JP2009153620A - 生体組織接合装置および生体組織接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に、生体組織を突き合わせ状態に接合する場合に、より確実な接合を可能とし、十分な接合強度を得る。
【解決手段】２対の電極５と、各対の電極５間に電力を供給する電力供給部と、接合されるべき生体組織を挟んだ位置に配置された各対の電極５を相互に近接させる方向に移動させる加圧機構１１と、電極５の対どうしを相互に近接させる方向に移動させる電極移動機構１１と、電力供給部、加圧機構１１および電極移動機構１１を制御する制御部とを備え、該制御部が、生体組織を２対の電極５によって所定の圧力で挟んだ状態で電力供給部により電極５間に電力を供給し、その後、加圧機構１１により２対の電極５が生体組織を挟む圧力を増加させた状態で、電極移動機構１１により電極５対どうしを相互に近接させる方向に移動させるよう制御する生体組織接合装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体組織接合装置および生体組織接合方法に関するものである。

従来、接合されるべき一対の生体組織を重ね合わせた状態に挟んで、超音波エネルギを付与することにより、生体組織を接合する接合装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−１０４１４３号公報

しかしながら、特許文献１の接合装置によれば、生体組織を挟んで超音波エネルギを供給するだけで生体組織を接合することができるが、例えば、消化管等の管状の生体組織の端面を突き合わせ状態にして接合する場合に、接合面積が極めて小さいため、十分な接合強度を得ることができないという不都合がある。特に、生体組織の端面を突き合わせ状態にして電極間に同時に挟むだけでは、端面が離れる方向に生体組織が逃げるので、端面の突き合わせ状態を維持することが困難となり、接合すること自体困難になるという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、特に、生体組織を突き合わせ状態に接合する場合に、より確実な接合を可能とし、十分な接合強度を得ることができる生体組織接合装置および生体組織接合方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、２対の電極と、各対の電極間に電力を供給する電力供給部と、接合されるべき生体組織を挟んだ位置に配置された各対の電極を相互に近接させる方向に移動させる加圧機構と、電極対どうしを相互に近接させる方向に移動させる電極移動機構と、前記電力供給部、前記加圧機構および前記電極移動機構を制御する制御部とを備え、該制御部が、生体組織を２対の電極によって所定の圧力で挟んだ状態で前記電力供給部により電極間に電力を供給し、その後、前記加圧機構により２対の電極が生体組織を挟む圧力を増加させた状態で、前記電極移動機構により電極対どうしを相互に近接させる方向に移動させるよう制御する生体組織接合装置を提供する。

本発明によれば、接合されるべき生体組織を挟んで２対の電極を配置し、電極対間に生体組織の接合面を突き当てた状態に配置して、加圧機構を作動させて各対の電極を相互に近接させて生体組織を加圧した状態で、電力供給部の作動により電極間に電力を供給することにより、生体組織内のコラーゲンを溶融させることができる。このとき、加圧機構による加圧力を比較的低く抑えることで、溶融したコラーゲンが外部に漏れるのを防止することができる。この状態で、加圧機構による圧力を上昇させて電極対どうしを近接させることにより、圧力の上昇によって生体組織のインピーダンスを上昇させ、発生する熱量を低減させる。これにより、溶融していたコラーゲンの温度が低下し、より粘度が高い状態に変性する。そして、電極対どうしを近接させることで、粘性が高まったコラーゲンを逃がすことなく接合面の方向に効率的に集めることができ、生体組織間の十分な接合強度を得ることができる。

上記発明においては、前記制御部は、前記２対の電極が第１の圧力で生体組織を挟むように前記加圧機構を作動させた状態で、前記電力供給部により電極間に電力を供給した後に、前記２対の電極が第１の圧力より高い第２の圧力で生体組織を挟むように前記加圧機構を作動させた状態で、前記電極移動機構により電極対どうしを相互に近接させる方向に移動させるよう制御することとしてもよい。
圧力を２段階に切り替えることで制御を容易にすることができる。

また、上記発明においては、前記制御部が、前記加圧機構により圧力を増加させる際に、前記電力供給部による電力を低下させてもよい。
電力供給部による電力の供給を低下させることで、溶融したコラーゲンの温度を低下させ、より迅速に粘性の高い状態へと変性させることができる。

