JPWO2014109391A1 - Living tissue substitute manufacturing equipment - Google Patents

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健純 近藤
健純 近藤
勉 足立
勉 足立
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博司 前川
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Abstract

生体組織の代替物製造装置は、生体内に挿入されて、流動性を有する硬化性物質を前記生体内に送り込む送り込み部と、前記送り込み部により送り込まれた硬化性物質の流動性を前記生体内で低減させることにより、生体組織の代替物を成形する代替物成形部と、を備える。An apparatus for manufacturing a substitute for living tissue includes a feeding section that is inserted into a living body and feeds a curable substance having fluidity into the living body, and the fluidity of the curable substance fed by the feeding section. And a substitute molding part that molds a substitute for biological tissue.

Description

関連出願の相互参照Cross-reference of related applications

本国際出願は、2013年1月11日に日本国特許庁に出願した日本国特許出願第2013−3752号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2013−3752号の全内容を本国際出願に援用する。   This international application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-3752 filed with the Japan Patent Office on January 11, 2013, and all of Japanese Patent Application No. 2013-3752 The contents are incorporated into this international application.

本発明は、生体組織の代替物を製造するための装置に関する。なお、本明細書において、生体とは、人間のみに限らず広く動物全体を示し、生体内とは、生体のうち皮膚又は粘膜によって外気と隔離された部分、外気と連通した咽頭より奥の部分、及び、外気と連通した臓器内を示すものとする。   The present invention relates to an apparatus for producing a substitute for biological tissue. In the present specification, the living body refers to not only a human but also the whole animal, and the living body refers to a part of the living body that is isolated from the outside air by the skin or mucous membrane, a part that is deeper than the pharynx communicating with the outside air And the inside of an organ communicating with outside air.

従来、心臓弁,血管,関節等の生体組織に異常がある場合、それらの生体組織を、人工の代替物又は他の生体から取得された代替物で置換する様々な手術がなされている。但し、これらの手術では、多くの場合、患者の体外で製造された人工の代替物が、開腹手術等の、侵襲性(すなわち、検査、手術等において肉体の状態を乱す外部からの刺激の大きさ)が比較的高い手術によって、患者の体内に設置される場合が多い。   Conventionally, when there are abnormalities in living tissues such as heart valves, blood vessels, and joints, various operations have been performed to replace those living tissues with artificial substitutes or substitutes obtained from other living bodies. However, in these operations, in many cases, artificial substitutes manufactured outside the patient's body are invasive, such as laparotomy (ie, the magnitude of external stimulation that disturbs the physical condition in examination, surgery, etc.) In many cases, it is placed in the patient's body by a relatively high degree of surgery.

これに対して、近年、内視鏡やカテーテルを使用した侵襲性の低い手術方法が、種々研究されている。人工の代替物を設置する低侵襲性手術としては、例えば、人工心臓弁を生体内の心臓弁輪に設置する手術において、折り畳んでカテーテルの先端に装着された人工心臓弁を、心臓弁輪の近傍で広げて設置する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   On the other hand, in recent years, various studies have been conducted on low-invasive surgical methods using an endoscope or a catheter. As a minimally invasive operation for installing an artificial substitute, for example, in an operation in which an artificial heart valve is installed in a heart annulus in a living body, an artificial heart valve that is folded and attached to the tip of a catheter is replaced with a heart valve annulus. A method of spreading and installing in the vicinity has been proposed (for example, see Patent Document 1).

特開2010−518977号公報JP 2010-518977 A

ところが、特許文献1の方法で設置される人工心臓弁は、折り畳んだときにカテーテルの先端に装着可能な形状に設計される必要がある。このため、特許文献1の方法で設置される人工心臓弁は、大規模な開腹手術によって設置される人工心臓弁に比べて、設計の自由度が低い。したがって、特許文献1の方法では、患者の社会復帰に十分な機能を有する人工心臓弁が設置できない可能性もある。本発明の一側面においては、所望の形状に近い形状を有する代替物を、生体内で成形することができる装置を提供することが望ましい。   However, the artificial heart valve installed by the method of Patent Document 1 needs to be designed in a shape that can be attached to the distal end of the catheter when folded. For this reason, the artificial heart valve installed by the method of patent document 1 has a low design freedom compared with the artificial heart valve installed by large-scale laparotomy. Therefore, in the method of Patent Document 1, there is a possibility that an artificial heart valve having a function sufficient for a patient to return to society cannot be installed. In one aspect of the present invention, it is desirable to provide an apparatus that can mold an alternative having a shape close to a desired shape in vivo.

本発明の第1局面の生体組織の代替物製造装置は、生体内に挿入されて、流動性を有する硬化性物質を前記生体内に送り込む送り込み部と、前記送り込み部により送り込まれた硬化性物質の流動性を前記生体内で低減させることにより、生体組織の代替物を成形する代替物成形部と、を備えたことを特徴とする。   The apparatus for manufacturing a substitute for living tissue according to the first aspect of the present invention includes a feeding part that is inserted into a living body and feeds a curable substance having fluidity into the living body, and the curable substance fed by the feeding part. And a substitute molding part that molds a substitute for a living tissue by reducing the fluidity of the body in the living body.

このように構成された第1局面の生体組織の代替物製造装置では、送り込み部は、生体内に挿入されて、流動性を有する硬化性物質を前記生体内に送り込む。すると、代替物成形部は、前記送り込み部により送り込まれた硬化性物質の流動性を前記生体内で低減させることにより、生体組織の代替物を成形する。このため、前記代替物は、生体内で成形されることができる。また、その代替物も、送り込み部と代替物成形部との協働によって成形されるので、高い自由度で設計されることができる。従って、本発明の装置が利用されれば、所望の形状に近い形状を有する代替物を、生体内で成形することが可能となる。   In the biological tissue substitute manufacturing apparatus of the first aspect configured as described above, the feeding section is inserted into the living body and feeds a curable substance having fluidity into the living body. Then, the substitute molding unit molds the substitute for the living tissue by reducing the fluidity of the curable substance fed by the feeding unit in the living body. For this reason, the substitute can be molded in vivo. Moreover, since the substitute is also shape | molded by cooperation of an infeed part and an alternative shaping | molding part, it can be designed with a high freedom degree. Therefore, if the apparatus of the present invention is used, an alternative having a shape close to a desired shape can be molded in vivo.

本発明の第2局面の生体組織の代替物製造装置は、第1局面の生体組織の代替物製造装置において、前記送り込み部は、前記生体内で硬化性物質を吐出するノズルを備え、前記代替物成形部は、前記ノズルから吐出された硬化性物質に電磁波、放射線又は超音波を照射することで当該硬化性物質の流動性を低減させ、更に、前記代替物の3次元形状を記憶した記憶部と、前記ノズルが前記吐出を行う位置、吐出方向もしくは吐出タイミング、又は、前記代替物成形部が前記照射を行う位置、照射方向もしくは照射タイミングの、少なくともいずれか1つを、前記記憶部に記憶された前記3次元形状に基づいて制御する制御部と、を備えている。   The biological tissue substitute manufacturing apparatus according to a second aspect of the present invention is the biological tissue substitute manufacturing apparatus according to the first aspect, wherein the feeding section includes a nozzle for discharging a curable substance in the living body, The object molding unit reduces the fluidity of the curable substance by irradiating the curable substance discharged from the nozzle with electromagnetic waves, radiation, or ultrasonic waves, and further stores the three-dimensional shape of the substitute. And at least one of the position where the nozzle performs the discharge, the discharge direction or the discharge timing, or the position where the substitute molding unit performs the irradiation, the irradiation direction or the irradiation timing, in the storage unit And a control unit that performs control based on the stored three-dimensional shape.

このため、代替物成形部は、生体内で送り込み部のノズルから吐出された硬化性物質に電磁波、放射線又は超音波を照射することで、当該硬化性物質の流動性を低減させる(例えば硬化させる)。このとき、前記ノズルが前記吐出を行う位置、吐出方向もしくは吐出タイミング、又は、前記代替物成形部が前記照射を行う位置、照射方向もしくは照射タイミングの、少なくともいずれか1つが、記憶部に記憶された前記3次元形状に基づいて、制御部により制御される。このため、前記代替物を所望の前記3次元形状に容易に成形することができる。   For this reason, an alternative shaping | molding part reduces the fluidity | liquidity of the said curable substance by irradiating electromagnetic waves, a radiation, or an ultrasonic wave to the curable substance discharged from the nozzle of the sending part in the living body (for example, it hardens | cures) ). At this time, at least one of the position where the nozzle performs the discharge, the discharge direction or the discharge timing, or the position where the substitute molding unit performs the irradiation, the irradiation direction, or the irradiation timing is stored in the storage unit. Based on the three-dimensional shape, it is controlled by the control unit. For this reason, the substitute can be easily formed into the desired three-dimensional shape.

本発明の第3局面の生体組織の代替物製造装置は、第1局面の生体組織の代替物製造装置において、前記送り込み部は、前記生体内に送り込まれた後に前記生体内で流動性が低減する硬化性物質を、前記生体内に送り込み、前記代替物成形部は、前記送り込み部により送り込まれた硬化性物質の流動性が低減する位置を調整することにより、生体組織の代替物を成形する。   The biological tissue substitute manufacturing apparatus according to a third aspect of the present invention is the biological tissue substitute manufacturing apparatus according to the first aspect, wherein the feeding section has reduced fluidity in the living body after being fed into the living body. The curable substance to be fed is fed into the living body, and the substitute molding unit molds the substitute for the living tissue by adjusting the position where the fluidity of the curable substance fed by the feeding part is reduced. .

このため、送り込み部は、生体内に挿入されて、前記生体内に送り込まれた後に前記生体内で流動性が低減する硬化性物質を、前記生体内に送り込む。すると、代替物成形部は、前記送り込み部により送り込まれた硬化性物質の流動性が低減する位置を調整することにより、生体組織の代替物を成形する。このため、前記代替物は、生体内で成形されることができる。また、その代替物も、送り込み部と代替物成形部との協働によって成形されるので、高い自由度で設計されることができる。従って、この場合も、所望の形状に近い形状を有する代替物を、生体内で成形することが可能となる。   For this reason, a sending part sends in the said living body the sclerosing | hardenable substance in which fluidity | liquidity reduces in the said living body after being inserted in the living body and being sent in the said living body. Then, the substitute molding unit molds the substitute for the living tissue by adjusting the position where the fluidity of the curable substance fed by the feeding unit is reduced. For this reason, the substitute can be molded in vivo. Moreover, since the substitute is also shape | molded by cooperation of an infeed part and an alternative shaping | molding part, it can be designed with a high freedom degree. Therefore, also in this case, an alternative having a shape close to a desired shape can be molded in vivo.

次に、本発明の実施形態としての生体組織の代替物製造装置(以下、単に代替物製造装置又は装置という場合がある)について一例を挙げて説明する。   Next, an alternative manufacturing apparatus for living tissue as an embodiment of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as an alternative manufacturing apparatus or apparatus) will be described with an example.

第1実施形態の代替物製造装置の概要を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the outline | summary of the alternative manufacturing apparatus of 1st Embodiment. その代替物製造装置の要部の構成を詳細に表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the principal part of the substitute manufacturing apparatus in detail. その代替物製造装置の制御系の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the control system of the alternative manufacturing apparatus. その制御系で実行される処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the process performed with the control system. その処理の前段部の動作を表す説明図である。It is explanatory drawing showing operation | movement of the front | former part of the process. その処理で成形された代替物の構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the substitute shape | molded by the process. 第2実施形態の代替物製造装置におけるX線照射部・撮影部の配置を表す説明図である。It is explanatory drawing showing arrangement | positioning of the X-ray irradiation part and imaging | photography part in the alternative manufacturing apparatus of 2nd Embodiment. その代替物製造装置に係る制御系の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the control system which concerns on the alternative manufacturing apparatus. その制御系で実行される処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the process performed with the control system. 第3実施形態の代替物製造装置の要部構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the principal part structure of the substitute manufacturing apparatus of 3rd Embodiment. 第4実施形態の代替物製造装置の要部構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the principal part structure of the substitute manufacturing apparatus of 4th Embodiment. その代替物製造装置に係る制御系の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the control system which concerns on the alternative manufacturing apparatus. その制御系で実行される処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the process performed with the control system. その処理による代替物成形過程を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the substitute shaping | molding process by the process. 第5実施形態の代替物製造装置の要部構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the principal part structure of the substitute manufacturing apparatus of 5th Embodiment. その代替物製造装置に係る制御系の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the control system which concerns on the alternative manufacturing apparatus. その制御系で実行される処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the process performed with the control system. その処理で成形された代替物の構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the substitute shape | molded by the process. 第6実施形態の代替物製造装置の要部構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the principal part structure of the substitute manufacturing apparatus of 6th Embodiment. その代替物製造装置に係る制御系の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the control system which concerns on the alternative manufacturing apparatus. その制御系で実行される処理を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the process performed with the control system. その処理で成形された代替物の構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the substitute shape | molded by the process. その処理で成形された他の代替物の構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the other alternative shape | molded by the process. 第6実施形態の変形例としての代替物製造装置の構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the substitute manufacturing apparatus as a modification of 6th Embodiment. 第6実施形態の他の変形例としての代替物製造装置の構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the substitute manufacturing apparatus as another modification of 6th Embodiment. 第6実施形態の更に他の変形例としての代替物製造装置の構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the substitute manufacturing apparatus as another modification of 6th Embodiment. 第7実施形態の代替物製造装置の要部構成を表す斜視図である。It is a perspective view showing the principal part structure of the substitute manufacturing apparatus of 7th Embodiment.

1…代替物製造装置 3,490…コントローラ 3A…制御部
3D…データベース 5…X線撮影装置 10,310,410…針部材
20,200…成形ヘッド 23,203,323,411…ノズル
25,418…X線照射部 30…アンカー 35…糸
37…ネット 55…シート状挿通可能部 61…第1X線照射部
63…第2X線照射部 65…第3X線照射部 99…人工心臓弁
199…成形用袋 205…レーザ光照射部 295…係合部
299…人工血管 325…ヒータ 397…ステント
470…プレート 484…毛細管 485…フィルタ
600…培養機器 610…管 620…培養室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Alternative manufacturing apparatus 3,490 ... Controller 3A ... Control part 3D ... Database 5 ... X-ray imaging apparatus 10,310,410 ... Needle member 20,200 ... Forming head 23,203,323,411 ... Nozzle 25,418 ... X-ray irradiation part 30 ... Anchor 35 ... Thread 37 ... Net 55 ... Sheet-like insertable part 61 ... First X-ray irradiation part 63 ... Second X-ray irradiation part 65 ... Third X-ray irradiation part 99 ... Artificial heart valve 199 ... Molding Bag 205 ... Laser light irradiation part 295 ... Engagement part 299 ... Artificial blood vessel 325 ... Heater 397 ... Stent 470 ... Plate 484 ... Capillary tube 485 ... Filter 600 ... Culture equipment 610 ... Tube 620 ... Culture chamber

次に、本発明の各種実施形態を図面と共に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施できることはいうまでもない。   Next, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention.

[第1実施形態の構成]
図1は、代替物の一例としての人工心臓弁99(図6参照)を患者の心臓弁輪95(図5B参照)に設置するための第1実施形態としての代替物製造装置1を表す模式図である。図1に示すように、この代替物製造装置1は、コンピュータを含む制御部3Aを備えたコントローラ3を中心に構成されており、そのコントローラ3には、患者の患部を撮影する周知のX線撮影装置5が接続されている。また、コントローラ3には、2本のマニピュレータ7,9が装着されており、一方のマニピュレータ7には針部材10が、もう一方のマニピュレータ9には成形ヘッド20が、それぞれ装着されている。
[Configuration of First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an alternative manufacturing apparatus 1 as a first embodiment for installing an artificial heart valve 99 (see FIG. 6) as an example of an alternative to a heart valve annulus 95 (see FIG. 5B) of a patient. FIG. As shown in FIG. 1, the substitute manufacturing apparatus 1 is mainly configured by a controller 3 having a control unit 3A including a computer. The controller 3 includes a well-known X-ray for imaging an affected part of a patient. An imaging device 5 is connected. Further, two manipulators 7 and 9 are attached to the controller 3, a needle member 10 is attached to one manipulator 7, and a molding head 20 is attached to the other manipulator 9.

図2Bは、針部材10の構成を詳細に表す模式図である。図2Bに示すように、針部材10は、先端部10Aが封止された中空円筒状に構成された筐体10Bを備えている。筐体10Bの先端部10Aは、皮膚や筋肉,心臓壁等を貫通可能に尖って構成されている。筐体10Bの中空部には、複数のアンカー30が前記円筒形状の軸方向に並べて挿入されている。   FIG. 2B is a schematic diagram illustrating the configuration of the needle member 10 in detail. As shown in FIG. 2B, the needle member 10 includes a housing 10B configured in a hollow cylindrical shape with a distal end portion 10A sealed. The distal end portion 10A of the housing 10B is configured to be pointed so as to be able to penetrate skin, muscle, heart wall, and the like. In the hollow portion of the housing 10B, a plurality of anchors 30 are inserted side by side in the cylindrical axial direction.

なお、本実施形態におけるアンカー30は、組織縫合用の糸35を生体内(人体内)に固定するための固定部材である。ただし、このアンカー30は、骨に打ち込んだり螺合させたりするタイプのアンカーとは異なり、例えば特開2012−165880号公報等に記載のアンカーに類似する構成を有している。すなわち、図2Cに外観を斜視図で示すように、略円柱状の本体30Aの中心に、糸35が挿入される貫通孔30Bを有している。後述のように、生体組織に穿設された穴にこの本体30Aが係止されることによって、糸35を生体内に固定することができる。   The anchor 30 in the present embodiment is a fixing member for fixing the tissue suture thread 35 in the living body (human body). However, this anchor 30 has a configuration similar to the anchor described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-165880, unlike an anchor of a type that is driven into or screwed into a bone. That is, as shown in a perspective view in FIG. 2C, the through hole 30B into which the thread 35 is inserted is provided at the center of the substantially cylindrical main body 30A. As will be described later, the thread 35 can be fixed in the living body by locking the main body 30A in a hole formed in the living tissue.

