(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に試料吸引用貫通孔と冷却気体導入用貫通孔とを有する、セラミックで構成された、生体の組織試料を採取するための生体用針体であって、前記生体用針体の穿刺端側における前記試料吸引用貫通孔の開口部と前記冷却気体導入用貫通孔の開口部との間に、前記組織試料を切断するための切削部を有し、前記切削部が、前記穿刺端側に突き出した形状を有することを特徴とする生体用針体。
【請求項２】
前記セラミックが酸化ジルコニウムである、請求項１に記載の生体用針体。
【請求項３】
前記生体用針体の穿刺端側が傾斜面を構成しており、前記傾斜面において、前記冷却気体導入用貫通孔の開口部が、前記試料吸引用貫通孔の開口部に対して前記穿刺端に近い位置に配置されており、前記生体用針体の長手方向に垂直な方向における断面を観察したとき、前記冷却気体導入用貫通孔の断面の、前記試料吸引用貫通孔側の縁部の少なくとも一部が、直線状または前記気体導入用貫通孔の内側に凸状である形状である、請求項１または２に記載の生体用針体。
【請求項４】
長手方向に薬液導入用貫通孔をさらに有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体用針体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体用針体と、前記試料吸引用貫通孔に接続された減圧装置と、前記冷却気体導入用貫通孔に接続された冷却気体供給装置とを具備してなることを特徴とする、組織試料採取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生物の診断または治療などの際に生体から組織試料を採取するために用いられる生体用針体に関するものである。さらに詳しくは、本発明は生体組織の損傷を最小限にし、またより正確な情報を取得できる組織試料の採取を可能とする生体用針体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生物の疾病の診断や治療などには生体用針体、例えば生検針や治療針が用いられることが多い。この生体用針体とは、生物の皮膚等に穿刺し、薬剤を注入したり、針体の先端で組織の採取をしたりすることに用いられる。このような生体用針体は、人体などに使用する場合に生体組織の損傷ができるだけ小さいことが望まれる。特に生検針は、生体の組織試料を採取するための道具として用いられるもので、疾病の正確な情報を得るために身体内部の内臓器官等から組織試料を損傷なく採取できることが好ましい。すなわち、採取の際に試料が損傷を受けると正確な検査結果が得られないことがあるからである。
【０００３】
ところで、従来生検針や治療針にはその材質として、不錆性、弾性、および耐張力性に優れかつ鋭利な形状に加工しやすいことから、ステンレスなどの金属が主に用いられてきた。ところが、金属からなる針体を用いた場合、導電性や磁性を有する針体が生体に触れると負傷電流が発生し、接触した細胞の大部分は損傷してしまうことが知られている。すなわち、採取された組織試料は損傷を受けているために、資料から疾患の正確な情報を得ることが困難となるという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するため、針体の材質として金属材料から形成された中空細管の表面を超硬、非電導性、かつ非磁性の物質によって被覆された針体が提案されている（特許文献１参照）。そのような針体を利用することにより、疾患部の組織試料は、導電性や磁性のある金属材料と接触せずに採取されるため、負傷電流が発生することなく組織試料の損傷が少なくなり、結果として疾患の正確な情報を得ることが可能となった。
【０００５】
しかしながら、生体用針体として金属材料の表面に非導電性物質を被覆させた場合、貫通孔つまり中空部分内の皮膜はかなり薄くなるため、経時変化によるはがれやひび割れなどの皮膜破壊が起こり易く、また針体のわずかなゆがみによるはがれも生じ易い。この結果、組織試料と金属材料とが接触してしまうことがあり、被覆による改良が十分に達成できないことがあった。さらには、従来の金属製針体と同様に金属材料を使用しているため、使用後の廃棄処理の問題点も解決することができなかった。
【０００６】
