JP2003530152A - 熱乳化方法および熱乳化装置 - Google Patents

熱乳化方法および熱乳化装置

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フッド，ラリー・エル
ドハーテイ，レックス・イー
フッド，ウィリアム・ティ
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Abstract

(57)【要約】 加熱流体を使用して組織を乳化することができる医療デバイス。上記デバイスは、カニューレ遠位端の内部通路内に配置される能動加熱素子を含む。上記カニューレは、角膜などの組織内に挿入されるように適合されている。上記能動加熱素子は、上記内部通路を流れる流体に熱を供給することができる。上記熱は、ポンプによって周期的に発生する流体のボーラス内に伝達することができる。加熱されたボーラスは、組織上へ誘導される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） １．発明の分野 本発明は、加熱された流体のボーラスを使用して組織を除去することが可能な
医療デバイスに関する。
【０００２】 ２．背景情報 一般に超音波白内障乳化吸引法（「ファコ」）と呼ばれる、白内障性水晶体を
除去するために行われる医療手技が開発されている。「ファコ」術は、典型的な
場合、角膜を切開する工程と、水晶体を破砕する超音波駆動チップを挿入する工
程とを含む。チップは、外科医が保持するハンドピースから延びている。ハンド
ピースは、洗浄ラインおよび吸引システムに連結されている。洗浄ラインは、角
膜の前房に洗浄液を提供する。吸引システムは、角膜から洗浄液および乳化した
水晶体を抜き取る。
【０００３】 超音波チップを用いる超音波白内障乳化吸引法では、典型的な場合、水晶体を
洗浄できる程の小片に乳化する前に、比較的大きな破片に破砕することが必要で
ある。水晶体を破砕しなければならないことで、ともすると時間がかかり、また
手技がめんどうになることがある。水晶体組織は加熱した流体を用いて乳化でき
ることが知られている。加熱液は、角膜上皮などの周辺角膜組織を焼かぬように
、角膜内へ導入しなければならない。角膜上皮を焼くと、患者の視力を損なうこ
とがある。
【０００４】 米国特許第５，８６５，７９０号は、加熱流体を使用して水晶体組織を乳化す
ることができるデバイスを開示している。開示のデバイスは、角膜内に挿入でき
るカニューレを含む。カニューレは、洗浄システムに連結されている内部通路を
有する。カニューレの遠位端の内部通路内には、受動加熱素子が配置されている
。受動加熱素子は、等エンタルピー過程下で流体内に熱を生ずる。熱の発生は、
角膜前房内の上皮から離れた位置で起こる。米国特許第５，８６５，７９０号に
開示の受動加熱素子によって発生する熱は、連続工程である。発生する熱は非連
続工程にすることが望ましかろう。例えば、水晶体上に誘導される一連の熱流体
スラグまたは一連の熱および非熱流体スラグを発生することが望ましいであろう
。
【０００５】 受動加熱素子によって発生する熱量は同素子における圧力降下の関数である。
圧力降下は、流体の速度の関数である。発生する熱、および組織乳化に使用する
洗浄液のそれに対応する温度は、カニューレを流れる流体の流量を変化させるこ
とによって変えることができる。残念ながら、流量の変更はカニューレの遠位端
から上流に向かって行わなければならない。上流に向かって流量を変化させると
、変更コマンドとシステムの応答の間に時間遅延が導入されることになる。温度
は基本的に瞬時に変化させることが望ましかろう。したがって、加熱流体の不連
続スラグを発生することが可能であり、かつ加熱スラグの温度を急速に変化させ
ることが可能な流体乳化機を提供することが望ましい。
【０００６】 （発明の概要） 本発明の一実施態様は、加熱流体を使用して組織を乳化することができる医療
デバイスを含む。上記デバイスは、カニューレ遠位端の内部通路内に配置される
能動加熱素子を含む。上記カニューレは、角膜などの組織内に挿入されるように
適合されている。上記能動加熱素子は、上記内部通路を流れる流体に熱を供給す