また、本実施形態におけるアンカー30は、前記公報に記載のものとは異なり、貫通孔30Bの内径は糸35の外周よりも若干小さく設計されている。このため、アンカー30の貫通孔30Bに固定される糸35の位置を変更するためには、糸35の外周面と貫通孔30Bの内周面との間に作用する摩擦力F(図示せず)に抗してアンカー30を糸35に対して相対的に移動させる必要がある。本実施形態では、装着対象の生体組織から糸35の貫通方向にアンカー30が受ける押圧力よりも前記摩擦力Fの方が大きくなるように、貫通孔30Bの内径が設計されている。   Further, the anchor 30 in the present embodiment is designed so that the inner diameter of the through hole 30B is slightly smaller than the outer periphery of the thread 35, unlike the one described in the above publication. For this reason, in order to change the position of the thread | yarn 35 fixed to the through-hole 30B of the anchor 30, the frictional force F (not shown) which acts between the outer peripheral surface of the thread | yarn 35 and the inner peripheral surface of the through-hole 30B is shown. It is necessary to move the anchor 30 relative to the thread 35 against the above. In the present embodiment, the inner diameter of the through hole 30B is designed so that the frictional force F is greater than the pressing force received by the anchor 30 in the threading direction of the thread 35 from the living tissue to be attached.

このようなアンカー30を複数挿入された筐体10Bの側面には、アンカー30を1つずつ吐出可能な側孔11が形成されている。また、筐体10Bの中空部には、アンカー押圧部13が挿入されている。このアンカー押圧部13は、前述のように並べられた複数のアンカー30を針部材10の基端側(すなわち先端部10Aと反対側)から押圧可能である。   Side holes 11 through which the anchors 30 can be discharged one by one are formed on the side surface of the housing 10B in which a plurality of such anchors 30 are inserted. An anchor pressing portion 13 is inserted into the hollow portion of the housing 10B. The anchor pressing portion 13 can press the plurality of anchors 30 arranged as described above from the proximal end side of the needle member 10 (that is, the side opposite to the distal end portion 10A).

筐体10Bの中空部には、板バネ15が配設されている。この板バネ15は、前述のように並べられた複数のアンカー30と先端部10A側から対向し、かつ、側孔11と対向する側に凸に湾曲している。すなわち、板バネ15は、自身に圧接されたアンカー30を側孔11に向けて付勢する方向に湾曲している。このため、前記並べられた複数のアンカー30がアンカー押圧部13によって針部材10の基端側から押圧されると、板バネ15の付勢力により、側孔11から1つずつアンカー30が吐出される。   A leaf spring 15 is disposed in the hollow portion of the housing 10B. The leaf spring 15 is opposed to the plurality of anchors 30 arranged as described above from the distal end portion 10 </ b> A side and is convexly curved toward the side facing the side hole 11. That is, the leaf spring 15 is curved in a direction in which the anchor 30 pressed against itself is urged toward the side hole 11. For this reason, when the arranged anchors 30 are pressed from the proximal end side of the needle member 10 by the anchor pressing portion 13, the anchors 30 are discharged one by one from the side holes 11 by the urging force of the leaf spring 15. The

また、筐体10Bの側面には、針部材用カメラ17が設けられている。この針部材用カメラ17は、針部材10の先端方向の状況を撮影する。針部材用カメラ17の配設位置は、後述のようなアンカー30の設置作業の支障とならないように側孔11から十分に基端方向(すなわち、先端部10Aとは反対方向)に離れ、かつ、針部材10の先端方向の状況を十分に撮影できる位置に設定されている。なお、筐体10Bに対する針部材用カメラ17の配設位置は、図2Bに示された位置と異なってもよい。なお、図2Cには、針部材10の外観を斜視図で示したので参照されたい。   A needle member camera 17 is provided on the side surface of the housing 10B. This needle member camera 17 photographs the situation in the distal direction of the needle member 10. The disposition position of the needle member camera 17 is sufficiently separated from the side hole 11 in the proximal direction (that is, the direction opposite to the distal end portion 10A) so as not to hinder the installation work of the anchor 30 as described later, and The position in the distal direction of the needle member 10 is set at a position where it can be sufficiently imaged. In addition, the arrangement position of the needle member camera 17 with respect to the housing 10B may be different from the position shown in FIG. 2B. In addition, please refer to FIG. 2C because the external appearance of the needle member 10 is shown in a perspective view.

アンカー30の片面31は、平面であることが望ましく、他面32は、凹凸が付されていることが好ましい。片面31が平面とされることで、筐体10Bの中空部に収納された複数のアンカー30は、安定的に前記軸方向に並べて保持されることができる。他面32に凹凸が付されることで、アンカー30は当該他面32を平坦でない生体内の壁面に合わせて安定な状態で設置されることができる。アンカー30を構成する素材は、特に限定される訳ではないが、生物共存可能な物質で構成されていることが望ましく、例えば、チタン等を含む金属であっても、プラスチックやセラミックスであってもよい。   The one surface 31 of the anchor 30 is preferably a flat surface, and the other surface 32 is preferably provided with irregularities. Since the one surface 31 is a flat surface, the plurality of anchors 30 housed in the hollow portion of the housing 10B can be stably held side by side in the axial direction. By providing irregularities on the other surface 32, the anchor 30 can be placed in a stable state with the other surface 32 aligned with the in-vivo wall surface that is not flat. Although the material which comprises the anchor 30 is not necessarily limited, it is desirable that it is composed of a substance that can coexist with living organisms. For example, it may be a metal including titanium, a plastic, or a ceramic. Good.

各アンカー30は、片面31及び他面32の中心を貫通する貫通孔30Bに挿入された組織縫合用の糸35によって互いに接続されている。最も先端に配置されるアンカー30は、片面31を先端側に向けて糸35に固定されている。他のアンカー30は、隣接するアンカー30と片面31同士又は他面32同士が対向するように配置されている。また、各アンカー30は、前述の摩擦力Fに抗して移動させることで、糸35に対する位置を調整可能に装着されている。   The anchors 30 are connected to each other by a tissue suture thread 35 inserted into a through hole 30 </ b> B that penetrates the centers of the one side 31 and the other side 32. The anchor 30 arranged at the most distal end is fixed to the thread 35 with one side 31 facing the distal end side. The other anchors 30 are arranged so that the adjacent anchors 30 and the one side 31 or the other side 32 face each other. Each anchor 30 is mounted so that its position relative to the thread 35 can be adjusted by moving it against the frictional force F described above.

また、前記他のアンカー30のうち、他面32を筐体10Bの先端部10A側に向けて配設されるアンカー30には、その側面(円筒面状の外周面)に、ネット37が設けられている。ネット37は、糸35を中心とした円板状に広がる(図5B参照)。なお、ネット37は、筐体10Bの中空部内ではアンカー30の側面に沿って畳まれた状態で収納されている。また、このネット37は、組織縫合用の糸35と同様の素材によって構成されている。   Of the other anchors 30, the anchors 30 that are disposed with the other surface 32 facing the front end 10 </ b> A side of the housing 10 </ b> B are provided with a net 37 on the side surface (cylindrical outer peripheral surface). It has been. The net 37 spreads in a disk shape centered on the thread 35 (see FIG. 5B). The net 37 is housed in a folded state along the side surface of the anchor 30 in the hollow portion of the housing 10B. The net 37 is made of the same material as the tissue stitching thread 35.

前記他のアンカー30と糸35との間に作用する摩擦力Fは、アンカー30が心臓壁等の組織から糸35の貫通方向に受ける押圧力に対抗しうる程度に設定されている。医師は、必要に応じてアンカー30の間隔を予め調整しておく。すなわち、他面32同士を対向させた一対のアンカー30の間に配設される糸35(以下、この部分の糸35を糸35Aという場合がある。)は、施術がなされる心臓壁等の厚さ、又はその厚さよりも若干短い長さとなるように事前に調整される。一方、片面31同士を対向させた一対のアンカー30の間に配設される糸35(以下、この部分の糸35を糸35Bという場合がある。)は、ネット37の配設間隔よりも十分に長い長さとなるように事前に調整される。なお、アンカー30の位置調整は、アンカー30を加熱してアンカー30を膨張させるなどして前記摩擦力Fを減らした上でなされてもよい。   The frictional force F acting between the other anchor 30 and the thread 35 is set to such an extent that the anchor 30 can resist the pressing force that the anchor 30 receives from the tissue such as the heart wall in the penetration direction of the thread 35. The doctor adjusts the interval of the anchor 30 in advance as necessary. That is, a thread 35 (hereinafter, this part of the thread 35 may be referred to as a thread 35A) disposed between a pair of anchors 30 with the other surfaces 32 facing each other is a heart wall or the like on which treatment is performed. The thickness is adjusted in advance so as to be a length slightly shorter than the thickness. On the other hand, the thread 35 (hereinafter, this part of the thread 35 may be referred to as a thread 35B) disposed between the pair of anchors 30 whose one surfaces 31 are opposed to each other is sufficiently larger than the spacing of the nets 37. The length is adjusted in advance so as to be long. The position adjustment of the anchor 30 may be performed after the friction force F is reduced by heating the anchor 30 to expand the anchor 30 or the like.

このため、針部材10の使用により、ネット37は次のように生体内に設置されることができる。例えば、図5Aに示す心臓壁93に針部材10が上方(図5Aにおける上方で重力方向上方を示すものではない:以下同様)から挿入され、アンカー押圧部13によって最先端のアンカー30が1つ押し出されれば、そのアンカー30は心臓壁93の下方に吐出される。続いて、針部材10が心臓壁93の上方へ抜去されると、針部材10が貫通していた穴は心臓壁93の弾性により自然に閉じ、前記最先端のアンカー30は心臓壁93の下方に取り残される。   For this reason, by using the needle member 10, the net 37 can be installed in the living body as follows. For example, the needle member 10 is inserted into the heart wall 93 shown in FIG. 5A from above (not shown in FIG. 5A and not in the direction of gravity: the same applies below), and the anchor pressing portion 13 provides one state-of-the-art anchor 30. When pushed out, the anchor 30 is discharged below the heart wall 93. Subsequently, when the needle member 10 is pulled out above the heart wall 93, the hole through which the needle member 10 passes is naturally closed by the elasticity of the heart wall 93, and the most advanced anchor 30 is located below the heart wall 93. Left behind.

また、2番目のアンカー30は、心臓壁93の厚さに応じた長さの糸35Aによって前記最先端のアンカー30と接続されている。このため、2番目のアンカー30は、針部材10の抜去時にその糸35Aの張力によって側孔11から引き出され、心臓壁93の上面に配置される。すると、図5Bに示すように、心臓壁93の上面で、ネット37が円板状に広がる。2番目のアンカー30と3番目のアンカー30との間の糸35Bは、十分に長いので、ネット37の次の配設位置で針部材10は同様に動作されることができる。なお、図5A,図5Bについては、後に詳細に説明する。   The second anchor 30 is connected to the most advanced anchor 30 by a thread 35A having a length corresponding to the thickness of the heart wall 93. For this reason, the second anchor 30 is pulled out from the side hole 11 by the tension of the thread 35 </ b> A when the needle member 10 is removed, and is arranged on the upper surface of the heart wall 93. Then, as shown in FIG. 5B, the net 37 spreads in a disc shape on the upper surface of the heart wall 93. Since the thread 35B between the second anchor 30 and the third anchor 30 is sufficiently long, the needle member 10 can be operated in the same manner at the next arrangement position of the net 37. 5A and 5B will be described later in detail.

アンカー押圧部13は、マニピュレータ7との接合部まで延び、そのマニピュレータ7を介して前記先端方向に移動されることができる。図1に示すように、コントローラ3には、マニピュレータ7を介して針部材10の全体又はアンカー押圧部13を移動させる針部材移動部3Bが設けられている。すなわち、マニピュレータ7は、複数の関節を有して針部材10を前後左右上下の各種方向へ移動させることのできる周知の構成を有している。また、マニピュレータ7は、アンカー押圧部13を前記先端方向へ移動させる機構(例えば周知のリンク機構)も備えている。針部材移動部3Bは、そのようなマニピュレータ7を制御して、針部材10の全体を各種方向へ任意に移動させることができ、かつ、アンカー押圧部13を前記先端方向へ必要に応じて適宜移動させることができる。   The anchor pressing portion 13 extends to a joint portion with the manipulator 7 and can be moved in the distal direction via the manipulator 7. As shown in FIG. 1, the controller 3 is provided with a needle member moving portion 3 </ b> B that moves the entire needle member 10 or the anchor pressing portion 13 via the manipulator 7. That is, the manipulator 7 has a known configuration that has a plurality of joints and can move the needle member 10 in various directions, front, rear, left, right, up and down. The manipulator 7 also includes a mechanism (for example, a well-known link mechanism) that moves the anchor pressing portion 13 in the distal direction. The needle member moving unit 3B can control the manipulator 7 to arbitrarily move the entire needle member 10 in various directions, and the anchor pressing unit 13 can be appropriately moved in the distal direction as necessary. Can be moved.

また、針部材用カメラ17が撮影した画像に応じたデータは、筐体10Bの空洞部分及びマニピュレータ7の空洞部分又は表面を通る信号線(図示省略)を介してコントローラ3まで送られる。なお、マニピュレータ7の設計精度及び針部材移動部3Bの制御精度が十分であれば、前述のようにアンカー30を1つずつ吐出するのは容易である。これに対して、例えば前記設計精度又は制御精度が十分でない場合などには、必要に応じて、例えば特開2012−165880号公報に記載のような機械的構成を追加して、アンカー30を1つずつ吐出ために必要とされる精度が軽減されてもよい。   Data corresponding to the image captured by the needle member camera 17 is sent to the controller 3 via a signal line (not shown) passing through the hollow portion of the housing 10B and the hollow portion or surface of the manipulator 7. If the design accuracy of the manipulator 7 and the control accuracy of the needle member moving unit 3B are sufficient, it is easy to discharge the anchors 30 one by one as described above. On the other hand, for example, when the design accuracy or control accuracy is not sufficient, a mechanical configuration as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-165880 is added as necessary, and the anchor 30 is set to 1 The accuracy required for discharging one by one may be reduced.

次に、図2Aは、成形ヘッド20の構成を詳細に表す模式図である。図2Aに示すように、成形ヘッド20は、成形用カメラ21と、ノズル23と、X線照射部25と、フック27とを備えている。成形用カメラ21は、当該成形用カメラ21の正面の状況を撮影する。ノズル23は、X線硬化成分(硬化性物質の一例)を吐出する。X線照射部25は、X線を照射する。フック27は、ネット37等を係止する。成形用カメラ21は、先端に広角レンズが備えられ、ノズル23の前方の広い範囲を撮影することができる。また、X線照射部25の先端にも広角レンズが備えられ、ノズル23の前方の広い範囲にX線を照射することができる。なお、X線硬化成分としては、例えば特開2001−46488号公報等に記載の周知のものが使用できる。また、成形用カメラ21としては、近赤外の領域でも撮影が可能なカメラが用いられるのが望ましい。近赤外の光線は血液中のヘモグロビンにも吸収されにくいので、成形用カメラ21が近赤外の領域を撮影可能な場合、生体組織が一層良好に撮影可能となる。また、成形用カメラ21は、超音波を利用した撮影装置に置き換えられてもよい。   Next, FIG. 2A is a schematic diagram illustrating the configuration of the forming head 20 in detail. As shown in FIG. 2A, the molding head 20 includes a molding camera 21, a nozzle 23, an X-ray irradiation unit 25, and a hook 27. The molding camera 21 captures the situation in front of the molding camera 21. The nozzle 23 discharges an X-ray curable component (an example of a curable substance). The X-ray irradiation unit 25 emits X-rays. The hook 27 locks the net 37 and the like. The molding camera 21 has a wide-angle lens at the tip, and can photograph a wide range in front of the nozzle 23. Further, a wide-angle lens is also provided at the tip of the X-ray irradiation unit 25, and X-rays can be irradiated to a wide range in front of the nozzle 23. In addition, as an X-ray hardening component, the well-known thing as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-46488 etc. can be used, for example. Further, as the molding camera 21, it is desirable to use a camera capable of photographing even in the near infrared region. Since the near-infrared ray is not easily absorbed by hemoglobin in blood, when the molding camera 21 can photograph the near-infrared region, the living tissue can be photographed better. Further, the molding camera 21 may be replaced with an imaging device using ultrasonic waves.

更に、成形用カメラ21,ノズル23,X線照射部25,フック27は、それぞれ、成形ヘッド20の本体29に関節41,43,45,47を介して接続されている。関節41,43,45,47は、例えば弾性を有する蛇腹等を用いて構成され、成形用カメラ21,ノズル23,X線照射部25,フック27を自由な方向へ向けることができる。   Further, the molding camera 21, the nozzle 23, the X-ray irradiation unit 25, and the hook 27 are connected to the main body 29 of the molding head 20 via joints 41, 43, 45, and 47, respectively. The joints 41, 43, 45, and 47 are configured using, for example, an elastic bellows or the like, and can direct the forming camera 21, the nozzle 23, the X-ray irradiation unit 25, and the hook 27 in any direction.

また、成形用カメラ21,ノズル23,X線照射部25,フック27の方向は、マニピュレータ9側から調整可能に構成されている。このような構成としては、例えば、本体29から関節41,43,45,47の空洞部分を通って成形用カメラ21,ノズル23,X線照射部25,フック27へ、先端の曲がった針金が通された構成を採用することができる。その場合、その針金の軸回りの回転角により各部の傾斜方向を調整することができ、針金の挿入量により各部の傾斜角度を調整することができる。前記構成としては、その他、カテーテルのガイドワイヤ等に採用されている機構等、種々の機構を採用することができる。また、可能であれば、関節41,43,45,47の部分に小型の電動アクチュエータを挿入しておき、それらに駆動信号を送る機構が採用されてもよい。   Further, the directions of the molding camera 21, the nozzle 23, the X-ray irradiation unit 25, and the hook 27 are configured to be adjustable from the manipulator 9 side. As such a configuration, for example, a wire with a bent tip is passed from the main body 29 through the hollow portions of the joints 41, 43, 45, 47 to the molding camera 21, the nozzle 23, the X-ray irradiation unit 25, and the hook 27. A threaded configuration can be employed. In that case, the inclination direction of each part can be adjusted by the rotation angle around the axis of the wire, and the inclination angle of each part can be adjusted by the insertion amount of the wire. As the configuration, various other mechanisms such as a mechanism employed for a guide wire of a catheter can be employed. If possible, a mechanism may be employed in which small electric actuators are inserted into the joints 41, 43, 45, and 47 and a drive signal is sent to them.

