JP2011173012A

JP2011173012A - 眼用複合マイクロカニューレ

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Publication number: JP2011173012A
Application number: JP2011132047A
Authority: JP
Inventors: Jeffrey Christian; クリスチャンジェフリー; Stanley R Conston; アールコンストンスタンリー; David J Kupiecki; ジェイクーピーキデイヴィッド; John Mckenzie; マッケンジージョン
Original assignee: Iscience Interventional Corp
Current assignee: Iscience Interventional Corp
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2025-01-24
Also published as: ES2358908T3; HK1150527A1; US20070179471A1; EP1715827A2; JP2007522836A; EP2248494B1; JP5064806B2; EP2248494A1; DE10168535T1; US20100240987A1; CN1909859A; KR20120039700A; HK1095260A1; PT1715827E; ES2424797T3; DE602005025599D1; US20050171507A1; ATE493097T1; KR101195052B1; PT2248494E

Abstract

【課題】眼の手術において最小の侵襲処置を実施するために眼の非常に小さな構造またはチャネルにアクセスし、進入させることができ、眼の選択された領域に液体、ガス、吸引及びエネルギーを送ることができる、マイクロカニューレを提供すること。
【解決手段】最小の侵襲手段による眼の処置を可能にするであろうように変わる機械的特性及び送出特性をマイクロカニューレが有することを可能にする、複数のコンポーネントをもつ複合構造のマイクロカニューレが構成される。マイクロカニューレは、外径が３５０μｍないしそれより小さい、少なくとも１つの可撓性管状連結素子、及び材料、エネルギーまたはツールの導入のための近端コネクタを有する。マイクロカニューレは、マイクロカニューレの長さに沿って変わり得る剛性を生じるように構成することができる、連結素子に取り付けられた補強素子も有することができる。マイクロカニューレは、遠先端近傍の信号ビーコンなどのその他の特徴を有することもできる。
【選択図】図５

Description

本発明は複数のコンポーネントで構成された複合構造のマイクロカニューレに関する。複合構造により、最小の侵襲手段による眼の処置を可能にするように変わる機械的特性及び送出特性をマイクロカニューレが有することが可能になる。

眼の手術においては、眼の選択された領域に液体、ガス、吸引及びエネルギーを送るために様々なカテーテル及びカニューレが用いられる。既存のカニューレは一般に、コネクタに取り付けられた、直線状であるかまたは湾曲した硬質のプラスチックまたは金属のセグメントである。眼を処置するための先進手術法の開発においては、最小の侵襲処置を実施するために眼の非常に小さな構造またはチャネルにアクセスし、進入させることができるカニューレがあることが好ましい。シュレム管や小血管などの、湾曲しているかまたは曲がりくねった腔にアクセスするようなマイクロカニューレは、５０〜３５０μｍの範囲の直径を保つと同時に、可撓性及び「可押込性」の組合せを必要とする。本発明は複数のコンポーネントで構成されたと複合構造のマイクロカニューレを説明する。複合構造により、最小の侵襲手段による眼の処置を可能にするように変化する機械的特性及び送出特性をマイクロカニューレが有することが可能になる。従来技術については特許文献１〜１４を参照されたい。

米国特許第６５２４２７５号明細書リンチ（Lynch）等、２００３年２月２５日「緑内障処置のための膨張可能デバイス及び方法（Inflatable device and method for treating glaucoma）」米国特許第６３５５０２７号明細書リー（Lee）等、２００２年３月１２日「可撓マイクロカテーテル（Flexible microcatheter）」米国特許第６１４２９９０号明細書バーク（Burk）、２０００年１１月７日「特に眼内圧を下げるための、医用装置（Medical apparatus, especially for reducing intraocular pressure）」米国特許第６０３６６７０号明細書ウィエラトゥン（Wijeratne）等、２０００年３月１４日「コイル中間接続バルーンカテーテル、集成体及び処置（Coiled transition balloon catheter, assembly and procedure）」米国特許第５９１１７１５号明細書バーグ（Berg）等、１９９９年６月１５日「曲げ弾性率が選択されたセグメントを有する誘導カテーテル（Guide catheter having selected flexural modulus segments）」米国特許第５７９１０３６号明細書グッディン（Goodin）等、１９９８年８月１１日「カテーテル中間接続システム（Catheter transition system）」米国特許第５５６９２１８号明細書バーグ（Berg）、１９９６年１０月２９日「弾性誘導カテーテル中間接続素子（Elastic guide catheter transition element）」米国特許第５４８６１６５号明細書ステグマン（Stegmann）、１９９６年１月２３日「正常眼内圧を維持するための方法及び器具（Method and appliance for maintaining the natural intraocular pressure）」米国特許第５３０８３４２号明細書セペトゥカ（Sepetka）等、１９９４年５月３日「可変剛性カテーテル（Variable stiffness catheter）」欧州特許第１１１４６２７Ａ１号明細書発明者：ハンス・アール・グリーシェイバー（Hans R. Grieshaber）（スイス），医学部教授ロバート・ステグマン（Robert Stegmann, Prof. MD）（南アフリカ連邦）「眼の房水の流出を改善するための方法及び装置（Method and apparatus to improve the outflow of the aqueous humor of an eye）」国際公開第００/６４３８９号パンフレット発明者：リーイ・エイチ・ブラウン（Reay H. Brown）（米国），メリー・ジー・リンチ（Mary G. Lynch）（米国），スペンサー・ビー・キングIII世（Spencer B. King III）（米国）「緑内障を処置するための線維柱帯切開デバイス及び方法（Trabeculotomy device and method for treating glaucoma）」国際公開第０２/０７４０５２号パンフレット発明者：グレゴリー・ティー・スメドレイ（Gregory T. Smedley），モルテサ・ガリブ（Morteza Gharib），ホシェン・トゥ（Hosheng Tu）「緑内障処置のために小柱シャントを配置するためのアプリケーター及び方法（Applicator and methods for placing a trabecular shunt for glaucoma treatment）」国際公開第０３/０４５２９０号パンフレット発明者：エス・コンストン（S. Conston）,アール・ヤマモト（R. Yamamoto）「眼の顕微手術システム（Opthalmic Microsurgical System）」国際公開第２００４/０９３７６１号パンフレット発明者：エス・コンストン（S. Conston），ディー・クピエッキ（D. Kupiecki），ジェイ・マッケンジー（J. McKenzie），アール・ヤマモト（R. Yamamoto）「眼の顕微手術器具（Opthalmic Microsurgical Instruments）」

