JP7703172B2 - 生体挿入型膀胱治療装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体挿入型膀胱治療装置に関し、より詳しくは、膀胱の外側に被せられる形態で、接着剤又は外科的施術なく、膀胱の外側に設置して膀胱をモニタリングし、治療のための刺激を与えることができる、生体挿入型膀胱治療装置に関する。

排尿疾患は、殆ど慢性疾患であって、持続的な診断と治療が必ず必要であるが、日常生活で排尿疾患治療のために持続的に使用可能なデバイスが未だない実情である。

前臨床での膀胱モニタリングは、外科的手術により、膀胱の上部に挿入されるカテーテルを通じて、膀胱の状態（圧力）を診断する。しかし、この方法は、膀胱を刺激することで、測定値にエラーを発生させ、膀胱変化の重要な変数である膀胱ボリュームに対する直接的な情報を得ることができず、不正確であり、疾患治療研究に否定的である。

臨床において、膀胱の生理学的特性の把握は、尿力学的検査が使われているが、膀胱と肛門に圧力を測定するための管を挿入後に、食塩水で膀胱を満たす又は空く過程を通じて、膀胱の状態（圧力）を測定することになる。この検査方法は、患者に相当な不便感と痛みを誘発し、これは、特に患者が日常生活では持続的な測定が不可であるため、総合的な膀胱疾患状態に対する診断をしにくい。

体外で膀胱の状態を診断する超音波装備が開発されているが、不正確な診断と治療機能の不在により、臨床で排尿疾患治療に使われることに限界がある。

本発明は、接着剤又は外科的施術なく、膀胱の外側に設置される生体挿入型膀胱治療装置を提供することである。

また、本発明は、膀胱の状態を効果的にモニタリングすることができる挿入型膀胱治療装置を提供することである。

また、本発明は、膀胱の状態に対応して、膀胱の治療のための刺激を効果的に与えることができる生体挿入型膀胱治療装置を提供することである。

本発明の一様態によると、膀胱の外側周囲に被せられる形状に設置可能な網と、前記網に挟まれる方式で前記網に結合されて膀胱の状態を測定する糸とを含み、前記糸は、伸縮性素材からなり所定の幅を有する糸構造の支持板と、前記支持板の上面に付着され刺激を発生させる治療刺激発生部材と、前記治療刺激発生部材の上面に付着され伸縮性素材からなるセンサ支持板と、前記センサ支持板の上面に付着されるとともに積層配置されて前記膀胱の状態を測定する複数の感知センサと、これら感知センサ間に介在するセンサ保護層とを含む生体挿入型膀胱治療装置が提供される。

前記網は、リング状の内側支持部と、リング状からなり、前記内側支持部の外側領域に位置する外側支持部と、前記内側支持部及び前記外側支持部を互いに連結する補助支持部とを含む。

前記内側支持部及び前記外側支持部は、少なくとも１つ以上の区間で千鳥部を含む。

前記補助支持部は、少なくとも１つ以上の区間で千鳥部を含む。

前記網は、更に、前記補助支持部に連結され、前記糸が挟まれる孔を形成するバックル部を含む。

前記治療刺激発生部材は、互いに対をなすように設けられる第１の電極及び第２の電極を含む。

前記感知センサは、ひずみセンサ、温度センサ、及び筋電センサを含み、前記センサ保護層は、前記ひずみセンサと前記温度センサの間、及び前記温度センサと前記筋電センサの間、のそれぞれに設けられる。

なお参考例として、電子網成形用モールドに分離補助膜を形成するステップと、前記電子網成形用モールドに電子網成形用物質を充填するステップと、前記電子網成形用物質が硬化すると、電子網を、前記電子網成形用モールドから取り外すステップとを含み、前記電子網成形用物質は、伸縮性高分子素材からなる生体挿入型膀胱治療装置用電子網の製造方法が提供される。

また参考例として、センサモジュール形成用基板に溶解性分離膜を形成するステップと、前記溶解性分離膜の上面にセンサ保護層、センサ層を順次形成し、センサモジュールを形成するステップと、前記センサモジュール形成用基板を分離膜除去用溶媒に浸し、前記溶解性分離膜を溶かして、前記センサモジュールを分離するステップと、センサ支持板の上面に、前記センサモジュールを転写するステップとを含む生体挿入型膀胱治療装置用電子糸の製造方法が提供される。

本発明によると、接着剤又は外科的施術なく、膀胱の外側に設置される生体挿入型膀胱治療装置を提供することができる。

また、本発明によると、膀胱の状態を効果的にモニタリングすることができる挿入型膀胱治療装置を提供することができる。

更に、本発明によると、膀胱の状態に対応して、膀胱の治療のための刺激を効果的に与えることができる生体挿入型膀胱治療装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置を示す図である。 図２は、図１における電子網を示す図である。 図３は、図１における電子糸の縦断面構造を概略的に示す図である。 図４は、一実験例により作られた電子糸を示す図である。 図５は、電子網の製造過程を示す図である。 図６は、電子糸の製造過程を示す図である。 図７は、本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置が膀胱に設置される状態を説明する図である。 図８は、本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置の制御関係を示す図である。 図９は、本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置を、実際にハツカネズミの膀胱に付着して使用する状態を示す図である。 図１０は、図９による使用過程で発生した信号を示す図である。 図１１は、第２の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置を示す図である。 図１２は、第２の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置の実物写真である。 図１３は、図１１における電子網を示す図である。 図１４は、図１１における電子糸の縦断面構造を概略的に示す図である。 図１５は、本発明の第２の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置の制御関係を示す図である。 図１６は、本発明の第２の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置を、実際にハツカネズミの膀胱に付着して使用する状態を示す図である。 図１７は、図１６による使用過程で発生した信号を示す図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳述する。しかし、本発明の技術的思想は、ここに説明される実施形態に限定されるものではなく、他の形態に具体化することもできる。ここで紹介する実施形態は、開示された内容が徹底的で且つ完全になるように、そして、当業者に本発明の思想が十分伝達されるようにするために提供するものである。

