(57)【要約】【課題】先端からの折り返し時に内圧を一定に保つことができ、管腔内で使用されたとき、周囲の内壁に悪影響を与えるのを防止することができる定圧変形装置を提供する。【解決手段】変形膨張体１１および定圧用膨張体１２が、内側に気体を入れて膨張するよう袋状に構成されている。また、変形膨張体１１の内側と定圧用膨張体１２の内側との間で互いに通気可能に構成されている。操作手段１３が、変形膨張体１１の一部を変形膨張体１１の内側に向かって移動させて、変形膨張体１１を変形可能に設けられている。定圧用膨張体１２は、操作手段１３により変形膨張体１１を変形させたとき、変形膨張体１１の内側の体積と定圧用膨張体１２の内側の体積との和が変化しないよう、変形可能に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に気体を入れて膨張する変形膨張体と、
内側に気体を入れて膨張する定圧用膨張体と、
前記変形膨張体の一部を前記変形膨張体の内側に向かって移動させて、前記変形膨張体を変形可能に設けられた操作手段とを有し、
前記変形膨張体の内側と前記定圧用膨張体の内側との間で互いに通気可能に構成されており、
前記定圧用膨張体は、前記操作手段により前記変形膨張体を変形させたとき、前記変形膨張体の内側の体積と前記定圧用膨張体の内側の体積との和が変化しないよう、変形可能に設けられていることを
特徴とする定圧変形装置。
【請求項２】
前記操作手段により前記変形膨張体の一部を前記変形膨張体の内側に向かって移動させるとき、前記変形膨張体が前記一部の周囲から徐々に内側に巻き込まれていくよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の定圧変形装置。
【請求項３】
前記変形膨張体および前記定圧用膨張体は、伸縮可能な素材から成っていることを特徴とする請求項１または２記載の定圧変形装置。
【請求項４】
前記変形膨張体は、膨張したとき、所定の軸に対して垂直な断面が前記所定の軸を中心とした円形を成し、
前記操作手段は、前記所定の軸に沿って、前記変形膨張体の一部を前記変形膨張体の内側に向かって移動させることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定圧変形装置。
【請求項５】
前記変形膨張体は、膨張したとき、前記所定の軸に沿った細長い形状を成すことを特徴とする請求項４記載の定圧変形装置。
【請求項６】
前記操作手段は、前記変形膨張体の一部を前記変形膨張体の内側で往復移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定圧変形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定圧変形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、細胞を用いて３次元の組織構築を目指す研究が行われつつある。そのような３次元組織の一つとして、血管や消化管などのチューブ状構造があり、人の体内における管腔臓器として重要な役割を果たすため、組織構築の早期実現が望まれている。また、チューブ状構造の組織構築に関連して、脱細胞化した小腸などの管腔状内壁面へ、簡易かつ確実に細胞シートを貼り付ける装置の開発が期待されている。
【０００３】
そのような装置として、従来、バルーンの外面に細胞シート等の治療用物質を搭載しておき、管腔内でバルーンを膨張させて、脱細胞化した管腔状内壁面などの患部に治療用物質を投与し、投与後にバルーンを収縮させて管腔内から引き抜くよう構成された生体管路内処置デバイスがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の装置では、バルーンを収縮させるとき、治療用物質がバルーンに付着したまま戻ってきてしまい、治療用物質を患部に投与できないことがあるという問題があった。