JPH04250154A - 粘性流体噴流手術装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、粘性噴流手術装置に
関するものである。さらに詳しくは、この発明は、作用
の精密高度化が可能で、安全性が高く、しかも血栓除去
等の作用も期待される噴流ジェット手術装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より手術手段として採用
されているものには、臓器の切開、切除、切断等を目的
とする鋼メス、電気メス、超音波メス、レーザーメスな
どがあり、適用部位や方法に応じて様々な態様と組合わ
せによって採用されてきている。たとえば、鋼メスは安
価であり、取扱が容易であるため多くの手術において用
いられている反面、全ての組織を区別なく切断してしま
うという欠点がある。このため、不用意に血管あるいは
神経等を切断してしまう恐れがあり、その操作には、慎
重を要し熟練が必要である。

【０００３】また電気メスは取扱が容易で、ある程度ま
では普及しているが、手術患部に熱損傷をきたし、操作
時に火傷する危険性がある。超音波メスは、血管あるい
は神経等を切断せずに目的とする患部組織を切除できる
という利点を有しているものの、その一方で高価であっ
て、操作が煩雑であり、したがって設備自体にトラブル
が発生し易いという問題点がある。

【０００４】一方、レーザーメスは接触せずに手術がで
き、手術患部に与える損傷度が小さく、かつ、止血効果
等の優れた特徴を有しているが、装置自体が高価であり
、さらに切開や切除の深度制御が難しく、組織を選んで
実施することができないため大出血を来たす危険性があ
る。このように、従来の各種手術装置の場合には、それ
ぞれ短所があり、いずれの場合もその使用にあたっては
相当の熟練と注意が必要とされていた。

【０００５】最近、これらの手術手段の欠点を改善する
ための種々検討から、ある限定された部位に対してでは
あるが、加圧ジェット水流を適用する方法が研究され、
臨床に応用されてきている。この加圧ジェット水流を使
用する方法では、流体の圧力と噴射量をある適正な範囲
に調整することによって脈管系、神経系等の索状物を切
断することなく周囲の組織と遊離することが可能であり
、また、遊離組織を噴射流体と共に手術部位から排除し
うるという利点を有している。

【０００６】したがって、その適用範囲は広く、目的と
する臓器組織においては１０ＭＰａ等の高圧流体を用い
た切断、切開や、１ＭＰａあるいはそれ以下の低圧流体
を用いた剥離、または柔軟部位における実質細胞と索状
物との分離にも使用しうると考えられている。さらに１
ＭＰａ以下の低圧流体を用いた洗浄等も適用可能である
。そしてこの場合の使用水流としては生理的食塩水等も
使用されうる。さらに、流体の温度を適宜調整すること
によって冷却または加温を施すことが可能であるなど、
広い用途と効果を有するものとして研究と実験が進めら
れてきている。

【０００７】しかしながら、従来の加圧ジェット水流手
術装置においては噴射ノズルの形成部が非常に大型であ
り、操作性が悪く、かつ微細な部位などに使用すること
ができなかった。また、加圧ジェット流のもつ有効性を
損なうことなく、簡便で操作性の良いプローブやハンド
ピースおよびは血管内の閉塞性物質などの除去術に適用
する方法は皆無であった。さらに加圧流体が噴射されて
患部に衝突した際に患部組織の遊離したものと水と空気
が混合され、加圧流体ジェットによって激しく攪拌作用
を受けて発泡する。したがって施術すべき適切な患部の
認定を困難にしたり、泡の飛散で周囲を汚染する等の欠
点が指摘されていた。

【０００８】このような欠点を解決するものとして流体
の噴射と同時に吸引を行う手術用のノズル装置が提案さ
れているが、このものは装置全体が複雑なものとなり、
特に無菌状態での手術のためには手術毎に該装置を減菌
しなければならず、操作、取り扱いが煩雑であるという
問題点もある。さらに、流体の噴射を生成させるノズル
装置を製造する場合には、別の技術的な困難さが生じる
。

