(57)【要約】  標的組織が、内部キャビティと、物質がこのキャビティに進入できるように構成されたオリフィスと、を有するカニューレを使用して処置対象から除去され得る。これは、組織の一部分がオリフィスに引き込まれるように、キャビティ内に陰圧を発生させることにより達成される。次いで、流体が、導管を経由して送給されることによりキャビティ内の導管から出て、オリフィスに引き込まれた組織の前述の部分に衝突する。流体は、この組織を軟化、液化、またはゲル化させる圧力および温度にて送給される。次いで、軟化、液化、またはゲル化された組織が吸い取られる。吸い取られた物体は収集され、処置対象に移植するのに適した脂肪が、この収集された物体から抽出される。
2014518670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処置対象から脂肪組織を除去するための装置であって、
処置対象の体内に挿入されるように構成されたカニューレであって、近位端および遠位端を有し、内部キャビティを画定する側壁を有し、前記キャビティは、閉鎖遠位端を有し、前記側壁は、脂肪組織が前記キャビティに進入できるように構成された少なくとも1つのオリフィスを有する、カニューレと、
液体を保持するように構成された収集容器と、
前記収集容器内に陰圧を発生させるように構成された吸引源と、
前記収集容器から前記カニューレの前記内部キャビティへと前記陰圧を経路指定して、 (a)脂肪細胞が前記オリフィスを経由して前記内部キャビティに引き込まれ、(b)前記キャビティ内に位置する緩んだ物体が前記収集容器に吸い込まれるように構成された流体カプリングと、
前記収集容器に吸い込まれる前記物体を冷却するように構成された冷却システムと、
を備え、
前記カニューレは、入口ポートおよび出口ポートを備える送給管をさらに有し、前記出口ポートは、前記キャビティ内に配置され、前記送給管は、前記入口ポートから前記出口ポートへと流体を経路指定するように構成され、前記送給管は、前記出口ポートから出る流体が前記オリフィスを経由して前記内部キャビティに引き込まれた脂肪組織に対して衝突するように、前記オリフィスに対して構成されており、前記装置が、
前記送給管の前記入口ポート内にパルスの態様で流体を送り出すように構成されたポンプと、
98°F〜140°Fになるように前記流体の温度を調整するように構成された温度制御システムと、
をさらに備える、装置。
【請求項２】
前記流体は、前記オリフィスを経由して前記内部キャビティに引き込まれた前記脂肪組織に衝突する直前に、実質的に遠位から近位に向かう方向に移動する、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記ポンプは、600〜1300psiの圧力を発生させる、請求項1に記載の装置。
【請求項４】
前記吸引源は、300〜700mmHgの陰圧を発生させる、請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記温度制御システムは、110°F〜140°Fになるように前記流体の前記温度を調整するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
前記温度制御システムは、110°F〜120°Fになるように前記流体の前記温度を調整するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記流体は、前記オリフィスを経由して前記内部キャビティに引き込まれた前記脂肪組織に対して衝突する直前に、実質的に遠位から近位に向かう方向に移動し、前記ポンプは600〜1300psiの圧力を発生させ、前記吸引源は300〜700mmHgの陰圧を発生させ、前記温度制御システムは、110°F〜120°Fになるように前記流体の前記温度を調整するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項８】
内部キャビティと、脂肪組織が前記内部キャビティに進入できるように構成されたオリフィスとを有するカニューレを使用して、処置対象の第1の解剖学的位置から脂肪組織を回収する方法であって、
前記脂肪組織の一部分が前記オリフィスを介して前記内部キャビティ内に引き込まれるように、前記内部キャビティ内に陰圧を発生させるステップと、
前記流体が、前記内部キャビティ内の前記導管から流出し、前記内部キャビティ内に引き込まれた前記脂肪組織の前記部分に衝突するように、導管を介して流体を送給するステップであって、前記流体は、前記脂肪組織を軟化、液化、またはゲル化させる圧力および温度において送給される、ステップと、
前記内部キャビティから物体を吸い取るステップであって、前記物体は、前記送給される流体の少なくとも一部と、軟化、液化、またはゲル化された前記脂肪組織の少なくとも一部とを含む、ステップと、
前記吸い取るステップにおいて吸い取られた前記物体を収集するステップと、
前記収集するステップにおいて収集された前記物体から、前記処置対象への移植に適した脂肪を抽出するステップと、
を含む、方法。
【請求項９】
前記処置対象の第2の解剖学的位置に前記抽出した脂肪を導入するステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記抽出するステップは、前記収集するステップにおいて収集された前記物体の少なくとも一部分を遠心分離するステップを含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
前記摘出するステップは、
重力が前記物体を上方部分および下方部分に分離するのを待つステップであって、前記上方部分は主に脂肪であり、前記下方部分は主に前記流体である、ステップと、
前記上方部分を遠心分離するステップと、
遠心分離された前記上方部分の高密度部分を摘出するステップと、
を含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１２】
前記収集するステップにおいて収集された前記物体を冷却するステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１３】
前記流体が、前記オリフィス内に引き込まれた前記脂肪組織の前記部分に衝突する直前に、実質的に遠位から近位に向かう方向に移動している、請求項8に記載の方法。
【請求項１４】
前記流体が98°F〜140°Fの温度においてパルスの態様で送給される、請求項8に記載の方法。
【請求項１５】
前記流体が110°F〜120°Fの温度においてパルスの態様で送給される、請求項8に記載の方法。
【請求項１６】
前記流体が600〜1300psiの圧力で送給される、請求項8に記載の方法。
【請求項１７】
前記物体は、300〜700mmHgの真空圧を利用して前記内部キャビティから吸い取られる、請求項8に記載の方法。
【請求項１８】
前記流体は、110°F〜120°Fの温度および600〜1300psiの圧力にてパルスの態様で送給され、前記物体は、300〜700mmHgの真空圧を利用して前記内部キャビティから吸い取られる、請求項8に記載の方法。
【請求項１９】
内部キャビティと、脂肪組織が前記内部キャビティに進入できるように構成されたオリフィスと、を有するカニューレを使用して、処置対象の第1の解剖学的位置から脂肪組織を回収する方法であって、
前記脂肪組織の一部分が前記オリフィスを経由して前記内部キャビティ内に引き込まれるように、前記内部キャビティ内に陰圧を発生させるステップと、
前記流体が、前記内部キャビティ内で前記導管から出て、前記内部キャビティ内に引き込まれた前記脂肪組織の前記部分に衝突するように、導管を経由して流体を送給するステップであって、前記流体は、98°F〜140°Fの温度および600〜1300psiの圧力にてパルスの態様で送給され、前記流体は、前記オリフィスに引き込まれた前記脂肪組織の前記部分に衝突する直前に、実質的に遠位から近位に向かう方向に移動して、前記内部キャビティに引き込まれた前記脂肪組織の少なくとも一部が、軟化、液化、またはゲル化される、ステップと、
前記内部キャビティから物体を吸い取るステップであって、前記物体は、前記送給される流体の少なくとも一部と、軟化、液化、またはゲル化された前記脂肪組織の少なくとも一部と、を含む、ステップと、
前記吸い取るステップにおいて吸い取られた前記物体を収集するステップと、
前記収集するステップにおいて収集された前記物体から、前記処置対象への移植に適した脂肪を摘出するステップと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記処置対象の第2の解剖学的位置に前記摘出された脂肪を導入するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
前記摘出するステップは、前記収集するステップにおいて収集された前記物体の少なくとも一部分を遠心分離するステップを含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２２】
前記摘出するステップは、
重力が前記物体を上方部分および下方部分に分離するのを待つステップであって、前記上方部分は主に脂肪であり、前記下方部分は主に前記流体である、ステップと、
前記上方部分を遠心分離するステップと、
前記遠心分離された上方部分の高密度部分を抽出するステップと
を含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２３】
