JPS6128339B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は切開用器具に関し、特に切刃先を一定
の高温に維持する装置を備えた外科用の切開器具
に関する。この装置は該一定の高温の範囲におい
て比透磁率がキユーリ点の転移を示す材料からな
り、所定の温度以下に低下した場合には表皮の厚
さが減少してそこを通る電流によるジユール熱の
増大により温度を増大せしめ、所定の温度以上に
なるとキユーリ点の転移により表皮の厚さが増大
し抵抗が減少してジユール熱の発生が抑えられる
ようになつている。 外科手術中の出血の制御は、手術中に含まれる
全時間の大部分をしめる。組織が切開される時は
何時も、全ての組織に広がる小さい血管の過多か
ら起る出血は、外科医の視野をおおい隠し、その
精度を低下させ、又、外科手術に於ける遅い念入
りな処置を必要とする。切り口からの出血を最小
限にするために、組織を加熱することが周知であ
る。更に、組織の温度を上げ、出血を最小限にす
るように、設計された外外科手術用メスも又、周
知である。一つのそのようなメスは、高周波数、
高エネルギー火花を、外科医の手中に持たれた小
さい電極から、組織へ、伝達し、そこで火花は熱
に変えられる。代表的には、実質的電流が、患者
の下の大きな電極へ、患者の体を通過し、このよ
うにして、電気的回路をなしている。しかし、組
織中での火花の放出や温度変換の分布及び強度を
制御することは不十分であるため、患者に於ける
不規律な筋肉収縮が生じ、従つて、この装置は精
密な外科手術を行うために使用することは出来な
い。更に、この形式の装置は、焦げたり死んだり
といつた形で、組織のひどい損害や組織の破片を
生ずることになり、これらが、傷の回復を実質的
に妨げる。 別の周知の外科手術用メスは、組織を切り、同
時の出血停止を提供する抵抗加熱要素を有する刃
を使用する。これらの抵抗要素は、組織に接触す
るに先立つて、空気中に於て、適当に高い一定の
温度に容易に持つて来ることが出来るけれども、
刃の部分が、組織と接触するや否やそれらは急速
に冷却される。外科手術中に、組織が切られる
時、予め知ることのできない、常に異なる刃の一
部分が組織に接触する。刃が冷却するに伴れて、
組織の切開、及び、出血停止は著しく効果が減少
し、組織は刃に付着する傾向がある。若し、この
冷却に対抗して作用するために、従来の手段によ
つて、付加的の電力が加えられるならば、この付
加的の電力は、刃の不冷却部分に選択的に伝えら
れて、屡々、過度の温度となり、これは、組織障
害及び刃破壊を来すかも知れない。これは、或既
知の抵抗的に加熱されるメスに於て、加熱は、電
流自乗倍の抵抗の関数であるという事実から生じ
る。この形式の従来の金属性刃に於ては、任意の
刃部分の温度が高ければ高い程、それの電気抵抗
はそれだけ大きく、従つて、増加する入力から生
じる増加する加熱は、それだけ大きい。 組織を封じ、止血を行うためには、300℃と
1000℃との間の温度に於て、手術することが望ま
しいことは一般に認められている。上記の理由の
ために、電熱的止血外科切開器具は、切刃先が、
所望の最適範囲内の実質的に均一の作動温度に、
維持されるように、それによつて電力が、組織接
触によつて冷却される刃の部分に、選択的に分配
される機構を含むことが望ましい。最近、それに
於ては、温度制御機構がメス刃の表面上に配置さ
れた抵抗加熱要素を、含む止血メスが記述されて
いる。（例えば、米国特許第3768482号及び第
3826263号参照）。しかし、そのような器具は、所
望の抵抗を得るために、加熱要素の寸法を製作す
るに於て、精密を要する。そして、組織汁及びた
んぱく質が、刃の表面上に、付着されるようにな
るから、そのような抵抗加熱要素は、使用中に抵
抗に於ける変化を受けるかも知れない。 本発明は、切刃先の部位に配置された電導体に
於ける可変表皮の厚さ内に於て流れる無線周波数
電流による加熱によつて、刃のの切る部分が、高
められた予め選ばれた温度範囲に持つて来られ
て、その範囲内に維持される外科切開器具を提供
する。無線周波数の交流電流が、刃の切刃先の近
くに配置された電流を運ぶ導体によつて伝導され
る。電流は、表面の近くに集中する、及び、表面
からの距離と共に指数的に減衰する傾向を有して
いる。この現象は、「表皮効果」と称される。こ
の表皮効果の深さは、電流がそれの表面値の約37
％にまで低下される所の深さであつて、電流を伝
導する材料の電気抵抗率及び透磁率によつて、及
び、交流の周波数によつて、決定される。表皮の
厚さｄ（cm）は、 によつて決定される。これについては例えばボゾ
ース（Richard M. Bozorth）の「強磁性体」
（1951年デイ・バン・ノストランド社発行）770〜
771頁を参照されたい。ここに、ρ×10^-9は電気
抵抗率（オーム―cm）であり、μは比透磁率であ
り、は周波数（ヘルツ）である。自己調整する
加熱されたメスは、無線周波数（RF）電流をし
て、抵抗加熱要素として利用される導体中を、流
れさせることによつて作られる。これらの抵抗加
熱要素は、メスの切刃先の部位に配置されてい
て、温度が減少するに伴つて、透磁率の如き電気
的パラメーターに於ける増加を示す。透磁率に於
ける増加が表皮の厚さに於ける減少を起すことが
見られる。電流を伝導する通路の抵抗は、横断面
積（路幅倍の表皮の厚さ）に、反比例するから、
この効果は、冷却された部位に於ける電流通路の
