JP6960417B2 - 単極電気手術用器具、電気手術システム、及び電気手術用器具を製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマを利用して生物組織を治療するための単極電気手術用器具に関する。
単極電気手術用器具は、ガスを治療位置へ導くための管状導管を有し、当該導管は電気的絶縁材料から成り、治療対象の組織がある側にガスの出口となる遠位開口部を有し、そして、
単極電気手術用器具は更に、導管の遠位開口部領域に配置される電極を有し、ガス中の放電に着火するため、当該電極を電気手術用発電機に接続することができる。

本発明は更に、電気手術用発電機、ガス供給源、及び電気手術用器具を有する、電気手術システムに関する。

本発明はまた、電気手術用器具を製造する方法にも関する。

この種の機器及びシステムは、ここ最近公知となった。そして手術では例えば、表面的に大きい組織領域を切除及び／又は凝固させるために、つまりは、びまん性出血を止血するために用いられる。この種の機器及びシステムでは、通常はガスとしてアルゴンが使用されるので、こういった処理はアルゴンプラズマ凝固法（ＡＰＣ）とも呼ばれる。また、ＡＰＣのための電気手術用器具はＡＰＣプローブと呼ばれる。

ＡＰＣが応用される主な分野は、消化器病学の分野であるが、腹腔鏡手術における応用も高まりつつある。消化器病学の分野では非常に細いＡＰＣプローブのみしか使用できないが、腹腔鏡手術では、より大きな直径のＡＰＣプローブを使用することもできる。導管の直径がより大きい場合、大流量のガスを使用することができるので、良好な処理効果を得ることができる。

ＡＰＣではまず初めにガス流を導管に通し、その後、ガス中の放電に着火するために高周波電圧を電極に印加する。
単極式ＡＰＣプローブの場合、治療部位から遠い位置に配置される電極と大面積の中性極の間に電圧が印加され、したがって、電極と、処理される組織の間で放電に着火される。二極式ＡＰＣプローブの場合、第二電極が機器に配置され、そして２本の電極間で放電に着火される。

特に単極式ＡＰＣプローブの場合で、更に大径部を有する機器の場合、放電の着火には非常に高い電圧が必要とされることが示された。
しかし対応する高い電圧を印加しても、電圧の印加から放電の着火までの間に、容認できないほど長い時間が必要とされることも頻繁に起こり、そして着火に失敗することさえあり得る。

従って本発明の目的は、単極式電気手術用器具及び電気手術システムを提供することであり、本発明は、記載される問題点を改良する。

本発明の目的は、プラズマを利用して生物組織を治療するための単極式電気手術用器具により実現される。
単極電気手術用器具は、ガスを治療位置へ導くための管状導管を有し、当該導管は電気的絶縁材料から成り、治療対象の組織のある側にガスの出口となる遠位開口部を有し、そして、
単極電気手術用器具は更に、導管の遠位開口部領域に配置される電極を有し、ガス中の放電に着火するため、当該電極を電気手術用発電機に接続することができ、そして、導管の内部表面は、遠位開口部領域においては電気伝導性が改善されているという点で、改良されている。

電気伝導性が改善された導管の内部表面部分は、機器の使用中に電気手術用発電機の極の内一つとは接続していない。

発明者の実験では、対応する機器の着火手順は、２つのステップで行われることが示された。
まずコロナ放電で電極領域において着火され、そして、短時間で電気アーク放電に置き換えられ、それから、治療で使用されるプラズマが生成される。

導管の内部表面は、遠位開口部領域では改善された電気伝導性を有するため、非常に容易にコロナ放電で着火すると示された。従って、続く電気アーク放電へも確実に着火可能である。
上記は、放電を促進する高い電場勾配が導電性表面と非導電性材料間の境界面で発生するという事実に起因する。そして一般的に高い誘電率を有する。

本発明の１つの可能な実施例において、スリーブ形インサートが導管の開口部領域に配置され、その内部表面は改善された電気伝導性を有する。

このインサートは金属性スリーブでも良いが、金属性スリーブを用いる場合は不必要な電流路がＡＰＣプローブで生じることがある。この場合、プローブから金属性スリーブへ、それから、金属性スリーブから治療対象の組織へとフラッシュオーバーが発生する。従ってインサートは好適には非導電性材料から成る。