前記収集するステップにおいて収集された前記物体を冷却するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２４】
前記流体が110°F〜140°Fの温度で送給される、請求項19に記載の方法。
【請求項２５】
前記流体が110°F〜120°Fの温度で送給される、請求項19に記載の方法。
【請求項２６】
前記物体は、300〜700mmHgの真空圧を利用して前記内部キャビティから吸い取られる、請求項19に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、組織の液化を利用した脂肪組織の回収に関する。
本願は、2011年4月29日に出願された米国仮出願第61/480,747号に基づく利益を主張するものである。この仮出願は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
ある特定の状況においては、患者の身体の1つの位置から脂肪を回収し、患者の第2の解剖学的位置にこの抽出された脂肪を導入することが望ましい場合がある。脂肪回収を行うための1つの一般的な処置は、コールマンアプローチである。コールマンアプローチにおいては、脂肪組織がシリンジを使用してソース位置(例えば臀部)から摘出される。次いで、摘出された組織は、所定の設定において特定の時間の長さにわたり遠心分離される。遠心分離後には、高密度部分が下側に位置し、低密度部分が上側に位置する。次いで、遠心分離された物体の高密度部分が、(例えば上側の1/3または上側の半分を取り除き、取り除かれた部分を廃棄することなどによって)選択される。次いで、高密度部分は、標的部位(例えば乳房など)の中に注入される。コールマンアプローチは、大量の組織を迅速に得ることが困難であることを含め、複数の欠点を有する。脂肪の他の可能なソースには、例えば吸引支援脂肪形成術(Suction Assisted Lipoplasty)(「SAL」)またはベイザー超音波支援脂肪形成術(Vaser-Ultrasonic Assisted Lipoplasty)(「V-UAL」)などの従来的な脂肪吸引技術により得られる脂肪が含まれる。しかし、これらの脂肪吸引処置を利用して得られる脂肪は、組織の生存能力が低いことおよび他の問題が理由となり、患者の身体への再導入にとって理想的なものではない。
【０００３】
他の状況においては、後で使用するために患者の身体から脂肪性幹細胞を回収することが望ましい場合がある。これは、場合によっては幹細胞分離と呼ばれる。幹細胞を分離するための1つの従来的なアプローチは、従来的な脂肪吸引技術(例えばSALまたはV-UAL)による吸引脂肪組織から開始される。初めに、この吸引脂肪組織が、上澄み(主に脂肪を含む)および遊泳下物(主に血液と脂肪吸引中に注入された流体とを含む)に重力分離される。次いで、上澄みは、細胞同士を相互に分離させるためにコラゲナーゼを用いて処理される。このコラゲナーゼ処理の後に、上澄みが遠心分離され、この遠心分離により、上澄みは、3つの層、すなわち一番上の第2の発生上澄みと、上澄みの下の遊泳下物と、遊泳下物の下の間質血管細胞群(「SVF」)とに分離される。SVFは、脂肪性幹細胞を含み、この脂肪性幹細胞は、次いであらゆる可能な目的のために使用することが可能である。しかし、このアプローチでは、コラゲナーゼを必要とし、このコラゲナーゼは除去が困難であり、非常に危険なものとなり得るため、問題を含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に記載の方法および装置により、脂肪組織の複数部分が、カニューレのオリフィス内に引き込まれ、加熱された溶液が、組織のこれらの部分に衝突する。加熱された溶液は、脂肪組織の一部を液化またはゲル化することにより、その脂肪組織を患者の身体からより容易に除去するのを可能にする。このように除去された脂肪は、他のアプローチを利用して回収される脂肪に比べて、患者の身体に再導入するのにより適したものとなる。また、本明細書に記載のこれらの方法および装置を利用して除去される脂肪は、コラゲナーゼの使用に依拠することなく、幹細胞分離用の原材料として使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】組織液化システムの一実施形態を示す図である。
【図２】図1の実施形態の遠位端の詳細図である。
【図３】図1の実施形態の遠位端についての代替的な構成の断面図である。
【図４】図1の実施形態の遠位端についての他の代替的な構成の詳細図である。
【図５】前方を向く外部チューメセントスプレーアプリケータを含む、組織液化システムの他の実施形態を示す図である。
【図５Ａ】前方を向く外部チューメセントスプレーアプリケータを含む、組織液化システムの他の実施形態を示す図である。
【図６】カニューレの遠位端のいくつかの変形形態を示す図である。
【図７】あまり好ましくない実施形態において、外部流体供給経路を備えたカニューレをどのように構成できるかを示す図である。
【図８】吸引経路の内部に流体供給経路を備えたカニューレをどのように構成できるかを示す図である。
【図９】吸引経路の内部に単一の流体供給管を備えたカニューレを示す図である。
【図１０】2つの内部流体供給管を備えたカニューレ構成を示す図である。
【図１１】吸引経路の内部に2つの流体供給経路を有するカニューレを示す図である。
【図１２】吸引経路の内部に6つの流体供給経路を備えたカニューレを示す図である。
【図１３】6つの内部流体供給経路を備えた代替的なカニューレ構成を示す図である。
【図１４】適切な流体加熱および加圧システムを示すブロック図である。
【図１５】高速度カメラの流体供給イメージおよび圧力上昇グラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下に記載する諸実施形態は一般に、加圧され加熱された生体適合性流体を送給(delivery)を含み、それによって標的とする組織を加熱し、その標的組織を生体から除去するために軟化、ゲル化、または液化させる。加熱された生体適合性流体は、好ましくは一連のパルスとして送給されるが、代替的な実施形態では連続ストリームとして送給されてもよい。組織が軟化、ゲル化、または液化された後、その組織は、処置対象の身体から吸い取られる。
【０００７】
処置対象との相互作用は、カニューレ30において起こり、カニューレ30の例が図1〜図4に示されている。カニューレの遠位端は、好ましくは、処置対象の体内に導入するために滑らかで丸みを帯びており、カニューレの近位端は、ハンドピース20と結合するように構成される。カニューレ30は1つまたは複数のオリフィスポート37を備えた内部キャビティを有し、オリフィスポート37はキャビティ中に開口する。これらのオリフィス37は好ましくは、カニューレ30の遠位部分の近くに位置する。適切なフィッティングを介して、低圧源がキャビティまで連結されている場合には、吸引力が生成されて標的組織をオリフィスポート37内に引き込む。
【０００８】
カニューレは、また、キャビティ内に引き込まれた標的組織上に加熱流体を導く、1つまたは複数の流体供給管35を含む。これらの流体供給管は、好ましくは、カニューレの外壁の内部に(図8に示したように)配置されるが、代替的な実施形態では、供給管の長さの一部分にわたってカニューレの外部に(図7に示したように)あってもよい。加熱流体供給管35は、好ましくは、カニューレの外壁内において吸引オリフィスポート37の近傍で終端する。流体供給管35は、キャビティ内に引き込まれた標的組織に流体がぶつかるように、オリフィスポート37を横切って流体を吹き付けるように配置される。組織流体ストリームの送給は、好ましくは、カニューレの外壁内に収容される。
【０００９】
流体送給部分は、流体供給リザーバ4と、リザーバ4内の流体を加熱する熱源8と、所望の温度を維持するために必要に応じて熱源8を制御する温度調整器9とを使用して実施することができる。流体供給部4からの加熱流体は、圧力調整器11を備えたポンプシステム19などの適切な配置によって圧力下で送給される。さらに任意に、送給された流体を計量するために、加熱流体計量デバイス12が設けられてもよい。
【００１０】
ポンプ19は、リザーバまたは流体供給源4から、加熱流体を、カニューレ30の近位端からカニューレの遠位端へと走る流体供給管35に沿って送り出す。カニューレの遠位先端部の近くで、これらの流体供給管は、好ましくは、カニューレ30の近位端の方に向き直るようにUターンする。その結果、加熱流体が供給管の送給オリフィス43のところで供給管35を出るとき、流体は、実質的に遠位から近位に向かう方向に進んでいる。好ましくは、ポンプは、以下でさらに詳細に説明するように、一連の流体ボーラスが送給オリフィス43から押し出されるように、加熱流体の加圧された拍動出力を供給管35の先に向かって送給する。
【００１１】
真空源および流体源は、ハンドピース20を通じてカニューレ30と接続する。加熱溶液供給部は、適切なフィッティングによってハンドピース20の近位側に連結され、真空供給部は、やはり適切なフィッティングによってハンドピース20の近位側に連結される。カニューレ30は、(a)加熱流体が流体供給部からカニューレ内の供給管35へと経路指定され、かつ(b)キャビティから物質を排出するために真空が真空源14からカニューレ内のキャビティへと経路指定されるように、適切なフィッティングによってハンドピース20の遠位側に連結される。
