JP4478452B2 - 介入的手技のための微細加工外科用デバイス - Google Patents

Description

本発明は、外科用デバイスに関し、特に、カテーテルを用いた介入的手技において使用する微細加工外科用デバイスに関する。

生物学的及び外科的マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、患者の体内へ配置し、容易に走査できることから有用であり、マイクロシステムにおいて最も急速に成長している分野とされている。例えば、マイクロカテーテルは、低侵襲手術に関する多くの医療用途で使用されている。現在、米国では年間１００万件を超えるカテーテルの外科的使用があり、これは膨大な市場を意味している。

外科医が最新の外科手技の採用及び実行を続けるのにしたがって、医療デバイスの小型化が生じており、小さな外側切開とカテーテルを用いた顕微手術用具とによる手術が可能となっている。腹腔鏡手術（臍と中央部分の小さな穴を通じて腹部へ入る）を起源とする低侵襲手術は、患者の太腿基部の大腿動脈にカテーテルを挿入し、患者の体内で血管を進行させ、心臓又は脳といった問題の領域へ到着させることで実行できる。カテーテルの遠位端が体内に正確に配置された後、バルーン血管形成、ステント留置、局部的な焼灼術、又は薬物送達といった顕微手術手技を行うことができる。顕微手術に対する身体的反応は少なく、瘢痕組織が最小化されるため、こうした手技は、より一般的な「マクロ」手術に比べ、非常に好ましい。

一態様において、本発明は、介入的外科手技のためのアクチュエータを特徴とする。このアクチュエータは、遠位端部及び近位端部を有するアクチュエータ本体を備える。中央拡張可能部は、遠位端部と近位端部との間に位置する。この拡張可能部は、拡張可能部が折り畳み状態である非作動状態と、拡張可能部が展開状態である作動状態との間で動作することができる。拡張可能部の針は、拡張可能部を折り畳み状態から展開状態へ変化させる時、アクチュエータ本体の長手方向中心軸線に対してほぼ垂直な方向に、アクチュエータ本体内部の位置から、アクチュエータ本体外部の位置へ移動することができる。

本発明の様々な実施には、以下の一つ以上の特徴が含まれる場合がある。アクチュエータ本体の遠位端部は、カテーテルの端部に接合することができる。アクチュエータ本体の遠位端部は、カテーテルのチップ端部に接合することができる。拡張可能部は、内側開放領域を含み、伝達コンジットは、始動流体を開放領域に供給し、拡張可能部を折り畳み状態から展開状態へ変化させるために使用される。拡張可能部は、ポリマで作成することができる。アクチュエータは、更に、アクチュエータ本体の遠位端部と近位端部とに位置する止め輪を含むことができる。針は、挿入エッジ又はポイントを有する先端部を含むことができる。この先端部は、出口ポートを含むことが可能であり、流体経路は、治療又は診断用物質を出口ポートへ供給するのに使用することができる。針は、微細加工針であり、或いはマクロニードルである。

別の態様において、本発明は、介入的外科手技のための微細加工外科用デバイスを対象とする。このデバイスはカテーテルを含み、カテーテルは、血管が発達した生物の体内における挿入及び操作のための遠位端部と、ユーザに対してカテーテルの遠位端部の操作に関する制御を提供する近位端部とを有する。アクチュエータは、カテーテルの遠位端部に接合される。このアクチュエータは、アクチュエータ本体と、アクチュエータ本体の拡張可能部に接合された針とを含み、この針は、アクチュエータが非作動状態である時、アクチュエータ本体内に位置し、アクチュエータが作動状態である時、アクチュエータ本体の外部に位置するようになる。この針は、アクチュエータが非作動状態から作動状態へ変化する時、アクチュエータ本体の長手方向中心軸線にほぼ垂直な経路に沿って移動することができる。カテーテルの遠位端部とアクチュエータの近位端部とには流体接続部が提供され、治療又は診断用物質を針へ供給し、更には始動流体をアクチュエータに提供し、アクチュエータを非作動状態から作動状態に変化させる。

本発明の様々な実施には、以下の一つ以上の特徴が含まれる場合がある。カテーテルは、治療用カテーテルにすることができる。拡張可能部は、アクチュエータが非作動状態である時、折り畳み状態とし、アクチュエータが作動状態である時、展開状態にすることができる。拡張可能部は、ポリマで作成することができる。このデバイスは、アクチュエータ本体の両端部に位置する止め輪を更に備えることができる。拡張可能部は、内側開放領域を含み、ここには始動流体が供給され、拡張可能部を折り畳み状態から展開状態へ変化させる。始動流体が内側開放領域から除去されると、拡張可能部は、折り畳み状態に戻ることができる。