本発明の更なる可能な実施例において、導管又はインサートの内部表面は、遠位開口部領域における伝導性が熱又は電気化学的処理により改善される。
従って、例えば炭化水素又は過フッ化炭化水素材料（例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））で作製される導管又はインサートの表面を、加熱又は放電により炭化することができる。そして同時に表面上のポリマーが分解され、導電性炭素層が形成される。

本発明の他の実施態様では、導管又はインサートの遠位開口部領域の内部表面は、導電物質で被覆される。例えば、導電性ラッカー（金属を用いた蒸着）を塗布することによって、又は、柔らかいグラファイト棒をこすりつけることにより行われ得る。
被覆には、耐久性が必要とされないことが示された。正しくは、被覆がＡＰＣプローブの第１の着火時点で設けられていれば充分である。なぜなら驚くべきことに、被覆の耐久性とは関係なく、着火が一度起こった後に、素早くかつ確実に、次の着火が可能であることが示されたからである。

更に本発明の別の実施例において導電物質は、遠位開口部領域で導管又はインサートの材料に埋め込まれる。導電物質は好適には、繊維又はフィラメントの形で導管又はインサートの材料に埋め込まれる。

上記の実施例において導電物質は炭素であるか、もしくは炭素を含んでもよい。炭素は生理的に無害で、伝導性が良好である。

あるいは、導電物質は金属であるか、もしくは金属を含んでもよい。いくつかの金属は、生理的に無害であり、また、伝導性も良好である（例えば、金、鉄、チタン）。

本発明の目的は更に、前記実施例に従って、電気手術用発電機、ガス供給源、及び電気手術用器具を備える電気手術システムにより実現される。ＡＰＣを利用した治療は、この種の電気手術システムを使用し、確実かつ安全に行うことができる。

本発明の目的はまた、次のステップを有する前記実施例による電気手術用器具を製造する方法により実現される。
非導電性材料で作製される導管を提供する
電極を提供する
電極を導管の遠位開口部領域に配置する
導管内部表面の開口部領域における伝導性を改善させる
電極を導管に配置するステップの前か後に、伝導性を改善させるステップを設けることができる。そして、伝導性を改善させるステップの間、電極は電圧源に接続しない。
電圧源に対する電極の複雑な一時的接続は省略されるため、対応する方法は特に容易に自動化することができる。

本発明は例示される図面を基に、これより詳細に説明される。

電気手術システムの概略図を示す。 先行技術による電気手術用器具を示す。 電気手術用器具の第１実施例を示す。 電気手術用器具の第２実施例を示す。 電気手術用器具の第３実施例を示す。 電気手術用器具の第４実施態様を示す。 電気手術用器具を製造するための第１の方法のフローチャートを示す。 電気手術用器具を製造するための第２の方法のフローチャートを示す。

図１は、電気手術用発電機２と、ガス供給源３と、ＡＰＣプローブ４の形の電気手術用器具とを有する電気手術システム１を示す。
電気手術用発電機２は、例えば、出願人のタイプＥＳＧ―３００の発電機であり得る。この種の発電機は周知であるため、詳細な説明はここでは省略する。
ガス供給源３は、制御された方法で適切な貯蔵部からガスを送出するように構成され、例えば、医療装置のガス容器又は中央ガス供給部が貯蔵部として使用され得る。ガスは、好適には希ガス（例えばアルゴン）である。ガス供給源は、例えば出願人のタイプＡＰＵ―３００の装置であり得る。

ガス供給源３は、ＡＰＣプローブ４にガス導管５を介して接続される。電気手術用発電機２からの出力は、導管６を介してＡＰＣプローブ４に接続される。ＡＰＣプローブ４の操作を容易にするために、ガス管５及び導管６は長さの大部分に亘って結合され、供給管７を形成することができる。

電気手術用発電機２の第２の出力は、導管８を介して中性極９に接続される。

組織塊１１の部分１０を治療する際、中性極９は、部分１０からできるだけ遠くで組織１１と接続する。このため、腹腔鏡検査又は消化器の治療の場合、中性極９は患者の大腿上に固定される。ＡＰＣプローブ４は、部分１０の近くに配置される。

電気手術用発電機２及びガス供給源３はそれから起動される。そして例えば電離ガスの流れ１２が組織１１の部分１０に向かって送出されて、表部の出血が止められる。
電離ガスを生成するために必要とされる電力回路は、電気手術用発電機２から導管６を介してＡＰＣプローブ４まで延び、そこからガス流１２を介して組織１１へ、それから中性極９及び導管８を介して電気手術用発電機２へと戻る。交流が用いられるので、反対方向においてももちろん電流が流れる。

