CN108472066A - 手术器具 - Google Patents

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Abstract

手术器具包括：末端执行器，其具备由非晶状的氧化钛形成的表面；以及膜状的树脂，其包覆所述表面，并且与所述表面化学键合。

Description

手术器具
技术领域
本发明涉及一种利用各种能量对生物体组织进行处置的手术器具。
背景技术
如在日本特表2011-505198号公报(专利文献1)所公开的那样，有一种利用超声波进行生物体组织的处置的超声波手术刀。该超声波手术刀在主体的外表面的局部具有润滑涂层材料。
如在日本特表2012-101160号公报(专利文献2)所公开的那样，有一种利用超声波进行生物体组织的处置的医疗用超声波设备。在该医疗用超声波设备的振动输出部的外周面设有绝缘体部。绝缘体部防止与振子主体发生感应的电流向被激振体通电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2011-505198号公报
专利文献2：日本特表2012-101160号公报
发明内容
发明要解决的问题
通常，在手术器具中，存在在一次手术中假定的使用次数，为了保持超过该使用次数的耐久性，进行了各种设计。另一方面，根据手术器具的用途，需要在比通常情况严酷的条件下使用，要求进一步提高手术器具的耐久性。
用于解决问题的方案
为了实现所述目的，本发明的一技术方案的手术器具包括：末端执行器，其具备由非晶状的氧化钛形成的表面；以及膜状的树脂，其包覆所述表面，并且与所述表面化学键合。
发明的效果
根据上述的结构，能够提供一种提高了耐久性的手术器具。
附图说明
图1是表示实施方式的手术器具的整体结构的示意图。
图2是表示图1所示的手术器具的手持件的末端执行器的立体图。
图3是表示图1所示的手术器具的振子单元的剖视图。
图4是概略性地表示图1所示的手术器具的末端执行器、护套等的示意图。
图5是概略性地表示第1变形例和第2变形例的手术器具的末端执行器、护套等的示意图。
具体实施方式
参照图1～图4说明本发明的能量处置装置的实施方式。
如图1～图3所示，手术器具11(医疗设备)包括手持件12、电源单元13、将手持件12和电源单元13连接起来的线缆14、用于供给使手持件12的探头15共振的超声波振动的振子单元16(转换器)。
振子单元16具有相对于手持件12(壳体17)能够装拆的罩18以及收纳于罩18内的振动产生部21。另外，本实施方式所公开的手术器具包括手持件12和振子单元16。在本实施方式中，将与探头15的中心轴线C(长度轴线)平行的两个方向之一设为顶端方向C1，将与顶端方向C1相反的方向设为基端方向C2。
手持件12具有：壳体17，其构成外壳的一部分；把持部20，其从壳体17呈杆状突出；可动把手23，其以能够相对于把持部20转动的方式安装于壳体17；棒状的探头15(振动传递构件)，其连接(固定)于振动产生部21；圆筒形的护套24，其以覆盖探头15的周围的方式安装于壳体17；旋钮25，其固定于护套24；钳构件26，其设置为能够相对于探头15和护套24转动；圆筒形的可动管27，其设于护套24的内部，在开闭钳构件26时进退；第1按钮31和第2按钮32，其设于壳体17，用于切换从振动产生部21输出的超声波振动的接通/断开；以及环状的密封构件33(弹性构件)，其介于探头15与可动管27之间。密封构件33例如由橡胶材料形成。在利用传递来的超声波振动而探头15振动的状态下，超声波振动的波节位置N之一位于在长度轴线C方向上配置有密封构件33的位置。利用探头15和钳构件26，构成对生物体组织进行处置的末端执行器34。
如图1所示，电源单元13具有超声波电流供给部35和用于控制该超声波电流供给部35的控制部36。控制部36能够控制来自超声波电流供给部35的电力的供给。在医生按下第1按钮31或者第2按钮32时，控制部36从超声波电流供给部35向振动产生部21供给电力(交流电力)。位于探头15侧的第1按钮31例如输出使超声波振动的振幅较小的超声波能量，对应于进行生物体组织的凝固、止血的密封模式的处置(功能)。位于可动把手23侧的第2按钮32例如输出使超声波振动的振幅较大的超声波能量，对应于主要进行生物体组织的切开的切割模式的处置(功能)。