【０００９】また、近年に至り、切開、除去、切断など
の対象部位がいわゆる体表外のみならず、体表内の細部
への適用が、特に冠状動脈、末梢血管の閉塞物質除去な
どの部位にまで要望され、このため、加圧流体ジェット
の最適化にはノズル先端部の形状、内面平坦度等の加工
を高精度で行うことや、さらには血管系への適用も可能
となるような超小型のノズルの実用化が必要とされてい
たが、解決すべき多くの課題が残されているのが実情で
あった。

【００１０】このような状況に鑑みて、この発明の発明
者は、すでに、従来の問題点を解決するための安価で、
かつ超小型で高精度に流体噴射を行うことのできる方法
を提案し、さらに、改良された噴射用ジェットノズルを
用いて簡便なウォータージェット用プローブを製造する
方法をも提案している。すなわち、耐圧中空チューブの
１端または耐圧チューブと異なる材質を有するが、同一
または近似的に同一外径の中空部から成り、特定の角度
範囲を有する円錐状ノズルをその内部に構成し、ノズル
先端部には細孔を具備させ、円錐状ノズルの形状と細孔
径との相関性によって所望する噴射ジェットを構成する
ものである。

【００１１】そして、圧力２〜３０ＭＰａの噴射ジェッ
ト流をその先端部で発生させるための構造を有する耐圧
チューブと；カテーテルに連結するポンプチューブと；
ポンプチューブに連結するチューブと；チューブに連結
するエアートラップと；エアートラップに連結する瓶針
とが；一体的に構成された手術用ウォータージェット手
術装置を提案していた。

【００１２】この手術装置は、噴射ノズルから出射され
る噴射流体がいわゆるジェット流を生成し、生体の軟部
組織に切開、切除、切断、剥離作用を生じしめるには、
一般に、圧力２〜３０ＭＰａの噴射ジェット流が必要で
あり、このような条件はジェット用ノズルの内面円錐状
角度が適切であり、出射口より噴射ジェット流を生じし
めるに必要な圧力を生じる出射口の口径および円錐状内
角において乱流を生じしめない程度に表面処理されてお
れば実現できるとの知見に基づくものであった。

【００１３】そのようなノズルとしては流体の圧力によ
り異なるが概して直径が０．１から０．５ｍｍ程度の円
形口のもので、内面部は平坦で、その内面形状は頂角５
〜２０°の範囲の円錐状とすることができ、または断面
積が０．００５から０．２ｍｍ２までの値を有する楕円
、正方形、長方形などの任意形状のものを選択すること
ができる。血管内の局所的な閉塞性物質、例えば粥腫、
血栓などの部分を切除するような場合には上記耐圧チュ
ーブを単独で使用する場合もあるが、一般的な組織の切
開、切除、切断あるいは剥離操作などに使用する場合に
は該ノズルより噴射した流体を吸引する吸引口を近傍に
備え、該吸引口が並列または同軸に構成されるハンドピ
ースを構成することができる。

【００１４】以上の通りのこの発明の発明者によって提
案された手術用ウォータージェット手術装置は、ディス
ポーザブル式のノズル付きカテーテル等としても有用な
もので、適当なホルダー（ハンドピース）に挿入するこ
とによりＯｐｅｎ　Ｓｕｒｇｅｒｙ法に用いることがで
きるものである。しかしながら、このように優れた特徴
を有するウォータージェット手術装置ではあるが、精密
操作性能や安全性の向上の観点からは依然としていくつ
かの課題があった。

【００１５】すなわち、この手術装置は、主としてＯｐ
ｅｎ　Ｓｕｒｇｅｒｙ法を念頭に置いていたことから、
たとえば血管内操作用としてはその作用、操作等は現実
的でなく、体腔、体内臓器に対する侵襲や、ジェット流
水滴の飛散に対してはその対策が充分ではなかったこと
がある。たとえば、ジェット流水滴による飛散は、視野
を妨げるばかりでなく、時として肝炎等の原因となるＨ
Ｂ抗源の散布など医療従事者の感染上の問題となる。