また、上記発明においては、前記加圧機構および前記電極移動機構を連動させる連動手段を備えていてもよい。
このように構成することで、連動手段の作動により、加圧機構と電極移動機構とを連動させ、コラーゲンを接合面の方向に集める作業と、コラーゲンを固める作業とを効率よいタイミングで自動的に実施することが可能となる。

また、上記発明においては、前記加圧機構および前記電極移動機構が、２対４個の電極を相互に同時に近接させる方向に移動させるアクチュエータにより構成されていてもよい。
このようにすることで、アクチュエータの作動により、２対４個の電極が同時に相互に近接する方向に移動され、生体組織の接合面を密着させる方向への付勢してコラーゲンを集める作業と、集められたコラーゲンを固める作業とを同時に行うことができる。アクチュエータを共通化することで、装置をコンパクトに構成することができる。

また、本発明は、２対の電極によって接合されるべき生体組織を第１の圧力で挟んだ状態で電極間に電力を供給し、その後、生体組織を第１の圧力よりも高い第２の圧力で挟んだ状態で、電極対どうしを相互に近接させる方向に移動させる生体組織接合方法を提供する。
上記発明においては、前記第２の圧力で生体組織を挟む際に電極間に供給する電力を低下させることとしてもよい。

本発明によれば、特に、生体組織を突き合わせ状態に接合する場合に、より確実な接合を可能とし、十分な接合強度を得ることができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る生体組織接合装置１および生体組織接合方法について、図１〜図１４を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る生体組織接合装置１は、生体組織として、例えば、図７〜図１４に示されるように、管状の生体組織である腸管２，３を吻合するための装置であって、後述する筒状の吻合用部材４を介在させて突き合わせ状態に配置された一対の腸管２，３の接合端部２ａ，３ａを接合する装置である。

本実施形態に係る生体組織接合装置１は、図１および図２に示されるように、２対４個の電極５を備える装置本体６と、該装置本体６が接続される制御ユニット７と、該制御ユニット７に接続されたスイッチ８とを備えている。

装置本体６は、先端に備えた電極５を、開腹部から体内に挿入するための細長いロッド９と、該ロッド９の基端側に配置され、電極５を手動により開閉するためのハンドル１０とを備えている。
電極５は、ロッド９の先端に備えられたアクチュエータ１１（例えば、ＭＳＣ社製ＭＨＳ４−１６Ｄ）によって、相互に近接させる方向に連動して移動させられるようになっている。各電極５は、図２（ｂ）に示されるように、電極５どうしが最も近接させられたときに、各対の相手の電極５との直接的な接触を防止するための絶縁材料からなる突起５ａを有している。

制御ユニット７は、図３に示されるように、接合に先立って電極５間に微弱電圧を加え、流れる電流を検出することにより、接合すべき生体組織の抵抗値（インピーダンス）を測定する抵抗値測定部１２と、該抵抗値測定部１２により測定された抵抗値に応じて、生体組織内に含有されているコラーゲンおよびエラスチンを溶融させる電圧値を算出する電圧値算出部１３と、該電圧値算出部１３により算出された電圧を電極５間に加える電圧印加部１４と、アクチュエータ１１により腸管２，３に加える圧力を発生する圧力印加部１５と、これらを制御する制御部１６とを備えている。

前記スイッチ８は、例えば、フットスイッチであって、電極５によって生体組織が挟まれて接合の準備が整った状態で押下されることにより、前記制御ユニット７に備えられた制御部１５にトリガ入力を付与するようになっている。制御部１５は、スイッチ８からのトリガが入力されると、上述した抵抗値検出、電圧値算出、電圧の印加および圧力の印加の各作業を行わせるようになっている。

さらに具体的には、スイッチ８からトリガが入力され、電圧値算出部１３に電圧値を算出させた制御部１６は、電圧印加部１４により印加する電圧と、圧力印加部１５により印加する圧力とを連動して変化させるようになっている。すなわち、制御部１６は、当初の圧力値を低く、時間の経過とともに徐々に高くなる圧力指令をアクチュエータ１１に送るように圧力印加部１５を制御するようになっている。また、制御部１６は、上記圧力印加部１５による圧力値の変化に同期して、当初の電圧値が高く、その後電圧値が低くなるように電圧印加部１４を制御するようになっている。

本実施形態においては、ハンドル１０の操作によりアクチュエータ１１が作動させられる場合には腸管２，３に対して過大な圧力が作用しないように、比較的低い力が発生されるように設定されている。一方、制御ユニット７によってアクチュエータ１１が作動させられる場合には、それよりも大きな力を発生させることができるようになっている。

