JP4487050B2 - 体内用医療装置 - Google Patents

Description

この発明は、患者の体壁から内側の組織に対して診断・治療を行う体内用医療装置に関する。

従来、体腔内に内視鏡を挿入して、臓器などの組織の診断・治療（手術）が行われている。内視鏡による治療は、患者の体外から体内に予めオーバーチューブを挿入しておき、このオーバーチューブに内視鏡の挿入部を挿入し、例えばこの挿入部の先端部に存在する高周波メスなどの切開具によって臓器に生じた病変部を切除することで行われている。従来ではこの切除の際、鋭利な先端形状を有するクリップによって病変部及びその周辺部を把持するため、不必要に傷をつけてしまうおそれがある。
そこで、例えば特許文献１のように、患者体内の組織における病変部を治療する際、病変部及びその周辺を不必要に傷つけてしまうのを防ぐために、吸引により病変部を保持する保持部材が提案されている。

特開２００５−２８００６号公報（図７〜図１０）

しかし、臓器が動くことにより切除を行う対象部位が動いている場合、この対象部位と切開具との相対的な位置が定まらないために、その作業は困難となる。つまり、前記特許文献１に記載の装置では、臓器が動くと、切除を行う対象部位と切開具との間の相対位置が定まらないため、作業が困難になるという問題点を有している。
なお、治療を行う対象部位と切開具との相対位置が定まらないことによって切除作業が困難となるのは、前記内視鏡による治療の場合のみならず、開腹による手術の場合においても同様である。さらに、治療のみならず、動いている臓器の一部についてセンサを用いて診断を行う場合においても、センサと対象部位との相対位置が定まらないと、正確な診断が困難となる。

そこで、この発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、診断・治療を対象とする部位と、診断・治療を行うための機能エレメントとの相対位置を定めることのできる体内用医療装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのこの発明の体内用医療装置は、診断と治療の少なくとも一方のための機能エレメントと、この機能エレメントと一体とされ、体壁から内側の組織に対して固定させて当該機能エレメントを当該組織に装着させかつ当該組織に対して固定解除させて当該機能エレメントを当該組織に装着解除させる複数の固定手段と、前記複数の固定手段を繋いでいると共に伸縮動作することで当該複数の固定手段同士の相対位置を変化させる可動手段とを備え、前記可動手段は、前記複数の固定手段のうちの一部を前記組織に対して固定し、かつ、当該複数の固定手段のうちの残りを前記組織に対して固定解除した状態で、伸縮動作することにより、固定解除した前記固定手段の位置を前記機能エレメントと共に変化させることによって前記組織に対する当該機能エレメントの位置を変更する伸縮アクチュエータを有しており、前記機能エレメントは、柔軟性のある弾性素材からなる本体部内に設けられており、前記本体部のうち、前記機能エレメントを挟んで前記組織側と反対側の部分に、気体が供給されることで膨張する空間部が形成されている。

この体内用医療装置によれば、体壁から内側の組織に対して固定手段を固定させることにより、この固定手段と一体とされている機能エレメントが前記組織に対して位置固定される。したがって、診断や治療のための機能エレメントと、前記組織の診断や治療の対象となる部位との間の相対位置を定めることができる。

また、この発明の体内用医療装置は、前記組織に対する前記機能エレメントの位置を変更可能とさせる可動手段を備えているので、組織に対する機能エレメントの位置を変更させることで、組織の面に沿って複数箇所の診断・治療が行える。

また、前記体内用医療装置では、前記固定手段は、前記組織に対する固定を解除させて前記機能エレメントの装着を解除可能としているとともに、当該固定手段が複数設けられており、前記可動手段は、前記固定手段同士の相対位置を変化させる伸縮アクチュエータを有している。これにより、複数の固定手段のうちの一部を組織に対して固定し、かつ、当該複数の固定手段のうちの残りを組織に対して固定解除した状態で、伸縮アクチュエータが伸縮動作することにより、前記固定手段同士の相対位置を変化させ前記機能エレメントを移動させることができる。

さらに、これら体内用医療装置において、前記機能エレメントの前記組織上での位置を検出させるための検出手段をさらに備えているのが好ましい。
これにより、機能エレメントが体内で移動しても検出手段によって、当該機能エレメントの組織上での位置を検出することが可能となる。また、診断のための機能を有する機能エレメントの場合、移動しながら当該機能エレメントによって診断を行えば、組織の面に沿った診断が行え、面状の診断結果（診断マップ）を得ることができる。

また、前記体内用医療装置において、前記機能エレメントと前記固定手段との相対角度を変更させるために曲がり運動が生じる関節部を有しているのが好ましい。
これによれば、関節部に曲がり運動を生じさせることで、前記組織に凹凸があっても機能エレメントを適切に組織に装着させること可能となる。

また、前記各体内用医療装置において、前記固定手段は吸引により前記組織に固定させる吸引部を有しているのが好ましい。
これにより、固定手段の吸引部を組織に対して吸引により固定させることで、機能エレメントを当該組織に対してしっかりと装着させることができ、また、固定手段が組織に対して傷を負わせるのを抑制することができる。さらに、吸引部における吸引を解除すれば固定解除が行われ、固定手段の構成が簡素化される。

また、この吸引部は、前記組織に接触させる膜部材と、この膜部材との間で空間部を形成している本体部とを有し、前記吸引部は、前記空間部が吸引されて前記膜部材を介して前記組織に吸着するのが好ましい。
この場合、固定手段は膜部材を介して組織と接触し、空間部が吸引されて当該組織に吸着されるため、固定手段が組織側からの体液を吸引によって吸い込むことを防止できる。

