(57)【要約】  軟組織に挿入する、微小電極、温度センサ、光学センサ、光ファイバ、温度制御素子、及び微小透析用プローブより選択されるデバイスは、遠位末端部を備える本体と、末端部に接する水性体液によってゲルを形成することができるゼラチンなどの薬剤の層とを備える。末端部及びゲル形成層の温度は、挿入前から挿入までの時間、３０℃超えで体温未満である。挿入方法、挿入組立体、及びデバイスの使用法も開示する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電極、温度センサ、光学センサ、光ファイバ、温度制御素子、微小透析用プローブより選択される、軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内へ挿入するデバイスであって、
遠位端及び近位端の間に延在し、前記遠位端から近位方向に延出する遠位末端部を具備するデバイス本体と、
任意選択で、前記遠位末端部又はその一部に配置される、水性体液と接触した状態では溶解も膨潤もしない、１種又は複数種類の材料の１層又は複数の層と、
前記遠位末端部を覆う、水性体液と接触状態でゲルを形成することができる材料の層と
を備え、前記遠位末端部、水性体液と接触した状態では溶解も膨潤もしない、１種又は複数種類の材料の前記１層又は複数の層、及び水性体液と接触状態でゲルを形成することができる材料の前記層は、挿入前から挿入までの時間、体温を実質的に下回る温度、具体的には３０℃を超え、より好ましくは４０℃を超えて、体温未満の温度を有し、前記遠位末端部、水性体液と接触した状態では溶解も膨潤もしない、１種又は複数種類の材料の前記１層又は複数の層、及び水性体液と接触状態でゲルを形成することができる材料の前記層は、任意選択で氷層に覆われる、デバイス。
【請求項２】
前記遠位末端部は、挿入前の状態で、前記遠位末端部が氷層で覆われていないことを条件として、−７℃から３℃、特に−３℃から１℃、さらにより好ましくは−１℃から０℃の範囲に含まれる温度を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記デバイスの前記遠位部分は、挿入前の状態で、前記遠位末端部が氷層で覆われていることを条件として、−７℃から０℃、特に−３℃から０℃、さらにより好ましくは−１℃から０℃など、−２０℃から０℃の範囲に含まれる温度を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記遠位部分の前記範囲に含まれる前記温度は、径方向に高くなる、請求項２又は３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記デバイスの近位部の前記温度は、前記遠位末端部の前記温度より低く、特に２℃又は５℃以上低い、請求項２から４までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記デバイス本体は導電性材料でできた電極本体であり、水性体液と接触状態では溶解も膨潤もしない１種又は複数種類の材料の前記１層又は複数の層は、電気絶縁材料でできている、請求項１から３までのいずれか一項に記載の微小電極。
【請求項７】
前記電極本体の近位部分に取り付けられ、前記電極本体と熱が伝導するよう接触する冷却手段を備える、請求項６に記載の微小電極。
【請求項８】
前記冷却手段はヒート・シンクであるか又は前記ヒート・シンクを備える、請求項７に記載の微小電極。
【請求項９】
前記ヒート・シンクは、金属、具体的には銅、鉄、鋼、鉛、クロム、ニッケル、銀、金、及びその合金など、比重の大きい合金の金属でできている、請求項８に記載の微小電極。
【請求項１０】
前記冷却手段はペルチェ素子であるか又は前記ペルチェ素子を備える、請求項７に記載の微小電極。
【請求項１１】
前記ペルチェ素子は、前記微小電極に取り付け可能であり、且つ前記微小電極から取外し可能である、請求項１０に記載の微小電極。
【請求項１２】
前記冷却手段は、低温で冷却剤、具体的にはドライ・アイスで少なくとも部分的に満たされた空隙を有するコンテナを備える、請求項７に記載の微小電極。
【請求項１３】
前記コンテナは閉じている、請求項１２に記載の微小電極。
【請求項１４】
前記冷却剤はドライ・アイスであり、前記コンテナの空隙は、前記電極本体内、又は水性体液と接触した状態でゲルを形成することができる材料の前記層内に配置されるチャネルの一端と連通し、前記チャネルの他端は周囲へ開口している、請求項１２に記載の微小電極。
【請求項１５】
前記コンテナは、前記微小電極に取り付け可能であり、且つ前記微小電極から取外し可能である、請求項１２に記載の微小電極。
【請求項１６】
微小電極の束又はアレイを含む、請求項１から１５までのいずれか一項に記載の微小電極。
【請求項１７】
前記デバイス本体は、前記末端部を構成するか、又は前記末端部に備えられる、ＵＶ、可視、又はＩＲ光の検出器であるか又は備える、請求項１から５までのいずれか一項に記載の光学センサ。
【請求項１８】
前記デバイス本体は、熱電対であるか、又は前記熱電対を備える、請求項１から５までのいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項１９】
前記デバイス本体は、光ファイバの遠位末端部分であるか、又は前記遠位末端部分を備える、請求項１から５までのいずれか一項に記載の光導体。
【請求項２０】
前記デバイス本体は、任意選択で、ヒート・シンク、ペルチェ素子、熱伝導のやり方でその遠位端に取り付けられた、ドライ・アイスなどの冷却剤で満たされたコンテナのいずれかを備える、細長い金属棒である、請求項１から５までのいずれか一項に記載の温度制御素子。
【請求項２１】
前記デバイス本体は、半透膜部を設けられた水性流体の導管を備える前記プローブで構成される、請求項１から５までのいずれか一項に記載の微小透析用プローブ。
【請求項２２】
水性体液と接触状態でゲルを形成することができる材料の前記層は、薬理学的活性剤を含む、請求項１から２１までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２３】
水性体と接触状態でゲルを形成することができる材料の前記層は、その膨潤及び溶解特性に関して異なる２層以上の副層を備える、請求項１から２２までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２４】
内層は、水性体液と接触した状態で、外層より容易に膨潤及び溶解する、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
デバイスと、管腔を備える外科用カニューレ又は針を含む、前記デバイスとは別個の冷却手段とを備え、前記管腔内の前記デバイスは使い捨てである、請求項１から２４までのいずれか一項に記載の前記デバイスを軟組織内に挿入する組立体。
【請求項２６】
前記デバイスを備える前記カニューレの温度は、３０℃又は４０℃以上で体温未満の温度など、実質的に体温未満である、請求項２５に記載の組立体。
【請求項２７】
軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内へ、請求項１から２４までのいずれか一項に記載のデバイスを挿入する方法であって、
管腔を具備する外科用カニューレ又は針を備えるステップと、
前記デバイスの遠位端が前記カニューレの遠位開口部に向かう状態で、前記デバイスを前記管腔内に配置するステップと、
前記カニューレを、体温未満の３０℃又は４０℃の温度など、実質的に体温未満の温度に、前記カニューレを前記温度にするのに十分な時間冷却するステップと、
前記冷却されたカニューレを、所望の深さまで前記組織内に挿入するステップと、
前記カニューレの前記遠位開口部から前記デバイスを排出し、次いで前記カニューレを引き抜くか、又は前記デバイスを前記所望の位置に維持しながら前記カニューレを引き抜くステップと
を含む、方法。
【請求項２８】
軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内へ、請求項１から２４までのいずれか一項に記載のデバイスを挿入する方法であって、
前記組織内に、生体適合材料、具体的にはゼラチンの水性ゲルで満たされたチャネルを設けるステップと、
たとえば注射器を用いて、前記デバイスを前記チャネル内に挿入するステップと
を含む、方法。
【請求項２９】
軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内へ、又は生体適合剤、具体的にはゼラチンの水性ゲルで満たされた前記組織内のチャネルの中へ挿入する、請求項１から２４までのいずれか一項に記載の前記デバイス又は請求項２５及び２６に記載の前記組立体の使用法。
【請求項３０】
本発明のデバイスを２つ以上備える組立体。
【請求項３１】
壁、下端部、及び上端部、前記上端部から前記下端部に向かって延在し、開口する上端部、及び遠位端がいちばん先にある状態で挿入されることによってデバイスを受容するよう適合される直径を有するチャネルを備え、装置は、冷却流体用の開口端を具備する導管を備え、前記壁の温度を、前記装置の下端部から前記装置の上端部に向かって低くするようなやり方で制御するよう設計される、請求項１から２４までのいずれか一項に記載の前記デバイスを冷却する装置。
【請求項３２】
前記導管は、前記装置の上側部分から下側部分に延出する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記導管は、前記下端部に向かって細くなっている、請求項３１又は３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記壁の質量は、前記下端部に向かって増加する、請求項３０から３３までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】
前記流体は、−５℃より高い温度、特に−１０℃又は−２０℃より高い温度では凝固しない液体である、請求項３０から３４までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項３６】
外科用カニューレ又は針、及び本発明のデバイスを軟組織内に挿入するための針のチャネルへの挿入部の組合せであって、同一平面又は同一湾曲面を有する、接合される遠位箇所の組合せを設けるように、前記チャネル内での前記挿入部の遠位への移動を止めることができる手段を備える、組合せ。
【請求項３７】
前記遠位箇所は非対称である、請求項３６に記載の組合せ。
【請求項３８】
前記遠位箇所は対称である、請求項３６に記載の組合せ。
【請求項３９】
前記針の遠位部分は、水性体液との接触でゲルを形成することができる薬剤で覆われる、請求項３６から３８までのいずれか一項に記載の組合せ。
【請求項４０】
前記遠位部分上のゲルを形成することができる前記薬剤は、氷で覆われる、請求項３９に記載の組合せ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟組織、詳細には神経組織又は内分泌組織内に挿入する診断及び／又は治療デバイス、このデバイス及び挿入手段を備える挿入組立体、このデバイスを神経組織内へ挿入する方法、並びにその使用法に関する。デバイスの好ましい実施例は、微小電極である。このデバイスの他の実施例は、温度及び光学センサ、光ファイバ、温度制御素子、微小透析用プローブなどである。
【背景技術】
【０００２】
微小電極又は他のデバイスの、軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内への挿入には、組織の損傷が伴う。挿入時、確実に電極が適切に機能するようにするには、過度の損傷を防ぐことが最も重要である。損傷を最小限に抑えるために、電極の直径を小さくすることに重点を置いた微小電極の設計や、電極に低摩擦係数の材料の被覆を施すなど、様々な措置を講じることができる。摩擦低減材料は、電極本体の大部分を覆う電気絶縁材料のように恒久的であっても、電極の挿入時及び挿入中でさえも溶解する材料のように一時的であってもよい。挿入中及び挿入時に体液中で溶解するように設計された摩擦低減材料に伴う問題は、挿入の際の摩擦低減材料の早すぎる溶解又は剥離を制御することである。具体的には、摩擦低減材料はゼラチンである。ゼラチンには、微小電極の一時的な被膜として使用すると、細胞の損傷を軽減するというさらなる利点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内へ挿入する時に、挿入中及び挿入時の溶解を制御した、具体的には遅らせた状態にある、体液中に溶解可能な摩擦低減材料で覆われた、前述の種類のデバイス、具体的には微小電極を提供することである。
【０００４】
別の目的は、この種のデバイス、具体的には微小電極、及び組織内へ微小電極を挿入するための別個の手段を備える組立体を提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、かかる微小電極の束及びアレイ、並びにかかる束のアレイを提供することである。
【０００６】
本発明のさらに別の目的は、別個の挿入手段を使用して、本発明のデバイス、具体的には微小電極を神経組織内に挿入する方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、以下の課題を解決するための手段、図面に示す多くの好ましい実施例、及び添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ゲル形成生体適合剤、具体的にはゼラチンと、温血のヒト又は動物の水性体液との接触により生じるゲルの溶解を、接触部位の温度を下げることにより遅らせることができるという洞察に基づく。
【０００９】
加えて、本発明は、軟組織内に挿入されている医療デバイスと接触状態である軟組織の温度を下げると、組織が損傷から保護されるという洞察に基づく。本発明によれば、組織に挿入されているデバイスと接触する組織の温度は、３０℃以上、具体的には４０℃以上で組織温度未満の温度などの、実質的に組織温度未満の温度であるデバイスによって冷却される。
【００１０】
ゲル形成生体適合剤は、神経組織又は内分泌組織など、軟組織内への微小電極などの医療デバイスの埋込みに有用である。ゲル形成剤は、デバイス上に単層又は多層の形態で塗布され、水性体液と接触した状態で膨潤する被膜を形成し、次いで流体内で溶解するか、又は分解時に流体内で溶解する。このように覆われた医療デバイスを軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内に挿入することにより、組織が損傷から保護される。埋込み部位の温度を適度に、たとえば５℃、１０℃、又は１５℃だけ下げるだけで、２倍以上の時間など、ゲルの溶解を実質的に遅らせるのに十分である場合が多い。
【００１１】
温血動物のゼラチンは、体温で水性体液と接触すると急速に膨潤し、生来の体温で溶解する一方、約３０℃以下の温度で、且つ／又はゼラチンを架橋することにより、ゼラチンの溶解は実質的に減少する。２０℃未満の温度では、さらに溶解が遅れる。冷血動物のゼラチン、特に魚のゼラチンは、温血動物の体温未満の温度など、より低い温度で既に溶解している。これは、本発明で使用するゼラチンを選択する際に考慮しなければならない。相異なる供給源からのゼラチンと架橋されたゼラチンとの組合せを使用することも、本発明の範囲内にある。３００未満のブルーム強度のゼラチンの使用が好ましい。
【００１２】
