JP2020178893A - 生体加熱器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 生体組織の広範囲を迅速且つ的確に加熱することができる生体加熱器具を提供する。【解決手段】 先端部および基端部がそれぞれ開口する中空筒状の外針１０と、通電により発熱する発熱部２３を先端側に備える湾曲状の内針２０とを備え、内針２０は、外針１０に複数収容されており、外針１０の先端部から発熱部２３を突出させることにより、発熱部２３同士が突出量に応じた所定距離だけ互いに離隔するように構成された生体加熱器具。【選択図】 図５

Description

本発明は、生体加熱器具に関し、より詳しくは、生体内に穿刺または挿入して生体組織を加熱する生体加熱器具に関する。

従来の生体加熱器具として、特許文献１には、先端部で生体組織を穿刺可能な誘導針と、誘導針の内部に挿入される複数のＲＦ電極とを備え、誘導針の先端からＲＦ電極を湾曲状に突出させて腫瘍等を加熱する細胞壊死装置が開示されている。

また、特許文献２には、中空パイプからなる針管の先端部に電気抵抗体となる発熱部を備え、発熱部を病巣部に穿刺して加熱することで、組織を焼灼する焼灼子が開示されている。

特表２００２−５２４１２９号公報 特開２０１４−１１３１７６号公報

特許文献１に開示された細胞壊死装置は、ＲＦエネルギーを生体組織内に放出して加熱する構成のため、生体組織を広範囲に加熱することができる一方で、加熱部位を的確に制御することが困難である。このため、患部だけでなく正常な組織も誤って焼灼してしまうおそれがあった。

また、特許文献２に開示された焼灼子は、発熱部の周辺を局所的に加熱できる一方で、生体組織の広範囲を加熱するのに時間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、生体組織の広範囲を迅速且つ的確に加熱することができる生体加熱器具の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、先端部および基端部がそれぞれ開口する中空筒状の外針と、通電により発熱する発熱部を先端側に備える湾曲状の内針とを備え、前記内針は、前記外針に複数収容されており、前記外針の先端部から前記発熱部を突出させることにより、前記発熱部同士が突出量に応じた所定距離だけ互いに離隔するように構成された生体加熱器具により達成される。

この生体加熱器具において、前記内針は、引き延ばされるように弾性変形して前記外針に収容されていることが好ましく、前記外針からの突出部分を湾曲状に復元させることができる。

前記外針は、前記内針の突出方向を案内するガイド部を先端部に備えることができる。

前記内針は、前記発熱部に給電するための一対のリード部を備えることができ、前記発熱部は、前記リード部の材料よりも電気抵抗率が高い金属材料からなる線状体を折り返して形成することができる。前記発熱部は、平角線を折り返して形成されることが好ましい。

前記内針は、前記外針からの突出部分が円弧状に湾曲することが好ましい。また、前記内針は、前記外針に対して回転自在に収容されていることが好ましい。

少なくとも２つの前記内針の長さを互いに相違させることができる。また、少なくとも２つの前記内針における前記発熱部の長さを互いに相違させることができる。

前記内針は、前記発熱部の近傍の温度を検出する温度検出素子を更に備えることが好ましい。前記温度検出素子は、熱電対であることが好ましい。

本発明によれば、生体組織の広範囲を迅速且つ的確に加熱することができる生体加熱器具を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る生体加熱器具の概略構成図である。 生体加熱器具の要部を示す縦断面図である。 図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。 生体加熱器具の断面図である。 生体加熱器具の使用状態を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る生体加熱器具の断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る生体加熱器具の断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る生体加熱器具の断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る生体加熱器具の断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る生体加熱器具の要部を示す断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る生体加熱器具の要部を示す斜視図である。 本発明の更に他の実施形態に係る生体加熱器具の要部を示す縦断面図である。 本発明の実施例についての試験データを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る生体加熱器具の概略構成図である。図１に示すように、生体加熱器具１は、中空筒状の外針１０と、外針１０に収容される複数（本実施形態では４つ）の内針２０とを備えている。

外針１０は、金属材料や硬質樹脂等から形成される直線状の部材であり、先端部および基端部にそれぞれ開口１１，１２を有している。外針１０の先端部には、生体組織を穿刺できるように先鋭な穿刺部１３が形成されている。

外針１０の基端側にはスリーブ１４が装着されており、スリーブ１４を介してロッド３０が外針１０に進退可能に挿入されている。ロッド３０は、中空円筒状に形成されており、ロッド３０の基端側にケーブル３２のアダプタ３４が固定されている。ケーブル３２は、不図示の電源装置等に接続することができる。