広い表面積を有する中性極９が埋め込まれるので、電流が組織１１と中性極９の間を通過する際、低い電流密度が発生するに過ぎず、治療対象部分１０の外側の組織１１は損傷を受けない。

電気手術システムの二極式実施例（図示せず）では、中性極９は省略されるが、代わりにＡＰＣプローブに設けられる２本の電極を介して電力回路が閉じられる。

ＡＰＣプローブ４は、図２に縦断面が示される。ＡＰＣプローブ４は本体２１と、管状導管２２とを備える。使用分野に応じて、導管２２は、剛性の中空軸又は可撓性のホースであり得る。剛性中空軸は主に開腹手術と腹腔鏡検査手術とに使用され、一方で、可撓性ホースは主に消化器の手術にて使用される。

導管２２は、例えば接着剤により本体２１の近位端に固定され、そして、導管２２の内腔２３は、本体２１の内腔２４に通じている。

遠位開口部２５は導管２２の遠位端に設けられ、遠位開口部２５を介して、ガスが治療対象の組織に送出される。そして図示される例では、遠位開口部２５は、縦に伸びるＡＰＣプローブ４に対して垂直となるよう配向される。あるいは遠位開口部２５は、偏位した方向に配向されてもよい。

電極２６は、導管２２の遠位開口部２５付近の保持要素２７を用いて配置され固定される。保持要素はこの場合、内腔２３を大きく収縮させることなく導管２２上に多点で支えられるように設計される。
給電管２８は、導管２２の遠位で電極２６に接続され、導管２２の近位方向に伸びる。給電管２８は、本体２１で内腔２４に通じている。本体２１の外側で給電管は導管６と結合し、電気手術用発電機２にプラグ２９を介して接続され得る。

ＡＰＣプローブ４にガスを供給するために、ガス管５（図２に示されない）を内腔２４の近位端に固定することができる。

ＡＰＣプローブの遠位端のさまざまな例示的な実施形態は、図３乃至６に示される。

図３は単極式ＡＰＣプローブ１０４の遠位端を示す。そして遠位開口部１２５はＡＰＣプローブ１０４の縦軸方向に配向される。ＡＰＣプローブ１０４は更に管状導管１２２を備え、電極１２６は保持要素１２７により固定される。電極１２６を電気手術用発電機に接続するための給電管１２８もまた示される。

遠位開口部１２５の領域において、導管１２２の内部表面は導電塗料１３０を備える。この場合、導電塗料１３０は電気伝導ラッカー（導電性ラッカーとも呼ばれる）であってもよい。この導電性ラッカーは好適には、結合マトリックス、例えば人工樹脂及び伝導の粉末状の溶加材（例えば銀、銅又は黒鉛）から成る。

導電塗料１３０はまた、結合剤を含まない被覆（例えばグラファイト層）であってもよい。被覆は単に、ＡＰＣプローブの最初の着火の間に必要であるので、被覆の制限された機械的安定性を受け入れることができる。

導電塗料１３０は、電気手術用発電機（図１の２）の極の内一つとは電気的に接触していない。これは、続く全ての例として挙げられる実施形態に、同様にあてはまる。

図４は、更なるＡＰＣプローブ２０４の遠位端を示す。ＡＰＣプローブ２０４はまた、管状導管２２２と、電極２２６と、保持要素２２７と、給電管２２８とを備える。スリーブ形インサート２３１は導管２２２の遠位端に嵌入され、その内部表面２３２の電気伝導性は改善されている。インサート２３１は好適には、プラスチック又はセラミックから成り、その内部表面２３２の伝導性は、例えばエッチング又はアニーリングにより改善される。

横方向の遠位開口部２２５がインサート２３１に設けられる。ＡＰＣプローブ２０４の使用時には、プラズマ流が開口部２２５を介して、縦軸に対して直角に送出される。

インサート２３１を導管２２２に固定するために、カラー（環状の部品）２３３を備える。カラー２３３は導管２２２に押し込まれ、圧入により固定される。安定性を改善するために、インサート２３１は更に導管２２２に粘着して結合されてもよい。