在本实施方式中，将使用超声波振动的超声波能量作为处置能量，但作为处置能量不限于超声波能量。作为处置能量，既可以是使用高频电流的高频能量，也可以是能够利用高温使生物体组织凝固或者烧断的热能量，还可以是使用RF(无线电波)的RF能量。在使用高频能量作为处置能量的情况下，能够利用手术器具11作为双极型的电手术刀或者单极型的电手术刀。在作为双极型利用的情况下，能够使用末端执行器34的探头15作为双极型的电手术刀的一极，使用末端执行器34的钳构件26作为双极型的电手术刀的另一极。
在利用手术器具11作为单极型电手术刀的情况下，也可以使用末端执行器34的探头15作为单极型电手术刀，使高频电流在与设于患者的体外的对极板之间流动。在使用热能量作为处置能量的情况下，例如优选在探头15侧设置加热器。在使用RF能量作为处置能量的情况下，例如优选将RF的输出部设于探头15侧。
另外，上述的处置能量能够单独向生物体组织注入，但也能够将这些能量组合起来同时向生物体组织注入。即，既可以将超声波能量和高频电流能量组合而成的处置能量从探头15向生物体组织施加，也可以将超声波能量和热能量组合而成的处置能量从探头15向生物体组织施加，或者，还可以将超声波能量和RF能量组合而成的处置能量从探头15向生物体组织施加。
可动把手23以能够旋转的方式安装于壳体17。医生通过使可动把手23靠近或者远离把持部20，而使可动管27在护套24内部进退，由此能够操作钳构件26的开闭。
护套24利用金属材料等形成为圆筒形，保护位于内部的探头15。护套24的基端方向C2侧的部位在能够相对于壳体17旋转的状态下安装于壳体17。旋钮25固定于护套24，以能够相对于壳体17旋转的方式安装。通过使旋钮25相对于壳体17旋转，能够使护套24、探头15、超声波振子41以及钳构件26绕长度轴线C(中心轴线)一体地旋转。
如图3所示，振动产生部21包括超声波振子41和变幅杆构件42。在超声波振子41包含用于使电流变化为超声波振动的多个(例如，四个)压电元件43。电布线44的一端连接于超声波振子41。电布线44穿过线缆14的内部，在另一端连接于电源单元13的超声波电流供给部35。在经由电布线44从超声波电流供给部35向超声波振子41供给电力时，在超声波振子41产生超声波振动。振动产生部21也能够使该超声波振动向探头15侧传播而使其共振。振动产生部21所产生的超声波振动的频率例如为47kHz，在某实施例中，为46kHz以上48kHz以下的任一频率。
如图3所示，超声波振子41安装于变幅杆构件42。变幅杆构件42由金属材料形成。变幅杆构件42具有随着朝向探头15的顶端方向C1去而截面积减小的大致圆锥形的截面变化部。由超声波振子41产生的超声波振动的振幅在截面变化部扩大。
如图2所示，钳构件26被设于护套24顶端部的支承销45支承。钳构件26在以与探头15抵接或者相对的方式靠近探头15的抵接位置和与探头15分离的分离位置之间，能够以支承销45为中心转动。钳构件26由金属材料(例如钛合金等)形成。
如图4所示，在钳构件26的整个表面(整周)形成有由非晶状的氧化钛(TiO、TiO2)形成的覆膜46。因而，钳构件26在由钛合金等构成的金属母材的表面具有非晶状的氧化钛的覆膜46。钳构件26还在覆膜46的上侧具有后述的膜状的树脂47(树脂层)，即涂层。
探头15由金属材料(例如钛合金等)形成。探头15在与钳构件26相对的位置具有大致平坦的处置面48，能够主要利用处置面48对生物体组织进行各种处置。在探头15的顶端侧部分51的整个表面(整周)形成有由非晶状的氧化钛(TiO、TiO2)形成的覆膜46。因而，探头15与钳构件26同样在由钛合金等构成的金属母材的表面具有非晶状的氧化钛的覆膜46。探头15还在覆膜46的上侧具有后述的膜状的树脂47(树脂层)，即涂层。此处，探头15的顶端侧部分51例如称为探头15中的比配置有密封构件33的位置靠顶端方向C1侧的部分，在顶端侧部分51含有从护套24的顶端突出的暴露部分。而且，在非晶状的氧化钛的覆膜46的表面，由于易于形成羟基(-OH基)而配置有许多羟基。
