JP2002263125A - 人工括約筋 - Google Patents

人工括約筋

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JP2002263125A JP2001065197A JP2001065197A JP2002263125A JP 2002263125 A JP2002263125 A JP 2002263125A JP 2001065197 A JP2001065197 A JP 2001065197A JP 2001065197 A JP2001065197 A JP 2001065197A JP 2002263125 A JP2002263125 A JP 2002263125A
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隆道 神山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チューブや刺激電極が皮膚を貫通するための
感染のおそれがなく、心理的にも良好に人工肛門を使用
することができる。 【解決手段】 形状記憶合金による開閉部１と温度制御
ヒーター２からなる人工括約筋であり、温度制御ヒータ
ー２には、電源に接続される側のコイルを一次コイル３
とし、負荷に接続される側のコイルを二次コイル４とし
た経皮的電力伝送システム１１により電力を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、肛門の括約筋を摘
出した場合や括約筋の機能が低下した場合などに使用す
る人工括約筋に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、小児直腸肛門奇形で、肛門の括約
筋の発達が不完全な場合や、成人での大腸癌などによ
り、括約筋を摘出した場合に、人工肛門が使用されてい
る。
【０００３】従来の人工肛門としては、生体の体表面に
腸が開口するように縫い付けその腸開口部をパウチ（ｐ
ｏｕｃｈ）と呼ばれる人工肛門で覆うように体表面に張
るものが一般的である。
【０００４】市販されているパウチは、いずれも排便に
合わせてパウチの交換もしくはパウチの一部交換が必要
であり、また臭いの漏れなどの問題のため、日常生活や
社会生活を煩雑なものにしているという欠点がある。
【０００５】パウチを交換する必要のない人工肛門とし
てストッパを備えたものが知られている。これは前記腸
の開口部を覆うフランジにＴ字型の蓋を嵌め込むもので
あるが、やはり排便の都度、蓋を取り外し、再び取り付
ける操作が必要で不便をきたしている。また、蓋と開口
部の隙間から便やガスが漏れ出るおそれがある。
【０００６】また、パウチ法の欠点を解決するために、
特開平4-319349号公報では、生体の体表面に開口する腸
開口部の周囲に、低温時にはこの腸開口部を閉じ、加熱
時は腸開口部を開く腸開閉部として形状記憶合金（ＳＭ
Ａ）リングを設けるとともに、この形状記憶合金（ＳＭ
Ａ）リングを加熱する加熱用電源を設けたものである。
加熱用電源はポリサルフォン等の生体親和性のよいケー
スによって覆われており、内部には小型電池と押しスイ
ッチが設けられている。
【０００７】このようにして、体内に埋め込んだ小型電
池により通電加熱し、形状記憶合金を変形させて腸の開
閉を行うものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ここで使用さ
れている形状記憶合金（ＳＭＡ）リングは局部的に歪み
が大きく、繰り返し特性が劣化し、繰り返し形状変化す
ることが難しい。また、体表面の腸の開口部という狭い
範囲に形状記憶合金を埋め込んだ場合、腸に局所的に力
がかかるため、その部分に損傷が与えられるおそれもあ
る。
【０００９】また、加熱用電源は皮膚と筋層の間に埋め
込まれたものであり、小型電池が消耗した場合の交換等
が面倒である。特に、加熱用電源である小型電池と押し
スイッチはリード線を介して形状記憶合金（ＳＭＡ）リ
ングに接続するものであり、その設置場所もある程度限
定されてしまう。さらに、リード線はある程度の長さが
必要とされ、この部分に沿っての感染のおそれもある。
【００１０】そこで、体外の電源から導線を通して体内
に電力を伝送することも考えられるが、体外に貫通した
電極部からの感染症が懸念される。
【００１１】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、皮膚に導線を貫通させることなく電力供給を行い、
