JPWO2017115869A1 - 射出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、図1は、射出装置1の概略構成を示す図であり、射出装置1のその長手方向に沿った断面図でもある。射出装置1は、後述するシリンジ部3とプランジャ4とで構成されるサブ組立体(後述の図2Aを参照)10Aと、射出装置本体6とピストン5と駆動部7とで構成されるサブ組立体(後述の図2Bを参照)10Bとが一体に組み立てられた装置組立体10が、ハウジング2に取り付けられることで構成される。なお、本願の以降の記載においては、射出装置1により対象領域に射出される射出液体は、当該対象領域で期待される効能や機能を発揮する所定物質が液体の媒体に含有されることで形成されている。その射出液体において、所定物質は媒体である液体に溶解した状態となっていてもよく、また、溶解されずに単に混合された状態となっていてもよい。
ここで、射出装置1の対象領域の例として、ヒトや家畜等の生体の皮膚構造体が挙げられる。図3にはヒトの皮膚の解剖学的な構造を概略的に示す。ヒトの皮膚は、皮膚表面側から深さ方向に向かって、表皮、真皮、皮下組織・筋肉組織と層状に構成され、更に表皮は角層、皮内と層状に区別することができる。皮膚構造体の各層は、その組織を構成する主な細胞等や組織の特徴も異なる。
<実験条件>
(射出対象について)
Std:JW/CSK 雄性 16週齢 毛刈り済み・スムーススキン確認済みのものを使用した。
(射出液体及び注射液について)
下記の炎症性物質の水溶液を射出液体及び注射液とした。
炎症性物質:酢酸、蒸留水にて所定の濃度に希釈、射出量100μl
以下の表1及び表2に、実験結果を示す。なお、紅斑及び痂皮の形成、浮腫の形成のそれぞれに関する、表中の実験結果を表す数値の定義については、以下の通りである。
(紅斑及び痂皮の形成について)
0・・・紅斑なし
1・・・非常に軽度な紅斑(かろうじて視認できる紅斑)
2・・・軽度の紅斑(はっきりと視認可能な紅斑)
3・・・中度ないし高度の紅斑
4・・・高度の紅斑から痂皮の形成まで
(浮腫の形成について)
0・・・浮腫なし
1・・・非常に軽度な浮腫(かろうじて視認できる浮腫)
2・・・軽度の浮腫(はっきりと膨隆による縁を視認可能な浮腫)
3・・・中度の浮腫(約1mmの膨隆)
4・・・高度の浮腫(1mm以上の膨隆と曝露範囲を超えた広がり)
<実験条件>
(射出装置1について)
流速:202m/s(射出圧で約40MPa相当)
ノズル径:φ0.17mm
(比較例の有針注射器について)
有針注射器における注射液の注射は、一定の加圧速度の下、実行された。
注射針:27G
(比較例のバネ駆動注射器について)
流速:205m/s(射出圧で約40MPa相当)
ノズル径:φ0.17mm
(射出対象について)
ブタ皮膚組織 雌性 3ケ月齢(約50kg)腹部より採取
(射出液体及び注射液について)
バイエル薬品株式会社製の造影剤マグネビストを希釈し、射出液体及び注射液とした。なお、MRI装置による撮像において、射出液体等における造影剤の濃度が更に希釈されたとき、MRI画像でのコントラストがピークとなる。また、射出量は、100μlである。
図8に、各装置によってブタ腹部皮膚組織に対して射出等が行われた際の、射出液体等の進入の様子をMRI画像で示す。なお、各MRI画像の倍率は同じである。図8の(1)は、射出装置1の射出によるMRI画像である。図8の(2)は、比較例に係る有針注射器の注射によるMRI画像であり、図8の(3)は、比較例に係るバネ駆動注射器の注射によるMRI画像である。各MRI画像から理解できるように、射出装置1による射出を行った場合、射出液体がその入射位置から皮膚組織内を進入していく過程(画像中の入射側から奥側へ進入していく過程)のうち、比較的浅い部位(深さが10mm前後までの部位)において、射出液体が通過した部位のコントラストが、有針注射器の場合及びバネ駆動注射器の場合と比べて、明らかに強くなっている。これは、射出液体に含まれる造影剤が、皮膚組織への入射後にその浅い部位の流路近傍で拡散しその結果更に0.1mmol/kg程度に希釈された状態となっていることを意味している。そして、その拡散において、皮膚組織の体積変化は認められなかったため、射出液体は細胞間を湿潤するとともに、細胞内にも入り込むように組織内に拡散し、低侵襲の射出が実現されていると推察される。
<実験条件>
(射出装置1について)
射出圧:10.9MPa
ノズル径:φ0.11mm
(比較例の有針注射器について)
有針注射器における射出液体の注射は、一定の加圧速度の下、実行された。
注射針:27G
(射出対象について)
10週齢雄のSDラット皮膚組織
(射出液体について)
射出液体は墨汁であり、射出量は、10μlである。