そのような観点から、本発明者はセラミックのみからなる新たな生体用針体を提案した（特許文献２）。その生体用針体によって負傷電流による組織試料の損傷の問題および製造コストの問題は改善することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−８５４１３号公報
【特許文献２】特開２００８−３０７０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、その生体用針体の穿刺端近傍における組織試料の採取のメカニズムに関してはさらなる改良も望まれていた。すなわち従来の組織採取のメカニズムは、穿刺端の試料吸引用孔により試料を吸入し、引きちぎることが主体となっていた。このため、組織試料の採取が効率的でなく、また採取される組織試料に不要な応力がかかって損傷を受けることもあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による生体用針体は、長手方向に試料吸引用貫通孔と冷却気体導入用貫通孔とを有する、セラミックで構成された、生体の組織試料を採取するためのものであって、前記生体用針体の穿刺端側における前記試料吸引用貫通孔の開口部と前記冷却気体導入用貫通孔の開口部との間に、前記組織試料を切断するための切削部を有することを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明による組織試料採取装置は、前記の生体用針体と、前記試料吸引用貫通孔に接続された減圧装置と、前記冷却気体導入用貫通孔に接続された冷却気体供給装置とを具備してなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明による組織試料の採取方法は、前記の生体用針体を生体に穿刺し、前記試料吸引用貫通孔から前記組織試料を吸引しながら、前記冷却気体導入用貫通孔から冷却気体を導入することにより、組織の一部を半凍結または凍結して脆くしたうえで、前記切削部により組織の凍結された部分を切断して組織試料を吸引採取することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による生体用針体は、組織試料の採取などのために生体に穿刺したときに負傷電流が生じないものである。さらに、生体用針体の穿刺端における効率的な組織試料採取を可能とする構造も備えている。このために、生体および組織試料に与える損傷が少なく、その結果精密で正確な情報を得ることができる。さらに、本発明による生体用針体は全体がセラミックで形成されている場合には、滅菌して繰り返し使用する場合にも十分に耐え得る安定した性能を有する。一方で金属性針体に比較して低い温度で熱処理して粉砕することが可能となり、使用後の廃棄処理が容易であり、二次感染を防止できるなどの利点をも兼ね備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る生体用針体の平面図。
【図２】本発明の実施例１に係る生体用針体の正面図。
【図３】本発明の実施例１に係る生体用針体の側面図。
【図４】本発明の実施例２に係る生体用針体の平面図。
【図５】本発明の実施例２に係る生体用針体の正面図。
【図６】本発明の一実施態様に係る生体用針体の断面図。
【図７】本発明の実施例３に係る生体用針体の平面図。
【図８】本発明の実施例３に係る生体用針体の正面図。
【図９】本発明の一実施態様に係る生体用針体の断面図。
【図１０】本発明の実施例４に係る生体用針体の平面図。
【図１１】本発明の実施例４に係る生体用針体の正面図。
【図１２】本発明の一実施態様に係る生体用針体の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明による生体用針体は、採取される組織試料の損傷を最小限にとどめ、得られた試料から疾病等のより正確な情報を得ることを可能とするものである。このような本発明による生体用針体を諸例を用いて説明すると以下の通りである。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の一実施態様による生体用針体１の一端の平面図である。また、図２は、その生体用針体１の長手方向（図１のＸの方向）から観察した場合の正面図、図３生体用針体１の長手方向とは垂直の方向（図１のＹの方向）からみた側面図である。