そこで、この問題を解決するために、本発明者等は、図３に示すように、袋状の円形断面膜５１の表面に細胞シート５２を搭載し、円形断面膜５１を膨張させて細胞シート５２を管腔状内壁面５３に貼り付け、その後円形断面膜５１の先端から折り返すことにより、細胞シート５２を管腔状内壁面５３に付着させた状態で円形断面膜５１から剥がして移載動作を行う、膨張式貼り付け機構を開発している（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７９７８３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】多田隈建二郎、原口裕次、清水達也、大和雅之、岡野光夫、「生体チューブ状構造作製を実現する連動式巻取り機構」、日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会２０１５  論文集、1P1-O07
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１に記載の膨張式貼り付け機構では、細胞シート貼り付け後の先端からの円形断面膜の折り返し動作に伴い、袋状の円形断面膜の内側の体積が小さくなるため、その内圧が相対的に高くなってしまい、周囲の管腔状内壁に悪影響を与えるという課題があった。また、内圧を一定にするために、定圧バルブを設けることも考えられるが、定圧バルブによる圧力調整が折り返し動作に追いつかず、内圧の上昇を抑えることができないという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、先端からの折り返し時に内圧を一定に保つことができ、管腔内で使用されたとき、周囲の内壁に悪影響を与えるのを防止することができる定圧変形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る定圧変形装置は、内側に気体を入れて膨張する変形膨張体と、内側に気体を入れて膨張する定圧用膨張体と、前記変形膨張体の一部を前記変形膨張体の内側に向かって移動させて、前記変形膨張体を変形可能に設けられた操作手段とを有し、前記変形膨張体の内側と前記定圧用膨張体の内側との間で互いに通気可能に構成されており、前記定圧用膨張体は、前記操作手段により前記変形膨張体を変形させたとき、前記変形膨張体の内側の体積と前記定圧用膨張体の内側の体積との和が変化しないよう、変形可能に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る定圧変形装置は、操作手段により変形膨張体の一部をその内側に向かって移動させることにより、変形膨張体を内側に向かって折り返すことができる。このとき、変形膨張体の内側の体積は減少するが、変形膨張体の内側と定圧用膨張体の内側との間で互いに通気可能に構成されているため、変形膨張体の内側の気体が定圧用膨張体の内側に移動し、変形膨張体の内側の体積と定圧用膨張体の内側の体積との和は変化しない。このように、変形膨張体の変形に合わせて定圧用膨張体が変形することにより、変形膨張体の内側の体積と定圧用膨張体の内側の体積との和を一定に維持することができるため、変形膨張体の内圧を一定に保つことができる。
【００１１】
本発明に係る定圧変形装置は、例えば、脱細胞化した小腸などの管腔状内壁面へ細胞シートを貼り付けるのに使用することができる。すなわち、変形膨張体の表面に細胞シートを搭載し、管腔内で変形膨張体を膨張させて細胞シートを所望の管腔状内壁面に貼り付け、その後、変形膨張体を変形させて折り返すことにより、細胞シートを管腔状内壁面に付着させた状態で変形膨張体から剥がして移載動作を行うことができる。このとき、変形膨張体を折り返して細胞シートを端から剥がしていくため、細胞シートが変形膨張体から剥がれやすく、容易かつ確実に管腔状内壁面へ細胞シートを貼り付けることができる。また、変形膨張体を折り返すとき、変形膨張体の内圧を一定に保つことができるため、周囲の内壁に過大な圧力を加えて悪影響を与えるのを防止することができる。
【００１２】