更に別の態様において、本発明は、遠位端部及び近位端部を有するアクチュエータ本体を備えた、介入的外科手技のためのアクチュエータを対象とする。中央拡張可能部は、遠位端部と近位端部との間に位置する。この拡張可能部は、拡張可能部が折り畳み状態である非作動状態と、拡張可能部が展開状態である作動状態との間で動作することができる。複数の針が、拡張可能部に位置する。これらの針は、拡張可能部を折り畳み状態から展開状態へ変化させる時、アクチュエータ本体の長手方向中心軸線に対してほぼ垂直な方向に、アクチュエータ本体内部の位置から、アクチュエータ本体外部の位置へ移動することができる。

本発明の様々な実施には、以下の一つ以上の特徴が含まれる場合がある。針は、拡張可能部の長さに沿って間隔を空けることができる。複数の針は、拡張可能部が折り畳み状態から展開状態に変化する時、同時に移動する。複数の針の少なくとも一本は、拡張可能部が折り畳み状態から展開状態に変化する時、複数の針の別の一本より先に移動することができる。更に、拡張可能部が折り畳み状態から展開状態に変化する時、複数の針の少なくとも一本は、複数の針の別の一本の移動方向とは異なる方向に移動することができる。

更に別の態様において、本発明は、遠位端部及び近位端部を有するアクチュエータ本体を備えた、介入的外科手技のためのアクチュエータを対象とする。拡張可能部は、遠位端部と近位端部との間に位置する。この拡張可能部は、折り畳み状態と展開状態との間で動作することができる。針は、拡張可能部に位置する。この針は、拡張可能部を折り畳み状態から展開状態へ変化させる時、アクチュエータ本体内部の位置から、アクチュエータ本体外部の位置へ移動することができる。

本発明の実施では、拡張可能部に複数の針を含むことが可能であり、拡張可能部が折り畳み状態から展開状態に変化する時、複数の針の少なくとも一本は、別の一本の針の移動方向とは異なる方向に移動する。

更に別の態様において、本発明は、本発明は、遠位端部及び近位端部を有するアクチュエータ本体を備えた、介入的外科手技のためのアクチュエータを対象とする。拡張可能部は、遠位端部と近位端部との間に位置する。この拡張可能部は、折り畳み状態と展開状態との間で動作することができる。アクチュエータは、拡張可能部を折り畳み状態から展開状態に変化させる手段を含む。針は、拡張可能部に位置し、この針は、拡張可能部を折り畳み状態から展開状態へ変化させる時、アクチュエータ本体の長手方向中心軸線に対してほぼ垂直な方向に、アクチュエータ本体内部の位置から、アクチュエータ本体外部の位置へ移動することができる。

本発明の実施は、治療又は診断用物質を針に伝達する手段を含むことができる。
本発明による管腔内注入カテーテルは、カテーテル本体と針とを備える。この針は、通常はカテーテル本体の遠位端部近くにある、カテーテル本体の保護凹部内で、半径方向に配置される。「半径方向に配置される」とは、針が配置される地点において、カテーテル本体の軸線に垂直となる全般的な横方向を向いて針が位置することを意味する。これにより、針が保護凹部から半径方向に延びる際に、針は、略真っ直ぐな半径方向に管腔壁に入り、針が貫通可能な管腔壁の距離を最大化すると共に、管腔組織の断裂又は損傷を最小化することになる。特に、本発明は、針が配置される地点において、保護凹部がカテーテル本体の幅の６０％を上回る深さを有する状態を提供し、更に、針が配置される位置のカテーテル本体の幅の少なくとも６０％に等しい長さを、針が有する状態を提供する。通常、カテーテル本体の幅は、円形の断面を有するカテーテル本体の直径となるが、卵形の断面を有するカテーテル本体の長軸又は短軸にすること、或いは、他の断面形状を有するカテーテル本体のその他の幅にすることも可能である。

通常、保護凹部は、カテーテル本体の拡張可能部内に配置され、針は、拡張可能部の外側表面に固定される。これにより、拡張可能部が半径方向に拡張する時、針は、半径方向に進むことになる。現時点で好適な実施形態において、拡張可能部の断面は、拡張可能部が折り畳まれる時、当初は内旋状態となり、略円形の外部と、略円形の保護凹部と、凹部及び外部の間の軸線方向開口部とを伴う。針は、保護凹部内のカテーテル本体の外側表面において、軸線方向開口部と略対向する位置に取り付けられ、拡張可能部が展開する際に、針が開口部を通過するようになる。

通常、カテーテル本体は、５０ｃｍないし２５０ｃｍの範囲で、通常は７５ｃｍないし１５０ｃｍである長さを有し、１ｍｍないし５ｍｍの範囲で、通常は１．５ｍｍないし３ｍｍである外径を伴う。拡張可能部は、一般に、２ｍｍないし１０ｍｍの範囲で、通常は３ｍｍないし８ｍｍである最大幅まで拡張できる。一般に、拡張可能部は、加圧された始動流体を受領することで拡張されることになる。