図9の上段(1)に、射出装置1により射出実験が行われた箇所の、ラット皮膚組織切片の顕微鏡写真が示され、下段(2)に有針注射器により注射が行われた箇所の、ラット皮膚組織切片の顕微鏡写真が示されている。両顕微鏡写真の倍率は同じであり、また、各顕微鏡写真に対応する射出対象は、それぞれ異なる個体である。なお、図中では墨汁の集まりを実線で囲って表示しているが、この表示は一部の集まりを代表的に示したものであり、全ての墨汁の集まりを表したものではない。ここで、射出装置1による射出結果を見ると、射出液体である墨汁が、皮膚組織内に広く拡散している状態であることが分かる。この状態において、墨汁は極めて少量の集まりとなって皮膚組織内に拡散していることからも、射出液体の好適な拡散が実現されていることが容易に把握できる。また、墨汁は、筋肉組織や、筋肉組織と皮膚組織の境界近傍には到達しておらず、皮膚組織内の極めて浅い部位で広く拡散していることが理解できる。一方、下段(2)に示す有針注射器による注射結果を見ると、注射された墨汁が、皮膚組織と筋肉組織との境界近傍に滞留し大きな液溜りが形成されている。また、一部の墨汁は、筋肉組織の内部にまで到達している。このことから、有針注射器では、皮膚組織内で墨汁を好適に拡散させることはできず、また、比較的浅い皮膚組織内に墨汁を留め置くことも容易ではないことが理解できる。
本発明の射出装置1は遺伝子等の生物由来物質の導入にも好適に利用できる。例えば、ヒトに対する再生医療のために、射出対象となる細胞や足場組織・スキャフォールドに培養細胞、幹細胞等を播種することが可能となる。例えば、特開2008−206477号公報に示すように、移植される部位及び再細胞化の目的に応じて当業者が適宜決定し得る細胞、例えば、内皮細胞、内皮前駆細胞、骨髄細胞、前骨芽細胞、軟骨細胞、繊維芽細胞、皮膚細胞、筋肉細胞、肝臓細胞、腎臓細胞、腸管細胞、幹細胞、その他再生医療の分野で考慮されるあらゆる細胞を、射出装置1により射出することが可能である。
上述までの実施形態においては、点火薬、又は点火薬とガス発生剤の組合せを動力源として、射出液体の射出を行い、その射出圧を図4に示すような圧力推移とすることで、対象領域への侵襲性の低い射出を実現している。このような低侵襲性の射出を実現するためには、上記説明の通り、射出液体の射出圧の推移が極めて重要である。換言すれば、上述した本願発明の特徴的な射出圧推移を実現可能である限りにおいては、射出液体を射出する駆動源の種類は問われない。例えば、ピエゾ素子等の圧電的アクチュエータ、超音波等の電気的アクチュエータ、圧縮ガス等の空圧的アクチュエータ、レーザーによる液体の煮沸膨張による圧力を利用した液圧的アクチュエータ等が、射出液体の加圧のための駆動源として利用できる。
2・・・・ハウジング
3・・・・シリンジ部
4・・・・プランジャ
5・・・・ピストン
6・・・・射出装置本体
7・・・・駆動部
8・・・・ボタン
9・・・・バッテリ
10・・・・装置組立体
10A、10B・・・・サブ組立体
31・・・・ノズル部
32・・・・収容室
44・・・・ロッド部
53・・・・押圧柱部
54・・・・収容孔
64・・・・貫通孔
71・・・・点火器
Claims (10)
- 所定物質を含む射出液体を対象領域に射出する射出装置であって、
前記射出液体を収容する収容部と、
射出エネルギーを付与する駆動部と、
前記駆動部での射出エネルギーにより、前記収容部に収容されている前記射出液体を加圧する加圧部と、
前記加圧部によって加圧された前記射出液体を前記対象領域に対して射出口より射出する射出部と、
を備え、
前記射出口での前記射出液体の圧力推移において、圧力の立ち上り時からの所定期間内に該圧力推移における振動が収束状態を迎え、
前記所定期間内の振動における最初の第1振動要素では圧力が所定の増加速度でそのピーク値まで到達し、又は、該所定期間内の振動は所定周波数範囲に属する周波数での振動である、
射出装置。 - 前記所定の増加速度は、前記立ち上がり時から0.5msec以内に、前記ピーク値である10MPa以上の圧力に至る速度である、
請求項1に記載の射出装置。 - 前記所定周波数範囲は、500〜10000Hzである、
請求項1又は請求項2に記載の射出装置。 - 前記駆動部は、少なくとも高エネルギー物質を含み、該高エネルギー物質を燃焼させることで前記射出エネルギーを生成する、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の射出装置。 - 前記所定期間内の振動における前記第1振動要素を除く他の振動要素の全振幅は、15MPa以下である、
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の射出装置。 - 前記所定期間は、前記立ち上がり時から2msec以内の期間である、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の射出装置。 - 前記所定期間は、前記立ち上がり時から1.5msec以内の期間である、
請求項6に記載の射出装置。 - 燃焼により所定ガスを生成するガス発生剤であって、前記高エネルギー物質の燃焼によって発生する燃焼生成物に晒される位置に配置されるガス発生剤を、更に備え、
前記射出液体の圧力の前記立ち上り時から前記所定期間が経過した時期の近傍で、更に、前記ガス発生剤の燃焼で生じるエネルギーにより前記射出液体が加圧される、
請求項4に記載の射出装置。 - 前記射出エネルギーを第1射出エネルギーとし、
前記ガス発生剤の燃焼で生じるエネルギーを第2射出エネルギーとし、
前記第2射出エネルギーによる前記射出液体の圧力推移におけるピーク値は、前記第1射出エネルギーによる該射出液体の圧力推移のうち前記第1振動要素を除く圧力推移におけるピーク値以上である、
請求項8に記載の射出装置。 - 前記射出装置は、導入部を介することなく、前記射出液体を前記射出口から前記対象領域に射出する装置である、
請求項1から請求項9の何れか1項に記載の射出装置。
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