【００１２】
より具体的には、ポンプ19から送り出された、加圧された加熱溶液は、高圧可撓性チュービングを通じてハンドル20の近位端に連結され、適切なフィッティングを使用して作られたインターフェースによって、ハンドピース20を通ってカニューレ30へと経路指定される。真空源14は、吸入収集キャニスタ15に連結されており、その吸入収集キャニスタ15は、可撓性チュービング16または他の流体カプリングを通じてハンドルの近位端に連結され、次いで、適切なフィッティングを使用して作られたインターフェースによって、ハンドピース20を通ってカニューレ30へと経路指定される。
【００１３】
以下において論じる脂肪回収実施形態においては、吸入収集キャニスタ15および可撓性チュービング16は、好ましくは無菌状態であり、任意には使い捨て式である。任意には、冷却システム(図示せず)が、収集容器内に吸引された物体を冷却することによって脂肪細胞の寿命を延ばすために追加されてもよい。この冷却は、吸引された物質が、収集キャニスタ15への途中のチュービング内に、または代替的には収集キャニスタ自体の中に位置する間に、任意の従来的なアプローチを利用して実施されてもよい。圧縮機/蒸発器ベースシステム、ペルチェベースシステム、および氷ジャケットまたは冷水ジャケットベースシステムを含むがそれらに限定されない、多様な冷却システムを使用することができる。冷却がチュービング16において行われる状況においては、冷却度は、好ましくは、チュービング内において吸引物の凝固を生じさせるほど強烈なものではない。
【００１４】
ハンドルとカニューレ30との間の加圧流体供給ライン連結は、カニューレがハンドルの遠位端に挿入された後にそのカニューレが流体供給部および真空供給部の両方と位置合わせされて連結されるように構成された、ハンドルの遠位端に位置する高圧急速着脱フィッティングを使用して実施することができる。カニューレ30は、取付けキャップによってハンドル20上の適所に保持することができる。
【００１５】
図3から最もよくわかるように、カニューレ30が身体に挿入された後、真空源14は、標的脂肪組織が吸引オリフィス37を通ってカニューレ30内に引き込まれるように、カニューレ30内に低圧領域を作り出す。供給管35の端部の幾何学構造は、送給オリフィスを離れるボーラスの軌道が、吸引オリフィス37を通ってカニューレ30内に引き込まれた脂肪組織にぶつかるように構成される。その目的で、供給管の端部は、好ましくは、その供給管が貼着されたカニューレ30の内壁にほぼ平行な方向を向く。好ましくは、その供給管端部は、ストリームが遠位から近位に向かう方向に、オリフィスを横切って流れる向きに方向づけられる。供給管35の先端部43をこのように配置すると、有利には、脂肪組織へのエネルギー移動(運動エネルギーおよび熱エネルギー)が最大になり、流体損失が最小限に抑えられ、加熱流体および液化/ゲル化/軟化した物質をその物質が真空源によって引かれるのと同じ方向に押すことによって、詰まりを防ぐのに役立つ。
【００１６】
標的とする脂肪組織が吸引オリフィス37に進入した後、その脂肪組織には、送給オリフィス43を通って供給管35から出てくる加熱流体のボーラスが繰り返しぶつかる。標的脂肪組織は、衝突する流体ボーラスによって加熱され、軟化、ゲル化、または液化される。それが起こった後、キャビティ内の遊離した物質(すなわち、加熱流体、および流体によって取り除かれた組織の部分)は、真空源14によって周囲組織から引き離され、キャニスタ15(図1に示す)内に堆積する。
【００１７】
有利には、脂肪は、(他のタイプの組織に比べて)より容易に軟化、ゲル化、または液化し、したがって、このプロセスは、他のタイプの組織よりも皮下脂肪を標的とする。遠位から近位に向かうボーラスの方向が、液化/ゲル化した組織がカニューレ30を通じて患者から吸い出されるときにその組織が移動する方向と同一であることに留意すべきである。流体ストリームを遠位から近位に向かう方向に流すことによって、さらなるエネルギー(真空エネルギー、流体熱エネルギー、および運動エネルギー)が同一の方向に運ばれ、吸入された組織がカニューレ内を移動するのを助ける。これは、詰まりの低減にさらに寄与し、それによって、処置を実施するのに要する時間を短縮することができる。
【００１８】
本明細書に記載の実施形態では、手術中に流体の大部分がカニューレの内部にとどまる(ただし、少量の流体が吸引オリフィス37を通って処置対象の体内へと流出することがある)ことに注目すべきである。このことは、カニューレから組織への流体の漏れを最小限に抑えると、流体ストリームから、液化させるためにカニューレ内に引き込まれた組織へのエネルギー移動(熱エネルギーおよび運動エネルギー)が最大になるので、有利である。
【００１９】
ここで、システムの流体供給部分について、さらに詳細に説明する。図3は、2つの供給管35を有するカニューレ30の一実施形態の切欠図を示す。各供給管35は、加熱流体を送給するために設けられる。供給管35は、カニューレ30の近位部分からカニューレ30の遠位先端部32へと延びる。供給管35は、カニューレ30の内部に沿って延び、カニューレ30の内部に固定された別個の構造体、またはカニューレ30の壁に一体化された管腔とすることができる。供給管35は、組織を液化する、加熱された生体適合性溶液を送給するように構成される。加熱溶液は、ハンドピース20を通って供給管35へと送給される。
【００２０】
供給管35は、近位端31から遠位先端部32へと軸33に沿って長手方向に延びる。供給管35は、供給管35の流路を遠位先端部32の内壁に沿って効果的に方向転換させる、U字形曲げ部41を含む。U字形曲げ部41の終端部に隣接して、送給オリフィス43を含む供給管終端部分42がある。送給オリフィス43は、供給管35を出てくる加熱溶液を、吸引オリフィスポート37を横切って導くように構成される。このように、供給管35は、吸引オリフィスポート37を通ってカニューレ30に進入した標的組織上へと流体を導くように構成される。
【００２１】
加熱溶液供給管35は、外科グレードのチュービングから構成することができる。あるいは、加熱溶液供給管がカニューレ30の構造に一体化される実施形態では、供給管35をカニューレ30と同一の材料で作製することもできる。供給管35の直径は、加熱溶液に対する標的組織の体積要件、および1つまたは複数の吸引オリフィスポート37を横切って加熱溶液を送給するために必要とされる供給管の数に依存する。カニューレ30の管径は、カニューレ外径によって異なり、2〜6mmとすることができる。流体供給管35の直径は、管の内径に依存する。供給管35の直径の好ましい範囲は、約0.008インチ〜0.032インチである。好ましい一実施形態では、供給管35は、カニューレ30の長さにわたって直径0.02インチであり、最後の0.1インチにわたって直径を0.008インチに縮径することによって出口ノズルが形成される。送給オリフィス43の形状およびサイズは、縮径および扁平な構成を含め、多様なものとすることができるが、縮径が好ましい。
【００２２】
代替的な実施形態では、カニューレ30は、それぞれが各吸引オリフィスポートに対応する、異なる数の加熱溶液供給管35を有することができる。例えば、3つの吸引オリフィスポート37を備えたカニューレ30は、好ましくは3つの加熱溶液供給管35を含む。さらに、1つまたは複数の吸引オリフィスポートに対応させるために加熱溶液供給管を追加することができ、例えば、4つの吸引オリフィスポートが設けられるときには、4つの加熱溶液供給管を設けることができる。他の実施形態では、供給管35は、多数の管へと分岐することができ、各分岐が吸引オリフィスポートに供給する。他の実施形態では、1つまたは複数の供給管が、単一のオリフィスポートに加熱流体を送給することができる。さらに他の実施形態では、供給管35は、カニューレ30の近位部分で1つまたは複数の流体を受け取り、単一の送給オリフィス43を通じてその1つまたは複数の流体を送給するように構成することができる。他の実施形態では、カニューレを内視鏡または他の画像化デバイスに取り付けることができる。図5および図5Aに示したさらに他の実施形態では、カニューレ30は、遠位から近位に向かう流体供給管35に加えて、前方を向く外部流体送給アプリケータ45を含むことができる。
【００２３】
加熱流体は、生体適合性であるべきであり、滅菌生理学的血清(physiological serum)、生理食塩水溶液、グルコース溶液、乳酸リンゲル(Ringer-lactate)、ヒドロキシルエチルデンプン、またはこれら溶液の混合物を含むことができる。加熱された生体適合性溶液は、チューメセント溶液(tumescent solution)を含むことができる。チューメセント溶液は、局所麻酔薬、血管収縮薬、および脱凝集(disaggregating)製品など、様々な効果を生み出す1つまたは複数の製品の混合物を含むことができる。例えば、生体適合性溶液には、麻酔剤として、キシロカイン、マーカイン(marcaine)、ネサカイン(nesacaine)、ノボケイン(Novocain)、ディプリバン(diprivan)、ケタラール(ketalar)、またはリドカインを含めることができる。血管収縮薬として、エピネフリン、レボルファノール、フェニレフリン、エチルアドリアノール(athyl-adrianol)、またはエフェドリンを使用することができる。加熱された生体適合性流体は、また、生理食塩水もしくは滅菌水を含んでもよく、または生理食塩水もしくは滅菌水だけから構成されてもよい。