【００１６】
本発明による生体用針体は、全体がセラミックで構成され、その長手方向に少なくとも二つの貫通孔、すなわち試料吸引用貫通孔２と冷却気体導入用貫通孔３と、を有している。そして、本発明による生体用針体の穿刺端側の端部は、傾斜面となっており、その最末端部は鋭利な形状の穿刺端５となっている。この穿刺端５は、生体に穿刺する際の先頭となる部分である。さらに、本発明による生体用針体は、試料吸引用貫通孔２と冷却気体導入用貫通孔３との間に切削部４を有していることを特徴の一つとしている。この切削部４は、組織試料を採取する際に吸引した組織試料を生体試料の本体側から切り離す作用を奏するものである。
【００１７】
図１〜３に示された実施態様においては、試料吸引用貫通孔２は針体の中心を貫通している。しかしながら、試料吸引用貫通孔２は必ずしも針体の中心を貫通するように設ける必要はなく、任意の位置に設けることができる。しかしながら、本発明による生体用針体は、後述するように試料吸引用貫通孔２と冷却気体導入用貫通孔３との間に切削部４を有している。このために、穿刺端５の後方に冷却気体導入用貫通孔３の開口部があり、さらにその後方に試料吸引用貫通孔２の開口部があるように、これらの貫通孔の位置を決める必要がある。
【００１８】
また、図１には、針体本体の断面が円であるものが示されているが、特に限定されず、断面が楕円、三角形、四角形、六角形、などであってもよい。ただし、生体組織に対する損傷を少なくするという観点からは針体本体の断面が円形であることが好ましい。
【００１９】
図１に示された生体用針体において、穿刺端５は、３つの平面が集合する点となっている。すなわち、この生体用針体の穿刺端側の末端部分は、加工前の中空棒状のセラミック材料の一端を斜めに切りだすことによって形成された平坦な傾斜面Ａが、その面に対して平行ではない平坦な傾斜面ＢおよびＣによって面取りされた形状となっている。このような構造となっていることで、まず、穿刺端５が単純な傾斜面から形成される場合よりも鋭利な形状になっている。さらには、傾斜面ＢおよびＣが冷却気体導入用貫通孔３の開口部の形状を非平面とすることにより、図２に示されるように長方形の断面を有する冷却気体導入用貫通孔３の開口部に切削部４が形成される。この切削部４は図３に示された側面図においては段差となって表わされる。ここで、冷却気体導入用貫通孔の断面の生体試料吸引用貫通孔側が直線状であると、図１に示されるような穿刺端側に突き出した形状の切削部を得ることができる。すなわち、冷却気体導入用貫通孔の断面形状が、比較的単純な形状であっても、面取りを施すことで組織試料を切断する能力に優れた切削部を容易に形成させることができる。このような切断能力に優れた切削部は、従来あったような円形の貫通孔では形成され得ないものである。
【００２０】
このように冷却気体導入用貫通孔３の断面形状は、非円形であるが、より具体的には図１に示されるような長方形のほか、後述するように、試料採取用貫通孔２側に直線部または長辺を有する半円形、三角形、または台形などがあげられる。さらには、より鋭利な切削部を形成できるように、冷却気体導入用貫通孔３の断面の、試料吸引用貫通孔２側の縁部の少なくとも一部が、気体導入用貫通孔３の内側に向かって凸状である形状であってもよい。これらの気体導入用貫通孔の形状については、あとに詳細に説明する。
【００２１】
なお、試料吸引用貫通孔２の断面形状は特に限定されず、任意の断面形状の貫通孔とすることができる。しかしながら、特に理由が無い限り、成形が簡単な円形の断面を有する貫通孔とされるのが一般的である。
【実施例２】
【００２２】
図４は、本発明の別の一実施態様による生体用針体１の一端の平面図であり。図５は、その生体用針体１の長手方向（図４のＸの方向）から観察した場合の正面図である。この実施態様による生体用針体は、長手方向にさらなる貫通孔６を有している。この貫通孔６は、例えば穿刺された部分を治療等をするための薬液導入用貫通孔として用いることができる。すなわち、組織試料採取のために生体に穿刺するので、生体を傷つけざるを得ないが、試料採取と同時に、穿刺箇所に消毒液や治療薬を投与することにより、生体の受ける損傷を最小限にすることができる。一般に、組織試料採取の後に、穿刺された箇所と全く同じ個所に対して、薬液投与のためのいわゆる注射針を再び穿刺することは極めて困難であるため、このように試料採取と同時に治療薬等を投与できることは非常に好ましいことである。また、投与する薬液は穿刺により損傷を治療するための薬液に限られない。すなわち、例えば悪性腫瘍細胞などに対する治療薬を投与することもできる。本発明によれば、そのような治療薬の直前または直後の組織試料を採取して検査することも可能となる。