他の好ましいゲル形成材料には、天然及び架橋形態のヒアルロン酸、ホエイプロテイン、大豆プロテイン、カゼイン、アラビノキシラン、ガラクタン、ガラクトマンナン、リケナン、キシラン、ヒドロキシメチルプロピルセルロースなどのセルロース誘導体、キトサン、アラビアゴム、カルボキシビニルポリマー、ポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、プルラン、ポリビニルピロリドン、カラヤガム、ペクチン、キサンタンガム、トラガカント、アルギン酸、キチン、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリグリコール酸とポリ乳酸の共重合体、ポリ乳酸とポリエチレンオキシドの共重合体、ポリエチレングリコール、ポリジオキサノン、フマル酸ポリプロピレン、ポリ（エチルグルタメート−ｃｏ−グルタミン酸）、ポリ（ｔｅｒｔ−ブチルオキシカルボニルメチルグルタメート）、ポリカプロラクトン、ポリ（カプロラクトン−ｃｏ−ブチルアクリレート）、ポリヒドロキシブチレート及びその共重合体、ポリ（Ｄ、Ｌ−ラクチド−ｃｏ−カプロラクトン）、ポリ（グリコリド−ｃｏ−カプロラクトン）、ポリ（リン酸エステル）、ポリ（アミノ酸）、ポリ（ヒドロキシブチレート）、ポリデプシドペプチド、無水マレイン酸共重合体、ポリホスファゼン、ポリイミノカーボネート、ポリ［（７．５％ジメチル−トリメチレンカーボネート）−ｃｏ−（２．５％トリメチレンカーボネート）］、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコールのホモポリマー、ヒドロキシメチルメタクリレート、ヒドロキシル又はアミノ末端ポリエチレングリコール、メタクリル酸やメタクリルアミドなどのアクリレート系共重合体、ヘパラン硫酸、ＲＧＤペプチド、ポリエチレンオキシド、コンドロイチン硫酸、ＹＩＧＳＲペプチド、ケラタン硫酸、ＶＥＧＦ生体模倣ペプチド、パールカン（ヘパラン硫酸プロテオグリカン２）、ラミニンα−１鎖ペプチドを含むＩｌｅ−Ｌｙｓ−Ｖａｌ−Ａｌａ−Ｖａｌ（ＩＫＶＡＶ）、修飾されたヘパリン、フィブリンの断片、及びその組合せが含まれる。
【００１３】
ゲル形成生体適合剤の層又は被膜には、１種又は複数種類の薬理学的活性剤が含まれ得る。好ましい薬剤には、アルブミン、ヘパリン、小分子神経伝達物質などの神経伝達物質（たとえば、アセチルコリン、ドーパミン、セロトニン、ヒスタミン、ノルエピネフリン、及びエピネフリン）、アミノ酸（たとえば、ＧＡＢＡ、グリシン、及びグルタミン酸）、神経活性ペプチド（たとえば、ブラジキニン、サブスタンスＰ、ニューロテンシン、エンドルフィン、エンケファリン、ダイノルフィン、ニューロペプチドＹ、ソマトスタチン、コレシストキニン）及び可溶性の気体（たとえば、一酸化窒素）が含まれる。他の好ましい薬剤には、第ＶＩＩＩ因子又はその機能的誘導体などの凝固因子、第ＩＸ因子と、第ＩＩ因子と、第ＶＩＩ因子と、第Ｘ因子との組合せ、第ＩＸ因子、フォン・ヴィレブランド因子と第ＶＩＩＩ因子との組合せ、第ＶＩＩａ因子又はヒト繊維素原が含まれる。さらに好ましい薬理学的活性剤は、ＮＯ、特にニトログリセリン又はその機能的誘導体の生成を促進する薬物など、血管収縮を制御する薬剤である。影響を受けた血管の詰まりによる局所血管収縮が脳梗塞を引き起こすリスクがある場合、たとえば、クロピドグレル、チクロピジン、アセチルサリチル酸、ジピラミドール、イロプロスト、アブシキシマブ、エプチフィバチド、チロフィバンなど、血小板凝集に対する薬物を使用することができる。
【００１４】
ゲル形成生体適合剤の層若しくは被膜、又は２層以上の層の最外層若しくは被膜は、溶解を遅らせる層、具体的には、トリラウリン酸グリセリルを含む、若しくはトリラウリン酸グリセリルからなる層などの脂質層、ポリビニルアルコール／ポリエチレングリコールグラフトポリマーの層、又は粘液の層で覆うことができる。
【００１５】
水性体と接触状態でゲルを形成することができる材料の層又は被膜は、その膨潤及び溶解特性に関して異なる２層以上の副層、具体的には外層より容易に膨潤し溶解できる内層を備えることができる。
【００１６】
本発明の好ましい態様によれば、ゲル形成剤の層又は被膜は、組織内に挿入される前に氷の被膜を備えることができる。氷層を設けるために、微小電極を、−１０℃又は−２０℃未満、或いはさらに−６０℃又は−８０℃未満など、０℃を大幅に下回って冷却し、次いで０．５秒又は１秒、さらには５秒又は１０秒間以上など、短い時間冷水に浸し、取り出す必要がある。
【００１７】
本発明はさらに、かかる溶解の遅延に必要な温度低下を、埋め込まれるべきデバイスによって実現することができるという洞察に基づく。デバイスの埋込みにおいて温度を低くすることで恩恵を受ける、ゼラチンなどの水性体液と接触状態でゲルを形成することができる薬剤を有する又は備えるデバイスには、微小電極、温度センサ、光学センサ、光ファイバ、温度制御素子、微小透析用プローブなどが含まれる。
【００１８】
本発明によれば、本発明のデバイスの例示的な実施例として、軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内に挿入するための微小電極が提供され、微小電極は、遠位端と近位端との間に延在する細長い電極本体と、近位端から延出する電極本体の一部の電気絶縁層の第１の部分と、絶縁層の少なくとも遠位部分を覆うように電極本体の遠位端から延出し、水性体液と接触状態でゲルを形成する薬剤の層とを備え、電極本体及び層の挿入温度は、挿入前から挿入までの時間に、実質的に体温より低い挿入温度、具体的には３０℃を超え、より好ましくは４０℃を超えて体温未満の温度である。
【００１９】
本発明の微小電極は、１００μｍ以下、具体的には５０μｍ以下、３０μｍ以下、又は１２μｍ以下の好ましい幅を有する。
【００２０】
本発明の微小電極の長さは、その所期の挿入深さに適合されることが好ましい。
【００２１】
本発明の微小電極は、単一の微小電極か、若しくは微小電極の束又はアレイ、さらには微小電極の束のアレイにも関係するものであり得る。微小電極の束は、恒久的又は一時的なやり方で、互いにほぼ並列に取り付けられた２つ以上の微小電極を備え、ここで一時的なやり方とは、神経組織又は内分泌組織内に挿入された時、具体的には組織内の体液と接触する時に、微小電極が取り付けから外されることを意味する。
【００２２】
微小電極の本体は、金、白金、イリジウム、銀、銅、ステンレス鋼、タングステンなどの熱伝導性及び電気伝導性の良い金属でできているか、かかる金属を含むか、又はその合金であることが好ましいが、導電性ポリマー、炭素、又はその組合せでできていてもよい。
【００２３】
好ましい実施例によれば、微小電極本体の近位端は、体温よりもかなり低い温度、具体的には１０℃未満、より好ましくは５℃未満、さらにより好ましくは０℃未満、さらに−１０℃未満又は−２０℃未満の温度のヒート・シンクなどの冷却源と、熱的に接触状態にある。特定の好ましい実施例によれば、冷却源はペルチェ素子であるか、又はペルチェ素子を含む。
【００２４】
本発明の好ましい実施例によれば、挿入直前又は直後の状態のデバイスの近位部分は、遠位部分のためのヒート・シンクとして機能するように、デバイスの遠位部分よりも低い温度であり、それによってデバイスが温まるのを遅らせる。
【００２５】
より一般的には、本発明は、微小電極、温度センサ、光学センサ、光ファイバ、温度制御素子、微小透析用プローブより選択される、軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内へ挿入するデバイスによって具現化され、以下を備える。
−  遠位端と近位端との間に延在し、遠位端から近位方向に延出する遠位末端部を具備するデバイス本体。
−  任意選択で、遠位末端部又はその一部に配置される、水性体液と接触した状態では溶解も膨潤もしない、１種又は複数種類の非導電性材料の１層又は複数の層。
−  遠位末端部を覆う、水性体液と接触状態でゲルを形成することができる材料の層。
ここで、遠位末端部、水性体液と接触した状態では溶解も膨潤もしない、１種又は複数種類の材料の１層又は複数の層、及び水性体液と接触状態でゲルを形成できる材料の層は、挿入前から挿入までの時間、体温を実質的に下回る温度、具体的には３０℃を超え、より好ましくは４０℃を超えて、体温未満の温度であり、
ここで、遠位末端部、水性体液と接触した状態では溶解も膨潤もしない、１種又は複数種類の材料の１層又は複数の層、及び水性体液と接触状態でゲルを形成できる材料の層は、任意選択で氷層に覆われる。