【００２４】
図14は、流体を加熱し、その流体を圧力下で送給するための、適切な方法の一例を示す。図14の構成要素は、次のステップ、すなわち、室温の生理食塩水が、IVバッグ51から混合貯蔵リザーバ54内に流れ込む、リザーバ54内の流体が固定限界に達したら、加熱器システム8の固定速度蠕動ポンプ55は、流体をリザーバ54から加熱器ブラダー56へと移動させる、流体は、ブラダー内を循環し、加熱器システム8の電気パネル57によって加熱される、加熱流体は、リザーバ54へと戻され、貯蔵容器で他の流体と混ざる、固定速度蠕動ポンプ55は、引き続き、加熱器ユニットに流体を循環させ、リザーバ54内へと戻す、を使用して作用する。流体の連続循環は、非常に安定した一様な加熱流体体積供給をもたらす。温度制御は、サーモスタットや温度感知集積回路など、当業者には容易に明らかな従来の任意の技術を使用して実施することができる。温度は、ダイヤルやデジタル制御など、いずれか適切なユーザインターフェースによって所望のレベルに設定することができ、その設計は、やはり当業者には明らかである。
【００２５】
ポンプ58は、ポンププランジャが後方ストロークで移動するときに加熱流体を流体リザーバ54からポンプチャンバ内に引き込む、ピストンタイプのポンプとすることができる。ポンプへの流体入口はライン内一方向逆止弁を有し、この一方向逆止弁は、流体をポンプチャンバ内へと吸引するが、流体を流出させることはない。ポンププランジャの後方ストロークが完了した後には、プランジャの前方への移動が、ポンプチャンバ内の流体を加圧し始める。圧力上昇は、ポンプ58の入口における一方向逆止弁を閉止させて、流れがポンプ入口から出ていくのを防ぐ。ポンププランジャがその前進を続けるにつれて、ポンプチャンバ内の流体は圧力上昇する。圧力がポンプ放出圧力調整器上のプリセット圧力に達したら、放出弁が開放する。これは、ポンプ58からカニューレハンドル20内を通り、そこからカニューレ30内の供給管35へと移動する、加圧された加熱流体のボーラスを作り出す。ポンププランジャがその前進を完了した後、流体圧力は低下し、放出弁は閉止する。次いで、これらのステップが繰り返されて、一連のボーラスを生み出す。適切な繰返し数(すなわち、パルス数)については後述する。
【００２６】
容積式ポンプを実施する適切な手法の一例は、ポンプシャフトを直線運動で移動させるオフセットカムをポンプモータ上で使用することである。ポンプシャフトは、オフセットカムに対して一定の張力を維持する内部ばねで負荷される。ポンプシャフトがオフセットカムに向かって後方に移動するときには、そのポンプシャフトはポンプチャンバ内に真空を生み出して加熱流体リザーバから加熱された生理食塩水を吸引する。ポンプチャンバへの入口ポートには、後方ストロークでは流体をチャンバに流入させるが、前方ストロークでは流体が加圧された後に閉じる、一方向逆止弁が配置される。多数の入口ポートによって、加熱された溶液または冷却された溶液のいずれもが使用できるようになる。ポンプシャフトの後方移動の終わりに加熱流体がポンプチャンバを満たした後、カムのオフセット部分は、ポンプシャフトを前方に向かって押し始める。加熱流体は、ポンプチャンバ内でプリセット圧力(例えば、1100psi)まで加圧され、それが放出ポート上の弁を開放させて、ポンプチャンバの加圧された内容物を流体供給管35に放出する。ポンププランジャがカムのオフセットに基づいてその全ストロークを完了した後、ポンプチャンバ内の圧力は低下し、放出弁は閉止する。カムが回転し続けると、プロセスが繰り返される。ポンプシャフトはカットリリーフ(cut relief)を設けて作製することができ、それによってユーザはボーラスサイズを変更できる。シャフト上の切取部(cut off)によって、放出経路を通じてポンプチャンバ内の全ての流体を供給管へと運ぶか、または加圧された流体の一部分をリザーバへと戻すことができるようになる。
【００２７】
組織液化システムにおける加熱された生体適合性溶液は、好ましくは標的組織を軟化、ゲル化、または液化させるのに最適な方式で送給される。可変パラメータには、これだけに限るものではないが、溶液の温度、溶液の圧力、溶液のパルス数または振動数、およびストリーム内のパルスまたはボーラスのデューティサイクルが含まれる。さらに、真空源14を通じてカニューレに印加される真空圧力は標的組織について最適化することができる。
【００２８】
人体内部の皮下脂肪沈着物を標的とする脂肪吸引処置では、生体適合性を有する加熱溶液を、好ましくは華氏75〜250度、より好ましくは華氏110〜140度の温度で標的脂肪組織に送給すべきであることがわかっている。加熱溶液に対する特に好ましい動作温度は、その温度が非常に効果的で安全であると思われることから、華氏約120度である。また、脂肪沈着物の液化のためには、加熱溶液の圧力は、好ましくは約200〜約2500psi、より好ましくは約600〜約1300psi、さらに好ましくは約900〜約1300psiである。特に好ましい動作圧力は、流体流量を最小限に抑えながら所望の運動エネルギーを提供する、約1100psiである。溶液のパルス数は、好ましくは毎秒20〜150パルス、より好ましくは毎秒25〜60パルスである。いくつかの実施形態では、毎秒約40パルスのパルス数を使用した。また、加熱溶液は、1〜100%のデューティサイクル(すなわち、パルスの持続時間をパルスが送給される時間によって除したもの)を有することができる。好ましい実施形態では、デューティサイクルは、30〜60%、より詳細には30〜50%とすることができる。
【００２９】
好ましい実施形態では、上昇速度(すなわち、流体が所望の圧力に至らされる速度)は、約1ミリ秒またはそれよりも速い。これは、ポンプチャンバ内の圧力が設定点(例えば、1100psiに設定できる)に達した後で開放する、標準リリーフ弁を設けることによって達成することができる。図15に示したように、圧力上昇は、圧力上昇グラフ(差込み図)内の上昇速度を表すスパイクによって明らかなように、ほとんど瞬間的である。図15は、さらに、非常に短いタイムスパンの間に流体がどのように流体供給管を出るかを示す。
【００３０】
ここで、吸引サブシステムに戻ると、図3は、2つの吸引オリフィスを含む一実施形態の拡大切欠図を描く。ここに示したように、カニューレ30は、カニューレ30の遠位領域の近くで、遠位先端部32の近位側に配置された、2つの吸引オリフィス37を有する。吸引オリフィスポート37は、カニューレ30の遠位領域の周囲に様々な構成で位置決めすることができる。ここに示した実施形態では、吸引オリフィスポート37は、カニューレ30の両側にあるが、代替的な実施形態では、吸引オリフィスポート37は、互いに対して異なる形で位置決めすることができる。吸引オリフィスポート37は、真空供給部14によって生み出されるカニューレシャフト内の低圧に応答して脂肪組織をオリフィスに進入させるように構成される。キャビティ内に位置する物質(すなわち、取り除かれた組織、および供給管35を出た加熱流体)は、次いで、カニューレ30、ハンドピース20、チュービング16を通って近位方向に吸い取られ、キャニスタ15内に吸い込まれる(全て図1に示されている)。従来の真空ポンプ(例えば、HK surgical社のAP-III HK Aspiration Pump)を真空源に使用することができる。
【００３１】
一部の好ましい実施形態では、カニューレを通じて液化/ゲル化組織を吸い戻す吸引真空は、0.33〜1気圧(1気圧=760mmHg)に及ぶ。このパラメータを変更しても、システム性能に大きな変化をもたらさないと予想されている。任意には、真空レベルは、処置中に術者によって調節可能とすることもできる。吸入真空の軽減が血液損失を低減すると予想されるので、術者は、真空範囲の下端(the lower end)での作業を好むことがある。
【００３２】
本明細書に記載の諸実施形態が、以下に論じるように脂肪回収のために利用される場合には、吸引真空は、好ましくは300〜700mmHgの範囲である。700mmHgを超えると、回収される脂肪細胞の生存能力に対して悪影響を与え得るため、脂肪回収の際には推奨されない。
【００３３】
ここで、図1〜図4に戻って、カニューレ30およびハンドピース20についてさらに詳細に説明する。ハンドピース20は、近位端21および遠位端22と、好ましくは近位端に位置する流体供給部連結部23および真空供給部連結部24と、遠位端の (カニューレと接続するための)流体供給フィッティングおよび真空供給フィッティングとを有する。ハンドピース20は、流体供給部から加熱流体をカニューレ内の供給管35へと経路指定し、キャビティから物質を排出するために真空源14から真空をカニューレ内のキャビティへと経路指定する。
【００３４】
一部の実施形態では、冷却流体供給部6を使用して、手術野における加熱流体ストリームの熱効果を抑制することができる。これらの実施形態では、ハンドピースは、また、ハンドピースの各端部で適切なフィッティングを使用して、冷却流体をカニューレ30へと経路指定する。これらの実施形態では、冷却流体計量デバイス13を任意に含めることができる。ハンドピース20は、任意には、成形グリップ、真空供給オン/オフ制御装置、熱源オン/オフ制御装置、交互冷却流体オン/オフ制御装置、計量デバイスオン/オフ制御装置、および流体圧力制御装置など、操作機構および人間工学的機構を含むことができる。ハンドピース20はまた、任意に、カニューレ吸引オリフィス位置表示器、温度および圧力表示器、ならびに、送給された流体体積、吸入された流体体積、および除去された組織の体積についての表示器を含め、操作表示器を含むこともできる。あるいは、前述した制御装置のうちの1つまたは複数を、別個の制御盤上に設置することもできる。
