治療用物質の運搬投与器具
【課題】シート状の治療用物質の運搬時における人体への侵襲の度合いが低く、移植時には簡単かつ確実に治療用物質を投与することができ、さらに安全性にも優れた治療用物質の運搬投与器具を提供する。
【解決手段】シート状の治療用物質を支持する弾性変形可能なシート支持体と、内部に供給される流体の流体圧の変化によって、シート支持体を平面状の展開形状と筒状の収納形状とに変形させる第１の形状制御手段と、内部に供給される流体の流体圧の変化によって、シート支持体の基端部の曲げ角度を変化させる第２の形状制御手段とを備えたことを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【解決手段】シート状の治療用物質を支持する弾性変形可能なシート支持体と、内部に供給される流体の流体圧の変化によって、シート支持体を平面状の展開形状と筒状の収納形状とに変形させる第１の形状制御手段と、内部に供給される流体の流体圧の変化によって、シート支持体の基端部の曲げ角度を変化させる第２の形状制御手段とを備えたことを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の治療用物質を患部まで運搬して投与するための器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の自己細胞をシート状に培養、再生し、この細胞シートを患部に移植する治療技術が提案されている（例えば非特許文献１）。細胞シートによる治療技術の適用分野は広く、例えば、網膜の欠損組織の治療や、心筋梗塞の治療、消化管内壁の内視鏡的切除箇所の治療などに用いることができる。この種の細胞シートによる治療においては、患部への細胞シートの運搬に際して人体への侵襲の度合いが低いこと、脆弱な細胞シートを保護できること、移植に際して細胞シートを損傷させることなく適正な形状に展開できること、複雑な形状の移植部位や心臓のように動きがある移植部位に対しても無理なく確実に細胞シートを移植できること、移植時の作業性に優れていること、などが望まれているが、これらの要求を高いレベルで満たすことは難しかった。例えば、胸部や腹腔内の臓器に対する細胞シートの移植では、開胸、開腹手術ではなく内視鏡的手法を採用することによって侵襲を抑えることができるが、その反面、細胞シートが患部まで到達したときに、これを損傷なしに展開させて正確に患部に移植することは難しかった。また、網膜下に細胞シート（網膜色素上皮細胞シート）を移植する場合も同様であり、眼球網膜下の移植部位まで刺入した注射針から水流に乗せて投与していたが、移植時の細胞シートの形状、移植部位をコントロールすることはできなかった。また、脆弱な細胞シートが水流により破けるという問題もあり、細胞シートの低侵襲移植は困難を極めていた。
【０００３】
内部に供給される流体圧の変化によって曲げ運動を行うバルーンアクチュエータとして、特許文献１に記載のものがある。この種のバルーンアクチュエータは、シリコンゴムのように柔軟性と生体親和性を兼ね備えた安全性の高い材質で構成することが可能である。また、その駆動制御方法として、例えば注射器のような小型器具を用いた流体圧力制御が可能であり、電源も必要ないためシステム全体がポータブルなコンパクトサイズに構成できる。さらに漏電などによる人体へのダメージを与える恐れがない上に、モータなどを用いた駆動機構とは異なり、低コスト供給が可能で使い捨てにできるため、医療器具による感染の危険性も回避できる。このようにバルーンアクチュエータには医療用器具として好ましい条件が揃っている。
【非特許文献１】「経内視鏡的培養口腔粘膜上皮細胞シート移植による食道再建」東京女子医科大学雑誌 第７６巻 第４号 ｐ１７９-１８３、平成１８年４月
【特許文献１】特開平２００６−２０４６１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、シート状の治療用物質の運搬時においては人体への侵襲の度合いが低く、移植時には簡単かつ確実に治療用物質を投与することができ、さらに安全性にも優れた治療用物質の運搬投与器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の治療用物質の運搬投与器具は、シート状の治療用物質を支持する弾性変形可能なシート支持体と、内部に供給される流体圧の変化によって、シート支持体を平面状の展開形状と筒状の収納形状とに変形させる第１の形状制御手段と、内部に供給される流体圧の変化によって、シート支持体の基端部の曲げ角度を変化させる第２の形状制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
さらに、第１の形状制御手段によって筒状の収納形状にされた状態のシート支持体を格納可能な管状格納部材と、この管状格納部材内に格納される位置と、管状格納部材の先端部から突出する位置とにシート支持体を進退移動させることが可能な進退移動手段とを備えていることが好ましい。この進退移動手段は、管状格納部材を先端に有する中空筒状のガイド部材と、シート支持体を支持し該ガイド部材内に進退可能に支持されたベース部材と、ガイド部材内の流体圧を変化させて該ガイド部材に対してベース部材を進退移動させる進退移動用流体圧調整手段とによって構成できる。
【０００７】
さらに、シート支持体にシート状治療用物質を吸着保持させる陰圧とシート支持体からシート状治療用物質を離脱させる陽圧を選択的に付与可能なシート脱着手段を設けてもよい。
【０００８】
シート支持体はシリコンゴムによって形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
以上の本発明の治療用物質の運搬投与器具によれば、シート状の治療用物質の運搬時においては、治療用物質を支持するシート支持体が筒状の収納形状になるため体内への挿入孔をより小さくすることができる。一方、移植時にはシート支持体が展開されかつ角度調整がなされるので、簡単かつ確実に治療用物質を投与することができる。また、これらの動作は流体圧によって制御され、かつシート支持体が柔軟性を有しているため、安全性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１ないし図５に示すように、本実施形態の運搬投与器具１０は、チューブ支持管１１、進退ガイド軸部１２、グリップ部１３、シート格納パイプ１４などによって外観が構成されている。図５に示すように、チューブ支持管１１は内部に中空部１１ａを有し、該中空部１１ａの後端部は、２つのチューブ挿通孔１１ｂ、１１ｃを除いて気密に塞がれている。中空部１１ａの先端部側には進退ガイド軸部１２が挿入固定されていて、このチューブ支持管１１（中空部１１ａ）の内周面と進退ガイド軸部１２の外周面の間は気密に塞がれている。進退ガイド軸部１２には、円筒状内面のガイド孔１２ａと、このガイド孔１２ａから進退ガイド軸部１２の先端部側へ延びる細径孔１２ｂが形成されている。グリップ部１３は進退ガイド軸部１２の先端外面に固定されており、その先端からシート格納パイプ１４が突設されている。シート格納パイプ１４は注射針と同様の構造の細径の中空管状体であり、シート格納パイプ１４の内部空間と進退ガイド軸部１２の細径孔１２ｂは互いに連通している。
【００１１】
運搬投与器具１０の内部には、図６に示すスライドベース部材１５とマニピュレータ１６が設けられている。スライドベース部材１５は、円筒状外面のスライダ部１５ａと、該スライダ部１５ａの前部に位置する接続凹部１５ｂと、該接続凹部１５ｂから前方に延出された細長の支持アーム１５ｃを有している。スライダ部１５ａの外周面には、Ｏリング２０が嵌まる環状溝１５ｄが形成されている。スライダ部１５ａは進退ガイド軸部１２のガイド孔１２ａに対して軸方向に摺動自在に嵌り、環状溝１５ｄに支持されたＯリング２０によってスライダ部１５ａとガイド孔１２ａとの間が気密に塞がれる。支持アーム１５ｃは、細径孔１２ｂに対して進退自在に挿入されている。
【００１２】
図１ないし図３に示すように、チューブ挿通孔１１ｂには進退駆動用チューブ２１が挿通されている。進退駆動用チューブ２１はシリコンゴムなどの軟質ゴムで形成されており、チューブ挿通孔１１ｂに挿入したときに、進退駆動用チューブ２１は外皮部分が若干潰された圧入状態となり、これにより進退駆動用チューブ２１とチューブ挿通孔１１ｂの間が気密に塞がれる。進退駆動用チューブ２１は進退用空圧供給源３０に接続している。進退用空圧供給源３０は、手動操作の注射器や電動駆動のインフレーションデバイスといった周知の送気吸引源からなり、この進退用空圧供給源３０と進退駆動用チューブ２１を介して、中空部１１ａの内部空圧を変化させることができる。中空部１１ａの先端側は、前述のようにＯリング２０によって気密に塞がれている。そのため、進退駆動用チューブ２１を介して中空部１１ａ内へ空気が流入すると、その空圧によってスライドベース部材１５が進退ガイド軸部１２に対して先端部方向（シート格納パイプ１４の方向）に移動される。一方、進退駆動用チューブ２１を介して中空部１１ａから空気が吸引されると、その陰圧によってスライドベース部材１５が進退ガイド軸部１２の基端部方向（チューブ支持管１１の方向）に移動される。