【００２６】
水性体液と接触した状態では溶解も膨潤もしない、１種又は複数種類の材料の１層又は複数の層は、電気絶縁体、すなわち非導電性であることが好ましい。
【００２７】
本発明の好ましい態様によれば、遠位末端部は、挿入前の状態で、遠位部が氷層で覆われていないことを条件として、−７℃から３℃、特に−３℃から１℃、さらにより好ましくは−１℃から０℃の範囲に含まれる温度である。
【００２８】
本発明の別の好ましい態様によれば、遠位末端部は、挿入前の状態で、遠位末端部が氷層で覆われていることを条件として、−７℃から０℃、特に−３℃から０℃、さらにより好ましくは−１℃から０℃など、−２０℃から０℃の範囲に含まれる温度である。
【００２９】
遠位末端部の温度は、径方向に高くなることが好ましい。
【００３０】
デバイスの温度が、特に２℃以下、５℃以下、又はそれ以上の範囲内で、遠位末端部から近位方向に低くなることも好ましい。
【００３１】
本発明の好ましい態様によれば、デバイスは微小電極であり、その本体は導電性材料であるか、又は導電性材料を含み、ここで、水性体液と接触した状態では溶解も膨潤もしない１種又は複数種類の材料の前記１層又は複数の層は、電気絶縁材料でできているか、又は電気絶縁材料を含む。微小電極は、ヒート・シンク、具体的には銅、鉄、鋼、鉛、クロム、ニッケル、銀、金、及びその合金など、比重の大きい金属又は金属合金の１種などの冷却手段を備えることが好ましい。冷却手段は、電極本体の近位部分に取り付けられ、電極本体に熱が伝導するよう接触していることが好ましい。冷却手段は、好ましくは電極に取り付け可能で、且つ電極から取外し可能なペルチェ素子であるか、ペルチェ素子を備えることが好ましい。冷却手段は、低温の冷却剤、具体的にはドライ・アイスで少なくとも部分的に満たされた空隙を有するコンテナ、特に閉じたコンテナを備えることも好ましい。冷却剤としてドライ・アイスを用いる好ましい実施例では、コンテナの空隙は、電極本体内、又は水性体液と接触した状態でゲルを形成できる材料の層内に配置されるチャネルの一端と連通し、チャネルの他端は周囲へ開口している。コンテナは、電極に取り付け可能であり、電極から取外し可能であることが好ましい。
【００３２】
本発明の微小電極は、微小電極の束又はアレイに含まれてもよい。
【００３３】
開示する本発明のデバイスは、やはり以下の形態である。
−  前記末端部を構成するか又は末端部に具備される、ＵＶ、可視、又はＩＲ放射線の検出器で構成されるか又は検出器を具備する本体を備える光学センサ。
−  熱電対で構成されるか又は熱電対を具備する本体を備える温度センサ。光ファイバの遠位末端部分によって構成されるか又は遠位末端部分を具備する本体を備える光ファイバ。
−  任意選択で、熱伝導のやり方でその遠位端に取り付けられた、ヒート・シンク、ペルチェ素子、及び／又はドライ・アイスなどの冷却剤で満たされたコンテナをさらに具備する、細長い金属棒の形態のデバイス本体で構成されるか又はデバイス本体を備える温度制御素子。
−  半透膜を具備する、水性流体導管を具備するデバイス本体で構成されるか又はデバイス本体を備える微小透析用プローブ。
【００３４】
本発明の２つ以上のデバイスを含む任意の組合せ、たとえば、微小電極と光ファイバとの組合せなどは、本発明の範囲内にある。
【００３５】
デバイスが使い捨てである場合に、デバイスと、管腔を備える外科用カニューレ又は針を含む、デバイスとは別個の冷却手段とを備える、本発明のデバイスを軟組織内に挿入する組立体も開示する。デバイスを軟組織内に挿入する前に、デバイスを備えるカニューレの温度は、３０℃又は４０℃以上で体温未満の温度など、ほぼ体温未満である。
【００３６】
本発明によれば、本発明のデバイス、具体的には微小電極を冷却する装置も開示し、この装置は、壁、下端部、及び上端部、上端部から下端部に向かって延在し、開口する上端部及び遠位端がいちばん先にある状態で挿入されることによってデバイスを受容するよう適合される直径を有するチャネルを備える。この装置は、冷却流体用の開口端を具備する導管を備え、壁の温度を、装置の下端部から装置の上端部に向かって低くするようなやり方で制御するよう設計される。
【００３７】
導管は、その上側部分から下側部分まで延出し、且つ／又は下端部に向かって細くなることが好ましい。装置の壁の質量は、下端部に向かって増加することが好ましい。冷却流体は、エタノールやグリコールなどの液体で、約−５℃より高い温度、特に約−１０℃又は−２０℃より高い温度では凝固しないことが好ましい。
【００３８】
さらに、本発明のデバイスを軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内に挿入する方法を開示し、以下を含む。
−  管腔を備えた外科用カニューレ又は針を備えるステップ。
−  デバイスの遠位端がカニューレの遠位開口部に向かう状態で、デバイスを管腔内に配置するステップ。
−  カニューレを、体温未満で３０℃又は４０℃の温度など、実質的に体温未満の温度に、カニューレをその温度にするのに十分な時間冷却するステップ。
−  冷却されたカニューレを、所望の深さまで組織内に挿入するステップ。
−  カニューレの遠位開口部からデバイスを排出し、次いでカニューレを引き抜くか、又はデバイスを所望の位置に維持しながらカニューレを引き抜くステップ。
【００３９】
本発明の好ましい実施例によれば、本発明のデバイスを軟組織内に挿入するための外科用カニューレ又は針は、水性体液、具体的には生来の又は修飾されたゼラチンと接触するとゲルを形成することができる薬剤の層で覆われる。任意選択で、ゲル形成剤の層は氷層で覆われる。氷層は、挿入直前に加えることができるが、挿入のかなり前に加えることもでき、その場合、氷で覆われたデバイスは、−１０°以下の温度、特に約−２０°以下の温度などの低温で保存され、挿入直前に約０℃の温度など、所望の温度まで温めることができる。
【００４０】
さらに、本発明によれば、本発明のデバイスを軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内に挿入する方法は、以下を含む。
−  組織内に、生体適合材料、具体的にはゼラチンの水性ゲルで満たされたチャネルを設けるステップ。
−  たとえば注射器を用いて、デバイスをチャネル内に挿入するステップ。
【００４１】
本発明のデバイス又は組立体を使用して、軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内へ、或いは生体適合剤、具体的にはゼラチンの水性ゲルで満たされたかかる組織内のチャネルの中へ、デバイスを挿入することができる。
【００４２】
本発明のさらに他の好ましい態様にしたがって、本発明のデバイスを軟組織内に挿入するための、外科用カニューレ又は針と、カニューレ又は針のチャネルへの挿入部との組合せを開示し、カニューレ及び挿入部の遠位面部に形成された、同一平面又は同一湾曲面を有する、接合される遠位の針先又は先端部の組合せを設けるように、チャネル内での挿入部の遠位への移動を止めることができる協働手段を備える。接合される針先は、非対称又は対称である。針の遠位部分、具体的には遠位端から近位方向に延出する部分は、水性体液と接触するとゲルを形成することができる薬剤で覆われ、針全体又は針の遠位部分がゲルを形成することができる薬剤で覆われ、任意選択で、氷層に覆われていることが好ましい。
【００４３】
微小電極などの医療デバイスを軟組織、具体的には神経組織又は内分泌組織内に埋め込むための本発明の方法は、以下を含む。
−  チャネル及びチャネル内に配置される挿入部を具備する、外科用カニューレ又は針を備えるステップであって、挿入部は、針と接合される遠位箇所を形成する時に、さらに遠位に移動するのを止める手段を具備するステップ。
−  接合された遠位箇所が形成された状態で、針を挿入部と共に軟組織内に挿入するステップ。
−  針から挿入部を引き抜くステップ。