本発明の課題は、眼の手術において最小の侵襲処置を実施するために眼の非常に小さな構造またはチャネルにアクセスし、進入させることができ、眼の選択された領域に液体、ガス、吸引及びエネルギーを送ることができる、マイクロカニューレを提供することである。

眼の組織腔へのアクセス及び進入のための、外径が３５０μｍないしそれより小さく、近端及び遠端を有し、組織腔内に収まるような大きさにつくられた、少なくとも１つの可撓性管状連結素子、材料、エネルギー及びツールの導入のための近端コネクタ、及び連結素子に付帯する補強素子を有する、複合マイクロカニューレ。

マイクロカニューレの近端では高い軸剛性及び曲げ剛性を与え、遠端では低い軸剛性及び曲げ剛性を与える補強素子を有するマイクロカニューレ。

金属で形成された補強素子を有するマイクロカニューレ。

可撓性ポリマーで形成された連結素子及び金属で形成された補強素子を有するマイクロカニューレ。

２つまたはそれより多くの連結素子を有するマイクロカニューレ。

同心配置連結素子を有するマイクロカニューレ。

平行配置連結素子を有するマイクロカニューレ。

２つの連結素子を有し、第１の連結素子の管腔内に第２の連結素子が配置された、マイクロカニューレ。

２つまたはそれより多くの補強素子を有するマイクロカニューレ。

コイルの形態の補強素子を有するマイクロカニューレ。

マイクロカニューレの遠端に向けてテーパが付けられた補強素子を有するマイクロカニューレ。

チューブ、光ファイバまたは電気導体のセグメントで形成された連結素子を有するマイクロカニューレ。

眼のシュレム管、房水捕集体チャネル、房水静脈、脈絡膜上腔、または網膜血管などの組織腔に収まるように構成されたマイクロカニューレ。

丸みのある前縁をもつ遠先端を有するマイクロカニューレ。

外被によって結合された連結素子及び補強素子を有するマイクロカニューレ。

熱収縮チューブで形成された外被を有するマイクロカニューレ。

連結素子に熱融着された外被を有するマイクロカニューレ。

接着剤で結合された連結素子及び補強素子を有するマイクロカニューレ。

熱溶接または超音波溶接などの非接着剤手段によって結合された連結素子及び補強素子を有するマイクロカニューレ。

眼の組織腔へのアクセス及び進入のための、外径が３５０μｍないしそれより小さく、近端及び遠端を有し、組織腔内に収まるような、少なくとも１つの可撓性管状連結素子、及び連結素子に取り付けられたコイル状金属補強素子を有し、連結素子が可撓性ポリマーまたは超弾性合金で形成された、複合マイクロカニューレ。

眼の組織腔へのアクセス及び進入のための、外径が３５０μｍないしそれより小さく、近端及び遠端並びに流体流通管腔を有し、組織腔内に収まる大きさにつくられた、少なくとも１つの可撓性管状連結素子、流体導入のための近端コネクタ、及び光ファイバを有する第２の連結素子を有する複合マイクロカニューレ。本マイクロカニューレはマイクロカニューレの遠先端に流体及び可視光信号を同時に送るための手段を提供する。

眼の組織腔へのアクセス及び進入のための、外径が３５０μｍないしそれより小さく、近端及び遠端並びに流体流通管腔を有し、組織腔内に収まる大きさにつくられた、少なくとも１つの可撓性管状連結素子、流体導入のための近端コネクタ、及び光ファイバを有する第２の連結素子を有する複合マイクロカニューレ。本マイクロカニューレは、丸みのある遠先端を有し、マイクロカニューレの遠先端に流体及び可視光信号を同時に送るための手段を提供する。

眼の組織腔へのアクセス及び進入のための、外径が３５０μｍないしそれより小さく、近端及び遠端並びに流体流通管腔を有し、組織腔内に収まる大きさにつくられた、少なくとも１つの可撓性管状連結素子、流体導入のための近端コネクタ、光ファイバを有する第２の連結素子、及び補強素子を有する複合マイクロカニューレ。本マイクロカニューレはマイクロカニューレの遠先端に流体及び可視光信号を同時に送るための手段を提供する。

テーパ付補強素子を有する複合マイクロカニューレの断面図である。一方は全長、他方は部分長の、２つの補強素子を有する複合マイクロカニューレの断面図である。丸線の形態の螺旋に巻かれた補強素子を有する複合マイクロカニューレの部分断面図である。平リボンの形態の螺旋に巻かれた補強素子を有する複合マイクロカニューレの部分断面図である。外被の遠先端の先に延びる信号ビーコン先端を有する湾曲複合マイクロカニューレの側面図及び拡大図である。テーパ付補強素子及び丸みのある遠先端を有する複合マイクロカニューレの断面図である。連結素子とは別に形成されたボール型遠先端及び先端に光が分散されるビーコンを与えるための光ファイバを有する複合マイクロカニューレの断面図である。