本発明は、更に、遠位端部と、近位端部と、外側表面と、遠位端部近くに位置し、保護凹部を有する折り畳み構造及び展開構造の間において可動である拡張可能部とを有するカテーテル本体を備える、管腔内カテーテルを提供する。針、刃、センサ、電極、又はその他といったエフェクタは、拡張可能部の外側表面に配置され、拡張可能部が折り畳まれた時、エフェクタが保護凹部内に配置されるようになる。エフェクタは、拡張可能部が展開される時に、前進し、通常は拡張可能部上で完全に露出する。通常、カテーテル本体は、その長さの少なくとも殆どに渡って、略円形の外側断面を有し、拡張可能部は、折り畳まれた時に、同様の円形の外側断面を有することになる。上記のその他の形状を使用することも可能である。拡張可能部の内側は、通常、折り畳まれた時に内旋状態となり、好ましくは、略円形の周辺保護凹部と、外部及び凹部の間の軸線方向開口部とを有する。エフェクタが針を備える時、この針は、通常、保護凹部内の外側表面において、軸線方向開口部と略対向する位置に取り付けられ、拡張可能部が展開する際に、針が開口部を通過するようになる。カテーテル本体の寸法と、拡張可能部の性質とは、一般に、最後の実施形態に関して上で説明した通りである。

発明の効果：
本発明の利点は、患者に大きなリスクを与えずに、極めて局部的な治療又は診断用物質の配置を提供することである。本発明は、著しい軸線方向運動構成要素なしで、動脈又は静脈の壁に微小規模の開口部を形成する局部的な力を生成できる。これにより、血管壁の断裂のリスクは、実質的に排除される。本発明は、微小な自己回復性の傷を生成する。本発明により、様々な介入的手技のうち特に、局部的腫瘍治療と硬化した動脈の治療とが可能となる。

本発明の一つ以上の実施形態の詳細を、添付の図面と以下の説明に記載する。本発明のその他の特徴、目的、及び利点は、この説明及び図面と、特許請求の範囲とにより明らかになろう。

様々な図面の同様の参照記号及び参照符号は、同様の要素を示す。
本発明は、微細加工外科用デバイスと、カテーテルを用いた介入的手技においてこうしたデバイスを使用する方法とを対象とする。本発明については、いくつかの代表的な実施形態と、治療又は診断用物質の血管壁又は血管周囲組織への介入的送達のために、微細加工針又はマイクロニードル、或いはマクロニードルを製造する処理に関して説明する（血管壁は動脈又は静脈のいずれかの壁である）。例示的な治療物質に含まれるものは、無機薬理学的作用物質と、有機薬理学的作用物質と、未分化、部分的分化、又は完全分化幹細胞、島細胞、及び遺伝子組み換え細胞を一部として含む特別な治療機能を伴う細胞と、ウイルス、バクテリア、菌類、及び寄生虫を一部として含む微生物と、遺伝子、染色体、プラスミド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｍＲＮＡ、ｒＲＮＡ、ｔＲＮＡ、合成ＲＮＡ、合成ＤＮＡ、及びこれらの組み合わせを一部として含む有機遺伝物質と、上記の物質の任意の組み合わせとである。例示的な診断用物質に含まれるものは、造影剤と、放射線形成物と、蛍光形成物と、抗体形成物と、酵素形成物とである。

マイクロニードルは、患者の傷を可能な限り排除するために、血管（動脈又は静脈）の壁にほぼ垂直に挿入される。マイクロニードルは、注入部位に置かれるまで、先端部で動脈壁又は静脈壁を擦過しないように、邪魔にならない状態で配置する。具体的には、マイクロニードルは、介入中の患者又は取扱中の医師を傷つけないように、カテーテルに取り付けられたアクチュエータ又はシースの壁に囲まれた状態を維持する。注入部位に達した時には、血管に沿ったアクチュエータの移動を停止し、アクチュエータを操作して、例えば、カテーテルが挿入された血管の中心軸とほぼ垂直に、マイクロニードルを外側へ突き出す。

図１Ａないし２Ｂに示すように、微細加工外科用デバイス１０は、アクチュエータ本体１２ａと長手方向中心軸線１２ｂとを有するアクチュエータ１２を含む。アクチュエータ本体は、ほぼその長さに沿って延びる開口部又はスリット１２ｄを有する幾分Ｃ字形の外形を形成する。マイクロニードル１４は、アクチュエータが非作動状態（折り畳み状態）である時（図１Ｂ）、下で更に詳細に説明するように、アクチュエータ本体内部に位置する。マイクロニードルは、作動状態（展開状態）（図２Ｂ）となるようにアクチュエータを操作する時、アクチュエータ本体の外側へ移動される。

アクチュエータには、近位端部１２ｅ及び遠位端部１２ｆに、治療用カテーテル２０のリード端部１６及びチップ端部１８をそれぞれ被せることができる。カテーテルチップ端部は、放射線不透性コーティング又は標識を用いて、血管内でアクチュエータを配置する手段としての役割を果たす。カテーテルチップは、更に、アクチュエータの遠位端部１２ｆのシールを形成する。カテーテルのリード端部は、アクチュエータの近位端部１２ｅにおいて、必要な相互接続（流体的、機械的、電気的、又は光学的）を提供する。