本明細書において、ある構成要素が他の構成要素上にあるとすると、それは、他の構成要素上に直接形成されるか、又はそれらの間に第３の構成要素が介在され得ることを意味する。また、図面において、膜及び領域の厚さは、技術的内容の効果的な説明のために誇張されている。

また、本明細書の様々な実施形態において、第１、第２、第３などの用語が、様々な構成要素を述べるために使われているが、これらの構成要素が、このような用語により限定されてはいけない。これらの用語は、単に、ある構成要素を他の構成要素と区別するために使われているだけである。そこで、ある一実施形態に、第１の構成要素として言及されたものが、他の実施形態では、第２の構成要素として言及されることもできる。ここに説明及び例示される各実施形態は、その相補的な実施形態も含む。また、本明細書において、「及び／又は」は、前後に羅列した構成要素の少なくとも１つを含む意味として使用されている。

明細書において、単数の表現は、文脈上、明らかに異なることを意味しない限り、複数の表現を含む。また、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、構成要素、又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとすることであり、１つ又はその以上の他の特徴や数字、ステップ、構成要素、又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を排除することと理解してはいけない。また、本明細書において、「連結」は、複数の構成要素を間接的に連結すること、及び直接的に連結することをいずれも含む意味として使われる。

また、本発明を説明することに当たり、関連する公知機能又は構成に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不要に濁していると判断される場合は、その詳細な説明は、省略する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置を示す図である。

図１に示しているように、本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置１は、電子網１０と、電子糸１１と、コントローラ（図８の１３）とを含む。

本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置１は、膀胱の外側の周りに設置され、膀胱の活動をモニタリングし、膀胱に排尿障害を治癒し、排尿活動を促進する治療用刺激を加えられるように設けられる。

電子網１０は、膀胱の外側の周りに被せられる形状に設置される。電子網１０は、伸縮性素材からなる。電子網１０は、高分子素材からなる。電子網１０は、ゴム素材からなり、伸縮性を有する。一例として、電子網１０は、シリコンに基づくゴム素材、生分解性プラスチック、バイオポリマー、ＰＢＡＴ（ポリブチレンアジペートテレフタレート；Ｐｏｌｙ－Ｂｕｔｙｌｅｎｅ Ａｄｉｐａｔｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などである。

図２は、図１における電子網を示している。

図２に示しているように、電子網１０は、内側支持部１００と、外側支持部１０１と、補助支持部１０２と、バックル部１０３とを含む。

内側支持部１００は、リング状である。内側支持部は、少なくとも１つ以上の区間で、千鳥部を含む。これにより、内側支持部１００は、千鳥部が広がる形態に形状が変形する。

外側支持部１０１は、リング状であり、内側支持部１００の外方領域に位置する。外側支持部１０１は、少なくとも１つ以上の区間で千鳥部を含む。これにより、外側支持部１０１は、千鳥部が広がる形態に形状が変形する。

補助支持部１０２は、内側支持部１００と外側支持部１０１を互いに連結する。補助支持部１０２は、内側支持部１００及び外側支持部１０１の周り方向に沿って、互いに少なくとも１つ以上設けられる。補助支持部１０２が複数設けられる場合、補助支持部１０２は、内側支持部１００及び外側支持部１０１の周り方向に沿って、互いに等間隔で配列される。また、補助支持部１０２が複数設けられる場合、内側支持部１００を基準に、互いに対向して位置する形状に配列される。補助支持部１０２は、少なくとも１つ以上の区間で千鳥部を含む。これにより、補助支持部１０２は、千鳥部が広がる形態に形状が変形する。

バックル部１０３は、補助支持部１０２に連結して設けられる。バックル部１０３は、少なくとも１つ以上の孔を形成し、線状の構造物を挿入して連結される。一例として、バックル部１０３は、リング状をもって、補助支持部１０２の一部区間に連結されて、補助支持部１０２の両側にそれぞれ、１つの孔を形成する。バックル部１０３は、全ての補助支持部１０２に提供されるか、補助支持部１０２の一部に形成される。

図３は、図１における電子糸の縦断面構造を概略的に示す図であり、図４は、一実験例により作られた電子糸を示す図である。

図３及び図４に示しているように、電子糸１１は、支持板１１０と、治療刺激発生部材１１１と、センサ支持板１１２と、センサモジュール１１３とを含む。

電子糸１１は、膀胱の状態を測定する。

支持板１１０は、所定の幅を有する糸構造である。ここで、支持板１１０の幅は、バックル部１０３の孔のサイズに対応して設けられ、バックル部１０３に挿入可能である。支持板１１０は、高分子素材からなる。支持板１１０は、伸縮性素材からなる。一例として、支持板１１０は、シリコンに基づくゴム素材、生分解性プラスチック、バイオポリマー、ＰＢＡＴなどである。支持板１１０は、数十マイクロメーターの厚さを有する。支持板１１０は、不透明である。一例として、支持板１１０は、白い染料物質などのような染料物質を混合した高分子素材であり、色を呈することができる。これにより、支持板１１０は、光透過性が低くなり、光反射性が向上する。