【００３５】
ハンドピース20の遠位端22は、カニューレ30と結合するように構成される。カニューレ30は、近位端31から延び、遠位端32の丸みを帯びた先端部で終端する、ステンレス鋼などの外科グレード材料製の中空管を含む。カニューレ30の近位端31は、ハンドピース20の遠位端22に取り付けられる。取付けは、螺合式フィッティング、スナップフィッティング、クイックリリースフィッティング、摩擦フィッティング、または当該技術分野で公知の他の任意の取付け連結部を用いたものとすることができる。取付け連結部が使用中にハンドピース20からカニューレ30が外れるのを阻止すべきであること、特に、外科医がカニューレとハンドピースとの組立体をカニューレ長手軸33に対してほぼ平行に前後運動で動かすときに、取付け連結部がカニューレ30とハンドピース20との間の不必要な動きを阻止すべきであることが理解されよう。
【００３６】
カニューレは、処置される身体の部位、摘出される脂肪の量、ならびに全体的な患者の体型およびモルホロジーに基づいて、外科医の解剖学的精度を可能にするように、様々な直径、長さ、曲率、および角度の設計を含むことができる。これには、少量の脂肪沈着物の繊細かつ精密な脂肪吸引の場合の1mm未満の範囲(0.25mm)から、大量の脂肪除去(すなわち、腹部、臀部、腰部、背部、大腿部など)の場合の最高2cmの直径のカニューレまでにわたるカニューレ直径、ならびに、小さな面積(すなわち、眼瞼、頬、下顎(jowls)、顔など)の場合の2cmの長さから、より大きな面積および四肢の領域(すなわち、脚、腕、脹脛、背部、腹部、臀部、大腿部など)の場合の最高50cmまでの長さが含まれることになる。夥しい数の設計には、これだけに限るものではないが、遠位先端部だけのC字形曲線、S字形曲線、近位端または遠位端からのステップオフ(step-off)曲線、ならびに他の直線状および非直線状設計が含まれる。カニューレは、硬い円筒管、連節状(articulated)、または可撓性とすることができる。
【００３７】
各吸引オリフィスポート37は、近位端38と、遠位端39と、吸引オリフィスポート周囲部40とを含む。ここに示された吸引オリフィスは、長円形(oval)または円形であるが、代替的な実施形態では、他の形状(例えば、卵形、菱形もしくは多角形、または無定形)に作製することができる。図3に示されているように、吸引オリフィスポート37は、カニューレ30の1つまたは複数の側部上に直線状に配置することができる。あるいは、吸引オリフィスポート37を、図4に示すように、多数の直線状配置で設けることもできる。任意に、各吸引オリフィスポートの寸法または形状が、例えば、図4に示したように、最も遠位側の吸引オリフィスポートから最も近位側の吸引オリフィスポートへと変化することもでき、その場合、各吸引オリフィスポートの直径は、遠位のポートから近位のポートへと連続的に縮小させることができる。
【００３８】
一部の実施形態では、吸引オリフィス周縁部40は、標的脂肪組織の剪断、引裂き、または切断を妨げるために、滑らかな、鋭利ではない縁部を呈するように構成される。標的組織が液化/ゲル化/軟化するので、カニューレ30は、従来の脂肪吸引カニューレで見られるほど多くの組織を剪断する必要がない。これらの実施形態では、周縁部40は、従来技術の脂肪吸引カニューレで通常見られるよりも、鈍く、厚い。代替的な実施形態では、カニューレは、剪断吸引オリフィスを使用することもでき、または低剪断オリフィスポートと剪断吸引オリフィスポートとの組合せを使用することもできる。また、個別のいずれかの吸引オリフィスポートの吸引オリフィスポート周縁部40を、特定の用途に適するよう、剪断表面を含むように、または剪断表面と低剪断表面との組合せを含むように構成することもできる。
【００３９】
1〜6つの吸引オリフィス37を使用することが好ましく、2つまたは3つの吸引オリフィスを使用することがより好ましい。吸引オリフィスは、円形や楕円形状(oblong)など、様々な形状に作製することができる。図6は、様々なサイズのいくつかの例示的な吸引オリフィスを示す。断面Fには、標準的な剪断オリフィスポート37を備える様子が示されている。断面Gは、より大きな剪断オリフィスポート37を有しており、断面Hは、剪断を妨げるために、滑らかな、鋭利ではない縁部を備えた周囲部を有する。楕円形状の吸引オリフィスが使用されるときには、長軸は、好ましくは、遠位から近位に向かう軸にほぼ平行に向けられるべきである。吸引オリフィスがより小さい場合、所与のエネルギーボーラスについてカニューレ内へと吸引される脂肪が少ないので、吸引オリフィスはあまり大きくすべきではない。他方で、吸引オリフィスは、脂肪組織が進入できるようにするために、あまり小さくすべきではない。円形の吸引オリフィスに適切なサイズ範囲は、約0.04インチ〜0.2インチである。楕円形状の吸引オリフィスに適切なサイズは、約0.2インチ×0.05インチ、および約1/2インチ×1/8インチである。さらに、吸引オリフィスのサイズは、外科医の要件に応じて様々な用途について多様なものとすることができる。吸引されるべき面積がより広範囲になると、より多くの剪断表面を必要とする、より大きなオリフィスが必要になることがある。
【００４０】
図7〜図13に示したように、吸引経路の単位長さの表面積は、吸引経路の全周に単位長さを乗じることによって計算することができる。吸引経路の例示的な周囲長は、π(4.115mm)であり、それに長さ1mmを乗じると、単位長さ面積12.9mm2が得られる。図7は、吸引経路の内側の直径を示す(それにπを乗じると周囲長が得られ、次いで、単位長さ1mmを乗じると、表面積12.93が得られる)。図7に示した実施形態では、吸引経路の抵抗比は、12.92mm2/13.30mm2=0.97と計算される。また、流体経路(両方の管を含める)の抵抗比は、5.10mm2/1.04mm2=4.90と計算される。第1の通路を吸引経路と定義して抵抗比を比較すると、図7の実施形態では、比較抵抗比が0.97/4.90=0.20であることがわかる。
【００４１】
図8に示した実施形態では、吸引経路の計算された抵抗比は1.68であり、流体経路(両方の管を含める)の計算された抵抗比は4.92である。したがって、比較抵抗比は0.38である。同様に、図9では、吸引抵抗比は1.11であり、流体抵抗比は4.61であり、したがって、比較抵抗比は0.24である。図10では、吸引抵抗比は1.20であり、流体抵抗比は5.98であり、したがって、比較抵抗比は0.20に等しい。図11では、吸引抵抗比は1.31であり、流体抵抗比は4.65であり、したがって、比較抵抗比は0.28である。図12では、吸引抵抗比は2.25であり、流体抵抗比は7.88であり、したがって、比較抵抗比は0.29である。図13では、吸引抵抗比は1.23であり、流体抵抗比は10.23であり、したがって、比較抵抗比は0.12である。
【００４２】
また、前述の諸実施形態は、身体の他の領域(例えば脂肪欠乏領域など)の中に再注入するために摘出および処理し得る生存能力のある脂肪細胞(含脂肪細胞)を選択的に回収するために利用することができる。これは、顔、前額、眼瞼、眼頬溝、笑い皺、鼻唇溝、唇頤溝、頬、下顎皺、顎、乳房、胸腹部、臀部、腕、二頭筋、三頭筋、前腕、手、側腹部、腰部、大腿部、膝、脹脛、すね、足、および背部の周囲領域を含むが、それらに限定されない。同様の方法を利用して、脂肪吸引後の陥没および/または過剰な脂肪吸引による陥凹に対処することができる。同様の方法を用いる他の処置には、豊胸、乳房リフト、乳房再建、一般的な形成外科的再建、顔面再建、胴体および/または四肢の再建が含まれるが、それらに限定されない。
【００４３】
前述の諸実施形態を利用した脂肪細胞の回収により、処置対象から脂肪細胞を回収するための他のアプローチに比べて、多くの点で細胞の生存能力における大きな向上が結果的に得られることが判明している。さらに、(1)回収速度および回収され得る脂肪細胞の量が、脂肪細胞を回収するための他のアプローチによるものに比べて大幅に向上し、(2)これらの細胞が、移植にとって有利である、非常に少量の血液を含むかまたは血液を全く含まない小塊状の細胞懸濁液状態にあり、 (3)単に遠心分離することにより幹細胞を多く含む吸引脂肪組織の一部分を分離させることが容易になり、(4)摘出された脂肪細胞の生存能力が、他のアプローチによるものに比べて大幅に向上し、(5)これらの細胞が小塊状において細胞懸濁液状態にあることにより、より低い圧力下においてこれら細胞を注入することがさらに容易になる(また、注入中の圧力は脂肪細胞に損傷を与えることが知られており、これにより、脂肪細胞は、注入される場合には「根付」かない)。これらの利点を以下の段落で説明する。
【００４４】
全ての4つの異なるモダリティを利用して1人の生体ヒト処置対象から採取した新鮮な組織試料を分析することにより、4つの異なる脂肪回収モダリティの脂肪性組織細胞の生存能力を比較した。これら4つの脂肪回収モダリティは、(1)前述の実施形態および方法を利用するもの(本明細書においては本出願の発明者の氏名に基づき「アンドリュー」脂肪形成術("Andrew" Lipoplasty)と呼ぶ)、(2)コールマンシリンジ(「CS」)を利用するもの、(3)標準的な吸引支援脂肪形成術(「SAL」)を利用するもの、および(4)ベイザー超音波支援脂肪形成術(「V-UAL」)を利用するものであった。アンドリューモダリティによる4つの試料と、他の各モダリティによる1つの試料と、すなわち合計で7つの試料が分析された。