図５は更なるＡＰＣプローブ３０４を示し、そして、管状導管３２２と、保持要素３２７を有する電極３２６と、給電管３２８とを有する。導管３２２は、その縦軸の遠位端に遠位開口部３２５を形成する。

導電性粒子３４０は、遠位開口部３２５の領域で導管３２２の材料に埋め込まれる。この場合これらは例えば、黒鉛本体、炭素繊維、又は金属チップであり得る。粒子は、導管３２２の材料に低い密度で埋め込まれる。したがって、粒子は互いに接触しておらず、導管３２２の内部表面領域に露出する粒子だけが、局所的に改善された伝導性に関与する。

導管３２２を製造する際に、例えば無端製造工程（例えばストランド押出）において、既定済みの間隔でストランド材料に粒子３４０を加えることができる。無端ストランドは次に、加えられた粒子３４０の領域でカットされ、従って個々の導管断面の端部には、粒子３４０が埋め込まれる。

図６は更なるＡＰＣプローブ４０４を示す。そして、管状導管４２２と、保持要素４２７を有する電極４２６と、給電管４２８とを備える。図４に示すのと同様に、導管４２２においては、スリーブ形インサート４３１が終端となる。そして、その内部表面には伝導性を改善させるための処理が施される。表面処理に関しては図４の説明を参照する。

図４の具体例とは対照的に、インサート４３１は、その円周に沿って配置される複数の遠位開口部４２５を有し、ＡＰＣプローブ４０４使用時には、放射プラズマ流が送出される。ＡＰＣプローブ４０４は例えば、中が空洞であるチューブ状の器官の内部表面全てを治療するために用いることができる。

インサート４３１を導管４２２に固定するために、両者とも、段のある端面４３５を有する。例えば端面４３５は、互いに接着接合される。

図３乃至６に図示した実施例は、発明の技術を用いることなく互いに結合され得る。従って、例えば図３による被覆又は図５による導電性粒子の埋め込みを、図４及び／又は図６によるスリーブ型インサートを使用して行うこともできる。もしくは、図４及び／又は６のスリーブ型インサートが示すように、図３及び／又は４による実施例の管状導管の内部表面では、電気化学的又は熱処理によりその伝導性を直接改善させることができる。

図７は、外科用器具を製造する方法を図式的に示す。この目的のために、ステップＳ１の方法が開始された後に、非導電性材料で作製される導管がステップＳ２で設けられる。次のステップＳ３においては電極が設けられる。ステップＳ４において、例えば電極は、保持要素により導管の遠位開口部領域に配置される。

ステップＳ５において、導管内部表面の伝導性は改善される。ステップＳ５の間、電極は電圧源に接続しないので、複雑な接触の評価は省略される。これは、オートメーション化した製造において、特に好ましい。

この方法において、ステップＳ５の後は最後のステップＳ６となる。

この方法の変形例（図示せず）では、ステップＳ５を、ステップＳ４の前に配置することができる。例えば、ステップＳ５を、図５による外科用器具を製造するために、ステップＳ２に組み込むことができる。すなわち供給時には既に、導管の内部表面領域における伝導性は改善されている。

図４又は６によれば好適には、図８は外科用器具を製造する更に考えられる方法を示す。

方法は、ステップＳ１１から始まる。ステップＳ１２で管状導管が設けられ、その後、電極がステップＳ１３で設けられ、ステップＳ１４で導管の遠位端領域に配置される。

その後、スリーブ型インサートはステップＳ１５で設けられ、それからステップＳ１６では、伝導性を改善するためにインサートの内部表面に処理が施される。最後にステップＳ１７で、インサートが導管に接続され、ステップＳ１８で方法が終了となる。

Claims (14)