前記吻合用部材４は、図５に示されるように、筒状部材であって、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンを複合し、あるいはカーボン粒子をドーピングしたポリ乳酸系ポリマーにより構成されている。
吻合用部材４は、ポリ乳酸系ポリマーにより構成されることによって、図６（ａ），（ｂ）に示されるように、外力Ｆにより半径方向に潰されて、その内部開口を閉塞し内面を密着させても破断しない柔軟性を有している。また、吻合用部材４は、ポリ乳酸系ポリマーにより構成されることにより、コラーゲンの融点より高い温度に加熱されても変性しない耐熱性を有している。

また、吻合用部材４は、ポリ乳酸系ポリマーにより構成されることにより、外力Ｆにより潰れた状態でコラーゲンの融点より高い温度に加熱された後に外力Ｆを解放すると、閉塞していた内部開口を開通させるように復元することができる弾性を有している。
さらに、吻合用部材４は、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンを複合し、あるいはカーボン粒子をドーピングすることにより、導電性を有している。本実施形態においては、例えば、吻合しようとする生体組織よりも十分に低い抵抗値となるように十分に高い導電性を有している。

このように構成された本実施形態に係る生体組織接合装置１を用いた生体組織接合方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る生体組織接合装置１を用いて、生体組織として、例えば、管状の生体組織である腸管２，３を吻合する場合について説明する。
まず、図７に示されるように、吻合すべき一対の腸管２，３の接合端部２ａ，３ａの開口に、本実施形態に係る吻合用部材４を挿入し、図８に示されるように、一対の腸管２，３の接合端部２ａ，３ａを突き合わせた状態とする。

この状態で、図８に示されるように、接合端部２ａ，３ａ近傍の半径方向外方に、本実施形態に係る生体組織接合装置１の装置本体６の先端に配置された２対の電極５を近接させる。このとき、２つの電極５対の中間位置に、一対の腸管２，３の接合端部２ａ，３ａが配置されるようにする。そして、ハンドル１０を操作することによってアクチュエータ１１を作動させる。

アクチュエータ１１は、図２（ａ）および図８に矢印Ａで示されるように、２対４個の電極５を相互に近接させる方向に移動させるので、図９に示されるように、その移動途中で接触した腸管２，３の外面との摩擦力によって、腸管２，３どうしをその接合端部２ａ，３ａに向かう方向に引き寄せる。そして、図１０に示されるように、吻合用部材４の内面が完全に潰れて密着するまで電極５を移動させると、腸管２，３および吻合用部材４が外力Ｆで半径方向に挟み込まれる。

このハンドル１０の操作によるアクチュエータ１１の作動により吻合用部材４に加わる外力Ｆによって、吻合用部材４が比較的低い圧力で挟まれる。そして、これと同時に、電極５と腸管２，３との摩擦力によって、腸管２，３どうしを、その接合端部２ａ，３ａが相互に押し付けられる方向に付勢される。

吻合用部材４は、柔軟性を有しているので、図１０に示されるように、外力Ｆによってその内部開口が閉塞され内面が密着するまで潰れることができる。この状態で、制御ユニット７に接続されているフットスイッチ８を押下することにより、図１１および図１２に示されるように、制御部１５の作動によって、最初に抵抗値測定部１２が作動させられて、電極５間に挟まれた腸管２，３の抵抗値が測定され、電圧値算出部１３の作動により、印加される電圧の値が算出される。そして、制御部１５は電圧印加部１４を作動させて、電圧値算出部１３により算出された電圧を電極５間に加える。

吻合用部材４は導電性を有しているので、電極５間には、腸管２，３および吻合用部材４を貫通して電流Ｉが流れ、腸管２，３の抵抗値の大きさと電流Ｉの大きさの２乗との積に比例した発熱量で発熱するようになる。

この場合において、本実施形態に係る吻合用部材４は、腸管２，３の抵抗値よりも十分に小さい抵抗値となるように高い導電性を有しているので、通電により吻合用部材４において発生する熱量は小さく、エネルギが無駄に浪費されることがない。また、吻合用部材４は、コラーゲンの溶融温度より高い耐熱性を有しているので、コラーゲンが溶融する温度まで加熱させられても変性せずにその性質を維持することができる。