本発明に係る定圧変形装置は、変形膨張体の内側の体積と定圧用膨張体の内側の体積との和が、変形膨張体の膨張時の体積と定圧用膨張体の膨張時の体積との和から、変形膨張体の膨張時の体積と最大折り返し時の体積との差を差し引いた値以下になっていることが好ましい。この場合、変形膨張体の変形時に、変形膨張体の内側の体積と定圧用膨張体の内側の体積との和が常に変化しないよう、定圧用膨張体を変形させることができる。また、本発明に係る定圧変形装置は、細胞シートの貼り付けだけでなく、変形膨張体の折返し位置で物体を把持するグリッパ装置など、他の用途にも使用することができる。
【００１３】
本発明に係る定圧変形装置は、前記操作手段により前記変形膨張体の一部を前記変形膨張体の内側に向かって移動させるとき、前記変形膨張体が前記一部の周囲から徐々に内側に巻き込まれていくよう構成されていることが好ましい。この場合、変形膨張体の一部を中心として、変形膨張体をスムーズに折り返すことができる。
【００１４】
本発明に係る定圧変形装置で、前記変形膨張体および前記定圧用膨張体は、伸縮可能な素材から成っていることが好ましい。この場合、変形膨張体や定圧用膨張体の部分的な変形に柔軟に対応することができる。このため、例えば、管腔の内壁の形状に凹凸があっても、その凹凸に合わせて変形膨張体が変形して膨張し、細胞シートを確実に貼り付けることができる。
【００１５】
本発明に係る定圧変形装置で、前記変形膨張体は、膨張したとき、所定の軸に対して垂直な断面が前記所定の軸を中心とした円形を成し、前記操作手段は、前記所定の軸に沿って、前記変形膨張体の一部を前記変形膨張体の内側に向かって移動させることが好ましい。また、前記変形膨張体は、膨張したとき、前記所定の軸に沿った細長い形状を成すことが好ましい。これらの場合、所定の軸に対して対称な形状を成す変形膨張体を、均一に折り返すことができる。また、変形膨張体が膨張時に細長い形状を成すことにより、細長い管腔等の内部で使用しやすい。
【００１６】
本発明に係る定圧変形装置で、前記操作手段は、前記変形膨張体の一部を前記変形膨張体の内側で往復移動可能に構成されていることが好ましい。この場合、変形膨張体の内圧を一定に保った状態で、変形膨張体の膨張と折り返しとを繰り返し行うことができる。このため、細胞シートの貼り付け作業等を、繰り返し行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、先端からの折り返し時に内圧を一定に保つことができ、管腔内で使用されたとき、周囲の内壁に悪影響を与えるのを防止することができる定圧変形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の定圧変形装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の定圧変形装置の変形例を示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）Ａ−Ａ’断面図である。
【図３】従来の膨張式貼り付け機構の使用状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態の定圧変形装置を示している。
図１に示すように、定圧変形装置１０は、変形膨張体１１と定圧用膨張体１２と操作手段１３とを有している。
【００２０】
変形膨張体１１および定圧用膨張体１２は、伸縮性を有するポリウレタン製で、内側に気体を入れて膨張可能な袋状を成している。変形膨張体１１および定圧用膨張体１２は、膨張したとき、細長い円柱形状を成すよう形成されており、それぞれ一端に開口１１ａ，１２ａを有している。これにより、変形膨張体１１および定圧用膨張体１２は、膨張したとき、円柱の中心軸に対して垂直な断面が円形になるようになっている。
【００２１】