本発明は手術中に非常に小さな組織腔内に進入させるように構成されたマイクロカニューレを含む。特に眼手術において、シュレム管、房水補集体チャネル、房水静脈、網膜静脈及び脈絡膜上腔へのカニューレ挿入のためにマイクロカニューレを用いることができる。そのような構造の直径は５０〜２５０μｍの範囲にあり、よってマイクロカニューレの外径も同様の寸法に制限される。マイクロカニューレは、図１に見られるように、近端３のコネクタ、遠先端及びこれらの間の連結チャネル１をもつ、可撓性の細長い素子を有する。マイクロカニューレの連結チャネル１は、液体、材料、エネルギー、ガス、吸引、手術ツール及びインプラントを様々な手術作業のために遠位手術部位に送るために用いることができる。連結チャネル１は、材料を送るための管状の細長い素子の内腔、光エネルギーを送るための光ファイバ、または電気信号を送るための電線とすることができる。連結チャネル１をもつ可撓性の細長い素子は連結素子と称される。単一の連結素子は１つより多くの連結チャネルを有することができる。

本発明のマイクロカニューレは、非常に小さな組織腔内への配置を可能にする独特の構造的特徴を組み込んでいる。重要な特徴は、軸剛性とコンプライアンスの適切な組合せを有する複合マイクロカニューレ構成の使用である。マイクロカニューレは、組織損傷を最小に抑えて湾曲しているかまたは曲がりくねった組織腔に沿ってマイクロカニューレを進めることを可能にするだけの可撓性をもつが、マイクロカニューレの前進のための力の伝達を可能にするのに十分な軸剛性すなわち「可押込性」をもつことが望ましい。固定された外径に対し、構成材料及び断面寸法の選択によってマイクロカニューレの機械的特性を調整することができる。一実施形態において、補強素子２は連結素子の外側に取り付けられる。一般に、補強素子２は連結素子より曲げ弾性率が高い材料を有する。連結素子は薄壁ポリマー管または薄壁金属管とすることができる。補強素子２は、ステンレス鋼及びニッケル−チタン合金、セラミックファイバ及び高弾性率ポリマー、充填ポリマーまたは強化ポリマー、及びポリマー−ポリマー複合材などの、ただしこれらには限定されない、いずれかの高弾性率材料で形成することができる。

小さな組織腔における最適な使用のためには、マイクロカニューレが遠先端で可撓性であるが、近端に向かってより剛性の高い機械的特性に遷移することが望ましい。この遷移には、マイクロカニューレの長さに沿う、１つまたはそれより多くの機械的コンプライアンス段階またはコンプライアンス勾配を含めることができる。機械的特性における遷移は、長さに沿うマイクロカニューレの断面積または材料特性の変化、１つまたはそれより多くの補剛部材の組込み、またはこれらの組合せによって達成することができる。本発明の一実施形態において、マイクロカニューレには、図２に見られるように、長さに沿って２つの補強素子４，５が取り付けられた可撓性ポリマーでつくられた、連結チャネル１を形成する連結素子が組み込まれている。１つの補強素子５は連結素子に沿って延びるが、遠先端まで完全に延びてはおらず、他方の補強素子４は曲げコンプライアンスに遷移を与えるために遠先端まで完全に延びている。補強素子４，５は高弾性率ポリマーまたは高弾性率金属で形成することができる。同様の実施形態において、連結素子を補強するために、テーパ付ワイア２などの、曲げ剛性が遷移する単一の補強素子を用いることができる。あるいは、補強素子は弾性率または断面寸法が変化する順次連続セグメントで形成することができる。補強素子は緊密嵌合ポリマーチューブまたはポリマー収縮チューブを含めることができる外被６で所定の位置に保持することができる。あるいは、補強素子は連結素子に接着または接合することができ、または連結素子内に完全にまたは部分的に収めることができる。

補強素子は連結素子に抗キンク性を与えることもできる。これは、高荷重の下でキンクを生じるかまたは変形して、永久的な機械的欠陥を形成する、ポリイミド、ポリスルホン、超高分子量ポリエチレン及び繊維強化ポリマー複合材などの高弾性率ポリマーでつくられた連結素子とともに使用するのに特に有利である。補強素子は、湾曲形状の組織腔により良く収めるためにマイクロカニューレの形状を手で調節することを可能にする、柔順な材料でつくることもできる。補強素子に対して考え得る柔順な材料には、鋼鉄、銀及び白金合金があるがこれらには限定されない。

連結素子の補強は、図３及び４に見られるように、高曲げコンプライアンスは与えるが、可押込性のために高い軸剛性も与えるための、コイル状部材の組込みによっても達成することができる。外被に取り付けられた補強素子７，８は外被の外表面上にコイルに巻くか、外表面に巻き込んで形成することができる。補強素子７，８は、ステンレス鋼、チタン及び超弾性合金ような、ただしこれらには限定されない金属、セラミックファイバなどのセラミック、及び高弾性率ポリマーまたは炭素繊維強化エポキシ樹脂などの高弾性率複合ポリマー構造を含む、いずれか適する高弾性率材料とすることができる。補強素子は、円または半円７または、フラットワイア巻きの場合におけるように、長方形８などの、いずれか適する断面を有することができる。補強素子の巻きピッチは一定とすることができ、あるいはマイクロカニューレの長さに沿う微分曲げ特性を達成するために変化させることができる。素子が同様のまたは異なる材料で形成された、複数のコイル状補強素子を組み込むことができる。好ましいマイクロカニューレ偏向方向を与えるために、１つまたは複数の補強素子を構成することもできる。