そのため感染のおそれから免れることができる人工括約
筋を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、第１に、形状記憶合金による開閉部と温度制
御ヒーターからなる人工括約筋であり、温度制御ヒータ
ーには、電源に接続される側のコイルを一次コイルと
し、負荷に接続される側のコイルを二次コイルとした経
皮的電力伝送システムにより電力を供給することを要旨
とするものである。
【００１３】第２に、形状記憶合金による開閉部は、両
端を蝶番により連結する二枚の形状記憶合金板からなる
こと、第３に、形状記憶合金による開閉部は、生体の肛
門或いは体外に誘導した腸の一部を任意に開閉するか、
あるいは、生体内の尿道の一部を任意に開閉すること、
第４に、二枚の形状記憶合金板は、内側または外側もし
くは内側および外側に断熱緩衝部材を添設すること、第
５に、二枚の形状記憶合金板は、生体適合性のある物質
で包装することを要旨とするものである。
【００１４】第６に、コイルは平面渦巻き構造であるこ
と、第７に、コイルはアモルファス磁性線を装着した平
面渦巻き構造であること、第８に、一次コイルは予め建
築物等に固定的に設置すること、あるいは、一次コイル
と二次コイルの両コイルを生体内に埋め込むことを要旨
とするものである。
【００１５】請求項１記載の本発明によれば、低温時は
開閉部が閉じて腸等を閉塞しているが、経皮的電力伝送
システムにより開閉部に電力が供給されると、開閉部が
加熱され開き、人工肛門より排便される。
【００１６】請求項２記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、形状記憶合金による開閉部は形状記憶合金に
よる開閉部は、両端を蝶番により連結する二枚の形状記
憶合金板からなることで、従来のＳＭＡアクチュエータ
において不可欠であったバイアスばねの機構がなく、構
造的に簡単である。
【００１７】請求項３および請求項４記載の本発明によ
れば、本発明の人工括約筋の用途場所の可能性を示すも
のであり、生体の肛門或いは体外に誘導した腸の一部を
任意に開閉することや、生体内の尿道の一部を任意に開
閉することができる。
【００１８】請求項５記載の本発明によれば、内側また
は外側もしくは内側および外側に断熱緩衝部材を添設す
ることで、生体に対する断熱・緩衝を実現でき、請求項
６記載の本発明によれば、生体適合性のある物質で包装
することで、周囲の組織への影響を与えないように配慮
することができる。
【００１９】請求項７記載の本発明によれば、コイルは
平面渦巻き構造であるので、偏平なものとして場所を取
らないですみ、請求項８記載の本発明によれば、アモル
ファス磁性線を装着することで、強力な磁力が得られ
る。
【００２０】請求項９記載の本発明によれば、一次コイ
ルを携帯する煩わしさがなくなり、万が一一次コイルを
無くしてしまい、すぐ、代わりのものが手に入らないよ
うな事態の場合でも対処できる。また、請求項１０記載
の本発明によれば、一次コイルに接続する電源は電池が
好適であり、二次コイルや形状記憶合金による開閉部が
全身麻酔の必要な部位に設置する場合でも、この一次コ
イルは局所麻酔で交換できる部位に埋め込むことが可能
となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明の人工括約筋の
１実施形態を示す説明図で、形状記憶合金による開閉部
１と温度制御ヒーター２からなり、温度制御ヒーター２
には電源に接続される側のコイルを一次コイル３とし、
負荷に接続される側のコイルを二次コイル４とした経皮
的電力伝送システム１１により電力を供給する。
【００２２】先に、形状記憶合金による開閉部１から説
明すると、図２〜図４に示すように、温度変化によって
可逆的に相対抗する形状に変化する一対の形状記憶合金
素子として二枚の形状記憶合金板５と、この形状記憶合
金板５の端部（両端）を回転自由度を持たせて相互に連
結する筒状の蝶番６からなる。
【００２３】これら形状記憶合金板５を構成する形状記
憶合金（ＳＭＡ）としては、一般的には厚さ0.5 〜2.0
ｍｍ、長さ10〜120 ｍｍ、幅5 〜30ｍｍのTi-50.4at ％
Ni合板の板材に２方向形状記憶特性を付与したものなど
が用いられる。
【００２４】ここで、２方向形状記憶板となる形状記憶
合金には、TiNi合金に限定されず、第３元素添加のTiNi