【００４５】
脂肪性組織細胞生物学の世界的権威による助言のもと、専門家の指導の下で試験を実施した。総計4人の細胞生物学博士が立ち会った。全ての4つの脂肪回収モダリティの組織試料調製法は同一であり、標準的な遠心分離プロトコルおよびコラゲナーゼプロトコルを利用した。実施したステップを以下に説明する。
【００４６】
脂肪吸引物を収容する廃物容器を、3階の手術室から1階のラボへと運んだ。廃物容器がラボに到着するまでに、容器内の物質は、主に脂肪組織から構成される明確な上澄み層(上方層)と、主に血液および/または生理食塩水の混合流体から構成される遊泳下物層(下方層)とに既に分かれていた。アンドリューの容器と全ての他の容器との相違は明白かつ顕著であった。アンドリューの上澄みは、明るい黄色の色彩を有し、明確に均質の液体であり、結合組織(「CT (connective tissue)」)塊および脂肪組織小塊を含まず、血液を含まなかった、すなわちいかなる赤みも全く帯びていなかった。アンドリューの遊泳下物は、薄く、明るいサーモン/ピンク色の液体であった。全ての他の非アンドリュー脂肪形成術による廃物容器は同様の様子を呈し、上澄みは、赤みを帯びたオレンジ色の色彩を有し、血液を明確に含んでいた。SALおよびV-UALの上澄みは、均質な液体ではなく、明白なCT組織塊および脂肪小塊を含んでおり、コールマンの上澄みは、濃く、小塊を多く含んだ外観を有し、均質な液体ではなく(しかし、明白に見える結合組織塊は認められなかった)、全ての非アンドリューの上澄みは暗赤色であり、濃く、血液様の流体に見えた。7つの吸引物試料は、15〜20分の間隔で次々にラボに順次到着した。試料が到着すると、それらは数分間にわたり安置された。
【００４７】
実施された第1の分析は、吸引脂肪組織が細胞懸濁液状態にあるか否かを判定することであった。これを遂行するために、コールマンの上澄み試料およびアンドリューの上澄み試料(#1)をピペットを使用して採取し、トリパンブルー染色にさらした。次いで、染色した試料を、血球計の細胞計数スライドの上に配置し、顕微鏡で観察した。微視的には、アンドリューの上澄みは、細胞懸濁液状態にあることが観察され、ほぼ単一細胞懸濁液であることが観察された (立ち会った全ての細胞生物学者によれば、#1アンドリュー試料は、希釈することにより単一細胞懸濁液になり得ると考えられた) 。コールマンの試料は、小塊状ではあったが、細胞懸濁液状態にはなかった。立ち会った細胞生物学者の内3人は、SAL吸引物およびV-UAL吸引物が明白な塊および小塊を多く含む外観を有することに基づき、SAL吸引物およびV-UAL吸引物が細胞懸濁液状態にあることはあり得ないと述べ、そのため、この3人は顕微鏡下においてSAL吸引物およびV-UAL吸引物からの脂肪組織を見ることはなかった。#1アンドリュー試料が細胞懸濁液状態にあったことの重要性を以下に論じる。
【００４８】
次いで、細胞の生存能力を、全ての7つの試料に関して測定した。各上澄みからの試料を、ピペットを使用して採取し、試験管内に配置し、ラベル付けした。次いで、少量の試料を、この試験管からピペットを使用して取り出し、2ml遠心分離管内に配置した (Eppendorf遠心分離器) 。この試料を800rpmにて5分間回転した。次いで、この回転後の試料に対して、コラゲナーゼ消化を、37℃の水槽内において1mg/mlのコラゲナーゼ(Worthingtonタイプ1)を使用して45分間にわたり実施した。次いで、消化後のこの試料を、遠心分離器において再び回転させた。次いで、遠心分離管内の上澄みからピペットを使用して試料を取り出し、約10分間にわたり2つの蛍光染料にさらした。次いで、蛍光染料染色後の試料からの少量の試料を、Vision Cell Analyzerスライドの上に配置し、このスライドを、自動細胞計数器(Vision Cell Analyzer、Nexcelom, Inc.、Lawrence, Massachusetts)内に配置し、読み取った。この同一のプロセスおよび処置を、全ての7つの吸引物試料に対して行った。
【００４９】
Vision Cell Analyzerは、液滴から含脂肪細胞を識別する。蛍光染料は、細胞のみを染色し、液滴を染色しない (顕微鏡を介して手動的にスライドを読む場合には、含脂肪細胞から脂肪液滴を識別することは非常に困難である) 。第1の染料は、存在する全ての細胞、生細胞および死細胞を染色する。第2の染料は、死細胞のみを染色する。自動細胞計数器は、存在する全ての細胞を計数し、生細胞と死細胞とを識別することが可能である。Vision Cell Analyzerのソフトウェアは、減算を行い、存在する生細胞の割合を利用者に提示する。4つの別個のフィールドが読み取られ、平均化される。4つの異なるモダリティに関するこれらの結果が、以下の表1にまとめられている。全てのこれらの試料は、同一の態様で調製した(すなわちいずれも遠心分離後およびコラゲナーゼ消化後のものであった)。アンドリューモダリティを利用した4つの異なる試料を試験した(様々な温度設定および圧力設定、ならびに2つの異なる解剖学的位置において)ことに留意されたい。
【００５０】
1度に1つのフィールドで読み取られる細胞フィールドを示したラップトップ画面上のVision Cell Analyzerによる画像を見ると、立ち会った細胞生物学者の中の1人は、全てのフィールドにおいて、「読み取られた細胞の大部分が含脂肪細胞であることが明白であり、そのことから我々が脂肪性組織細胞生物学的にわかることは、存在する他の細胞が前駆細胞、脂肪前駆細胞、内皮細胞、およびマクロファージであることだ・・・」とコメントした。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
表1のデータから、アンドリュー脂肪形成術モダリティが最良の細胞生存能力判定を得たことは明白である。4つのアンドリューの試料は、94.4%〜99.2%の細胞生存能力の範囲に及ぶものであり、平均は96.6%であった。アンドリュー脂肪形成術システムは、最高温度設定および最高圧力設定においても、全ての機器設定で優れた細胞生存能力を示した。コールマンモダリティは、2番目、SALは3番目、およびV-UALは4番目となった。
【００５３】
上述の細胞生存能力処置において、コラゲナーゼを使用して細胞同士を分離した点に留意されたい。これは、細胞計数機器が、細胞が分離された場合にのみ細胞を計数することが可能となるために行われた。また、細胞計数機器は、細胞生存能力を測定する必要があった。しかし、医療用途においては、脂肪が摘出され、次いで人体に再導入される場合に、このプロセスでのコラゲナーゼの使用を回避することが非常に好ましい。コラゲナーゼが使用されないことにより、患者から摘出された物体中の細胞の遠心分離が、細胞が移植位置においてどの程度良好に根付くかを左右する点で非常に重要になる。まず第1に、細胞懸濁液中の細胞は、細胞懸濁液状態にない細胞に比べて、患者内への導入にとって好ましい。第2に、細胞が細胞懸濁液状態にある状況において、懸濁液中の細胞小塊のサイズは、細胞が移植位置においてどの程度良好に根付くかに関して大きな影響を有する。これらの細胞は、より小さな小塊状である場合に(より大きな小塊である細胞と比較して)より良好に根付くことが判明している。しかし、小塊は過度に小さなものでもあるべきでない。一部の専門家は、小塊当たり200個の細胞のオーダの小塊サイズが理想的であることを示唆しており、アンドリューシステムは、有利には、小塊当たり100〜400個の細胞を含む大量の小塊を生成する。これは、比較的小さな小塊サイズであるが、小さすぎることもない。
【００５４】
上述の試験に基づき、アンドリューのアプローチは、収集速度および収集される物体の性質、実施しなければならない吸引脂肪組織の収集後処理の性質、ならびに標的位置への注入に対する適性を含む、多くの点において他の3つのアプローチよりも優れていることが明らかとなる。速度に関しては、アンドリューシステム、SALシステム、およびV-UALシステムはいずれも、患者の身体から組織を比較的迅速に除去するが、コールマンアプローチは比較的遅い。収集される物体の性質については、アンドリューシステムを使用して摘出される脂肪は、比較的小さな小塊サイズを有する細胞懸濁液状態にあり、コールマンアプローチを利用して摘出される脂肪は、細胞懸濁液状態にはない脂肪の小塊を結果的にもたらし、SALおよびV-UALを利用して摘出される物体は、細胞懸濁液状態には全くなかった。比較的小さな小塊サイズを有する細胞懸濁液状態にある脂肪は、患者の体内の標的部位への再導入にとって理想的であり、アンドリューシステムは、比較的小さな小塊サイズを有する細胞懸濁液状態にある脂肪細胞の迅速な抽出を可能にする唯一のアプローチとなる。したがって、アンドリューアプローチは、この点において他の3つのアプローチよりも優れている。
【００５５】
アンドリューのアプローチが他の3つのアプローチよりも優れている別の理由は、先に提示したデータに示すように、アンドリューのアプローチを利用した場合に、細胞生存能力が最も高いことである。
【００５６】
