JPH01204647A - 穿刺針 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、目的の部位の生体組織の採取を容易にし、か
つその組織の持つ性質を知ることのできる穿刺針に関す
るものである。

（従来技術） 超音波断層装置、Ｘ線ＣＴ、ポジトロンエミッションＣ
Ｔ、ＮＭＲ（核磁気共鳴）等の各種の画像処理装置を用
いて体内の疾患を発見するための検査が広く行われてい
る。これらの装置で腫瘍の位置、形状やその状態を把握
することはできるが、それが良性のものか悪性のものか
を決定するための十分な情報を提供するには未だ至って
いないのが実情である。この良性、悪性の判断のために
腫渇部の生体組織サンプルを採取する必要があり、実時
間表示が可能で生体にとって安全性の高い超音波断層装
置を使用したいわゆるＩｔｆｌη波穿刺針術が臨床各科
で行なわれている。

この超音波穿刺針術とは超音波プローブを体表にあて、
密着させながらすべらして腫瘍部を画像でとらえ、プロ
ーブに付属している穿刺用アダプタのガイド孔に穿刺針
を挿入して穿刺針の進行状況を確認しながら目標物へ的
中させてその組織を採取するというものである。しかし
ながらかかる従来例においては次の欠点があった。

■、穿刺針の先端からの超音波エコーは微弱で、体の深
部に存在する腫瘍に的中させようと試みる場合は特に針
先の像が他の生体組織の反射像の中に埋没して不明瞭な
ものとなり、先端が目的の腫瘍組織に的中したかどうか
の確認が困難である・２、超音波ビームは進行にともな
って広がる傾向にあり、たとえそのビームの中を穿刺針
がうまく進行して画像として捕らえられても腫瘍が小さ
い場合画像上では先端が腫瘍部に的中しているにもかか
わらず実際にはビームの広がり方向にずれている場合が
ある。

３、たとえ腫瘍の中央にうまく針の先端をあてることが
できても、癌化が進んだ悪性腫瘍は中央部が腐って膿汁
をもった状態の場合もあり、必ずしも細胞診に適切な試
料を提供するとは言えない。

４、組織を取出して細胞診を行なうまでは、取出したＭ
１織の性質が全く不明である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記欠点に鑑みてなされたもので、穿刺針が目
的の腫瘍組織に的中したことを知る事ができると同時に
、その腫瘍の良性、悪性の判断材料を提供し、細胞診に
適切な細胞サンプルを得る水を可能にするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は被検体に穿刺され
る穿刺針の外筒部を絶縁皮膜により絶縁し、その先端部
のみを電極として、使用することにより先端部の極近傍
のみの電気的インピーダンスを測定し、組繊細胞の性質
を知ると同時に目的の細胞サンプルの採取を可能にした
。

（作用） 生体細胞は、組織の種類によってその電気的特性が異っ
ていることが知られている。細胞の電気的特性を考える
場合には、第１図に示すような゛ト流動性の電解液（細
胞内液）が形質膜に包まれたものと考えてよい。形質膜
は電気的には抵抗率が大きく誘電率も大きい。形質膜の
抵抗は５００〜１０００　（Ω／ｃｍ２）　、静電容量
は通常１　（ＭＦ／ｃｍ２）程度であるが、筋細胞のよ
うに１０　（ＭＦ／ｃｍ２）以上のものもある。細胞内
液は種々の小器官を含み複雑な組成をしているが、受動
的特性を考える場合は電解液を考えればよい。抵抗率は
強い温度依存性を持ち、組織によって大きく異なる。

細胞は外側を細胞外液に囲まれていると考えてよい。細
胞外液は間質液と血しょうであり、両者の電解質組成は
類似している。しかし、細胞内液と細胞外液の組成は著
しく異なる。血しょうの電気的特性は抵抗率が約８６〔
０７ｃｍ）、比誘電率が約７０であり、また間質液の特
性は抵抗率２０〜１００〔０７ｃｍ）と考えられている
。体内の水分量はヒトで体重の６０％であるが、そのう
ち４０％は細胞内液、１５％が間質液５％が血しょうの
水分である。

同種の細胞が集まって組織を作り、組織が集まって生体
を作っている。例えば表皮は繊維に富み、細胞が密に並
んでいて、水や電解質は通過できない。また間質液も血
液もないので電気的には抵抗率が著しく高い。真皮では
血管が走り表皮のために皮膚と直角に分岐している。細
胞は表皮よりもあら〈水分に富むため抵抗率は低い。