図1に示すように、コントローラ3には、成形ヘッド移動部3Cが設けられている。成形ヘッド移動部3Cは、マニピュレータ9を介して、成形ヘッド20の全体、成形用カメラ21、ノズル23、X線照射部25又はフック27を移動させる。すなわち、マニピュレータ9も、マニピュレータ7と同様に、複数の関節を有して成形ヘッド20を前後左右上下の各種方向へ移動させることのできる周知の構成を有している。また、マニピュレータ9は、関節41〜47を自由に屈曲させることのできる前述のような機構も備えている。成形ヘッド移動部3Cは、そのようなマニピュレータ9を制御して、成形ヘッド20の全体、成形用カメラ21、ノズル23、X線照射部25又はフック27を移動させる。   As shown in FIG. 1, the controller 3 is provided with a molding head moving unit 3 </ b> C. The molding head moving unit 3 </ b> C moves the entire molding head 20, the molding camera 21, the nozzle 23, the X-ray irradiation unit 25, or the hook 27 via the manipulator 9. That is, similarly to the manipulator 7, the manipulator 9 also has a known configuration that has a plurality of joints and can move the forming head 20 in various directions, front, rear, left, right, up and down. The manipulator 9 is also provided with a mechanism as described above that can bend the joints 41 to 47 freely. The forming head moving unit 3C controls the manipulator 9 to move the entire forming head 20, the forming camera 21, the nozzle 23, the X-ray irradiation unit 25, or the hook 27.

また、ノズル23は、例えばインクジェットプリンタのノズルにおいて使用されるような圧電素子を用いたアクチュエータを備えている。本体29の空洞部分及びマニピュレータ9の空洞部分又は表面を通る信号線(図示省略)を介してノズル23に送られる駆動信号により、ノズル23からのX線硬化成分の吐出状態はコントローラ3によって制御される。更に、X線照射部25からのX線照射状態は、本体29の空洞部分及びマニピュレータ9の空洞部分又は表面を通る信号線(図示省略)を介して送られる駆動信号により、コントローラ3によって制御される。成形用カメラ21が撮影した画像に応じたデータは、本体29の空洞部分及びマニピュレータ9の空洞部分又は表面を通る信号線(図示省略)を介してコントローラ3まで送られる。なお、ノズル23から吐出されるX線硬化成分は、予め成形ヘッド20に収容されていてもよく、非図示の極細パイプを経由してコントローラ3又はその他の生体外の設備から成形ヘッド20へ送られてもよい。   Further, the nozzle 23 is provided with an actuator using a piezoelectric element such as used in a nozzle of an ink jet printer. The controller 3 controls the discharge state of the X-ray curing component from the nozzle 23 by a drive signal sent to the nozzle 23 via a signal line (not shown) passing through the cavity portion of the main body 29 and the cavity portion or surface of the manipulator 9. The Further, the X-ray irradiation state from the X-ray irradiation unit 25 is controlled by the controller 3 by a drive signal sent via a signal line (not shown) passing through the cavity portion of the main body 29 and the cavity portion or surface of the manipulator 9. The Data corresponding to the image captured by the forming camera 21 is sent to the controller 3 via a signal line (not shown) passing through the hollow portion of the main body 29 and the hollow portion or surface of the manipulator 9. The X-ray curing component discharged from the nozzle 23 may be stored in the molding head 20 in advance, and is sent to the molding head 20 from the controller 3 or other in vitro equipment via an unillustrated ultrafine pipe. May be.

前述の針部材10及び成形ヘッド20は、図1に示すように生体内挿入路形成具50を介して生体内に挿入される。すなわち、生体内挿入路形成具50は、下部フランジ51と、上部フランジ53とを備えた筒状に構成されている。下部フランジ51は、皮膚90の切開部91に挿入されて皮膚90の内側に係合する。上部フランジ53は、皮膚90の外側に係合する。生体内挿入路形成具50の上面(外側面)には、シート状挿通可能部55が貼着されている。このシート状挿通可能部55は、針部材10及び成形ヘッド20を挿通可能で、かつ、体腔内へ送気したガスの漏れが抑制可能なメッシュ状に構成されている。また、生体内挿入路形成具50は、弾性材料によって構成され、切開部91へは押し潰した状態で挿入可能である。   The needle member 10 and the molding head 20 described above are inserted into the living body via the in-vivo insertion path forming tool 50 as shown in FIG. That is, the in-vivo insertion path forming tool 50 is configured in a cylindrical shape including a lower flange 51 and an upper flange 53. The lower flange 51 is inserted into the incision 91 of the skin 90 and engages with the inside of the skin 90. The upper flange 53 engages the outside of the skin 90. A sheet-like insertable portion 55 is attached to the upper surface (outer surface) of the in-vivo insertion path forming tool 50. The sheet-like insertable portion 55 is configured in a mesh shape through which the needle member 10 and the forming head 20 can be inserted and leakage of gas supplied into the body cavity can be suppressed. The in vivo insertion path forming tool 50 is made of an elastic material and can be inserted into the incision 91 in a crushed state.

なお、このような生体内挿入路形成具50の構成は、例えば、特開2012−196337号公報等に開示されているので、ここでは詳述しない。また、以下に説明する人工心臓弁99の設置手術のように、心臓壁93にも切開部を設ける必要がある場合は、その切開部にも同様の生体内挿入路形成具50を装着してもよい。   In addition, since the structure of such an in-vivo insertion path formation tool 50 is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-196337 etc., for example, it does not elaborate here. Further, when it is necessary to provide an incision in the heart wall 93 as in the operation for installing the artificial heart valve 99 described below, a similar in-vivo insertion path forming tool 50 is attached to the incision. Also good.

[第1実施形態における制御]
次に、図3は、代替物製造装置1の制御系の構成を表すブロック図である。図3に示すように、コントローラ3の制御部3Aは、針部材移動部3B,成形ヘッド移動部3Cに接続され、マニピュレータ7,9を介して、前述のように針部材10及び成形ヘッド20の動作を制御する。また、制御部3Aには、X線撮影装置5と針部材用カメラ17と成形用カメラ21とから、撮影画像に応じたデータが入力されている。更に、制御部3Aは、成形ヘッド20のノズル23とX線照射部25とを駆動する。
[Control in the first embodiment]
Next, FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control system of the substitute manufacturing apparatus 1. As shown in FIG. 3, the control unit 3A of the controller 3 is connected to the needle member moving unit 3B and the forming head moving unit 3C, and is connected to the needle member 10 and the forming head 20 via the manipulators 7 and 9 as described above. Control the behavior. Further, data corresponding to the captured image is input to the control unit 3A from the X-ray imaging apparatus 5, the needle member camera 17, and the molding camera 21. Further, the control unit 3 </ b> A drives the nozzle 23 and the X-ray irradiation unit 25 of the molding head 20.

また、制御部3Aには、患者の患部形状等のデータを記憶したデータベース3Dも接続されている。なお、このデータベース3Dは、コントローラ3に内蔵されたものであってもよく、患者のカルテ等を記憶した病院内のコンピュータであってもよい。   The control unit 3A is also connected to a database 3D that stores data such as the shape of the affected part of the patient. The database 3D may be built in the controller 3 or a hospital computer that stores a patient's medical record and the like.

図4は、代替物製造装置1を用いて人工心臓弁99を生体内で製造する場合の、制御部3Aの処理を表すフローチャートである。なお、この処理は、制御部3Aに内蔵されたCPU(図示省略)が、同じく制御部3Aに内蔵されたROM3Mに記憶されたプログラムに基づいて実行する処理である。   FIG. 4 is a flowchart showing the process of the control unit 3A when the artificial heart valve 99 is manufactured in vivo using the substitute manufacturing apparatus 1. This process is a process executed by a CPU (not shown) built in the control unit 3A based on a program stored in the ROM 3M built in the control unit 3A.

図4に示すように、この処理では、先ず、S1〜S7にて(Sはステップを表す:以下同様)、針部材10の制御がなされる。具体的には、先ず、S1にて、X線撮影装置5や針部材用カメラ17が撮影した画像に基づき、マニピュレータ7を介して針部材10を変位させ、針部材10を心臓壁93の所要部位に挿入する制御が実行される。続くS3では、マニピュレータ7を介してアンカー押圧部13が移動されることによってアンカー30が1つ吐出された後、針部材10がマニピュレータ7を介して心臓壁93から抜去される。   As shown in FIG. 4, in this process, first, the needle member 10 is controlled in S1 to S7 (S represents a step: the same applies hereinafter). Specifically, first, at S 1, the needle member 10 is displaced via the manipulator 7 based on the image taken by the X-ray imaging apparatus 5 or the needle member camera 17, and the needle member 10 is moved to the heart wall 93. Control to insert into the part is executed. In subsequent S <b> 3, one anchor 30 is ejected by moving the anchor pressing portion 13 via the manipulator 7, and then the needle member 10 is removed from the heart wall 93 via the manipulator 7.

続くS5では、予め設定された所要部位の全部に対してアンカー30の吐出が完了したか否かが判断され、全部完了していなければ(S5:N)、処理は前述のS1へ移行する。その結果、所要部位の全部に対してアンカー30の吐出が完了するまで、S1,S3の処理が繰り返される。ここで、例えば人工心臓弁99を設置する手術では、図5Bに示すように、患者の心臓弁輪95の周囲に沿って針部材10が挿入され(S1)、アンカー30が吐出される(S3)。図5A,図5Bの例では、S3の処理により、図5Bにおける紙面の裏側にアンカー30が吐出されて針部材10が抜去される。すると、前述のように、その次のアンカー30が糸35Aによって図5Aに示すように引き出される。これによって、糸35Aによって引き出された当該アンカー30に設けられたネット37が、円板状に広がる。このようにしてネット37が設置される場合の、ネット37同士の間隔は、前記X線硬化成分の粘性等に応じて、X線硬化成分を隣接するネット37の間に架設できる程度に予め設定される。その間隔に応じて、前記所要部位が、心臓弁輪95の周囲に沿って予め設定される。   In the subsequent S5, it is determined whether or not the ejection of the anchor 30 has been completed for all of the required parts set in advance. If not all have been completed (S5: N), the process proceeds to S1 described above. As a result, the processes of S1 and S3 are repeated until the ejection of the anchor 30 is completed for all the required parts. Here, for example, in the operation of installing the artificial heart valve 99, as shown in FIG. 5B, the needle member 10 is inserted along the periphery of the heart valve annulus 95 of the patient (S1), and the anchor 30 is discharged (S3). ). In the example of FIGS. 5A and 5B, the anchor 30 is discharged to the back side of the paper surface in FIG. 5B and the needle member 10 is removed by the process of S3. Then, as described above, the next anchor 30 is pulled out by the thread 35A as shown in FIG. 5A. As a result, the net 37 provided on the anchor 30 drawn out by the thread 35A spreads in a disk shape. When the nets 37 are installed in this way, the interval between the nets 37 is set in advance so that the X-ray curing component can be installed between the adjacent nets 37 according to the viscosity of the X-ray curing component. Is done. Depending on the interval, the required site is preset along the periphery of the heart valve annulus 95.

そして、図5Bに例示するように所要部位の全部に対してアンカー30の吐出が完了すると(S5:Y)、処理はS7へ移行する。S7では、マニピュレータ7を介して針部材10がシート状挿通可能部55から抜去される。なお、このとき、心臓壁93に装着されている最後のアンカー30から針部材10に延びる糸35は、別途挿入されたメス(図示省略)によって切断されてもよく、針部材10に予め必要量のアンカー30及び糸35のみが挿入されていてもよい。   And if discharge of the anchor 30 is completed with respect to all the required parts so that it may illustrate in FIG. 5B (S5: Y), a process will transfer to S7. In S <b> 7, the needle member 10 is removed from the sheet-like insertable portion 55 via the manipulator 7. At this time, the thread 35 extending from the last anchor 30 attached to the heart wall 93 to the needle member 10 may be cut by a separately inserted scalpel (not shown). Only the anchor 30 and the thread 35 may be inserted.

S7に続くS11〜S20では、心臓弁輪95の周囲に前記のように設置されたネット37を足場(すなわち、基礎若しくは土台)として、図6に例示するような人工心臓弁99を前記X線硬化成分によって成形する処理が実行される。具体的には、先ず、S11にて、X線撮影装置5や成形用カメラ21が撮影した画像に基づき、マニピュレータ9を介して成形ヘッド20を変位させ、X線硬化成分を吐出すべき所要部位に成形ヘッド20を挿入する制御が実行される。   In S11 to S20 following S7, the prosthetic heart valve 99 illustrated in FIG. 6 is used as the X-ray by using the net 37 installed around the heart valve annulus 95 as a scaffold (that is, a foundation or a foundation). A process of forming with the curing component is performed. Specifically, first, in S11, based on the image captured by the X-ray imaging apparatus 5 or the molding camera 21, the molding head 20 is displaced via the manipulator 9, and the required portion where the X-ray curing component is to be discharged. The control for inserting the molding head 20 into is performed.

続くS13では、成形用カメラ21の撮影画像に基づき、前述のように設置されたネット37の位置が確認される。なお、後述のS20で否定判断されるなどしてS13の処理が2回以上実行される場合、既に吐出されているX線硬化成分が足場とされる場合がある。その場合は、S13ではそのX線硬化成分の位置が確認される。続くS15では、成形用カメラ21によって撮影された前記X線硬化成分又はネット37の動きに基づいて、それらの変位のタイミングが取得される。心臓を止めて人工心肺装置を使用するいわゆるオンポンプ手術では、このステップの必要性は比較的低い。これに対して、心臓を止めずに手術を行ういわゆるオフポンプ手術では、このように脈動に応じて前記X線硬化成分又はネット37が変位するタイミングを取得する必要性が高い。   In subsequent S13, the position of the net 37 installed as described above is confirmed based on the photographed image of the molding camera 21. In addition, when the process of S13 is performed twice or more, for example, when a negative determination is made in S20 described later, an X-ray curing component that has already been ejected may be used as a scaffold. In that case, the position of the X-ray hardening component is confirmed in S13. In subsequent S15, based on the movement of the X-ray curing component or the net 37 photographed by the molding camera 21, the timing of the displacement is acquired. In so-called on-pump surgery where the heart is stopped and a heart-lung machine is used, the need for this step is relatively low. On the other hand, in the so-called off-pump operation in which the operation is performed without stopping the heart, there is a high need to acquire the timing at which the X-ray hardening component or the net 37 is displaced according to the pulsation.

続くS17では、人工心臓弁99の立体形状を示すCADデータが、データベース3Dから読み出される。なお、このCADデータは、患者の心臓の大きさ等に応じて、予め医師等により作成されている。そして、続くS19では、前記変位のタイミング及びCADデータに応じてノズル23及びX線照射部25の位置が関節43,45を介して微調整される。また、S19では、前記変位のタイミングに応じたタイミングで、X線硬化成分がノズル23より吐出され、X線照射部25からのX線照射によりそのX線硬化成分が硬化される。これらの処理には、3Dプリンタで用いられている周知の処理を応用することができる。   In subsequent S17, CAD data indicating the three-dimensional shape of the prosthetic heart valve 99 is read from the database 3D. The CAD data is created in advance by a doctor or the like according to the size of the patient's heart or the like. In the subsequent S19, the positions of the nozzle 23 and the X-ray irradiation unit 25 are finely adjusted via the joints 43 and 45 in accordance with the timing of the displacement and the CAD data. In S <b> 19, the X-ray curing component is ejected from the nozzle 23 at a timing corresponding to the displacement timing, and the X-ray curing component is cured by the X-ray irradiation from the X-ray irradiation unit 25. For these processes, known processes used in 3D printers can be applied.

なお、S19の処理では、必要に応じてフック27を心臓壁93やネット37に係合させて、それらと成形ヘッド20との位置関係を維持してもよい。また、ここでいう硬化とは、必ずしもX線硬化成分を剛体として硬化させるものではなく、適宜の弾性を有するようにX線硬化成分の流動性が低減されるのが望ましい。また、X線照射部25から照射されるX線の照射強度や照射時間が人工心臓弁99の部位によって変更されることにより、人工心臓弁99の各部位の剛性(流動性の低減度合い)が異ならされてもよい。   In the process of S19, the hook 27 may be engaged with the heart wall 93 or the net 37 as necessary, and the positional relationship between them and the forming head 20 may be maintained. The term “curing” here does not necessarily mean that the X-ray curing component is cured as a rigid body, but it is desirable that the fluidity of the X-ray curing component is reduced so as to have appropriate elasticity. In addition, the intensity (irradiation reduction degree) of each part of the artificial heart valve 99 is changed by changing the irradiation intensity and irradiation time of the X-rays emitted from the X-ray irradiation unit 25 depending on the part of the artificial heart valve 99. May be different.

続くS20では、人工心臓弁99の成形が完了したか否かが判断され、完了していなければ(S20:N)、処理は前述のS11へ移行する。こうして、S11〜S20の処理が繰り返し実行される。すると、ネット37又は既に吐出されて硬化したX線硬化成分を足場として、X線硬化成分が吐出及び硬化されることにより(S19)、人工心臓弁99が徐々に成形される。そして、人工心臓弁99の成形が完了すると(S20:Y)、処理が一旦終了する。   In subsequent S20, it is determined whether or not the molding of the prosthetic heart valve 99 is completed. If not completed (S20: N), the process proceeds to S11 described above. In this way, the processing of S11 to S20 is repeatedly executed. Then, the X-ray curable component is discharged and cured using the net 37 or the X-ray curable component that has already been discharged and cured as a scaffold (S19), whereby the artificial heart valve 99 is gradually formed. Then, when the molding of the artificial heart valve 99 is completed (S20: Y), the process is temporarily ended.