止め輪２２ａ及び２２ｂは、アクチュエータの遠位端部及び近位端部にそれぞれ位置する。カテーテルチップは、止め輪２２ａに接合され、カテーテルリードは、止め輪２２ｂに接合される。この止め輪は、薄い、１０ないし１００ミクロン（μｍ）程度の、ほぼ剛体であるパリレン（タイプＣ、Ｄ、又はＮ）等の材料、或いは、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、金、チタン、タングステン等の金属によって作成される。止め輪は、アクチュエータの各端部において、剛体のほぼ「Ｃ」字型の構造を形成する。カテーテルは、例えば、突き合わせ溶接、超音波溶接、一体化ポリマ封入、又はエポキシ等の接着剤により、止め輪に接合することができる。

アクチュエータ本体は、更に、止め輪２２ａ及び２２ｂの間に位置する中央拡張可能部２４を備える。拡張可能部２４は、内側開放領域２６を含み、この領域に始動流体が供給された時に急速に拡張する。この中央部２４は、薄い半剛体又は剛体の拡張可能なポリマ等の材料、例えば、パリレン（タイプＣ、Ｄ、又はＮ）、シリコン、ポリウレタン、又はポリイミドによって作成される。中央部２４は、作動時、バルーン装置に幾分類似する形で拡張可能となる。

この中央部では、開放領域２６に始動流体を加えた際に、約１００気圧までの耐圧力が可能となる。中央部を作成する材料は、始動流体を開放領域２６から除去する時に、中央部がほぼ当初の構成及び方向性（非作動状態）に戻るという点から、剛体又は半剛体となる。したがって、この意味において、中央部は、本質的な安定構造を有していないバルーンとは大きく異なる。

アクチュエータの開放領域２６は、カテーテルのリード端部からアクチュエータの近位端部に延びる伝達コンジット、チューブ、又は流体経路２８に接続される。始動流体は、この伝達チューブを介して、開放領域に供給される。伝達チューブは、ＴｅｆｌｏｎR又はその他の不活性プラスチックで構築することができる。始動流体は、生理食塩水溶液又は放射線不透性色素にすることができる。

マイクロニードル１４は、中央部２４のほぼ中央に配置することができる。しかしながら、下で説明するように、これは必須ではなく、特に多数のマイクロニードルが使用される時には必須ではない。マイクロニードルは、中央部の外側表面２４ａに取り付ける。マイクロニードルは、シアノアクリレート等の接着剤により、表面２４ａに取り付ける。代替として、マイクロニードルは、それ自体を接着剤によって表面２４ａに取り付ける金属又はポリマのメッシュ状構造３０（図４Ｆ参照）により、表面２４ａに接合することができる。このメッシュ状構造は、例えば、スチール又はナイロンで作成することができる。

マイクロニードルは、鋭端部１４ａとシャフト１４ｂとを含む。このマイクロニードルの先端部は、挿入エッジ又はポイントを提供することができる。シャフト１４ｂは中空にすることが可能であり、先端部は出口ポート１４ｃを有することが可能であるため、患者に製薬又は薬物を注入することが可能となる。しかしながら、マイクロニードルは、中空にする必要はなく、その他のタスクを達成する神経プローブのように構成することができる。

表示のように、マイクロニードルは、表面２４ａから、ほぼ垂直に延びる。したがって、説明したように、マイクロニードルは、挿入された血管又は動脈の軸線に対して、ほぼ垂直に移動することになり、血管壁の直接的な穿刺又は突破が可能となる。

マイクロニードルは、更に、マイクロニードルをカテーテルリード端部の適切な流体相互接続と流体的に連絡した状態とする製薬又は薬物供給コンジット、チューブ、又は流体経路１４ｄを含む。この供給チューブは、シャフト１４ｂと一体式に形成することが可能であり、或いは、例えばエポキシ等の接着剤により、後でシャフトに接合する別個の部分として形成することができる。

針１４は、３０ゲージ以下のスチール針にすることができる。代替として、マイクロニードルは、ポリマ、その他の金属、合金、又は半導体材料から微細加工することができる。この針は、例えば、パリレン、シリコン、又はガラスで作成することができる。マイクロニードルと製造の方法とについては、本願の譲受人に譲渡された２００１年６月８日提出の米国特許出願第０９／８７７，６５３号「微細加工外科用デバイス」において説明されており、必要に応じてその全体を本明細書において参照する。