そして、腸管２，３における発熱により、コラーゲンの溶融温度より若干高い温度となるように、電圧値算出部１３により電極５間に加える電圧を調節しておくことにより、腸管２，３内に含有されている細胞外基質であるコラーゲンおよびエラスチンを溶融させることができる。
この状態においては、腸管２，３に含有されている溶融したコラーゲンやエラスチンが外部に染み出して流動し易くなる。

本実施形態においては、このとき、電極５により腸管２，３に加えられる圧力が、比較的低く設定されているので、腸管２，３が押し潰されることなく、溶融したコラーゲンやエラスチンがその場に保持される。そして、制御部１６は、電圧印加部１４を制御して、発生する電圧値を十分に低下させるとともに、これに連動して、圧力印加部１５を制御して、加える圧力値を増大させていく。

このとき、腸管２，３に加える圧力が時間的に増加すると、図４に示されるように、腸管２，３の抵抗値が時間とともに増加していく。制御部１６から加える電圧値が同じであれば、腸管２，３に供給される電力量は低下していく。その結果、溶融したコラーゲンやエラスチンの温度が低下し、より粘性の高い状態へと変性する。

さらに、腸管２，３に加える電圧値を低下させることにより、腸管２，３に供給される電力量は低下するので、溶融したコラーゲンやエラスチンの粘性を増大させることができる。そして、電極５により加える圧力値を増大させて、４本の電極５を相互に近接する方向にさらに移動させることにより、溶融しているコラーゲンやエラスチンをしごくようにして接続端部２ａ，３ａの方向に集めることができる。
また、４本の電極５を相互に近接する方向に移動させることにより、腸管２，３の接合端部２ａ，３ａが離れることが防止され、より確実に接合することができる。

その結果、接合に必要十分なコラーゲンを集めて、安定した接合力を発生させることができ、かつ、接合後の腸管２，３における柔軟性を維持することができるという利点がある。

この状態から、電極５に加えていた電圧を停止し、図１３および図１４に示されるように、電極５に加えていた外力Ｆを解除する。吻合用部材４は弾性を有しているので、外力Ｆが解除されると、半径方向外方に広がるように復元し、閉塞されていた内部開口が開通する。

すなわち、吻合用部材４の外周面においては、腸管２，３と吻合用部材４との間には、コラーゲンが浸透しているので、それが接着剤となって腸管２，３と吻合用部材４とが接着されている。一方、吻合用部材４の内面においては、接着剤となるコラーゲンは存在していないので、密着していた内面どうしは接着されず、外力Ｆが解除されると吻合用部材４の弾性によって離間し、開口するようになる。

これにより、図１３に示されるように、電極５により挟まれていた、腸管２，３の接合端部近傍の領域Ｂと、その半径方向内方に配置されている吻合用部材４とが全周にわたって接着された状態で、一対の腸管２，３の接合端部２ａ，３ａが突き合わせ状態に接合され、一体化させられる。
すなわち、本実施形態に係る生体組織接合装置１によれば、２対の電極５によって所定の外力Ｆにより挟みつつ電圧を加えるだけで、一対の管状の生体組織である腸管２，３を、一度に簡単に吻合することができる。

その結果、縫合による従来の吻合や、周方向に複数回にわたって超音波を加えることによる吻合と比較して、その作業を大幅に簡易化することができるという利点がある。特に、エネルギ治療器を取り回すための空間の少ない内視鏡的手術において、腸管２，３を半径方向に１回挟むだけのスペースを確保すれば足りるので、その吻合作業の繁雑さを大幅に低減することができるという利点がある。

また、吻合用部材４によれば、腸管２，３の内壁にコラーゲンによって接着されるので、摩擦のみによって固定していた従来の吻合用部材と比較して、その吻合状態を安定して維持することができるという利点がある。さらに、吻合用部材４によれば、生体分解性の高いポリ乳酸系ポリマーにより構成されているので、吻合手術後は、経時的に分解されて消滅するようになる。すなわち、吻合された領域Ａが相互に接合して治癒する頃には、本実施形態に係る吻合用部材４が消滅することにより、体内に異物を残さなくて済むという利点もある。

なお、本実施形態においては、各対の電極５を相互に近接させる加圧機構と、電極５の対どうしを近接する方向に移動させる電極移動機構と、これらを連動させる連動手段とをアクチュエータ１１により一体的に構成することとし、生体組織接合装置１の先端部分の省スペースを図っているが、これらを別個に設けることにしてもよい。