−  針のチャネル内に医療デバイスを挿入するステップ。
−  組織から針を引き抜くステップ。
【００４４】
次に、本発明を、図面に示すいくつかの好ましい実施例を参照することによりさらに詳細に説明することにするが、図面は原寸に比例しておらず、本発明を原理的に示すことだけを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】冷却環境に配置された、微小電極の形態の本発明のデバイスの第１の実施例の、（図２のＡ−Ａ断面図に対応する）軸方向断面図である。
【図２】微小電極の形態の本発明のデバイスの第２の実施例の、軸方向Ａ−Ａ断面図である。
【図３】微小電極の形態の本発明のデバイスの第３の実施例の、図２のＡ−Ａ断面図に対応する軸方向断面図である。
【図４】微小電極の形態の本発明のデバイスの第４の実施例の、軸方向断面図である。
【図４ａ】図４の微小電極に取り付け可能な冷却剤コンテナの、軸方向Ｂ−Ｂ断面図である。
【図４ｂ】冷却剤が装填された図４ａのコンテナの、水平に配置されているが同じ断面図である。
【図４ｃ】図４の微小電極に取り付けられた、図４ｂの冷却剤が充填されたコンテナを示す図である。
【図５】軟組織内へデバイスを挿入するために冷却針の管腔内に配置された、微小電極の形態の本発明のデバイスの第５の実施例の、針挿入の中間段階での、軸方向Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５ａ】軟組織内へデバイスを挿入するために冷却針の管腔内に配置された、微小電極の形態の本発明のデバイスの第５の実施例の、針が完全に挿入された時の、軸方向Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５ｂ】軟組織内へデバイスを挿入するために冷却針の管腔内に配置された、微小電極の形態の本発明のデバイスの第５の実施例の、針引抜きの中間段階での、軸方向Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５ｃ】軟組織内へデバイスを挿入するために冷却針の管腔内に配置された、微小電極の形態の本発明のデバイスの第５の実施例の、針が完全に引き抜かれた時の、軸方向Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５ｄ】図５〜図５ｂの状態で、外すことが可能なプランジャがその近位端に取り付けられた微小電極の遠位末端部分の拡大断面図である。
【図６】温度センサの形態の本発明のデバイスの第６の実施例の、軸方向断面図である。
【図７】光学センサの形態の本発明のデバイスの第７の実施例の、軸方向断面図である。
【図８】光ファイバの形態の本発明のデバイスの第８の実施例の、軸方向断面図である。
【図９】組織温度制御素子の形態の本発明のデバイスの第９の実施例の、軸方向断面図である。
【図１０】微小透析用プローブの形態の本発明のデバイスの第１０の実施例を示す図である。
【図１１】微小電極の形態の本発明のデバイスを冷却する装置の、軸方向断面図である。
【図１１ａ】微小電極の形態の本発明のデバイスを冷却する装置の、径方向断面図である。
【図１２】図１１、図１１ａ、図１３の装置内の中央チャネル内への挿入に寸法的に適合された微小電極の、軸方向断面図である。
【図１３】微小電極の形態の本発明のデバイスを冷却する装置の、軸方向断面図である。
【図１４】軟組織内への挿入開始時及び挿入時の、外科用針と、針のチャネル内に配置される円筒形の挿入部との組合せの、軸方向断面である。
【図１４ａ】軟組織内への挿入開始時及び挿入時の、外科用針と、針のチャネル内に配置される円筒形の挿入部との組合せの、軸方向断面である。
【図１４ｂ】針の引抜き時に組織内に挿入されている挿入部の、同じ断面図である。
【図１４ｃ】組織内に配置された挿入部のチャネル内に挿入された微小電極の、同じ断面図である。
【図１４ｄ】挿入部の引抜き時に組織内に配置される微小電極の、同じ断面図である。
【図１５】図５〜５ｄの様々な微小電極の、同じ断面図である。
【図１５ａ】図５〜５ｄの様々な微小電極の、同じ断面図である。
【図１６】図１４〜図１４ｃの様々な挿入部の、同じ断面図である。
【図１６ａ】図１４〜図１４ｃの様々な挿入部の、同じ断面図である。
【図１７】図１４、図１４ａの外科用針１６１と円筒形の挿入部１６３との様々な組合せの遠位末端部分の、同じ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００４６】
図１は、細くなった遠位先端部６を具備する、たとえば、銀、金、白金、又はイリジウムでできた細長い円筒形の金属電極本体２と、その遠位端に取り付けられた柔軟な電気リード３とを備える、当技術分野の微小電極１を示す。電極本体２は、先端部６を除いて、ポリウレタン又はパリレンＣなどのポリマー材料の層４によって電気的に絶縁されている。近位端から延出する部分を除いて、電極本体２及び先端部６は、ブルーム強度１２０の乾燥ゼラチンの層５で覆われている。電極１を、その遠位先端部６がいちばん先にある状態で、試験管の形状の冷却容器７に挿入して示す。断熱され得る（図示せず）容器７には、その底部にドライ・アイス８が置かれ、装填される。電極１は、ドライ・アイス８から蒸発したガス状の二酸化炭素９により冷却される。容器内の二酸化炭素９の雰囲気の温度は、熱電対１０によって監視される。代替的又は追加的に、電極１の温度を、電極１に取り付けられた、又は電極１に組み込まれた熱電対１０によって監視することができる。柔軟な導体１０’を使って熱電対１０は表示ユニット（図示せず）に接続され、そこで測定温度を読み取ることができる。熱電対１０が、冷却容器７内に挿入された時に所望の低温に達するのに必要な時間は、実験的に容易に決定することができる。微小電極１は、その温度に達すると容器７から引き抜かれ、挿入開始時の温度が容器７からの引き抜いた時の微小電極の温度とほぼ同じ、たとえば−１０℃又は−２０℃の温度となるように、遅滞なく神経組織内に挿入される。冷たい微小電極を軟部組織内に挿入すると、低温によって、周囲の体液から水分を取り込むのが遅くなる。これにより、微小電極を神経組織内で、ゼラチン層７が膨潤し溶解する前に、その標的、具体的には１つ又は１群の神経細胞に対して、より正確に配置することが可能となる。アルギン酸塩などの膨潤性の他の生体適合材料は、層７内に組み込むか、層７を構成することができる。
【００４７】
別法として、微小電極からの信号は、埋め込まれたマイクロ波送信機又は電磁誘導器を使って、体外のディスプレイ・ユニットに無線で送信することができる。
【実施例２】
【００４８】
図２において、軸方向のＡ−Ａ断面図に示す本発明の微小電極１１の設計は、熱連通する（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ）やり方で、その近位端で電極本体１２に取り付けられる、ヒート・シンク１７の形態の冷却手段を除いて、実施例１の微小電極１の設計に実質的に一致する。微小電極１１を埋め込む前に、ヒート・シンク１７は、電極１１と共に、又は別々に、電極１１が冷却される温度、若しくはさらに低い温度又は大幅により低い温度などの低温まで、冷却される。ヒート・シンク１７が、電極１１よりも低温の場合、電極本体１２からヒート・シンク１７に熱が流れ、したがって電極１１を冷却し、それによって体液と接触している時、電極本体１２の大部分を覆う絶縁層１４上のゼラチン状又は他の膨潤性の層１５の膨潤及び溶解を遅らせる。好適なヒート・シンク材料には、鋼、銅、クロム、及びフェノールホルムアルデヒドポリマーが含まれる。電極本体１２は、絶縁された柔軟なリード１３を用いて電源（図示せず）及び／又は電圧変動を検出する機器（図示せず）と電気的に接続される。挿入手順は、基本的に図１のデバイス１の手順と一致する。軟組織内へ挿入する前の、そのヒート・シンク１７による微小電極１１の冷却は、微小電極１について実施例１で説明したのと同じやり方で実行できるが、ヒート・シンク１７を別々に冷却することも可能である。かかる場合、ヒート・シンク１７は、コンテナ、具体的には断熱コンテナの形態を有することができ、そこを通してドライ・アイスや、さらには液体窒素などの冷却媒体をコンテナに装填し、次いで閉じることができるロックを備える。