カテーテル２０は、使用中、動脈又は静脈を通じて挿入され、患者の血管構造、例えば、静脈３２の内部を移動させ、特定の目標領域３４に到達させる（図３参照）。カテーテルを用いた介入的手技において広知であるように、カテーテル２０は、予め患者に挿入されるガイドワイヤ３６に従ってもよい。随意的に、カテーテル２０は、ガイドワイヤを包含する挿入済みのガイドカテーテル（表示なし）の経路に従ってもよい。いずれの場合においても、アクチュエータは、中空であり、外形が小さく、ガイドワイヤに適合する。

カテーテル２０を移動させる間、蛍光透視又は磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）の広知の方法を使用して、カテーテルを画像化し、アクチュエータ１２とマイクロニードル１４とを目標領域に位置合わせするのを支援することができる。カテーテルを患者の体内で誘導する際には、マイクロニードルは、展開した状態、或いは、アクチュエータ本体内部に保持した状態を維持し、血管壁に傷を付けないようにする。

目標領域３４に位置合わせした後、カテーテルの移動を停止し、始動流体をアクチュエータの開放領域２６に供給し、拡張可能部２４を急速に展開させ、マイクロニードル１４を、アクチュエータ本体１２ａの長手方向中心軸線１２ｂに対して、ほぼ垂直な方向に移動させて、血管壁３２ａを穿刺する。マイクロニードルが折り畳み状態から展開状態へ移行するのに要する時間は、僅か１００ミリ秒ないし２秒程度にすることができる。

止め輪２２ａ及び２２ｂの位置のアクチュエータの端部は、カテーテル２０に堅く固定された状態を維持する。したがって、作動中には変形しない。アクチュエータは折り畳んだ構造として開始されるため、そのいわゆる子を宿した形状は、不安定な座屈形態として存在する。この不安定性は、作動時に、アクチュエータ本体の中心軸にほぼ垂直となるマイクロニードルの大規模な動作を生成し、大きな運動量移動なしで、血管壁の迅速な穿刺を発生させる。結果として、微小規模の開口部が、周囲組織への極最小の損傷を伴って生成される。更に、運動量移動が比較的小さいため、作動及び穿刺中にカテーテル及びアクチュエータを所定の位置に保持するには、無視可能なバイアス力しか必要にならない。

マイクロニードルは、実際には、非常に素早く、血管組織だけでなく血管周囲組織３２ｂにも入り込むことが可能な力を伴って移動する。加えて、アクチュエータは作動の前に「駐車」又は停止させるため、血管壁の貫通に対して、より正確な配置と制御が達成される。

マイクロニードルの作動と、マイクロニードルを介した目標領域への製薬の送達との後、始動流体は、アクチュエータの開放領域２６から排出され、拡張可能部２４は最初の折り畳み状態に戻る。これにより、マイクロニードルも、血管壁から引き抜かれる。引き抜かれたマイクロニードルは、再びアクチュエータに収まる。

図４Ａに示すように、アクチュエータ１２の製造は、長さに沿って形成された溝又はスリット３８を有する中空のチューブ又はマンドレル３６から開始することができる。このチューブ又はマンドレルは、鋳型の機能を果たす。これは、下で説明するように離型デバイスとして機能する溶解可能なポリマによってコーティングされる。このチューブの壁厚は、アクチュエータ開放領域２６の断面寸法を定め、チューブの外側端面寸法は、アクチュエータの外側断面寸法を決定することになる。チューブの長さも、明白であるように、アクチュエータ全体の長さを決定する。

止め輪２２ａ及び２２ｂは、次に、チューブの両側の端部にそれぞれ配置される（図４Ｂ）。具体的には、これらをチューブの外側表面上でスライドさせるか、或いは、チューブの内側表面内でスライドさせる。チューブと止め輪とは、その後、パリレン、シリコン、ポリウレタン、又はポリイミドといった、薄い剛体又は半剛体の拡張可能な材料４０によりコーティングされる。

例えば、パリレンＣポリマを、鋳型上及び鋳型内にガス蒸着させることができる。パリレンは、ポリマであるポリパラキシリレンの商標名である。パリレンＣは、芳香族水素の一つに関する塩素原子の置換により修飾された同じ単量体である。パリレンＣは、堆積中の等角性と、毎時５μｍという比較的高い堆積速度とから使用される。

パリレン処理は、室温で行われる等角性の蒸着である。固体の二量体を約１５０℃で最初に蒸気化し、その後、約６５０℃で単量体に分割する。次に、この蒸気化単量体を、インディアナ州インディアナポリスのＳｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ社から入手可能なもの等の室温堆積チャンバに導入し、鋳型上で凝縮及び重合させる。単量体ガス分子の平均自由行程は、０．１センチメートル（ｃｍ）程度であるため、パリレンの堆積は、極めて等角になる。パリレンコーティングは、厚さ２５ナノメートル（ｎｍ）未満では、ピンホールが存在しない。

堆積処理の極度の等角性により、パリレンは、鋳型の内部（スリット３８を介して）と外部との両方をコーティングすることになる。鋳型の内部及び外部をコーティングするパリレンは、厚さ５ないし５０μｍ程度、更に一般的には厚さ約２５μｍにすることができる。