X 合金（X=Cr、V 、Cu、Fe、Coなど）が考えられ、更
に、Cu系、Fe系などの多種の形状記憶合金でも良い。
【００２５】一例として、形状記憶合金板５は寸法は幅
18.5ｍｍ、長さ70ｍｍ、板厚0.5 ｍｍの板材（Ti-51at%
Ni合金板）であり、２方向性形状記憶特性を持たすた
め、を700 ℃で30分の溶体化熱処理を行い、R40 ｍｍの
曲率で拘束を行い、400 ℃で100 時間時効処理を行っ
た。これを40℃で加熱すると400 ℃×100 時間の時効熱
処理時の形状に回復し、体温に冷却されると逆方向の反
り返るように変形する。
【００２６】このようにして得られた２方向形状記憶合
金板５を二つ用意して、腸開口部付近において、２方向
形状記憶板それぞれ、互いに内側が時効熱処理時の拘束
方向になるように、蝶番６の部分で円筒状に連結するこ
とによって、人工括約筋としての開閉部１が構成され
る。
【００２７】前記温度制御ヒーター２は、形状記憶合金
板５の外側を貼り付けるもので、温度制御ヒーター２の
表面には、組織への断熱性と生体適合性を得るため、医
療用フェルト（Bard PTFE Felt：（株）メディコン）を
２枚重ね合わせ貼り付けた。
【００２８】また、消化管である腸８との接触部である
内側にスポンジゴム７を配し、断熱および緩衝部材とし
て機能させた。スポンジゴム７の表面には、医療用シリ
コーン（SILASTIC MDX4-4210：東レダウシリコーンアジ
ア（株））を塗布し生体適合性と断熱性を高めた。
【００２９】さらに、形状記憶合金板５は、周囲の組織
へ影響を与えないために、生体適合性が良く断熱性の高
い断熱物質１６で蓋うことができる。この断熱物質１６
としてはコルク、フェルト、ポリウレタン、シリコーン
膜、MPC ポリマー膜などが挙げられる。
【００３０】蝶番６は、回転筒６ａとピン６ｂと止輪６
ｃからなるが、この蝶番６の材質には、加熱に強く変形
しない性質で生体適合性の良いものとして、ポリカーボ
ネート、ハイドロキシアパタイトなどを用いることがで
きる。また、金属表面にチタンやハイドロキシアパタイ
トなどをコーティングして生体適合性を高め、蝶番とし
て用いても良い。
【００３１】温度制御ヒーター２への加熱のための電力
供給は、経皮的電力伝送システム１１を用いるが、電源
に接続される一次コイル３や負荷（温度制御ヒーター２
側）に接続される二次コイル４は、巻線部分が直径0.1
ｍｍの銅線を複数本束ねて拠り合わせたLitz線を平面渦
巻き状に巻いた構造である。
【００３２】さらに、一次コイル３や二次コイル４はこ
のような平面渦巻き構造に加えて、磁性体部分として、
直径数10μｍ程度のCo系零磁歪アモルファス磁性線を放
射状に配置した構造であり、平面渦巻き状のコイル表面
の片側にのみ装着される。
【００３３】コイルの片側に装着された磁性線が、両コ
イルの巻き線部分をはさむようにして２つのコイル、一
次コイル３や二次コイル４が配置され、両コイル間の電
磁誘導作用により非接触的に電力が伝送される。
【００３４】経皮的電力伝送の際には、一次コイル３が
生体皮膚９上に、それとほぼ平行同軸的に二次コイル４
が皮下に配置され、体外から体内へ電力が供給される。
【００３５】なお、人工括約筋を作用させる対象を、腸
８から尿道に替えることも可能である。この場合は形状
記憶合板５の形状や時効処理条件および蝶番６の形状を
適当に変えるとよい。
【００３６】また、一次コイル３はこれを予めトイレ等
の建築物等に固定的に設置することも考えられる。トイ
レとしては、自宅や会社、病院、学校などで、本発明の
人工括約筋を埋め込んだ患者がよく使うものが選択でき
る。このように一次コイル３を固定的に設置すること
で、一次コイル３を携帯する煩わしさがなくなり、万が
一一次コイル３を無くしてしまい、すぐ、代わりのもの
が手に入らないような事態の場合でも対処できる。
【００３７】さらに、他の実施形態として、一次コイル
３と二次コイル４の両コイルを生体内に埋め込むことも
可能である。この場合は、一次コイル３に接続する電源
は電池が好適であり、二次コイル４や形状記憶合金によ
る開閉部１が全身麻酔の必要な部位に設置する場合で
も、この一次コイル３は局所麻酔で交換できる部位に埋
め込むことが可能となる。
【００３８】次に、本発明の効果を試すための実験結果
について説明する。
【００３９】〔実験例１〕 （１）経皮的電力伝送システムとして、アモルファス磁
性線を装着した伝送コイルを作製した。巻線には直径0.