【００１３】
図８に示すように、スライドベース部材１５内には、３つの流体管路１５ｅ、１５ｆ、１５ｇが形成されていて、これら３つの流体管路１５ｅ、１５ｆ、１５ｇの一端部が接続凹部１５ｂの底面側に形成されている円筒状突起部１５ｈ、１５ｉ、１５ｊにそれぞれ開口されている。各流体管路１５ｅ、１５ｆ、１５ｇの他端部はスライダ部１５ａの後端部側に開口されており、流体管路１５ｅの後端開口部には開閉駆動用チューブ２２が接続し、流体管路１５ｆの後端開口部にはスナップ駆動用チューブ２３、流体管路１５ｇの後端開口部には脱着操作用チューブ２４がそれぞれ接続している（図３、図８参照）。これら３本のチューブ２２、２３、２４は、シリコンゴム製の第１の外囲チューブ２５で束ねられて、チューブ挿通孔１１ｃを通してチューブ支持管１１の後端部から外方に延出されている（図２参照）。第１の外囲チューブ２５はチューブ挿通孔１１ｃを気密に塞ぐように圧入されており、中空部１１ａの内部圧力の変化によってスライドベース部材１５に前述の進退動作を行わせる際に、第１の外囲チューブ２５とチューブ挿通孔１１ｃの間から空気漏れが生じないようになっている。チューブ挿通孔１１ｃから外方に延出された開閉駆動用チューブ２２、スナップ駆動用チューブ２３、脱着操作用チューブ２４はそれぞれ、開閉駆動用空圧供給源３１、スナップ駆動用空圧供給源３２、脱着操作用空圧供給源３３に接続している。開閉駆動用空圧供給源３１、スナップ駆動用空圧供給源３２、脱着操作用空圧供給源３３はそれぞれ、注射器やインフレーションデバイスのような周知の送気吸引源からなっており、それぞれ対応する送気吸引源によって開閉駆動用チューブ２２、スナップ駆動用チューブ２３、脱着操作用チューブ２４に対する送気及び吸引を行うことができる。
【００１４】
なお、図１に示すように、開閉駆動用チューブ２２、スナップ駆動用チューブ２３及び脱着操作用チューブ２４を束ねる第１の外囲チューブ２５と、進退駆動用チューブ２１とをさらに第２の外囲チューブ２６によって束ねることによって、チューブが一本にまとまり、運搬投与器具１０の取り扱いが容易になっている。
【００１５】
図６に示すように、マニピュレータ１６は、先端側から順に、シート支持部１６ａ、このシート支持部１６ａよりも幅狭の細長アーム部１６ｂ、細長アーム部１６ｂの基端部に位置する接続部１６ｃを有している。そして、図９に示すように、マニピュレータ１６は、シート支持部１６ａを筒状に湾曲させる開閉動作用のバルーンアクチュエータ４０を備えた開閉制御層４１と、シート支持部１６ａの基端部の曲げ角度を変化させるスナップ変形用のバルーンアクチュエータ４２を備えたスナップ制御層４３と、細胞シートの脱着用アクチュエータ４４を備えたシート脱着制御層４５とを積層した構造となっている。マニピュレータ１６は、開閉制御層４１、スナップ制御層４３及びシート脱着制御層４５の全体がシリコンゴムで形成されており、可撓性及び伸縮性を有している。
【００１６】
バルーンアクチュエータ４０、４２はいずれも、内部の空気圧の変化によってシート支持部１６ａに所要の曲げ運動を行わせるものである。開閉制御層４１におけるバルーンアクチュエータ４０は、シート支持部１６ａの略全域に亘って配置された中空室４０ａと、該中空室４０ａに連通し細長アーム部１６ｂ内を通って接続部１６ｃ側へ延びる接続管部４０ｂと、接続部１６ｃ内に配置され該接続管部４０ｂに接続する空気出入部４０ｃとを有する。図９に示すように、バルーンアクチュエータ４０の中空部４０ａは、シート支持部１６ａの前後方向（細長アーム部１６ｂの長手方向と略平行な方向）に位置を異ならせて複数設けられ、各々の中空部４０ａは、シート支持部１６ａの幅方向（細長アーム部１６ｂの長手方向と略直交する方向）に長く形成されている。スナップ制御層４３におけるバルーンアクチュエータ４２は、シート支持部１６ａの基端部（細長アーム部１６ｂとの接続部近傍）に設けられた中空室４２ａと、該中空室４２ａに連通し細長アーム部１６ｂ内を通って接続部１６ｃ側へ延びる接続管部４２ｂと、接続部１６ｃ内に配置され該接続管部４２ｂに接続する空気出入部４２ｃとを有する。図９に示すように、バルーンアクチュエータ４２の中空部４２ａは、シート支持部１６ａの前後方向に長く形成されている。また、脱着用アクチュエータ４４は、シート支持部１６ａの外表面に開口された配置された開口部４４ａと、該開口部４４ａに連通し細長アーム部１６ｂ内を通って接続部１６ｃ側へ延びる接続管部４４ｂと、接続部１６ｃ内に配置され該接続管部４４ｂに接続する空気出入部４４ｃとを有する。接続部１６ｃには、空気出入部４０ｃ、４２ｃ、４４ｃにそれぞれ連通する開口部４６、４７、４８が形成されている。
【００１７】
マニピュレータ１６はスライドベース部材１５によって支持される。詳細には、細長アーム部１６ｂが支持アーム１５ｃ上に支持され、接続部１６ｃが接続凹部１５ｂに嵌合支持される。この際、接続凹部１５ｂに形成されている円筒状突起部１５ｈ、１５ｉ、１５ｊがそれぞれ、接続部１６ｃの開口部４６、４７、４８に対して気密に塞ぐように圧入される。図７に示すように、接続部１６ｃが嵌合された状態で接続凹部１５ｂの上面部が押さえ蓋１７によって塞がれ、さらに固定テープ１８や固定用のネジ１９によって押さえ蓋１７が固定される。スライドベース部材１５には、ネジ１９の軸部を螺合させるネジ穴１５ｋが形成され、押さえ蓋１７には、ネジ１９の軸部を挿通させるネジ挿通孔１７ａが形成されている。この固定状態では、マニピュレータ１６側の３つの開口部４６、４７、４８がそれぞれスライドベース部材１５側の流体管路１５ｅ、１５ｆ、１５ｇに対して連通される。つまり、バルーンアクチュエータ４０に対して開閉駆動用空圧供給源３１が接続され、バルーンアクチュエータ４２に対してスナップ駆動用空圧供給源３２が接続され、脱着用アクチュエータ４４に対して脱着操作用空圧供給源３３が接続された状態となり、それぞれの空圧供給源によってバルーンアクチュエータ４０、４２や脱着用アクチュエータ４４における空圧を変化させることができる。図７に示すように、スライドベース部材１５上にマニピュレータ１６が支持された状態では、シート支持部１６ａは支持アーム１５ｃの先端部よりも前方に突出し、マニピュレータ１６のうちシート支持部１６ａは、スライドベース部材１５に制限されることなく弾性変形することができる。
【００１８】
バルーンアクチュエータ４０の空圧を変化させたときには、シート支持部１６ａが図１２のように平面状に展開される状態と、シート支持部１６ａが図１１のように筒状に湾曲される収納状態とにマニピュレータ１６を変形させることができる。一方、バルーンアクチュエータ４２の空圧を変化させたときには、シート支持部１６ａの基端部が細長アーム部１６ｂに対して図１３のように直線状になる状態と、シート支持部１６ａの基端部が図１４のように細長アーム部１６ｂに対して屈曲されたスナップ状態とに変化させることができる。シート支持部１６ａにおけるこれらの変形量は、バルーンアクチュエータ４０、４２での空圧の大きさによって任意に調整することができる。
【００１９】
内部の流体圧によって曲げ運動を行うバルーンアクチュエータの動作原理は前述の特許文献１に記載されており、ここでは図１５を参照してその概要を簡単に説明する。図１５のバルーンアクチュエータＢＡは、可撓性及び伸縮性を備えた２つの膜体Ｌ１、Ｌ２を有し、膜体Ｌ１、Ｌ２の間には中空部Ｓが設けられ、送気吸引手段Ｖによって中空部Ｓの内圧を変化させることができる。膜体Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ、中空部Ｓの内圧変化に応じて伸縮されるが、同じ圧力下では膜体Ｌ１の方が膜体Ｌ２よりも大きく膨張するように互いの伸び率が異なっている。このように膜体Ｌ１、Ｌ２の伸び率を異ならせるには、それぞれの膜厚や硬度を異ならせればよい。例えば、図１５の例では膜体Ｌ２よりも膜体Ｌ１の方が厚みが小さく、かつ硬度が低く設定されている。そして、図１５のように膜体Ｌ１と膜体Ｌ２がそれぞれ略平面状となっている状態で中空部Ｓを加圧すると、同図に２点鎖線で示すように膜体Ｌ１と膜体Ｌ２がそれぞれ互いに離れる方向に膨張しようとするが、その伸び率の相違から、膨張に応じて膜体Ｌ１と膜体Ｌ２に働く引っ張り応力Ｆ１、Ｆ２がＦ２＞Ｆ１という関係になる。ここで、膜体Ｌ１、Ｌ２の一端部ＥＲが固定されているものとすると、上記の引っ張り応力の差違によって、膜体Ｌ１、Ｌ２の他端部ＥＬを図１５中の下方に変位させる方向の屈曲運動が生じる。中空部Ｓを元の内圧に戻すとこの屈曲が解除され、膜体Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ図１５に示す平面状の形態に戻る。