本発明の複合マイクロカニューレは複数の連結素子を有することもできる。一実施形態において、マイクロカニューレは、複合構造を形成するために、補強素子をもつ２つまたはそれより多くの細長い連結素子を有することができる。コンポーネントは相互に接着するかまたは熱収縮チューブなどの外被内に配置することができ、あるいは外部連結素子が１つまたはそれより多くの他の連結素子を収めることができる。材料を送るために連結素子の内の１つを用い、光またはエネルギーを送るために他方の連結素子を用いることができ、よって、多重機能手術ツールを提供することができる。連結素子は並べて配置することができ、あるいは１つまたはそれより多くの補強素子の周りに配置することができる。一実施形態において、管腔を形成する環状断面をもつ１つの連結素子を管腔内の第２の連結素子に嵌合させることができる。そのような連結素子の同心配置は、同心配置にはないほかの連結素子と組み合わせて用いることもできる。

特定の実施形態の１つにおいて、複合マイクロカニューレは機械的エネルギーを伝達するためだけに用いることができる。例えば、マイクロカニューレは、組織腔内に進入させて、異物または組織領域を係蹄で除去するために用いることができる。そのような場合、細長い連結素子は、適切な機械的特性をもつワイア、ポリマーまたはファイバ複合材などの材料とすることができる。連結素子内に嵌合し、滑動する、内部部材も組み込むことができ、内部部材は少なくとも近端及び遠先端を有する。マイクロカニューレの遠先端の形状を変えるか、あるいは遠先端で機械的作動を行うために、内部部材の前進または引戻しを用いることができる。

一実施形態において、マイクロカニューレは連結素子のための近端コネクタも有する。コネクタは、連結素子の連結チャネル１に輸液注射器または光源などの材料またはエネルギーの供給源を接続するためにはたらくことができる。さらに、マイクロカニューレは、注射器、真空源または圧力源、検知手段等などの補助装備の取付けを可能にするための、１つまたは複数の側面コネクタを有する中央区画を有することができる。取付けコネクタには、ルアー（Luer）フィッティングなどの標準構造を用いることができ、あるいは特定のコンポーネントとの連結だけを受け入れるような構造にすることができる。別の実施形態において、複合マイクロカニューレには長さに沿う開窓、すなわち窓を組み込むことができる。開窓はマイクロカニューレの側面から材料を送出するため、例えばシュレム管の組織に治療薬を送るために、用いることができる。あるいは、連結素子の近端コネクタへの真空発生装置の接続により、軟組織に対する吸引を与えるために開窓を用いることができる。吸引は組織の除去のために用いることができ、あるいはマイクロカニューレを所定の位置に繋留して、マイクロカニューレを通して別の素子を進めるために用いることができる。例えば、シュレム管の内壁から近天狼星（juxtacanicular）組織を剥ぎ取るために複合吸引マイクロカニューレを用いることができる。

連結素子は,組織内にまたはシュレム管などの組織腔に沿って連結素子を進めるにことを可能にするのに十分な剛性をもち、シュレム管の円経路に沿うに十分な可撓性をもつ、薄壁ポリマー管または薄壁金属管で形成することができる。目標組織腔の寸法が小さいことから、マイクロカニューレは適切な大きさにつくらなければならない。一般に、マイクロカニューレは、１０〜１００μｍの肉厚をもち、外径が５０〜３５０μｍの範囲の大きさにつくられる。マイクロカニューレの断面は円形または楕円形あるいはシュレム管などの組織腔の形状にほぼ合わせるための別の外形とすることができる。いくつかの実施形態において、作成中のデバイスにあらかじめ定められた曲率を与えることができる。

連結素子に適する材料には、金属、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡＸ）、フルオロポリマーまたは同様の材料がある。外被には、組織侵入を補助するための減摩コーティング及び位置決定及び誘導を補助するための超音波または光と相互作用するコーティングなどの表面処理を施すこともできる。マイクロカニューレは、組織腔内の深さの評価のため、外面上に目印を有することもできる。例えば、目印は、マイクロカニューレの長さに沿って一定間隔で配置された、外被を囲む環の形態をとることができる。外部目印により、マイクロカニューレがアクセスしている組織腔またはチャネルの長さ及びマイクロカニューレ先端の概略位置のユーザによる評価が可能になる。

本発明の一実施形態においては、図５に見られるように、マイクロカニューレの初期配置に用いられる第１の連結素子が目標組織に対するマイクロカニューレの遠先端の位置を識別するための信号ビーコンを有する。信号手段には、超音波誘導のためのエコー源性材料、光誘導のための光反応性材料または、マイクロカニューレ先端に配置される、すなわちマイクロカニューレ先端の位置を示すために配置される、目視誘導のための光源を含めることができる。一実施形態において、遠先端１０に明るい可視光源を備えるための連結素子としてプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）９が用いられる。ＰＯＦ９の遠先端１０はマイクロカニューレ外被の遠端に近接して、または近傍に、あるいはその少し先に配置され、発光信号は、組織を通して目視で、または赤外線撮像法などの検知手段を用いて、検出することができる。ＰＯＦ９は、面取りされるか、ミラーがつけられるか、または指向性ビーコンを与えるような別の構成とされる、先端を有することができる。ビーコンは、レーザ、レーザダイオード、発光ダイオードまたは水銀ハロゲンランプなどの白熱光源で放射することができる。別の実施形態において信号手段には、マイクロカニューレの長さに沿う可視化手段を含めることができる。例えば、マイクロカニューレに沿って遠端までまたは既知の点に達する個別の長さの側面発光ファイバをマイクロカニューレ及び遠先端の位置を示すために用いることができる。マイクロカニューレが目標組織に配置されると、ビーコン集成体１１及びＰＯＦ９は取り外すことができる。接続点はキャップで、あるいは逆止弁またはエラストマーシールなどの自己封止機構で封止することができる。あるいは、ＰＯＦを送出連結チャネルの管腔と共線上に、または管腔内に配置し、ビーコン集成体を取り外す必要なしに送出連結チャネルを通した液体またはガスの送出を可能にすることができる。