1 ｍｍの銅線を束ねたLitz線を用いた。コイル形状は、
放熱性に優れたドーナツ状の形状とし、直径20μｍのCo
系零磁歪アモルファス磁性線をそれぞれのコイルに3000
本ずつ、放射状に装着した。磁性線は、それぞれのコイ
ルの片側のみ装着され、装着されていない方のコイル面
を互いに向かい合わせて電力伝送が行われる。
【００４０】（２）家兎（雄、体重3kg ）を用い、麻酔
後、右胸部皮下に経皮的電力伝送システムの二次コイル
を埋め込んだ。
【００４１】〔実験例２〕 （１）体内埋め込み型人工括約筋として、二枚の形状記
憶合金を重ね合わせて配置し、両端を結合したものを作
製した。形状記憶合金板は850 ℃で10分間熱処理を行っ
たあと、直径50ｍｍの円弧状で拘束を行い、400 ℃で10
0 時間時効処理を行ったTi-51at%Ni合金板であり、全方
位形状記憶効果を有する。寸法は幅18.5ｍｍ、長さ70ｍ
ｍ、板厚0.5 ｍｍであった。消化管はこの二枚の形状記
憶合金の間に装着される。形状記憶合金版と消化管との
接触部にはスポンジゴムを配し、断熱および緩衝材とし
て機能させた。スポンジゴム表面には、医療用シリコー
ン（SILASTIC MDX4-4210：東レダウシリコーンアジア
（株））を塗布した。
【００４２】（２）形状記憶合金板の外側には、加熱の
ためにヒーターを貼り付けた。ヒーターの表面には、組
織への断熱性と生体適合性を得るため、医療用フェルト
（BardPTFE Felt：（株）メディコン）を２枚重ね合わ
せ貼り付けた。
【００４３】（３）作製された人工括約筋の生体実験を
行った。実験には、消化器系の機構が人のそれと類似し
ており、消化管の大きさが人体のものと同じである子豚
１２を用いた。図５に示すように子豚１２には全身麻酔
をした後、腹部を切開して直腸部を切断し、その片側を
腹膜を経て腹壁に導き、縫い付け人工肛門１３を増設し
た。図中１７は温度測定装置である。
【００４４】本発明の人工括約筋である形状記憶合金に
よる開閉部１は、この人工肛門３の直下の腹膜と腹壁間
に装着した。最後に、切開部を完全に縫合した。
【００４５】（４）電流は、電力供給装置１４で体外か
らコード１５を用いて人工括約筋である形状記憶合金に
よる開閉部１に供給した。一日３回、人工括約筋に電流
を供給して人工括約筋を開放し、人工肛門１３からの排
便を行った。
【００４６】（５）子豚は人工括約筋装着から２週間後
まで、通常の摂食および排便が見られた。
【００４７】（６）２週間目に子豚の解剖を行い、観察
を行った。人工括約筋に電流を供給するためのコード１
５に沿って膿の付着が顕著に認められた。これは、コー
ド１５に沿って体外から感染したものと考えられる。
【００４８】
【発明の効果】以上述べたように本発明の人工括約筋
は、チューブや刺激電極が皮膚を貫通するための感染の
おそれがなく、心理的にも良好に人工肛門を使用するこ
とができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の人工括約筋の１実施形態を示す説明図
である。
【図２】本発明の人工括約筋の形状記憶合金による開閉
部の斜視図である。
【図３】本発明の人工括約筋の形状記憶合金による開閉
部の平面図である。
【図４】本発明の人工括約筋の形状記憶合金による開閉
部の側面図である。
【図５】作製された人工括約筋の生体実験を示す説明図
である。
【符号の説明】 １…形状記憶合金による開閉部 ２…温度制御ヒ
ーター ３…一次コイル ４…二次コイル ５…形状記憶合金板 ６…蝶番 ６ａ…回転筒 ６ｂ…ピン ６ｃ…止輪 ７…スポンジゴ