また、本発明の体内用医療装置は、前記機能エレメント及び前記固定手段が先端部に取り付けられているとともに体外から体内へ挿入させる挿入補助器具をさらに備えているのが好ましい。これによれば、一体状とされた機能エレメントと固定手段とを体内へ挿し入れることができる。
また、この場合、前記機能エレメント及び前記固定手段は前記挿入補助器具から取り外し可能とされているのが好ましい。これにより、機能エレメント及び固定手段を体内に残すことができる。

また、前記体内用医療装置において、前記機能エレメントは前記組織の状態を診断するセンサを有している。さらに、前記機能エレメントは前記組織に対して治療を行う医術デバイスを有している。これにより、組織に対して装着させた機能エレメントは、診断・治療を行うことができる。

本発明の体内用医療装置によれば、固定手段を体壁から内側の組織に対して固定させることにより、この固定手段と一体とされている機能エレメントが前記組織に対して位置固定される。したがって、機能エレメントと診断や治療の対象となる部位との間の相対位置が定まり、体内における診断や治療を正確に行うことができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の体内用医療装置の実施の一形態を示す概略図である。この体内用医療装置は、診断と治療のうちの少なくとも一方のための機能エレメント１を、患者の胸腔内や腹腔内といった体腔内など、体壁から内側の生体組織に対して装着させ、当該機能エレメント１を機能させるものである。例えば、この体内用医療装置は臓器の外面や内面側に装着されることで、当該臓器に対して診断や治療を行うことができるものである。

図１において、この体内用医療装置は、前記機能エレメント１と、この機能エレメント１と一体とされている固定手段２とを備えている。
機能エレメント１は、患者の体壁から内側の組織に対して診断と治療のうちの少なくとも一方を行うことができるものであり、例えば、組織の状態を診断するためのセンサとすることができる。具体的に説明すると、このセンサは、組織に対する触診や挙動診断のためのピエゾ抵抗型センサ、血液診断のための光センサ、血液や組織の温度診断のための温度センサ、組織の状態の診断のためのマイクロ波センサや超音波センサ、及び、生体電位計測のための電極センサなどが挙げられる。
また、機能エレメント１は組織に対して治療を行う医術デバイス（オペレータ）とすることができる。具体的に説明すると、凝固療法のためのマイクロ波プローブ、薬液投与や体液採取のためのノズルやポンプ、組織サンプリングのための針、及び、生体電気刺激のための電極などが挙げられる。なお、機能エレメント１は前記のセンサ及び医術デバイスをそれぞれ有するものであってもよい。また、これらのうちの複数種類のものを有する場合であってもよい。

前記固定手段２は、体壁から内側の組織に対して固定させることができるものであり、この固定により機能エレメント１を組織に装着させることができる。図２は固定手段を説明するための説明図であり、図３はその断面図である。
図２と図３において、固定手段２は、気体（空気）の吸引により組織に固定させる吸引部７を有している。吸引部７は、組織に接触させる側の面である接触面２ａに形成されている。そして、この吸引部７は配管２６の一端部側と接続されており、この配管２６の他端部側は図外のポンプと接続されている。これにより、配管２６を通じて空気の吸引を行うことで、組織に接触させた吸引部７の空間に負圧を生じさせ、固定手段２は組織に吸着する。この固定手段２では組織との接触面２ａが円形とされており、接触面２ａの中心部に一つの吸引部７が設けられている。なお、機能エレメント１は省略して図示している。

また、図１の固定手段２は、接触面２ａに複数（８個）の吸引部７が周方向に等間隔で設けられている。そして、接触面２ａにおけるこれら吸引部７の中心側に、機能エレメント１が設けられている。接触面２ａに吸引部７が複数設けられており、固定手段２が弾性変形できる柔軟な素材とされていることにより、組織の対象面が複雑な形状であったり組織に凸凹が存在したりしても、固定手段２の接触面２ａはその凸凹に追従して変形することができ、複数の吸引部７によって組織にしっかりと固定される。また、接触面２ａでの凸凹に対する追従が不十分であっても、固定手段２が弾性変形して、これら吸引部７のうちのいくつか（少なくとも一つ）は組織に密着することができ、吸着力が損なわれるのを抑えることができる。

図４は固定手段２の変形例を示す概略図である。この固定手段２は、吸引部７の形状が図１〜図３のものと異なっており、吸引部７は環状に形成されている。以上の図１〜図４の実施形態は、組織の表面と固定手段２の本体部２２との間で形成される閉塞空間において、気体を抜くことで負圧とし、これにより組織に対して吸着させる固定機構とされている。また、図示しないが、ポンプによる吸引ではなく、本体部２２を組織側に押しつけて本体部２２を弾性変形させ、前記閉塞空間の容積を減少させて負圧を生じさせ、吸着させる機構とすることもできる。

図５は図３に示した固定手段２の変形例であり、この固定手段２の吸引部７は、組織５０に接触させる膜部材２０と、この膜部材２０との間で空間部２１を形成している本体部２２とを有している。つまり、前記接触面２ａが膜部材２０として構成されている。そして、この吸引部７は、図外のポンプなどによって空間部２１の気体が吸引されて、前記膜部材２０を介して組織５０に吸着することができる。この場合、固定手段２は膜部材２０を介して組織５０と接触し、空間部２１が吸引されて膜部材２０を弾性変形させ組織５０に吸着されるため、固定手段２が組織５０側からの体液を吸引によって吸い込むことを防止できる。