抵抗に於ける増加、及び、それのジユール加熱に
於ける増加、を起す。 例として、鉄、ニツケル、及びコバルト、及び
それらの合金の如き強磁性材料は、それらの温度
が、「キユリー」点と称する転移点を通る時、相
対透磁率に於ける大きな変化を示す。多くの鉄―
ニツケル合金に対してこのキユリー点は、約450
℃に於て起る。このキユリー点以上に於て相対透
磁率は、殆んど不変である。キユリー点以下に於
てそれは、本出願に於て利用される磁場力に対し
て、高く、多分100乃至1000である。加えられた
RF信号は、電流をして、切刃先の近くに於て刃
の表面導体中を流れさせる。そして、これが組織
との接触に先立つて、刃先を約500℃に加熱す
る。切刃先の部分が組織と接触して、冷却される
と、冷却された部分は、温度に於て、キユリー点
以下に下るかも知れない。そして、これが相対透
磁率を不変値近くから100以上にまで増加するで
あろう。関連表皮の厚さは10対１以上減少するで
あろう。そして加熱は、冷却された部分に於て比
例して増加するであろう。 本発明に従つて、アルミナ・セラミツクの如き
電気絶縁材料のメス刃が、切刃先に近く導体に沿
つて高周波数電流を伝導することによつて、それ
の切刃先の部位に於て、電気的に加熱される。こ
れらの導体は、刃の絶縁材料に配置された強磁性
材料で形成されている。しかし冷却される部材た
るメス刃は絶縁材料で構成せずともよく、例えば
導体と絶縁シートを介して絶縁してあるなどでも
よい。 さて、第１図及び第２図を参照するに、外科手
術用器具を形成するために、柄部１１に取付けら
れたアルミナ・セラミツクの如き電気絶縁材料の
刃部９を含む、本発明の一実施例が示されてい
る。ニツケル―鉄の如き強磁性材料の信号導体１
３が、刃９の一側に沿つて、及び裏に刃の他側に
沿つて完全な伝導路を形成するために、切刃先２
１に隣接して刃９上に配置されている。無線周波
数に於ける入力電力が、電力源１９から、接続手
段１５及び１７を通して導体１３に供給されても
よい。 強磁性材料で形成された電流を運ぶ導体１３を
以て、前に論議された表皮の厚さ特性が温度調整
のために、有利に利用出来る。強磁性導体１３を
通つて流れる電流は、その材料に対する表皮の厚
さに於て、導体の内側を流れるであろう。そし
て、強磁性材料及びそれに熱的に連結されたセラ
ミツクの切刃先２１を加熱するであろう。キユリ
ー温度以上である空気中の作動温度から、切刃先
の部分は、切刃先が組織に触れると、冷却するで
あろう。そして、それの作動温度は、キユリー温
度以下に下るかも知れない。そして表皮の厚さは
約10対１減少し、加熱に於て略々10対１の局部的
増加を与えるであろう。10対１の電力増加を達成
するためには、比透磁率は、組織接触によつて冷
却された時、100対１増加しなければならないば
かりでなく、又、空気中に於ける予め切る作動状
態に於ける表皮の厚さは、10対１の表皮の厚さ減
少を実現するためには、導体の厚さの略々2/3又
はそれ以下でなければならない。このように、強
磁性材料からなり適当に薄い自己調整可能な伝導
性の加熱装置をその上に備えた適当に薄いメス刃
に対しては、必要な表皮の厚さを確立するために
高周波数を要するかも知れない。次の表示は、
50：50鉄―ニツケル強磁性合金に於けるキユリー
点以上及び以下に於ける種々の表皮の厚に対して
要する周波数を示す。そして、約３アンペアの電
流によつて付勢された時の３cm切刃先の部位に於
けるメス刃の両小面上に連続して配置された幅40
ミルの導体の関係電力消費を示す。

【表】 切られつつある組織を電流から絶縁するため
に、絶縁２３の層が導体１３をおおつて配置され
ている。 切刃先の平均作動温度を調節するために、高周
波数信号源１９は、信号振幅に於て、又は周波数
に於て、又はその両方に於て調節出来てもよい。 前述の如く、表皮の厚さ変更するため、及び、
それによつて空気中の切刃先の周囲の作動温度を
確立するために、周波数を調節してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による外科手術用器具の側面
図、第２図は第１図の装置の刃の断面図である。 ９…刃部、１１…柄部、１３…導体、１５…接
続手段、１７…接続手段、１９…信号源、２１…
切刃先、２３…絶縁層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 切開用切刃先と、 前記切開用切刃先に近接して配置され且つ前記
   切開用切刃先に沿つて延在る加熱装置であつて、
   ある高温において透磁率がキユリー点の転移を示
   す強磁性材料からなる加熱装置と、 前記加熱装置に接続され該加熱装置に無線周波
   数電流を給電する装置とからなり、 前記キユリー点以下の温度で電流は前記加熱装
   置の表皮のある厚みに集中され、前記キユリー点
   以上の温度で電流は前記の厚みよりも大きな厚み
   において前記加熱装置の表皮を流れることからな
   る、切開用器具。 ２ 前記加熱装置の前記強磁性材料は鉄、ニツケ
   ル及びコバルトからなる群から選択された元素を
   含み、約300℃から約1000℃までの温度範囲内で
   キユリー点の転移を示す。特許請求の範囲第１項
   記載の切開用器具。 ３ 前記加熱装置は該加熱装置を覆つて配置され
   た絶縁層を有している、特許請求の範囲第１項記
   載の切開用器具。 ４ 前記切開用切刃先は電気的絶縁材料からな
   る、特許請求の範囲第１項記載の切開用器具。