CN106163439B - 医疗器具、插入辅助器具以及医疗系统 - Google Patents

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Abstract

处置器具(30)具有受电单元(39)和处置部(32)，该处置部(32)被受电单元(39)所接受的电力驱动，受电单元(39)包含螺线管形状的第一受电线圈(31L)和螺线管形状的第二受电线圈(31R)，该第二受电线圈(31R)的卷绕方向与第一受电线圈(31L)为相反朝向，第一受电线圈(31L)与第二受电线圈(31R)的长度和圈数相同并且配置为同心圆状，第一受电线圈(31L)和第二受电线圈(31R)以在第一受电线圈(31L)中流动的电流的方向与在第二受电线圈(31R)中流动的电流的方向彼此为相反朝向的方式与处置部(32)电连接。

Description

医疗器具、插入辅助器具以及医疗系统
技术领域
本发明涉及以无线方式接受电力的医疗器具、向上述医疗器具传送电力的插入辅助器具以及具有上述医疗器具和上述插入辅助器具的医疗系统。
背景技术
作为插入辅助器具的套针在与前端具有锐利的穿刺针的内针组合为一体的状态下，内针对患者的体壁进行穿刺，该套针插入腹腔内。在插入到腹腔内后，通过拔出内针而使套针留置于体壁，被用作在腹腔内进行处置的医疗器具的引导管。
经由套针的插入孔而被插入于被检体的体内的医疗器具有时为了供给处置所需的电力而与线缆连接。该线缆使手术人员进行手术时的操作性降低。
作为解决该问题的方法，在日本特开平11-128242号公报中公开了以下方法：经由套针的送电线圈所产生的交流磁场，以无线方式向插入于套针内并且与送电线圈电磁耦合的医疗器具的受电线圈供给电力。
但是，送电线圈所产生的电场和接受交流磁场的受电线圈所产生的电场有可能影响周围的设备等。
发明内容
发明要解决的课题
本发明的实施方式的目的在于提供具有漏电场小的受电线圈的医疗器具、具有漏电场小的送电线圈的插入辅助器具以及具有上述医疗器具的医疗系统。
用于解决课题的手段
实施方式的医疗器具具有驱动部和包含受电电路在内的受电单元，该受电单元与交流磁场磁耦合而接受电力，该驱动部被所述受电单元所接受的电力驱动，所述受电单元包含螺线管形状的第一受电线圈和螺线管形状的第二受电线圈，该第二受电线圈的卷绕方向与所述第一受电线圈为相反朝向，所述第一受电线圈与第二受电线圈的长度和圈数相同，并且配置为同心圆状，所述第一受电线圈和所述第二受电线圈以在所述第一受电线圈中流动的电流的方向与在所述第二受电线圈中流动的电流的方向彼此为相反朝向的方式与所述受电电路电连接。
另一实施方式的插入辅助器具具有送电单元，该送电单元产生施加于被插入到插入孔中的医疗器具的交流磁场，所述送电单元包含螺线管形状的第一送电线圈和螺线管形状的第二送电线圈，该第二送电线圈的卷绕方向与所述第一送电线圈为相反朝向，所述第一送电线圈与所述第二送电线圈的长度和圈数相同，并且配置为同心圆状，所述第一送电线圈和所述第二送电线圈以在所述第一送电线圈中流动的电流的方向与在所述第二送电线圈中流动的电流的方向彼此为相反朝向的方式与电源单元电连接。
又一实施方式的医疗系统具有：插入辅助器具，其具有产生交流磁场的送电单元；以及所述医疗器具，其具有驱动部和包含受电电路在内的受电单元，该受电单元在被插入到所述插入辅助器具的插入孔中时与所述交流磁场磁耦合而接受电力，该驱动部被所述受电单元所接受的电力驱动，所述受电单元包含螺线管形状的第一受电线圈和螺线管形状的第二受电线圈，该第二受电线圈的卷绕方向与所述第一受电线圈为相反朝向，所述第一受电线圈与所述第二受电线圈的长度和圈数相同并且配置为同心圆状，所述第一受电线圈和所述第二受电线圈以在所述第一受电线圈中流动的电流的方向与在所述第二受电线圈中流动的电流的方向彼此为相反朝向的方式与所述受电电路电连接。
发明效果
根据本发明的实施方式，能够提供具有漏电场小的受电线圈的医疗器具、具有漏电场小的送电线圈的插入辅助器具以及具有上述医疗器具的医疗系统。
附图说明
图1是用于对第一实施方式的医疗系统的使用状态进行说明的示意图。
图2是第一实施方式的医疗系统的结构图。