ることができる。
【０００７】 （詳細な説明） 図面を参照符号によってより詳しく説明する。図１および図２は、本発明のカ
ニューレ１０を示す図である。カニューレ１０は、組織を乳化する加熱流体を送
ることができる。例えば、カニューレ１０は角膜内に挿入することができ、加熱
流体は白内障性水晶体を乳化することが可能である。眼の治療手技における使用
法について説明するが、カニューレ１０は他の組織を乳化するためにも使用する
ことができることを理解されたい。例えば、「脂肪吸引」手技において組織を乳
化するために本発明を使用することもできる。
【０００８】 カニューレ１０は、第１のスリーブ１２を含み、それを第２のスリーブ１６の
内部通路１４内に配置している。上記第２のスリーブ１６は、第３のスリーブ２
０の内部通路１８内に配置してもよい。上記第３のスリーブ２０の直径はおよそ
１．５ミリメートル（ｍｍ）であって、角膜２２の切開創の中に挿入できる程の
小径である。スリーブ１２、１６、２０は、上記切開創における角膜の圧力下で
もつぶれない金属またはプラスチック材のいずれかで構築することができる。洗
浄液は、第３のスリーブ２０の内部通路１８を流れるようにしてもよい。洗浄液
および乳化した組織は、第２のスリーブ１６の内部通路１４から吸引するように
してもよい。
【０００９】 洗浄液は、第１のスリーブ１２の内部通路２４を流れるようにしてもよい。能
動加熱素子２６がスリーブ１２の遠位端の内部通路２４内に配置されている。加
熱素子２６は内部通路２４を流れる洗浄液に熱を伝えて液の温度を上昇させる。
洗浄液は、典型的な場合、組織を乳化する温度まで加熱される。一例としては、
液をおよそ華氏１８０度（°Ｆ）（摂氏約８２°Ｃ）まで加熱するようにしても
よい。
【００１０】 １つの実施形態においては、加熱素子は、一対のワイヤ２８および３０によっ
て電流源（図示せず）に接続される電気抵抗部材であってよい。一方のワイヤ２
８は内部通路２４の中を延びている。他方のワイヤ３０は、第１のスリーブ１２
の外表面３２に沿って、開口３４の中を通り能動加熱素子２６まで延びている。
図２はワイヤ配置の１つの型を示しているが、ワイヤ２８および３０は別の線路
でも配置することができることを理解されたい。例えば、ワイヤ２８および３０
の両方が第１のスリーブ１２の外表面３２に沿って延びるようにしてもよい。第
１のスリーブ１２が金属材料で構築されている場合には、ワイヤ２８および３０
を絶縁性材料で被覆する。第１のスリーブ１２がプラスチックなどの絶縁材料で
構築されている場合には、ワイヤ２８および３０を、知られているめっき方法を
用いてスリーブ１２上にめっきしてもよい。
【００１１】 能動加熱素子２６は、電流を熱に変換し、その熱は流体に伝達される。加熱素
子２６を多孔性にして、その中を洗浄液が流れるようにしてもよく、その場合素
子２６はマイクロ熱交換器として機能する。加熱素子２６をスリーブ１２の遠位
端に配置することによって、角膜組織から下流に向かう流体を加熱することが可
能な液体乳化デバイスが得られる。これによって、角膜の切開位置に伝達される
熱量が減る。
【００１２】 一例としては、加熱素子２６を焼結ステンレス鋼ＵＮＳ３１６などで構築して
もよい。燒結鋼を洗浄液中の微粒子をろ過して取り除くような多孔率を有するも
のにしてもよい。別の実施形態として、洗浄液が素子２６を越して流れることが
できるように加熱素子２６を内スリーブ２６の直径より小さい非多孔性抵抗素子
としてもよい。
【００１３】 カニューレ１０は、入り口通路３８と、加熱された洗浄液の平行液流を作るテ
ーパを付けた出口４０とを備えるオリフィス３６を有するようにしてもよい。上
記オリフィス３６によって、熱流体を、乳化しようとする組織に収束させること
ができる。
【００１４】 オリフィス３６は、空間４２によって加熱素子２６と分離するようにしてもよ
い。空間４２が、オリフィス３６によって組織上に誘導される加熱水の体積すな
わちはボーラスを確定する。別の実施形態として、カニューレ１０が加熱素子２
６の位置にフィルタを有し、空間４２内に加熱素子２６を有するようにして、洗