治療刺激発生部材１１１は、支持板１１０の上面に付着される。治療刺激発生部材１１１は、刺激発生層１１１ａ、１１１ｂと、刺激発生保護層１１１ｃ、１１１ｄとを含む。

刺激発生層１１１ａ、１１１ｂは、膀胱の治療のための刺激を発生させる。刺激発生層１１１ａ、１１１ｂは、光を放射し、放射する光から、光遺伝学的に膀胱を治療する光遺伝学的刺激装置（ｏｐｔｏｇｅｎｅｔｉｃ ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ）である。刺激発生層１１１ａ、１１１ｂは、電子糸１１の長さ方向に沿って配列されるＬＤＥ１１１ｂと、ＬＤＥ１１１ｂを相互連結するＬＤＥ用導線１１１ａとを含む。ＬＤＥ１１１ｂは、ＬＤＥ用導線１１１ａの上側に付着される。

刺激発生保護層１１１ｃ、１１１ｄは、刺激発生層１１１ａ、１１１ｂにコートされ、刺激発生層１１１ａ、１１１ｂを保護する。刺激発生保護層１１１ｃ、１１１ｄは、高分子有機化合物である。刺激発生保護層１１１ｃ、１１１ｄは、ポリイミドなどのようなプラスチックである。刺激発生保護層１１１ｃ、１１１ｄは、第１の刺激発生保護層１１１ｃと、第２の刺激発生保護層１１１ｄとを含む。第１の刺激発生保護層１１１ｃは、刺激発生層１１１ａ、１１１ｂの下面にコートされ、支持板１１０に付着される。また、第２の刺激発生保護層１１１ｄは、ＬＤＥ１１１ｂとＬＤＥ用導線１１１ａの間に挟まれるように、ＬＤＥ用導線１１１ａの上面にコートされる。

センサ支持板１１２は、治療刺激発生部材１１１の上面に付着される。センサ支持板１１２は、支持板１１０に対応する幅を有する糸構造である。センサ支持板１１２は、高分子素材からなる。センサ支持板１１２は、伸縮性素材からなる。一例として、センサ支持板１１２は、シリコンに基づくゴム素材、生分解性プラスチック、バイオポリマー、ＰＢＡＴなどである。センサ支持板１１２は、数十マイクロメーターの厚さを有する。センサ支持板１１２は、透明である。これにより、センサ支持板１１２は、光透過性が高い。

センサモジュール１１３は、膀胱の状態を感知する。センサモジュール１１３は、センサ支持板１１２の上面に付着される。センサモジュール１１３は、センサ層１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃと、センサ保護層１１４とを含む。

センサ層１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、膀胱の状態を感知する感知センサ（すなわち、モニタリング要素）を含む。センサ層１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、ひずみセンサ層１１３ａ、温度センサ層１１３ｂと、筋電センサ層１１３ｃとを含む。感知センサは、ひずみセンサ、温度センサ、筋電センサを含む。

ひずみセンサ層１１３ａは、歪みを感知する。ひずみセンサ層１１３ａは、ひずみセンサ、及びひずみセンサを連結するひずみセンサ用導線を含む。ひずみセンサは、ひずみセンサ用導線に沿って離隔して、複数設けられる。

温度センサ層１１３ｂは、温度を感知する。温度センサ層１１３ｂは、温度センサ、及び温度センサを連結する温度センサ用導線を含む。温度センサは、温度センサ用導線に沿って離隔して、複数設けられる。

筋電センサ層１１３ｃは、筋電図を感知する。筋電センサ層１１３ｃは、筋電センサ、及び筋電センサを連結する筋電センサ用導線を含む。筋電センサは、筋電センサ用導線に沿って離隔して、複数設けられる。

ひずみセンサ層１１３ａ、温度センサ層１１３ｂ、及び筋電センサ層１１３ｃは、互いに積層される。ここで、ひずみセンサ層１１３ａ、温度センサ層１１３ｂ、及び筋電センサ層１１３ｃが積層される順序は、制限がない。すなわち、最も下方に、ひずみセンサ層１１３ａ、温度センサ層１１３ｂ、及び筋電センサ層１１３ｃの１つが位置し、その上方に、残りの２つの１つが位置し、また、最も上側に、残りの１つが位置する。

センサ保護層１１４は、ひずみセンサ層１１３ａ、温度センサ層１１３ｂ、及び筋電センサ層１１３ｃの間にそれぞれ位置する。また、センサ保護層１１４は、ひずみセンサ層１１３ａ、温度センサ層１１３ｂ、及び筋電センサ層１１３ｃが積層されているセンサ層１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃの上面、下面に位置する。

図５は、電子網の製造過程を示す図である。

以下、図５を参照して、電子網１０を製造する方法を説明する。

ａ）モールド形成用基板を準備する。モールド形成用基板は、シリコン基板などが用いられる。

ｂ）モールド形成用基板にパターンを形成する。パターンは、フォトレジストを用いて、フォトリソグラフィ工程により形成される。本実験例では、シリコン基板であるモールド形成用基板に、ＳＵ－８フォトレジストを用いて、フォトリソグラフィ工程により、パターンを、５０乃至３００μｍの厚さで形成した。