図６は固定手段２のさらに別の変形例を示す概略図である。この固定手段２による組織への接触は前記のような吸着によるものではなく、この固定手段２の接触面２ａには微細な毛状物（繊毛）が多数形成されており、これの機能により組織に対して固定手段２を固定させる。つまり、微細な毛状物により組織との間の接触点が多くなり、毛を構成している分子と組織を構成している分子とが引き合う分子間力によって、固定手段２を組織に固定することができる。この微細な毛状物としては例えばカーボンナノチューブがあり、この束を接触面２ａに形成している。カーボンナノチューブは、１本からさらに数百ものへら状に細い毛へと枝分かれしたものがよい。これによれば、強度的にも好ましいものが得られる。さらにこの場合、本体部２２と毛状物とは別材料とされており、本体部２２を柔軟性のある素材とすることによって、組織の表面に凸凹があっても本体部２２をこの凸凹に追従させることができ、固定手段２を組織の表面に密着させることができる。
また、図示しないが、固定手段２の接触面２ａを接着タンパクによる面として形成し、固定手段２を組織に対して接着により固定させてもよい。さらに、接触面２ａに粘着層を形成し、粘着により固定手段２を固定させてもよい。また、吸着、粘着及び接着などを複数組み合わせた方法によって、固定手段２を固定させてもよい。

以上の各実施形態において、固定手段２の材質は柔軟性のある弾性素材で形成されており、例えば、生体適応性の良いシリコーンラバーとすることができる。
そして、これら実施形態における体内用医療装置は、固定手段２の本体部２２に機能エレメント１を取り込んで、固定手段２と機能エレメント１とが一体とされている構成である。

以上の構成を備えている各固定手段２によれば、固定によって組織に対して傷を負わせるのを抑制することができる。さらに、固定手段２を組織に固定させることで、機能エレメント１を組織に対して装着することができ、診断や治療のための機能エレメント１と、組織の診断や治療の対象となる部位との間の相対位置を定めることができる。

図７は本発明の体内用医療装置の機能を説明する模式図である。この体内用医療装置の固定手段２は図１で示したものと同様である。図７において、機能エレメント１は組織５０への接触型のセンサとされており、例えば超音波センサ、温度センサ、触覚センサなどとされている。そして、この機能エレメント１からの信号を出力するための配線２７が接続されている。この体内用医療装置は、機能エレメント１の検出部が固定手段２の接触面２ａにおいて露出した状態で、機能エレメント１が固定手段２の本体部２２に埋め込まれた状態で設けられている。なお、機能エレメント１によって検出された結果は前記配線２７を用いて有線で外部に送信しているが、無線発信手段を設けて無線で外部に送信してもよい。

そして、図７（ａ）に示している組織への吸着固定前では、固定手段２の接触面２ａは平面とされている。図７（ｂ）に示しているように、吸引部７によって吸引を行うと、固定手段２は組織５０に固定され、機能エレメント１が組織５０に装着される。図７（ｂ）で示している組織５０の対象部位の形状は外側へ膨らむ曲面とされているが、円形の接触面２ａの周縁部側に吸引部７が複数設けられており、固定手段２は柔軟性のある弾性素材とされていることにより、固定手段２の接触面２ａではその周縁部が組織５０に密接状態となり、固定手段２の全体が組織５０の形状に沿うように弾性変形して、固定手段２は固定される。そして、固定手段２は弾性変形しているため、その弾性復元力により、固定手段２の中央部では組織５０の表面を押圧する方向の力が作用する。したがって、固定手段２の中央部に取り付けられている機能エレメント１は組織５０の表面側へ押圧され、機能エレメント１を組織に密着させることができる。

図８は本発明の体内用医療装置の他の実施形態を説明する模式図である。この体内用医療装置において図７と異なる点は、固定手段２の本体部２２に空間部２８が設けられており、この空間部２８に、当該空間部２８に気体を供給するための第２配管２９が接続されている点である。なお、吸引部７と接続されている配管が第１配管２６とされている。空間部２８は、固定手段２の本体部２２において機能エレメント１の外側部分、つまり、機能エレメント１における組織５０との接触面の反対側の部分に形成されている。前記第２配管２９は図外のエア供給源が接続されており、空間部２８に気体が供給され、空間部２８は膨張することができる。
これにより、図８（ｂ）に示しているように、吸引部７により固定手段２を組織５０に吸着固定させ、空間部２８を膨張させることにより、機能エレメント１を組織５０側へ押圧させることができる。したがって、組織５０の表面に凸凹が存在していたり、または、組織５０の表面が平面であったり凹形に窪んでいても、機能エレメント１を組織に密接状として装着させることが可能となる。特に、機能エレメント１が接触式のセンサとされている場合、当該センサを組織５０に密着させる必要があるが、この空間部２８の働きによればこれが可能となる。さらに、図８（ｂ）に示しているように、この組織５０の対象部位が外側へ膨らむ曲面である場合、図７と同様に、固定手段２の弾性復元力がさらに作用して機能エレメント１を組織５０に密着させて装着できる。