【実施例３】
【００４９】
図３において、図２の実施例の軸方向のＡ−Ａ断面図に対応する軸方向の断面図で示す本発明の微小電極２１の設計は、熱連通するやり方で、ヒート・シンクの代わりに、その近位端で電極本体２２に取り付けられている、ペルチェ素子２７の形態の冷却手段を除いて、実施例２の微小電極１１の設計にほぼ一致する。ペルチェ素子２７は、絶縁された柔軟な電気リード２８を介して通電される。微小電極２１は、電極本体２２上に、同様に配置された絶縁性の層２４及び膨潤性の層２５を備え、微小電極の細くなった遠位末端部分２６には同様に、絶縁体２４がない。電極本体２２は、電気的に絶縁された柔軟なリード２３を用いて電源（図示せず）及び／又は電圧変動を検出する機器（図示せず）と電気的に接続される。挿入手順が完了すると、ペルチェ素子２７を加温モードに切り替えて、今度は膨潤した膨潤性の層２５の溶解を促進することにより、冷却された組織を体温にすることができる。
【実施例４】
【００５０】
図４において、図２の実施例の軸方向のＡ−Ａ断面図に対応する軸方向の断面図に示す本発明の微小電極３１の設計は、冷却手段及び遠位末端部分４０、４１を除いて、実施例２の微小電極１１の設計にほぼ一致する。微小電極３１は、その細長い電極本体３２上に、同様に配置された電気絶縁性の層３４及び膨潤性の層３５を備える。同様に、電極本体３２の細くなった遠位末端部分３６には、同様に絶縁体３４がない。電極本体３２は、電気的に絶縁された柔軟なリード３３を用いて、電源（図示せず）及び／又は電圧変動を検出する機器（図示せず）と電気的に接続される。
【００５１】
冷却手段は、図４ａに示す別個のドライ・アイス・コンテナ４５を備え、以下のやり方で電極３１の遠位末端部分４０、４１に取り付けることができる。円筒形状のドライ・アイス・コンテナ４５は、整列された底部開口部４９と上部開口部５０とを備える。近位末端部４１、４２は、いちばん先にあるその近位端を、コンテナ４５の底部開口部４９の中へ挿入することができる。部分的に挿入された末端部分４１、４２を、末端部分４１を上部開口部５０と整列するやり方で、上部開口部５０に向かってさらに移動させることにより、末端部分４１の近位端を上部開口部５０の中に挿入し、次いで末端部分を短い距離だけ上部開口部から突出させることができる。この移動は、開口部４９、５０の円筒形の壁に設けられた溝に配置された環状ゴム・シール５１、５２と係合する、末端部分４０及び４１の周方向の溝４２、４３によって行き止まる。シール５１と５２との間の軸方向の距離は、溝４２と４３との軸方向距離と一致する。コンテナ４６は、鋼若しくはアルミニウムなどの金属、又は強化ポリマーでできていることが好ましい。コンテナ４５は、断熱されていることが好ましい。これは図４ａでのみ示す。コンテナ４５は、使用前に、図４ｂに示す装填済みコンテナ４５’を形成するために、その中心軸Ｂ−Ｂに対してほぼ水平に配置され、コンテナの開口部の１つ、好ましくはより大きな底部開口部４９を通してドライ・アイス５３が装填される。同じ配置で、微小電極の本体３２の近位末端部分４０、４１を、底部開口部４９を通して挿入し、同じ方向にさらに移動させた後、近位末端部分４１を上部開口部の中に挿入し、溝４２、４３と密閉してロックするゴム・リング５１、５２によって、この配置で固定する。それにより、電極本体３２内の軸方向に延在する第１のチャネル３７は、ドライ・アイス５３から蒸発したガス状の二酸化炭素で満たされたコンテナ４５の密閉された内部空間４８’’と連通するようになる。軸方向に延在する第２のチャネル３８は、第１のチャネル３７と並列に、半円形チャネル・ブリッジ３９によってその遠位端で第１のチャネルと連通するよう配置される。コンテナ４５の密閉された内部空間４８’’内に蓄積する圧力は、冷たい二酸化炭素をその開口部３７’を通して第１のチャネル３７の中へ押し込み、次いで二酸化炭素を、第１のチャネル３７、チャネル・ブリッジ３９、及び第２のチャネル３８を連続的に通過させ、その開口端３８’で大気中に流れるままにしておく。二酸化炭素は、チャネル３７、３８及びチャネル・ブリッジ３９を通る途中で、電極本体３２を冷却し、それにより膨潤性のゼラチン層３５の膨潤を遅らせる。
【実施例５】
【００５２】
図５〜図５ｃは、微小電極６１を遠位方向に移動させるために、挿入用プランジャ・アーム６９、６９’の遠位側の把持爪６８、６８’と連結する、周方向に延出する隆起部６７、６７’を備えることを除いて、図１の微小電極と一致する微小電極６１を示す。微小電極６１は、たとえば、銀、金、白金、若しくは他の貴金属又は貴金属合金でできている細長い円筒形の金属電極本体６２と、細くなった遠位先端部６６及びその遠位端に取り付けられた柔軟な電気リード６３とを備える。電極本体６２は、先端部６６を除いて、ポリウレタン又はパリレンＣなどのポリマー材料の層６４によって電気的に絶縁されている。近位端から延出する部分を除いて、電極本体６２及び先端部６６は、乾燥ゼラチンの層６５で覆われている。図５では、微小電極６１を、注射針７０のチャネル７２内にほぼ完全に配置して示す。挿入する前に、針７０及び微小電極６１は、図５に示す配置で、低温、たとえば０℃に冷却される。把持用隆起部６７、６７’及び柔軟な絶縁されたリード６３を備えた微小電極６１の短い近位末端部分だけが、近位の管腔の開口部から延出する。リード６３は、たとえば制御ユニット（図示せず）との電気通信を可能にする。針７０の傾斜した遠位端面は、鋭い先端部７１で終わる。円筒形の微小電極６１（図５ａの軸Ｂ−Ｂ）の外径は、チャネル７２の直径よりいくらか小さい。これにより、著しい抵抗に遭うことなく、微小電極６１をチャネル７２内で遠位方向又は近位方向に移動させることができる。微小電極６１が針の遠位から軟組織７３（図示せず）内に押し出されると、移動に対する抵抗が大幅に増加する。隆起部６７とプランジャ６９、６９’の爪６８、６８’とが協働する設計により、隆起部６７を把持する爪６８、６８’が管腔７２内に配置される限り、微小電極６１にかなりの圧力をかけることができ、微小電極の径方向の移動は、チャネル７２の壁へ当接することで制限される。
【００５３】
針７０の挿入が所望の深さに達した後、微小電極６１はプランジャ６９、６９’によって適所に保持され、一方で針７０は近位方向に引き抜かれる（図５ｂ）。微小電極６１と管腔７２の壁との間の隙間７７は、針７０を引き抜く間に、容易に圧力を釣り合わせるのに十分な広さであることが重要である。微小電極は、実質的に体温未満の温度で軟組織内に挿入され、それにより微小電極のゼラチン層６５の溶解を遅らせる。針７０を完全に引き抜くと、プランジャ６９、６９の爪６８、６８’は、隆起部６７、６７’から容易に外され、微小電極６１を所望の挿入位置に残す（図５ｃ）。図５ｄは、微小電極６１の近位末端部の拡大図である。
【００５４】
その冷却能力を高めるために、針７０は、その近位端に、実施例２のヒート・シンク１７などのヒート・シンク（図示せず）、又は実施例３のペルチェ素子２７などのペルチェ素子（図示せず）を設けることができる。
【実施例６】
【００５５】
図６に示す温度センサ８０は、その遠位端で、半田づけ箇所８１で接合された２つの異なる剛性の絶縁された導体８２、８３からなる熱電対を備える。導体８２、８３は、半田づけ箇所８１から近位方向にほぼ並列に延出し、それらの近位端で絶縁された電気リード８４、８５を使って、半田づけ箇所８１の温度を読み取ることができる体外ディスプレイ（図示せず）に接続される。熱電対８１、８２、８３は、乾燥ゼラチンの円筒形マトリックス８６内に埋め込まれる。デバイス８０を、その中にデバイスが挿入前に配置され冷却される外科用注射器を用いて、軟組織内に挿入することができる。別法として、温度センサからの信号は、埋め込まれたマイクロ波送信機又は電磁誘導器を使って、体外のディスプレイ・ユニットに無線で送信することができる。