【００２０】
本実施形態のバルーンアクチュエータ４０、４２も、バルーンアクチュエータＢＡと同様の原理で動作する。開閉制御層４１におけるバルーンアクチュエータ４０では、図１５のバルーンアクチュエータＢＡでの中空部Ｓに相当する中空室４０ａは、シート支持部１６ａの幅方向へ長く形成されている（図９、図１２参照）。そのため、開閉駆動用空圧供給源３１によって中空室４０ａの内圧を変化させると、図１１のように、シート支持部１６ａを、その両側部が持ち上がって互いに接近して正面投影形状が概ね円筒状になるように（すなわち筒状に閉じた形状となるように）湾曲変形させることができる。スナップ制御層４３におけるバルーンアクチュエータ４２では、図１５のバルーンアクチュエータＢＡでの中空部Ｓに相当する中空室４２ａは、前述のように、シート支持部１６ａの前後方向へ長く形成されている（図９、図１３参照）。そのため、スナップ駆動用空圧供給源３２によって中空室４２ａの内圧を変化させると、図１４のように、細長アーム部１６ｂに対してシート支持部１６ａの先端部が上方に持ち上がるように該シート支持部１６ａの基端部を屈曲変形（スナップ）させることができる。バルーンアクチュエータ４０、４２のそれぞれにおいて、中空部４０ａ、４２ａの内圧を元に戻せば、シート支持部１６ａは図１１の筒状収納状態や図１４の屈曲状態から、図１２や図１３に示す平面状の状態に戻る。
【００２１】
なお、図１５では、２層の膜体Ｌ１、Ｌ２でひとつのバルーンアクチュエータＢＡを構成しているが、本実施形態のように複数のバルーンアクチュエータ４０、４２を積層する場合、各々のバルーンアクチュエータをそれぞれ２層の膜体で構成するのではなく、図１６のように構成することで、装置の薄型化が可能になる。すなわち、図１６の断面図において、第１の膜体Ｌ１０の表面には、バルーンアクチュエータ４０における中空室４０ａ（及び接続管部４０ｂ、空気出入部４０ｃ）を形成するための第１の凹部Ｋ１が形成され、第２の膜体Ｌ２０の表面には、バルーンアクチュエータ４２における中空室４２ａ（及び接続管部４２ｂ、空気出入部４２ｃ）を形成するための第２の凹部Ｋ２が形成されている。そして、互いの凹部Ｋ１、Ｋ２が重ならない（連通しない）ようにして第１の膜体Ｌ１０と第２の膜体Ｌ２０を貼り合わせる。これにより第２の凹部Ｋ２が第１の膜体Ｌ１０の背面によって塞がれて、中空室４２ａ（及び接続管部４２ｂ、空気出入部４２ｃ）相当の中空空間が形成される。さらに、この第１の膜体Ｌ１０と第２の膜体Ｌ２０の貼り合わせ状態で露出している第１の凹部Ｋ１を塞ぐようにして、第３の膜体Ｌ３を貼り合わせる。すると、第１の凹部Ｋ１が第３の膜体Ｌ３０の背面によって塞がれて、中空室４０ａ（及び接続管部４０ｂ、空気出入部４０ｃ）相当の中空空間が形成される。第１ないし第３の膜体Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０はそれぞれ、同一の圧力で伸縮するときの引っ張り応力が異なっていて、第１の凹部Ｋ１における内圧を変化させたときには図１１と図１２に示すようなシート支持部１６ａの開閉（湾曲と展開）動作が生じ、第２の凹部Ｋ２における内圧を変化させたときには図１３と図１４に示すようなシート支持部１６ａのスナップ（屈曲と伸展）動作が生じる。このように構成すれば、異なる動作を行わせる２つのバルーンアクチュエータ４０、４２を、３層の膜体によって作ることができる。
【００２２】
なお、図１６のように、第３の膜体Ｌ３０に脱着用アクチュエータ４４を設けることができる。第３の膜体Ｌ３０には、第１の膜体Ｌ１０に対向しない表面側に複数の開口部４４ａが形成されている。この開口部４４ａには前述の脱着操作用空圧供給源３３によって送気及び吸引を行うことができ、第３の膜体Ｌ３０の表面上に細胞シート５０を載置した状態で陰圧をかけると、細胞シート５０がシート支持部１６ａに吸着保持され、反対に陽圧をかけると、シート支持部１６ａからの細胞シート５０の離脱が促される。
【００２３】
以上の構造からなる運搬投与器具１０は次のように用いられる。なお、運搬投与器具１０は様々な症例の治療に適用可能であるが、ここでは一例として眼球内への網膜色素上皮細胞シートの移植作業を説明する。
【００２４】
まず準備段階として、マニピュレータ１６のシート支持部１６ａに細胞シート５０（網膜色素上皮細胞シート）を支持させる。この支持作業に際しては、進退用空圧供給源３０によって中空部１１ａ内を加圧してスライドベース部材１５を装置先端側に押し出し、シート格納パイプ１４の先端部からマニピュレータ１６のシート支持部１６ａを突出させておく。さらにバルーンアクチュエータ４０によって、図１２のようにシート支持部１６ａを展開させた状態に維持させる。そして、図１６に示すように、シート支持部１６ａにおいて脱着用アクチュエータ４４の開口部４４ａが形成されている側の表面に細胞シート５０を載置する。このとき必要に応じて、脱着用アクチュエータ４４を用いて細胞シート５０を吸着することで脱落を防ぐことができる。
【００２５】
シート支持部１６ａへの細胞シート５０の搭載が完了したら、バルーンアクチュエータ４０によって図１１のようにシート支持部１６ａを円筒状に閉じさせる。そして、進退用空圧供給源３０によって中空部１１ａに陰圧をかけてスライドベース部材１５を格納方向に移動させ、円筒状にされたシート支持部１６ａを、図１０に示すようにシート格納パイプ１４内に格納する。これにより細胞シート５０がシート格納パイプ１４によって保護された状態となる。なお、図１１に示すように、シート支持部１６ａを円筒状に閉じたとき、該シート支持部１６ａの内側の面に細胞シート５０が支持されるようになっている。そのため、スライドベース部材１５を進退移動させたときにシート格納パイプ１４の内壁に対する細胞シート５０の接触や擦れが生じず、細胞シート５０の損傷を防ぐことができる。
【００２６】
次に、図１７及び図１８に示すように眼球５１内の網膜５２下に刺指針５３にて生理食塩水を注入し網膜ドーム５４を形成させた後、シート格納パイプ１４を治療対象の網膜ドーム５４内に刺入する。図１０ないし図１４に示されるように、シート格納パイプ１４は刺入を容易にするべく先端部を尖らせて形成されている。シート格納パイプ１４の先端部が網膜ドーム５４内部に達したところで、進退用空圧供給源３０によって中空部１１ａ内を加圧してスライドベース部材１５を移動させ、シート支持部１６ａをシート格納パイプ１４の先端から突出させる。そして、シート格納パイプ１４への格納状態では図１１のように筒状に閉じられていたシート支持部１６ａを、バルーンアクチュエータ４０によって図１２のように展開させる。図１９は、このシート支持部１６ａが展開された状態を示している。さらに展開された細胞シート５０を移植部位（網膜の剥離部分）に対向させるべく、バルーンアクチュエータ４２を用いてシート支持部１６ａの基端部の屈曲角を変化させる。細胞シート５０が移植部位に対向するように角度調整が完了したら、図２０に示すように細胞シート５０を移植部位に押し当てる。その際の精密な位置合せ、ならびに押し付け圧力は、執刀医によるデバイス全体の操作あるいは進退用空圧供給源３０の加圧によるマニピュレータ１６の押し出しで行う。すると細胞シート５０は、接着タンパクの作用によって移植部位側に接着される。このときシート支持部１６ａから細胞シート５０を確実に離脱させるために、必要に応じて脱着操作用空圧供給源３３によって脱着用アクチュエータ４４の開口部４４ａに送気を行ってもよい。細胞シート５０の移植が完了したら、図２１に示すように、シート支持部１６ａをシート格納パイプ１４に格納した上で、網膜ドーム５４からシート格納パイプ１４を引き抜く。最後に、図２２のように刺指針５３にて網膜ドーム５４内の生理食塩水を吸引してゆき、移植作業を完了する。
【００２７】
以上の運搬投与器具１０によれば、細胞シート５０を筒状にしてシート格納パイプ１４内に格納し、このシート格納パイプ１４の刺入によって移植部位まで細胞シート５０を運搬するため、細胞シートを展開した状態で運搬する手法に比べて人体への侵襲の度合いを低く抑えることができる。また、細胞シート５０がシート格納パイプ１４に格納されているため、脆弱な細胞シート５０を破損から保護することができる。そして、細胞シート５０が移植部位近傍に達した段階では、バルーンアクチュエータ４０によって細胞シート５０を展開された状態に戻し、なおかつバルーンアクチュエータ４２によって、移植部位に対向する位置に細胞シート５０の角度が調整されるため、極めて容易かつ確実に目標とする部位に細胞シート５０を移植することができる。