内針２０は、円弧状に形成された弾性変形可能な線状の部材であり、直線状に引き延ばされた状態で外針１０の内部に収容されている。内針２０の基端側は、ロッド３０を介してアダプタ３４に取り付けられており、ケーブル３２に電気的に接続されている。

図２は、内針２０の先端部近傍を示す縦断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。図２および図３に示すように、内針２０は、伝熱管２１の内部に発熱部２３および温度検出素子２６を備えており、生体組織への進入が容易になるように、先端側が先鋭なキャップ２２で閉塞されている。伝熱管２１は、熱伝導性が良好な材料（例えば、ステンレスや銅などの金属材料）から形成されている。伝熱管２１の太さは特に限定されないが、例えば外径が０．３ｍｍ程度の極細管を使用することができる。伝熱管２１の内部には、エポキシ樹脂などの封止樹脂２７が充填されている。

発熱部２３は、線状体を伝熱管２１の先端部近傍で折り返して形成されており、基端側に接続された一対のリード部２４，２５によりケーブル３２に接続されている。発熱部２３は、材料や太さをリード部２４，２５の材料や太さと異ならせることにより、単位長さあたりの電気抵抗値がリード部２４，２５よりも大きくなるように設定される。本実施形態においては、発熱部２３を構成する線状体の基端側を、この線条体よりも電気抵抗率が低い金属材料からなる金属めっき膜または金属箔で被覆することにより、リード部２４，２５が形成されている。本実施形態の発熱部２３は、単位長さあたりの電気抵抗値が一定であるが、めっき厚を長さ方向に変える等して、電気抵抗値を長さ方向に沿って連続的または段階的に変化させてもよい。

リード部２４，２５を形成する電気抵抗率が低い材料としては、金、銀、銅、アルミニウムやこれらの合金を例示することができる。一方、発熱部２３を構成する線状体の材料は、リード部２４，２５の材料よりも電気抵抗率が高い材料であり、例えば、ニッケル、鉄、白金、クロム、チタンや、これらの合金（ステンレスやニクロムなど）を挙げることができる。発熱部２３の線状体は、細線化のため単線であることが好ましいが、複数の単線を撚り合わせたものであってもよい。

発熱部２３は、外装体２３ａにより被覆されている。外装体２３ａは、熱伝導性、耐熱性および電気絶縁性に優れることが好ましく、本実施形態ではフッ素樹脂を使用しているが、その他に、ポリイミド樹脂、オレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ＡＢＳ樹脂や、ポリアミド樹脂とＡＢＳ樹脂とのポリマーアロイなどを例示することができる。外装体２３ａは、発熱部２３を被覆するチューブまたはコーティングにより形成することができる。リード部２４，２５も、発熱部２３と同様に外装体により被覆されている。

温度検出素子２６は、Ｋ熱電対やＥ熱電対などの熱電対からなり、先端に設けられた測温部２６ａが発熱部２３の長手方向中央部の近傍に配置されている。温度検出素子２６の基端側はケーブル３２に接続されており、不図示の制御装置により、検出温度に基づいて発熱部２３の通電制御を行うことができる。温度検出素子２６は、熱電対以外に、測温抵抗体など他の温度センサを使用してもよい。

図４は、生体加熱器具１の断面図である。４つの内針２０は、外針１０の内部の上下左右に配置されており、それぞれ矢示方向の湾曲が拘束された状態で外針１０に収容されている。

上記の構成を備える生体加熱器具１は、図１に示すように内針２０の全体が外針１０に収容された状態で穿刺部１３により生体表面を穿刺した後、ロッド３０を外針１０に対して矢示方向に移動させると、図５に示すように、外針１０の先端から複数の内針２０が突出し、それぞれの発熱部２３を生体組織内に進入させることができる。外針１０は、生体表面を穿刺する代わりに、カテーテル等を介して生体内に挿入することも可能である。

各内針２０の突出部分は、先端が外針１０の軸線から離れるように円弧状に復元するため、内針２０の突出部分が増加するに伴い、それぞれの発熱部２３が互いに離隔する。したがって、ケーブル３２を介して各内針２０の発熱部２３にそれぞれ給電することにより、生体組織を広範囲に加熱することができる。 生体組織内における各発熱部２３の位置は、ロッド３０の進出量を調節することにより所望の位置に設定することができる。

また、発熱部２３による生体組織の加熱は、発熱部２３から周囲への熱伝導によって行われるため、病変部位などの所望の部位のみを容易且つ的確に加熱することができる。各発熱部２３の焼灼範囲は、例えば直径１０ｍｍ程度に設定することができる。