図９は本発明の体内用医療装置の別の実施形態を説明する模式図である。この体内用医療装置において図７と異なる点は、機能エレメント１が接触型の医術デバイスとされている点である。具体的には、薬液注入のためのノズル（中空針）とされている。この場合、固定手段２の本体部２２に接触面２ａ側に開口する凹部３１が形成されており、この凹部３１に機能エレメント１が取り付けられている。そして、機能エレメント１には送液配管３０が接続されている。
図９（ａ）に示しているように、固定手段２が自然状態では機能エレメント１の針の先端部は接触面２ａから突出した状態とされており、図９（ｂ）に示しているように、吸引部７によって固定手段２を組織５０に吸着させることで、前記針の先端部が組織５０内に挿し入れられる。また、吸引部７の吸引による固定手段２の弾性変形によって、前記針の先端部はより確実に組織内へ挿し入れられる。なお、機能エレメント１は組織サンプリングのための針であってもよい。

図１０は本発明の体内用医療装置のさらに別の実施形態を説明する模式図である。この体内用医療装置において図９と異なる点は、固定手段２の本体部２２に空間部２８が設けられており、この空間部２８に、当該空間部２８に気体を供給するための第２配管２９が接続されている点である。なお、吸引部７と接続されている配管が第１配管２６とされている。空間部２８は、固定手段２の本体部２２において機能エレメント１の外側部分、つまり、機能エレメント１における組織５０との接触面の反対側の部分に形成されている。前記第２配管２９は図外のエア供給源が接続されており、空間部２８に気体が供給され、空間部２８は膨張することができる。
これにより、図１０（ｂ）に示しているように、吸引部７により固定手段２を組織５０に吸着固定させ、空間部２８を膨張させることにより、機能エレメント１を組織５０側へ押圧させることができ、機能エレメント１の針を組織５０内に挿し入れることが可能となる。したがって、組織５０の表面に凸凹が存在していたり、または、組織５０の表面が平面であったり凹形に窪んでいても、前記針を組織５０内に挿し入れることが可能となる。つまり、この実施形態では、前記針の先端が接触面２ａよりも凹部３１の奥側に退避された状態であり、固定手段２が組織５０に固定されていない状態で、針は組織に接触しない。しかし、固定手段２が組織５０に固定され、空間部２８を膨張させることによって、針は組織５０内に挿し入れられる。つまり、空間部２８における膨張動作を制御することによって、針を機能させたり、その機能を制限させたりすることができる。

図１１は本発明の体内用医療装置の他の実施形態を示す斜視図である。この体内用医療装置は、組織に対する機能エレメント１の位置を変更可能とさせる可動手段３をさらに備えている。つまり、この装置は、診断と治療の少なくとも一方のための機能エレメント１と、この機能エレメント１と一体とされている複数の固定手段２と、固定手段２を繋いでいる（取り付けている）とともに複数の固定手段２同士の相対位置を変化させる可動手段３とを備えている。複数の固定手段２は相互が離れて設けられている。この実施形態において、機能エレメント１の構成は前記説明したものと同様であり、また、その種類は適宜選択される。さらに、各固定手段２の構成は前記説明したものと同様とすることができ、詳細な説明を省略する。図１１で示している体内用医療装置の大きさは、例えば、固定手段２が直径５ｍｍ程度の吸盤構造とされており、全体の大きさが３０ｍｍ程度とされている。

この固定手段２は、組織に対して固定又は固定解除（リリース）させて、前記機能エレメント１を組織に装着又は装着解除させることができる。具体的に説明すると、複数の固定手段２のそれぞれは前記吸引部７を有しており、吸引部７において吸引することで組織に固定され、吸引部７における吸引を解除すれば組織に対する固定解除がされる。この吸引による吸着部７の構成によれば、固定又は固定解除を行わせる固定手段２の構成を簡素化することができる。

図１１において、固定手段２は相互が離れて４カ所に設けられており、仮想線（図示せず）で描かれた矩形の角部に対応するそれぞれの位置に固定手段２が配設されている。そして、一対の固定手段２が第１の連結部材１７ａで連結されており、残り一対の固定手段２が第２の（別の）連結部材１７ｂで連結されている。そして、これら連結部材１７ａ，１７ｂが前記可動手段３で連結されている。
この実施形態における体内用医療装置では、前記実施形態で示したように機能エレメント１を固定手段２の本体部２２（例えば図１参照）に取り込ませて相互を一体としたものとしてもよい。
または、機能エレメント１を前記可動手段３や前記連結部材１７ａ，１７ｂに取り付けてもよい。つまり、この場合は、固定手段２と機能エレメント１とが別の部材（可動手段３や連結部材１７ａ，１７ｂ）を介して相互連結されることによって、当該固定手段２と当該機能エレメント１とが一体とされている。

図１１において、前記可動手段３は伸縮アクチュエータ（空気シリンダ）４とされている。そして、複数ある固定手段２のうちの一部を組織に対して固定解除させた状態で、この伸縮アクチュエータ４を伸張させることによって、固定手段２同士の相対位置を変化させることができる。これにより、機能エレメント１を位置変化させることができる。
伸縮アクチュエータ４を金属製とした場合、その周囲を生体適応性の良い素材でコーティングするのが良い。または、伸縮アクチュエータ４自身をを生体適応性の良い樹脂製としてもよい。

図１２（ａ）〜（ｄ）は伸縮アクチュエータ４による体内用医療装置の移動の動作を順に説明している説明図である。図１２において、図１１により第１連結部材１７ａで連結されている一対の固定手段２を第１部分４１とし、第２連結部材１７ｂで連結されている一対の固定手段２を第２部分４２とし、この第１部分４１と第２部分４２とが可動手段３としての伸縮アクチュエータ４で連結されているものとして説明する。なお、図１２では連結部材１７ａ，１７ｂを省略している。さらに、各固定手段２において、ハッチが付されているものは固定状態を示しており、ハッチの存在しないものは固定が解除された状態を示している。