【００２８】
また、マニピュレータ１６は柔軟で生体親和性の高いシリコンゴムからなっているので、細胞シート５０の移植に際して展開されたシート支持部１６ａが体内組織を傷つけたり、化学的なダメージを与えたりするおそれがない。また、シート支持部１６ａは柔軟に変形することができるため、移植作業の際には、このシート支持部１６ａ上に支持された細胞シート５０を移植部位の形状に柔軟に対応させることができ、より高度な治療効果を得ることができる。特に、移植部位が心筋のように動きのある場所である場合には、移植部位の動きに追従してシート支持部１６ａ及び細胞シート５０が柔軟に変形できることが好ましい。
【００２９】
さらに、マニピュレータ１６の動作は、全て空圧（流体圧）を用いて行われるので、安全性やコストの点でも優れた効果が得られる。具体的には、バルーンアクチュエータ４０、４２によるシート支持部１６ａの変形運動、スライドベース部材１５を用いたマニピュレータ１６の進退運動、脱着用アクチュエータ４４による細胞シート５０の保持と離脱はいずれも、送気吸引源による送気と吸引によって行われている。運搬投与器具１０内にモータのような電動駆動手段を備えておらず、製造原価を低く抑えることができコスト面において優れているため器具の使い捨ても可能となる。また、運搬投与器具１０に電動駆動手段を内蔵した場合には、漏電による神経系へのダメージを考慮する必要があるが、本実施形態の運搬投与器具１０では駆動源が空気であるため、そのような問題が起こらず安全性が高い。
【００３０】
以上、図示実施形態に基づいて説明したが、本発明の治療用物質の運搬投与器具は図示実施形態に限定されるものではなく、発明の要点を逸脱しない限りにおいて異なる形態とすることが可能である。例えば、実施形態では運搬投与器具１０の各部の駆動源として空気を用いているが、バルーンアクチュエータ４０、４２や進退移動用アクチュエータ（進退用空圧供給源３０、中空部１１ａ）では、空気以外の流体を駆動源として使用することができる。例えば、水、生理食塩水、あるいはシリコンオイルのような非圧縮性液体は空気に比べてほとんど圧縮されないため、これらを用いることにより駆動時における動作レスポンス、ならびに操作性を向上させることができる。
【００３１】
また、以上の実施形態では、網膜色素上皮細胞シートの移植用の運搬投与器具を例として説明したが、本発明は網膜下への細胞シートの移植に限らず、様々なシート状あるいはゲル状治療物質の様々な部位への投与（移植）に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による治療用物質の運搬投与器具の一実施形態を示す、一部を断面とした斜視図である。
【図２】図１から第２の外囲チューブを除いた状態の運搬投与器具を示す、一部を断面とした斜視図である。
【図３】図２から第１の外囲チューブを除いた状態の運搬投与器具を示す、一部を断面とした斜視図である。
【図４】図１ないし図３から各チューブを除いた状態の運搬投与器具を示す、一部を断面とした斜視図である。
【図５】図４からさらにスライドベース部材とマニピュレータを除いた状態の運搬投与器具を示す、一部を断面とした斜視図である。
【図６】運搬投与器具に内蔵されるスライドベース部材とマニピュレータの分解斜視図である。
【図７】スライドベース部材とマニピュレータを組み合わせた状態の斜視図である。
【図８】スライドベース部材内の流体管路を透視して示した斜視図である。
【図９】マニピュレータの分解斜視図である。
【図１０】マニピュレータのシート支持部を格納した状態を示す、シート格納パイプ先端付近の拡大斜視図である。
【図１１】マニピュレータのシート支持部がシート格納パイプ先端から突出され、かつ円筒状に湾曲された状態を示す拡大斜視図である。
【図１２】図１１の円筒状の形態に対して、マニピュレータのシート支持部が平板状に開かれた状態を示す拡大斜視図である。
【図１３】マニピュレータのシート支持部がシート格納パイプ先端から突出され、かつ細長アーム部と略直線状をなす状態を示す拡大斜視図である。
【図１４】図１３の直線状の形態に対して、マニピュレータのシート支持部の基端部が屈曲された状態を示す拡大斜視図である。
【図１５】バルーンアクチュエータの作動原理を示す断面図である。
【図１６】図１５に示す作動原理に基づき、本実施形態の運搬投与器具に搭載されるバルーンアクチュエータを構成した断面図である。
【図１７】細胞シートの移植に先立って、眼球内に刺指針を刺入した状態を示す図である。
【図１８】刺指針によって生理食塩水を注入し、網膜ドームを形成した状態を示す図である。
【図１９】網膜シート内にシート格納パイプを刺入し、該シート格納パイプの先端からシート支持部を突出させ展開した状態を示す図である。
【図２０】図１８の状態からさらにシート支持部の基端部を屈曲させて移植部位に対向させ、細胞シートを移植部位に付着させようとする状態を示す図である。
【図２１】細胞シートの移植後にシート格納パイプを引き抜いている状態を示す図である。
【図２２】シート格納パイプの引き抜き後、刺指針によって網膜ドーム内の生理食塩水を吸引している状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 運搬投与器具
１１ チューブ支持管
１２ 進退ガイド軸部
１３ グリップ部
１４ シート格納パイプ
１５ スライドベース部材
１６ マニピュレータ
１６ａ シート支持部
１７ 押さえ蓋
２０ Ｏリング
２１ 進退駆動用チューブ
２２ 開閉駆動用チューブ
２３ スナップ駆動用チューブ
２４ 脱着操作用チューブ
２５ 第１の外囲チューブ
２６ 第２の外囲チューブ
３０ 進退用空圧供給源
３１ 開閉駆動用空圧供給源
３２ スナップ駆動用空圧供給源
３３ 脱着操作用空圧供給源
４０ バルーンアクチュエータ
４０ａ 中空室
４１ 開閉制御層
４２ バルーンアクチュエータ
４２ａ 中空室
４３ スナップ制御層
４４ 脱着用アクチュエータ
４４ａ 開口部
４５ シート脱着制御層
５０ 細胞シート
５１ 眼球
５２ 網膜
５３ 刺指針
５４ 網膜ドーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の治療用物質を患部まで運搬して投与するための器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の自己細胞をシート状に培養、再生し、この細胞シートを患部に移植する治療技術が提案されている（例えば非特許文献１）。細胞シートによる治療技術の適用分野は広く、例えば、網膜の欠損組織の治療や、心筋梗塞の治療、消化管内壁の内視鏡的切除箇所の治療などに用いることができる。この種の細胞シートによる治療においては、患部への細胞シートの運搬に際して人体への侵襲の度合いが低いこと、脆弱な細胞シートを保護できること、移植に際して細胞シートを損傷させることなく適正な形状に展開できること、複雑な形状の移植部位や心臓のように動きがある移植部位に対しても無理なく確実に細胞シートを移植できること、移植時の作業性に優れていること、などが望まれているが、これらの要求を高いレベルで満たすことは難しかった。例えば、胸部や腹腔内の臓器に対する細胞シートの移植では、開胸、開腹手術ではなく内視鏡的手法を採用することによって侵襲を抑えることができるが、その反面、細胞シートが患部まで到達したときに、これを損傷なしに展開させて正確に患部に移植することは難しかった。また、網膜下に細胞シート（網膜色素上皮細胞シート）を移植する場合も同様であり、眼球網膜下の移植部位まで刺入した注射針から水流に乗せて投与していたが、移植時の細胞シートの形状、移植部位をコントロールすることはできなかった。また、脆弱な細胞シートが水流により破けるという問題もあり、細胞シートの低侵襲移植は困難を極めていた。
【０００３】
内部に供給される流体圧の変化によって曲げ運動を行うバルーンアクチュエータとして、特許文献１に記載のものがある。この種のバルーンアクチュエータは、シリコンゴムのように柔軟性と生体親和性を兼ね備えた安全性の高い材質で構成することが可能である。また、その駆動制御方法として、例えば注射器のような小型器具を用いた流体圧力制御が可能であり、電源も必要ないためシステム全体がポータブルなコンパクトサイズに構成できる。さらに漏電などによる人体へのダメージを与える恐れがない上に、モータなどを用いた駆動機構とは異なり、低コスト供給が可能で使い捨てにできるため、医療器具による感染の危険性も回避できる。このようにバルーンアクチュエータには医療用器具として好ましい条件が揃っている。