ｃ）パターンが形成されたモールド形成用基板に、粘着防止膜を形成する。粘着防止膜は、粘着防止膜形成物質を蒸着及びアニーリングして形成され、これにより、粘着防止膜は、自己組立単分子膜（Ｓｅｌｆ Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ、ＳＡＭ）で形成される。粘着防止膜の形成物質は、アルキルトリクロロシラン、アルキルトリメトキシシラン、アルキルトリエトキシシラン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ジクロロジメチルシラン（ＤＤＭＳ）、パーフルオロデシルトリクロロシラン（ＦＤＴＳ）、フルオロオクチルトリクロロシラン（ＦＯＴＳ）、オクタデシルトリメトキシシラン（ＯＴＭＳ）などが用いられる。本実験例では、フルオロオクチルトリクロロシラン（ＦＯＴＳ）を蒸着及びアニーリングして、自己組立単分子膜形状の粘着防止膜を形成した。

ｄ）モールド形成物質をモールド形成用基板に塗布し、硬化後、モールド形成用基板と分離して、電子網成形用モールドを製作する。粘着防止膜により、電子網成形用モールドは、モールド形成用基板に効果的に分離される。モールド形成物質は、シリコン及びウレタンに基づくゴム物質である。本実験例では、Ｓｙｌｇａｒｄ ＡとＢを１０：１の割合で交ぜた後、モールド形成用基板上に塗布した後、硬化させて、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）で形成された電子網成形用モールドを製作した。

ｅ）電子網成形用モールドに分離補助膜を形成する。分離補助膜は、分離補助膜形成物質を蒸着及びアニーリングして形成され、これにより、分離補助膜は、自己組立単分子膜（ＳＡＭ）で形成される。分離補助膜の形成物質は、アルキルトリクロロシラン、アルキルトリメトキシシラン、アルキルトリエトキシシラン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ジクロロジメチルシラン（ＤＤＭＳ）、パーフルオロデシルトリクロロシラン（ＦＤＴＳ）、フルオロオクチルトリクロロシラン（ＦＯＴＳ）、オクタデシルトリメトキシシラン（ＯＴＭＳ）などが用いられる。本実験例では、フルオロオクチルトリクロロシラン（ＦＯＴＳ）を蒸着及びアニーリングして、自己組立単分子膜形状部の分離補助膜を形成した。

ｆ）電子網成形用モールドに電子網成形用物質を充填する。本実験例では、電子網成形用物質として、Ｅｃｏｆｌｅｘを用いた。

ｇ）電子網成形用物質が硬化すると、電子網成形用モールドから取り外して、電子網１０の製造が完了する。分離補助膜により、硬化された電子網１０は、電子網成形用モールドから効果的に分離される。

図６は、電子糸の製造過程を示す図である。

以下、図６を参照して、電子糸１１を製造する方法を説明する。

ａ）治療刺激発生部材形成用基板に、溶解性分離膜をフィルム状に形成し、溶解性分離膜の上面に、第１の刺激発生保護層１１１ｃをフィルム状に形成する。本実験例では、治療刺激発生部材形成用基板は、シリコン基板などを用いた。そして、溶解性分離膜は、ポリメチルメタアクリレート（Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＭＭＡ）を用いて、５０～５００ｎｍの厚さのフィルムで形成した。また、第１の刺激発生保護層１１１ｃは、ポリイミドを用いて、１～１０μｍの厚さのフィルムで形成した。

ｂ）第１の刺激発生保護層１１１ｃの上面に、ＬＤＥ用導線１１１ａ、第２の刺激発生保護層１１１ｄを順次形成する。

ＬＤＥ用導線１１１ａは、前記で形成された第１の刺激発生保護層１１１ｃの上面に、ＬＤＥ用導線形成用パターンが形成され、以後、蒸着により形成される。ＬＤＥ用導線形成用パターンは、フォトリソグラフィ工程により形成される。ＬＤＥ用導線１１１ａは、熱蒸発器、スパッタ、電子ビーム蒸発器などにより蒸着される。本実験例では、ＬＤＥ用導線１１１ａは、電子ビーム蒸発器により蒸着された。ＬＤＥ用導線１１１ａは、下部接着層及びメイン導線層に分けて蒸着される。下部接着層は、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）などにより、３～１０ｎｍの厚さで蒸着して形成され、メイン導線層は、下部接着層の上方に、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）などを用いて、５００ｎｍ以上の厚さで蒸着して形成される。メイン導線層は、ＬＤＥ１１１ｂを相互連結する機能をし、その厚さが５００ｎｍ未満であると、導電性低下により、ＬＤＥ１１１ｂの発光強度に偏差が大きく増加して、性能低下が発生することになる。

第２の刺激発生保護層１１１ｄは、ポリイミド（ＰＩ）を用いて、１～１０μｍの厚さのフィルムで形成される。以後、第２の刺激発生保護層１１１ｄは、ＬＤＥ１１１ｂとＬＤＥ用導線１１１ａを連結する地点を露出するために、エッチングされる。具体的に、第２の刺激発生保護層１１１ｄは、刺激発生保護層エッチング用パターンが、フォトリソグラフィ工程により形成された後、エッチングが行われる。本実験例では、反応性イオンエッチングにより、第２の刺激発生保護層１１１ｄをエッチングした。