図１２（ａ）ではすべての固定手段２が組織に対して吸着固定されている。（ｂ）では第１部分４１の固定が解除され、伸縮アクチュエータ４が伸張する。（ｃ）では第１部分４１において固定され、第２部分４２で固定が解除され、伸縮アクチュエータ４が短縮する。（ｄ）では第２部分４２が固定される。以上の１サイクルの動作を行うことにより、この体内用医療装置は第１部分４１を前として寸法ｅだけ前進したこととなる。この寸法ｅは伸縮アクチュエータ４の伸縮量となる。このサイクルを繰り返し行うことで、体内用医療装置は移動することができ、機能エレメント１の移動が可能となる。そして、すべての固定手段２が固定された状態で機能エレメント１を機能させ、その後、移動させる動作を行い、これを繰り返すことによって、組織を面に沿って診断・治療することができる。なお、図示しないが、固定手段２の数を前後２個としてこれらを伸縮アクチュエータ４で連結した構成であってもよい。

図１３は伸縮アクチュエータ４による体内用医療装置の移動の動作の他の形態を説明する図である。この体内用医療装置では４個の固定手段２と２本の伸縮アクチュエータ４とを備えており、第１固定手段２ａと第２固定手段２ｂとが第１伸縮アクチュエータ４ａで連結されており、第３固定手段２ｃと第４固定手段２ｄとが第２伸縮アクチュエータ４ｂで連結されている。
図１３（ａ）ではすべての固定手段２が組織に対して吸着固定されている。（ｂ）では第１固定手段２ａの固定が解除され、第１伸縮アクチュエータ４ａが寸法ｆだけ伸張する。（ｃ）では第１固定手段２ａにおいて固定され、第３固定手段２ｃで固定が解除され、第２伸縮アクチュエータ４ｂが寸法ｆだけ伸張する。（ｄ）では第２固定手段２ｂの固定が解除され、第１伸縮アクチュエータ２ａが寸法ｆだけ短縮する。（ｅ）では第２固定手段２ｂが固定され、第４固定手段２ｄの固定が解除され、第２伸縮アクチュエータ４ｂが寸法ｆだけ短縮する。（ｆ）では第４固定手段２ｄが固定される。以上の１サイクルの動作を行うことにより、この体内用医療装置は第１固定手段２ａと第３固定手段２ｃを前として寸法ｆだけ前進することとなる。このサイクルを繰り返し行うことで、体内用医療装置は移動することができ、機能エレメント１の移動が可能となる。そして、すべての固定手段２が固定された状態で機能エレメント１を機能させ、その後、移動させる動作を行い、これを繰り返すことによって、組織を面に沿って診断・治療することができる。

図１４と図１５は、本発明の別の体内用医療装置を示すものであり、伸縮アクチュエータ４による移動機能の移動方向を２次元（ｘ軸方向とｙ軸方向）とした場合を示す図である。
まず、図１４において、この体内用医療装置は本体１０を備えており、この本体１０を中心として４方向へ伸縮アクチュエータ４が延伸するように取り付けられている。そして各伸縮アクチュエータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの先端にそれぞれ固定手段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが取り付けられている。つまり、一つの本体１０と各固定手段２とがそれぞれ伸縮アクチュエータ４によって繋がれている。

図１４（ａ）ではすべての固定手段２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが組織に対して吸着固定されている。（ｂ）では第２固定手段２ｂの固定が解除され、（ｃ）で第２伸縮アクチュエータ４ｂが寸法ｇだけ伸張し、（ｃ）では第２固定手段２ｂが固定され、（ｄ）では第３固定手段２ｃと第４固定手段２ｄの固定が解除され、（ｅ）では第１伸縮アクチュエータ４ａが寸法ｇだけ伸張すると同時に、第２伸縮アクチュエータ４ｂが寸法ｇだけ短縮する。その後、第３固定手段２ｃと第４固定手段２ｄが固定される（ｆ）では第１固定手段２ａの固定が解除され、（ｇ）では第１伸縮アクチュエータ２ａが寸法ｇだけ短縮する。以上の１サイクルの動作を行うことにより、この体内用医療装置は第２固定手段２ｂを前として、ｙ軸に沿って正の方向へ寸法ｇだけ前進することとなる。なお、ｙ軸に沿った負の方向への移動、及び、ｘ軸に沿った正負のそれぞれの方向への移動についても、前記と同様であるため説明を省略するが、この実施形態によれば体内用医療装置は４方向へ移動することが可能となる。

図１５は移動方向についてさらに自由度を高めた実施形態であり、（ａ）は６方向に放射状として伸縮アクチュエータ４を設け、その先端に固定手段２を設けている。さらに、（ｂ）は８方向に放射状として伸縮アクチュエータ４を設け、その先端に固定手段２を設けた実施形態である。これらについての移動の動作は、前記のものと同様であり、固定及び固定解除、伸縮アクチュエータ４の伸張及び短縮を切り換えて行うことで、各方向に移動することができる。