如图4所示，膜状的树脂47覆盖钳构件26的整体和探头15的顶端侧部分51。树脂47由防止被加热了的生物体组织粘附的材料、例如氟树脂构成。更具体而言，氟树脂例如由PTFE、PFA等构成。氟树脂具有拒水性和拒油性。另外，在该树脂47(防粘附涂敷层)混合有具有与羟基键合的官能团的分子结构的分子(作为一例，硅烷偶联剂)。
在存在于钳构件26和探头15的覆膜46的表面的许多羟基与硅烷偶联剂分子之间形成有作为化学键的共价键。另外，具有与羟基键合的特性的分子结构的树脂不限定于混合有硅烷偶联剂的树脂。例如，树脂47也可以由具有除硅烷偶联剂之外的具有与羟基键合的特性的分子结构的树脂或者混合有具有这样的与羟基键合的特性的分子的树脂构成。
接下来，说明利用本实施方式的手术器具11进行的动作和手术器具11的作用。医生例如用手保持手术器具11的手持件12，利用手指将可动把手23拉向把持部20侧，从而使钳构件26转动，而能够使钳构件26与探头15的处置面48抵接或者稍微存在间隙地相对。另外，在生物体组织存在于钳构件26与处置面48之间的情况下，能够像钳子那样在处置面48与钳构件26之间夹住并保持生物体组织。通过使可动把手23的位置回到原位，钳构件26与处置面48分开而能够释放生物体组织。并且，在医生用手指按下第1按钮31或者第2按钮32时，控制部36控制超声波电流供给部35，将来自超声波振子41的超声波振动的输出设为接通，从而能够从探头15向生物体组织注入超声波能量(在使用其他的能量作为处置能量的情况下，则是该能量)。医生通过解除第1按钮31或者第2按钮32的按下，而将来自超声波振子41的超声波振动的输出设为断开，从而能够停止超声波能量(或者其他的能量)的注入。
在本实施方式中，在钳构件26和探头15的顶端侧部分51的表面(全周)形成有由非晶状的氧化钛形成的覆膜46。在该非晶状的氧化钛的覆膜46的表面生成有许多羟基。而且，在与树脂47所含有的硅烷偶联剂之间形成有稳固的化学键(共价键)。因此，在本实施方式中，树脂47相对于覆膜46的粘接强度较高，树脂47难以脱落(难以剥离)。
说明本实施方式的末端执行器34的制造方法。将末端执行器34(钳构件26和探头15的顶端侧部分51(包括暴露部分在内))浸渍(dipping)于电解质液，将该末端执行器34作为阳极，向电解质液通电。进行预定时间的通电而在末端执行器34产生阳极氧化，在钳构件26的表面和探头15的顶端侧部分51的表面形成覆膜46。此时，在将阳极氧化所使用的电解质液、通电时间以及电压设定为预定的条件时，在覆膜46中，氧化钛(TiO、TiO2)以呈非结晶状分布的方式形成。由此，能够将所谓的非晶状的氧化钛的覆膜46形成于末端执行器34的表面。或者，委托具有形成非晶状的氧化钛的技术诀窍的电镀加工公司，也能够商业性获得形成有非晶状的氧化钛的覆膜46的末端执行器34。
与通常的结晶状态的氧化钛不同的非晶状的氧化钛例如能够由X射线晶体结构分析(XRD：X-ray diffraction)和X射线电子能谱(ESCA：Electron Spectroscopy forChemical Analysis)辨识为非晶状。另外，非晶状的氧化钛的辨识方法并不限定于此，也能够利用其他的通常的构造分析的手法进行。
使用本实施方式的手术器具11进行评价树脂47(防粘附涂敷层：氟树脂)的耐久性的试验。在该试验中，例如，使用超声波能量以预定的条件对从食用肉销售人员购买的厚度3毫米以下的动物的薄膜状组织(生物体组织)进行凝固切开，在切断后评价薄膜状组织是否粘附于探头15。在该评价中，例如，将完全未发生粘附的情况设为2分，将发生粘附但在容许范围内的情况设为1分，将发生与未进行防粘附涂敷的情况同样的粘附的情况设为0分，进行分数化，将平均分为预定分数以上的情况设为合格。另外，作为比较例，采用了使用通常的氧化钛作为钳构件26和探头15的覆膜46的手术器具。其结果，在比较例的手术器具中，在进行了约1000次的凝固切开之后，无法发挥防粘附效果，成为不合格。因此，比较例的耐性例数可以说是约1000次。另一方面，在实施方式的手术器具11中，在进行了约1500次的凝固切开之后，无法发挥防粘附效果，成为不合格。因此，实施方式的手术器具11的耐性例数可以说是约1500次。因而，在本实施方式的手术器具11中，与比较例相比较，防粘附涂敷层的耐久性提高了50％。因此，了解到，在本实施方式的手术器具11中，与比较例相比，钳构件26和探头15的覆膜46与树脂47之间的粘接力(结合力)增加，其结果，树脂47(涂层)的耐久性显著提高。