ｃ）治療刺激発生部材形成用基板を分離膜除去用溶媒に浸し、溶解性分離膜を溶かして、製造中の治療刺激発生部材１１１を、治療刺激発生部材形成用基板から取り外す。本実験例において、分離膜除去用溶媒は、ポリメチルメタアクリレートを溶かすアセトンを用いた。以後、製造中の治療刺激発生部材１１１を、準備された支持板１１０に、第１の刺激発生保護層１１１ｃが支持板１１０に向かうように転写する。支持板１１０は、電子糸形成用基板に、スピンコート、ドロップキャスティングなどの方法により形成された状態で提供される。本実験例では、ガラス基板である電子糸形成用基板に、白い染色物質と混合したＥｃｏｆｌｅｘで支持板１１０を、３０～６０μｍの厚さで形成した後、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）スタンプ、高温剥離テープ、水剥離テープなどを用いて、支持板１１０に製造中の治療刺激発生部材１１１を転写した。この後、ＬＤＥ１１１ｂを、第２の刺激発生保護層１１１ｄの上面に位置させた後、銀エポキシのようなショルダー物質を用いて、ＬＤＥ１１１ｂを、ＬＤＥ用導線１１１ａに連結する。ＬＤＥ１１１ｂの厚さは、５～５０μｍの範囲を有する。ＬＤＥ１１１ｂとＬＤＥ用導線１１１ａが電気的、物理的に固く連結されるように、熱硬化処理される。この後、治療刺激発生部材１１１の上面に、第２の支持板１１０を形成する。本実験例において、第２の支持板１１０は、Ｅｃｏｆｌｅｘを用いて、３０～６０μｍの厚さでコートする方式で形成された。

ｄ）センサモジュール形成用基板に、溶解性分離膜をフィルム状に形成し、溶解性分離膜の上面に、センサ保護層１１４、及びセンサ層１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃを順次形成する。ここで、センサモジュール１１３の最も上面には、センサ保護層１１４が形成される。

本実験例では、センサモジュール形成用基板は、シリコン基板などが用いられる。また、溶解性分離膜は、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）を用いて、５０～５００ｎｍの厚さのフィルムで形成した。更に、センサ保護層１１４は、ポリイミドを用いて、１～１０μｍの厚さのフィルムで形成した。

また、ひずみセンサ層１１３ａにおいて、ひずみセンサは、別の基板において、シリコン（Ｓｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）などの物質を、電子ビーム蒸発器、熱蒸発器、スパッタなどの方法により蒸着して形成した後、他の基板からの転写により、先に形成されたセンサ保護層１１４の上面に、５０乃至５００ｎｍの厚さで形成される。以後、ひずみセンサ用導線は、ひずみセンサ用導線形成用パターンが形成された後、蒸着により形成される。ひずみセンサ用導線形成用パターンは、フォトリソグラフィ工程により形成される。ひずみセンサ用導線は、下部接着層及びメイン導線層に分けて蒸着可能である。下部接着層は、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）などにより、３～１０ｎｍの厚さで蒸着して形成され、メイン導線層は、下部接着証の上側に、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）などを用いて、５００ｎｍ以上の厚さで蒸着して形成される。この後、センサ保護層１１４が上面に形成される。センサ保護層１１４は、ポリイミドを用いて、１～１０μｍの厚さのフィルムで形成した。

また、温度センサ層１１３ｂにおいて、温度センサは、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）などの物質を用いて、３０乃至１００ｎｍ厚さで蒸着及びパターニングして、先に形成されたセンサ保護層１１４に形成する。以後、温度センサ用導線が形成される。温度センサ用導線は、温度センサ用導線形成用パターンが形成された後、蒸着により形成される。温度センサ用導線形成用パターンは、フォトリソグラフィ工程により形成される。温度センサ用導線は、下部接着層及びメイン導線層に分けて蒸着可能である。下部接着層は、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）などにより、３～１０ｎｍの厚さで蒸着して形成され、メイン導線層は、下部接着層の上方に、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）などを用いて、５００ｎｍ以上の厚さで蒸着して形成される。この後、センサ保護層１１４が上面に形成される。

また、筋電センサ層１１３ｃにおいて、筋電センサは、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）などの物質を用いて、１００乃至１０００ｎｍの厚さで蒸着及びパターニングして、先に形成されたセンサ保護層１１４に形成する。以後、筋電センサ用導線が形成される。筋電センサ用導線は、筋電センサ用導線形成用パターンが形成された後、蒸着により形成される。筋電センサ用導線形成用パターンは、フォトリソグラフィ工程により形成される。筋電センサ用導線は、下部接着層及びメイン導線層に分けて蒸着可能である。下部接着層は、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）などにより、３～１０ｎｍの厚さで蒸着して形成され、メイン導線層は、下部接着層の上方に、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）などを用いて、５００ｎｍ以上の厚さで蒸着して形成される。この後、センサ保護層１１４が上面に形成される。

ｅ）センサモジュール形成用基板を分離膜除去用溶媒に浸し、溶解性分離膜を溶かして、センサモジュール１１３を、センサモジュール形成用基板から取り外す。本実験例において、分離膜除去用溶媒は、ポリメチルメタアクリレートを溶かすアセトンを用いた。以後、センサモジュール１１３を、センサ支持板１１２の上面に位置するように、治療刺激発生部材１１１に転写する。