【実施例７】
【００５６】
図７に示す光学センサ９０は、その遠位面に配置されたフォトダイオード９８又はフォトトランジスタ９８を具備するセンサ・ユニット９１を備える。ＵＶ、可視、又は赤外光によって引き出される電気信号は、体外ディスプレイ・ユニット（図示せず）との電気通信をもたらす柔軟な絶縁されたリード９４、９５と、その遠位端で接続される、近位方向に並列に延出する絶縁された剛性の導体９２、９３を使って伝導される。センサ・ユニット９１及び剛性の導体９２、９３は、乾燥ゼラチンの第２のマトリックス９６で覆われた、乾燥ゼラチンの第１の円筒形マトリックス９７に埋め込まれ、これらのマトリックスは、物理的性質が異なる。マトリックス９６、９７は、内側の第１のマトリックス９７が架橋ゼラチンでできており、外側の第２のマトリックス９６が非架橋ゼラチンでできているという点で異なる。第２のマトリックス９６は、第１のマトリックス９７よりも溶解に対する耐性が低く、したがって、第１のマトリックスの膨潤及び溶解は遅れる。デバイス９０を、その中にデバイスが挿入前に配置され冷却される外科用注射器を用いて、軟組織内に挿入することができる。ほぼ円筒形のデバイスの中心軸Ｃ−Ｃは、実施例６及び実施例８〜実施例１０の同様のほぼ円筒形のデバイスの典型である。
【００５７】
別法として、光学センサからの信号は、埋め込まれたマイクロ波送信機又は電磁誘導器を使って、体外のディスプレイ・ユニットに無線で送信することができる。
【実施例８】
【００５８】
図８に示す光ファイバ１００は、本発明のデバイスの重要要素を成す。光ファイバは、実施例７の光学センサと同じやり方で、２つの層１０６、１０７で覆われ、外層１０７はやはり非架橋ゼラチンでできており、内層１０６は架橋ゼラチンでできている。光ファイバ１００の形態の本発明のデバイスは、ゼラチン１０７、１０６で覆われたファイバ１００の遠位末端部分によって画定される。ファイバ１００の覆われていない近位部分は、ファイバの体外の他端に配置された光検出器又は光源（図示せず）との光学的接続をもたらす。別法として、光源は、光ファイバから放射される光の標的となるべき組織ボリューム内を除いて、組織内に埋め込むことができる。
【実施例９】
【００５９】
図９に示す組織温度制御素子１１０は、その遠位端に向かって細くなった、細長い円筒形の金属コア１１１を備える。短い末端の近位部分を除いて、金属コア１１１は架橋ゼラチン１１６の層で覆われる。保持又は取り付け要素１１２は、その遠位端から延出し、それを使用して温度制御素子１１０を保持することができるか、又はヒート・シンクやペルチェ要素などを取り付けることができる。ゼラチン層１１６を、任意選択で、体温よりわずかに高い融点のトリグリセリド層など、軟組織内へ挿入する間にゼラチン層１１６を水性体液との接触から保護する材料の層１１９で覆うことができる。組織温度制御素子１１０は、外科用注射器の管腔内に配置され、この配置で所望の温度まで冷却され、次いでその温度で軟組織内に注入され得る。別法として、組織温度制御素子１１０は、実施例１２のデバイス温度調節のための装置を用いて、温度調節することができる。
【実施例１０】
【００６０】
図１０に示す微小透析用プローブ１２０は、プローブ１２０の遠位端が半円形である配置で、管状半透膜１２１を備え、管状半透膜の端部で、並列に軸方向に延出する金属又は非透過性ポリマー導体１２２、１２３に接続され、この導体は、その近位端で柔軟なポリマー管１２４、１２５と接合される。膜１２１及びポリマー導体１２２、１２３は、乾燥ゼラチンのマトリックス１２７内に埋め込まれており、それにより円筒形の鈍い遠位端を備える微小透析用プローブ１２０を形成する。微小透析用プローブ１２０は、その鈍い端部がいちばん先にある状態で外科用カニューレ又は針（図示せず）の管腔内に配置され、所望の温度まで冷却され、次いでカニューレを用いて軟組織内に挿入されることができ、続いてカニューレから排出され、カニューレは引き抜かれる。ゼラチン・マトリックス１２７がゲル化すると、要素１２４、１２２、１２１、１２３、１２５によって形成された導管を通して、矢印で示す方向にリンゲル溶液などの水性流体１２９を流すことができる。半透膜部１２１を通過する時、周囲の体液から膜を通過する薬剤は、水性流体１２９によって押し流され、収集され分析され得る。流体１２９を、冷却された状態でデバイスに供給し、それにより、デバイスの周りに形成されたゲルの層の溶解を制御することができる。
【実施例１１】
【００６１】
ここでは微小電極で例示する本発明のデバイス上に配置される、乾燥ゼラチンなどの水性ゲルを形成することができる薬剤（「ゲル形成剤」）の層又は被膜は、氷の被膜と共に、軟組織内への挿入直前に設けられる。別法として、本発明のデバイスは、最初に、実質的に０℃未満の温度、具体的には−１０℃、−２０℃、又はさらに低い温度まで冷却される。次いで、冷却された微小電極は、約０℃の温度の冷水に、０．５秒若しくは１秒間、１０秒まで、又は２０秒まで、などの短時間漬けられ、次いで取り出されてすぐに組織内に挿入される。浸漬中に大きな氷の結晶が形成されるのを防ぐため、浸漬された電極を垂直方向に上下に、具体的には短い距離にわたって移動させる。電極上に氷のより厚い層を設けるために、このプロセスを繰り返してもよい。微小電極を漬ける水は、温度安定化のために氷片を含むことが好ましい。氷層の厚さは、主に浸漬前のゲルの被膜を備える電極の温度によって制御される。一定の浸漬期間では、浸漬前にゲル形成剤で被覆された微小電極の温度が低いほど、より一層厚い氷層が得られるようになる。所与の低温で、ゲル形成剤で覆われた微小電極の浸漬時間を短くすると、周辺方向、すなわち低温の電極の中心部分から、より高い温度のゲル形成剤の被膜の周辺部分への、径方向の温度勾配が増加することになる。ただし、ゲル形成剤の被膜の周辺部分の温度が、その上の氷層が溶けてしまうまで０℃以下であることを条件とする。
【００６２】
別法として、本発明のデバイスは、挿入の数時間前、１日前、数日前、又はもっと以前など、挿入前に０℃より大幅に低い温度までよく冷却され、任意選択で、ゲル形成剤の層上に氷層が設けられ、冷凍庫の温度が約−１８℃など、大幅にゼロより低い温度で保管される。氷層が設けられた後、かかる層なしに保管された場合、軟組織内に挿入する前に、デバイスは、約０℃の温度まで温められ得る。
【実施例１２】
【００６３】
図１１、図１１ａ及び図１３は、微小電極１４０の形態の本発明のデバイスを、その近位端１４０’から遠位端１４０’’に向かってデバイスの温度勾配を高くするようなやり方で冷却する装置１３０を示す。装置１３０は、中心軸Ｎ−Ｎを有する一般的な円筒の形である。装置１３０は、その下端部１３８と上端部１３９との間に延在する壁１３１を備える。装置１３０は、上端部１３９から下端部１３８に向かって延出する中央の円筒形の孔又はチャネル１３７を備え、孔１３７の上端部１３７’は開口しており、孔１３７は、その下端部の近くに、点１３７’’’で終わる収束部１３７’’を備える。孔１３７の直径は、微小電極の尖った遠位端１４０’’がいちばん先にある状態で挿入されることで、微小電極１４０を受容するよう設計されている。孔１３７は、円筒形の微小電極１４０の直径よりわずかに大きい直径を有する。微小電極１４０は、孔１３７の中にぴったり嵌め込まれるよう設計されており、それにより、微小電極１４０と孔１３７の壁１３１との間に熱的な接触をもたらす。壁１３１がポリテトラフルオロエチレンやシリコーンなどの低摩擦材料でできている場合、壁１３１と電極１４０との間の小さな隙間１５１は、凍結時に微小電極１４０に付着し、微小電極と共に孔１３７から引き抜かれ得る、水性流体で満たすことができる。装置１３０は、壁１３１内に配置された概ねＵ字形の導管１３４、１３５、１３６をさらに備え、開口端には、エタノールなどの冷却流体を供給し、除去するためのパイプ・ソケット１３２、１３３が設けられる。導管の横部分１３４、１３６は、孔１３７と並列に延出しており、円筒の壁１３１の上端部１３９に向かって広がっている。その結果、微小な水平方向の壁１３１の断面部の質量は同じ方向に減少する。したがって、導管１３４、１３５、１３６内を流れる液体の冷却効果は、下側部分よりも壁１３１の上側部分をより効率的に冷却し、壁１３１の温度を下端部１３８から上端部１３８’に向かって、温度勾配を形成するように低下させる。熱伝導性により、温度勾配は、微小電極１４０又は孔１３７内に配置される他のデバイスに伝達される。図１１ａは、収束部１３７’’と装置の上端部１３９との中間にある、装置１４０の径方向Ｍ−Ｍ断面図を示す。