さらに、これら移動機構を備えている体内用医療装置においては、図示しないが、外部に（無線）信号を発信することによって機能エレメント１の位置を、外部に設けた受信器で検出させるための検出手段（図示せず）を備えている。つまり、検出手段は無線発信器とされており、例えば、図１４（ａ）に示している本体１０の内部に設けられている。そして、この発信器から発信される信号を体外に設けた受信器によって受信することで、この体内用医療装置が体内に残された場合であっても、この体内用医療装置の機能エレメント１の位置を外部で検出することができる。
また、患者の体外において機能エレメント１の位置を検出させるための別の検出手段としては、ＭＲＩによって検出される目標部材とすることもできる。この場合、患者はＭＲＩ診断機によって診断を行いながらこの体内用医療装置によって診断・治療を行う。これにより、ＭＲＩ診断機によって体内用医療装置の位置を検出することができる。
また、本発明の体内用医療装置は、機能エレメント１が機能することで得られる情報を、外部に設けた受信器に送信するための通信手段（図示せず）を備えている。この通信手段は無線式または有線式とされており、例えば図１４（ａ）に示している本体１０の内部に設けられている。そして、この通信手段から送信される信号を体外に設けた通信機によって受信することで、この体内用医療装置が体内に残された場合であっても、この機能エレメント１による診断情報や治療情報を外部で検出することができ、また、外部の受信器側のオペレータによる機能エレメント１を機能させるための処置情報や機能エレメント１を移動させるための移動指示情報を、当該機能エレメント１側へ送信することができる。

これにより、機能エレメント１が体内で移動しても前記検出手段によって、機能エレメント１の位置を体外において検出することが可能となる。そして、前記通信手段によって、外部のオペレータ（受信器）と内部の機能エレメント１との間で各種情報の通信が可能となる。
そして、機能エレメント１が移動しながら機能することによって診断・治療を行えば、組織の面に沿った診断・治療が行える。さらに、体内を移動する機能エレメント１が組織の診断情報や治療情報を取得し、（機能エレメント１または外部の処理手段において）これら情報とこの情報を得た際の機能エレメント１の位置とを対応付けることによってマッピングを行い、面状の診断・治療結果、つまり診断マップや治療マップを得ることができる。

図１６において、この可動手段３は曲がり運動が生じる関節部６を有している。具体的には、伸縮アクチュエータ４のロッドの先端に関節部６を設け、さらにその先端側に前記固定手段２を設けることで構成される。これによれば、図１６に示しているように、固定手段２を本体１０との間で繋いでいる部分において、可動手段３が有している関節部６に曲がり運動を生じさせることで、組織５０に凹凸があったり湾曲したりしていても固定手段２を当該組織５０に固定させることができ、機能エレメント１を組織５０に適切に装着（接触）させることができる。関節部６を設けることによりこの体内用医療装置は、３次元的な動作が可能となる。

図１７と図１８はこの関節部６を説明する図である。関節部６は、２つのラバー層１１，１２から構成されており、全体が薄く柔軟な構造となっている。具体的には、関節部６は、シリコーンラバーフィルムからなる第１膜体１１と第２膜体１２とを積層して構成されている。第１膜体１１と第２膜体１２との間には、部分的に空気が供給されて膨張する空間１３が形成されている。この空間１３へは、エア供給源側と接続されている空気供給路１６から空気が供給される。関節部６のうち、空間１３が形成された部分はバルーンアクチュエータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃとして機能する。

第１膜体１１と第２膜体１２はそれぞれ厚さが異なっている。バルーンアクチュエータ１５に相当する部分（空間１３が形成されている部分）において、第１膜体１１の厚さよりも第２膜体１２の厚さが大きくなっている。また、第１膜体１１と第２膜体１２とは、ともに同じ材質（例えばＰＤＭＳ）によって形成されているが、それぞれ硬度が異なっている。第１膜体１１は第２膜体１２よりも硬度が低く形成されている。すなわち、第１膜体１１は第２膜体１２よりも剛性が低い。第１膜体１１と第２膜体１２は、ともに伸縮自在な材質によって形成されているため、両膜体１１，１２のうちバルーンアクチュエータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃを構成する部分は、空間１３内に供給された空気の圧力Ｐによって、風船のようにその表面積を拡げつつ伸びて膨張することができる。
このバルーンアクチュエータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃでは、第１膜体１１が、第２膜体１２よりも薄く柔らかい（剛性が低い）ため、同じ圧力下でも、第１膜体１１は第２膜体１２よりも大きく膨張することができる。換言すると、第２膜体１２は第１膜体１１よりも厚い（剛性が高い）ため、同じ圧力下では第１膜体１１よりも小さく膨張することしかできない。

図１７は、空気圧Ｐが、所定の圧力Ｐｓａｔ未満である場合における膨張の様子を示しており、この場合、バルーンアクチュエータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃを構成する第１膜体１１及び第２膜体１２は空気圧Ｐによって共に膨張するものの、薄く柔らかい第１膜体１１の方がより大きく膨張する。膜体１１，１２が膨張すると、それぞれの膜体１１，１２において、図示のような引っ張り応力（引っ張り力）Ｆｔ、Ｆｂが発生する。
第２バルーンアクチュエータ５ｂについて注目すると、引っ張り応力Ｆｔ、Ｆｂは、当該バルーンアクチュエータ５ｂの両側にある基部１４ａ，１４ｂを近づける方向の力となる。図１７の状態では、第１膜体１１に発生する引っ張り応力の方が第２膜体１２に発生する引っ張り応力よりも大きくなっている（Ｆｔ＞Ｆｂ）。このため、バルーンアクチュエータ１５ｂは、より大きな引っ張り応力Ｆｔによって、基部１４ｂが基部１４ａに対して上方に移動する曲がり運動を行う。すなわち、図１７の状態では、第１膜体１１の膨張方向と同じ方向への曲がり運動が生じる。