アンドリューのアプローチが他の3つのアプローチよりも優れているさらに別の理由は、より少ない吸引脂肪組織の処理しか必要とされないことである。アンドリューの吸引脂肪組織は比較的迅速に重力分離し、上澄みは血液を含まない外観を呈する。これとは対照的に、V-UALアプローチおよびSALアプローチによる吸引脂肪組織は、他の望ましくない成分中に多量の血液を含む。その結果、アンドリューの吸引脂肪組織は、患者の体内への導入前の洗浄がおそらく不要となる(または、少なくとも、他のアプローチに比べてより少ない洗浄しか必要とされない)。
【００５７】
アンドリューのアプローチが他のアプローチよりも優れているさらに別の理由は、その改善された注入性によるものである。脂肪が標的部位内に注入される場合に、注入シリンジを過度に強く引き絞ることにより、注入されている脂肪細胞の一部が死ぬまたは損傷を受ける場合があり、これにより、これらの細胞が新たな位置において根付くことが妨げられることが知られている。アンドリューの吸引脂肪組織は、より滑らかな粘稠性を有し(おそらくこれは、アンドリューの吸引脂肪組織が、比較的小さな小塊サイズを有する細胞懸濁液状態にあることに起因する)、したがってより低い圧力を利用して注入シリンジから押し出すことが可能となる。これとは対照的に、コールマンのアプローチにおける脂肪細胞は、同様の滑らかさはなかった(おそらくこれは、小塊サイズがより大きいことに起因する)ため、注入シリンジから押し出すためにより高い注入圧力を必要とする。より高い圧力は、注入される脂肪に損傷を与えるため、アンドリューのアプローチは、やはりこの点においても優れている。
【００５８】
アンドリューのアプローチに関する全体的な細胞生存能力は、先に提示したデータにより説明されるように、摘出された物体中の細胞が最高の生存能力を有する状態から出発するため、他のアプローチよりも優れている。次いで、この高い初期生存能力は、注入プロセス中に損傷を受ける脂肪細胞がより少量であることと組み合わされて、標的位置に実際に根付く脂肪細胞の割合が、さらに上昇することとなる。
【００５９】
これら全ての理由により、本明細書に記載のアンドリューの脂肪形成術システム(すなわち前述の諸方法および諸実施形態)は、理想的な脂肪回収モダリティであると思われる。アンドリューのアプローチを利用して収集される上澄みは、コールマンのアプローチとの関連で背景技術の章で前述した遠心分離プロセスと同様の態様で遠心分離され得る。低密度部分は、取り除かれ、廃棄され、残りの部分が、移植シリンジ内に装填され得る。代替的には、高密度部分は、底部から移植シリンジ内に排出され得る。次いで、生存能力を有する脂肪細胞を含み、脂肪性前駆細胞(すなわち幹細胞)も多量に含む、このより高い密度の部分は、処置対象内への移植のために使用することが可能となる。
【００６０】
また、アンドリューの上澄みが細胞懸濁液状態にあることにより、別の主要な利点も得られる。上澄みが、細胞懸濁液状態に自動的に達することにより、コラゲナーゼまたは他の同様の機能性酵素もしくは機能性化学薬品を使用せずに、遠心分離器を使用して脂肪の残りの部分から脂肪性前駆細胞(すなわち幹細胞)を分離することが可能となる。脂肪性前駆細胞が、多数の異なるタイプの組織へと分化する能力を有するため、これら細胞は多数の目的において非常に有用となり得る (幹細胞を分離させるために利用されるG力は、上澄みの低密度部分から高密度部分を分離させるために利用されるG力よりも高くなる点に留意されたい) 。それ単独での試験はしなかったものの、脂肪性前駆細胞が含脂肪細胞よりも丈夫であるため、脂肪性幹細胞は生存能力を有すると推定して間違いはなく、全体の生存能力の試験を行われ、前記の表1に示されているようにアンドリューのモダリティにおいて極めて高くなることがわかった。したがって、遠心分離器と共に利用されるアンドリューのアプローチは、脂肪性前駆細胞を得るための優れた方法である。
【００６１】
医師が、身体から摘出されつつある脂肪を別の位置に再導入しようと意図する場合に、流体圧設定および真空圧設定は、脂肪組織に外傷を与えないようにプロセスをより穏当なものにするように低下させてもよい点に留意されたい。他方で、脂肪が廃棄される場合には、これは考慮要件とはならず、より高い圧力設定および真空設定を利用してもよい。
【００６２】
本発明の1つの態様は、内部キャビティと、脂肪組織が内部キャビティに進入できるように構成されたオリフィスと、を有するカニューレを使用して、処置対象の第1の解剖学的位置から脂肪組織を回収する方法に関する。この方法は、脂肪組織の一部分がオリフィスを経由して内部キャビティ内に引き込まれるように、内部キャビティ内に陰圧を発生させることを含む。流体が導管を経由して送給され、それにより、流体は、内部キャビティ内で導管から出て、内部キャビティ内に引き込まれた脂肪組織の前述の部分に衝突する。流体は、脂肪組織を軟化、液化、またはゲル化させる圧力および温度で送給される。物体は内部キャビティから吸い取られた物体であり、この物体は、送給される流体の少なくとも一部と、軟化、液化、またはゲル化された脂肪組織の少なくとも一部とを含む。吸い取られた物体は収集され、処置対象内への移植に適した脂肪がこの収集された物体から抽出される。
【００６３】
任意には、抽出された脂肪は、処置対象の第2の解剖学的位置に導入される。この抽出は、収集された物体の少なくとも一部分を遠心分離することにより実現され得る。また、この抽出は、重力によりこの物体が上方部分および下方部分に分離されるのを待ち(上方部分は、主に脂肪であり、下方部分は、主に流体である)、次いで上方部分を遠心分離し、次いで遠心分離された上方部分の高密度部分を抽出することによっても実現され得る。
【００６４】
任意には、収集される物体は、冷却されてもよい。一部の実施形態においては、流体は、オリフィス内に引き込まれた脂肪組織の前述の部分に衝突する直前に、ほぼ遠位から近位に向かう方向に移動している。
【００６５】
好ましくは、流体は、98°F〜140°Fの、より好ましくは110°F〜120°Fの温度においてパルスの態様で送給される。好ましくは、流体は、600〜1300psiの、より好ましくは900〜1300psiの圧力にて送給される。好ましくは、物体は、300〜700mmHgの真空圧を利用して内部キャビティから吸い取られ、450〜550mmHgが、この範囲内の最適な真空圧である。
【００６６】
本発明の別の態様は、内部キャビティと、脂肪組織が内部キャビティに進入できるように構成されたオリフィスと、を有するカニューレを使用して、処置対象の第1の解剖学的位置から脂肪組織を回収する方法に関する。この方法は、脂肪組織の一部分がオリフィスを経由して内部キャビティ内に引き込まれるように、内部キャビティ内に陰圧を発生させることを含む。流体が導管を経由して送給され、それにより、流体は、内部キャビティ内で導管から出て、内部キャビティ内に引き込まれた脂肪組織の前述の部分に衝突する。流体は、98°F〜140°Fの温度、および600〜1300psiの圧力にて、パルスの態様で送給され、オリフィス内に引き込まれた脂肪組織の前述の部分に衝突する直前に、ほぼ遠位から近位に向かう方向に移動している。内部キャビティに引き込まれた脂肪組織の少なくとも一部が、軟化、液化、またはゲル化される。物体が内部キャビティから吸い取られ、この物体は、送給される流体の少なくとも一部と、軟化、液化、またはゲル化された脂肪組織の少なくとも一部と、を含む。吸い取られた物体は収集され、処置対象内への移植に適した脂肪が、この収集された物体から抽出される。
【００６７】
任意には、抽出された脂肪は、処置対象の第2の解剖学的位置に導入される。この抽出は、収集された物体の少なくとも一部分を遠心分離することにより実現され得る。また、この抽出は、重力によりこの物体が上方部分および下方部分に分離されるのを待ち(上方部分は、主に脂肪であり、下方部分は、主に流体である)、次いで上方部分を遠心分離し、次いで遠心分離された上方部分の高密度部分を抽出することによっても実現され得る。
【００６８】
任意には、収集される物体は冷却されてもよい。好ましくは、流体は、110°F〜140°Fの、より好ましくは110°F〜120°Fの温度にて送給される。好ましくは、この流体は900〜1300psiの圧力にて送給される。好ましくは、物体は、300〜700mmHgの真空圧力を利用して内部キャビティから吸い取られ、450〜550mmHgがこの範囲内の最適な真空圧である。
【００６９】
本発明の別の態様は、処置対象から脂肪組織を回収するための装置に関する。この装置は、処置対象の体内に挿入するように構成されたカニューレを備え、このカニューレは近位端および遠位端を有する。また、カニューレは、内部キャビティを画定する側壁を有し、このキャビティは閉鎖遠位端を有し、これら側壁は、脂肪組織が内部キャビティに進入できるように構成された少なくとも1つのオリフィスを有する。また、この装置は、液体を保持するように構成された収集容器と、収集容器内に陰圧を発生させるように構成された吸引源と、(a)脂肪組織がオリフィスを経由して内部キャビティに引き込まれ、(b)キャビティ内に位置する緩い物体が収集容器内に吸い込まれるように、収集容器からカニューレの内部キャビティへとこの陰圧を経路指定するように構成された流体カプリングと、を備える。また、この装置は、収集容器内に吸い込まれる物体を冷却するように構成された冷却システムを備える。また、カニューレは入口ポートおよび出口ポートを備える送給管を有する。出口ポートはキャビティ内に配置される。送給管は入口ポートから出口ポートへと流体を経路指定するように構成され、送給管は、出口ポートから出る流体がオリフィスを経由して内部キャビティに引き込まれた脂肪組織に衝突するように、オリフィスに対して構成される。また、この装置は、送給管の入口ポートにパルスの態様で流体を送り出すように構成されたポンプと、98°F〜140°Fになるように流体の温度を調製するように構成された温度制御システムと、を備える。