1. プラズマを利用して生物組織を治療するための単極式電気外科器具であって、
   前記単極式電気外科器具は、ガスを治療位置へ導くための管状導管（２２、１２２、２２２、３２２、４２２）を有し、
   前記導管（２２、１２２、２２２、３２２、４２２）は、電気的絶縁材料から成り、治療対象の組織側に、ガスの出口となる遠位開口部（２５、１２５、２２５、３２５、４２５）を有し、
   前記単極式電気外科器具は、前記導管（２２、１２２、２２２、３２２、４２２）の前記遠位開口部（２５、１２５、２２５、３２５、４２５）領域に配置される電極（２６、１２６、２２６、３２６、４２６）を有し、
   ガス中のプラズマ放電に着火するため、前記電極（２６、１２６、２２６、３２６、４２６）を電気手術用発電機（２）に接続することができ、
   前記導管（２２、１２２、２２２、３２２、４２２）の内部表面は、表面処理によって前記遠位開口部（２５、１２５、２２５、３２５、４２５）領域においては電気伝導性が改善されることを特徴とする、単極式電気外科器具。
2. スリーブ形インサート（２３１、４３１）が前記導管（２２２、４２２）の前記開口部（２２５、４２５）領域に配置され、前記スリーブ形インサート（２３１、４３１）の前記導管内部表面（２３２、４３２）の電気伝導性は改善されることを特徴とする、請求項１記載の電気手術用器具。
3. 前記導管（２２２、４２２）の内部表面は、前記遠位開口部（２２５、４２５）領域における伝導性が熱又は電気化学的処理により改善されることを特徴とする、請求項１記載の電気手術用器具。
4. 前記スリーブ形インサート（２３１、４３１）の内部表面は、前記遠位開口部（２２５、４２５）領域における伝導性が熱又は電気化学的処理により改善されることを特徴とする、請求項２記載の電気手術用器具。
5. 前記導管（１２２）の内部表面は、前記遠位開口部（１２５）領域では第１の導電物質により被覆されることを特徴とする、請求項１記載の電気手術用器具。
6. 前記スリーブ形インサートの内部表面は、前記遠位開口部（１２５）領域では第１の導電物質により被覆されることを特徴とする、請求項２記載の電気手術用器具。
7. プラズマを利用して生物組織を治療するための単極式電気外科器具であって、
   前記単極式電気外科器具は、ガスを治療位置へ導くための管状導管（２２、１２２、２２２、３２２、４２２）を有し、
   前記導管（２２、１２２、２２２、３２２、４２２）は、電気的絶縁材料から成り、治療対象の組織側に、ガスの出口となる遠位開口部（２５、１２５、２２５、３２５、４２５）を有し、
   前記単極式電気外科器具は、前記導管（２２、１２２、２２２、３２２、４２２）の前記遠位開口部（２５、１２５、２２５、３２５、４２５）領域に配置される電極（２６、１２６、２２６、３２６、４２６）を有し、
   ガス中のプラズマ放電に着火するため、前記電極（２６、１２６、２２６、３２６、４２６）を電気手術用発電機（２）に接続することができ、
   前記導管（２２、１２２、２２２、３２２、４２２）は、第２の導電物質によって前記遠位開口部（２５、１２５、２２５、３２５、４２５）領域においては電気伝導性が改善されると共に、
   前記第２の導電物質は、前記遠位開口部（３２５）領域で前記導管（３２２）又は前記スリーブ形インサートの材料に埋め込めこまれる
   ことを特徴とする、単極式電気外科器具。
8. 前記第２の導電物質は、前記導管（３２２）又は前記スリーブ形インサートの材料に、繊維又はフィラメント（３４０）の形で埋め込まれることを特徴とする、請求項７記載の電気手術用器具。
9. 前記第１の導電物質が炭素であるか、又は炭素を含むことを特徴とする、請求項５又は６記載の電気手術用器具。
10. 前記第２の導電物質が炭素であるか、又は炭素を含むことを特徴とする、請求項７又は８記載の電気手術用器具。
11. 前記第１の導電物質が金属であるか、又は金属を含むことを特徴とする、請求項５又は６記載の電気手術用器具。
12. 前記第２の導電物質が金属であるか、又は金属を含むことを特徴とする、請求項７又は８記載の電気手術用器具。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項記載の電気手術用発電機（２）と、ガス供給源（３）と、電気手術用器具（４、１０４、２０４、３０４、４０４）と、を有することを特徴とする、電気手術システム。
14. 請求項１乃至１２のいずれか一項記載の電気手術用器具を製造する方法であって、前記方法は、
    非導電性材料で作製される導管を提供するステップと、
    電極を提供するステップと、
    前記導管の遠位開口部領域に前記電極を配置するステップと、
    前記開口部領域における前記導管内部表面の伝導性を改善させるステップと、を備え、
    前記電極を前記導管に配置するステップの前か後に、前記伝導性を改善させるステップを設けることができ、
    前記伝導性を改善させるステップの間、前記電極は電圧源に接続しないことを特徴とする、方法。

Images