浄液がオリフィス３６の中を流れる前にろ過され、次いで加熱されるようにして
もよい。
【００１５】 図３は、別の実施形態であるカニューレ１０’を示す図であり、この場合、第
１のスリーブ１２と第２のスリーブ１６がいずれも、第３のスリーブ２０の内部
通路１８内に配置されている。カニューレ１０’はさらに、外科手術部位を照射
するための光を伝送する光ファイバケーブル４４を有している。カニューレ１０
’はさらに、各スリーブの遠位端における温度を感知するための温度センサ４６
をも有している。
【００１６】 図４は、医療システム５０の一実施形態を示す図である。医療システム５０は
、カニューレ１０または１０’を備えたハンドピース５２を含む。ハンドピース
５２は、白内障除去などの外科的操作を行う外科医によって保持される。ハンド
ピース５２は、制御装置５４に接続されている。制御装置５４は、電気ケーブル
５８によってハンドピース５２に接続される駆動回路５６を含んでいる。駆動回
路５６は、図２に示す能動加熱素子２６に電流を供給する。駆動回路５６は、能
動加熱素子に周期的に電力のパルスを付与する電源を含んでいてもよい。一例と
して、駆動回路５６は、１秒内に５〜５００マイクロリットルの洗浄液を１００
°Ｆ（摂氏約７３°Ｃ）に加熱するだけの電力を付与するようにしてもよい。こ
のような結果をもたらすために、電源は、０．１〜１００ミリ秒の間に、電圧３
〜６ボルト、電流０．５〜１０アンペアでパルスを付与するようになっている。
【００１７】 制御装置５４はまた、管６２によって第１のスリーブの内部通路に連結されて
いるボーラス発生器６０を含んでいてもよい。ボーラス発生器６０は、第１のス
リーブ内に流れ込み、能動加熱素子を通して流れる流体のボーラスまたはパルス
を発生する。駆動回路５６をボーラス発生器と同期させて、流体のボーラスが能
動加熱素子に到達するとその加熱素子に電力が供給されるようにしてもよい。
【００１８】 管６２は、ボーラス発生器６０による流体ボーラスの発生が原因である圧力増
加を受けても、著しく膨張することがない材料で構築することが好ましい。一例
として、管６２をポリエチレンエーテルケトン（Ｐ．Ｅ．Ｅ．Ｋ）材で構築し、
ＫＥＶＬＡＲ材または金属材を巻きつけてもよい。
【００１９】 ボーラス発生器６０は、ソレノイド６６によって作動する膜ポンプ６４を含ん
でいてよい。ポンプ６４は、洗浄液の液溜め６８と流体連絡するようにしてもよ
い。ソレノイド６６は、ソレノイド駆動回路７０によって作動するようにしても
よい。駆動回路７０は、ソレノイド６６を周期的に作動させまたは非活動状態に
し、ポンプ６４内のポンプ・チャンバを膨張および収縮させる。ポンプ・チャン
バが膨張すると、洗浄液は一方向弁７２を通ってチャンバ内に流れ込む。ポンプ
・チャンバが収縮すると、洗浄液は一方向弁７４を通ってチャンバから流れ出し
、カニューレ１０または１０’内に流れ込む。液溜め６８からポンプ６４への流
体の流れは、ピンチ弁７６によって制御される。図４にはソレノイドを示し、そ
れについて説明しているが、ポンプ６４は、圧電型変換器または磁歪型変換器な
どの他の手段によって駆動してもよい。
【００２０】 液溜め６８はさらに管７８およびピンチ弁８０によって第３のスリーブの内部
通路に接続されている。第２のスリーブの内部通路は、管８４によってぜん動ポ
ンプ８２に連結されている。ポンプ８２は、第２のスリーブを介して洗浄液およ
び乳化された組織を抜き取る。駆動回路５６、ソレノイド駆動回路７０、および
／またはポンプ８２は、外科医が流体の流量および／またはカニューレに付与さ
れる時間当たりの流体パルス数を変更できるようにする足踏みペダル８６に連結
されるようにしてもよい。
【００２１】 図１、図２、および図４について説明する。手術時に、外科医は角膜などの組
織を通して白内障性水晶体の中にカニューレ１０または１０’を挿入する。洗浄
液を、第３のスリーブ２０の内部通路１８の中へ流す。ボーラス発生器６０によ
って、第１のスリーブ１２の内部通路２４へ流れ込む流体のボーラスが周期的に
発生する。ボーラスは加熱素子２６によって加熱され、オリフィス３６によって
組織の中または上に導かれる。加熱された流体のボーラスは、組織に当たりそれ