なお、人工心臓弁99の成形完了後は(S20:Y)、自動的に成形ヘッド20が抜去されてもよい。また、成形ヘッド20の抜去は、生体内挿入路形成具50の抜去等の他の施術に並行して医師の手でなされてもよい。以上の処理により、例えば図6に例示するような(すなわち、生体弁に近い形状の弁輪99Aに弁膜99Bが張られた)、高機能の人工心臓弁99を、患者の心臓弁輪95にオフポンプ手術で設置することができる。また、針部材10や成形ヘッド20は人工心臓弁99より小さくてもよい。このため、本実施形態の代替物製造装置1を用いれば、前述のような所望の形状を有する人工心臓弁99の成形が、前記のような侵襲性の低い手術で実施可能となる。   In addition, after completion of the molding of the artificial heart valve 99 (S20: Y), the molding head 20 may be automatically removed. In addition, the removal of the forming head 20 may be performed by a doctor's hand in parallel with other treatment such as removal of the in-vivo insertion path forming tool 50. With the above processing, for example, a highly functional prosthetic heart valve 99 as illustrated in FIG. 6 (that is, the valve membrane 99B is stretched on the valve annulus 99A having a shape close to a biological valve) is applied to the heart valve annulus 95 of the patient. Can be installed by off-pump surgery. Further, the needle member 10 and the molding head 20 may be smaller than the artificial heart valve 99. For this reason, if the substitute manufacturing apparatus 1 of the present embodiment is used, the artificial heart valve 99 having the desired shape as described above can be molded by the low invasive surgery as described above.

すなわち、本実施形態の代替物製造装置1を用いた場合、生体内に流動性を有する硬化性物質(X線硬化成分)を送り込んで成形するのに必要な程度の穴が生体表面に開けられればよいので、手術の侵襲性を低減することができる。本実施形態の代替物製造装置1を用いた手術では、前記のように比較的小さい穴を介して送り込まれた硬化性物質により、その穴からは入れることができないような大きさの代替物が生体内で成形され、その生体内に当該代替物が設置されることができる。   That is, when the substitute manufacturing apparatus 1 of the present embodiment is used, holes necessary for feeding and molding a curable substance (X-ray curable component) having fluidity into the living body are formed on the surface of the living body. Therefore, the invasiveness of the operation can be reduced. In the operation using the substitute manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the substitute having such a size that cannot be put through the hole due to the curable material fed through the relatively small hole as described above. It can be molded in vivo and the replacement can be placed in the body.

なお、図4の処理は、人工心臓弁の成形に限らず、他の臓器の一部を構成する組織や臓器の全体を成形する場合にも適用することができる。例えば、図4の処理は心室中隔欠損症の患者に対して心室中隔の代替物を成形する手術にも適用できる。その場合、平面状の部材が心室中隔の代替物として成形されればよいので、処理は一層容易となる。また、胃カメラの先端に針部材10及び成形ヘッド20が装着されてもよい。その場合、胃壁の穴の開いた箇所に代替物の一例としての人工の胃壁を成形して前記穴を塞ぐこともできる。また、胃に代替物を成形する場合、硬化性物質として胃酸(すなわち塩酸)と反応して硬化する物質が使用されてもよい。そのような物質としては、例えば、フラン系樹脂やフェノール樹脂が一例として挙げられる。   Note that the processing of FIG. 4 is not limited to the formation of an artificial heart valve, but can also be applied to the case of forming a tissue or an entire organ constituting a part of another organ. For example, the process of FIG. 4 can also be applied to surgery for forming a ventricular septal replacement for a patient with ventricular septal defect. In that case, since the planar member only needs to be formed as a substitute for the ventricular septum, the processing becomes easier. Further, the needle member 10 and the molding head 20 may be attached to the distal end of the stomach camera. In that case, an artificial gastric wall as an example of an alternative can be formed at a location where a hole is formed in the stomach wall to close the hole. In addition, when a substitute is formed in the stomach, a substance that cures by reacting with stomach acid (that is, hydrochloric acid) may be used as the curable substance. Examples of such substances include furan resins and phenol resins.

更に、アンカー30の代わりに医療用のステープルが使用されてもよい。また、ネット37の代わりに、単一の糸や毛状体等が使用されてもよい。すなわち、ネット37の代わりとしては、代替物成形の足場となるものであれば種々のものが使用されることができる。   Further, medical staples may be used instead of the anchors 30. Further, instead of the net 37, a single thread or hair may be used. That is, as a substitute for the net 37, various types can be used as long as they can serve as scaffolds for forming alternatives.

また、成形ヘッド20及びそれを駆動するマニピュレータ9は、骨の欠損部や関節の代替物を患者の生体内で成形する手術にも応用されることができる。その場合、アンカー30は使用されないので針部材10は使用されない。成形ヘッド20がこのような手術に応用された場合は、医療用のビスやステープルで患者の骨にネット37等を打ち込むヘッドが針部材10の代わりにマニピュレータ7に装着されてもよい。   The molding head 20 and the manipulator 9 that drives the molding head 20 can also be applied to surgery for molding a bone defect or a joint substitute in a patient's living body. In that case, since the anchor 30 is not used, the needle member 10 is not used. When the molding head 20 is applied to such an operation, a head for driving the net 37 or the like into a patient's bone with a medical screw or staple may be attached to the manipulator 7 instead of the needle member 10.

また、成形用カメラ21,ノズル23,X線照射部25は、必ずしも1つの成形ヘッド20に設けられている必要はない。例えば、成形用カメラ21,ノズル23,X線照射部25がそれぞれ異なるカテーテルの先端に設けられ、互いに異なる血管から生体内へ挿入されて患部で合流してもよい。その場合、より侵襲性の低い手術が実施できる場合がある。   In addition, the molding camera 21, the nozzle 23, and the X-ray irradiation unit 25 are not necessarily provided in one molding head 20. For example, the forming camera 21, the nozzle 23, and the X-ray irradiation unit 25 may be provided at the distal ends of different catheters, inserted from different blood vessels into the living body, and merged at the affected part. In that case, a less invasive surgery may be performed.

また、その場合、制御部3Aは、適宜のアクチュエータを介してカテーテルの操作用レバーを操作することにより、ノズル23の位置等を制御してもよい。また、前記カテーテルの位置は医師によって操作され、制御部3Aは、そのカテーテルの先端に設けられた関節41〜47を介して成形用カメラ21,ノズル23,X線照射部25の位置を制御してもよい。更に、前記カテーテルの先端に永久磁石又は電磁石が設けられた場合、制御部3Aは、その先端の動きを体外から強い磁力で遠隔操作して、成形用カメラ21,ノズル23,X線照射部25の位置を制御してもよい。なお、このような磁力による遠隔操作の機構については、例えば、米国特許6630879号公報,6157853号公報等に詳しいので、ここでは詳述しない。また、このような磁力による遠隔操作がなされる場合、患部近傍までは医師の操作によってカテーテルが挿入されてもよい。   In this case, the control unit 3A may control the position of the nozzle 23 and the like by operating a catheter operation lever via an appropriate actuator. The position of the catheter is operated by a doctor, and the control unit 3A controls the positions of the forming camera 21, the nozzle 23, and the X-ray irradiation unit 25 via joints 41 to 47 provided at the distal end of the catheter. May be. Further, when a permanent magnet or an electromagnet is provided at the distal end of the catheter, the control unit 3A remotely controls the movement of the distal end with a strong magnetic force from the outside of the body to form the molding camera 21, the nozzle 23, and the X-ray irradiation unit 25. May be controlled. Note that such a remote control mechanism using magnetic force is detailed in, for example, US Pat. Nos. 6,630,879 and 6,157,853, and will not be described in detail here. Further, when remote operation is performed using such a magnetic force, a catheter may be inserted by the operation of a doctor up to the vicinity of the affected area.

また、硬化性物質としては、樹脂、エラストマ、オリゴマ、プレポリマ等に限らず、特定条件で凝固するタンパク質等、種々の材料が適用可能である。例えば、X線硬化成分の代わりに、患者の体温で硬化する物質や、患者の血液と反応して硬化する物質が使用されれば、X線照射部25を省略することができる。また、硬化性物質としてX線硬化成分が使用された場合でも、次の第2実施形態の代替物製造装置のようにX線撮影装置の構成を利用することによっても、X線照射部25を省略することができる。   The curable substance is not limited to a resin, an elastomer, an oligomer, a prepolymer, and the like, and various materials such as a protein that solidifies under a specific condition can be used. For example, instead of the X-ray curing component, if a substance that cures at the patient's body temperature or a substance that cures by reacting with the patient's blood is used, the X-ray irradiation unit 25 can be omitted. Even when an X-ray curable component is used as the curable substance, the X-ray irradiation unit 25 can also be used by using the configuration of the X-ray imaging apparatus as in the alternative manufacturing apparatus of the second embodiment. Can be omitted.

[第2実施形態]
図7は、第2実施形態の代替物製造装置におけるX線照射部・撮影部の配置を表す説明図である。図7に示すように、本実施形態では、患者60の周囲に、第1X線照射部61と第1X線撮影部62との組を備えたX線撮影装置と、第2X線照射部63と第2X線撮影部64との組を備えたX線撮影装置と、第3X線照射部65と第3X線撮影部66との組を備えたX線撮影装置とが、角度を変えて配設されている。なお、図7では、各組の配置は鉛直軸回りに異なっているが、立体的に異なっていてもよい。また、図示省略したが、患者60の近傍にはコントローラ3が配置され、第1実施形態と同様の針部材10と、第1実施形態におけるX線照射部25を省略した成形ヘッド20とが、患者60の体内に前述のように挿入されている。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the arrangement of the X-ray irradiation unit / imaging unit in the substitute manufacturing apparatus of the second embodiment. As shown in FIG. 7, in the present embodiment, an X-ray imaging apparatus including a set of a first X-ray irradiation unit 61 and a first X-ray imaging unit 62 around the patient 60, a second X-ray irradiation unit 63, and An X-ray imaging apparatus having a set with the second X-ray imaging unit 64 and an X-ray imaging apparatus having a set with the third X-ray irradiation unit 65 and the third X-ray imaging unit 66 are arranged at different angles. Has been. In FIG. 7, the arrangement of each set is different about the vertical axis, but may be three-dimensionally different. Although not shown, the controller 3 is arranged near the patient 60, and the needle member 10 similar to that in the first embodiment and the molding head 20 in which the X-ray irradiation unit 25 in the first embodiment is omitted, It has been inserted into the body of the patient 60 as described above.

図8は、第2実施形態の代替物製造装置に係る制御系の構成を表すブロック図である。図8に示すように、この制御系は、X線照射部25及びX線撮影装置5が省略され、代わりに、第1X線照射部61,第1X線撮影部62,第2X線照射部63,第2X線撮影部64,第3X線照射部65,第3X線撮影部66が制御部3Aに接続された点で第1実施形態と異なる。   FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a control system according to the substitute manufacturing apparatus of the second embodiment. As shown in FIG. 8, in this control system, the X-ray irradiation unit 25 and the X-ray imaging apparatus 5 are omitted. Instead, the first X-ray irradiation unit 61, the first X-ray imaging unit 62, and the second X-ray irradiation unit 63 are used. The second X-ray imaging unit 64, the third X-ray irradiation unit 65, and the third X-ray imaging unit 66 are different from the first embodiment in that they are connected to the control unit 3A.

図9は、その制御系で実行される処理を表すフローチャートである。なお、この処理は、制御部3Aに内蔵されたCPU(図示省略)が、同じく制御部3Aに内蔵されたROM3Mに記憶されたプログラムに基づいて実行する処理である。また、図9では、図4に示された第1実施形態における処理と同じ処理は一部を省略して示されており、以下相違点について説明する。   FIG. 9 is a flowchart showing processing executed in the control system. This process is a process executed by a CPU (not shown) built in the control unit 3A based on a program stored in the ROM 3M built in the control unit 3A. In FIG. 9, the same processing as that in the first embodiment shown in FIG. 4 is partially omitted, and different points will be described below.

図9に示すように、本実施形態の代替物製造装置では、S0にて、第1X線照射部61,第2X線照射部63,第3X線照射部65に順次照射モードが設定される。この順次照射モードは、医師による施術や制御部3Aにおける画像処理に対して問題とならないような早い周期で、第1X線照射部61,第2X線照射部63,第3X線照射部65に順次X線照射を行わせるモードである。すなわち、このモードでは、各X線照射部61,63,65が同時に動作した場合と同様に、医師が術野を認識し、制御部3Aが画像処理を行うことができるが、患者60に照射されるX線量は、X線照射部61,63,65のいずれか1つに応じた量となる。このS0に続いて、前述のS1以下の処理が実行される。なお、本実施形態では、S1以下の処理において、順次照射モードで照射されるX線に応じて各X線撮影部62,64,66が撮影した画像のデータが、第1実施形態におけるX線撮影装置5からのデータの代わりに使用される。   As shown in FIG. 9, in the substitute manufacturing apparatus of the present embodiment, the irradiation mode is sequentially set in the first X-ray irradiation unit 61, the second X-ray irradiation unit 63, and the third X-ray irradiation unit 65 in S0. This sequential irradiation mode is sequentially applied to the first X-ray irradiation unit 61, the second X-ray irradiation unit 63, and the third X-ray irradiation unit 65 at an early cycle that does not cause a problem with respect to the treatment by the doctor and the image processing in the control unit 3A. In this mode, X-ray irradiation is performed. That is, in this mode, as in the case where the X-ray irradiation units 61, 63, and 65 are simultaneously operated, the doctor can recognize the surgical field and the control unit 3A can perform image processing, but the patient 60 is irradiated. The X-ray dose to be applied is an amount corresponding to any one of the X-ray irradiation units 61, 63, 65. Subsequent to S0, the above-described processing after S1 is executed. In the present embodiment, in the processes after S1, the image data captured by the respective X-ray imaging units 62, 64, and 66 in accordance with the X-rays irradiated in the sequential irradiation mode are the X-rays in the first embodiment. It is used in place of data from the photographing device 5.

また、S19に代わるS19A,S19Bでは、次のような処理がなされる。先ず、S15(図4参照)にて取得された変位のタイミング及びS17にて読み出されたCADデータに応じて、ノズル23の位置が関節43を介して微調整され、前記変位のタイミングに応じたタイミングで、X線硬化成分がノズル23より吐出される(S19A)。続いて、各X線照射部61,63,65から一斉にX線が照射された後、再び前述の順次照射モードが設定され(S19B)、処理は前述のS20へ移行する。   In S19A and S19B instead of S19, the following processing is performed. First, the position of the nozzle 23 is finely adjusted via the joint 43 in accordance with the displacement timing acquired in S15 (see FIG. 4) and the CAD data read out in S17, and according to the displacement timing. At the same timing, the X-ray curing component is discharged from the nozzle 23 (S19A). Subsequently, after the X-rays are irradiated from the X-ray irradiation units 61, 63, 65 all at once, the above-described sequential irradiation mode is set again (S19B), and the process proceeds to the above-described S20.

本実施形態の代替物製造装置では、前記X線硬化成分は、各X線照射部61,63,65のいずれか1つから照射されたX線では硬化せず、各X線照射部61,63,65の全てが一斉にX線を照射した場合に硬化するようにX線に対する感受性が調整されている。なお、このような調整は、例えば、X線硬化成分を、X線を受けて蛍光を発するX線用蛍光成分と、X線用蛍光成分から発せられた光によって硬化する光硬化成分との混合物で構成した場合に、両者の混合比を変えることで行うことができる。なお、X線用蛍光成分としては、例えば、CaWO4等のタングステン酸塩系のものなどが使用でき、光硬化成分としては、例えばポリケイ皮酸ビニル等が使用できる。これらの成分は例えば特開2001−46488号公報等に公知であるのでここでは詳述しない。In the substitute manufacturing apparatus of the present embodiment, the X-ray curing component is not cured by X-rays irradiated from any one of the X-ray irradiation units 61, 63, 65, and the X-ray irradiation units 61, The sensitivity to X-rays is adjusted so that all of 63 and 65 are cured when X-rays are irradiated all at once. In addition, such adjustment is, for example, a mixture of an X-ray curing component, an X-ray fluorescence component that emits fluorescence upon receiving X-rays, and a photocuring component that is cured by light emitted from the X-ray fluorescence component. Can be performed by changing the mixing ratio of the two. As the X-ray fluorescent component, for example, a tungstate salt such as CaWO 4 can be used, and as the photocuring component, for example, polyvinyl cinnamate or the like can be used. These components are well known in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-46488 and will not be described in detail here.

本実施形態の代替物製造装置では、このように、患部の撮影用に使用される第1X線照射部61,第2X線照射部63,第3X線照射部65を、X線硬化成分の硬化用にも使用することができる。このため、本実施形態では、成形ヘッド20の構成を簡略化しつつ第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   In the substitute manufacturing apparatus of the present embodiment, the first X-ray irradiation unit 61, the second X-ray irradiation unit 63, and the third X-ray irradiation unit 65 used for imaging of the affected part are cured as described above. Can also be used for. For this reason, in this embodiment, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired, simplifying the structure of the shaping | molding head 20. FIG.

[第3実施形態]
また、人工心臓弁99等の成形は、図10に例示するような成形用袋199を使用してなされてもよい。図10に示すように、この成形用袋199は、人工心臓弁99の弁輪99Aに対応した中空部を有する弁輪部199Aと、弁膜99Bに対応した中空部を有する弁膜部199Bと備えた形状に、硬質ポリエチレン等によって構成されている。また、成形用袋199の弁輪部199Aと弁膜部199Bとは、円筒状の注入口199Cから前記各中空部にX線硬化成分を注入されることができる。更に、弁輪部199Aの外周には容易に破断するように薄肉に構成されたミシン目199Eが形成されている。なお、ミシン目199Eの代わりに、後述の第7実施形態に示すようなニクロム線を設けて弁輪部199Aを破断可能にしてもよい。
[Third Embodiment]
Further, the artificial heart valve 99 or the like may be molded using a molding bag 199 as illustrated in FIG. As shown in FIG. 10, the molding bag 199 includes an annulus portion 199A having a hollow portion corresponding to the annulus 99A of the artificial heart valve 99 and a valve membrane portion 199B having a hollow portion corresponding to the valve membrane 99B. The shape is made of hard polyethylene or the like. In addition, the valve ring portion 199A and the valve membrane portion 199B of the molding bag 199 can be injected with an X-ray curable component from the cylindrical injection port 199C into the hollow portions. Further, a perforation 199E formed thinly so as to be easily broken is formed on the outer periphery of the valve ring portion 199A. Instead of the perforation 199E, a nichrome wire as shown in a seventh embodiment to be described later may be provided so that the annulus portion 199A can be broken.

