JP2016140407A - カテーテルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】カテーテルを狭い又は細い部位に挿入可能とする。
【解決手段】ガイドワイヤとチューブ状のアクチュエータ駆動カテーテルとアクチュエータの駆動機構を有するカテーテルシステムであって、前記駆動機構がカテーテルの先端の方向を調整することができる、カテーテルシステム。
【選択図】図1

Description

本発明は、カテーテルシステム、カテーテルの電極接続機構及びカテーテルの駆動機構に関する。

高分子アクチュエータは様々な応用先が考えられ、1999年には安積らが血管内手術用高分子カテーテルを提案していた（非特許文献１）。直径1mmのカテーテル形状を有し、表面にレーザカットによって４分割された電極が配置された構造である。また2014年にネバダ大学のKwang J Kimらのグループは安積らによる高分子カテーテルの製法の低コスト化に成功した（非特許文献２）。彼らは、チューブにレーザ加工するのではなく、予めスプリットしたい部分を突起形状にしたチューブを試作し、金メッキした後に突起部を切り取ることでスプリットを実現した。

しかし、このような高分子カテーテルは未だ商品展開されていない。アクチュエータのみでは手術遂行が難しく、また操作用のインターフェースも提案されていない。

K. Oguro, N. Fujiwara, K. Asaka, K. Onishi, S. Sewa, "Polymer Electrolyte Actuator with Gold Electrodes", Proc. SPIE 3669, Smart Structures and Materials (1999) Seong J. Kim, David Pugal, Johnson Wong, Kwang J. Kim, Woosoon Yimb、" A bio-inspired multi degree of freedom actuator based on a novel cylindrical ionic polymer-metal composite material", Robotics and Autonomous Systems 62, pp. 53-60 (2014)

本発明は、カテーテルを複雑な形状もしくは細い血管部位へ挿入可能とする技術を提供することを目的とする。

本発明は、以下のカテーテルシステム、カテーテルの電極接続機構及びカテーテルの駆動機構を提供するものである。
項１． ガイドワイヤとチューブ状のアクチュエータ駆動カテーテルとアクチュエータの駆動機構を有するカテーテルシステムであって、前記駆動機構がカテーテルの先端の方向を調整することができる、カテーテルシステム。
項２． 前記駆動システムは、カテーテルの先端を独立２方向以上に屈曲変形することで先端の方向を調整する、項１に記載のカテーテルシステム。
項３． 前記駆動機構が、カテーテル回転操作部、カテーテル前後操作部及びカテーテル先端操作部を有し、カテーテル回転操作部とカテーテル前後操作部によりカテーテルの前後方向の位置と先端の方向を操作し、カテーテル先端操作部によりカテーテルの先端の方向を調整する、項１又は２に記載のカテーテルシステム。
項４． カテーテル又はガイドワイヤの先端が曲がっている、項１〜３のいずれかに記載のカテーテルシステム。
項５． ガイドワイヤがアクチュエータ駆動カテーテルに挿通可能なようにカテーテルの根元接続部を電圧印加部の開口部に接続固定することができる、カテーテルの電極接続機構。
項６． 前記根元接続部と前記電圧印加部の開口部の接続固定を磁石又はクランプにより行う、項５に記載のカテーテルの電極接続機構。
項７． アクチュエータ駆動カテーテルの駆動機構であって、項５に記載の電極接続機構をカテーテル回転操作部及びカテーテル前後操作部と連動させてなり、さらにカテーテル先端操作部を備えた、アクチュエータ駆動カテーテルの駆動機構。

本発明のカテーテルシステムは、直感的かつ容易に操作可能である。

本発明のカテーテルシステムによれば、アクチュエータ駆動カテーテルの先端の方向を調整できるので、従来のカテーテルでは操作が難しかった脳卒中、閉塞性末梢動脈疾患や腎臓疾患(図1B)にもカテーテル治療を行うことができる。

A）本発明のカテーテルシステムをヒトに適用した時の概略構成、B)本発明のカテーテルシステムを腎臓の治療に適用した時の図、C) アクチュエータ駆動カテーテルの構成、D)カテーテルと根元接続部、E)根元接続部の拡大図、F) カテーテルの駆動機構、G) 電極接続機構、H) 電極接続機構 (a)アクチュエータの１方向への屈曲を示す。(b) アクチュエータの独立２方向への屈曲を示す。(c) アクチュエータの独立３方向への屈曲を示す。 (A)アクチュエータの断面図、（B）カテーテルの方向を調整するときの４分割された金電極の帯電の状態を示す。 金電極が４分割されたアクチュエータ駆動カテーテル。 高分子アクチュエータの原理説明図である アクチュエータを血管の分岐部に挿入したときの図。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図1Aは、本発明のカテーテルシステムをヒトに適用した時の概略図であり、アクチュエータ駆動カテーテルは大腿部の血管から生体内に挿入されている。

アクチュエータ駆動カテーテルの一端は根元接続部に固定されている(図1D,E)。根元接続部の中心部にはガイドワイヤをカテーテル内に通すための貫通孔が設けられている。図1G、Hには、電極接続機構が示され、カテーテルの根元接続部の電極接続部は、カテーテル駆動機構の電圧印加部の開口部の内側に形成された4つの電極のうち２つ又は４つと接続するようになっている。根元接続部はクランプなどの固定部材により固定してもよいが、磁石による固定がワンタッチで接続できるために好ましい。