を乳化する。次いで、洗浄液および乳化した組織は、ぜん動ポンプ８２によって
第２のスリーブ１６の内部通路１４から吸収される。１つの実施形態として、シ
ステム５０が、流体の加熱ボーラスを創出し、次いで流体の非加熱ボーラスを創
出するようにしてもよい。加熱ボーラスの後に非加熱ボーラスが続くこの連続は
、多くの回数繰り返すことができる。
【００２２】 図５は、光加熱素子を備えた別の実施形態であるカニューレ１００を示す図で
ある。カニューレ１００は、第１のスリーブ１０８の内部通路１０６内に延びる
光ファイバ１０４に結合されている光源１０２を含む。光源１０２は、ファイバ
１０４によってオリフィス１１０へ伝送される光を放出する。光の波長およびオ
リフィス１１０の材質は、光がオリフィスの材質によって吸収されるようなもの
となる。吸収された光はオリフィス１１０を加熱する。熱は、オリフィス１１０
の開口１１２を貫通して流れる流体に伝達される。一例として、光源１０２はキ
セノン・フラッシュ・ランプまたはレーザーであってよい。
【００２３】 図６は、無線周波加熱素子を備えた、別の実施形態であるカニューレ１２０を
示す図である。このカニューレ１２０は、コイル１２４に接続されている無線周
波（ＲＦ）発生器１２２を含むようになっている。コイル１２４は、スリーブ１
２８の端部にあるオリフィス１２６に隣接して配置される。発生器１２２は、コ
イル１２４に交流電流を供給し、コイル１２４は電界を発生する。オリフィス１
２６は電界に抵抗を付与し、そこでオリフィス１２６に熱が発生する。熱は、オ
リフィス１２６の開口１３０を貫通して流れる流体に伝達される。
【００２４】 図７は、超音波加熱素子を備えた、別の実施形態であるカニューレ１４０を示
す図である。このカニューレ１４０は、スリーブ１４４に連結されている超音波
発生器１４２を含む。超音波発生器１４２は、超音波によってスリーブ１４４を
駆動する。カニューレ１４０は、音響インピーダンスを創出するオリフィス１４
６を備え、そのオリフィス１４６によって熱を発生させるようにしてもよい。熱
は、オリフィス１４６の開口１４８を流れる流体に伝達される。超音波によるス
リーブ１４４の動きが組織の乳化を助けるようにしてもよい。
【００２５】 幾つかの代表的な実施形態について説明し、またそれらを添付の図面に示して
きたが、当業者であれば様々な変更または修正を思いつくことができ、これら実
施形態は例示的なものであって本発明を限定するものではないこと、また、本発
明はこれまで示し説明してきた特定の構成および配置に限定されないことを理解
できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のカニューレの一実施形態を示す端面図である。
【図２】 図１のカニューレの内部通路内に配置された能動加熱素子を示す、線２−２に
沿って切った断面図である。
【図３】 本発明のカニューレの別の実施形態を示す端面図である。
【図４】 流体とエネルギーをカニューレと能動加熱素子に送ることが可能な医療システ
ムを示す略図である。
【図５】 光加熱素子を備えた、カニューレの別の実施形態を示す断面図である。
【図６】 無線周波加熱素子を備えた、カニューレの別の実施形態を示す断面図である。
【図７】 超音波加熱素子を備えた、カニューレの別の実施形態を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ドハーテイ，レックス・イー アメリカ合衆国・92782・カリフォルニア 州・タスティン・アーヴィン ブールバー ド・2480・ナンバー 274 (72)発明者 フッド，ウィリアム・ティ アメリカ合衆国・92805・カリフォルニア 州・アナハイム・ノース パイン ストリ ート・310 Ｆターム(参考） 4C060 EE21 KK50 MM24

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 組織内に挿入可能な医療デバイスであって、 前記組織内に挿入されるよう適合され、かつ流体を受け入れ可能な内部通路を
    備えている第１のスリーブと、 前記内部通路内に配置されて流体を加熱可能な能動加熱素子と を含む医療デバイス。