図１８は、空気圧Ｐが前記圧力Ｐｓａｔよりも大きくなった場合における膨張の様子を示しており、この場合、関節部６は図１７と逆方向（下方）への曲がり運動を行う。つまり、空気圧Ｐがさらに大きくなると、バルーンアクチュエータ１５ｂを構成する第１膜体１１及び第２膜体１２はさらに伸びて膨張する。図１７での第２膜体１２の膨張（伸び）は僅かであったが、圧力が十分に高くなることで、厚く硬度の高い第２膜体１２においても大きな引っ張り応力Ｆｂが生じるほどの十分な膨張（伸び）が生じる。しかも、第２膜体１２は、第１膜体１１よりも厚いため、一旦十分な伸びが生じた場合の第２膜体１２における引っ張り応力Ｆｂは、第１膜体１１において生じる引っ張り応力Ｆｔよりも大きくなる。つまり、図１７では、Ｆｔ＜Ｆｂであり、バルーンアクチュエータ１５ｂは、より大きな引っ張り応力ＦｂによってＦｔに打ち勝ち、基部１４ｂが基部１４ａに対して下方に移動する曲がり運動を行う。すなわち、図１８の状態では、第２膜体１２の膨張方向と同じ方向への曲がり運動が生じる。
そして、第２バルーンアクチュエータ１５ｂと同様の曲がり運動が、他のバルーンアクチュエータ１５ａ，１５ｂについても生じ、関節部６全体が下方への曲がり運動を行う。

以上のバルーンアクチュエータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃによれば、２つの方向への曲がり運動が可能である。このバルーンアクチュエータ１５ａ，１５ｂ，１５ｃによれば、空気圧Ｐによって曲がり運動方向を変えることができる。さらに、空気圧Ｐの値を調整することで関節部６における曲げ角度θ（図１６）が変更自在となる。なお、バルーンアクチュエータ１５を３つとして説明したがこの数は変更可能であり、１つ又は２以上とすることができる。
また、固定手段２の接触面２ａにカーボンナノチューブなどの微細な毛状物（繊毛）を多数形成することによって固定手段２を構成した場合（図６参照）、毛状物１本の密着力は小さいために接触面２ａをその端部から剥がすと、この毛状物を有する接触面２ａは簡単に組織から離間する。したがって、前記バルーンアクチュエータ１５の先端部に固定手段２を取り付け、固定手段２の接触面２ａがその端部から順に剥がされるようにバルーンアクチュエータ１５を動作させる構成とすることによって、組織から簡単に固定手段２を離間させることができる。

前記のとおり、可動手段３を、固定手段２同士の相対位置を変化させる伸縮アクチュエータとした場合の実施形態について説明したが、別の実施形態として、可動手段３を、固定手段２と機能エレメント１との相対位置を変化させるアクチュエータとすることができる。具体的には、図１を参考にして説明すると、固定手段２の本体部２２の中央位置に機能エレメント１が取り付けられており、この機能エレメント１は本体部２２内に設けたアクチュエータ（図示せず）と連結されている。そして、機能エレメント１は本体部２２に移動可能として取り付けられている。これにより、アクチュエータを動作させることで機能エレメント１は固定手段２に対して移動することができる。
また、他の形態としては、図１４（ａ）を参考にして説明すると、中央の本体１０と、その外側で相互が離れて複数（４つ）設けられた固定手段２とを備えており、本体１０内に機能エレメント１が設けられている。そして、アクチュエータを適宜動作させることで本体１０を移動させ、固定手段２と機能エレメント１との相対位置を変化させることができる。
これらによれば、体内用医療装置を組織に対して固定させた状態で、組織に対する機能エレメントの位置を変更させることができ、組織の面に沿って複数箇所の診断・治療が行える。

図１９は本発明の体内用医療装置のさらに別の実施形態を示す全体図である。この体内用医療装置は前記各実施形態で示した装置を体外から体内へ挿入させる挿入補助器具８をさらに備えている。具体的には、挿入補助器具８の先端部８ａに、一体状とされた機能エレメント１及び固定手段２を備えた装置が取り付けられている。これによれば、従来の内視鏡を使った診断・治療と同様に、機能エレメント１と固定手段２とを体内へ挿し入れることができる。なお、挿入補助器具８としては、内視鏡により従来使用されているものと同様のものや、カンシとすることもできる。

さらに、この挿入補助器具８を備えている体内用医療装置は、一体とされている機能エレメント１及び固定手段２が、その先端部８ａから取り外し可能とされている。これにより、挿入補助器具８を用いて機能エレメント１等を体内へ挿入させることができ、その後、機能エレメント１等を体内に残すことができる。機能エレメント１及び固定手段２が挿入補助器具８の先端部８ａから取り外されることにより、小さな部分である機能エレメント１及び固定手段２の部分のみを体内へ残すことができる。そして、挿入補助器具８を患者の体内から抜くことにより患者への負担を和らげて、体内に残した機能エレメント１により長時間又は長期間にわたる診断・治療も可能となる。
また、体内に残された機能エレメント１は、体壁の外部における有線または無線での操作によって機能、移動することができ、また、機能エレメント１からの情報（例えば機能エレメント１の位置）が有線または無線によって体壁の外部側に送信される。
また、図示しないが、一体とされている機能エレメント１及び固定手段２を診断・治療のためのマイクロ体内ロボットに備えさせることもできる。