【非特許文献１】「経内視鏡的培養口腔粘膜上皮細胞シート移植による食道再建」東京女子医科大学雑誌 第７６巻 第４号 ｐ１７９-１８３、平成１８年４月
【特許文献１】特開平２００６−２０４６１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、シート状の治療用物質の運搬時においては人体への侵襲の度合いが低く、移植時には簡単かつ確実に治療用物質を投与することができ、さらに安全性にも優れた治療用物質の運搬投与器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の治療用物質の運搬投与器具は、シート状の治療用物質を支持する弾性変形可能なシート支持体と、内部に供給される流体圧の変化によって、シート支持体を平面状の展開形状と筒状の収納形状とに変形させる第１の形状制御手段と、内部に供給される流体圧の変化によって、シート支持体の基端部の曲げ角度を変化させる第２の形状制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
さらに、第１の形状制御手段によって筒状の収納形状にされた状態のシート支持体を格納可能な管状格納部材と、この管状格納部材内に格納される位置と、管状格納部材の先端部から突出する位置とにシート支持体を進退移動させることが可能な進退移動手段とを備えていることが好ましい。この進退移動手段は、管状格納部材を先端に有する中空筒状のガイド部材と、シート支持体を支持し該ガイド部材内に進退可能に支持されたベース部材と、ガイド部材内の流体圧を変化させて該ガイド部材に対してベース部材を進退移動させる進退移動用流体圧調整手段とによって構成できる。
【０００７】
さらに、シート支持体にシート状治療用物質を吸着保持させる陰圧とシート支持体からシート状治療用物質を離脱させる陽圧を選択的に付与可能なシート脱着手段を設けてもよい。
【０００８】
シート支持体はシリコンゴムによって形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
以上の本発明の治療用物質の運搬投与器具によれば、シート状の治療用物質の運搬時においては、治療用物質を支持するシート支持体が筒状の収納形状になるため体内への挿入孔をより小さくすることができる。一方、移植時にはシート支持体が展開されかつ角度調整がなされるので、簡単かつ確実に治療用物質を投与することができる。また、これらの動作は流体圧によって制御され、かつシート支持体が柔軟性を有しているため、安全性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１ないし図５に示すように、本実施形態の運搬投与器具１０は、チューブ支持管１１、進退ガイド軸部１２、グリップ部１３、シート格納パイプ１４などによって外観が構成されている。図５に示すように、チューブ支持管１１は内部に中空部１１ａを有し、該中空部１１ａの後端部は、２つのチューブ挿通孔１１ｂ、１１ｃを除いて気密に塞がれている。中空部１１ａの先端部側には進退ガイド軸部１２が挿入固定されていて、このチューブ支持管１１（中空部１１ａ）の内周面と進退ガイド軸部１２の外周面の間は気密に塞がれている。進退ガイド軸部１２には、円筒状内面のガイド孔１２ａと、このガイド孔１２ａから進退ガイド軸部１２の先端部側へ延びる細径孔１２ｂが形成されている。グリップ部１３は進退ガイド軸部１２の先端外面に固定されており、その先端からシート格納パイプ１４が突設されている。シート格納パイプ１４は注射針と同様の構造の細径の中空管状体であり、シート格納パイプ１４の内部空間と進退ガイド軸部１２の細径孔１２ｂは互いに連通している。
【００１１】
運搬投与器具１０の内部には、図６に示すスライドベース部材１５とマニピュレータ１６が設けられている。スライドベース部材１５は、円筒状外面のスライダ部１５ａと、該スライダ部１５ａの前部に位置する接続凹部１５ｂと、該接続凹部１５ｂから前方に延出された細長の支持アーム１５ｃを有している。スライダ部１５ａの外周面には、Ｏリング２０が嵌まる環状溝１５ｄが形成されている。スライダ部１５ａは進退ガイド軸部１２のガイド孔１２ａに対して軸方向に摺動自在に嵌り、環状溝１５ｄに支持されたＯリング２０によってスライダ部１５ａとガイド孔１２ａとの間が気密に塞がれる。支持アーム１５ｃは、細径孔１２ｂに対して進退自在に挿入されている。
【００１２】
図１ないし図３に示すように、チューブ挿通孔１１ｂには進退駆動用チューブ２１が挿通されている。進退駆動用チューブ２１はシリコンゴムなどの軟質ゴムで形成されており、チューブ挿通孔１１ｂに挿入したときに、進退駆動用チューブ２１は外皮部分が若干潰された圧入状態となり、これにより進退駆動用チューブ２１とチューブ挿通孔１１ｂの間が気密に塞がれる。進退駆動用チューブ２１は進退用空圧供給源３０に接続している。進退用空圧供給源３０は、手動操作の注射器や電動駆動のインフレーションデバイスといった周知の送気吸引源からなり、この進退用空圧供給源３０と進退駆動用チューブ２１を介して、中空部１１ａの内部空圧を変化させることができる。中空部１１ａの先端側は、前述のようにＯリング２０によって気密に塞がれている。そのため、進退駆動用チューブ２１を介して中空部１１ａ内へ空気が流入すると、その空圧によってスライドベース部材１５が進退ガイド軸部１２に対して先端部方向（シート格納パイプ１４の方向）に移動される。一方、進退駆動用チューブ２１を介して中空部１１ａから空気が吸引されると、その陰圧によってスライドベース部材１５が進退ガイド軸部１２の基端部方向（チューブ支持管１１の方向）に移動される。
【００１３】
図８に示すように、スライドベース部材１５内には、３つの流体管路１５ｅ、１５ｆ、１５ｇが形成されていて、これら３つの流体管路１５ｅ、１５ｆ、１５ｇの一端部が接続凹部１５ｂの底面側に形成されている円筒状突起部１５ｈ、１５ｉ、１５ｊにそれぞれ開口されている。各流体管路１５ｅ、１５ｆ、１５ｇの他端部はスライダ部１５ａの後端部側に開口されており、流体管路１５ｅの後端開口部には開閉駆動用チューブ２２が接続し、流体管路１５ｆの後端開口部にはスナップ駆動用チューブ２３、流体管路１５ｇの後端開口部には脱着操作用チューブ２４がそれぞれ接続している（図３、図８参照）。これら３本のチューブ２２、２３、２４は、シリコンゴム製の第１の外囲チューブ２５で束ねられて、チューブ挿通孔１１ｃを通してチューブ支持管１１の後端部から外方に延出されている（図２参照）。第１の外囲チューブ２５はチューブ挿通孔１１ｃを気密に塞ぐように圧入されており、中空部１１ａの内部圧力の変化によってスライドベース部材１５に前述の進退動作を行わせる際に、第１の外囲チューブ２５とチューブ挿通孔１１ｃの間から空気漏れが生じないようになっている。チューブ挿通孔１１ｃから外方に延出された開閉駆動用チューブ２２、スナップ駆動用チューブ２３、脱着操作用チューブ２４はそれぞれ、開閉駆動用空圧供給源３１、スナップ駆動用空圧供給源３２、脱着操作用空圧供給源３３に接続している。開閉駆動用空圧供給源３１、スナップ駆動用空圧供給源３２、脱着操作用空圧供給源３３はそれぞれ、注射器やインフレーションデバイスのような周知の送気吸引源からなっており、それぞれ対応する送気吸引源によって開閉駆動用チューブ２２、スナップ駆動用チューブ２３、脱着操作用チューブ２４に対する送気及び吸引を行うことができる。
【００１４】
なお、図１に示すように、開閉駆動用チューブ２２、スナップ駆動用チューブ２３及び脱着操作用チューブ２４を束ねる第１の外囲チューブ２５と、進退駆動用チューブ２１とをさらに第２の外囲チューブ２６によって束ねることによって、チューブが一本にまとまり、運搬投与器具１０の取り扱いが容易になっている。
【００１５】
図６に示すように、マニピュレータ１６は、先端側から順に、シート支持部１６ａ、このシート支持部１６ａよりも幅狭の細長アーム部１６ｂ、細長アーム部１６ｂの基端部に位置する接続部１６ｃを有している。そして、図９に示すように、マニピュレータ１６は、シート支持部１６ａを筒状に湾曲させる開閉動作用のバルーンアクチュエータ４０を備えた開閉制御層４１と、シート支持部１６ａの基端部の曲げ角度を変化させるスナップ変形用のバルーンアクチュエータ４２を備えたスナップ制御層４３と、細胞シートの脱着用アクチュエータ４４を備えたシート脱着制御層４５とを積層した構造となっている。マニピュレータ１６は、開閉制御層４１、スナップ制御層４３及びシート脱着制御層４５の全体がシリコンゴムで形成されており、可撓性及び伸縮性を有している。