ロッド３０は、外針１０に回転可能に挿入されており、これによって、各内針２０は、外針１０に対して回転自在に収容されている。したがって、外針１０に対するロッド３０の回動角度を調整することで、内針２０を突出させたときに、発熱部２３を所望の方向に湾曲させることができる。

発熱部２３の通電制御は、温度検出素子２６が常時検出する発熱部２３近傍の温度に基づいて行われ、これによって生体組織の加熱を安全且つ的確に行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態においては、図４に示すように、４つの内針２０を外針１０に収容しているが、図６に示すように、外針１０の軸線に沿って中央に配置される内針２０を追加して、５つの内針２０を備える構成であってもよい。あるいは、図７に示すように、中央に配置される内針２０’が、発熱部を備えずに温度検出素子２６のみを備える構成であってもよく、周囲の４つの内針２０による加熱温度を、中央の内針２０’で検出することにより、全体の通電量を制御するように構成してもよい。なお、各発熱部２３はＲＦ波（ラジオ波）を出力しないため、内針２０’が備える温度検出素子２６が誤動作するおそれはない。中央の内針２０’が発熱部２３を備えないことにより、生体の温度を内針２０’によって精度良く検出することができるため、治療の有効性を正しく確認することができる。

外針１０に収容される内針２０の数は特に限定されるものではなく、任意の個数とすることができ、例えば、図８に示す７針や、図９に示す１９針に設定することができる。図８および図９においては、外針１０の中央に配置される内針２０を、図７に示す構成と同様に、温度検出素子２６のみの内針２０’に置き換えてもよい。

また、本実施形態においては、発熱部２３を平角線により形成することで、折り返し部での成形が容易であると共に、内針２０にコンパクトに収容することができるので、熱容量を高めることができる。但し、図１０に示すように、発熱部２３を丸線など他の線材により形成することも可能である。また、図１１に示すように、絶縁層４１を介して内部導体４２と外部導体４３とを同軸状に配置して先端部（図示せず）で導通させ、外部導体４３の材料や太さを軸線に沿って部分的に変えることで、高抵抗部からなる発熱部２３を構成してもよい。この構成においては、内部導体４２と、外部導体４３における発熱部２３以外の部分が、一対のリード部を構成する。

内針２０の突出長さや、発熱部２３の長さ、内針２０の湾曲方向、内針２０の曲率半径などは、特に限定されるものではなく、使用部位や用途などに応じて適宜設定することができる。例えば、内針２０の突出長さや、発熱部２３の長さは、全ての内針２０について同じ長さに設定してもよいが、少なくとも２つの内針２０の間で互いに相違するように構成してもよく、これによって、所望の部位を加熱するのに適した内針２０を適宜選択して使用することができる。突出長さや発熱部２３の長さが異なる複数の内針２０は、外針１０に対して回転自在に収容されることで、操作性をより向上させることができる。

内針２０は、本実施形態においては円弧状に形成することで、内針２０の進出に伴う形状復元により、発熱部２３の所望の配置を容易にしているが、内針２０の形状は必ずしも円弧状に限定されるものではない。すなわち、各内針２０の発熱部２３同士が、外針１０からの内針２０の突出量に応じて予め設定された所定距離だけ互いに離隔するように構成されていればよく、内針２０の突出量に対する各発熱部２３の配置に再現性を持たせることで、所望の範囲の加熱を精度良く行うことができる。内針２０の具体的な形状としては、突出部分の一部のみを湾曲させてその両側を直線状とした形状や、突出長さの増大により曲率半径が徐々に増加または減少する形状、あるいは、波状、螺旋状などの他の湾曲形状であってもよく、複数の内針２０の一部または全部が互いに異なる形状であってもよい。

また、外針１０の先端部に、内針２０の突出方向を案内するガイド部を設けてもよい。例えば、図１２に示すように、断面円弧状に形成された複数のガイド部１５を保持部材１６に取り付けて、保持部材１６を外針１０の先端開口に装着することにより、内針２０の突出部分をガイド部１５に沿って外針１０の径方向外方に案内することができる。この構成においては、内針２０は必ずしも湾曲形状である必要はなく、直線状の内針２０であってもガイド部１５に沿って案内することで、発熱部２３同士を互いに離隔させることができる。内針２０の突出量に応じた発熱部２３同士の離隔距離は、ガイド部１５のガイド角θの調整により、所望のとおりに容易に設定することができる。例えば、４つの内針２０を５０ｍｍ突出させたときに、各内針２０の先端を上下および左右に２０ｍｍ広げたい場合には、ガイド角θを１１．３度に設定すればよい。ガイド部１５の形状は、内針２０を所望の方向に案内可能であれば、断面円弧状以外に、断面屈曲状など他の形状であってもよい。