ｆ）以後、電子糸１１を所定の幅に合わせて切った後、電子糸形成用基板から取り外す。

図７は、本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置が膀胱に設置される状態を説明する図である。

図７に示しているように、本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置１は、まず、電子網１０が膀胱の外側面に被せられる方式で固定され、これにより、電子網１０は、固定に、更なる外科的施術や接着性物質を要しない。以後、電子糸１１は、電子網１０に位置したバックル部１０３に挟まれる方式で電子網１０に結合される。電子網１０に提供されるバックル部１０３の数は、膀胱の個体やサイズによって調整することができる。ここで、電子糸１１は、センサモジュール１１３が膀胱に向かうように挟まれる。本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置１は、電子糸１１が電子網１０のバックル部１０３により、電子網１０に結合され、電子網と電子糸１１が固く結合され、電子糸１１は、膀胱に密接して接触した状態を維持することになる。

図８は、本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置の制御関係を示す図である。

図８に示しているように、コントローラ１３は、感知センサで受信される信号によって、治療刺激発生部材１１１を制御する。コントローラ１３は、生体内部（例えば、皮膚組織に挿入又は付着）に配設されるか、生体の外に位置することができる。

コントローラ１３は、動作制御部１３１と、通信部１３２と、電源部１３３とを含む。

動作制御部１３１は、感知センサ、及び治療刺激発生部材１１１に連結される。動作制御部１３１は、ＬＤＥ用導線１１１ａ、ひずみセンサ用導線、温度センサ用導線、筋電センサ用導線にそれぞれ連結される。動作制御部１３１は、ひずみセンサで受信される信号から、膀胱の膨張状態を感知する。動作制御部１３１は、温度センサで受信される信号から、膀胱の温度を感知する。動作制御部１３１は、筋電センサで受信される信号から、膀胱の筋肉、神経で発生する活動電位を感知する。動作制御部１３１は、膀胱の膨張程度、膀胱の温度、活動電位の大きさの少なくとも１つ又は２つ以上が所定値以上であると、治療刺激発生部材１１１を動作させて、膀胱に治療のための刺激が加えられるようにする。一例として、動作制御部１３１は、膀胱の膨張程度及び膀胱の温度が所定値以上になると、活動電位を、大きさを繰り返して受信し、活動電位の大きさが所定値以上になると、治療刺激発生部材１１１を動作させる方式で動作する閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ）システムで構成することができる。

通信部１３２は、動作制御部１３１が感知センサから受信した信号、動作制御部１３１による治療刺激発生部材１１１の制御態様を外部装置に送信する。また、通信部１３２は、外部装置から受信された信号を、動作制御部１３１に送信し、動作制御部１３１は、通信部１３２より伝達された信号によって、治療刺激発生部材１１１の動作状態を制御することができる。ここで、外部装置は、スマートフォン、スマートパッド、コンピュータなどである。通信部１３２は、低電力ブルートゥース（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）などのような無線ネットワークを基に、外部装置とデータ送受信することができる。

電源部１３３は、動作制御部１３１、通信部１３２が動作する電力を貯蔵する。電源部１３３は、高周波コイル（ＲＦ ｃｏｉｌ）などのような構造を含むように構成され、無線充電可能に提供される。

図９は、本発明の第１の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置を、実際にハツカネズミの膀胱に付着して使用する状態を示す図であり、図１０は、図９による使用過程で発生した信号を示す図である。

図９及び図１０に示しているように、コントローラ１３は、感知センサで受信された信号が所定値以上になると、治療刺激発生部材１１１を動作させ、これにより、光遺伝学的刺激により排尿が行われ、感知センサで受信される信号の大きさが速い速度で安定化することが確認できる。また、感知センサで受信された信号の変化及び治療刺激発生部材１１１の動作が安定して繰り返すことが確認できる。更に、電子網１０及び電子糸１１は、膨張及び収縮可能であり、膀胱の体積変化にも、膀胱に密着した状態を維持する。

図１１は、第２の実施形態による生体挿入型膀胱治療装置を示す図であり、図１２は、第２の実施形態による生体挿入型膀胱治療装置の実物写真である。

図１１及び図１２に示しているように、本発明の第２の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置２は、電子網２０と、電子糸２１と、コントローラ２２とを含む。

本発明の第２の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置２は、膀胱の外側の周りに設置されて、膀胱の活動をモニタリングし、膀胱に排尿障害を治癒し、排尿活動を促進する治療用刺激を加えるようにする。

電子網２０は、膀胱の外側の周りに被せられる形状に設置可能に設けられる。電子網２０は、高分子素材からなる。電子網２０は、ゴム素材からなり、伸縮性を有する。一例として、電子網２０は、シリコンに基づくゴム素材、生分解性プラスチック、バイオポリマー、ＰＢＡＴなどである。

図１３は、図１１における電子網を示す図である。

図１３に示しているように、電子網２０は、内側支持部２００と、外側支持部２０１と、補助支持部２０２と、バックル部２０３とを含む。

内側支持部２００は、リング状からなる。内側支持部は、少なくとも１つ以上の区間で千鳥部を含む。これにより、内側支持部２００は、千鳥部が広がる形態に形状が変形する。

外側支持部２０１は、リング状からなり、内側支持部２００の外側領域に位置する。外側支持部２０１は、少なくとも１つ以上の区間で千鳥部を含む。これにより、外側支持部２０１は、千鳥部が広がる形態に形状が変形する。