このように生体は組織レベルでその電気的特性が大きく
異なる。

正常組織に発生した腫瘍はあきらかに細胞レベルでその
形状、性質が異っており、その周辺組織とは電気的特性
に差が出てくる。腫瘍の良性、悪性の判断は細胞診によ
りその形状を確認することによって行なわれており、前
述のごとく電気的特性も異なることが知られている。で
は具体的に何に差が出てくるのかを次に述べる。細胞外
液、および細胞内液は組成は異なるが電解液であり、そ
の等価回路はイオン伝導による抵抗と、イオン分極など
によるキャパシタンスからなる並列回路で表現できる。

しかし、イオン分極がなくなる周波数は非常に高く、コ
ノキャパシタンスは１０　（ＭＨｚ　）以上を扱うもの
でない限り影響はないので省略できる。

すなわち細胞内液および細胞外液はほとんど抵抗分とし
て表現できる。

次に形質膜は、膜自体が電気二重層を形成していること
から形質膜自体の抵抗と電気二重層のキャパシタンスと
の並列回路と考えることができる。細胞の電気的特性を
考える時、第１図のようなモデルで考えることができ、
これから電流の流れは細胞内を流れるものと細胞外を流
れるものに分けられる。このことから細胞内液と形質膜
が直列に接続され、さらにこの回路に並列に細胞外液が
接続されているものと考えられるから、組織１層の等価
回路は第２図のようになる。この等価回路を簡単化した
ものが第３図である。形質膜抵抗は十分に大きく、細胞
外液容量、細胞外液容量は十分に小さいと考えられるか
らである。第３図に示す形質膜容量、細胞内液抵抗細胞
膜容重ＩＹに組織による違いが見られるのである。これ
らの値を測定しながら針を進めると、針の先端が腫瘍等
を捕えたときこれまでの値とは異った値となる。またこ
の時の値から腫瘍の性質、つまり良性か悪性かという判
断もある程度可使であるが、細胞サンプルを採取して細
胞診を行なうことによってより確実なものとなる。

※（実施例） 図面に基づいて本発明の詳細な説明する。第４図が本発
明による穿刺針である。生体に刺入するために針先は鋭
利に形成されており、外側部及び内側部はエポキシ樹脂
等の絶縁物ｌによって絶縁され、先端部２のみが電極面
として使用される。中空部３から吸引によって、あるい
は組織を掻出するための内針（図示せず）を挿入するこ
とによって細胞サンプルを得る。

第８図がこの穿刺針を用いた生体インピーダンスの測定
法の１例で、２１が第４図で示した電極構造を有した穿
刺針、２０が腹部に貼り付けた平板電極である。電流源
１８により生体に微弱電波を流し、その電圧応答１９を
得ることによって生体インピーダンスを測定する。平板
電極として広い面積のものを使用し、電極インピーダン
スが生体インピーダンスに対して無視できるようにする
。本発明の特徴である剣先のみが電極として使用される
ことから、電界は針先に集中し、インピータンスの大部
分は針先の近傍に支配され、小さな腫瘍でも腫瘍部のみ
のインピーダンスが測定される。第９図に針電極周辺の
電界分布を有限要素法で計算した結果を示す、また１０
図に周波数に対するインピーダンスの９０％領域の変化
を表し、これにより２　（ＭＨｚ　）まではこの方法で
針先先端部のみのインピーダンスΔＩｌｌ定が可能であ
ることがわかる。この方法は生体に電流を流し込むため
の電極と、電圧応答を検出するための電極が同一の電極
で行なわれるものである。これまで述べたように生体の
主成分は電解液であることから、電気的特性の測定に際
して電解液（生体）と電極間の電気化学的現象が問題と
なる。金属を電解液に浸すと、金属にの電荷によって電
解液中の反対符合のイオンが引き寄せられ、電極と電解
液中にそれぞれ電荷層が形成される。これを電気二重層
と呼ぶ。これができることによって平衡電極電位Ｖｒｅ
ｓが生じる。電極から電流を流すと′＋：衡電極電極電
位して電位のずれが生じる。このずれを分極電圧といい
、流した電流と分極電圧の関係を分極特性という、一般
にこの分極特性は非線形でありこれは生体インピーダン
スを測定する上で誤差となり好ましくない。しかし電流
密度が１　（ｍＡ／ｃ層２〕以下であれば線形とみなす
ことができ、この゛電流の範囲内で測定するならば問題
とならない、しかしながらこれは測定電流範囲を制限す
るものであり、生体インピーダンスが低い場合、電圧応
答検出電圧も小さくなることから、生体に生じた商用電
源の誘導電圧、電気機器から発せられる妨害電波、生体
に誘起する心電、筋肉の収縮や神経の興奮によって生じ
た節電等測定に不必要な雑音電圧に影響される欠点を有
する。これを改善した実施例を第５図に示す。：ＦＳ５
図の穿刺針は第４図の穿刺針の中空部３に外側部を絶縁
皮膜により絶縁した内針を挿入し、絶縁されていない先
端５を電極面として使用するものである。