タイプＮ及びＤといったその他のパリレンは、パリレンＣの代わりに使用することができる。重要な点は、ポリマが等角的に堆積することである。つまり、堆積ポリマは、表面の位相又は形状に関係なく、ほぼ一定の厚さを有する。

加えて、流体流入及びエアパージ処理を使用して、鋳型上及び鋳型内に等角ポリマ層を形成することができる。更に、浸漬コーティング処理を使用して、鋳型上及び鋳型内に等角ポリマ層を形成することができる。この処理において使用可能なポリマは、ポリウレタン、エポキシ、又はシリコンを含む。

図４Ｃに示すように、次のステップは、アクチュエータ構造１２を鋳型又はチューブ３６から解離させることである。これは、離型剤によって達成される。具体的には、チューブ上に最初にコーティングした溶解可能なポリマを溶媒中で溶解し、アクチュエータ構造を鋳型から解離させる。その後、アクチュエータの拡張可能部２４の表面２４ａ上にマイクロニードル１４を配置するために、アクチュエータ構造を開く（図４Ｄを参照）。代替として、拡張可能部２４とマイクロニードル１４との両方がパリレンで作成される場合、マイクロニードルは、表面２４ａにおいて直接的に鋳造することができる。こうした直接的な鋳造の手法は、上で特定した出願第０９／８７７，６５３号において説明されており、これは必要に応じて本明細書内で参照される。更に、この時点で、アクチュエータの開放領域２６と伝達コンジット２８との間に流体的な連絡を確立するために、アクチュエータの近位端部に適切な開口部又は通路を形成することができる。

次に、マイクロニードルは、例えば、製薬供給チューブ１４ｄ（図４Ｅ）を用いて、アクチュエータの近位端部と流体的に連絡する状態とする。マイクロニードルと供給チューブとは、突き合わせ溶接、超音波溶接、又はエポキシ等の接着剤により、共に接合することができる。マイクロニードル１４は、その後、例えば、蒸気の金属メッシュ状構造３０により、表面２４ａに接着する（図４Ｆ）。

次に、図４Ｇに示すように、アクチュエータの止め輪２２ｂを、例えば、説明したように、突き合わせ溶接、超音波溶接、又はエポキシ等の接着剤によって、カテーテル２０のリード端部に接合する。カテーテルのチップ端部は、同様の形で、或いは、アクチュエータの製造中に、止め輪２２ａに接合される。この時点で、適切な流体相互接続を、カテーテルのリード端部と、マイクロニードルの遠端部及びアクチュエータの開放領域との間に形成することができる。

針と、アクチュエータと、カテーテルとには、流量の測定、生物組織のサンプルの獲得、及びｐＨの測定のために、様々な微細加工デバイスを統合することができる。デバイス１０は、例えば、マイクロニードルを通じた流量と、配置する製薬のｐＨとを測定する電気センサを含むことができる。デバイス１０は、更に、血管壁の位置を確認する血管内超音波センサ（ＩＶＵＳ）と、目標領域を見るための、この技術で広く知られた光ファイバとを含むことができる。こうした完成システムに関しては、電力、エネルギ、及び製薬又は生物学的作用物質を高い信頼性で伝送するために、高保全性の電気的、機械的、及び流体的接続が提供される。

一例として、マイクロニードルは、約２００ないし３，０００ミクロン（μｍ）の全長を有することができる。シャフト１４ｂ及び供給チューブ１４ｄの内側断面寸法は、２０ないし２５０μｍにすることが可能であり、チューブ及びシャフトの外側断面寸法は、約１００ないし５００μｍにすることができる。アクチュエータ本体の全長は、約５ないし５０ミリメートル（ｍｍ）にすることが可能であり、アクチュエータ本体の外側及び内側断面寸法は、それぞれ、約０．４ないし４ｍｍ、及び０．５ないし５ｍｍにすることができる。アクチュエータの中央部分が展開する隙間又はスリットは、約４ないし４０ｍｍの長さと、約５０ないし５００μｍの断面寸法を有することができる。始動流体の伝達チューブの直径は、約１００μｍにすることができる。カテーテルのサイズは、１．５ないし１５フレンチ（Ｆｒ）にすることができる。

本発明の変形には、単一の始動流体供給チューブを伴う多重座屈アクチュエータが含まれる。この多重座屈アクチュエータは、様々な位置又は時間での注入を提供する、血管壁内に或いは血管壁を通じて挿入可能な多数の針を含む。

例えば、図５に示すように、アクチュエータ１２０は、中央拡張可能部２４０の長さ又は縦寸法に沿って、異なる地点に位置する、マイクロニードル１４０及び１４２を含む。始動流体の動作圧力は、マイクロニードルが同時に移動するように選択される。代替として、始動流体の圧力は、マイクロニードル１４０がマイクロニードル１４２より先に移動するように選択することができる。