マイクロカニューレの別の実施形態は信号ビーコンの位置を決定するために別の撮像技術を用いることができる。その他の可能な撮像技術には、磁気共鳴撮像法、蛍光透視法及び超音波撮像法があるが、これらには限定されない。これらの実施形態において、ビーコン信号は、撮像技術に整合させるために、マイクロカニューレの遠先端またはその近傍に取り付けられるかまたは埋め込まれる放射線不透過性マーカーなどの、別の形態をとることができる。あるいは、またはさらに、エコー源性材料またはエコー源性コーティングを遠先端等に付加することができる。

組織損傷を最小限に抑え、マイクロカニューレの小さな組織腔内に進入できる能力を補助するために、図６及び７に見られるように、マイクロカニューレが丸みのある遠先端１２を有することも望ましい。丸みのある先端１２の外径は、所望の特定の特性に依存して、マイクロカニューレと同じにまたはそれより大きくすることができる。丸みのある先端１２は集成中に形成して取り付けるか、または二次作業によってマイクロカニューレ先端を処理して、丸みのある輪郭を形成することができる。丸みのある先端１２の近傍に光が送られるように丸みのある先端１２が発光信号ビーコン９とともに用いられる場合には、先端は光１３を発散させるために作用する。発散光は、マイクロカニューレを軸外で見る場合、例えばシュレム管内でマイクロカニューレを進めている場合に、可視化に役立つ。

本発明の別の重要な特徴は、組織腔内のマイクロカニューレの前進中に遠先端に流体を送るための連結素子の使用である。少量の流体の注入は、マイクロカニューレの先端の前方で組織腔を開き、チャネルを潤滑にして、マイクロカニューレの非外傷性前進能力を大きく高めるために役立つことができる。ヒアルロン酸溶液及びゲルなどの術用粘弾性材料の送出はマイクロカニューレの前進及び配置の補助に特に有効である。液体、特にゲル状粘弾性材料の送出によりマイクロカニューレの前進中に狭窄部または部分的閉塞に遭遇する状況において組織腔の拡張が可能になる。特に有効な実施形態は、マイクロカニューレ先端に信号ビーコンを与えるための光ファイバなどの連結素子及び信号ビーコンが作動している間にマイクロカニューレ先端にヒアルロン酸溶液などの液体を送るための第２の連結素子を有するマイクロカニューレを含む。そのようなマイクロカニューレは手で操作することができ、マイクロカニューレの前進を補助するために液体を送ると同時に組織腔に沿うマイクロカニューレ先端の位置を観察するために用いることができる。マイクロカニューレの経路における液体送出と、前進、引戻し及び捻り時のマイクロカニューレ先端の観測の組合せにより、窮屈な組織腔内での正確に制御された操作及び前進が可能になる。操作の容易性は、マイクロカニューレの連結素子への補強素子の付加によってさらに補助される。

実施例１
以下の実施例においては、２つの連結素子をもつ複合マイクロカニューレを作成した。管腔をもつ連結素子（内径０.００３インチ（７５μｍ）×外径０.００４インチ（１００μｍ）のポリイミドチューブ）、プラスチック光ファイバを有する第２の連結素子（外径８５〜１００μｍ（０.００３４〜０.００３９インチ））、補強素子（研磨して遠端側２.５インチ（６２.５ｍｍ）における直径０.００１インチ（２５μｍ）から１.０インチ（２５ｍｍ）の長さにわたってマイクロカニューレの残りの長さに対する直径０.００３インチ（７５μｍ）までテーパを付けた３０４ＳＳ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）収縮チューブ（内径０.００８インチ（２００μｍ）、肉厚０.０００２５インチ（６.２５μｍ））からなる外被の全てをマイクロカニューレの最終総長設定に適切な長さに切断した。次いで内部コンポーネントの遠端を同一面に揃えて接着剤で結合した。テーパ付補強素子を、マイクロカニューレの遠端に高い可撓性を与え、近端側に剛性の高い補強を与えるように配置した。最小主軸寸法をもつ集成形状となるように、３つの素子を横一列パターンではなく三角形パターンに配列した。次いで、内部素子が熱収縮チューブ内に揃えられて確保されるように、複数のコンポーネントの集成体を熱収縮チューブ外被に挿入した。マイクロカニューレ集成体の近端において、２つの結合素子を熱収縮チューブの外側に延び出させて、分離した。

集成体を２２０〜２４０°Ｆ（１０４〜１１６℃）の高温空気流内におき、よって熱収縮チューブを収縮させて内部素子を確保して、マイクロカニューレの複数コンポーネントシャフトを形成した。複合マイクロカニューレの最終外径は２００〜３００μｍで、管腔径は７５μｍであることがわかった。集成体を仕上げるため、２つの連結素子のそれぞれの近端に延長連結素子を接合した。連結素子とのインターフェースとしてはたらくルアー輸液コネクタ及び光コネクタを付加することで延長素子を仕上げた。完成マイクロカニューレの検査を行い、マイクロカニューレ先端へのルアーコネクタからの流体及び光コネクタからの光の同時送出が実証された。

実施例２
実施例１で作成したマイクロカニューレを摘出した人間の眼のシュレム管にアクセスすることで試験した。第１の連結素子の輸液管腔を近端ルアーコネクタにおいて液体を満たした注射器に取り付けた。第２の連結素子の光ファイバを近端コネクタにおいて発光源に取り付けた。眼の前部の側頭側上区にメスを入れて、シュレム管の深さまでの、透明角膜から後部にほぼ３ｍｍ延びる、２つの放射状切開を行った。術用弁を定めるために放射状切開の後部端にわたって第３の切開を行った。次いで、弁を縁に向けて切除して、シュレム管を露出させた。複合マイクロカニューレの遠先端をシュレム管に挿入した。第２の連結素子の光源を点灯して、マイクロカニューレをシュレム管に沿って前進させた。マイクロカニューレ先端からの発光が強膜を通して見え、これをマイクロカニューレの誘導に役立てた。先端が適切な位置に達するのが見えるまで、マイクロカニューレをシュレム管に沿って前進させた。マイクロカニューレの前進を補助するのに必要であったので、第１の延長連結素子に接続された注射器を用いてシュレム管に液体（Healon GV, Advanced Medical Optics, Inc.）を注入した。所望のマイクロカニューレの位置が得られた後、追加の液体注入のためにマイクロカニューレの位置を変え、続いてマイクロカニューレをシュレム管から完全に引き出した。