以上のような各実施形態による体内用医療装置によれば、固定手段２を体壁から内側の組織に対して固定させることにより、この固定手段２と一体とされている機能エレメント１が組織に対して位置固定される。したがって、機能エレメント１と、診断や治療の対象となる部位との間の相対位置を定めることができ、診断や治療を正確に行うことができる。
また、固定手段２による固定を空気の吸引によるものとし、機能エレメント１を組織に押圧するための空間部２８の膨張を空気の供給によるものとし、可動手段３における伸縮アクチュエータ４及び関節部６の動作を空気の給排によるものとすれば、すべての機構が空気によって動作する構成とできるため、制御が容易となり、空気の使用により安全である。

また、本発明の体内用医療装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、可動手段３としてのアクチュエータを伸縮式のものとして説明したが、これ以外であってもよく、例えばモータと、これにより回転するピニオンと、これに噛み合うラック部を有するアームとを備え、モータの回転によってアームを長手方向に動作させる機構とすることもできる。また、前記可動手段３を図１７と図１８で示した関節部６のみの構成とすることもできる。
また、固定手段２が吸引部７を有している場合において、図５に示したように、吸引部７が、組織に接触させる膜部材２０と、この膜部材２０との間で空間部２１を形成している本体部２２とを有し、空間部２１が吸引されて膜部材２０を介して組織に吸着するように構成したが、この膜部材２０を介在させる構成は、固定手段２が一つの吸引部７を有する場合のみならず、例えば、図１に示した複数の吸引部７を有する場合であっても適用することができ、各吸引部７において膜部材２０を介して吸着する構成とすることができる。

本発明の体内用医療装置の実施の一形態を示す概略図である。 固定手段を説明する説明図である。 図２の固定手段の断面図である。 固定手段の変形例を示す概略図である。 固定手段の変形例を示す断面図である。 固定手段の別の変形例を示す概略図である。 本発明の体内用医療装置の機能を説明する模式図である。 本発明の体内用医療装置の他の実施形態を説明する模式図である。 本発明の体内用医療装置の別の実施形態を説明する模式図である。 本発明の体内用医療装置のさらに別の実施形態を説明する模式図である。 可動手段として伸縮アクチュエータを備えている体内用医療装置の実施形態を示す斜視図である。 図１１の体内用医療装置の伸縮アクチュエータによる移動の動作を説明する説明図である。 伸縮アクチュエータによる移動の動作について他の形態を説明する説明図である。 伸縮アクチュエータを備えている体内用医療装置の他の実施形態を説明する説明図である。 伸縮アクチュエータを備えている体内用医療装置の別の実施形態を説明する説明図である。 関節部による機能を説明する説明図である。 可動手段が有している関節部を説明する断面図である。 図１６の関節部の動作を説明する断面図である。 挿入補助器具を備えている体内用医療装置の全体図である。

符号の説明

１ 機能エレメント
２ 固定手段
３ 可動手段
４ 伸縮アクチュエータ
６ 関節部
７ 吸引部
８ 挿入補助器具
８ａ 先端部
２０ 膜部材
２１ 空間部
２２ 本体部
５０ 組織

Claims (9)

1. 診断と治療の少なくとも一方のための機能エレメントと、
   この機能エレメントと一体とされ、体壁から内側の組織に対して固定させて当該機能エレメントを当該組織に装着させかつ当該組織に対して固定解除させて当該機能エレメントを当該組織に装着解除させる複数の固定手段と、
   前記複数の固定手段を繋いでいると共に伸縮動作することで当該複数の固定手段同士の相対位置を変化させる可動手段と、を備え、
   前記可動手段は、前記複数の固定手段のうちの一部を前記組織に対して固定し、かつ、当該複数の固定手段のうちの残りを前記組織に対して固定解除した状態で、伸縮動作することにより、固定解除した前記固定手段の位置を前記機能エレメントと共に変化させることによって前記組織に対する当該機能エレメントの位置を変更する伸縮アクチュエータを有しており、
   前記機能エレメントは、柔軟性のある弾性素材からなる本体部内に設けられており、前記本体部のうち、前記機能エレメントを挟んで前記組織側と反対側の部分に、気体が供給されることで膨張する空間部が形成されていることを特徴とする体内用医療装置。
2. 前記機能エレメントの前記組織上での位置を検出させるための検出手段をさらに備えている請求項１に記載の体内用医療装置。
3. 前記機能エレメントと前記固定手段との相対角度を変更させるために曲がり運動が生じる関節部を有している請求項１又は２に記載の体内用医療装置。
4. 前記固定手段は吸引により前記組織に固定させる吸引部を有している請求項１〜３のいずれか一項に記載の体内用医療装置。
5. 前記吸引部は、前記組織に接触させる膜部材と、この膜部材との間で空間部を形成している本体部とを有し、前記吸引部は、前記空間部が吸引されて前記膜部材を介して前記組織に吸着する請求項４に記載の体内用医療装置。
6. 前記機能エレメント及び前記固定手段が先端部に取り付けられているとともに体外から体内へ挿入させる挿入補助器具をさらに備えている請求項１〜５のいずれか一項に記載の体内用医療装置。
7. 前記機能エレメント及び前記固定手段は前記挿入補助器具から取り外し可能とされている請求項６に記載の体内用医療装置。
8. 前記機能エレメントは前記組織の状態を診断するセンサを有している請求項１〜７のいずれか一項に記載の体内用医療装置。
9. 前記機能エレメントは前記組織に対して治療を行う医術デバイスを有している請求項１〜８のいずれか一項に記載の体内用医療装置。

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