【００１６】このため、より精密で安全性に優れた噴流
方式による手術装置の実現が強く望まれているところで
あった。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、これまでは全く着想されること
も試みられることもなかった新しい方法、すなわち、粘
性流体を用いることに着用し、この粘性流を噴流とする
装置として新しい提案を行うものである。この発明の装
置は、加圧装置と流体供給装置とノズル装置またはノズ
ル装置を具備するカテーテルとからなる噴流発生手段を
有し、前記流体として水よりも高粘性流を噴出させるこ
とを特徴としている。

【００１８】この発明の粘性流による噴流装置は、ウォ
ータージェットの作用メカニズムと、手術法としての実
用性の詳細な検討によってはじめて完成されたもので、
極めて高精度で、安全性の高い手術装置として実現され
たものである。この発明の装置においては、たとえば、
水よりも粘性の大きな各種水溶液、アルコール、グリコ
ール、エーテル、アミン、食用油、植物油、血液、血し
ょう、人工血液、その他の各種の有機流体を用い、これ
らの液体に血栓溶解剤や、消泡剤および／または界面活
性剤、さらには各種の薬剤を含有させることができる。 これらの薬剤そのものを用いてもよい。

【００１９】このような高粘性流体を液体中で噴射した
場合、優れた指向性と集束性のジェット流が得られ、ノ
ズル噴出口から少し距離がある位置では噴流速度の急速
の低下によって有害な作用を及ぼすこともない。この高
粘性の噴出流は、たとえば図１の手術装置として実現す
ることができる。すなわちこの発明の手術装置（１）に
あっては耐圧チューブ（３）の先端部に噴射用ノズル部
（３１）を具備し、この噴射用ノズル部（３１）は図２
に示すように内面部は平坦であり、その内面形状は頂角
θが５°〜２０°程度の範囲の円錐状をなし、ノズル部
（３１）の出射孔直径は０．１〜０．５ｍｍ程度または
０．００５〜０．２ｍｍ２程度の任意形状の孔を有する
ように選ぶことができる。このような構成によって、所
望の圧力を有する粘性流噴射ジェットが出射される。耐
圧チューブ（３）の材料としては、先端部に一体的に構
成されたノズル部（３１）から噴射される粘性流体の圧
力に耐えうるような耐圧性を必要とするが、通常の耐圧
チューブでも何ら支障なく使用することができる。さら
に、ガラス製材料などでも効果的である。

【００２０】また、この耐圧チューブ（３）を血管など
体内使用を目的としたカテーテルとして使用することが
できる。流体噴射用ノズル部（３１）の構成は耐圧チュ
ーブ（３）の製造工程中に連続的に容易に製造すること
ができ、耐圧チューブ（３）と一体的に構成する場合に
は流体噴射を層流的に形成することが容易となる。さら
に、他の材料、たとえばガラス、石英などの溶融性材料
または高分子材料、金属材料などで作製することも容易
である。このような耐圧チューブ（３）に連結する耐圧
ポンプチューブ（４）とこの耐圧ポンプチューブ（４）
に連結するチューブ（５）とこのチューブ（５）に連結
するエアートラップ（６）とこのエアートラップ（６）
に連結する瓶針（７）とを一体的に構成してこの発明の
粘性噴流手術装置とすることができる。

【００２１】耐圧ポンプチューブ（４）としては、たと
えばローラーポンプにて押圧、加圧をするため、それに
耐えうる弾力と耐久性を有するものとする。この場合の
加圧はローラーポンプ以外にフィンガータイプのポンプ
であってもよい。耐圧チューブ（３）に連結する瓶針（
７）側のチューブ（５）は流体を通常の状態で輸送する
に足るチューブであればよく、たとえば塩化ビニル製、
ナイロン製、ポリエチレン製等のものであってもよい。 またこのチューブ（５）に連結するエアートラップ（６
）は、気泡の混入の防止、流体供給のモニター、流体の
逆流を防止する性格のものであり、そのような性格を有
するものであればどのようなものでも使用できる。