【００１６】
バルーンアクチュエータ４０、４２はいずれも、内部の空気圧の変化によってシート支持部１６ａに所要の曲げ運動を行わせるものである。開閉制御層４１におけるバルーンアクチュエータ４０は、シート支持部１６ａの略全域に亘って配置された中空室４０ａと、該中空室４０ａに連通し細長アーム部１６ｂ内を通って接続部１６ｃ側へ延びる接続管部４０ｂと、接続部１６ｃ内に配置され該接続管部４０ｂに接続する空気出入部４０ｃとを有する。図９に示すように、バルーンアクチュエータ４０の中空部４０ａは、シート支持部１６ａの前後方向（細長アーム部１６ｂの長手方向と略平行な方向）に位置を異ならせて複数設けられ、各々の中空部４０ａは、シート支持部１６ａの幅方向（細長アーム部１６ｂの長手方向と略直交する方向）に長く形成されている。スナップ制御層４３におけるバルーンアクチュエータ４２は、シート支持部１６ａの基端部（細長アーム部１６ｂとの接続部近傍）に設けられた中空室４２ａと、該中空室４２ａに連通し細長アーム部１６ｂ内を通って接続部１６ｃ側へ延びる接続管部４２ｂと、接続部１６ｃ内に配置され該接続管部４２ｂに接続する空気出入部４２ｃとを有する。図９に示すように、バルーンアクチュエータ４２の中空部４２ａは、シート支持部１６ａの前後方向に長く形成されている。また、脱着用アクチュエータ４４は、シート支持部１６ａの外表面に開口された配置された開口部４４ａと、該開口部４４ａに連通し細長アーム部１６ｂ内を通って接続部１６ｃ側へ延びる接続管部４４ｂと、接続部１６ｃ内に配置され該接続管部４４ｂに接続する空気出入部４４ｃとを有する。接続部１６ｃには、空気出入部４０ｃ、４２ｃ、４４ｃにそれぞれ連通する開口部４６、４７、４８が形成されている。
【００１７】
マニピュレータ１６はスライドベース部材１５によって支持される。詳細には、細長アーム部１６ｂが支持アーム１５ｃ上に支持され、接続部１６ｃが接続凹部１５ｂに嵌合支持される。この際、接続凹部１５ｂに形成されている円筒状突起部１５ｈ、１５ｉ、１５ｊがそれぞれ、接続部１６ｃの開口部４６、４７、４８に対して気密に塞ぐように圧入される。図７に示すように、接続部１６ｃが嵌合された状態で接続凹部１５ｂの上面部が押さえ蓋１７によって塞がれ、さらに固定テープ１８や固定用のネジ１９によって押さえ蓋１７が固定される。スライドベース部材１５には、ネジ１９の軸部を螺合させるネジ穴１５ｋが形成され、押さえ蓋１７には、ネジ１９の軸部を挿通させるネジ挿通孔１７ａが形成されている。この固定状態では、マニピュレータ１６側の３つの開口部４６、４７、４８がそれぞれスライドベース部材１５側の流体管路１５ｅ、１５ｆ、１５ｇに対して連通される。つまり、バルーンアクチュエータ４０に対して開閉駆動用空圧供給源３１が接続され、バルーンアクチュエータ４２に対してスナップ駆動用空圧供給源３２が接続され、脱着用アクチュエータ４４に対して脱着操作用空圧供給源３３が接続された状態となり、それぞれの空圧供給源によってバルーンアクチュエータ４０、４２や脱着用アクチュエータ４４における空圧を変化させることができる。図７に示すように、スライドベース部材１５上にマニピュレータ１６が支持された状態では、シート支持部１６ａは支持アーム１５ｃの先端部よりも前方に突出し、マニピュレータ１６のうちシート支持部１６ａは、スライドベース部材１５に制限されることなく弾性変形することができる。
【００１８】
バルーンアクチュエータ４０の空圧を変化させたときには、シート支持部１６ａが図１２のように平面状に展開される状態と、シート支持部１６ａが図１１のように筒状に湾曲される収納状態とにマニピュレータ１６を変形させることができる。一方、バルーンアクチュエータ４２の空圧を変化させたときには、シート支持部１６ａの基端部が細長アーム部１６ｂに対して図１３のように直線状になる状態と、シート支持部１６ａの基端部が図１４のように細長アーム部１６ｂに対して屈曲されたスナップ状態とに変化させることができる。シート支持部１６ａにおけるこれらの変形量は、バルーンアクチュエータ４０、４２での空圧の大きさによって任意に調整することができる。
【００１９】
内部の流体圧によって曲げ運動を行うバルーンアクチュエータの動作原理は前述の特許文献１に記載されており、ここでは図１５を参照してその概要を簡単に説明する。図１５のバルーンアクチュエータＢＡは、可撓性及び伸縮性を備えた２つの膜体Ｌ１、Ｌ２を有し、膜体Ｌ１、Ｌ２の間には中空部Ｓが設けられ、送気吸引手段Ｖによって中空部Ｓの内圧を変化させることができる。膜体Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ、中空部Ｓの内圧変化に応じて伸縮されるが、同じ圧力下では膜体Ｌ１の方が膜体Ｌ２よりも大きく膨張するように互いの伸び率が異なっている。このように膜体Ｌ１、Ｌ２の伸び率を異ならせるには、それぞれの膜厚や硬度を異ならせればよい。例えば、図１５の例では膜体Ｌ２よりも膜体Ｌ１の方が厚みが小さく、かつ硬度が低く設定されている。そして、図１５のように膜体Ｌ１と膜体Ｌ２がそれぞれ略平面状となっている状態で中空部Ｓを加圧すると、同図に２点鎖線で示すように膜体Ｌ１と膜体Ｌ２がそれぞれ互いに離れる方向に膨張しようとするが、その伸び率の相違から、膨張に応じて膜体Ｌ１と膜体Ｌ２に働く引っ張り応力Ｆ１、Ｆ２がＦ２＞Ｆ１という関係になる。ここで、膜体Ｌ１、Ｌ２の一端部ＥＲが固定されているものとすると、上記の引っ張り応力の差違によって、膜体Ｌ１、Ｌ２の他端部ＥＬを図１５中の下方に変位させる方向の屈曲運動が生じる。中空部Ｓを元の内圧に戻すとこの屈曲が解除され、膜体Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ図１５に示す平面状の形態に戻る。
【００２０】
本実施形態のバルーンアクチュエータ４０、４２も、バルーンアクチュエータＢＡと同様の原理で動作する。開閉制御層４１におけるバルーンアクチュエータ４０では、図１５のバルーンアクチュエータＢＡでの中空部Ｓに相当する中空室４０ａは、シート支持部１６ａの幅方向へ長く形成されている（図９、図１２参照）。そのため、開閉駆動用空圧供給源３１によって中空室４０ａの内圧を変化させると、図１１のように、シート支持部１６ａを、その両側部が持ち上がって互いに接近して正面投影形状が概ね円筒状になるように（すなわち筒状に閉じた形状となるように）湾曲変形させることができる。スナップ制御層４３におけるバルーンアクチュエータ４２では、図１５のバルーンアクチュエータＢＡでの中空部Ｓに相当する中空室４２ａは、前述のように、シート支持部１６ａの前後方向へ長く形成されている（図９、図１３参照）。そのため、スナップ駆動用空圧供給源３２によって中空室４２ａの内圧を変化させると、図１４のように、細長アーム部１６ｂに対してシート支持部１６ａの先端部が上方に持ち上がるように該シート支持部１６ａの基端部を屈曲変形（スナップ）させることができる。バルーンアクチュエータ４０、４２のそれぞれにおいて、中空部４０ａ、４２ａの内圧を元に戻せば、シート支持部１６ａは図１１の筒状収納状態や図１４の屈曲状態から、図１２や図１３に示す平面状の状態に戻る。
【００２１】
なお、図１５では、２層の膜体Ｌ１、Ｌ２でひとつのバルーンアクチュエータＢＡを構成しているが、本実施形態のように複数のバルーンアクチュエータ４０、４２を積層する場合、各々のバルーンアクチュエータをそれぞれ２層の膜体で構成するのではなく、図１６のように構成することで、装置の薄型化が可能になる。すなわち、図１６の断面図において、第１の膜体Ｌ１０の表面には、バルーンアクチュエータ４０における中空室４０ａ（及び接続管部４０ｂ、空気出入部４０ｃ）を形成するための第１の凹部Ｋ１が形成され、第２の膜体Ｌ２０の表面には、バルーンアクチュエータ４２における中空室４２ａ（及び接続管部４２ｂ、空気出入部４２ｃ）を形成するための第２の凹部Ｋ２が形成されている。そして、互いの凹部Ｋ１、Ｋ２が重ならない（連通しない）ようにして第１の膜体Ｌ１０と第２の膜体Ｌ２０を貼り合わせる。これにより第２の凹部Ｋ２が第１の膜体Ｌ１０の背面によって塞がれて、中空室４２ａ（及び接続管部４２ｂ、空気出入部４２ｃ）相当の中空空間が形成される。さらに、この第１の膜体Ｌ１０と第２の膜体Ｌ２０の貼り合わせ状態で露出している第１の凹部Ｋ１を塞ぐようにして、第３の膜体Ｌ３を貼り合わせる。すると、第１の凹部Ｋ１が第３の膜体Ｌ３０の背面によって塞がれて、中空室４０ａ（及び接続管部４０ｂ、空気出入部４０ｃ）相当の中空空間が形成される。第１ないし第３の膜体Ｌ１０、Ｌ２０、Ｌ３０はそれぞれ、同一の圧力で伸縮するときの引っ張り応力が異なっていて、第１の凹部Ｋ１における内圧を変化させたときには図１１と図１２に示すようなシート支持部１６ａの開閉（湾曲と展開）動作が生じ、第２の凹部Ｋ２における内圧を変化させたときには図１３と図１４に示すようなシート支持部１６ａのスナップ（屈曲と伸展）動作が生じる。このように構成すれば、異なる動作を行わせる２つのバルーンアクチュエータ４０、４２を、３層の膜体によって作ることができる。