ム ８…腸 ９…生体皮膚 １１…経皮的電力伝送システム １２…子豚 １３…人工肛門 １４…電力供給
装置 １５…コード １６…断熱物質 １７…温度測定装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松木 英敏 宮城県仙台市太白区八木山本町二丁目36− ４ (72)発明者 羅 雲 宮城県仙台市青葉区川内亀岡町68−６−44 (72)発明者 林 純子 宮城県仙台市青葉区吉成３−14−７ (72)発明者 山家 智之 宮城県仙台市太白区金剛沢１−４−30 (72)発明者 神山 隆道 宮城県仙台市青葉区水の森三丁目22−21 (72)発明者 天江 新太郎 宮城県仙台市青葉区八幡二丁目４−17− 402 (72)発明者 和田 基 宮城県仙台市青葉区北根一丁目３−１− 603 (72)発明者 古川 明久 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内 Ｆターム(参考） 4C077 AA09 AA19 CC02 CC09 DD21 DD26 EE04 FF04 JJ09 JJ28 KK06 KK09 PP24 4C097 AA20 BB04 BB05 BB06 BB09 CC05 CC08 CC12 CC18 DD09 DD10 FF03 MM04

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 形状記憶合金による開閉部と温度制御ヒ
    ーターからなる人工括約筋であり、温度制御ヒーターに
    は、電源に接続される側のコイルを一次コイルとし、負
    荷に接続される側のコイルを二次コイルとした経皮的電
    力伝送システムにより電力を供給することを特徴とした
    人工括約筋。
  2. 【請求項２】 形状記憶合金による開閉部は、両端を蝶
    番により連結する二枚の形状記憶合金板からなる請求項
    １記載の人工括約筋。
  3. 【請求項３】 形状記憶合金による開閉部は、生体の肛
    門或いは体外に誘導した腸の一部を任意に開閉する請求
    項１または請求項２記載の人工括約筋。
  4. 【請求項４】 形状記憶合金による開閉部は、生体内の
    尿道の一部を任意に開閉する請求項１または請求項２記
    載の人工括約筋。
  5. 【請求項５】 二枚の形状記憶合金板は、断熱緩衝部材
    を添設する請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の
    人工括約筋。
  6. 【請求項６】 二枚の形状記憶合金板は、生体適合性の
    ある物質で包装する請求項２ないし請求項５のいずれか
    に記載の人工括約筋。
  7. 【請求項７】 コイルは平面渦巻き構造である請求項１
    ないし請求項６のいずれかに記載の人工括約筋。
  8. 【請求項８】 コイルはアモルファス磁性線を装着した
    平面渦巻き構造である請求項７記載の人工括約筋。
  9. 【請求項９】 一次コイルは予め建築物等に固定的に設
    置する請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の人工
    括約筋。
  10. 【請求項１０】 一次コイルと二次コイルの両コイルを
    生体内に埋め込む請求項１ないし請求項８のいずれかに
    記載の人工括約筋。
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