また、本実施形態に係る生体組織接合装置１により接合する生体組織としては、腸管２，３に限定されるものではなく、他の消化管、血管あるいは尿管等の任意の管状の生体組織や皮膚等の平坦な生体組織に適用することができる。
また、本実施形態の説明においては、筒状の吻合用部材４を介在させた状態で腸管２，３を接合させることとしたが、これに代えて、吻合用部材４の形態に制限はなく、また、吻合用部材４を用いることなく接合させることとしてもよい。

また、本実施形態においては、腸管２，３に加える圧力を増大させるのと同時に加える電圧値を低下させることとしたが、これに代えて、電圧値については一定に維持することにしてもよい。
また、本実施形態においては、生体組織に供給するエネルギとして電極５により電気エネルギを供給することとしたが、これに代えて、超音波振動子を接触させることにより超音波振動を供給することにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る生体組織接合装置を示す全体構成図である。 図１の生体組織接合装置の電極対とアクチュエータとを示す斜視図である。 図１の生体組織接合装置の制御ユニットを示すブロック図である。 図１の生体組織接合装置により生体組織に加える圧力を上昇させた際の生体組織のインピーダンス変化を示すグラフである。 図１の生体組織接合装置を用いた管状の生体組織の吻合に用いる吻合用部材を示す斜視図である。 図５の吻合用部材の柔軟性を説明する図であって、（ａ）外力を加える前の形状、（ｂ）外力を加えた後の形状をそれぞれ示す斜視図である。 図５の吻合用部材を用いた一対の腸管の吻合の手順を示す縦断面図である。 図７の状態から吻合用部材を腸管の端部開口に挿入し、腸管の接合端部どうしを突き当てた状態を示す縦断面図である。 図８の状態から腸管および吻合用部材を電極により半径方向に加圧する途中の状態を示す縦断面図である。 図９の状態から腸管および吻合用部材を電極により半径方向に加圧した状態を示す縦断面図である。 図１０の状態から電極により腸管および吻合用部材に通電した状態を示す縦断面図である。 図１１の状態を吻合用部材の軸方向から見た横断面図である。 図１２の状態から通電を停止し、加圧を解除した状態を示す横断面図である。 図１の生体組織接合装置および図５の吻合用部材を用いて吻合されて一体化された一対の腸管を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 生体組織接合装置
２，３ 腸管（生体組織）
５ 電極
１１ アクチュエータ（加圧機構、電極移動機構、連動手段）
１４ 電力供給部
１６ 制御部

Claims (7)

1. ２対の電極と、
   各対の電極間に電力を供給する電力供給部と、
   接合されるべき生体組織を挟んだ位置に配置された各対の電極を相互に近接させる方向に移動させる加圧機構と、
   電極対どうしを相互に近接させる方向に移動させる電極移動機構と、
   前記電力供給部、前記加圧機構および前記電極移動機構を制御する制御部とを備え、
   該制御部が、生体組織を２対の電極によって所定の圧力で挟んだ状態で前記電力供給部により電極間に電力を供給し、その後、前記加圧機構により２対の電極が生体組織を挟む圧力を増加させて、前記電極移動機構により電極対どうしを相互に近接させる方向に移動させるよう制御する生体組織接合装置。
2. 前記制御部は、前記２対の電極が第１の圧力で生体組織を挟むように前記加圧機構を作動させた状態で、前記電力供給部により電極間に電力を供給した後に、前記２対の電極が第１の圧力より高い第２の圧力で生体組織を挟むように前記加圧機構を作動させた状態で、前記電極移動機構により電極対どうしを相互に近接させる方向に移動させるよう制御する請求項１に記載の生体組織接合装置。
3. 前記制御部が、前記加圧機構により圧力を増加させる際に、前記電力供給部による電力を低下させる請求項１または請求項２に記載の生体組織接合装置。
4. 前記加圧機構および前記電極移動機構を連動させる連動手段を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の生体組織接合装置。
5. 前記加圧機構および前記電極移動機構が、２対４個の電極を相互に同時に近接させる方向に移動させるアクチュエータにより構成されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の生体組織接合装置。
6. ２対の電極によって接合されるべき生体組織を第１の圧力で挟んだ状態で電極間に電力を供給し、
   その後、生体組織を第１の圧力よりも高い第２の圧力で挟んだ状態で、電極対どうしを相互に近接させる方向に移動させる生体組織接合方法。
7. 前記第２の圧力で生体組織を挟む際に電極間に供給する電力を低下させる請求項６に記載の生体組織接合方法。

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