具体的には、マイクロニードル１４０は、同じ始動流体圧力に関して、マイクロニードル１４２が位置する拡張可能部の部分（高始動圧）より先に外側に曲がることになる拡張可能部２４０の部分（低始動圧）に配置される。したがって、例えば、拡張可能部２４０の開放領域内における始動流体の動作圧力が２ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）である場合、マイクロニードル１４０は、マイクロニードル１４２より先に移動することになる。マイクロニードル１４２が移動することになるのは、例えば、動作圧力が４ｐｓｉに増加した場合のみである。したがって、この動作形態は、マイクロニードル１４０が時間ｔ１及び圧力ｐ１で移動し、マイクロニードル１４２が時間ｔ２及び圧力ｐ２で移動し、ｔ１及びｐ１がｔ２及びｐ２に比べてそれぞれ小さい、段階的な座屈を提供する。

この種の段階的な座屈は、各部分が個別のマイクロニードルを含む中央部２４０の異なる部分における、異なる空気圧又は水圧接続により提供することも可能である。

更に、図６に示すように、アクチュエータ２２０は、その針２２２及び２２４Ａが異なる方向に移動するように構築することも可能である。表示のように、作動時、針は、互いにおよそ９０°の角度で移動し、血管壁の異なる部分を穿刺する。針２２４Ｂ（ファントムで表示）は、代替として、針２２４Ａに対して約１８０°の角度で移動するように配置することができる。

更に、図７Ａに示すように、別の実施形態において、アクチュエータ２３０は、互いに対して約１８０°の角度で、ほぼ水平に移動する針２３６及び２３８をそれぞれ含むアクチュエータ本体２３２及び２３４を備える。更に、図７Ｂに示すように、アクチュエータ２４０は、互いに対して９０°又は１８０°以外の何らかの角度で移動するように構成された針２４２及び２４４をそれぞれ含むアクチュエータ本体２４２及び２４４を備える。アクチュエータ２３０の中央拡張可能部は、アクチュエータ本体２３２及び２３４のそれぞれの中央拡張可能部２３７及び２３９によって提供される。同様に、アクチュエータ２４０の中央拡張可能部は、アクチュエータ本体２４２及び２４４のそれぞれの中央拡張可能部２４７及び２４９によって提供される。

加えて、図８に示すように、アクチュエータ２５０は、アクチュエータを非作動状態から作動状態に変化させた時に、異なる方向に移動する複数の針２５２及び２５４を含むように構築することができる。針２５２及び２５４は、作動時、アクチュエータ本体２５６の縦軸に対して、ほぼ垂直な方向には移動しない。

摩擦又は傷による動脈内部の損傷は、患者に深刻な影響を与える恐れがあり、時には血管痙攣等の激しい結果を伴い、動脈の崩壊及び血流の損失につながる。介入的外科用針による動脈壁の突破は、こうした問題を予防することができる。

カテーテルを用いた介入的外科用マイクロニードルの使用により、体外からの注入の制約を伴わない、非常に局部的な薬剤の注入が可能となる。血管内注入法により実施される一般的な薬剤の手技では、全身での薬剤の不必要な流動と、腎臓、肝臓、及びリンパ系での濾過とが発生する。一方、局部的な注入では、速度の遅い、完全な、組織への薬物の統合が可能となるため、より効率的かつ効果的にタスクを実行し、時間と、金銭と、薬物とを節約し、生命を救うことができる。

以上、本発明の多数の実施形態について説明してきた。それにも拘わらず、本発明の趣旨及び範囲から離れることなく様々な変形を成し得ることは理解されよう。

非作動状態にある、介入的手技のための微細加工外科用デバイスの概略斜視図である。 図１Ａにおける線１Ｂないし１Ｂに沿った概略図である。 図１Ａにおける線１Ｃないし１Ｃに沿った概略図である。 作動状態にある、介入的手技のための微細加工外科用デバイスの概略斜視図である。 図２Ａにおける線２Ｂないし２Ｂに沿った概略図である。 患者の血管構造に挿入された微細加工外科用デバイスの概略斜視図である。 本発明の微細加工外科用デバイスの製造の工程を例示する概略斜視図である 。 同じく製造の工程を例示する概略斜視図である。 同じく製造の工程を例示する概略斜視図である。 同じく製造の工程を例示する概略斜視図である。 同じく製造の工程を例示する概略斜視図である。 同じく製造の工程を例示する概略斜視図である。 同じく製造の工程を例示する概略斜視図である。 本発明のデバイスの別の実施形態の概略斜視図である。 患者の血管構造に挿入された本発明の更に別の実施形態の概略斜視図である。 複数の針を含む本発明のデバイス（非作動状態）の他の実施形態の概略図で 同じくデバイス（非作動状態）の他の実施形態の概略図である。 本発明のデバイス（非作動状態）の更に別の実施形態の概略図である。

Claims (17)