【００２３】
また、貫通孔６は、薬液の投与に用いるだけでなく、例えば細胞やその切断状況などの内部観察をするためのファイバースコープを挿入する、観察用孔として用いることもできる。そのような観察用孔を設けることで、細胞の採取、検査、および／または治療と同時に、体内の患部付近等を観察することが可能となり、より一層確実で正確な情報が得られることになる。
【００２４】
このような貫通孔は任意の場所に設けることができる。図６は、そのような貫通孔の位置の例を示す生体用針体の断面図である。すなわち貫通孔６の位置が、図４および５に対応するように、試料吸引用貫通孔２に対して、冷却気体導入用貫通孔３とは反対側（図６（ａ））、冷却気体導入用貫通孔３よりも、さらに穿刺端に近い位置（図６（ｂ））、さらには、試料吸引用貫通孔２と水平に設けてもよい（図６（ｃ））。また、これらの貫通孔６は必要に応じて複数設けることもできる。
【実施例３】
【００２５】
図７は、本発明の別の一実施態様による生体用針体１の一端の平面図であり。図８は、その生体用針体１の長手方向と垂直な方向の断面図である。図８から明らかなように、この例における冷却気体導入用貫通孔３の断面は半円状であるが傾斜面Ａに対する面取りをすることで、切削部４が形成される。すなわち、冷却気体導入用貫通孔の断面の形状が直線部分を有し、その直線部分が試料吸引用貫通孔側にある場合に、直線状の刃部分を有する切削部４が形成される。このような切削部の形状は、前記した長方形や半円状でなくても、試料吸引用貫通孔側に直線部分を有する場合には達成することができる、したがって、冷却気体導入用貫通孔３の断面は図９（ａ）に示されるような逆台形や図９（ｂ）に示されるような三角形であってもよい。このように、試料採取用貫通孔側に長辺を有するとより広い幅で冷却気体を導入できるため、試料を冷却する効果の向上が期待できる。
【００２６】
すなわち、図７などに示されるように、切削部４が直線状の刃部分を有するためには、まず、生体用針体１の穿刺端側５が傾斜面Ａを構成しており、傾斜面Ａにおいて、冷却気体導入用貫通孔３の開口部が、試料吸引用貫通孔２の開口部に対して前記穿刺端５に近い位置に配置されていることが必要である。さらに、生体用針体１の長手方向に垂直な方向における断面を観察したときの冷却気体導入用貫通孔３の断面形状が直線部分を有し、その直線部分が試料吸引用貫通孔側にあることが好ましい。
【実施例４】
【００２７】
図１０は、本発明の別の一実施態様による生体用針体１の一端の平面図であり、図１１は、その生体用針体１の長手方向と垂直な方向の断面図である。この図に示された生体用針体の一端に形成された傾斜面は、面Ａのひとつだけで構成されており、図１などに示された生体用針体のように面取りがなされていない。しかし、冷却気体導入用貫通孔３の断面が図１１に示されているように三日月状であるため、単一の傾斜面を形成させるだけで、穿刺端側に突出した切削部４が形成されている。同様に、冷却気体導入用貫通孔３の断面を図１２に示されるようなＶ字型とすることで、ノミ状に突出した切削部を形成させることができる。なお、このような構造を有する本発明による生体用針体を側面から観察した場合には実施例１の生体用針体に見られるような段差は存在しないが、切削部４は突出した構造となっている。
【００２８】
すなわち、図１０のような突出した切削部４を有するためには、まず、生体用針体１の穿刺端側５が傾斜面Ａを構成しており、傾斜面Ａにおいて、冷却気体導入用貫通孔３の開口部が、試料吸引用貫通孔２の開口部に対して前記穿刺端５に近い位置に配置されていることが必要である。さらに、生体用針体１の長手方向に垂直な方向における冷却気体導入用貫通孔３の断面形状を観察したとき、冷却気体導入用貫通孔３の断面の、試料吸引用貫通孔２側の縁部の少なくとも一部が、気体導入用貫通孔３の内側に向かって凸状である形状であることが好ましい。言い換えれば、冷却気体導入用貫通孔３の断面形状の内周側が外周側に凸となっていることが好ましい。