图3是第一实施方式的处置器具的受电单元的结构图。
图4是第一实施方式的处置器具的受电线圈的分解图。
图5是第一实施方式的变形例的处置器具的受电单元的结构图。
图6是第二实施方式的医疗系统的结构图。
具体实施方式
<第一实施方式>
使用图1和图2对作为第一实施方式的医疗器具的处置器具30、作为插入辅助器具的套针10以及医疗系统1进行说明。套针10和处置器具30与电源单元20一同构成医疗系统1。在医疗系统1中，经由交流磁场以无线方式传送接受电力。即，套针10具有产生交流磁场的送电单元16，处置器具30具有受电单元39和作为驱动部的处置部32，该受电单元39经由交流磁场以无线方式接受电力，该处置部32被受电单元39所接受的电力驱动。
而且，如后述那样，在本实施方式的医疗系统1中，处置器具30具有漏电场小的受电线圈31。受电单元39的受电线圈31与交流磁场磁耦合而接受电力。这里，受电线圈31由左旋的第一受电线圈31L和右旋的第二受电线圈31R构成，但在图2中，以平面方式表现该受电线圈31。即，用细线表示左旋的第一受电线圈31L，用粗线表示右旋的第二受电线圈31R，用实线表现通过附图的近前侧的线圈的部分，用虚线表现通过附图的里侧的线圈的部分。该表现方法在以下的图中也是同样的。
首先，对具有送电单元16的套针10进行说明。从套针10的壳体14的下部延伸设置的细长的插入管14H被插入被检体9内。即套针10具有作为前端部的插入管14H和作为延伸设置部的壳体14，该插入管14H对被检体进行穿刺，该壳体14配设于前端部的基端部侧。在壳体14的中央具有插入孔10H，该插入孔10H用于供处置器具30插入被检体9的体内。插入孔10H是延伸设置至插入管14H的前端的贯通孔。
当通过由手术人员对开关23进行操作而从电源单元20供给交流电力时，套针10的送电单元16产生交流磁场。
向套针10的送电单元16输出交流电力的电源单元20包含电源21和送电电路22。电源21例如输出10W～100W这样大功率的高频电力。如图2所示，送电单元16包含送电电容器15和螺线管形状的送电线圈11，该送电线圈11卷绕于插入孔10H的外周部。送电线圈11的长度例如为10mm至50mm。
送电单元16的送电线圈11与送电电容器15串联连接，构成送电侧LC串联谐振电路，该送电侧LC串联谐振电路产生规定的谐振频率FR1的交流磁场。电源21输出谐振频率FR1的交流电力。另外，也可以采用利用送电线圈11的寄生电容来代替送电电容器15的结构。在送电电路22中包含有阻抗匹配电路(未图示)，该阻抗匹配电路进行电源21与谐振电路的阻抗匹配。
另外，在图1、图2中，送电电容器15配设于套针10，送电电路22配设于电源单元20，但也可以是，送电电容器15和送电电路22都配设于套针10，还可以都配设于电源单元20。
<处置器具的结构>
处置器具30的插入部经由套针10的插入孔10H而被插入作为被检体的体内的腹腔9A内。另外，在医疗系统1中，内窥镜等也经由另外的套针被插入到被检体9的腹腔9A内，但省略说明等。处置器具30例如是通过向被处置部32夹持的血管等被处置部9B施加高频电力而进行切开、凝固等处置的高频处置器具。而且，处置器具30在被插入到套针10的插入孔10H中时，以无线方式从套针10的送电单元16接受电力。由于处置器具30没有与用于电力供给的线缆连接，因此操作性良好。
如图2所示，处置器具30具有受电单元39、受电电路34、驱动电路35以及作为驱动部的处置部32。受电单元39包含受电线圈31，该受电线圈31与套针10的送电单元16的送电线圈11感应耦合，经由交流磁场以无线方式接受电力。
受电线圈31是在处置器具30的插入部内沿着处置器具30的长轴方向配置的螺线管形状的线圈，该受电线圈31的中心轴与插入部中心轴大致一致。受电线圈31的长度例如可以在100mm以上200mm以下，是配设于插入部的整个长度范围的长度，以使得在处置中受电线圈31的一部分始终插入于送电线圈11的内部。即，受电线圈31的长度优选比送电线圈11的长度长。由此，即使在处置中处置器具30在插入孔10H的内部前后移动，也能够始终通过受电线圈31来接受电力。另外，受电线圈31的外周部例如被绝缘性树脂覆盖。