この成形用袋199は、小さく収縮された状態で、カテーテル等を用いた侵襲性の低い方法によって患者の心臓に挿入される。その後、注入口199CからX線硬化成分が注入され、患者の体外からX線が照射されれば、弁輪部199A及び弁膜部199Bの内部でX線硬化成分が硬化し、人工心臓弁99を心臓内部で成形することができる。成形後の人工心臓弁99は、ミシン目199Eで成形用袋199を破断させることにより、その成形用袋199から取り出されることができる。また、成形用袋199の注入口199Cと、それに接続された弁輪部199Aとの間には、少なくとも内径が小径とされた括れ部199Fが形成されている。このため、成形後の人工心臓弁99は、括れ部199Fの部分で切り取って心臓弁輪95に設置される。成形後の人工心臓弁99を患者の心臓弁輪95へ設置する作業は、針部材10を利用してなされてもよく、医師による侵襲性の低い縫合によってなされてもよい。   The molding bag 199 is inserted into a patient's heart in a small and contracted state by a less invasive method using a catheter or the like. Thereafter, when an X-ray curable component is injected from the injection port 199C and X-rays are irradiated from outside the patient's body, the X-ray curable component is cured inside the annulus portion 199A and the valve membrane portion 199B. Can be molded inside the heart. The artificial heart valve 99 after molding can be taken out from the molding bag 199 by breaking the molding bag 199 with a perforation 199E. A constricted portion 199F having at least a small inner diameter is formed between the injection port 199C of the molding bag 199 and the valve ring portion 199A connected thereto. Therefore, the molded artificial heart valve 99 is cut off at the constricted portion 199F and installed on the heart valve annulus 95. The operation of installing the molded artificial heart valve 99 on the heart valve annulus 95 of the patient may be performed using the needle member 10 or may be performed by a less invasive suture by a doctor.

すなわち、第3実施形態の代替物製造装置は、図10に示された成形用袋199と、その成形用袋199に注入されたX線硬化成分に患者の体外からX線を照射する装置(例えば、図7に示された装置であってもよい。)とから構成される。   That is, the substitute manufacturing apparatus of the third embodiment is an apparatus for irradiating X-rays from outside the patient's body to the molding bag 199 shown in FIG. 10 and the X-ray curable components injected into the molding bag 199 ( For example, it may be the apparatus shown in FIG.

[第4実施形態]
次に、図11は、第4実施形態の代替物製造装置の成形ヘッド200の構成を表す模式図である。なお、本実施形態における成形ヘッド200は、代替物の一例としてバイパス用の人工血管299(図14E参照)を成形するものである。図11に示すように、この成形ヘッド200は、円筒状に構成された筒体201を備えている。その筒体201の先端面202には複数のノズル203が形成されている。また、筒体201の中心軸に沿って中空の支軸204が保持されている。その支軸204の先端には、レーザ光照射部205が、関節215を介して接続されている。
[Fourth Embodiment]
Next, FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of the forming head 200 of the substitute manufacturing apparatus of the fourth embodiment. In addition, the shaping | molding head 200 in this embodiment shape | molds the artificial blood vessel 299 (refer FIG. 14E) for bypass as an example of an alternative. As shown in FIG. 11, the forming head 200 includes a cylindrical body 201 configured in a cylindrical shape. A plurality of nozzles 203 are formed on the front end surface 202 of the cylindrical body 201. A hollow support shaft 204 is held along the central axis of the cylinder 201. A laser beam irradiation unit 205 is connected to the tip of the support shaft 204 via a joint 215.

この関節215は、第1実施形態における関節41,43,45,47と同様に構成されている。このため、例えばこの成形ヘッド200が第1実施形態におけるマニピュレータ9に装着された場合、成形ヘッド移動部3Cを介してレーザ光照射部205を自由な方向へ向けることができる。また、レーザ光照射部205は、そこから照射されるレーザ光の強度を自由に調整することができる。ノズル203は、レーザ光硬化成分を吐出するもので、その吐出量を調整可能に構成されている。なお、レーザ光硬化成分としては、例えば、一般的な光硬化性樹脂のうち、生物共存可能な物質で、かつ、適度な流動性及び粘性を有する分子量のものを適用することができる。また、このレーザ光硬化成分も、第1実施形態におけるX線硬化成分と同様、予め成形ヘッド200に収容されてもよく、外部から送られてもよい。更に、ノズル203としても、第1実施形態におけるノズル23と同様に圧電素子を利用した構成等、種々の構成を適用することができる。   The joint 215 is configured in the same manner as the joints 41, 43, 45, and 47 in the first embodiment. Therefore, for example, when the forming head 200 is attached to the manipulator 9 in the first embodiment, the laser beam irradiation unit 205 can be directed in a free direction via the forming head moving unit 3C. Further, the laser beam irradiation unit 205 can freely adjust the intensity of the laser beam irradiated from the laser beam irradiation unit 205. The nozzle 203 discharges a laser beam curing component and is configured to be able to adjust the discharge amount. In addition, as a laser beam curing component, for example, a general photo-curing resin that is a substance that can coexist with a living organism and has a molecular weight with appropriate fluidity and viscosity can be applied. Also, this laser beam curing component may be accommodated in the molding head 200 in advance or sent from the outside, like the X-ray curing component in the first embodiment. Further, as the nozzle 203, various configurations such as a configuration using a piezoelectric element as in the nozzle 23 in the first embodiment can be applied.

図12は、この成形ヘッド200をマニピュレータ9に装着して使用する場合の制御系の構成を表すブロック図である。図12に示すように、制御部3Aには、第1実施形態と同様にX線撮影装置5とデータベース3Dと成形ヘッド移動部3Cとが接続されている。なお、本実施形態の代替物製造装置を用いた手術では、針部材10に関連する機構である針部材移動部3B及び針部材用カメラ17は使用されない。また、制御部3Aは、ノズル203からのレーザ光硬化成分の吐出量を制御し、レーザ光照射部205からのレーザ光の照射強度及び照射方向を制御する。更に、本実施形態の代替物製造装置では、マニピュレータ9が成形ヘッド200を先端面202方向(以下挿入方向という)又はその逆方向(以下抜去方向という)へ移動させていくときにそのマニピュレータ9に加わる力(トルク)も、成形ヘッド移動部3Cを介して制御部3Aに入力されている。   FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a control system when the molding head 200 is used while being attached to the manipulator 9. As shown in FIG. 12, the X-ray imaging apparatus 5, the database 3D, and the forming head moving unit 3C are connected to the control unit 3A as in the first embodiment. In the operation using the substitute manufacturing apparatus of the present embodiment, the needle member moving unit 3B and the needle member camera 17 which are mechanisms related to the needle member 10 are not used. Further, the control unit 3A controls the discharge amount of the laser beam curing component from the nozzle 203, and controls the irradiation intensity and irradiation direction of the laser beam from the laser beam irradiation unit 205. Furthermore, in the substitute manufacturing apparatus of the present embodiment, when the manipulator 9 moves the molding head 200 in the direction of the tip surface 202 (hereinafter referred to as the insertion direction) or in the opposite direction (hereinafter referred to as the extraction direction), the manipulator 9 The applied force (torque) is also input to the control unit 3A via the forming head moving unit 3C.

図13は、その制御系で実行される処理を表すフローチャートである。なお、この処理は、図14Aに示すように、人工血管299を設置すべき生体血管290の血管壁291の外面291A(血液が流れる側の内面291Bの反対面)に、筒体201の先端面202を当接させる作業がなされてから開始される。また、成形ヘッド200の生体内への挿入は、前述の生体内挿入路形成具50を介してなされてもよく、生体血管290が露出するように皮膚が切開された状態でなされてもよい。   FIG. 13 is a flowchart showing processing executed in the control system. As shown in FIG. 14A, this processing is performed on the outer surface 291 </ b> A of the blood vessel wall 291 of the living blood vessel 290 where the artificial blood vessel 299 is to be installed (on the opposite surface of the inner surface 291 </ b> B on the blood flow side). This is started after the work of bringing 202 into contact is performed. Further, the molding head 200 may be inserted into the living body via the in-vivo insertion path forming tool 50 described above, or in a state where the skin is incised so that the living blood vessel 290 is exposed.

なお、先端面202を血管壁291の外面291Aに当接させる作業は、マニピュレータ9を医師が操作することによってなされてもよく、造影剤が投入された生体血管290に対するX線撮影装置5の撮影画像に基づいてマニピュレータ9が自動制御されることによってなされてもよい。また、図13の処理は、制御部3Aに内蔵されたCPU(図示省略)が、同じく制御部3Aに内蔵されたROM3Mに記憶されたプログラムに基づいて実行する処理である。   Note that the operation of bringing the distal end surface 202 into contact with the outer surface 291A of the blood vessel wall 291 may be performed by a doctor operating the manipulator 9, and imaging of the X-ray imaging apparatus 5 with respect to the biological blood vessel 290 into which a contrast medium has been introduced. This may be done by automatically controlling the manipulator 9 based on the image. 13 is a process executed by a CPU (not shown) built in the control unit 3A based on a program stored in a ROM 3M that is also built in the control unit 3A.

処理が開始されると、先ず、S51にて、血管壁291に向けてレーザ光を比較的強い強度で照射することにより、その血管壁291に穴292(図14B参照)を開けながら成形ヘッド200を生体血管290に挿入する挿入処理が、実行される。すなわち、前記比較的強い強度とは、少なくとも血管壁291の組織が部分的に破壊できる程度の強度である。続くS52では、マニピュレータ9に加わる挿入方向の力の変化に基づき、成形ヘッド200が血管壁291を貫通したか否かが判断される。貫通していない場合は(S52:N)、処理はS51へ移行して前述の挿入処理が繰り返し実行され、成形ヘッド200が血管壁291を貫通すると(S52:Y)、処理はS53へ移行する。   When the processing is started, first, at S51, the forming head 200 is irradiated with laser light toward the blood vessel wall 291 with a relatively strong intensity to open a hole 292 (see FIG. 14B) in the blood vessel wall 291. Is inserted into the biological blood vessel 290. That is, the relatively strong strength is a strength that can at least partially destroy the tissue of the blood vessel wall 291. In subsequent S <b> 52, it is determined whether the forming head 200 has penetrated the blood vessel wall 291 based on a change in force in the insertion direction applied to the manipulator 9. If not penetrating (S52: N), the process proceeds to S51 and the above-described insertion process is repeatedly executed. When the forming head 200 penetrates the blood vessel wall 291 (S52: Y), the process proceeds to S53. .

S53では、血管壁291に対する成形ヘッド200の位置が固定されたままで予め設定された所定量のレーザ光硬化成分がノズル203から吐出される。更に、このS53では、レーザ光照射部205から、比較的弱い強度のレーザ光が、先端面202の周囲に向けて照射される。なお、比較的弱い強度とは、前記吐出されたレーザ光硬化成分の硬化に適し、かつ、血管壁291に与えられる損傷が少ない(少なくとも血管壁291に穴を貫通させない)程度の強度をいう。すると、前記吐出されたレーザ光硬化成分が硬化される。この処理によって、図14Bに示すように、血管壁291の内面291Bに係合する係合部295が前記硬化したレーザ光硬化成分によって成形される。   In S <b> 53, a predetermined amount of the laser light curing component set in advance is discharged from the nozzle 203 while the position of the forming head 200 with respect to the blood vessel wall 291 is fixed. Further, in S 53, a relatively weak laser beam is emitted from the laser beam irradiation unit 205 toward the periphery of the tip surface 202. The relatively weak strength means a strength that is suitable for curing the ejected laser beam curing component and that causes little damage to the blood vessel wall 291 (at least the hole does not penetrate the blood vessel wall 291). Then, the discharged laser beam curing component is cured. By this process, as shown in FIG. 14B, the engaging portion 295 that engages with the inner surface 291B of the blood vessel wall 291 is formed by the cured laser light curing component.

続くS55では、レーザ光硬化成分をノズル203から吐出しながら、成形ヘッド200を血管壁291から抜去する処理が実行される。また、このS55では、前記抜去する処理と同時に、レーザ光照射部205から先端面202の周囲に向けて前記比較的弱い強度のレーザ光が照射される。この処理により、前記吐出されたレーザ光硬化成分が硬化する。すると、図14Cに示すように、前記硬化したレーザ光硬化成分によって人工血管299が穴292の内部に成形される。続くS56では、マニピュレータ9に加わる抜去方向の力の変化に基づき、成形ヘッド200が血管壁291から抜けたか否かが判断される。抜けていない場合は(S56:N)、S55の処理が繰り返し実行される。これにより穴292の内部に人工血管299が順次成形される。また、成形ヘッド200が血管壁291から抜けると(S56:Y)、処理はS57へ移行する。   In subsequent S55, a process of removing the forming head 200 from the blood vessel wall 291 while discharging the laser light curing component from the nozzle 203 is executed. In S55, simultaneously with the extraction process, the laser beam of relatively weak intensity is irradiated from the laser beam irradiation unit 205 toward the periphery of the tip surface 202. By this treatment, the discharged laser beam curing component is cured. Then, as shown in FIG. 14C, the artificial blood vessel 299 is formed inside the hole 292 by the cured laser light curing component. In subsequent S <b> 56, it is determined whether or not the forming head 200 has been removed from the blood vessel wall 291 based on a change in force in the extraction direction applied to the manipulator 9. If not missing (S56: N), the process of S55 is repeatedly executed. As a result, the artificial blood vessel 299 is sequentially formed inside the hole 292. Further, when the forming head 200 comes out of the blood vessel wall 291 (S56: Y), the process proceeds to S57.

S57では、S53と同様に、血管壁291に対する成形ヘッド200の位置が固定されたままで予め設定された所定量のレーザ光硬化成分がノズル203から吐出され、レーザ光照射部205からのレーザ光によってそのレーザ光硬化成分が硬化される。この処理によって、図14Dに示すように、血管壁291の外面291Aに係合する係合部295が前記硬化したレーザ光硬化成分によって成形される。   In S57, as in S53, a predetermined amount of a laser beam curing component set in advance is discharged from the nozzle 203 while the position of the forming head 200 with respect to the blood vessel wall 291 is fixed, and the laser beam from the laser beam irradiation unit 205 is used. The laser light curing component is cured. By this processing, as shown in FIG. 14D, the engaging portion 295 that engages with the outer surface 291A of the blood vessel wall 291 is formed by the cured laser light curing component.

続くS58では、S55と同様の処理がなされる。すなわち、レーザ光硬化成分をノズル203から吐出しながら、成形ヘッド200を血管壁291からの抜去方向へ移動させ、同時に、前記吐出されたレーザ光硬化成分にレーザ光照射部205からレーザ光を照射して当該レーザ光硬化成分を硬化させる処理が実行される。すると、図14Eに示すように、前記硬化したレーザ光硬化成分によって人工血管299が生体血管290の外側に成形される。続くS59では、成形ヘッド200が予め設定された停止位置(生体外であってもよい)まで退避したか否かが判断され、停止位置に達していない場合は(S59:N)、S58の処理が繰り返し実行される。そして、この処理の繰り返しにより、前記停止位置まで人工血管299が成形されると(S59:Y)、処理が一旦終了する。   In the subsequent S58, the same processing as in S55 is performed. That is, while the laser beam curing component is ejected from the nozzle 203, the molding head 200 is moved in the direction of removal from the blood vessel wall 291, and at the same time, the ejected laser beam curing component is irradiated with the laser beam from the laser beam irradiation unit 205. Then, a process of curing the laser beam curing component is executed. Then, as shown in FIG. 14E, the artificial blood vessel 299 is formed outside the living blood vessel 290 by the hardened laser light curing component. In subsequent S59, it is determined whether or not the forming head 200 has been retracted to a preset stop position (may be outside the living body). If the stop has not reached the stop position (S59: N), the process of S58 is performed. Is repeatedly executed. When the artificial blood vessel 299 is formed up to the stop position by repeating this process (S59: Y), the process is temporarily terminated.

このように、本実施形態の代替物製造装置は、生体血管290に対するバイパス用の人工血管299を容易に成形することができる。その成形された人工血管299は、血管壁291の内面291B,外面291Aにそれぞれ成形された係合部295によって生体血管290に良好に取り付けられる。   Thus, the substitute manufacturing apparatus of the present embodiment can easily form the bypass artificial blood vessel 299 for the biological blood vessel 290. The molded artificial blood vessel 299 is satisfactorily attached to the biological blood vessel 290 by the engaging portions 295 formed on the inner surface 291B and the outer surface 291A of the blood vessel wall 291, respectively.

なお、本実施形態の代替物製造装置において、筒体201の内側にもノズル203が形成され、そのノズル203から吐出されたレーザ光硬化成分に対するレーザ光照射部205の角度やレーザ光照射タイミングが、光造形法の技術を応用して制御されてもよい。その場合、前記光造形法の技術により、人工血管299の内部に弁などを成形することもできる。そして、その場合、血管壁291の代わりに心臓壁93に、人工血管299が設置されてもよい。また、筒体201の先端部外周に感圧素子が設けられた場合、その感圧素子の検出信号に基づいて、S52,S56における血管壁291を貫通したか否か等の判断がなされてもよい。   In the alternative manufacturing apparatus of this embodiment, the nozzle 203 is also formed inside the cylinder 201, and the angle of the laser beam irradiation unit 205 and the laser beam irradiation timing with respect to the laser beam curing component discharged from the nozzle 203 are set. It may be controlled by applying the technique of stereolithography. In that case, a valve etc. can also be shape | molded inside the artificial blood vessel 299 by the technique of the said optical modeling method. In that case, an artificial blood vessel 299 may be installed on the heart wall 93 instead of the blood vessel wall 291. Further, when a pressure sensitive element is provided on the outer periphery of the distal end portion of the cylindrical body 201, it is determined whether or not the blood vessel wall 291 in S52 and S56 is penetrated based on the detection signal of the pressure sensitive element. Good.

[第5実施形態]
次に、図15A〜図15Cは、第5実施形態の代替物製造装置に用いられる針部材310の構成を表す模式図である。なお、本実施形態における針部材310は、多くの部分が第1実施形態における針部材10と同様に構成されている。そこで、針部材310における針部材10と同様に構成された箇所には、図2Bで使用した符号を図15A〜図15Cにおいて付すことにより、構成の詳細な説明を省略する。以下、針部材310における針部材10との相違点を中心に説明する。
[Fifth Embodiment]
Next, FIGS. 15A to 15C are schematic views illustrating the configuration of the needle member 310 used in the substitute manufacturing apparatus of the fifth embodiment. The needle member 310 in the present embodiment is configured in many parts in the same manner as the needle member 10 in the first embodiment. Therefore, the portions of the needle member 310 that are configured in the same manner as the needle member 10 are denoted by the same reference numerals used in FIG. 2B in FIGS. 15A to 15C, and detailed description of the configuration is omitted. Hereinafter, the difference between the needle member 310 and the needle member 10 will be mainly described.