補助支持部２０２は、内側支持部２００と外側支持部２０１を互いに連結する。補助支持部２０２は、内側支持部２００及び外側支持部２０１の周方向に沿って、互いに少なくとも１つ以上設けられる。補助支持部２０２が複数設けられる場合、内側支持部２００及び外側支持部２０１の周方向に沿って、互いに等間隔で配列される。また、補助支持部２０２が複数設けられる場合、内側支持部２００を基準に互いに対向して位置する形状に配列される。補助支持部２０２は、少なくとも１つ以上の区間で千鳥部を含む。これにより、補助支持部２０２は、千鳥部が広がる形態に形状が変形する。

補助支持部２０２は、内側補助支持部２０２ａと、外側補助支持部２０２ｂとを含む。内側補助支持部２０２ａは、両端部がそれぞれ、内側支持部２００及び外側支持部２０１に連結される。外側補助支持部２０２ｂは、外側補助支持部２０２ｂから、内側補助支持部２０２ａの反対方向に延在する。

バックル部２０３は、補助支持部２０２に連結される。バックル部２０３は、内側補助支持部２０２ａ又は外側補助支持部２０２ｂに連結される。図１３には、バックル部２０３が、外側補助支持部２０２ｂに連結された場合を示している。

バックル部２０３は、少なくとも１つ以上の孔を形成し、線状の構造物を挿入して連結される。一例として、バックル部２０３は、リング状をもって、補助支持部２０２の一部区間に連結され、補助支持部２０２の両側にそれぞれ、１つの孔を形成する。バックル部２０３は、全ての補助支持部２０２に設けられるか、又は、補助支持部２０２の一部に形成される。

電子網２０は、第１の実施形態による生体挿入型膀胱治療装置１の電子網１０と同様な方法で製造される。

電子網２０の一面には、治療刺激発生部材２０５が位置する。治療刺激発生部材２０５は、膀胱に電気的刺激を与える。治療刺激発生部材２０５は、第１の電極２０６と、第２の電極２０７とを含む。第１の電極２０６及び第２の電極２０７は、同数で互いに対をなし、第１の電極２０６及び第２の電極２０７の１つは、ソース電極として機能し、他の１つは、グラウンド電極として機能する。内側補助支持部２０２ａには、第１の電極２０６と第２の電極２０７を連結する電極連結用導線が位置する。治療刺激発生部材２０５は、発生部材連結導線２０ａを介して、コントローラ２２に連結される。発生部材連結導線２０ａは、少なくとも１つ以上の区間で千鳥部を含む。

第１の電極２０６は、内側支持部２００に位置し、第２の電極２０７は、外側支持部２０１に位置する。第１の電極２０６及び第２の電極２０７はそれぞれ、内側支持部２００及び外側支持部２０１の周方向に沿って、複数設けられる。第１の電極２０６及び第２の電極２０７はそれぞれ、内側補助支持部２０２ａが、内側支持部２００及び外側支持部２０１に連結される領域に位置する。第１の電極２０６及び第２の電極２０７はそれぞれ、内側支持部２００及び外側支持部２０１の周方向に沿って、複数が等間隔で位置する。

治療刺激発生部材２０５は、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）などのような金属性素材が、電子網２０の一面に付着して形成される。一例として、治療刺激発生部材２０５は、電気めっき方法により、電子網２０に形成される。

図１４は、図１１における電子糸の縦断面構造を概略的に示す図である。

図１４に示しているように、電子糸２１は、センサ支持板２１２と、センサモジュール２１３とを含む。

電子糸２１は、膀胱の状態を測定する。

センサ支持板２１２は、所定の幅を有する糸構造である。ここで、センサ支持板２１２の幅は、バックル部２０３の孔のサイズに対応し、バックル部２０３に挿入可能に設けられる。センサ支持板２１２は、高分子素材からなる。一例として、センサ支持板２１２は、シリコンに基づくゴム素材、生分解性プラスチック、バイオポリマー、ＰＢＡＴなどである。センサ支持板２１２は、数十マイクロメーターの厚さを有する。

センサモジュール２１３は、膀胱の状態を感知する。センサモジュール２１３は、センサ支持板２１２の上面に付着される。センサモジュール２１３は、センサ層２１３ａ、２１３ｂと、センサ保護層２１４とを含む。センサモジュール２１３は、センサモジュール連結導線２１ａを介して、コントローラ２２に連結される。センサモジュール連結導線２１ａは、少なくとも１つ以上の区間で千鳥部を含む。

センサ層２１３ａ、２１３ｂは、膀胱の状態を感知する感知センサを含む。センサ層２１３ａ、２１３ｂは、ひずみセンサ層２１３ａと、筋電センサ層２１３ｂとを含む。感知センサは、ひずみセンサ、筋電センサを含む。

ひずみセンサ層２１３ａは、歪みを感知する。ひずみセンサ層２１３ａは、ひずみセンサと、ひずみセンサを連結するひずみセンサ用導線とを含む。

筋電センサ層２１３ｂは、筋電図を感知する。筋電センサ層２１３ｂは、筋電センサ、及び筋電センサを連結する筋電センサ用導線を含む。

ひずみセンサ層２１３ａ及び筋電センサ層２１３ｂは、互いに積層される。ここで、ひずみセンサ層２１３ａ及び筋電センサ層２１３ｂが積層される順序は、制限がない。すなわち、ひずみセンサ層２１３ａが下方に位置するか、筋電センサ層２１３ｂが下方に位置することができる。

センサ保護層２１４は、ひずみセンサ層２１３ａ及び筋電センサ層２１３ｂの間に挟まれる。また、センサ保護層２１４は、ひずみセンサ層２１３ａ及び筋電センサ層２１３ｂが積層されているセンサ層２１３ａ、２１３ｂの上面、下面に位置する。

