurde mit einer Anzahl von Schritten aufgelöst:
- • Der
Hauptteil des Materials wurde durch eine Wäsche mit Wasser von HPLC Güteklasse
entfernt. Dies wurde durch fünfminütiges Eintauchen
der Filtermembranen in Wasser bei 50 °C durchgeführt.
- • Die
Filtermembranen wurden mit 10 ml Wasser von HPLC Güteklasse
unter Verwendung einer Spritze gespült.
- • Ein
Extraktionsschritt wurde eingesetzt, um alles übrige PEG zu entfernen. Das
Extraktionslösemittel
bestand aus einer Mischung von Wasser der HPLC Güteklasse und 0,5 % Tensid.
Das Tensid war aus < 5
% amphoteren Tensiden, 5 bis 15 % nicht-ionischen Tensiden und 15
bis 30 % ionischen Tensiden in einer Wassermatrix zusammengesetzt.
Ungefähr
400 ml Extraktionslösungsmittel
wurde pro Filtermembran verwendet. Das Extraktionslösungsmittel
wurde bei einer Temperatur von 50 °C während der Extraktion gehalten.
Die Membranen wurden nach einer 1 Stunde entnommen.
- • Jede
Filtermembran wurde mit 10 ml Wasser der HPLC Güteklasse gespült, um jegliche
Rückstände der Extraktionslösungsmittel
zu entfernen.
- • Die
Filtermembranen wurden in Wasser von HPLC Grad 1 Stunde lang bei
50 °C gewaschen.
50 Filter wurden in 1000 ml Wasser gewaschen.
- • Die
Filtermembranen wurden 2 Stunden lang in einem Ofen bei 45 °C getrocknet.
-
Ergebnisse
-
Proben
von Membranfiltern 130 (14), die
wie oben beschrieben gefertigt wurden, wurden bezüglich der
gespeicherten axiale Orientierung und der Reißfestigkeit bewertet. Die Reißfestigkeit
wurde in einem Bereich der proximalen Löcher gemessen. Es ist ein Ziel
dieser Erfindung, die größtmöglichen
proximalen Löcher
bereit zu stellen. Die Größe der proximalen
Löcher
wird stark durch die axiale Reißfestigkeit
des Materials zwischen den Löchern
beeinflusst. Dieser Gewebebereich ist der schwächste Bereich des Filters.
-
Die
Länge der
Körper
von vier Membranfiltern wurde unter Verwendung eines Werkzeugmacher-Mikroskops
gemessen. Die Membranen wurden dann in einem Umluftofen mit einer
auf 220 °C
vorgeheizten Temperatur angeordnet. Die Membranen wurden nach 3
Stunden entnommen und die Länge
der Körper
wurde gemessen. Die gespeicherte axiale Orientierung wurde berechnet
wie oben beschrieben. Der durchschnittliche Grad an gespeicherter
axialer Orientierung lag bei 34,5 %.
-
Proben
von Membranen aus der gleichen Charge wurden hinsichtlich ihrer
Reißfestigkeit
bewertet. Die Festigkeitsmessung wurde im Gewebebereich durchgeführt. Die
Proben wurden hergestellt, indem ein Gewebe so geschnitten wurde,
dass die Zugkraft auf das andere Gewebe gelenkt wurde. Die Breite
und die Dicke des Gewebes wurden gemessen. Der Querschnittsbereich
des Gewebes wurde basierend auf diesen Messungen berechnet. Ein
Modell eines Zwick Z005 Zug-Dehnungs-Prüfgeräts wurde
mit einer 500N Belastungszelle verwendet. Das Instrument wurde eingestellt,
um die maximale Belastung aufzunehmen. Die Proben wurden unter Verwendung
von Werkzeugmacherklemmen festgehalten, und die Werkzeugmacherklemmen
wurden an der Maschinenbasis und dem Kreuzkopf befestigt. Ein feinkörniges Schleifleinen
wurde verwendet, um eine gute Griffigkeit sicherzustellen. Nachdem
die Probe befestigt wurde, wurde die Kreuzkopfdistanz auf Null gestellt
und der Test begonnen. Eine Testgeschwindigkeit von 50 mm/min. wurde
verwendet. Die Proben wurden bei Umgebungstemperatur getestet. Die
Ergebnisse zeigen Reißfestigkeitswerte
von über
2,76·103 Pa (40 000 psi). Dies stellt eine Erhöhung von
330 % der Reißfestigkeit
des Materials dar, die sich aus der Erfindung ergibt. Diese Festigkeitseigenschaften
ermöglichen
es, dass Membranen mit außergewöhnlichen
Vorteilen erzielt werden.
-
Der
Einsatz von Orientierung in der Filtermembran hat eine Anzahl von
sehr bedeutsamen Anwendervorteilen, wie oben beschrieben. Da es
möglich
ist, viel dünnere
Membranen zu verwenden, wird die Effizienz der Packung erhöht, und
es ist möglich,
stark verringerte Zuführquerschnitte
zu erzielen. Bezug nehmend auf 18 ist
es außerdem
möglich,
Filtersysteme zur Verfügung
zu stellen, die vor-gepackt sind. Dies erübrigt einen mühsamen Arbeitsschritt
des Packens in dem Katheterisierlabor. Dies konnte mit Membranfiltern
auf Grund der Probleme mit Luftembolisierung nicht einhergehen.
Es ist ein wesentliches Element der Filtergestaltung, dass jegliche
Luft vor der Überführung an
die Entfaltungsstelle entfernt wird. Orientierte, dünnwandige Membranen,
die kein Gedächtnis
besitzen, haben den Vorteil, dass sie einen engen Krümmungsradius
an Faltenstellen bilden können.
Dies ermöglicht
es, dass der Filter in einer sehr geordneten Konfiguration vor-gepackt
wird. Die hoch geordnete Konfiguration des Typs, der in 18 gezeigt
ist, stellt sicher, dass es sehr wenige Leeräume gibt, und das alle Fluid-Lücken von
die gleiche Dimension aufweisen. Er von dem Anwender erhalten wurde,
ist eine einfache Spülung
alles, was erforderlich ist, um eine Luftembolie zu eliminieren. 18 beschreibt
eine Pack-Konfiguration mit 4 Faltpunkten. Jedoch kann jede Anzahl
von Falten, die zwei übersteigt,
verwendet werden. Dies sind sehr zwingende Vorteile dieser Erfindung
und sie vereinfachen die Verwendung von Filtrationsprodukten außerordentlich.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die hierin zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
die sowohl bezüglich
der Konstruktioin als auch im Detail variiert werden können.