図15Aは、針部材310の軸方向(挿入・抜去方向)に沿った断面を模式的に表している。図15Aに示すように、アンカー押圧部13は針部材10に比べて若干小径に構成されている。そのアンカー押圧部13を円筒状に包囲する筐体310Bの内周面には、側孔11が形成された側の内周面に、糸供給部319とノズル323(図15B参照)とが設けられている。   FIG. 15A schematically shows a cross section of the needle member 310 along the axial direction (insertion / removal direction). As shown in FIG. 15A, the anchor pressing portion 13 is configured to have a slightly smaller diameter than the needle member 10. A thread supply part 319 and a nozzle 323 (see FIG. 15B) are provided on the inner peripheral surface of the casing 310B surrounding the anchor pressing part 13 in a cylindrical shape on the inner peripheral surface on the side where the side holes 11 are formed. It has been.

図15Bは、図15AのXVB−XVB線断面を模式的に表している。図15Bに示すように、ノズル323と糸供給部319とは隣接して設けられている。糸供給部319は、糸35を強制的に繰り出す。糸供給部319から繰り出される糸35は、最も基端側のアンカー30に接続されている。なお、以下の説明において、最も基端側のアンカー30すなわち側孔11から最後に吐出されるアンカー30と、糸供給部319との間の糸35を、糸35Cという場合がある。   FIG. 15B schematically shows a cross section taken along line XVB-XVB of FIG. 15A. As shown in FIG. 15B, the nozzle 323 and the yarn supply unit 319 are provided adjacent to each other. The yarn supply unit 319 forcibly feeds the yarn 35. The yarn 35 fed out from the yarn supply unit 319 is connected to the anchor 30 on the most proximal side. In the following description, the thread 35 between the anchor 30 at the most proximal end, that is, the anchor 30 finally discharged from the side hole 11, and the thread supply unit 319 may be referred to as a thread 35C.

糸供給部319から糸35Cを繰り出すためのアクチュエータ等の機構(図示省略)は、糸供給部319に設けられていてもよく、針部材310が挿入される生体の外部に設けられていてもよい。ノズル323は、糸供給部319から繰り出される糸35Cに、生物共存可能な熱可塑性の樹脂395(図18参照)を、加熱して流動性を付与した上で糸35Cに付着させる。   A mechanism (not shown) such as an actuator for feeding the yarn 35C from the yarn supply unit 319 may be provided in the yarn supply unit 319 or outside the living body into which the needle member 310 is inserted. . The nozzle 323 heats and imparts the fluidity of a thermoplastic resin 395 (see FIG. 18) that can coexist with organisms to the yarn 35C that is fed from the yarn supply unit 319, and adheres the yarn to the yarn 35C.

図15Cは、針部材310を側孔11側から見た状態を部分的に示す模式図である。図15Cに示すように、針部材310では、側孔11の先端部310A側端縁中央にV字形の切り込み11Aが形成されている。この切り込み11Aは、筐体310Bの先端部310Aの近傍まで延びている。この切り込み11Aの先端部には、ヒータ325が設けられている。   FIG. 15C is a schematic view partially showing a state in which the needle member 310 is viewed from the side hole 11 side. As shown in FIG. 15C, in the needle member 310, a V-shaped cut 11 </ b> A is formed in the center of the end edge of the side hole 11 on the tip 310 </ b> A side. This cut 11A extends to the vicinity of the front end 310A of the housing 310B. A heater 325 is provided at the tip of the cut 11A.

このため、糸供給部319から繰り出された糸35Cは、少なくとも針部材310が基端方向(すなわち、先端部310Aとは反対方向)に移動されたとき、切り込み11Aに案内されてヒータ325に当接する。このとき、ノズル323から吐出されて糸35Cに付着された樹脂395は、ヒータ325によって加熱される。すると、加熱された樹脂395は、既に生体内に吐出された樹脂395と容易に一体化し、その樹脂395の温度が生体内で低下することによって樹脂395は硬化する。   Therefore, the thread 35C fed from the thread supply unit 319 is guided by the notch 11A and hits the heater 325 when at least the needle member 310 is moved in the proximal direction (that is, the direction opposite to the distal end part 310A). Touch. At this time, the resin 395 discharged from the nozzle 323 and attached to the yarn 35C is heated by the heater 325. Then, the heated resin 395 is easily integrated with the resin 395 already discharged into the living body, and the resin 395 is cured by the temperature of the resin 395 decreasing in the living body.

また、針部材310では、図15A,図15Bに示すように、針部材用カメラ17は側孔11が設けられた側の筐体310B側面に設けられている。このため、針部材用カメラ17は、切り込み11Aに案内された糸35Cの挙動や、ヒータ325によって加熱された樹脂395の挙動を良好に撮影することができる。   In the needle member 310, as shown in FIGS. 15A and 15B, the needle member camera 17 is provided on the side surface of the casing 310B on the side where the side holes 11 are provided. Therefore, the needle member camera 17 can satisfactorily photograph the behavior of the thread 35C guided by the notch 11A and the behavior of the resin 395 heated by the heater 325.

図16は、この針部材310を針部材10の代わりにマニピュレータ7に装着して使用する第5実施形態としての代替物製造装置の、制御系の構成を表すブロック図である。図16に示すように、制御部3Aには、第1実施形態と同様にX線撮影装置5とデータベース3Dと針部材移動部3Bとが接続されている。また、制御部3Aは、ノズル323から樹脂395が吐出される量を制御し、糸供給部319から糸35Cが供給される量を制御し、ヒータ325のオン/オフを制御し、針部材用カメラ17が撮影した画像に応じたデータを入力される。なお、図16のブロック図及び図17のフローチャートは、成形ヘッド20に関連する機構である成形ヘッド移動部3C等が使用されない場合を前提として図示されているが、後述のように成形ヘッド20及びマニピュレータ9に関連する機構も併用されてもよい。   FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a control system of an alternative manufacturing apparatus as a fifth embodiment in which the needle member 310 is used by being attached to the manipulator 7 instead of the needle member 10. As shown in FIG. 16, the X-ray imaging apparatus 5, the database 3D, and the needle member moving unit 3B are connected to the control unit 3A as in the first embodiment. The control unit 3A controls the amount of resin 395 discharged from the nozzle 323, controls the amount of yarn 35C supplied from the yarn supply unit 319, controls on / off of the heater 325, and controls the needle member Data corresponding to the image captured by the camera 17 is input. The block diagram of FIG. 16 and the flowchart of FIG. 17 are illustrated on the assumption that the molding head moving unit 3C, which is a mechanism related to the molding head 20, is not used. A mechanism related to the manipulator 9 may be used in combination.

図17は、その制御系で実行される処理を表すフローチャートである。なお、この処理は、制御部3Aに内蔵されたCPU(図示省略)が、同じく制御部3Aに内蔵されたROM3Mに記憶されたプログラムに基づいて実行する処理である。また、この処理は、図4に示した第1実施形態における処理と同じ処理を含んでいる。そこで、第1実施形態における処理と同様の処理には、図4で使用した符号を図17において付すことにより、構成の詳細な説明を省略する。以下、図4の処理に対する図17の処理の相違点を中心に説明する。   FIG. 17 is a flowchart showing processing executed in the control system. This process is a process executed by a CPU (not shown) built in the control unit 3A based on a program stored in the ROM 3M built in the control unit 3A. This process includes the same process as the process in the first embodiment shown in FIG. Therefore, the same processes as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals used in FIG. 4 and the detailed description of the configuration is omitted. Hereinafter, the difference between the process in FIG. 17 and the process in FIG. 4 will be mainly described.

本実施形態の代替物製造装置では、代替物を成形する際に針部材310を成形ヘッド20と入れ替える必要がないので、S7の処理は省略される。なお、本実施形態における処理によって成形される代替物は、第1実施形態で成形されたものと同様の人工心臓弁99であってもよく、図18に示すステント397であってもよく、その他の代替物であってもよい。   In the substitute manufacturing apparatus of the present embodiment, since it is not necessary to replace the needle member 310 with the forming head 20 when forming the substitute, the process of S7 is omitted. The substitute formed by the processing in the present embodiment may be the artificial heart valve 99 similar to that formed in the first embodiment, the stent 397 shown in FIG. May be an alternative.

S11に代わるS11Cでは、X線撮影装置5や針部材用カメラ17が撮影した画像に基づき、針部材310が所要部位へ移動される。S13Cでは、針部材用カメラ17の撮影画像に基づき、アンカー30から延びる糸35(糸35B又は糸35C)又は既に吐出されている樹脂395の位置が確認される。S15に代わるS15Cでは、針部材用カメラ17によって撮影された前記樹脂395又は糸35の動きに基づいて、それらの変位のタイミングが取得される。   In S11C instead of S11, the needle member 310 is moved to a required site based on the images taken by the X-ray imaging apparatus 5 and the needle member camera 17. In S <b> 13 </ b> C, the position of the thread 35 (thread 35 </ b> B or thread 35 </ b> C) extending from the anchor 30 or the resin 395 that has already been discharged is confirmed based on the captured image of the needle member camera 17. In S15C instead of S15, based on the movement of the resin 395 or the thread 35 photographed by the needle member camera 17, the timing of their displacement is acquired.

S17では、第1実施形態と同様にCADデータが読み出される。S19Cでは、前記変位のタイミング及びCADデータに応じて、糸供給部319を介して糸35Cが樹脂395と共に吐出される。なお、この糸35Cの吐出時には、糸35Cがよりスムーズに吐出されるように針部材310が移動されてもよい。なお、図17のフローチャートでは、糸35Cの吐出時には、糸供給部319から繰り出される糸35Cに全長に亘ってノズル323から樹脂395が付着され、糸35Cが繰り出されている間はヒータ325が常時オンにされているものとしている。より複雑な代替物を成形する場合は、必要に応じて、ノズル323からの樹脂の吐出/非吐出を切り換えるステップや、ヒータ325のオン/オフを切り換えるステップを追加してもよい。   In S17, CAD data is read as in the first embodiment. In S <b> 19 </ b> C, the yarn 35 </ b> C is discharged together with the resin 395 through the yarn supply unit 319 according to the displacement timing and CAD data. When discharging the thread 35C, the needle member 310 may be moved so that the thread 35C is discharged more smoothly. In the flowchart of FIG. 17, when discharging the yarn 35C, the resin 395 is attached from the nozzle 323 over the entire length of the yarn 35C fed from the yarn supply unit 319, and the heater 325 is always operated while the yarn 35C is fed. Assume that it is turned on. When molding a more complicated alternative, a step of switching discharge / non-discharge of resin from the nozzle 323 and a step of switching on / off of the heater 325 may be added as necessary.

このようにして、糸35Cと共に吐出された樹脂395は、ヒータ325により加熱されて一旦流動性を付与された後に、血液等によって冷却されて硬化する。このようなS11〜S19の処理が、代替物の成形が完了するまで繰り返され(S20:N)、成形が完了すると(S20:Y)、処理が終了する。   In this way, the resin 395 discharged together with the yarn 35C is heated by the heater 325 and once given fluidity, and then cooled and hardened by blood or the like. Such processes of S11 to S19 are repeated until the molding of the substitute is completed (S20: N), and when the molding is completed (S20: Y), the process ends.

図17の処理は、人工心臓弁99等の各種代替物の成形に適用可能である。以下、図18に示すように、脳動脈390の動脈瘤392が形成された箇所に脳動脈390の代替物の一例としてのステント397を成形する例を中心に、図17の処理を説明する。その場合、アンカー30は、他面32を対向させた一対のアンカー30が用意されるだけでよく、ネット37は省略することができる。また、一対のアンカー30の他面32の間に配設される糸35Aの長さは、動脈瘤392の部分の血管壁391の厚さより若干短く設定される。   The process of FIG. 17 can be applied to molding various alternatives such as the prosthetic heart valve 99. Hereinafter, as shown in FIG. 18, the process of FIG. 17 will be described focusing on an example in which a stent 397 as an example of an alternative to the cerebral artery 390 is formed at a place where the aneurysm 392 of the cerebral artery 390 is formed. In that case, the anchor 30 only needs to prepare a pair of anchors 30 with the other surface 32 facing each other, and the net 37 can be omitted. In addition, the length of the thread 35 </ b> A disposed between the other surfaces 32 of the pair of anchors 30 is set slightly shorter than the thickness of the blood vessel wall 391 at the portion of the aneurysm 392.

その場合、S1では、図18に例示するように、脳動脈390を通る矢印Zに沿って所要部位Yに針部材310が挿入される。なお、針部材310に対するこのような操作は、針部材310がカテーテル(図示省略)の先端に装着され、そのテーテルの操作レバーをマニピュレータ7又はその他のアクチュエータが操作することによってなされてもよい。その場合、カテーテルに対する操作のうち、脳動脈390の内部を通って針部材310を動脈瘤392の近傍(例えば、先端部310Aの一部が動脈瘤392の一部と対向する位置)まで挿入する操作は医師によってなされ、その後の操作がマニピュレータ7又は他のアクチュエータを介してなされてもよい。   In that case, in S1, the needle member 310 is inserted into the required site Y along the arrow Z passing through the cerebral artery 390, as illustrated in FIG. Such an operation on the needle member 310 may be performed by attaching the needle member 310 to the distal end of a catheter (not shown) and operating the operation lever of the taper by the manipulator 7 or other actuator. In that case, the needle member 310 is inserted through the inside of the cerebral artery 390 to the vicinity of the aneurysm 392 (for example, a position where a part of the distal end portion 310A opposes a part of the aneurysm 392) among the operations on the catheter. The operation may be performed by a doctor, and the subsequent operation may be performed via the manipulator 7 or other actuator.

また、針部材310に永久磁石又は電磁石が設けられた場合、制御部3Aは、その針部材310の動きを体外から強い磁力で遠隔操作してもよい。なお、このような磁力による遠隔操作の機構については、例えば、米国特許6630879号公報,6157853号公報等に詳しいので、ここでは詳述しない。また、このような磁力による遠隔操作がなされる場合も、動脈瘤392の近傍までは医師のカテーテル操作によって針部材310が挿入されてもよい。   When a permanent magnet or an electromagnet is provided on the needle member 310, the control unit 3A may remotely control the movement of the needle member 310 from outside the body with a strong magnetic force. Note that such a remote control mechanism using magnetic force is detailed in, for example, US Pat. Nos. 6,630,879 and 6,157,853, and will not be described in detail here. In addition, even when such a remote operation using a magnetic force is performed, the needle member 310 may be inserted up to the vicinity of the aneurysm 392 by a doctor's catheter operation.

続くS3では、動脈瘤392の外側にアンカー30が吐出されて、針部材310が動脈瘤392の内側に抜去される。この処理によって、一対のアンカー30が図18に示すように血管壁391を挟んで動脈瘤392に固定される。また、その動脈瘤392の内側のアンカー30から延びる糸35Cは、針部材310とつながった状態となる。この例では、所要部位Yが1箇所であるので、S5では最初にこのステップへ処理が移行したときから肯定判断がなされる。   In subsequent S <b> 3, the anchor 30 is discharged to the outside of the aneurysm 392 and the needle member 310 is extracted to the inside of the aneurysm 392. By this processing, the pair of anchors 30 is fixed to the aneurysm 392 with the blood vessel wall 391 interposed therebetween as shown in FIG. Further, the thread 35 </ b> C extending from the anchor 30 inside the aneurysm 392 is connected to the needle member 310. In this example, since the required part Y is one place, an affirmative determination is made in S5 from the time when the process first moves to this step.

S11C〜S19Cでは、先ず、動脈瘤392の内側を樹脂395で埋め尽くすように糸35Cが吐出される。なお、このとき、動脈瘤392の内部に、樹脂395も糸35Cも存在しない空隙396が多少残っていてもかまわない。すなわち、動脈瘤392の内部に充填された樹脂395によって、その動脈瘤392の形状を維持できればよい。S11C〜S19Cの処理では、このように動脈瘤392の内部に樹脂395が充填された後、動脈瘤392に血流方向上下流から隣接する脳動脈390の内周面に沿って、糸35Cが螺旋状又はネット状に吐出される。また、吐出される糸35Cには、樹脂395が付着される。その樹脂395は、脳動脈390の内部で硬化する。この処理によって、脳動脈390の内周面に沿って螺旋状又はネット状に形状を維持されたステント397が、糸35C及びその糸35Cに付着された樹脂395によって成形される。こうして、ステント397が成形されると、図17の処理が終了する(S20:Y)。   In S11C to S19C, first, the thread 35C is discharged so that the inside of the aneurysm 392 is filled with the resin 395. At this time, there may be a slight gap 396 in which neither the resin 395 nor the thread 35C exists inside the aneurysm 392. That is, it is only necessary that the shape of the aneurysm 392 can be maintained by the resin 395 filled in the aneurysm 392. In the processing of S11C to S19C, after the resin 395 is filled in the aneurysm 392 as described above, the thread 35C is formed along the inner peripheral surface of the cerebral artery 390 adjacent to the aneurysm 392 from upstream in the blood flow direction. It is discharged in a spiral or net shape. A resin 395 is attached to the discharged yarn 35C. The resin 395 is cured inside the cerebral artery 390. By this process, the stent 397 maintained in a spiral shape or a net shape along the inner peripheral surface of the cerebral artery 390 is formed by the thread 35C and the resin 395 attached to the thread 35C. Thus, when the stent 397 is formed, the process of FIG. 17 is completed (S20: Y).

なお、第1実施形態の代替物製造装置1における処理と同様に、ステント397の成形完了後は(S20:Y)、自動的に針部材310が抜去されてもよく、針部材310の抜去は医師の手でなされてもよい。また、成形完了後の糸35Cは、ヒータ325により焼き切られてもよい。   Similar to the processing in the substitute manufacturing apparatus 1 of the first embodiment, after the formation of the stent 397 is completed (S20: Y), the needle member 310 may be automatically removed. It may be done by a doctor. Further, the yarn 35 </ b> C after completion of molding may be burned out by the heater 325.