【００２２】
なお、図１６のように、第３の膜体Ｌ３０に脱着用アクチュエータ４４を設けることができる。第３の膜体Ｌ３０には、第１の膜体Ｌ１０に対向しない表面側に複数の開口部４４ａが形成されている。この開口部４４ａには前述の脱着操作用空圧供給源３３によって送気及び吸引を行うことができ、第３の膜体Ｌ３０の表面上に細胞シート５０を載置した状態で陰圧をかけると、細胞シート５０がシート支持部１６ａに吸着保持され、反対に陽圧をかけると、シート支持部１６ａからの細胞シート５０の離脱が促される。
【００２３】
以上の構造からなる運搬投与器具１０は次のように用いられる。なお、運搬投与器具１０は様々な症例の治療に適用可能であるが、ここでは一例として眼球内への網膜色素上皮細胞シートの移植作業を説明する。
【００２４】
まず準備段階として、マニピュレータ１６のシート支持部１６ａに細胞シート５０（網膜色素上皮細胞シート）を支持させる。この支持作業に際しては、進退用空圧供給源３０によって中空部１１ａ内を加圧してスライドベース部材１５を装置先端側に押し出し、シート格納パイプ１４の先端部からマニピュレータ１６のシート支持部１６ａを突出させておく。さらにバルーンアクチュエータ４０によって、図１２のようにシート支持部１６ａを展開させた状態に維持させる。そして、図１６に示すように、シート支持部１６ａにおいて脱着用アクチュエータ４４の開口部４４ａが形成されている側の表面に細胞シート５０を載置する。このとき必要に応じて、脱着用アクチュエータ４４を用いて細胞シート５０を吸着することで脱落を防ぐことができる。
【００２５】
シート支持部１６ａへの細胞シート５０の搭載が完了したら、バルーンアクチュエータ４０によって図１１のようにシート支持部１６ａを円筒状に閉じさせる。そして、進退用空圧供給源３０によって中空部１１ａに陰圧をかけてスライドベース部材１５を格納方向に移動させ、円筒状にされたシート支持部１６ａを、図１０に示すようにシート格納パイプ１４内に格納する。これにより細胞シート５０がシート格納パイプ１４によって保護された状態となる。なお、図１１に示すように、シート支持部１６ａを円筒状に閉じたとき、該シート支持部１６ａの内側の面に細胞シート５０が支持されるようになっている。そのため、スライドベース部材１５を進退移動させたときにシート格納パイプ１４の内壁に対する細胞シート５０の接触や擦れが生じず、細胞シート５０の損傷を防ぐことができる。
【００２６】
次に、図１７及び図１８に示すように眼球５１内の網膜５２下に刺指針５３にて生理食塩水を注入し網膜ドーム５４を形成させた後、シート格納パイプ１４を治療対象の網膜ドーム５４内に刺入する。図１０ないし図１４に示されるように、シート格納パイプ１４は刺入を容易にするべく先端部を尖らせて形成されている。シート格納パイプ１４の先端部が網膜ドーム５４内部に達したところで、進退用空圧供給源３０によって中空部１１ａ内を加圧してスライドベース部材１５を移動させ、シート支持部１６ａをシート格納パイプ１４の先端から突出させる。そして、シート格納パイプ１４への格納状態では図１１のように筒状に閉じられていたシート支持部１６ａを、バルーンアクチュエータ４０によって図１２のように展開させる。図１９は、このシート支持部１６ａが展開された状態を示している。さらに展開された細胞シート５０を移植部位（網膜の剥離部分）に対向させるべく、バルーンアクチュエータ４２を用いてシート支持部１６ａの基端部の屈曲角を変化させる。細胞シート５０が移植部位に対向するように角度調整が完了したら、図２０に示すように細胞シート５０を移植部位に押し当てる。その際の精密な位置合せ、ならびに押し付け圧力は、執刀医によるデバイス全体の操作あるいは進退用空圧供給源３０の加圧によるマニピュレータ１６の押し出しで行う。すると細胞シート５０は、接着タンパクの作用によって移植部位側に接着される。このときシート支持部１６ａから細胞シート５０を確実に離脱させるために、必要に応じて脱着操作用空圧供給源３３によって脱着用アクチュエータ４４の開口部４４ａに送気を行ってもよい。細胞シート５０の移植が完了したら、図２１に示すように、シート支持部１６ａをシート格納パイプ１４に格納した上で、網膜ドーム５４からシート格納パイプ１４を引き抜く。最後に、図２２のように刺指針５３にて網膜ドーム５４内の生理食塩水を吸引してゆき、移植作業を完了する。
【００２７】
以上の運搬投与器具１０によれば、細胞シート５０を筒状にしてシート格納パイプ１４内に格納し、このシート格納パイプ１４の刺入によって移植部位まで細胞シート５０を運搬するため、細胞シートを展開した状態で運搬する手法に比べて人体への侵襲の度合いを低く抑えることができる。また、細胞シート５０がシート格納パイプ１４に格納されているため、脆弱な細胞シート５０を破損から保護することができる。そして、細胞シート５０が移植部位近傍に達した段階では、バルーンアクチュエータ４０によって細胞シート５０を展開された状態に戻し、なおかつバルーンアクチュエータ４２によって、移植部位に対向する位置に細胞シート５０の角度が調整されるため、極めて容易かつ確実に目標とする部位に細胞シート５０を移植することができる。
【００２８】
また、マニピュレータ１６は柔軟で生体親和性の高いシリコンゴムからなっているので、細胞シート５０の移植に際して展開されたシート支持部１６ａが体内組織を傷つけたり、化学的なダメージを与えたりするおそれがない。また、シート支持部１６ａは柔軟に変形することができるため、移植作業の際には、このシート支持部１６ａ上に支持された細胞シート５０を移植部位の形状に柔軟に対応させることができ、より高度な治療効果を得ることができる。特に、移植部位が心筋のように動きのある場所である場合には、移植部位の動きに追従してシート支持部１６ａ及び細胞シート５０が柔軟に変形できることが好ましい。
【００２９】
さらに、マニピュレータ１６の動作は、全て空圧（流体圧）を用いて行われるので、安全性やコストの点でも優れた効果が得られる。具体的には、バルーンアクチュエータ４０、４２によるシート支持部１６ａの変形運動、スライドベース部材１５を用いたマニピュレータ１６の進退運動、脱着用アクチュエータ４４による細胞シート５０の保持と離脱はいずれも、送気吸引源による送気と吸引によって行われている。運搬投与器具１０内にモータのような電動駆動手段を備えておらず、製造原価を低く抑えることができコスト面において優れているため器具の使い捨ても可能となる。また、運搬投与器具１０に電動駆動手段を内蔵した場合には、漏電による神経系へのダメージを考慮する必要があるが、本実施形態の運搬投与器具１０では駆動源が空気であるため、そのような問題が起こらず安全性が高い。
【００３０】
以上、図示実施形態に基づいて説明したが、本発明の治療用物質の運搬投与器具は図示実施形態に限定されるものではなく、発明の要点を逸脱しない限りにおいて異なる形態とすることが可能である。例えば、実施形態では運搬投与器具１０の各部の駆動源として空気を用いているが、バルーンアクチュエータ４０、４２や進退移動用アクチュエータ（進退用空圧供給源３０、中空部１１ａ）では、空気以外の流体を駆動源として使用することができる。例えば、水、生理食塩水、あるいはシリコンオイルのような非圧縮性液体は空気に比べてほとんど圧縮されないため、これらを用いることにより駆動時における動作レスポンス、ならびに操作性を向上させることができる。
【００３１】
また、以上の実施形態では、網膜色素上皮細胞シートの移植用の運搬投与器具を例として説明したが、本発明は網膜下への細胞シートの移植に限らず、様々なシート状あるいはゲル状治療物質の様々な部位への投与（移植）に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による治療用物質の運搬投与器具の一実施形態を示す、一部を断面とした斜視図である。
【図２】図１から第２の外囲チューブを除いた状態の運搬投与器具を示す、一部を断面とした斜視図である。
【図３】図２から第１の外囲チューブを除いた状態の運搬投与器具を示す、一部を断面とした斜視図である。
【図４】図１ないし図３から各チューブを除いた状態の運搬投与器具を示す、一部を断面とした斜視図である。
【図５】図４からさらにスライドベース部材とマニピュレータを除いた状態の運搬投与器具を示す、一部を断面とした斜視図である。