受电线圈31与受电电容器33串联连接，构成受电侧LC串联谐振电路，该受电侧LC串联谐振电路高效地接受规定的谐振频率FR2的交流磁场。受电侧LC串联谐振电路的谐振频率FR2与送电侧LC串联谐振电路的谐振频率FR1大致相同，在医疗系统1中，利用磁共振现象有效地进行电力的无线传送接受。另外，谐振频率FR1、FR2例如能够在100kHz～20MHz的范围内适当选择，但是优选选择法律允许使用的频率例如13.56MHz等。
另外，也可以采用利用受电线圈31的寄生电容来代替受电电容器33的结构。受电电路34例如对受电线圈31所接受的交流信号进行整流而转换为直流信号，并进行平滑化，再进一步通过DC/DC转换器将其调节为向驱动电路35供给的电压。在受电电路34中包含有阻抗匹配电路(未图示)，该阻抗匹配电路用于进行驱动电路35与谐振电路的阻抗匹配。驱动电路35将来自受电电路34的电力转换为适合处置部32的驱动的电力并输出。例如，从驱动电路35向高频处置器具的处置部32供给用于切开、凝固等处置的频率350kHz、电压100Vpp的驱动信号。
而且，如图3所示，在处置器具30中，受电线圈31由第一受电线圈31L和第二受电线圈31R构成。另外，附图都是用于进行说明的示意图，线圈的圈数和长度等与实际的线圈不同。
受电线圈31的第二受电线圈31R是长度、圈数与第一受电线圈31L相同的螺线管形状，但卷绕方向为相反朝向。例如，第一受电线圈31L是左旋的，而第二受电线圈31R是右旋的。
而且，第二受电线圈31R的直径比第一受电线圈31L的直径稍大，在第一受电线圈31L的外侧配置为同心圆状。并且，两个线圈以在各个线圈中流动的电流的方向彼此为相反朝向的方式经由受电电容器33与受电电路34电连接。
这里，线圈电流的朝向是指在线圈上端的端子处电流从线圈流出的方向或电流进入线圈的方向。在本实施方式中，如图6所示，两个线圈在电气上并联连接。
第二受电线圈31R在与卷绕方向和第二受电线圈31R相反的第一受电线圈31L所产生的交流磁场相同的空间中产生相同方向的交流磁场。
在与受电线圈31交链的磁通量因套针10的送电单元16的送电线圈11所产生的交流磁场而发生变化时，在受电线圈31中产生感应电动势，从而线圈电流流动，接受电力。此时，在受电线圈31中流动的线圈电流的方向是通过该线圈电流而在受电线圈31中产生的磁通量会阻碍与受电线圈31交链的磁通量的变化的方向。
例如，如果由某个时刻的送电线圈11所产生的交流磁场引起的受电线圈31的交链磁通的变化是朝向图3的受电线圈轴向上方增加的方向，则是产生朝向下方的磁通量的方向。这里，由于受电线圈31R、受电线圈31L的卷绕方向彼此为相反朝向，因此在两个线圈中流动的电流的方向始终为相反方向(相反相位)。因此，通过线圈电流而在两个线圈中产生彼此为相反朝向的反电动势，在两个线圈中产生的电位彼此为相反方向。
因此，如图4的分解图所示，当第一受电线圈31L和第二受电线圈31R接受电力时，在大致相同的空间产生大致相同强度并且相同方向的交流磁场M1、M2，并且在大致相同的空间产生大致相同强度的相反方向的电场E1、E2。
即，在受电线圈31中，由于第一受电线圈31L所产生的电场E1与第二受电线圈31R所产生的电场E2彼此相抵，因此能够大幅度减小在受电线圈周围产生的不必要的漏电场。因此，也能够大幅度减小具有处置器具30的医疗系统1的漏电场。
另外，只要第一受电线圈31L与第二受电线圈31R为大致相同的结构以使得第一受电线圈31L所产生的电场E1与第二受电线圈31R所产生的电场E2彼此相抵即可。例如，第二受电线圈31R的长度和圈数也可以与第一受电线圈31L的长度和圈数各自相差±10％。
通常，作为减小漏电场的方法，使用通过由金属等导电体构成的电磁屏蔽件来覆盖装置的周围的方法，但由于在处置器具30中通过电磁屏蔽件覆盖处置器具整体或作为漏电场的产生源的受电线圈的周围时，阻碍了套针的送电线圈所产生的交流磁场与处置器具的受电线圈的磁耦合而导致电力传送的效率明显降低，因此电磁屏蔽件的使用很难。