【００２９】
なお、このような場合であっても、図１などに示された面取りされた傾斜面ＢおよびＣを形成させることもできる。その場合には、さらに鋭利な形状の切削部を形成させることができる。
【００３０】
以上の説明したように、本発明による生体用針体は種々の形状をとることができるが、その大きさは、特に限定されず、対象とする生体や採取しようとする組織試料の大きさなどに応じて任意のものとすることができる。ただし、一般的には針体の外径は０．５〜１６．０ｍｍ、好ましくは１．０〜８．０ｍｍ、試料吸引用貫通孔の内径は０．１〜８．０ｍｍ、好ましくは０．３〜６．０ｍｍとされる。また、消毒液や治療薬を投与するための貫通孔やファイバースコープを挿入する貫通孔が存在する場合には、これらの内径は０．０５〜２．０ｍｍ、好ましくは０．０９〜０．９ｍｍとされる。なお、針体または各貫通孔の断面形状が円形ではない場合、それらの断面積に相当する円の直径が一般的に前記範囲内であるようにすることができる。また、本発明において冷却気体導入用貫通孔は一般的に円形ではないが、その断面積が内径０．１〜８．０ｍｍ、好ましくは０．３〜６．０ｍｍの円の面積に相当するものとすることができる。
【００３１】
なお、試料吸引用貫通孔の幅と、冷却気体導入用貫通孔との幅は同程度であることが好ましい。ここで、各貫通孔の断面形状が円である場合にはその直径が幅である。各貫通孔の断面形状が円ではない場合、各貫通孔の断面の中心または重心を結ぶ直線に対して垂直な方向の長さを幅とする。例えば、図６（ａ）に示されるような断面を有する針体の場合には、円である試料吸引用貫通孔２の直径と、長方形である冷却気体導入用貫通孔３の長辺の長さとが同等であることが好ましい。これらの幅が同等であることにより、切削すべき部分が必要かつ十分に冷却されるので、効率がよく、また組織にも不要な負荷をかけないからである。
【００３２】
また、本発明による生体用針体の穿刺端は、生体に穿刺することができれば特に形状は限定されない。しかしながら、先端が鋭利であるほど生体組織本体に対する損傷が小さくなる傾向があるので、より鋭利であることが好ましい。具体的には、生体用針体の末端部における主たる傾斜面（面Ａ）と針体の長手方向との角度が一般に３〜４５度、好ましくは８〜３０度とされる。
【００３３】
また、切削部４の形状は、実施例に示されたように、突出した刃状となっているのが一般的であるが組織試料を切断することができる形状であれば特に限定されない。例えば、図１に示されるようなノミ状のほか、のこぎり状や直線状であってもよい。しかしながら、形成しやすさや切断能力の観点から、ノミ状の形状であることが好ましい。
【００３４】
本発明の生体用針体の材質としては、上記したようにセラミックが用いられ、例えば金属の酸化物、珪化物、窒化物、弗化物、硼化物など種々挙げられる。いずれを用いてもよいが、一般的には酸化物が好ましく、特には酸化ジルコニウムが好適である。しかし、酸化ジルコニウムに、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、または酸化ハフニウムの少なくとも１種以上が添加された、強度および靭性がさらに改良された部分安定化ジルコニアが最も好ましい。また、本発明による生体用針体は、金属などの硬質材料からなる針体の表面を、前記したセラミック材料で被覆したものであってもよいが、被覆されたセラミック材料が剥離した場合には、負傷電流が発生することがあり、また剥離したセラミック材料が採取した組織試料に混入したり、生体の本体に残存したりすることがあるため、針体全体がセラミックから形成されていることが好ましい。
【００３５】
本発明による生体用針体は全体または表面がセラミックで形成されており、滅菌して繰り返し使用する場合にも十分に耐え得る安定した性能を有する。すなわち、本発明による生体用針体は、１３０℃以上の高温でアルコール蒸気によって滅菌する高圧アルコール蒸気滅菌、一般的な煮沸滅菌、またはγ線照射滅菌などの各種の滅菌方法に付しても特性はほとんど劣化しない。一方でさらなる高温、例えば６００〜７００℃で熱処理することにより粉砕処理が可能となり、使用後の廃棄処理が容易であり、二次感染を防止できるなどの利点をも兼ね備えている。このような使用後の熱処理に必要な温度は、金属製針体の場合の約１０００℃以上に比較すると非常に低いため、廃棄処理の容易さや熱エネルギーコストの観点から非常に有利である。