1. 介入的外科手技のためのアクチュエータであって、
   遠位端部及び近位端部を有するアクチュエータ本体と、
   遠位端部と近位端部との間に位置し、長手方向に沿って形成される開口部を有する中央拡張可能部であり、折り畳み状態である非作動状態と展開状態である作動状態との間で動作可能である中央拡張可能部と、
   前記中央拡張可能部に位置し、シャフトと、前記シャフトの先端に鋭端部を有する針であり、前記中央拡張可能部を前記折り畳み状態から前記展開状態へ変化させる時、前記アクチュエータ本体の長手方向中心軸線に対してほぼ垂直な方向に、前記アクチュエータ本体内部の位置から前記アクチュエータ本体外部の位置へ移動可能である針とを備え、
   前記中央拡張可能部は、前記折り畳み状態にあるとき、Ｃ字状断面を有し、前記鋭端部は前記開口部の径方向内側に配置されている、
   アクチュエータ。
2. 近位端部が、カテーテルの端部に接合される請求項１記載のアクチュエータ。
3. 遠位端部が、カテーテルのチップ端部に接合される請求項２記載のアクチュエータ。
4. 前記中央拡張可能部が内側開放領域を含み、前記中央拡張可能部を前記折り畳み状態から前記展開状態へ変化させるために開放領域に始動流体を供給する伝達コンジットを更に備える請求項１記載のアクチュエータ。
5. 前記中央拡張可能部が、ポリマにより作成される請求項１記載のアクチュエータ。
6. 遠位端部と近位端部に位置する止め輪を更に備える請求項１記載のアクチュエータ。
7. 先端部が出口ポートを含み、治療又は診断用物質を出口ポートへ供給する流体経路を更に備える請求項１記載のアクチュエータ。
8. 治療物質が、無機薬理学的作用物質と、有機薬理学的作用物質と、未分化、部分的分化、又は完全分化幹細胞、島細胞、又は遺伝子組み換え細胞を含む、治療機能を伴う細胞と、ウイルス、バクテリア、菌類、又は寄生虫を含む微生物と、遺伝子、染色体、プラスミド、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｍＲＮＡ、ｒＲＮＡ、ｔＲＮＡ、合成ＲＮＡ、又は合成ＤＮＡを含む有機遺伝物質とにより構成されるグループから選択される請求項７記載のアクチュエータ。
9. 診断用物質が、造影剤と、放射性標識と、蛍光標識と、抗体標識と、酵素標識とにより構成されるグループから選択される請求項７記載のアクチュエータ。
10. 針が、血管壁を貫通し、血管周囲組織へ到達する微細効果針である請求項１記載のアクチュエータ。
11. 針が、血管壁を貫通し、血管周囲組織へ到達するマイクロニードルである請求項１記載のアクチュエータ。
12. 介入的外科手技のための微細加工外科用デバイスであって、
    血管が発達した生物の体内における挿入及び操作のための遠位端部と、ユーザに対して体内でのカテーテルの遠位端部の操作に関する制御を提供する近位端部とを有するカテーテルと、
    カテーテルの遠位端部に接合されるアクチュエータであり、アクチュエータ本体と、アクチュエータ本体の拡張可能部に接合された針とを含み、前記アクチュエータが非作動状態にある時、前記針が前記アクチュエータ本体内に位置し、前記アクチュエータが作動状態にある時、アクチュエータ本体の外部に位置するように構成され、前記アクチュエータが非作動状態から作動状態へ変化する時、前記針が前記アクチュエータ本体の長手方向中心軸線にほぼ垂直な経路に沿って移動可能であるアクチュエータと、
    カテーテルの遠位端部と前記アクチュエータの近位端部とに位置する流体接続部であり、治療又は診断用物質を前記針へ供給し、更には始動流体を前記アクチュエータに提供して、前記アクチュエータを非作動状態から作動状態に変化させる流体接続部とを備え、
    前記拡張可能部はポリマで作成されると共に長手方向に沿って形成される開口部を有し、
    前記針は、シャフトと、前記シャフトの先端に鋭端部を有し、
    前記拡張可能部は、前記折り畳み状態にあるとき、Ｃ字状断面を有し、前記鋭端部は前記開口部の径方向内側に配置されている、デバイス。
13. カテーテルが、治療用カテーテルである請求項１２記載のデバイス。
14. アクチュエータが非作動状態である時、前記拡張可能部が、折り畳み状態となり、アクチュエータが作動状態である時、展開状態となる請求項１２記載のデバイス。
15. 前記拡張可能部が、前記拡張可能部を折り畳み状態から展開状態へ変化させるために始動流体が供給される内側開放領域を含む請求項１４記載のデバイス。
16. 始動流体が内側開放領域から除去されると、前記拡張可能部が、折り畳み状態に戻る請求項１５記載のデバイス。
17. アクチュエータ本体の両端部に位置する止め輪を更に備える請求項１２記載のデバイス。

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