【００２２】また、この発明の粘性流体噴流手術装置に
おいては、図３に示したように、耐圧チューブ（３）に
ハンドピース（２）を装着してもよい。このハンドピー
ス（２）には吸引口を設けておいてもよい。ハンドピー
ス（２）と耐圧チューブ（３）との連結、また耐圧チュ
ーブ（３）とポンプチューブ（４）との連結にはそれぞ
れルアーオス、メスによる連結、ねじ込み式、接着、圧
着等が適宜に選択される。一方、ポンプチューブ（４）
、チューブ（５）、エアートラップ（６）および瓶針（
７）は、一体的な結合体として構成し、これと耐圧チュ
ーブ（３）およびハンドピース（２）とをそれぞれ順次
連結することも可能である。さらには、装置自体をすべ
て最初から一体的に結合しておくことも可能である。こ
の場合、ディスポーザブルとすることも可能である。

【００２３】たとえば以上の通りのこの発明の手術装置
（１）の使用の態様を例示したものが図４である。図中
に示したように、手術装置（１）を駆動ポンプ（１１）
によって作動する。このポンプ（１１）の上部にはロー
ラー部（１２）があり、そのローラー部（１２）とそれ
を包囲する外周部（１３）との間にこの発明の装置のポ
ンプチューブ（４）を挿入固定する。実際の作動に当た
っては、外部電源からの入電によりローラーポンプのロ
ーラー部（１２）が回転し、そのローラーの回転にした
がってポンプチューブ（４）が順次押圧され、チューブ
内の粘性流体が加圧される。その結果、加圧された流体
はハンドピース（２）の方へ圧縮供給され、噴射口に連
動するスイッチ（１４）の開閉により噴射口より、ある
いはローラー部（１２）の回転を制御することによりジ
ェット流体が噴射される。以上のように、駆動ポンプ（
１１）が作動した段階で、貯液槽と連結する瓶針（７）
ならびにチューブ（５）より貯液槽に貯液されている粘
性流体は順次ハンドピース（２）の方へ輸送され、かつ
噴射口から噴射され、それにより所望のジェット流を生
じ、そのジェット流により臓器の切開、切除、切断、剥
離あるいは洗浄が可能となる。この場合、必要に応じて
手術部位に滞留する粘性流体を吸引する手段が採用され
る。

【００２４】また、耐圧チューブ（３）は経皮的あるい
は手術的手段によって血管内に挿入し、血管内に形成さ
れた閉塞物の除去切開などに使用することができる。経
皮的冠状動脈形成用カテーテル、血管用カテーテル、あ
るいは内視鏡に装備されたるチャンネル孔などが利用で
きる。切除、切開、破砕された閉塞物質は前述のカテー
テルまたは内視鏡に具備された機構を使用して、吸引す
ることもできる。

【００２５】この発明の粘性噴流手術装置は、実質臓器
（たとえば肝、膵など）の切開や切除、血管や神経の複
雑に入り込んだ骨盤腔の郭清手術（大腸癌、子宮癌など
）あるいは外傷部や手術部位の洗浄、異物除去に対して
大きな威力、即ち優れた適応性を有する。またジェット
噴流はその性質から血管の索状体や臓器の表面などの硬
さの異なる外壁に沿って流れ、あるいは回り込む性質を
有するため、優れた剥離効果をも合わせ有する。この手
術法による切開は、毛細血管からの僅かな出血（これは
放置しても自然に止まる）を除き殆ど出血はなく、中・
小血管など索状体はあたかも切開部に網を張るかのよう
に残存する。この網のような血管を絹糸により結索、あ
るいは高周波凝固装置などにより凝固し、その後切離す
ることにより臓器の切除操作は出血なく容易に行われる
。