電子糸２１の製造方法は、センサ支持板２１２の製造過程が第１の実施形態による電子糸１１の製造方法において、支持板１１０に代替され、第１の実施形態による電子糸１１の刺激発生部材の製造過程が省略されることの他には、図６と同様であるので、重複する説明は、省略する。

図１５は、本発明の第２の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置の制御関係を示す図である。

図１５に示しているように、コントローラ２２は、感知センサで受信される信号によって、治療刺激発生部材２０５を制御する。コントローラ２２は、生体内部（例えば、皮膚組織に挿入又は付着）に配設されるか、生体の外に位置する。

コントローラ２２は、動作制御部２２１と、通信部２２２と、電源部２２３とを含む。

動作制御部２２１は、感知センサ及び治療刺激発生部材２０５に連結される。動作制御部２２１は、発生部材連結導線２０ａを介して、治療刺激発生部材２０５に連結される。動作制御部２２１は、センサモジュール連結導線２１ａを介して、ひずみセンサ用導線、筋電センサ用導線にそれぞれ連結される。動作制御部２２１は、ひずみセンサで受信される信号から、膀胱の膨張状態を感知する。動作制御部２２１は、筋電センサで受信される信号から、膀胱の筋肉、神経で発生する活動電位を感知する。動作制御部２２１は、膀胱の膨張程度、活動電位の大きさの１つ又は２つが所定値以上であると、治療刺激発生部材２０５を動作させ、膀胱に治療のための刺激が加えられるようにする。一例として、動作制御部２２１は、膀胱の膨張程度、活動電位を大きさが所定値以上である状態が所定の時間維持されると、治療刺激発生部材２０５を動作させる方式で動作する閉ループシステムで構成される。

通信部２２２は、動作制御部２２１が感知センサから受信した信号、動作制御部２２１による治療刺激発生部材２０５の制御態様を、外部装置に送信する。また、通信部２２２は、外部装置から受信された信号を動作制御部２２１に送信し、動作制御部２２１は、通信部２２２より伝達された信号により、治療刺激発生部材２０５の動作状態を制御することができる。ここで、外部装置は、スマートフォン、スマートパッド、コンピュータなどである。通信部２２２は、低電力ブルートゥース（登録商標）などのような無線ネットワークを基に、外部装置とデータ送受信可能である。

電源部２２３は、動作制御部２２１、通信部２２２が動作する電力を貯蔵する。電源部２２３は、高周波コイル（ＲＦ ｃｏｉｌ）などのような構造を含み、無線充電可能に設けられる。

図１６は、本発明の第２の実施形態に係る生体挿入型膀胱治療装置を、実際にハツカネズミの膀胱に付着して使用される状態を示す図であり、図１７は、図１６による使用過程で発生した信号を示す図である。

図１６及び図１７に示しているように、コントローラ２２は、感知センサで受信された信号が所定値以上になると、治療刺激発生部材２０５を動作させ、これにより、電気的刺激で排尿が行われ、感知センサで受信される信号の大きさが速い速度で安定化することが確認できる。また、感知センサで受信された信号の変化及び治療刺激発生部材２０５の動作が安定して繰り返されることが確認できる。また、電子網２０及び電子糸２１は、膨張及び収縮可能であり、膀胱の体積変化にも膀胱に密着した状態を維持する。

以上、本発明を好適な実施形態を用いて詳しく説明したが、本発明の範囲は、特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲により解析されるべきである。また、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲から逸脱しない範囲で多くの修正と変形が可能であることを理解するだろう。

Claims (6)

1. 膀胱の外側周囲に被せられる形状に設置可能な網と、
   前記網に挟まれる方式で前記網に結合され、細長く延び、膀胱の状態を測定する構造体とを含み、
   前記構造体は、
   伸縮性素材からなり、細長く延び、所定の幅を有する支持板と、
   前記支持板の上面に付着され、刺激を発生させる治療刺激発生部材と、
   前記治療刺激発生部材の上面に付着され、伸縮性素材からなるセンサ支持板と、
   前記センサ支持板の上面に付着されるとともに積層配置されて、前記膀胱の状態を測定する複数の感知センサと、
   これら感知センサ間に介在するセンサ保護層とを含むことを特徴とする生体挿入型膀胱治療装置。
2. 前記網は、リング状の内側支持部と、
   リング状からなり、前記内側支持部の外側領域に位置する外側支持部と、
   前記内側支持部及び前記外側支持部を互いに連結する補助支持部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の生体挿入型膀胱治療装置。
3. 前記網は、更に、前記補助支持部に連結され、前記構造体が挟まれる孔を形成するバックル部を含むことを特徴とする請求項２に記載の生体挿入型膀胱治療装置。
4. 前記治療刺激発生部材は、互いに対をなすように設けられる第１の電極及び第２の電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の生体挿入型膀胱治療装置。
5. 前記複数の感知センサは、ひずみセンサ、温度センサ、及び筋電センサを含み、
   前記センサ保護層は、前記ひずみセンサと前記温度センサの間、及び前記温度センサと前記筋電センサの間、のそれぞれに設けられることを特徴とする請求項１に記載の生体挿入型膀胱治療装置。
6. 更に、前記感知センサに連結され、受信される信号から、膀胱の活動をモニタリングするコントローラを含むことを特徴とする請求項１に記載の生体挿入型膀胱治療装置。