この内針は針の長さ方向に自由に摺動し、抜き差し自在
であり、抜去することにより、細胞サンプル採取に関し
て第４図の穿刺針と全く同等の機能を有する。

外筒部７を生体に電流を流し込むための電極として使用
し、内針６を電圧応答検出用電極として使用する。電流
流し込み電極に電流を流せば分極電圧を生ずるが、電圧
応答検出電極とは電気的に分離されており、その影響を
与えない。

電圧応答検出電極に測定のために入力回路が接続される
が、その入力インピーダンスを高インピーダンスにすれ
ば流入する電流は窯視できるため、分極の影響を軽減す
ることができる利点を有する。第８図の腹部に貼り付け
た平板電極２０の機能を穿刺針りに形成することも可能
であり、その実施例を第６図に示す。これは第５図の穿
刺針の外筒部及び内針がそれぞれ２層構造となったもの
と考えてよい。１１及び１２が絶縁物８によって分離さ
れた外筒部の電極面で、９及び１０が同様に絶縁物８に
よって分離された内針である。電極面９及び１２を電流
流し込み電極とし、て使用し、１１及び１２を電圧応答
検出電極として使用する。内針の外側部及び外筒部の外
側部と内側部は絶縁皮膜により電気的に絶縁されている
ことは第５図の穿刺針と同様である。また細胞サンプル
裸地の方法も、内針を抜去することにより行なうことは
第５図の穿刺針と同様である。このように針先の電極構
造を層状にして形成してもよい。また、前述の実施例で
は先端を斜に切断した形で先端を鋭利に形成したが、第
７図に示すように円錐上に形成して先端を鋭利にする方
法でもよい。これは第６図の電極の９が第７図の１４．
１０が同様に１５、ＩＩが１６．１２が１７に相当し、
絶縁物８が１３に相当する。先端を鋭利にするために形
状を五角錐等の多角錐に形成してもよい。

※（発明の効果） 穿刺針の先端に電極を形成することにより、生体インピ
ーダンスが測定可能となったことで穿刺針の先端部の生
体組織が識別できるようになり、１］的の細胞サンプル
の採取が確実となった。従来不十分な組繊細胞を採取し
てしまったために腫瘍の良性、悪性の判断が困難な場合
や誤った判断を行なう場合があったが、その場でインピ
ーダンス測定を行なうことによって他組織とは違う腫瘍
部を針先が捕えたことを確認できると同時に、良性、悪
性の判断の材料となるデータを得ることができ、さらに
細胞診を行なうための細胞サンプルの採取ができるので
確実性の高い診断が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は生体組織のモデルである。第２図はその等価回
路である。第３図は第２図の等価回路を簡易化したもの
である。第４図から第７図は３Ｉ先電極構造の実施例で
ある。 第８図は生体インピーダンス測定の１方法である。第９
図は針先電極の′セ位解析結果である。 第１０図は針先電極部の９０％インピーダンス領域の解
析結果である。１．４．５．８．１３は絶縁皮膜２，７
．１１．１２．１Ｂ、１７は外筒都電極面、３．６．９
．１Ｏ１１４，１５は内針電極面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空の細管の外側部または内外側部に絶縁皮膜を
   施して電気的に絶縁するとともに、絶縁されていない先
   端部を電極面として使用した穿刺針。
2. （２）特許請求の範囲（１）記載の外針の中空部に鋭利
   な先端を有し、先端部を電極として使用する長さ方向に
   摺動可能な内針を挿入した穿刺針。
3. （３）生体に刺入してその特定部位の電気的インピーダ
   ンスを測定できるとともに、その部位の細胞サンプルを
   採取できることを特徴とした穿刺針。