このように、本実施形態の代替物製造装置を用いれば、動脈瘤392の内部に充填されてその動脈瘤392の形状を維持する樹脂395、及び、ステント397(いずれも脳動脈390の代替物の一例)を容易に成形することができる。また、図18に示すように、動脈瘤392の外側にも、樹脂層399が成形されてもよい。このような樹脂層399は、例えば、第1実施形態の代替物製造装置1の成形ヘッド20が侵襲性の低い手術を介して動脈瘤392の外側まで挿入され、その成形ヘッド20が駆動されることによって成形されてもよい。   As described above, by using the substitute manufacturing apparatus of this embodiment, the resin 395 that fills the aneurysm 392 and maintains the shape of the aneurysm 392 and the stent 397 (both are substitutes for the cerebral artery 390). Can be easily formed. In addition, as shown in FIG. 18, a resin layer 399 may also be formed outside the aneurysm 392. For example, the molding head 20 of the substitute manufacturing apparatus 1 of the first embodiment is inserted to the outside of the aneurysm 392 through such a less invasive surgery, and the molding head 20 is driven. It may be formed by.

また、前記実施形態では、樹脂395として熱可塑性樹脂が使用されているが、樹脂395としては他の硬化性物質が使用されてもよい。例えば、50°程度の比較的低温で硬化する熱硬化性樹脂が使用されてもよい。その場合、ヒータ325が当該熱硬化性樹脂を加熱することで、その熱硬化性樹脂が硬化される。また、第1実施形態等で使用されたX線硬化成分が樹脂395の代わりに使用されてもよい。その場合、ヒータ325がX線照射部と置き換えられることによって、そのX線照射部に対向するX線硬化成分を硬化させることが可能となる。第4実施形態で使用されたレーザ光硬化成分が樹脂395の代わりに使用されてもよい。その場合、ヒータ325がレーザ光照射部と置き換えられることによって、そのレーザ光照射部に対向するレーザ光硬化成分を硬化させることが可能となる。   In the above-described embodiment, a thermoplastic resin is used as the resin 395, but another curable material may be used as the resin 395. For example, a thermosetting resin that cures at a relatively low temperature of about 50 ° may be used. In that case, the heater 325 heats the thermosetting resin, so that the thermosetting resin is cured. Further, the X-ray curing component used in the first embodiment or the like may be used instead of the resin 395. In that case, by replacing the heater 325 with the X-ray irradiation unit, the X-ray curing component facing the X-ray irradiation unit can be cured. The laser beam curing component used in the fourth embodiment may be used instead of the resin 395. In that case, the heater 325 is replaced with a laser beam irradiation unit, so that the laser beam curing component facing the laser beam irradiation unit can be cured.

[第6実施形態]
図19は、第6実施形態の代替物製造装置に用いられる針部材410の構成を模式的に表す斜視図である。この針部材410は、針部材10,310と同様の外径を有しているが、アンカー30を備えておらず、先端部にノズル411,撮影孔412,照射孔413を備えている。
[Sixth Embodiment]
FIG. 19 is a perspective view schematically showing the configuration of the needle member 410 used in the substitute manufacturing apparatus of the sixth embodiment. The needle member 410 has an outer diameter similar to that of the needle members 10 and 310, but does not include the anchor 30, and includes a nozzle 411, a photographing hole 412 and an irradiation hole 413 at the tip.

ノズル411は、針部材410に内蔵されたX線硬化成分供給部416に接続されている。ノズル411は、X線硬化成分供給部416から供給されるX線硬化成分を、制御信号に応じた量吐出する。なお、このX線硬化成分は、第1実施形態において使用されたものと同様のものである。撮影孔412は、針部材410に内蔵された針部材用カメラ417に接続されている。針部材用カメラ417は、撮影孔412の正面の状況を撮影する。照射孔413は、針部材410に内蔵されたX線照射部418に接続されている。照射孔413からは、X線照射部418から照射されたX線が、針部材410の外部に向かって照射される。   The nozzle 411 is connected to an X-ray curable component supply unit 416 built in the needle member 410. The nozzle 411 discharges the X-ray curable component supplied from the X-ray curable component supply unit 416 in an amount corresponding to the control signal. The X-ray curing component is the same as that used in the first embodiment. The imaging hole 412 is connected to a needle member camera 417 built in the needle member 410. The needle member camera 417 photographs the situation in front of the photographing hole 412. The irradiation hole 413 is connected to an X-ray irradiation unit 418 built in the needle member 410. From the irradiation hole 413, the X-rays irradiated from the X-ray irradiation unit 418 are irradiated toward the outside of the needle member 410.

このため、針部材410では、ノズル411から吐出されたX線硬化成分は、照射孔413から照射されたX線によって硬化されることができる。また、針部材用カメラ417は、そのX線硬化成分が硬化される範囲の状況を撮影することができる。このように構成された針部材410は、第1実施形態における関節41,43,45,47と同様に構成された関節430を介して、円柱状の支持部材450に支持されている。   For this reason, in the needle member 410, the X-ray curing component discharged from the nozzle 411 can be cured by the X-ray irradiated from the irradiation hole 413. Moreover, the camera 417 for needle members can image | photograph the condition of the range in which the X-ray hardening component is hardened. The needle member 410 configured as described above is supported by a columnar support member 450 via a joint 430 configured similarly to the joints 41, 43, 45, and 47 in the first embodiment.

図20は、この針部材410をマニピュレータ7に装着して使用する第6実施形態としての代替物製造装置の制御系の構成を表すブロック図である。図20に示すように、制御部3Aには、第1実施形態と同様にX線撮影装置5とデータベース3Dと針部材移動部3Bとが接続されている。なお、本実施形態では、成形ヘッド20に関連する機構である成形ヘッド移動部3C等は使用されなくてもよい。また、針部材移動部3Bは、第1実施形態における成形ヘッド移動部3Cと同様に、関節430を制御可能に構成されている。また、制御部3Aは、ノズル411からのX線硬化成分の吐出量を制御し、X線照射部418からのX線の照射状態を制御し、針部材用カメラ417が撮影した画像に応じたデータを入力される。   FIG. 20 is a block diagram showing the configuration of the control system of the substitute manufacturing apparatus as the sixth embodiment in which the needle member 410 is mounted on the manipulator 7 and used. As shown in FIG. 20, the X-ray imaging apparatus 5, the database 3D, and the needle member moving unit 3B are connected to the control unit 3A, as in the first embodiment. In the present embodiment, the forming head moving unit 3 </ b> C that is a mechanism related to the forming head 20 may not be used. Further, the needle member moving unit 3B is configured to be able to control the joint 430 in the same manner as the forming head moving unit 3C in the first embodiment. In addition, the control unit 3A controls the discharge amount of the X-ray curing component from the nozzle 411, controls the X-ray irradiation state from the X-ray irradiation unit 418, and corresponds to the image captured by the needle member camera 417. Input data.

図21は、その制御系で実行される処理を表すフローチャートである。なお、この処理は、制御部3Aに内蔵されたCPU(図示省略)が、同じく制御部3Aに内蔵されたROM3Mに記憶されたプログラムに基づいて実行する処理である。また、本実施形態の代替物製造装置は、血液等の体液の流動が血管内部等に比べて少ない部位において代替物を成形する場合に向いている。   FIG. 21 is a flowchart showing processing executed in the control system. This process is a process executed by a CPU (not shown) built in the control unit 3A based on a program stored in the ROM 3M built in the control unit 3A. Moreover, the substitute manufacturing apparatus of this embodiment is suitable for the case where the substitute is formed at a site where the flow of body fluid such as blood is less than that in the blood vessel.

図21に示すように、この処理では、先ず、S51にて、前記各実施形態におけるS1と同様に、針部材410が患部近傍の所要部位に挿入される。S52では、針部材用カメラ417による撮影がなされる。続くS53では、前記各実施形態におけるS17と同様に代替物のCADデータが読み出され、S54にて、X線硬化成分の吐出及び硬化がなされる。すなわち、S54では、S52にて撮影された画像のデータと、S53にて読み出されたCADデータとに基づき、所要部位に所望の代替物が成形されるよう、関節430を介してノズル411の位置(すなわち、針部材410の位置)が微調整される。更にS54では、位置調整後のノズル411から前記データに応じた量のX線硬化成分が吐出され、そのX線硬化成分は照射孔413から照射されたX線によって硬化される。   As shown in FIG. 21, in this process, first, in S51, the needle member 410 is inserted into a required site in the vicinity of the affected area, as in S1 in each of the embodiments. In S52, photographing with the needle member camera 417 is performed. In subsequent S53, the CAD data of the alternative is read out in the same manner as in S17 in each of the above embodiments, and in S54, the X-ray curing component is discharged and cured. That is, in S54, based on the data of the image photographed in S52 and the CAD data read out in S53, the nozzle 411 is connected via the joint 430 so that a desired substitute is formed at a required portion. The position (that is, the position of the needle member 410) is finely adjusted. Further, in S54, an X-ray curing component in an amount corresponding to the data is discharged from the nozzle 411 after position adjustment, and the X-ray curing component is cured by the X-rays irradiated from the irradiation hole 413.

S55では、前記各実施形態におけるS20と同様に、代替物の成形が完了したか否かが判断され、完了していなければ(S55:N)、処理はS57へ移行する。S57では、代替物の残りの部分を成形するために針部材410の移動がなされ、処理は前述のS52へ移行する。なお、S57では、制御部3Aが針部材移動部3Bを介してマニピュレータ7及び関節430を駆動することによって、針部材410の移動がなされる。こうして、S52〜S57の処理が繰り返し実行され、代替物の成形が完了すると(S55:Y)、処理が一旦終了する。   In S55, as in S20 in each of the above-described embodiments, it is determined whether or not the molding of the substitute has been completed. If not completed (S55: N), the process proceeds to S57. In S57, the needle member 410 is moved to mold the remaining portion of the substitute, and the process proceeds to S52 described above. In S57, the control unit 3A drives the manipulator 7 and the joint 430 via the needle member moving unit 3B, so that the needle member 410 is moved. In this way, the processes of S52 to S57 are repeatedly executed, and when the substitute molding is completed (S55: Y), the process is temporarily terminated.

図22は、骨BにひびCが形成された箇所に、骨Bの代替物の一例としてのプレート470を成形した例を表す説明図である。このようなプレート470が成形される場合、皮膚の表面に針部材410の先端が通る程度の切り込みが入れられ、その切り込みから、針部材410が骨Bの表面まで挿入される(S51)。そして、前記CADデータとしてプレート470の形状データを用いたS52〜S57の処理が繰り返し実行されることにより、X線硬化成分を硬化させてなるプレート470が骨Bの表面に成形される。   FIG. 22 is an explanatory diagram showing an example in which a plate 470 as an example of a substitute for bone B is formed at a position where a crack C is formed on bone B. When such a plate 470 is molded, a cut is made so that the tip of the needle member 410 passes through the surface of the skin, and the needle member 410 is inserted from the cut to the surface of the bone B (S51). And the process of S52-S57 using the shape data of the plate 470 as said CAD data is repeatedly performed, The plate 470 which hardens an X-ray hardening component is shape | molded on the surface of the bone B. FIG.

なお、このようなプレート470が成形される場合、リン酸カルシウム,チタン酸カルシウム等の粒子(例えば多孔質焼結体)又はチタン粒子をフィラーとして含んだX線硬化成分が使用されるのが望ましい。これらの物質は、骨Bとの馴染みがよく、プレート470が骨Bと一体化するのを促進する。特に、ヒドロキシアパタイト等のリン酸カルシウムからなる多孔質焼結体がX線硬化成分にフィラーとして含まれる場合、当該多孔質焼結体において骨の再生が始まり、プレート470と骨Bとの一体化が一層良好に促進される。また、プレート470は、骨Bの表面に接着剤層を形成してから成形されてもよい。   In addition, when such a plate 470 is shape | molded, it is desirable to use the particle | grains (for example, porous sintered compact), such as a calcium phosphate and a calcium titanate, or the X-ray hardening component containing a titanium particle as a filler. These materials are familiar with bone B and promote the integration of plate 470 with bone B. In particular, when a porous sintered body made of calcium phosphate such as hydroxyapatite is included as a filler in the X-ray curable component, bone regeneration begins in the porous sintered body, and the plate 470 and the bone B are further integrated. Promoted well. The plate 470 may be formed after an adhesive layer is formed on the surface of the bone B.

また、同様の方法で、筋肉中の神経と接する部位に、チタン等の金属粒子をフィラーとして含んだX線硬化成分により塊が成形されてもよい。その場合、当該部位に継続的に鍼が打たれているのと同様の効果が得られる場合がある。   Further, in the same manner, a lump may be formed by an X-ray hardening component containing metal particles such as titanium as a filler at a site in contact with nerves in muscle. In that case, the same effect as that when the wrinkle is continuously applied to the part may be obtained.

図23は、嚥下障害を患った人Hに対して、痰の排出等を補助する部材(すなわち、喉頭蓋の代替物)を、成形する例を示している。図23に示す例では、人Hの咽喉部Iと気管Kとの間には、気管カニューレ480が装着されている。この気管カニューレ480は、一端側の開口部481が人Hの前面から外気に連通し、他端は下方に屈曲して気管Kに連通している。   FIG. 23 shows an example in which a member (that is, a substitute for the epiglottis) that assists the discharge of the sputum or the like for the person H suffering from dysphagia is formed. In the example shown in FIG. 23, a tracheal cannula 480 is attached between the throat I of the person H and the trachea K. In the tracheal cannula 480, an opening 481 on one end side communicates with the outside air from the front surface of the person H, and the other end bends downward and communicates with the trachea K.

本実施形態の代替物製造装置を用いれば、このような気管カニューレ480の開口部481と気管Kの内壁面との間に毛細管484を成形することができる。その場合、開口部481から気管Kまで針部材410が挿入される(S51)。続いて、針部材410は、気管カニューレ480から抜去されながら(S57)、微小に螺旋状に回転して毛細管484を成形する(S52〜S54)。すなわち、前記CADデータとして毛細管484の形状データを用いたS52〜S57の処理が繰り返し実行されることにより、毛細管484が成形される。このような毛細管484が成形されることによって、気管Kに溜まった痰は毛細管現象によって開口部481から体外へ排出される。   If the substitute manufacturing apparatus of this embodiment is used, the capillary 484 can be formed between the opening 481 of the tracheal cannula 480 and the inner wall surface of the trachea K. In that case, the needle member 410 is inserted from the opening 481 to the trachea K (S51). Subsequently, while the needle member 410 is removed from the tracheal cannula 480 (S57), the needle member 410 is slightly rotated in a spiral shape to form the capillary 484 (S52 to S54). That is, the capillary tube 484 is formed by repeatedly executing the processing of S52 to S57 using the shape data of the capillary tube 484 as the CAD data. By forming such a capillary 484, soot collected in the trachea K is discharged from the opening 481 to the outside by capillary action.

なお、毛細管484は、ノズル411の開口部外周にギザギザ(すなわち鋸歯状の凹凸)を形成しておくことによって成形されてもよい。その場合、前記ギザギザの凹凸によって、ノズル411から吐出されたX線硬化成分の表面には毛細管現象を起こす溝が形成される。このため、ノズル411から吐出されたX線硬化成分は、そのまま硬化されるだけで毛細管484となる。したがって、この場合、処理が一層容易となる。   Note that the capillary 484 may be formed by forming jagged edges (that is, serrated irregularities) on the outer periphery of the opening of the nozzle 411. In that case, a groove that causes capillary action is formed on the surface of the X-ray curable component discharged from the nozzle 411 due to the unevenness of the jaggedness. For this reason, the X-ray hardening component discharged from the nozzle 411 becomes the capillary 484 only by being hardened as it is. Therefore, in this case, the processing becomes easier.

また、気管カニューレ480の屈曲部の外周面482が、切り込みを入れた弾性材料等で構成されている場合、その外周面482を通って針部材410を貫通させることが可能となる。外周面482が弾性材料等で構成されていれば、針部材410が抜去された後は、当該針部材410が貫通していた穴は弾性復元力によって塞がる。なお、このような弾性材料としては、例えば、第1実施形態に係る手術で用いられたシート状挿通可能部55が用いられてもよい。気管カニューレ480がそのような材料で構成されている場合、図23に示すように、気管カニューレ480の上方に、唾液等が気管Kへ落下するのを抑制するフィルタ485を成形することができる。   Further, when the outer peripheral surface 482 of the bent portion of the tracheal cannula 480 is made of an elastic material or the like that is cut, the needle member 410 can be passed through the outer peripheral surface 482. If the outer peripheral surface 482 is made of an elastic material or the like, after the needle member 410 is removed, the hole through which the needle member 410 has passed is closed by an elastic restoring force. As such an elastic material, for example, the sheet-like insertable portion 55 used in the surgery according to the first embodiment may be used. When the tracheal cannula 480 is made of such a material, as shown in FIG. 23, a filter 485 that suppresses saliva and the like from falling into the trachea K can be formed above the tracheal cannula 480.

この場合、S51の処理で針部材410が外周面482を貫通して気管カニューレ480の上方まで挿入され、S52〜S57の処理でフィルタ485が成形される。すなわち、前記CADデータとしてフィルタ485の形状データを用いたS52〜S57の処理が実行されることにより、フィルタ485が成形される。   In this case, the needle member 410 is inserted through the outer peripheral surface 482 to the upper side of the tracheal cannula 480 by the process of S51, and the filter 485 is formed by the processes of S52 to S57. That is, the filter 485 is formed by executing the processing of S52 to S57 using the shape data of the filter 485 as the CAD data.

また、このようなフィルタ485が成形される場合、当該フィルタ485に付着した唾液等を食道Sへ送る毛細管も併せて成形されてもよい。また、前述の外周面482のように、気管カニューレ480の気管Kに挿入される部分の少なくとも一部が、切り込みを入れた弾性材料で構成される場合、その切り込みが入れられた部分は、声帯の代わりに空気振動を発生するように構成されてもよい。このような構成としては、笛等の音の鳴る玩具に用いられている周知の構成を応用することができる。   Moreover, when such a filter 485 is shape | molded, the capillary which sends the saliva etc. which adhered to the said filter 485 to the esophagus S may be shape | molded together. In addition, when at least a part of the portion inserted into the trachea K of the tracheal cannula 480 is made of an elastic material with a cut as in the outer peripheral surface 482 described above, the cut-in portion is a vocal cord. Instead of this, it may be configured to generate air vibration. As such a configuration, a known configuration used for a toy that makes a sound such as a whistle can be applied.