実施例３
以下の実施例においては、複合マイクロカニューレにかぶせるための非外傷性の丸みのある遠先端コンポーネントを作成した。内径が０.００８インチ（２００μｍ）で肉厚が０.０００２５インチ（６.２５μｍ）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）収縮チューブ（Advanced Polymers, Nashua NH）を入手した。ほぼ２ｃｍ長の収縮チューブを、０.００３インチ（７５μｍ）×０.００７（１７５μｍ）インチ径の皮下チューブ区画からなるマンドレルにかぶせた。０.００２５インチ（６２.５μｍ）径のテフロン（登録商標）コート鋼線を皮下チューブ内部に保持し、収縮チューブの末端から先に延び出させた。立体顕微鏡で見ながら、５００℃に設定した点熱源（可調節半田ごて）を熱収縮チューブの末端のすぐそばまで近づけた。熱により、熱源をポリマーに触れさせずにチューブの末端を溶融することができた。溶融ポリマーの表面張力によって、０.００２５インチ（６２.５μｍ）径の管腔をもつ丸みのある「ボール端」先端ができた。ポリマーを冷却し、次いでマンドレル及び鋼線からはがした。マンドレルの末端の先に保持されたＰＥＴ収縮チューブの長さによって、丸みのある先端の最終径が決まった。ほぼ０.０８インチ（２ｍｍ）延ばすことで外径がほぼ０.００８インチすなわち２００μｍの先端が得られた。

次いで、完成コンポーネントを最大径が０.００７５インチすなわち１９０μｍの実施例１と同様の複合マイクロカニューレの遠端にかぶせて引っ張った。先端コンポーネントを複合素子の遠端に突き当て、次いで所定の位置において２４０°Ｆ（１１６℃）の高温空気流で収縮させて先端コンポーネントを取り付けた。

実施例４
以下の実施例においては、複合マイクロカニューレの本体をワイアコイル及びポリマー熱収縮チューブで形成した。コイルは、０.００５５インチ（１３７.５μｍ）径のステンレス鋼マンドレルに２０ｇの張力で０.００３インチ（７５μｍ）×０.００１インチ（２５μｍ）のステンレス鋼リボンを漸次巻き付けることで作成した。マンドレルから取り外した後の、得られたワイアリボンコイルの外径は０.００８インチすなわち２００μｍ、内径は０.００６インチすなわち１５０μｍ、総長はほぼ５インチ（１２５ｍｍ）であった。一端に丸みのある先端があらかじめ形成された、内径が０.０１０インチすなわち２５０μｍの、６インチ（１５０ｍｍ）長熱収縮チューブをコイルに静かにかぶせ、高温空気を用いてコイルの全長にわたって収縮させた。次いで、０.００４インチ（１０μｍ）径の光ファイバをマイクロカニューレの管腔に入れて遠端まで進めた。近端のそれぞれを輸液管腔及び０.５ｍｍ径光ファイバ内で終端した。集成体の遠端側部分は、可撓性及び抗キンク性について望ましい機械的特性を有することがわかった。

実施例５
実施例４で説明したようなコイル巻付けマイクロカニューレ構造を試験するための実験を行った。完全な人間の眼球を組織バンクから入手した。摘出された眼に、初めに硝子体腔にリン酸バッファ食塩水を注入して死後に失われた液体を置換し、眼球を自然の色調にする作業を行った。眼の前部の側頭側上区にメスを入れて、シュレム管の深さまでの、透明角膜から後部にほぼ３ｍｍ延びる、２つの放射状切開を行った。術用弁を定めるために放射状切開の後部端にわたって第３の切開を行った。次いで、弁を縁に向けて切除して、シュレム管を露出させた。複合マイクロカニューレをシュレム管に挿入し、アクセス部位から前進させてほぼ９０°周回させた。強膜壁を通して金属コイルを見ることができ、マイクロカニューレの進入量を決定することができた。

実施例６
以下の実施例においては、最大外径が２５０μｍの遠端区画を形成する平行配置のいくつかの連結素子を有する複合マイクロカニューレを作成した。外部部材は管状構造を有し、２つの内部連結素子は細長い直線型素子とした。外部構造の遠端に、非外傷性球形遠先端を形成した。外管と内部素子の間の環状空間に連結管腔を形成した。内部部材は光ファイバ及び強化素子とした。外部部材は、ジュロメーター硬度が６３の、３つの寸法、
１）近端側区画：内径０.０１６インチ（４００μｍ）×外径０.０２６インチ（６５０μｍ）、長さ２４インチ（６００ｍｍ）；
２）中間部区画：内径０.０１０インチ（２５０μｍ）×外径０.０１４インチ（３５０μｍ）、長さ４インチ（１００ｍｍ）；
３）遠端側区画：内径０.００６インチ（１５０μｍ）×外径０.００８インチ（２００μｍ）、長さ１.８インチ（４５ｍｍ）；
のＰＥＢＡＸ（ポリアミド／ポリエーテル共重合体）チューブで構成される管状構造とした。