但是，根据本结构，能够以不设置阻碍送电线圈与受电线圈的磁耦合的电磁屏蔽件的方式减小漏电场，因此在不容易在受电线圈周围设置电磁屏蔽件的处置器具或硬性内窥镜这样的医疗器具中，也能够减小不必要的漏电场。即，由于处置器具30无需配设电场屏蔽件，因此被插入于被检体9内的插入部为细径，因此具有低侵害性。
另外，作为处置器具30，能够使用具有如下处置部的各种双极晶体管处置器具：该处置部通过受电单元39所接受的电力而进行动作。例如，能够使用电手术刀、高频切开钳子、高频止血钳子、热活检钳子、高频凝固处置器具等作为处置器具30。
而且，处置器具30不限于对被处置部9B施加高频电力而进行处置的处置器具，也可以是各种电驱动式的处置器具。例如，可以是利用超声波振动来切开活体组织或使活体组织凝固的超声波处置器具、利用超声波振动来粉碎活体组织再进行抽吸的超声波抽吸处置器具、利用钻头等的旋转力来粉碎活体组织的切除处置器具或具有以电动的方式使钳子前端移动的功能的带致动器的处置器具等。
并且，被插入于套针10的插入孔10H中的医疗器具不限于所谓的处置器具，也可以优选使用具有通过电力进行驱动的电驱动部的各种医疗器具(例如，具有CCD等摄像元件和LED等照明装置作为电驱动部的硬性内窥镜等)作为本发明的医疗系统的医疗器具。
<第一实施方式的变形例>
在图5所示的变形例的处置器具30A的受电线圈31A中，第一受电线圈31LA和第二受电线圈31RA在电气上串联连接。这里，受电线圈配置于处置器具的插入部，与受电线圈电连接的谐振电容器和受电电路配置于处置器具插入部的基端侧。
第一受电线圈31LA和第二受电线圈31RA串联连接的处置器具30A与第一受电线圈31LA和第二受电线圈31RA并联连接的处置器具30相比，两个线圈合在一起的等效串联电阻增加，但不需要在并联连接时所需的用于连接第一受电线圈31L的插入部前端侧的端子和插入部基端侧的谐振电容器的配线以及用于连接第二受电线圈31R的插入部前端侧的端子和插入部基端侧的受电电路的配线。由于贯穿插入于处置器具的插入部内部的配线的数量少，因此容易细径化。
由于受电时的线圈电流的朝向彼此为相反朝向，因此在第一受电线圈31LA中和第二受电线圈31RA中产生的电场方向彼此为相反朝向，从而相抵，与处置器具30同样地具有大幅度减小受电线圈周围的不必要的漏电场的效果。
<第二实施方式>
接下来，使用图6对第二实施方式的医疗系统1A进行说明。医疗系统1A的处置器具30与医疗系统1的处置器具30为相同的结构，医疗系统1A与医疗系统1等类似，因此对相同的结构要素标注相同的标号，省略说明。
在医疗系统1A中，作为插入辅助器具的套针10A的送电单元16A的送电线圈11A与受电线圈31同样地由并联连接的第一送电线圈11L和第二送电线圈11R构成，该第二送电线圈11R与第一送电线圈11L为相反卷绕方向。
即，送电线圈11A由螺线管形状的第一送电线圈11L和螺线管形状的第二送电线圈11R构成，该第二送电线圈11R的长度、圈数与第一送电线圈11L大致相同、但卷绕方向为相反朝向。而且，第一送电线圈11L和第二送电线圈11R在套针10的插入孔10H的外周的大致相同的位置配置为同心圆状，该第二送电线圈11R比该第一送电线圈11L的直径稍大。并且，两个线圈在电气上并联连接，以在彼此的线圈中流动的电流的方向为相反朝向的方式经由送电谐振电容器15与电源单元20电连接。
当从电源单元20向送电单元16A供给高频电力时，在第一送电线圈11L和第二送电线圈11R中流动彼此相反朝向的电流，但由于线圈的卷绕方向彼此为相反方向，因此在各个线圈中产生的磁场的朝向为相同方向。
另一方面，由于线圈电流的朝向彼此为相反朝向，因此在各个线圈中产生的电位彼此为相反朝向，在各个线圈周边产生的电场方向为相反方向。
另外，第一送电线圈11L和第二送电线圈11R也可以在电气上串联连接。
在套针10A中，由于第一送电线圈11L所产生的交流磁场和第二送电线圈11R所产生的交流磁场为相同方向，因此两个交流磁场相加地施加于处置器具30。与此相对地，由于第一送电线圈11L所产生的电场和第二送电线圈11R所产生的电场为相反方向，因此两个电场彼此相抵。即，不会减小为了从送电单元向受电单元进行无线电力传送而使送电线圈产生的交流磁场，仅减小送电线圈周围的不必要的漏电场。因此，套针10A向周围泄漏的漏电场较小。