また、針部材移動部3Bが十分に小形化可能である場合、手術室の床等に設置された前述のコントローラ3の代わりに、図24に例示するようなコントローラ490が使用されてもよい。   Further, when the needle member moving unit 3B can be sufficiently downsized, a controller 490 as illustrated in FIG. 24 may be used instead of the above-described controller 3 installed on the floor or the like of the operating room.

図24は、第6実施形態の変形例としての代替物製造装置の構成を表す模式図である。本変形例では、コントローラ490は、前述の制御部3A及び針部材移動部3Bを備えている(図24では図示省略)。気管カニューレ480の体外側には、周知のようにフレーム486が設けられており、コントローラ490は、そのフレーム486に接続された台座491によって支持されている。コントローラ490には、腕492の一端が関節493を介して接続されており、腕492の他端は関節494を介して支持部材450に接続されている。   FIG. 24 is a schematic diagram illustrating a configuration of an alternative manufacturing apparatus as a modification of the sixth embodiment. In this modification, the controller 490 includes the control unit 3A and the needle member moving unit 3B described above (not shown in FIG. 24). A frame 486 is provided outside the body of the tracheal cannula 480 as is well known, and the controller 490 is supported by a pedestal 491 connected to the frame 486. One end of an arm 492 is connected to the controller 490 via a joint 493, and the other end of the arm 492 is connected to the support member 450 via a joint 494.

関節493,494は、第1実施形態における関節41,43,45,47と同様に構成されている。また、関節480,493,494の可動範囲及び腕492の長さは、針部材410による毛細管484,フィルタ485の成形が可能なように設計されている。このため、コントローラ490に内蔵された制御部3Aが図21の処理を実行することにより、図23に示したような毛細管484及びフィルタ485の成形が可能となる。その場合、人Hは屋外を歩いているときでも歩きながら毛細管484及びフィルタ485を成形されることが可能となる。また、その場合、フィルタ485には、当該フィルタ485を体外へ引き出すための紐状部分が、針部材410によって成形されていてもよい。その場合、人Hは、性能が低下したフィルタ485を、前記紐状部分を摘んで開口部481から引き出し、針部材410にフィルタ485の再成形を行わせることができる。   The joints 493, 494 are configured in the same manner as the joints 41, 43, 45, 47 in the first embodiment. The movable range of the joints 480, 493, 494 and the length of the arm 492 are designed so that the capillary 484 and the filter 485 can be formed by the needle member 410. For this reason, the control unit 3A built in the controller 490 executes the processing of FIG. 21, whereby the capillary 484 and the filter 485 as shown in FIG. 23 can be formed. In that case, the person H can form the capillary tube 484 and the filter 485 while walking outdoors. In that case, a string-like portion for pulling out the filter 485 to the outside of the body may be formed on the filter 485 by the needle member 410. In that case, the person H can pick up the filter 485 whose performance has been lowered and pull it out from the opening portion 481 to cause the needle member 410 to reshape the filter 485.

また、この変形例も含めた第6実施形態の代替物製造装置でも、第2実施形態と同様に、ノズル411から吐出されたX線硬化成分を硬化させるためのX線は体外から照射されてもよい。その場合、図24に示したコントローラ490から針部材410に至る構成は、一層良好に小形化されることができる。また、X線硬化成分は、コントローラ490に併設されたタンク等から供給されてもよい。また、第4実施形態で使用されたレーザ光硬化成分がX線硬化成分の代わりに使用されてもよい。その場合、X線照射部418がレーザ光照射部と置き換えられ、そのレーザ光照射部から照射されたレーザ光が照射孔413から照射される。   In addition, in the substitute manufacturing apparatus of the sixth embodiment including this modification, as in the second embodiment, X-rays for curing the X-ray curing component discharged from the nozzle 411 are irradiated from outside the body. Also good. In that case, the configuration from the controller 490 to the needle member 410 shown in FIG. 24 can be further miniaturized. Further, the X-ray curing component may be supplied from a tank or the like provided in the controller 490. Further, the laser beam curing component used in the fourth embodiment may be used instead of the X-ray curing component. In that case, the X-ray irradiation unit 418 is replaced with a laser beam irradiation unit, and the laser beam irradiated from the laser beam irradiation unit is irradiated from the irradiation hole 413.

また、前述のコントローラ490から針部材410に至る構成は、図25に例示する他の変形例としての代替物製造装置のように、シルクハット等の帽子499の内面における頭皮から離れた中空部分に設けられてもよい。その場合、人Hが帽子499を被っている間に、その人Hに頭髪を成形することができる。すなわち、前記CADデータとして頭髪の形状データを用いた図21の処理が実行されることにより、頭髪が成形される。なお、この場合、針部材410は、毛根の擬似となる台座を人Hの頭部の毛穴に成形してもよい。更に、針部材410におけるX線硬化成分供給部416が、IPS細胞(人工多能性幹細胞)の培養器に置き換えられた場合、人Hの頭部の毛穴にIPS細胞から分化した毛根細胞を移植することもできる。   Further, the configuration from the controller 490 to the needle member 410 is formed in a hollow portion away from the scalp on the inner surface of the cap 499 such as a top hat as in the alternative manufacturing apparatus as another modified example illustrated in FIG. It may be provided. In that case, while the person H is wearing the hat 499, the person H can be shaped with hair. That is, the hair is formed by executing the process of FIG. 21 using the hair shape data as the CAD data. In this case, the needle member 410 may form a pedestal that simulates the hair root into a pore in the head of the person H. Further, when the X-ray sclerosing component supply unit 416 in the needle member 410 is replaced with an incubator for IPS cells (artificial pluripotent stem cells), hair root cells differentiated from IPS cells are transplanted into the pores of the head of human H You can also

また、前述のコントローラ490から針部材410に至る構成は、図26に例示する更に他の変形例としての代替物製造装置のように、電気メス500の把持部520先端(すなわち、電極530が設けられた側の把持部520端部)に設けられてもよい。その場合、電極530から高周波を発生させて患部を切開したり止血したりした後、患部に開けられた穴等を塞ぐ代替物(例えば、胃の手術であれば胃壁)を成形することができる。その場合、電気メス500が生体から抜去される際に、前記代替物の成形も行ってしまうことが可能となる。この場合、前記CADデータとして胃壁等の代替物の形状データを用いた図21の処理が実行される。また、胃壁が成形される場合、硬化性物質として、前掲したように胃酸と反応して硬化する物質(フラン系樹脂,フェノール樹脂等)が使用されてもよい。   Further, the configuration from the controller 490 to the needle member 410 is the same as that of another alternative manufacturing apparatus illustrated in FIG. 26 as the alternative manufacturing apparatus. May be provided at the end of the grip portion 520 on the provided side. In that case, after an incision or hemostasis is performed on the affected part by generating a high frequency from the electrode 530, an alternative (for example, stomach wall in the case of stomach surgery) that closes a hole or the like opened in the affected part can be formed. . In that case, when the electric knife 500 is removed from the living body, the substitute can be formed. In this case, the process of FIG. 21 using the shape data of the substitute such as the stomach wall as the CAD data is executed. Moreover, when a stomach wall is shape | molded, the substance (furan resin, phenol resin, etc.) which reacts with a stomach acid and hardens | cures as mentioned above may be used as a sclerosing | hardenable substance.

なお、前記各実施形態において、制御部3Aが制御部の一例に、データベース3Dが記憶部の一例に、ノズル23,203,323,411又は成形用袋199が送り込み部の一例に、X線照射部25,61,63,65,418又はレーザ光照射部205又はヒータ325が代替物成形部の一例に、それぞれ相当する。なお、第5実施形態のように、硬化性物質として生体内で放置されても自然に硬化(流動性の低減)が起こる物質が使用された場合、本発明における代替物成形部は、ヒータ325のように、硬化性物質の流動性が低減される位置を調整して成形を行うものであってもよい。第1又は第6実施形態において、胃酸又は血液との反応のみによって硬化可能な硬化性物質が使用された場合も同様である。そして、その場合、代替物成形部は、位置制御可能な鏝等によって構成されてもよい。   In each of the embodiments, the control unit 3A is an example of the control unit, the database 3D is an example of the storage unit, the nozzles 23, 203, 323, 411, or the molding bag 199 is an example of the feeding unit, and the X-ray irradiation. The parts 25, 61, 63, 65, 418 or the laser beam irradiation part 205 or the heater 325 correspond to an example of an alternative molding part, respectively. Note that, as in the fifth embodiment, when a substance that spontaneously cures (reduced fluidity) is used as a curable substance even when left in vivo, the substitute molding unit of the present invention is the heater 325. As described above, the molding may be performed by adjusting the position where the fluidity of the curable substance is reduced. The same applies to the case where a curable substance that can be cured only by reaction with stomach acid or blood is used in the first or sixth embodiment. In that case, the substitute molding part may be constituted by a hook whose position can be controlled.

すなわち、例えば第1実施形態の代替物製造装置1について説明すると、その代替物製造装置1の変形例の中で説明した、患者の体温で硬化する物質、患者の血液と反応して硬化する物質、胃酸(すなわち塩酸)と反応して硬化する物質は、いずれも、生体内に送り込まれた後に前記生体内で流動性が低減する硬化性物質に相当する。そして、その場合、ノズル23が送り込み部の一例に相当し、ノズル23及び関節43及びマニピュレータ9が、前記送り込み部により送り込まれた硬化性物質の流動性が低減する位置を調整することにより生体組織の代替物を成形する代替物成形部の一例に相当する。   That is, for example, the substitute manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment will be described. The substance that cures at the patient's body temperature and the substance that cures by reacting with the patient's blood described in the modification of the substitute production apparatus 1 Any substance that cures by reacting with gastric acid (that is, hydrochloric acid) corresponds to a curable substance whose fluidity is reduced in the living body after being sent into the living body. In this case, the nozzle 23 corresponds to an example of the feeding portion, and the nozzle 23, the joint 43, and the manipulator 9 adjust the position where the fluidity of the curable substance fed by the feeding portion is reduced to adjust the living tissue. This corresponds to an example of an alternative molding part for molding the alternative.

[第7実施形態及び更に他の実施形態]
また、本発明は前記各実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、前記各実施形態における処理は、一部又は全部が、医師の操作によってなされてもよい。また、硬化性物質としては、前述のX線硬化成分やレーザ光硬化成分に限らず、赤外線,可視光線,紫外線,マイクロ波等の他の電磁波によって硬化する物質や、中性子線等のX線以外の放射線によって硬化する物質や、超音波によって硬化する物質、更には、特定条件で凝固するタンパク質等も使用することもできる。
[Seventh Embodiment and Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. For example, part or all of the processing in each of the embodiments may be performed by a doctor's operation. Further, the curable substance is not limited to the X-ray curable component and the laser beam curable component described above, but other than X-rays such as a material curable by other electromagnetic waves such as infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, and microwaves, and neutron rays. Substances that are cured by radiation, substances that are cured by ultrasonic waves, and proteins that coagulate under specific conditions can also be used.

また、本発明において、代替物の3次元形状のデータは必ずしも必要なく、前述の第3実施形態,第4実施形態のように、送り込み部(成形用袋199,筒体201)の少なくとも一部が前記代替物を成形するための型を構成してもよい。また、前述の針部材10,310,410、成形ヘッド20,200等を、体温によって図示したような形状となる形状記憶合金を用いて作成すれば、生体内への挿入時には一層小形化しておける場合がある。その場合、前述の針部材10,310,410、成形ヘッド20,200等は、生体に一層容易に挿入可能となる場合がある。   Further, in the present invention, the data of the three-dimensional shape of the substitute is not necessarily required, and at least a part of the feeding portion (molding bag 199, cylindrical body 201) as in the third and fourth embodiments described above. May constitute a mold for molding the substitute. Further, if the above-described needle members 10, 310, 410, forming heads 20, 200, etc. are made using a shape memory alloy having a shape as illustrated by the body temperature, the size can be further reduced when inserted into the living body. There is a case. In that case, the needle members 10, 310, 410, the molding heads 20, 200, etc. described above may be more easily inserted into the living body.

また、本発明は、iPS細胞から製造した臓器又はその他の器官を生体内に移植する手術にも応用することができる。例えば、成形用袋199と同様に生体内で広がってシャーレ等の培養機器となる袋をカテーテル等を使用して生体内に挿入し、更に、その培養機器に未成熟なiPS細胞と培養液等とをカテーテル等を使用して注入すればよい。   The present invention can also be applied to surgery for transplanting an organ produced from iPS cells or other organs into a living body. For example, a bag that spreads in the living body and becomes a culture device such as a petri dish like the molding bag 199 is inserted into the living body using a catheter or the like, and immature iPS cells and culture solution are inserted into the culture device. May be injected using a catheter or the like.

図27に例示する第7実施形態の代替物製造装置としての培養機器600は、iPS細胞を挿入可能な管610の先端に、中空の球状の培養室620を備えて構成されている。また、管610及び培養室620は熱可塑性樹脂によって一体成形されており、管610の長手方向及び培養室620の外周には、それら(特に培養室620)を切断するためのニクロム線630が設けられている。   A culture apparatus 600 as an alternative manufacturing apparatus of the seventh embodiment illustrated in FIG. 27 is configured to include a hollow spherical culture chamber 620 at the tip of a tube 610 into which iPS cells can be inserted. The tube 610 and the culture chamber 620 are integrally formed of a thermoplastic resin, and a nichrome wire 630 for cutting them (particularly the culture chamber 620) is provided in the longitudinal direction of the tube 610 and the outer periphery of the culture chamber 620. It has been.

このような培養機器600がカテーテル等を使用して生体内に挿入され、管610の開口部611が体外に露出された場合、開口部611を介して培養機器600に未成熟なIPS細胞と培養液等を注入することが可能となる。その後、必要に応じて、体外からマイクロ波が照射されたり、適宜の濃度のアクチビンが順次注入されてiPS細胞が分化されることにより、そのiPS細胞は成熟した臓器とされることができる。そのような臓器は、ニクロム線630への通電により培養室620が切断されることで培養室620から取り出され、低侵襲性手術により他の生体臓器と接続されることができる。その場合、IPS細胞を注入するためのカテーテルや管610等が送り込み部に、生体内に挿入された培養室620やマイクロ波の照射部が代替物成形部に、それぞれ相当する。なお、培養室620は体液が浸透可能な素材によって構成されてもよい。   When such a culture device 600 is inserted into a living body using a catheter or the like and the opening 611 of the tube 610 is exposed to the outside of the body, the culture device 600 is cultured with immature IPS cells via the opening 611. A liquid or the like can be injected. Thereafter, if necessary, microwaves are irradiated from outside the body, or activins having appropriate concentrations are sequentially injected to differentiate iPS cells, whereby the iPS cells can be made into a mature organ. Such an organ can be removed from the culture chamber 620 by cutting the culture chamber 620 by energizing the nichrome wire 630 and connected to other living organs by minimally invasive surgery. In that case, a catheter, a tube 610 and the like for injecting IPS cells correspond to the feeding part, and a culture chamber 620 inserted into the living body and a microwave irradiation part correspond to the substitute molding part. Note that the culture chamber 620 may be made of a material through which body fluid can permeate.

また、前述の針部材10又は310又は410,成形ヘッド20又は200,成形用袋199等の送り込み部も、前述のIPS細胞等と同様に、足の付け根等から血管内にカテーテルを使用して挿入されてもよい。その場合、より侵襲性の低い手術によって、生体内に人工心臓弁99,人工血管299等の代替物を成形することができる。   In addition, the above-mentioned needle member 10 or 310 or 410, the molding head 20 or 200, the molding bag 199, etc., also uses a catheter in the blood vessel from the base of the foot, etc., as in the above-described IPS cells. It may be inserted. In that case, substitutes such as the artificial heart valve 99 and the artificial blood vessel 299 can be formed in the living body by a less invasive operation.

Claims (3)

生体内に挿入されて、流動性を有する硬化性物質を前記生体内に送り込む送り込み部と、
前記送り込み部により送り込まれた硬化性物質の流動性を前記生体内で低減させることにより、生体組織の代替物を成形する代替物成形部と、
を備えたことを特徴とする生体組織の代替物製造装置。
A feeding portion that is inserted into a living body and feeds a curable substance having fluidity into the living body;
An alternative molding part that molds a substitute for biological tissue by reducing the fluidity of the curable substance fed by the feeding part in the living body;
An apparatus for manufacturing a substitute for living tissue, comprising:
前記送り込み部は、前記生体内で硬化性物質を吐出するノズルを備え、
前記代替物成形部は、前記ノズルから吐出された硬化性物質に電磁波、放射線又は超音波を照射することで当該硬化性物質の流動性を低減させ、
更に、
前記代替物の3次元形状を記憶した記憶部と、
前記ノズルが前記吐出を行う位置、吐出方向もしくは吐出タイミング、又は、前記代替物成形部が前記照射を行う位置、照射方向もしくは照射タイミングの、少なくともいずれか1つを、前記記憶部に記憶された前記3次元形状に基づいて制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の生体組織の代替物製造装置。
The feeding section includes a nozzle that discharges a curable substance in the living body,
The substitute molding part reduces the fluidity of the curable substance by irradiating the curable substance discharged from the nozzle with electromagnetic waves, radiation or ultrasonic waves,
Furthermore,
A storage unit storing a three-dimensional shape of the substitute;
At least one of the position where the nozzle performs the discharge, the discharge direction or the discharge timing, or the position where the substitute molding unit performs the irradiation, the irradiation direction or the irradiation timing is stored in the storage unit. A control unit for controlling based on the three-dimensional shape;
The apparatus for manufacturing a substitute for living tissue according to claim 1, comprising:
前記送り込み部は、前記生体内に送り込まれた後に前記生体内で流動性が低減する硬化性物質を、前記生体内に送り込み、
前記代替物成形部は、前記送り込み部により送り込まれた硬化性物質の流動性が低減する位置を調整することにより、生体組織の代替物を成形することを特徴とする請求項1に記載の生体組織の代替物製造装置。
The sending section sends a curable substance whose fluidity is reduced in the living body after being sent into the living body, into the living body,
2. The living body according to claim 1, wherein the substitute molding unit forms a substitute for a living tissue by adjusting a position where the fluidity of the curable material fed by the feeding unit is reduced. Tissue substitute manufacturing equipment.
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