  2. 【請求項２】 前記能動加熱素子が電気的に抵抗性の部材を含む請求項１に
    記載の医療デバイス。
  3. 【請求項３】 前記能動加熱素子が多孔性である請求項２に記載の医療デバ
    イス。
  4. 【請求項４】 前記内部通路内に配置されたオリフィスを更に含む請求項１
    に記載の医療デバイス。
  5. 【請求項５】 前記オリフィスが空間によって前記能動加熱素子と分離され
    ている請求項４に記載の医療デバイス。
  6. 【請求項６】 内部通路を備えた第２のスリーブを更に含み、前記第１のス
    リーブが前記第２のスリーブの前記内部通路内に配置されている請求項１に記載
    の医療デバイス。
  7. 【請求項７】 内部通路を備えた第３のスリーブを更に含み、前記第２のス
    リーブが前記第３のスリーブの内部通路内に配置されている請求項１に記載の医
    療デバイス。
  8. 【請求項８】 前記能動加熱素子が光源を含む請求項１に記載の医療デバイ
    ス。
  9. 【請求項９】 前記能動加熱素子が無線周波発生器を含む請求項１に記載の
    医療デバイス。
  10. 【請求項１０】 前記能動加熱素子が超音波発生器を含む請求項１に記載の
    医療デバイス。
  11. 【請求項１１】 内部通路を備え、前記内部通路内には能動加熱素子が配置
    されたカニューレを有するハンドピースと、 前記内部通路に流体を供給する流体サブシステムと、 前記能動加熱素子に電流を供給する駆動回路と を含む医療システム。
  12. 【請求項１２】 前記能動加熱素子が多孔性である請求項１１に記載の医療
    システム。
  13. 【請求項１３】 前記内部通路内に配置されたオリフィスを更に含む請求項
    １１に記載の医療システム。
  14. 【請求項１４】 前記オリフィスが空間によって能動加熱素子と分離されて
    いる請求項１３に記載の医療システム。
  15. 【請求項１５】 内部通路を備えた第２のスリーブを更に含み、前記第１の
    スリーブが前記第２のスリーブの前記内部通路内に配置されている請求項１１に
    記載の医療システム。
  16. 【請求項１６】 内部通路を備えた第３のスリーブを更に含み、前記第２の
    スリーブが前記第３のスリーブの前記内部通路内に配置されている請求項１５に
    記載の医療システム。
  17. 【請求項１７】 前記流体サブシステムが、前記能動加熱素子を通して流れ
    る流体のボーラスを発生するボーラス発生器を含み、前記駆動回路が、前記能動
    加熱素子に熱が発生し流体のボーラスに熱が伝達されるように前記能動加熱素子
    に電流を供給する請求項１１に記載の医療システム。
  18. 【請求項１８】 前記第３のスリーブの前記内部通路に連結されている洗浄
    組立部品を更に含む請求項１５に記載の医療システム。
  19. 【請求項１９】 前記第２のスリーブの前記内部通路に連結されている吸引
    組立部品を更に含む請求項１５に記載の医療システム。
  20. 【請求項２０】 前記ボーラス発生器および前記駆動回路に連結されている
    制御デバイスを更に含む請求項１７に記載の医療システム。
  21. 【請求項２１】 前記制御デバイスが足踏みペダルを含む請求項１９に記載
    の医療システム。
  22. 【請求項２２】 第１のスリーブを組織に隣接して取り付ける工程と、 前記スリーブ内に流体を流す工程と、 能動加熱素子内に熱を発生させ、熱が第１のスリーブの遠位端にある流体に伝
    達され、そこで加熱された流体が組織を乳化するようにする工程と を含む組織乳化方法。
  23. 【請求項２３】 加熱流体および乳化組織を洗浄する工程をさらに含む請求
    項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 スリーブ内を流れる流体のボーラスを発生させる工程をさ
    らに含む請求項２２に記載の方法。
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