并且，具有漏电场都小的套针10A和处置器具30的医疗系统1A能够比医疗系统1减小漏电场。
本发明不限于上述各实施例，当然可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种变更、组合以及应用。
本申请是以2014年4月21日在日本申请的日本特愿2014-087564号为优先权主张的基础而进行申请的，上述公开内容被引用于本申请说明书、权利要求书以及附图中。

Claims (12)

1.一种医疗器具，其特征在于，
该医疗器具具有驱动部和包含受电电路在内的受电单元，该受电单元与交流磁场磁耦合而接受电力，该驱动部被所述受电单元所接受的电力驱动，
所述受电单元包含螺线管形状的第一受电线圈和螺线管形状的第二受电线圈，该第二受电线圈的卷绕方向与所述第一受电线圈为相反朝向，
所述第一受电线圈与所述第二受电线圈的长度和圈数相同，并且配置为同心圆状，
所述第一受电线圈和所述第二受电线圈以在所述第一受电线圈中流动的电流的方向与在所述第二受电线圈中流动的电流的方向彼此为相反朝向的方式与所述受电电路电连接。
2.根据权利要求1所述的医疗器具，其特征在于，
所述第一受电线圈与所述第二受电线圈在电气上并联连接。
3.根据权利要求2所述的医疗器具，其特征在于，
所述医疗器具是在经由插入辅助器具的插入孔而被插入于被检体的体内的插入部上配设有所述第一受电线圈和所述第二受电线圈的处置器具或硬性内窥镜。
4.一种插入辅助器具，其特征在于，
该插入辅助器具具有送电单元，该送电单元产生施加于被插入到插入孔中的医疗器具的交流磁场，
所述送电单元包含螺线管形状的第一送电线圈和螺线管形状的第二送电线圈，该第二送电线圈的卷绕方向与所述第一送电线圈为相反朝向，
所述第一送电线圈与所述第二送电线圈的长度和圈数相同，并且配置为同心圆状，
所述第一送电线圈和所述第二送电线圈以在所述第一送电线圈中流动的电流的方向与在所述第二送电线圈中流动的电流的方向彼此为相反朝向的方式与电源单元电连接。
5.根据权利要求4所述的插入辅助器具，其特征在于，
所述第一送电线圈与所述第二送电线圈在电气上并联连接。
6.根据权利要求5所述的插入辅助器具，其特征在于，
所述插入辅助器具是在壳体上具有所述插入孔的套针。
7.一种医疗系统，其特征在于，该医疗系统具有：
插入辅助器具，其具有产生交流磁场的送电单元；以及
医疗器具，其具有驱动部和包含受电电路在内的受电单元，该受电单元在被插入到所述插入辅助器具的插入孔中时与所述交流磁场磁耦合而接受电力，该驱动部被所述受电单元所接受的电力驱动，
所述受电单元包含螺线管形状的第一受电线圈和螺线管形状的第二受电线圈，该第二受电线圈的卷绕方向与所述第一受电线圈为相反朝向，所述第一受电线圈与所述第二受电线圈的长度和圈数相同并且配置为同心圆状，所述第一受电线圈和所述第二受电线圈以在所述第一受电线圈中流动的电流的方向与在所述第二受电线圈中流动的电流的方向彼此为相反朝向的方式与所述受电电路电连接。
8.根据权利要求7所述的医疗系统，其特征在于，
所述第一受电线圈与所述第二受电线圈在电气上并联连接。
9.根据权利要求8所述的医疗系统，其特征在于，
所述第一受电线圈和所述第二受电线圈的长度比所述送电单元的螺线管形状的送电线圈的长度长。
10.根据权利要求9所述的医疗系统，其特征在于，
所述送电单元包含螺线管形状的第一送电线圈和螺线管形状的第二送电线圈，该第二送电线圈的卷绕方向与所述第一送电线圈为相反朝向，
所述第一送电线圈与所述第二送电线圈的长度和圈数相同，并且配置为同心圆状，
所述第一送电线圈和所述第二送电线圈以在所述第一送电线圈中流动的电流的方向与在所述第二送电线圈中流动的电流的方向彼此为相反朝向的方式与电源单元电连接。
11.根据权利要求10所述的医疗系统，其特征在于，
所述第一送电线圈与所述第二送电线圈在电气上并联连接。
12.根据权利要求7至11中的任意一项所述的医疗系统，其特征在于，
所述医疗器具是处置器具或硬性内窥镜，
所述插入辅助器具是在壳体上具有所述插入孔的套针。
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