【００６４】
図１２の微小電極１４０は、中心軸Ｐ−Ｐを有する円筒形である。微小電極は、金又は白金などの金属の導電性コア１４１を備える。その尖った遠位端１４０’’及び尖った端部１４０’’から近位方向に延出する遠位末端部１４１’を除いて、コア１４１には、たとえばポリウレタン、ポリエチレン、シリコーン、又はポリテトラフルオロエチレンの電気絶縁被膜１４２が施される。微小電極１４０は、その近位端１４０’で、半田づけ箇所１４４でコア１４２に留められた、絶縁された柔軟な金属ワイヤ１４３を使って、制御及び／又は通電する器具（図示せず）に接続される。
【００６５】
図１３は、装置１３０の中央の孔１３７内に完全に挿入された微小電極１４０を示す。エタノールなどの冷却剤１５１は、導管１３４、１３５、１３６内を流れ、ソケット１３２の端部から入り、ソケット１３３から出る。冷却剤１５１の流れの方向を、矢印で示す。
【実施例１３】
【００６６】
図１５に示す、図５の微小電極６１の別種１７１は、細くなった遠位先端部１７６及びその近位端に取り付けられた柔軟な電気リード１７３を備える円筒形の電極本体１７２に加えて、遠位先端部から近位方向に延出する部分１７２’を除いて電極本体１７２を覆う、ポリウレタンやパリレンＣなどのポリマー材料の電気絶縁層１７４を備える。電極本体１７２の絶縁層１７４及び非絶縁部分１７２’は、乾燥ゼラチンの層１７５で覆われている。微小電極６１と同様に、微小電極１７１は、その近位端に、遠位方向又は近位方向に微小電極を移動させるための挿入用プランジャ・アームの把持爪と連結する、把持用隆起部を備える。図５の微小電極６１とは対照的に、ゼラチン層１７５は、氷層１７６で完全に又は部分的に覆われ、電極本体１６２のゼラチンに（直接的に、又は中間の電気絶縁層１６４と共に）埋め込まれた部分の温度は、０℃から−３℃又は−７℃である。氷層１７６は、たとえば、０℃未満、具体的には−３℃以下の温度の図５の微小電極６１を、冷水、具体的には＋１℃から０℃までの水の中に浸し、次いですぐに微小電極を取り出すことにより、付着される。別法として、対応する冷却された微小電極６１は、９０％又は９５及び／又は９９％以上の湿度などの高湿度の、空気、窒素、又は他の好適な気体で満たされたチャンバ内に、最大１０秒間又は最大３０秒間などの短時間導入され、チャンバ内の気体は、０℃から３℃などの０℃に近い低温、特に微小電極６１の温度よりわずかに高い温度で維持される。
【実施例１４】
【００６７】
図１４〜図１４ｃは、軟組織７３内に本発明の微小電極６１又は他のデバイスを埋め込むための、その近位（後）端部にハンドル１６８が設けられた外科用針１６１と、針１６１の円筒形のチャネル１６２（図１４ｃの軸Ｏ）内に移動可能に配置された円筒形挿入部１６３との組合せを示す。図５の針７０とは対照的に、針１６１の壁は、チャネル１６２の軸Ｏに向かって遠位方向に対称に傾斜している。挿入部１６３は、ノブ１６５を備えたその近位端の近くに、チャネル１６２内への挿入部の挿入深さを制限する、径方向に延在する止めフランジ１６６を備え、挿入部の先端部１６４の軸方向傾斜面を、針１６１の遠位末端部１６１’の軸方向傾斜面にぴったり嵌め込ませ、針１６１と挿入部１６３との組合せの、１種の複合又は接合先端部１６１’、１６４を備え、それにより組織に優しい挿入を実現する。したがって、挿入部１６３の完全に挿入された位置では、挿入部１６３の傾斜面及び針１６１は、共通の湾曲面を形成する。挿入部１６１とチャネル１６２の壁との間の隙間１６７は、挿入部１６３を引き抜く際に、圧力を釣り合わせるのに十分な広さであることが重要である。引き抜く時に圧力が釣り合うよう補助する別の手法（図示せず）は、挿入部１６３内に、遠位末端又は先端面からその近位面まで延在する細いチャネルを設けることである。
【００６８】
針と挿入部との組合せ１６１、１６３による、軟組織７３内への微小電極６１の埋込みを、図１４〜図１４ｄに示す。このプロセスは、挿入部１６３が完全にチャネル１６２に挿入された状態で、遠位方向Ｒにある組合せ１６１、１６３を軟組織内に（図１４の挿入方向Ｆに）挿入することにより開始される。所望の挿入深さに達すると、挿入を停止する（図１４ａ）。次いで、挿入部１６３が引き抜かれ、一方で針１６１は挿入された位置に残される（図１４ｂ）。次に、微小電極６１をチャネル１６２内に完全に挿入し（図１４ｃ）、次いで、協働する隆起部６７’で微小電極を保持する挿入用プランジャ・アーム６９、６９’の把持爪６８、６８’によって微小電極６１を挿入された位置に維持しながら、針１６３を近位方向Ｒに引き抜く（図１４ｃ）。組織７３が微小電極６１の周りに迫ってきて微小電極を適所に保持すると、末端挿入状態に達する（図１４ｄ）。
【００６９】
図１７にその遠位末端部分だけを示す、外科用針１９１と円筒形の挿入部１９３との組合せの別種１９０は、接合遠位先端部を形成する、傾斜した同一平面の遠位面１９８、１９９を有するその遠位箇所によって、図１４〜図１４ｃの組合せ１６１、１６３とは異なり、それ以外は、その近位部分は、組合せ１６１、１６３の設計と同じ設計である。針１９１の円筒形の外面には、氷層１９５で覆われたゼラチンの層１９４が同様に設けられる。針１９１のチャネルの壁と挿入部１９３との間の隙間１９７は、神経組織内への埋込み時に挿入部１９３を容易に引き抜くことができるように十分に広くなければならない。
【実施例１５】
【００７０】
図１５、図１５ａに示す微小電極１７１は、ゼラチン層１７５上に配置された氷層１７６によって、微小電極６１とは異なる。参照番号１７２、１７２’、１７３、及び１７４は、それぞれ、電極本体及びその遠位末端部、並びに絶縁層を特定する。氷層１７６は、たとえば、実質的に０℃未満の温度の微小電極６１を冷水に漬けて、次いですぐに取り出すことで、設けることができる。
【実施例１６】
【００７１】
図１６、１６ａは、図１４〜図１４ｄの針１６１と同じ種類の外科用針１８１を示す。針１８１は、チャネルの軸Ｑを有する円筒形のチャネル１８２を備え、またゼラチンの層１８４を備え、任意選択で、冷却された状態で、ゼラチン層１８４上に氷層１８５を備える。この修正形態により、軟組織内への組織に優しい挿入が実現する。
【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４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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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１１ａ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
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【図１５】
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【図１５ａ】
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【図１６】
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【図１６ａ】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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