【００２６】ノズル付きカテーテルは適当なホルダー（
ハンドピース）に挿入することによりＯｐｅｎ　ｓｕｒ
ｇｅｒｙ法に用いられることは言うまでもないが、この
カテーテルを内視鏡のチャンネルに挿入することにより
、内視鏡操作下においてもジェットの手術的応用が可能
となる。この内視鏡ジェット法は上部・下部消化管や肺
の気管支内病変部への応用ばかりでなく、内視鏡検査が
行われるほとんどの分野における新しい治療法としての
道を開く可能性がある。これらには脳室鏡、胆道・肝内
鏡、膀胱鏡、子宮鏡、耳鼻科領域の治療なども含まれる
。また心臓・血管外科領域の経皮的経管式血管形成術（
アンギオプラステイー）にも応用の可能性が高い。

【００２７】以下、実施例を示し、粘性噴流手術装置の
優れた特徴について具体的に説明する。

【００２８】

【実施例】ａ）ジェット噴流を水中で噴射した場合の作
用メカニズムを検討した。この検討は、この発明の最も
基本的なものとなっている。ジェット噴流の作用、即ち
、切開・剥離・洗浄に対する原動力ともいえる作用力（
Ｆ）は、噴流の平均質量を（ｍ）、この平均速度を（ｖ
）とすれば、 Ｆ＝１／２　　ｍｖ２　と表わされる。 ｍは溶液とノズルの口径により一定の値を取ることから
、噴流の速度および速度分布を評価することが重要とな
る。

【００２９】内径８ｍｍおよび１８ｍｍのガラス管をモ
デル血管と見なし、水を満たしたこのガラス管中に図１
に例示した装置によりジェット流を噴射することにより
この評価を行う。対照としてはガラス管の無い状態での
水槽の中への噴射の場合をとりあげた。水中におけるジ
ェット流の速度分布や二次元的なジェット流の拡散状態
はデュアルビーム差分レーザードップラー流速計により
計測した。

【００３０】その結果、 １）水溶液中および空気中におけるノズル出射部におけ
る噴流速度は、表１に示した通りほとんど同じ値を示し
た。また、水溶液中で同じ密度である水の噴射を行なっ
た場合、空気中と比べ、図５に見られるごとく噴流の速
度は急激に低下した。この状態はガラス管や水槽中にお
いても同様であった。ジェットの流線の指向性または集
束性はよく保たれることから、たとえ内径が８ｍｍのガ
ラス管中でも、ジェット流の径０．２ｍｍの流速は影響
を受けないものと思われる。

【００３１】

【表１】

【００３２】一方、ジェットの内視鏡的応用においては
、目的部位に対する狙撃性を良くするため、各種の生体
管内、管腔臓器（血管、肝内胆管など）におけるジェッ
トの噴射は極めて近接して行われる。このため作用効果
としてはたとえ噴射が液中で行なわれたとしても、その
作用は空気中噴射と同様な効果が期待できると結論され
る。液中下の組織切開能力は空気中のものと同一である
ことが病理組織学的に確かめられる。

【００３３】離れた部位に対する誤噴射、非目的外噴射
に対しては、図５から分るようにノズルからの距離があ
る程度（少なくとも５ｍｍ位離れると、噴流の作用力は
１／４にまで低下する）あれば、噴流の速度は減少し有
害な作用を及ぼさなくなる。従って液中噴射法は極めて
安全性が高いと言える。 ２）血液は粘性を有し、非ニュートン体と見なされる。 アンギオプラスティではジェットの噴射は血管内で行な
われることから試験的にエチレングリコール液を血液の
粘性とほぼ同一に希釈し、ジェットの噴射を行なった。 その結果を示したものが図６である。ここでみられるよ
うに粘性体の噴射では初期の速度が水に比べ長く保たれ
、その後急速に減少することが判明した。