外部管状素子は、初めにマイクロカニューレの最終総長の設定に適切な長さに個々のシャフト区画を切断することで構成した。中間部区画を重ね合わせ接合に適切な長さで近端側区画に挿入した。次いで、管状素子を接着剤で、または制御された熱プロセスでポリマーチューブを融着することによって、接合した。同様に遠端側区画を中間シャフトに接合した。これらの管を接合して遠先端に向かって減少する外径を形成した。

補強素子は外径が０.００１０±０.０００５インチ（２５±１２.5μｍ）の３０４ステンレス鋼線で構成し、光ファイバは外径が８５〜１００μｍのポリスチレン及びポリメチルメタクリレートで作成した。補強素子及び光ファイバをマイクロカニューレの最終総長の設定に適切な長さに切断した。補強素子及び光ファイバを外部部材集成体に挿入した。内部素子を遠端側シャフトの遠先端に揃えて配置した。

非外傷性の丸みのある先端を遠端側区画の末端に形成した。遠先端の外側区画に高速乾燥ＵＶ硬化性接着剤（Lottice Brand 4305）を塗布した。ほぼ０.００１インチ（２５μｍ）厚の球塊構造が形成されるように、中〜高粘度の接着剤を選んだ。先端をつくるために、少量の、ほぼ０.０２マイクロリットルの接着剤を用いた。接着剤を硬化させて、直径が０.０１０インチすなわち２５０μｍの球形の非外傷性先端を形成した。

輸液管腔の自由端を雌型ルアーポートで終端した。光ファイバの近端を光ＳＭＡコネクタで終端するプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）に接続した。

光ファイバ及び補強素子が外部部材の内側に入るマイクロカニューレ集成体の領域を、ハブを形成する保護プラスチックハウジング内に収めた。ハブはマイクロカニューレの操作のための手段も提供した。

光源に光ＳＭＡ終端を接続し、光をマイクロカニューレの先端に導いて信号ビーコンを与えた。液体を満たした注射器にルアー終端を接続し、注射器を作動させてマイクロカニューレを通って遠先端から出る液体の送出を行うことができた。信号ビーコン光及び液体の送出は、個々にまたは同時に、行うことができた。

実施例７
以下の実施例においては、最大外径が３５０μｍの遠端側区画を形成する平行配置のいくつかの連結素子をもつ複合マイクロカニューレを実施例６と同様にして作成した。本実施例において外部部材は実施例６より若干大きな３つの寸法、
１）近端側区画：内径０.０１６インチ（４００μｍ）×外径０.０２６インチ（６５０μｍ）、長さ２４インチ（６００ｍｍ）；
２）中間部区画：内径０.０１３０インチ（３２５μｍ）×外径０.０１５インチ（３７５μｍ）、長さ４インチ（１００ｍｍ）；
３）遠端側区画：内径０.００８インチ（２００μｍ）×外径０.０１２インチ（３００μｍ）、長さ１.８インチ（４５ｍｍ）；
のＰＥＢＡＸチューブで構成した。

実施例６で説明した方法により、直径が０.０１４インチすなわち３５０μｍの遠先端を形成することで、球形の非外傷性先端をマイクロカニューレに作成した。本実施例において、カニューレ構成に補強素子は配置していないが、実施例６と同様のプラスチック光ファイバを組み込んだ。

光ＳＭＡ終端を光源に接続し、マイクロカニューレの先端に光を導いた。液体を満たした注射器にルアー終端を接続し、注射器を作動させて、マイクロカニューレを通り遠先端から出る液体の送出を行うことができた。

実施例８
実施例６及び実施例７の複合マイクロカニューレを実施例２の方法と同様にして人間の眼で試験した。強膜を通してマイクロカニューレの先端のビーコン信号を見ながら、マイクロカニューレの遠先端及び遠端側区画を３６０°にわたりシュレム管の全周に沿って前進させることができた。マイクロカニューレの前進中に送られた少量のヒアルロン酸ベース術用粘弾性液（Healon GV, Advanced Medical Optics, Inc.）の注入により、前進に必要な力が低減され、より平滑な漸進性が得られた。

実施例９
実施例６と同様の、いくつかの共線素子をもつ複合マイクロカニューレを作成した。本実施形態において、外部構造には中間部区画がなく、近端側区画を遠端側区画に直接連結した。

実施例１０
小さな組織腔への導入のための複合マイクロカニューレの最適な曲げ特性を決定するため、外寸及び材料特性は同じであるが、曲げ剛性を変えた、同類のマイクロカニューレを作成した。物体の曲げ剛性は、曲げ弾性率Ｅと断面の慣性モーメントＩの積に等しく、一般にＥＩと称される。外径が０.００８インチ（２００μｍ）で内径が０.００６インチ（１５０μｍ）のＰＥＢＡＸチューブで外被を構成した。試料セットは、補強素子のないチューブだけ、管腔内に外径１００μｍのプラスチック光ファイバを入れたチューブ、及び寸法の異なるステンレス鋼補強ワイアを管腔内に入れたチューブで構成した。コンポーネントの末端は接着剤で確実に固定し、実施例６で説明したように、非外傷性球形先端を形成した。近端に取り付けたルアーコネクタからマイクロカニューレの先端への液体送出が管腔により可能となった。

マイクロカニューレの曲げ剛性を機械的試験によって評価した。高感度ロードセル（Instron model 5542, ５Ｎロードセル）を備える機械的試験装置でマイクロカニューレの感知レバー力−変位特性を試験した。得られたデータの線形領域を試験資料の曲げ剛性測定値を計算するために用いた。結果を表１に示す。