本発明のカテーテルは、生体内に挿入される先端部は少なくとも導電性の高分子アクチュエータで構成されており、全体が高分子アクチュエータであってもよく、根元接続部からアクチュエータの先端側までは樹脂製のチューブで構成され、チューブの端部に筒状の高分子アクチュエータが接続されていてもよい。本発明の駆動機構によりアクチュエータの先端部は調整される。好ましいカテーテルは、断面形状が長さ方向にわたって一様な管状体である。

アクチュエータの先端部の方向の調整は、先端部を１方向に屈曲変形すること（図2(a)）、好ましくは独立２方向以上(特に独立２方向〜独立４方向)に屈曲変形すること、より好ましくは独立２方向（図2(b)）もしくは独立３方向(図2(c))に屈曲変形することにより行うことができる。アクチュエータの先端部の方向の調整は、方向を大きく変えることも小さく変えることも可能であり、血管の状況に応じて先端を最適な方向に微調整することができる。

具体的には、例えば図3A、図4のようなイオン導電性高分子ゲル(ナフィオン)からなる筒状のアクチュエータ本体に貴金属電極をめっき等により形成したアクチュエータにおいて、電極の配置を図3Bのようにすることで、各矢印の方向に独立２方向もしくは独立３方向で屈曲変形させることができる。

高分子アクチュエータは、アクチュエータ本体に金、白金、パラジウムなどの貴金属の電極層が形成された構成を有する（図1C、図3A、図4）。

アクチュエータ本体の材質は、特に限定されないが、導電性高分子ゲルを含む材料が好ましく例示され、より好ましくは、解離基としてスルホン酸基、カルボン酸基等を有するフッ素樹脂系陽イオン交換樹脂、アンモニウム基を有する陰イオン交換樹脂等を含むイオン導電性高分子ゲルが挙げられる。イオン導電性高分子ゲルは、表面に貴金属の電極層をメッキ、塗布により形成することでソフトアクチュエータとして機能する。屈曲原理としてはゲル内部の陽イオンの移動によるものと考えられる（図5）。

アクチュエータ本体の形状は筒状であり、内部にガイドワイヤを通すことができるようにアクチュエータ本体の内径はガイドワイヤの外径よりも大きい必要がある。

カテーテルは、生体外から生体内へと挿入され、生体内の血管内を進む。カテーテルは、単独で血管内に挿入されてもよいが、内部にガイドワイヤを通した状態で血管に挿入されるのが好ましい。

図6(a)には、カテーテルの先端が血管の分岐点に達した状態が示されている。図6(b)に示すようにカテーテルの先端が駆動機構により曲げられて分岐後の血管の一方に向き、それにより目的の血管の方向にカテーテルを誘導することができる。

カテーテルまたはガイドワイヤの先端は少し(進行方向に対し３〜４５°程度)曲げておくのが、大きく曲がった血管内に誘導するのに望ましい。カテーテルの先端を曲げる場合、最先端部のみを大きな角度で曲げることもでき(例えば5-45°)、ある程度の長さの先端部分を緩やかに小さい角度（例えば3-15°）で曲げることもできる。先端をどのように曲げるのかは、適用する血管の内径、枝分かれの程度などにより変わるので、目的に応じて適宜変更することができる。

カテーテルの内部を通す血管をガイドワイヤなどにより損傷させてがん治療を行うこともでき、閉塞性末梢動脈疾患のような血管の閉塞部を開通させることもできる。さらに、大動脈解離、大動脈瘤、虚血性心疾患などにも応用できる。

本発明のカテーテルシステムは、駆動機構によりカテーテルの先端の向きを調節する。駆動機構は、カテーテル直動スライダ、カテーテル回転レバー、カテーテルの先端操作スイッチを備える(図1F)。前記スライダは、カテーテルを前後方向に動かすときに使用し、回転レバーはカテーテルの先端を回転させるときに使用する。スライダと回転レバーによりカテーテルの先端の前後方向の位置と方向を大まかに調節し、先端操作スイッチを用いて屈曲の方向と程度を調節し、先端の方向を微調整することができる。

Claims (7)

1. ガイドワイヤとチューブ状のアクチュエータ駆動カテーテルとアクチュエータの駆動機構を有するカテーテルシステムであって、前記駆動機構がカテーテルの先端の方向を調整することができる、カテーテルシステム。
2. 前記駆動システムは、カテーテルの先端を独立２方向以上に屈曲変形することで先端の方向を調整する、請求項１に記載のカテーテルシステム。
3. 前記駆動機構が、カテーテル回転操作部、カテーテル前後操作部及びカテーテル先端操作部を有し、カテーテル回転操作部とカテーテル前後操作部によりカテーテルの前後方向の位置と先端の方向を操作し、カテーテル先端操作部によりカテーテルの先端の方向を調整する、請求項１又は２に記載のカテーテルシステム。
4. カテーテル又はガイドワイヤの先端が曲がっている、請求項１〜３のいずれかに記載のカテーテルシステム。
5. ガイドワイヤがアクチュエータ駆動カテーテルに挿通可能なようにカテーテルの根元接続部を電圧印加部の開口部に接続固定することができる、カテーテルの電極接続機構。
6. 前記根元接続部と前記電圧印加部の開口部の接続固定を磁石又はクランプにより行う、請求項５に記載のカテーテルの電極接続機構。
7. アクチュエータ駆動カテーテルの駆動機構であって、請求項５に記載の電極接続機構をカテーテル回転操作部及びカテーテル前後操作部と連動させてなり、さらにカテーテル先端操作部を備えた、アクチュエータ駆動カテーテルの駆動機構。