【図６】運搬投与器具に内蔵されるスライドベース部材とマニピュレータの分解斜視図である。
【図７】スライドベース部材とマニピュレータを組み合わせた状態の斜視図である。
【図８】スライドベース部材内の流体管路を透視して示した斜視図である。
【図９】マニピュレータの分解斜視図である。
【図１０】マニピュレータのシート支持部を格納した状態を示す、シート格納パイプ先端付近の拡大斜視図である。
【図１１】マニピュレータのシート支持部がシート格納パイプ先端から突出され、かつ円筒状に湾曲された状態を示す拡大斜視図である。
【図１２】図１１の円筒状の形態に対して、マニピュレータのシート支持部が平板状に開かれた状態を示す拡大斜視図である。
【図１３】マニピュレータのシート支持部がシート格納パイプ先端から突出され、かつ細長アーム部と略直線状をなす状態を示す拡大斜視図である。
【図１４】図１３の直線状の形態に対して、マニピュレータのシート支持部の基端部が屈曲された状態を示す拡大斜視図である。
【図１５】バルーンアクチュエータの作動原理を示す断面図である。
【図１６】図１５に示す作動原理に基づき、本実施形態の運搬投与器具に搭載されるバルーンアクチュエータを構成した断面図である。
【図１７】細胞シートの移植に先立って、眼球内に刺指針を刺入した状態を示す図である。
【図１８】刺指針によって生理食塩水を注入し、網膜ドームを形成した状態を示す図である。
【図１９】網膜シート内にシート格納パイプを刺入し、該シート格納パイプの先端からシート支持部を突出させ展開した状態を示す図である。
【図２０】図１８の状態からさらにシート支持部の基端部を屈曲させて移植部位に対向させ、細胞シートを移植部位に付着させようとする状態を示す図である。
【図２１】細胞シートの移植後にシート格納パイプを引き抜いている状態を示す図である。
【図２２】シート格納パイプの引き抜き後、刺指針によって網膜ドーム内の生理食塩水を吸引している状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 運搬投与器具
１１ チューブ支持管
１２ 進退ガイド軸部
１３ グリップ部
１４ シート格納パイプ
１５ スライドベース部材
１６ マニピュレータ
１６ａ シート支持部
１７ 押さえ蓋
２０ Ｏリング
２１ 進退駆動用チューブ
２２ 開閉駆動用チューブ
２３ スナップ駆動用チューブ
２４ 脱着操作用チューブ
２５ 第１の外囲チューブ
２６ 第２の外囲チューブ
３０ 進退用空圧供給源
３１ 開閉駆動用空圧供給源
３２ スナップ駆動用空圧供給源
３３ 脱着操作用空圧供給源
４０ バルーンアクチュエータ
４０ａ 中空室
４１ 開閉制御層
４２ バルーンアクチュエータ
４２ａ 中空室
４３ スナップ制御層
４４ 脱着用アクチュエータ
４４ａ 開口部
４５ シート脱着制御層
５０ 細胞シート
５１ 眼球
５２ 網膜
５３ 刺指針
５４ 網膜ドーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の治療用物質を支持する弾性変形可能なシート支持体と、
内部に供給される流体の流体圧の変化によって、上記シート支持体を平面状の展開形状と筒状の収納形状とに変形させる第１の形状制御手段と、
内部に供給される流体の流体圧の変化によって、上記シート支持体の基端部の曲げ角度を変化させる第２の形状制御手と
を備えたことを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【請求項２】
請求項１記載の治療用物質の運搬投与器具において、
上記第１の形状制御手段によって筒状の収納形状にされた上記シート支持体を格納可能な管状格納部材と、
この管状格納部材内に格納される位置と、管状格納部材の先端部から突出する位置とに上記シート支持体を進退移動させることが可能な進退移動手段と
を備えていることを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【請求項３】
請求項２の治療用物質の運搬投与器具において、上記進退移動手段は、
上記管状格納部材を先端に有する中空筒状のガイド部材と、
上記シート支持体を支持し該ガイド部材内に進退可能に支持されたベース部材と、
上記ガイド部材内の流体圧を変化させて該ガイド部材に対してベース部材を進退移動させる進退移動用流体圧調整手段と
を備えていることを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の治療用物質の運搬投与器具において、上記シート支持体にシート状治療用物質を吸着保持させる陰圧とシート支持体からシート状治療用物質を離脱させる陽圧を選択的に付与可能なシート脱着手段を備えていることを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の治療用物質の運搬投与器具において、上記シート支持体はシリコンゴムからなることを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【請求項１】
シート状の治療用物質を支持する弾性変形可能なシート支持体と、
内部に供給される流体の流体圧の変化によって、上記シート支持体を平面状の展開形状と筒状の収納形状とに変形させる第１の形状制御手段と、
内部に供給される流体の流体圧の変化によって、上記シート支持体の基端部の曲げ角度を変化させる第２の形状制御手と
を備えたことを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【請求項２】
請求項１記載の治療用物質の運搬投与器具において、
上記第１の形状制御手段によって筒状の収納形状にされた上記シート支持体を格納可能な管状格納部材と、
この管状格納部材内に格納される位置と、管状格納部材の先端部から突出する位置とに上記シート支持体を進退移動させることが可能な進退移動手段と
を備えていることを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【請求項３】
請求項２の治療用物質の運搬投与器具において、上記進退移動手段は、
上記管状格納部材を先端に有する中空筒状のガイド部材と、
上記シート支持体を支持し該ガイド部材内に進退可能に支持されたベース部材と、
上記ガイド部材内の流体圧を変化させて該ガイド部材に対してベース部材を進退移動させる進退移動用流体圧調整手段と
を備えていることを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の治療用物質の運搬投与器具において、上記シート支持体にシート状治療用物質を吸着保持させる陰圧とシート支持体からシート状治療用物質を離脱させる陽圧を選択的に付与可能なシート脱着手段を備えていることを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の治療用物質の運搬投与器具において、上記シート支持体はシリコンゴムからなることを特徴とする治療用物質の運搬投与器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００８−１７３３３３（Ｐ２００８−１７３３３３Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０４５２（Ｐ２００７−１０４５２）
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 第１５回日本コンピュータ外科学会大会 第１６回コンピュータ支援画像診断学会大会 合同論文集 発行日：平成１８年１０月２７日 発行所：ＣＡＳ ２００６学会大会事務局 ＣＡＤＭ２００６学会大会事務局
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【出願人】（５９１１７３１９８）学校法人東京女子医科大学 (48)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 第１５回日本コンピュータ外科学会大会 第１６回コンピュータ支援画像診断学会大会 合同論文集 発行日：平成１８年１０月２７日 発行所：ＣＡＳ ２００６学会大会事務局 ＣＡＤＭ２００６学会大会事務局
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【出願人】（５９１１７３１９８）学校法人東京女子医科大学 (48)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【Ｆターム（参考）】
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