【００３６】
本発明による生体用針体の製造方法は特に限定されないが、例えば、押出成形や射出成形、プレス成形などを利用することができる。そのような方法によりセラミックの粉末を細管状に成形し、さらに焼結することにより各貫通孔を有する針体本体を作製し、さらにその一端を斜めに切断し、必要に応じて面取りをすることにより、本発明による生体用針体を製造することができる。
【００３７】
本発明による生体用針体は、例えば次のように使用することができる。
まず、穿刺端５から生体に穿刺し、試料吸引用貫通孔２の開口部を組織試料を採取すべき部位に誘導する。ここで、試料吸引用貫通孔には減圧装置、例えば排気ポンプが接続され、冷却気体導入用貫通孔には冷却気体供給装置、例えばガスボンベが接続されている。次いで、試料吸引用貫通孔２内を減圧して試料を吸引すると同時に、冷却気体導入用貫通孔３から冷却気体を導入し、採取対象組織を脆弱にすることを目的として生体組織の一部を半凍結または凍結させる。このとき、冷却気体は組織を半凍結または凍結できる程度に低い温度とする。すなわち、組織を完全に凍結させなくても、切削部で容易に切削できる程度に脆くすれば十分であるから、完全な凍結ではない半凍結のレベルでも目的を達成できる。半凍結または凍結した組織は脆くなるので、さらに試料吸引用貫通孔２から吸引を続けることにより、試料吸引用貫通孔２と冷却気体導入用貫通孔３との間にある切削部４より切断され、組織試料が生体から切り離されて採取される。
【００３８】
このように本発明による生体用針体は、切削部４が試料吸引用貫通孔２の開口部と冷却気体導入用貫通孔３の開口部との間にあることによって、試料を確実かつ容易に切断するものとなっている。
【００３９】
また、本発明による生体用針体は、前記したようにさらなる貫通孔として薬液導入用貫通孔を有することができる。薬液導入用貫通孔は、前記したように組織を切除した部位に与えた損傷を治療するための薬液を導入するのに用いるほか、針体の穿刺前にあった損傷を治癒するための薬液を導入するのにも用いることができる。すなわち、本発明による生体用針体により組織試料を採取し、試料吸引用貫通孔を通じて得た試料を検査し、得られた情報をもとに適切な薬液を即時注入することもできる。このような方法によれば、損傷部位を検査しながら治療することが可能である。
【００４０】
ここで穿刺端を生体内の目的の箇所に誘導するためには、核磁気共鳴画像法（以下、ＭＲＩという）、コンピューター断層撮影法（以下、ＣＴという）、または超音波造影法などを利用することができる。本発明による生体用針体は、全体がセラミックで構成されている場合には、導電性または磁性材料を含まないため、これらＭＲＩなどによって観察しながら穿刺端の誘導が可能である。これは、従来の金属材料を含む針体では不可能なことであった。このような特徴によって、本発明による生体用針体を利用することによって、針体の正確な位置確認をしながら組織試料の採取や治療等をすることが可能とである。
【００４１】
また、本発明による生体用針体は、それ自身が優れた強度および靭性を有するので、単独で穿刺に用いることができるが、針体をスリーブに収容して針体が生体組織に接触しない状態で生体に穿刺し、その先端が目的とする部位に達した時に、スリーブ先端から本発明による生体用針体を押し出し、生体組織を採取することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明による生体用針体によれば、生体組織の損傷を最小限に抑制しながら、確実かつ安定した試料採取ができるので、採取した資料からより正確な情報を取得して、より正確な診断または治療をすることが可能となり、医療分野の厳しい要請に十分応えることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  生体用針体
２  試料採取用貫通孔
３  冷却気体導入用貫通孔
４  切削部
５  穿刺端
６  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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