【００７０】
好ましくは、流体は、オリフィスを経由して内部キャビティに引き込まれた脂肪組織に衝突する直前に、ほぼ遠位から近位に向かう方向に移動する。好ましいパラメータは、600〜1300psiの、より好ましくは900〜1300psiのポンプ出力圧力と、300〜700mmHgの、より好ましくは450〜550mmHgの陰圧を発生する吸引源と、を含む。温度制御システムは、好ましくは、110°F〜140°F、より好ましくは110°F〜120°Fになるように流体の温度を調整するように構成される。
【００７１】
前述の実施形態は、それだけに限るものではないが、顔、頸部、下顎、眼瞼、後頸部(野牛肩)、背部、肩、腕、三頭筋、二頭筋、前腕、手、胸部、乳房、腹部、腹部エッチングおよびスカルプティング、脇腹、腹回りの贅肉、背下部、臀部、バナナロール(banana roll)、腰部、サドルバッグ(saddle bags)、大腿前部および後部、内腿、恥丘、外陰部、膝、脹脛、すね、脛骨前部、足首、ならびに足の脂肪吸引を含め、様々な脂肪吸引処置に使用することができる。前述の実施形態はまた、過去の脂肪吸引後の残存脂肪組織および堅い瘢痕組織(線維化領域)を精密に除去するために、修正的な脂肪吸引手術に使用することもできる。
【００７２】
前述の実施形態は、また、皮膚、脂肪、筋膜、および/もしくは筋肉弁(muscle flaps)が外科処置の一部として持ち上げられ(elevated)、かつ/または除去される、他の形成外科手術と併せて使用することができる。これには、それだけに限るものではないが、頸部スカルプティングおよび顎下脂肪除去、顎の垂れ肉切除(jowl excision)、および頬部脂肪操作によるフェイスリフト手術(皺皮切除術)、眼瞼手術(眼瞼形成術(blepharoplasty))、眉手術、乳房縮小、乳房リフト、豊胸、乳房再建、腹部形成術(abdominoplasty)、体型矯正(body contouring)、ボディリフト、大腿部リフト、臀部リフト、腕部リフト(上腕形成術)、ならびに、頭部、頸部、胸腹部、および四肢の一般的な再建手術が含まれる。前述の実施形態に脂肪吸引分野以外の多数の用途があることがさらに理解されよう。
【００７３】
前述の実施形態は、それだけに限るものではないが、日焼けによる損傷(化学線性変化)、皺線、喫煙者の皺(smokers' lines)、笑い皺、過度色素沈着、黒皮症、座瘡瘢痕、過去の手術痕、角化上皮症、ならびに他の皮膚増殖性疾患を含め、皮膚の老化の徴候のある身体の領域の皮膚表面再形成に使用することができる。
【００７４】
前述の実施形態は、それだけに限るものではないが、異常な老化した皮膚を生み出す、皮膚の外層(角質)の肥厚および真皮成分(コラーゲン、エラスチン、ヒアルロン酸)の薄化を伴う損傷した皮膚を含め、他の組織タイプを標的とすることができる。カニューレは、損傷した外層を摘出し、除去し、標的として、健康な深部層を残すことになる(従来の皮膚剥削術(dermabrasion)、化学的ピーリング(トリクロロ酢酸、フェノール、クロトン油、サルチル酸など)、およびアブレーションレーザ表面再形成(二酸化炭素、エルビウムなど)に類似のプロセス)。加熱されたストリームは、色のばらつきの改善による全体的な皮膚の肌理および/または皮膚の色合いの改善を伴う、深部組織刺激、美白、ならびにより引き締まった皮膚を生み出すコラーゲン沈着を可能にする。このプロセスは、損傷した標的組織だけに選択的な設定および送給流体を用いて、従来の方法に優る、随伴損傷の低減された精度向上をもたらすことになる。
【００７５】
他の実施形態には、特に顔の組織洗浄に使用できるが、また、深部洗浄、剥離(exfoliation)、ならびに全体的な皮膚水分補給および微細化(miniaturization)のために、頸部、胸部、および胴体部にも適用できる様々な遠位先端部設計およびより軽度の圧力設定が含まれる。また、より高い圧力設定は、過度に乾燥した領域を軟化させ、水分補給し、保湿するために、足、手、膝、および肘の過角化症、硬結形成の領域に使用することができる。
【００７６】
他の用途には、脊椎または脊髄核摘出術における組織除去が含まれる。脊髄核摘出術処置で使用されるカニューレは、前述したカニューレ内に加熱溶液供給管を含む。このカニューレは、多数の軸で動くことが可能な、例えば、上下左右に動くことが可能な、可撓性先端部をさらに含む。先端部が可撓性であるので、外科医は、カニューレを線維輪の開口部を通じて髄核組織が位置する中心領域に挿入することができる。これによって、外科医はカニューレ先端部を任意の方向に誘導することができる。カニューレをこのように使用すると、外科医は、線維輪および神経組織を無傷の完全な状態にしたまま、髄核組織をきれいに除去することができる。
【００７７】
他の実施形態では、本発明の設計は、冠状動脈および他の血管において不安定プラークを含めた血栓およびアテローム性プラークを除去するための血管内カテーテルに組み込むことができる。
【００７８】
他の実施形態では、本発明の設計を用いたカニューレは、これだけに限るものではないが、膀胱腫瘍の経尿道的前立腺摘除術および経尿道的切除術を含めた泌尿器科的用途で使用することができる。
【００７９】
他の実施形態では、本発明の設計は、内視鏡手術で使用されるデバイスまたはカニューレに組み込むことができる。そのような一応用例が、関節鏡視下手術における軟骨組織または軟骨表面再形成(chondral or cartilage resurfacing)である。カニューレを使用して、不規則な、損傷した、または断裂した軟骨、瘢痕組織、および他の破片もしくは沈着物を除去し、より滑らかな関節表面を作り出すことができる。他の例は、婦人科手術、および、卵巣、卵管の近く、または腹膜もしくは後腹膜腔内の子宮内膜組織の内視鏡的除去における例である。
【００８０】
慢性気管支炎および肺気腫(COPD(慢性閉塞性肺疾患))を処置するための他の実施形態では、カニューレを、気管支鏡が使用される方式で使用するように修正することができ、気管支の炎症を起こした内層が液状化されて吸引され、それによって新しい健康な気管支組織がその場所を置き換えることができる。
【００８１】
ここに記載した様々な実施形態は、それぞれ、以下の利点:(1)標的組織と非標的組織との区別、(2)液体が吸引オリフィスを横切って遠位から近位に向かう方向に噴射され、それが一般に吸引オリフィスまたはカニューレが詰まるまたは閉塞するのを防ぐことによる、詰まり抵抗性、(3)非標的組織の損傷を軽減する、従来の脂肪吸引と比べた吸引レベルの低減、(4)必要とされる処置時間およびカニューレ操作量の大幅な削減、(5)外科医の疲労の大幅な軽減、(6)患者の血液損失の低減、ならびに(7)処置中に脂肪組織を剪断する必要が少ないことによる患者回復時間の改善、のうちの少なくとも1つを提供する。
【００８２】
本発明について特定の諸実施形態に即して詳細に説明したが、他の実施形態が可能であり、本明細書に検討されている。
【００８３】
本明細書に開示した全ての特徴は、特に記載のない限り、同一の、等価の、または同様の目的にかなう代替的な特徴によって置き換えることができる。したがって、特に記載のない限り、ここに開示の各特徴は、包括的な一連の等価または類似の特徴の一例にすぎない。
【符号の説明】
【００８４】
4  流体供給リザーバ、流体供給源
6  冷却流体供給部
8  熱源、加熱器システム
9  温度調整器
11  圧力調整器
12  加熱流体計量デバイス
13  冷却流体計量デバイス
14  真空源
15  吸入収集キャニスタ
16  可撓性チュービング
19  ポンプシステム、ポンプ
20  ハンドピース、ハンドル
21  近位端
22  遠位端
23  流体供給部連結部
24  真空供給部連結部
30  カニューレ
31  近位端
32  遠位先端部
33  軸
35  流体供給管
37  オリフィスポート、吸引オリフィス
38  近位端
39  遠位端
40  吸引オリフィスポート周囲部、吸引オリフィスポート周縁部
41  U字形曲げ部
42  供給管終端部分
43  送給オリフィス、供給管の先端部
45  外部流体送給アプリケータ
46  曲げ部
51  IVバッグ
54  混合貯蔵リザーバ
55  固定速度蠕動ポンプ
56  加熱器ブラダー
57  電気パネル
58  ポンプ
【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５Ａ】
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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】
2014518670.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014518670.tif 000019
【国際調査報告】
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