操作手段１３は、両端が塞がれた、細長いチューブ状のロッドから成っている。操作手段１３は、一方の端部１３ａが変形膨張体１１の開口１１ａからその内側に、他方の端部１３ｂが定圧用膨張体１２の開口１２ａからその内側に挿入されている。操作手段１３は、変形膨張体１１および定圧用膨張体１２の中心軸に沿って配置されている。操作手段１３は、一方の端部１３ａが変形膨張体１１の開口１１ａとは反対側の他端（先端）に、他方の端部１３ｂが定圧用膨張体１２の開口１２ａとは反対側の他端（先端）に取り付けられている。また、操作手段１３は、変形膨張体１１および定圧用膨張体１２の内側から気体が抜けないよう、側面と変形膨張体１１の開口１１ａとの隙間、および側面と定圧用膨張体１２の開口１２ａとの隙間をそれぞれ気密的に塞ぐ１対の密閉部材１４ａ，１４ｂを有している。各密閉部材１４ａ，１４ｂは、操作手段１３の側面の一部が常に露出するよう、間隔をあけて取り付けられている。また、各密閉部材１４ａ，１４ｂは、操作手段１３の長さ方向に沿って往復移動可能に取り付けられている。
【００２２】
操作手段１３は、それぞれ変形膨張体１１の内側と定圧用膨張体１２の内側との間で互いに通気可能に、両端側の側面に開口１３ｃ，１３ｄを有している。また、操作手段１３は、各密閉部材１４ａ，１４ｂの間の側面に、変形膨張体１１および定圧用膨張体１２の内側に気体を注入するための密閉可能な注入口（図示せず）を有している。
【００２３】
定圧変形装置１０は、操作手段１３で変形膨張体１１の他端を引くことにより、変形膨張体１１の中心軸に沿って、変形膨張体１１の一部を、変形膨張体１１の先端から変形膨張体１１の内側に向かって移動可能になっている。また、操作手段１３により、変形膨張体１１の一部を変形膨張体１１の内側で往復移動可能になっている。定圧変形装置１０は、操作手段１３により変形膨張体１１の一部をその内側に向かって移動させるとき、変形膨張体１１がその一部の周囲から徐々に内側に巻き込まれていくよう構成されている。
【００２４】
同様に、定圧変形装置１０は、操作手段１３で定圧用膨張体１２の他端を引くことにより、定圧用膨張体１２の中心軸に沿って、定圧用膨張体１２の一部を、定圧用膨張体１２の先端から定圧用膨張体１２の内側に向かって移動可能になっている。また、操作手段１３により、定圧用膨張体１２の一部を定圧用膨張体１２の内側で往復移動可能になっている。定圧変形装置１０は、操作手段１３により定圧用膨張体１２の一部をその内側に向かって移動させるとき、定圧用膨張体１２がその一部の周囲から徐々に内側に巻き込まれていくよう構成されている。
【００２５】
定圧変形装置１０は、変形膨張体１１の内側から外側および外側から内側に向かう操作手段１３の移動と、定圧用膨張体１２の外側から内側および内側から外側に向かう操作手段１３の移動とが、それぞれ連動するよう構成されている。これにより、定圧変形装置１０は、操作手段１３により変形膨張体１１を変形させたとき、定圧用膨張体１２も変形して、変形膨張体１１の内側の体積と定圧用膨張体１２の内側の体積との和が変化しないようになっている。
【００２６】
次に、作用について説明する。
定圧変形装置１０は、操作手段１３により変形膨張体１１の一部をその内側に向かって移動させることにより、変形膨張体１１を内側に向かって折り返すことができる。このとき、変形膨張体１１の内側の体積は減少するが、変形膨張体１１の内側と定圧用膨張体１２の内側との間で互いに通気可能に構成されているため、変形膨張体１１の内側の気体が定圧用膨張体１２の内側に移動し、変形膨張体１１の内側の体積と定圧用膨張体１２の内側の体積との和は変化しない。このように、変形膨張体１１の変形に合わせて定圧用膨張体１２が変形することにより、変形膨張体１１の内側の体積と定圧用膨張体１２の内側の体積との和を一定に維持することができるため、変形膨張体１１の内圧を一定に保つことができる。
【００２７】
定圧変形装置１０は、変形膨張体１１の内側の体積と定圧用膨張体１２の内側の体積との和を、変形膨張体１１の膨張時の体積と定圧用膨張体１２の膨張時の体積との和から、変形膨張体１１の膨張時の体積と最大折り返し時の体積との差を差し引いた値以下にしておく。これにより、変形膨張体１１の変形時に、変形膨張体１１の内側の体積と定圧用膨張体１２の内側の体積との和が常に変化しないよう、定圧用膨張体１２を変形させることができる。
【００２８】