図４および図７に示す断面を有する生体加熱器具１を試作し、それぞれ実施例１および実施例２として焼灼試験を行ったところ、いずれも所定部位を的確に焼灼することが可能であった。実施例１および２で使用した生体加熱器具１の寸法や材料等は、下記のとおりである。

（実施例１）
・外針10は、長さ300ｍｍ、外径2.1ｍｍ、内径1.9ｍｍ、先端部11は鋭利に斜めカットされており生体穿刺可能。
・内針20は外径0.6ｍｍ、先端は円錐状になっており生体穿刺可能。
・４つの内針20を外針10の先端部11から50ｍｍ突出させると、内針20の先端が上下および左右に20ｍｍ広がる。
・外針10、内針20はともにステンレス製。
・発熱部23はステンレス製で、矩形状断面の外形が0.05ｍｍ×0.15ｍｍの平角線で形成。
・発熱部23の長さは、折り返した状態で10〜40ｍｍ（全長では20〜80ｍｍ）とし、焼灼範囲により使い分ける。
・リード部24は、発熱部23の外周に、電気銅めっきにて厚さ0.02ｍｍとなるように形成。
・発熱部23およびリード部24の外周には、フッ素樹脂を厚み0.02ｍｍで絶縁被覆して、感電等を防止。
・温度検出素子26は、Ｋ熱電対を使用（外径0.025ｍｍ×2本（アルメル線、クロメル線））。
・伝熱管21の内部には耐熱性エポキシ樹脂を充填し、発熱部23および温度検出素子26の位置を固定して、伝熱管21への熱伝導性も確保。

（実施例２）
・実施例１において、外針10の中心に温度検出素子26のみを備える内針20'を配置。
・内針20，20'の外径は0.5ｍｍ。
・その他は実施例１と同様。

実施例２の生体加熱器具１を使用し、発熱部23の長さを40ｍｍに設定して、35℃に保たれた鶏胸肉に外針10を穿刺し、内針20を50ｍｍ突出させた。この状態で、４つの内針20の発熱部23に10分間通電し、各内針20の温度検出素子26の検出温度が80℃になるように制御した。図１３は、４つの内針20に囲まれた中央の内針20'が備える温度検出素子26の検出温度データを示している。４つの発熱部23で囲まれた中央の部位においては、図１３に示すように、約2分経過時点で、がん組織が死滅する温度42.5℃以上に達しており、その後は昇温が抑制されて過度の高温にならないことが確認された。

１ 生体加熱器具
１０ 外針
１１，１２ 開口
１５ ガイド部
２０ 内針
２３ 発熱部
２４，２５ リード部
２６ 温度検出素子

Claims (11)

1. 先端部および基端部がそれぞれ開口する中空筒状の外針と、
   通電により発熱する発熱部を先端側に備える湾曲状の内針とを備え、
   前記内針は、前記外針に複数収容されており、前記外針の先端部から前記発熱部を突出させることにより、前記発熱部同士が突出量に応じた所定距離だけ互いに離隔するように構成された生体加熱器具。
2. 前記内針は、引き延ばされるように弾性変形して前記外針に収容されており、前記外針からの突出部分が湾曲状に復元する請求項１に記載の生体加熱器具。
3. 前記外針は、前記内針の突出方向を案内するガイド部を先端部に備える請求項１または２に記載の生体加熱器具。
4. 前記内針は、前記発熱部に給電するための一対のリード部を備えており、
   前記発熱部は、前記リード部よりも単位長さあたりの電気抵抗値が大きい線状体を折り返して形成される請求項１から３のいずれかに記載の生体加熱器具。
5. 前記発熱部は、平角線を折り返して形成される請求項４に記載の生体加熱器具。
6. 前記内針は、前記外針からの突出部分が円弧状に湾曲する請求項１から５のいずれかに記載の生体加熱器具。
7. 前記内針は、前記外針に対して回転自在に収容されている請求項１から６のいずれかに記載の生体加熱器具。
8. 少なくとも２つの前記内針の長さが互いに相違する請求項１から７のいずれかに記載の生体加熱器具。
9. 少なくとも２つの前記内針における前記発熱部の長さが互いに相違する請求項１から８のいずれかに記載の生体加熱器具。
10. 前記内針は、前記発熱部の近傍の温度を検出する温度検出素子を更に備える請求項１から９のいずれかに記載の生体加熱器具。
11. 前記温度検出素子は、熱電対である請求項１０に記載の生体加熱器具。

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