【００３４】この検討から、粘性噴流は、内視鏡下の体
腔、体内臓器の非侵襲的手術のみならず、血管内への応
用においても、非常に有用であることが判明した。また
安全性の観点からは、ウォータージェット手術法で少な
からず問題であったジェット流の水滴の飛散対策に対し
ても有用性が高い。即ち、ウォータージェット噴射の始
めの段階における微細水滴（目的対象にウォータージェ
ットの噴流が最初に衝突した際に生ずる微細水滴）によ
る飛沫は、視野を妨げるばかりでなく（手術がやりにく
い）、時として肝炎等の原因となるＨＢ抗源の散布など
医療従事者の感染上の問題となることもある。現在、こ
れに対して小口径ノズルの採用によるジェット流量の減
少化が試みられているものの、根本的解決策となってい
ない。この発明の装置による操作においてはこれらの飛
沫は外部に漏れないことから、危険性は問題とならなく
、従来のウォータージェット手術法の技術的問題点の解
決策を提供することになる。

【００３５】なお、上記の通りの粘性噴流による組織切
開能力試験は、摘出あるいは麻酔下の実験動物の臓器を
対象として、生理食塩水による浸漬下で実施し、評価は
ウロキナーゼ血栓溶解剤（市販品）、Ｘ線造影剤、血漿
増量剤を用い、またアミン系界面活性剤を用いて、病理
組織学標本の検索により行った。また、ジェット内視鏡
法によるアンギオプラスティーにおいては粥腫や血栓な
どに対する破壊効果、正常血管に与えるジェットの影響
、特に血管穿孔の検討も安全性の観点から最も大切な課
題である。この検討は家兎の動脈を用い、種々条件下で
ジェットを噴射することにより行った。検索は走査電子
顕微鏡によりその表面形状または病理組織学的標本によ
り組織内部までの影響を評価した。優れた特性を確認し
た。

【００３６】ジェット流の噴射の制御は、従来、用手的
または足踏みスイッチにより行なわれていた。この方法
はＯｐｅｎ　ｓｕｒｇｅｒｙ法においては余り問題は生
じなかったが、内視鏡ジェット法では噴射の精密な制御
が必要である。そこで噴射時間や休止時間をシーケンサ
ーにより設定し、自動的に噴射を行うシステムの検討を
行い、ジェット噴流のスイッチング装置を新たに試作・
開発した。

【００３７】ジェット流の噴射の制御については、アナ
ログ、デジタル療法式によるスイッチング装置を試作開
発した。この制御装置は噴射時間や休止時間をシーケン
サーにより任意に設定することが可能であり、ジェット
噴流の接密なスイッチングがＯｐｅｎ　ｓｕｒｇｅｒｙ
法、カテーテル方式とも可能となった。

【００３８】

【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明した通
り、簡便な方法で臓器等の切断、切開、切除や血管内の
閉塞物の除去等を精密に、かつ安全に行うことが可能と
なる。また、水より高い粘性噴流によって、血栓部の力
学的除去も効果的に実現でき、粘性流の使用によって、
作用能力が増し、その作用範囲が局限化され、安全性が
高くなる。このため、医療上の利用価値は多大なものと
いえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の手術装置を例示した側面図である。

【図２】この発明の装置の噴射用ノズル部の断面図であ
る。

【図３】ハンドピースを装着したこの発明の装置を例示
した側面図である。

【図４】この発明の手術装置の操作システムを例示した
斜視図である。

【図５】噴流の流速変化を示した相関図である。

【図６】噴流の流速変化を示した相関図である。

【符号の説明】

１　　粘性流体噴流手術装置 ２　　ハンドピース ３　　耐圧チューブ ３１　　ノズル部 ４　　ポンプチューブ ５　　チューブ ６　　エアートラップ ７　　瓶　　針 １１　　駆動ポンプ １２　　ローラー部 １３　　外周部 １４　　スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　加圧装置と流体供給装置とノズル装置
   またはノズル装置を具備するカテーテルとからなる噴流
   発生手段を有し、前記流体として水よりも高粘性流体を
   噴流させることを特徴とする粘性流体噴流手術装置。
2. 【請求項２】　　高粘性流体として血栓溶解剤を含有す
   ることを特徴とする請求項１の粘性噴流手術装置。
3. 【請求項３】　　高粘性流体として消泡剤および／また
   は界面活性剤を含有することを特徴とする請求項１また
   は２の粘性噴流手術装置。