実施例１１
実施例１０で作成したマイクロカニューレを、実施例２で説明した方法と同様の処置を施した人間の眼のシュレム管にアクセスできる能力について試験した。第１の試行において、マイクロカニューレの遠先端をシュレム管に挿入し、マイクロカニューレ先端から液体を送出せずに前進させた。それぞれのマイクロカニューレについて、眼を周回する前進の角度を記録した。次の試行において、前進中にマイクロカニューレ先端から少量の粘弾性液（Healon GV, Advanced Medical Optics, Inc.）を送出して試験を繰り返した。ヒアルロン酸ベース粘弾性液である、ＨｅａｌｏｎＧＶの特性の１つは極めて高い潤滑性である。３つの眼を評価に用い、外科アクセス部位から時計回り及び反時計回りのいずれについてもカニューレ挿入を行った。

シュレム管内の前進角度についての試験時に、曲げ剛性の低いマイクロカニューレは、力伝達不足によりさらなる前進がもはや不可能になるまで、シュレム管に沿って緩やかに前進させることができた。これらの低曲げ剛性デバイスは進行限界に達すると曲がるかキンクを生じる傾向があった。曲げ剛性が非常に高いマイクロカニューレは、シュレム管の曲がりにしたがってマイクロカニューレが曲がることができないため、さらなる前進がもはや不可能になるまで短い距離しか進めることができなかった。さらに進めると、曲げ剛性が非常に高いマイクロカニューレがシュレム管の外壁を突き抜ける場合があり、これは望ましくない結果である。試験はそれぞれのデバイスを手で進めることによって行い、十分な比較を保つために、それぞれの試験の実行に対して比較できる最大の力を用いるようにした。カニューレがシュレム管の完全に周回しない場合に、カニューレを進めるに必要な力はカニューレ挿入量を多くして強めた。これは、デバイスのコンプライアンス特性と、デバイスとシュレム管の組織の間の摩擦力との相互作用に起因する。結果を表２に示す。

液体を送出せずにシュレム管内にマイクロカニューレを進めた結果は、最適な曲げ剛性がほぼ６.３３×１０^−１１ｋＮ・ｍ^２であることを示した。３.０９×１０^−１１〜２.８６×１０^−１０の範囲の曲げ剛性では、眼のほぼ１８０°にアクセスできるマイクロカニューレが得られた。そのような特性により、マイクロカニューレをいずれの方向にも進めることによって、１つの手術部位から眼全体にアクセスすることが可能になるであろう。

液体を送出してシュレム管内にマイクロカニューレを進めた結果は、曲げ剛性が最も高いマイクロカニューレを除いて、改善された性能を示した。３.０９×１０^−１１〜２.８６×１０^−１０ｋＮ・ｍ^２の範囲の曲げ剛性を潤滑材料（Healon GV）の送出と組み合せることによって、試験マイクロカニューレでシュレム管の全周（３６０°）にアクセスすることが可能になった。カニューレ挿入中にマイクロカニューレの遠先端から送出される潤滑液の存在によってそれぞれのデバイスを進めるに必要な力がかなり小さくなることが認められた。さらに、手術部位に少量の粘弾性液を落とし、次いでカニューレにゲルを通過させることで、液体を送出せずにシュレム管内にマイクロカニューレを進めようと何回も試みた。そのような試みでは力の有意な減少または試験デバイスの進入量の有意な増大は全く得られず、操作及び前進中のマイクロカニューレ先端における液体送出の利点が示された。

特定の構成、選択肢及び実施形態によって多くの特徴を列挙した。説明したいずれか１つまたはそれより多くの特徴は、いずれか別の実施形態または別の標準デバイスに付け加えるかまたはそれらと組み合せて、別の組合せ及び実施形態をつくることができる。

本明細書に説明した好ましい実施形態は説明のために過ぎず、示した実施例は多くの詳細を含むが、それらは本発明のいくつかの可能な実施形態を説明しているに過ぎない。当業者には疑いなくその他の実施形態及び改変が思い浮かぶであろう。示した実施例は単に本発明の好ましい実施形態のいくつかの説明として解されるべきである。

１連結チャネル
２，４，５，７，８補強素子
３近端
６外被
９プラスチック光ファイバ
１０遠端
１１ビーコン集成体
１２丸みのある遠先端
１３光

Claims

眼のシュレム管への１８０度カニューレ挿入のためのマイクロカニューレであって、
３５０μｍ以下の外径を有するとともに、近端に設けられたコネクタ、遠端および該近端および遠端の間に設けられた連結チャネルを有する、可撓性の細長い素子を備え、
前記連結チャネルが、光エネルギーを伝える光ファイバであり、
前記コネクタが、光源に接続するのに役立ち、前記遠端で可視光源を提供し、
前記遠端が、丸まっている、
ことを特徴とするマイクロカニューレ。
前記マイクロカニューレが、シュレム管への３６０度カニューレ挿入に使用されるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロカニューレ。
前記マイクロカニューレが７.５×１０^−１０ｋＮ・ｍ^２より小さい曲げ剛性を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロカニューレ。
前記マイクロカニューレが２.８６×１０^−１０ｋＮ・ｍ^２より小さい曲げ剛性を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロカニューレ。
前記丸みのある先端に光が送られたときに、前記丸みのある先端が前記光を発散させるように作用して軸外目視性を改善することを特徴とする請求項１記載のマイクロカニューレ。
減摩性外部コーティングをさらに有することを特徴とする請求項１記載のマイクロカニューレ。
前記可撓性の細長い素子がポリマーチューブ内に包含されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロカニューレ。
請求項１記載のマイクロカニューレを、眼のシュレム管の全周へカニューレ挿入する方法であって、
前記マイクロカニューレを、前記シュレム管の切開に挿入し、
前記マイクロカニューレの遠端の位置を特定可能な信号ビーコンを始動し、
強膜を通じて前記信号ビーコンの源を位置決めすることにより、前記マイクロカニューレの遠端の位置を特定し、
前記シュレム管に沿って、前記マイクロカニューレを前進させる、
各工程を有することを特徴とする方法。