定圧変形装置１０は、例えば、脱細胞化した小腸などの管腔状内壁面へ細胞シートを貼り付けるのに使用することができる。すなわち、変形膨張体１１の表面に細胞シートを搭載し、管腔内で変形膨張体１１を膨張させて細胞シートを所望の管腔状内壁面に貼り付け、その後、変形膨張体１１を変形させて折り返すことにより、細胞シートを管腔状内壁面に付着させた状態で変形膨張体１１から剥がして移載動作を行うことができる。このとき、変形膨張体１１を折り返して細胞シートを端から剥がしていくため、細胞シートが変形膨張体１１から剥がれやすく、容易かつ確実に管腔状内壁面へ細胞シートを貼り付けることができる。また、変形膨張体１１を折り返すとき、変形膨張体１１の内圧を一定に保つことができるため、周囲の内壁に過大な圧力を加えて悪影響を与えるのを防止することができる。
【００２９】
定圧変形装置１０は、変形膨張体１１が膨張時に細長い円柱形状を成すため、細長い管腔等の内部で使用しやすい。なお、定圧変形装置１０は、細胞シートの貼り付けだけでなく、変形膨張体１１の折返し位置で物体を把持するグリッパ装置など、他の用途にも使用することができる。
【００３０】
定圧変形装置１０は、変形膨張体１１および定圧用膨張体１２が伸縮性を有するポリウレタン製であるため、変形膨張体１１や定圧用膨張体１２の部分的な変形に柔軟に対応することができる。このため、例えば、管腔の内壁の形状に凹凸があっても、その凹凸に合わせて変形膨張体１１が変形して膨張し、細胞シートを確実に貼り付けることができる。
【００３１】
また、定圧変形装置１０は、操作手段１３で変形膨張体１１の一部を往復移動させることにより、変形膨張体１１の内圧を一定に保った状態で、変形膨張体１１の膨張と折り返しとを繰り返し行うことができる。これにより、細胞シートの貼り付け作業等を、繰り返し行うことができる。
【００３２】
なお、図２に示すように、定圧変形装置１０で、操作手段１３は、可撓性のチューブ２１と、操作用紐体２２とを有し、チューブ２１は、変形膨張体１１の内側と定圧用膨張体１２の内側との間で互いに通気可能に、両端が変形膨張体１１の開口１１ａおよび定圧用膨張体１２の開口１２ａに気密的に固定されており、操作用紐体２２は、一端２２ａが変形膨張体１１の他端に固定され、変形膨張体１１、定圧用膨張体１２およびチューブ２１の内側を通り、定圧用膨張体１２の他端を気密的に貫通して、他端２２ｂが外部に配置されていてもよい。
【００３３】
図２に示す場合、操作用紐体２２の他端２２ｂを定圧用膨張体１２から外側に向かって引くことにより、変形膨張体１１の他端がその内側に向かって引かれ、変形膨張体１１の一部を、変形膨張体１１の先端から変形膨張体１１の内側に向かって移動させることができる。また、操作用紐体２２の他端２２ｂを定圧用膨張体１２に向かって押しつつ、定圧用膨張体１２を手などで収縮させることにより、変形膨張体１１を再び膨張させることができる。このように、変形膨張体１１の変形時に、変形膨張体１１の内側の体積と定圧用膨張体１２の内側の体積との和が一定に維持されるため、変形膨張体１１の内圧を一定に保つことができる。
【００３４】
また、図２に示す場合、チューブ２１が可撓性であるため、変形膨張体１１に対して定圧用膨張体１２を任意の位置に配置して使用することができる。なお、操作用紐体２２は、変形膨張体１１の内側と定圧用膨張体１２の内側に位置する両端部２２ｃ，２２ｄが、曲がりにくい硬い材質から成り、その間の部分が可撓性の材質から成ることが好ましい。この場合、変形膨張体１１および定圧用膨張体１２の中心軸に沿って操作用紐体２２を動かすことができ、変形膨張体１１の折り返しおよび膨張を、均一かつスムーズに行うことができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  定圧変形装置
１１  変形膨張体
１１ａ  開口
１２  定圧用膨張体
１２ａ  開口
１３  操作手段
１３ａ  一方の端部
１３ｂ  他方の端部
１３ｃ，１３ｄ  開口
１４ａ，１４ｂ  密閉部材
２１  チューブ
２２  操作用紐体
【図１】
2017153702.tif 000003
【図２】
2017153702.tif 000004
【図３】
2017153702.tif 000005