利用第1实施方式，手术器具11包括：末端执行器34，其具备由非晶状的氧化钛形成的表面；以及膜状的树脂47，其包覆所述表面，并且与所述表面化学键合。利用该结构，膜状的树脂47与非晶状的氧化钛的表面化学键合，因此与像以往那样物理地紧贴而利用分子彼此间的分子间力的粘接相比，能够提高结合的强度。由此，能够提供一种具有树脂47难以剥离的高耐久性的末端执行器34的手术器具11。
末端执行器34的母材由金属形成。利用该结构，能够容易进行本来难以粘接的有机材料的树脂与无机材料的金属之间的粘接。
所述母材是钛合金。利用该结构，能够提高膜状的树脂47相对于钛合金的粘接强度，能够使末端执行器34具有降低生物体组织的粘附、赋予隔热性、赋予拒水性、赋予绝缘性等各种特性。
所述表面设于用于处置生物体组织的处置面48。利用该结构，能够使膜状的树脂47结合于末端执行器34的处置面48。由此，能够使处置面48具有例如生物体组织的粘附的降低、拒水性，能够实现具有医生易于使用的末端执行器34的手术器具11。
树脂47具备与存在于所述表面的羟基键合的特性。利用该结构，树脂47由具有与羟基化学键合的官能团的分子构成或者含有这样的分子。因此，能够提供一种提高了树脂47相对于末端执行器34的表面的粘接强度的手术器具11。
树脂47含有硅烷偶联剂。利用该结构，在存在于表面的羟基与树脂47之间形成有基于脱水缩合反应的共价键。因此，相比于像以往那样物理地紧贴而利用分子间力的粘接，能够显著提高结合的强度。由此，能够提供一种具有树脂难以剥离的高耐久性的末端执行器34的手术器具11。
接下来，参照图5，说明本实施方式的变形例的手术器具。在以下的变形例中，主要说明与上述实施方式不同的部分，对于与上述实施方式通用的部分，省略说明。
在第1变形例的手术器具11中，在利用非晶状的氧化钛(羟基)与树脂47中所含有的硅烷偶联剂之间的共价键来实现末端执行器34的表面与树脂47之间的粘接的方面是通用的。然而，在第1变形例中，根据末端执行器34的部位的不同，膜状的树脂的功能不同。
在钳构件26的整个表面(整周)形成有由非晶状的氧化钛(TiO、TiO2)形成的覆膜46。如图5所示，在与探头15相对的部分，在钳构件26的覆膜46的上侧设有与实施方式同样的树脂47(防粘附涂敷层：PTFE、PFA等氟树脂)。钳构件26在与探头15相对的部分的相反侧具有导热率比金属的导热率小的隔热性的第2树脂52。第2树脂52能够由混合有硅烷偶联剂的通常的组成的树脂(PEEK)等构成，但也能够通过使树脂47(防粘附涂敷层)的厚度为一定以上来构成。通常来说，第2树脂52的厚度尺寸比树脂47的厚度尺寸大。在树脂47与第2树脂52之间，彼此的厚度存在不同，例如能够通过对于两者改变树脂的涂布次数而容易地实现。另外，第2树脂52也可以是，通过将中空的玻璃颗粒等混入到母材树脂(PEEK等)而在树脂中形成气泡，从而提高隔热性。
在探头15的顶端侧部分51(包括暴露部分在内)的整个表面(整周)形成有由非晶状的氧化钛(TiO、TiO2)形成的覆膜46。如图5所示，探头15在处置面48具有与实施方式同样的树脂47(防粘附涂敷层)。探头15的顶端侧部分51在与处置面48相反的一侧的部分和比处置面48靠基端方向C2侧的部分具有隔热性的第2树脂52。该第2树脂52例如也可以具有与钳构件26侧的第2树脂52同样的组成、构造。
在第2变形例的手术器具11中，作为从末端执行器34注入到生物体组织的处置能量，使用以下两种能量：使用超声波振动的超声波能量和使用高频电流的高频能量。因此，在第2变形例中，除了超声波电流供给部35之外，在电源单元13还设有用于向末端执行器34供给高频能量的高频能量供给部。此时，末端执行器34的探头15用作双极型的电手术刀的一极，末端执行器的钳构件26用作双极型的电手术刀的另一极。
在第2变形例中，与第1变形例同样地，在探头15的顶端侧部分51和钳构件26的整个表面(整周)具有由非晶状的氧化钛(TiO、TiO2)形成的覆膜46。如图5所示，在与探头15相对的部分，在钳构件26的覆膜46的上侧设有与实施方式同样的树脂47(防粘附涂敷层：PTFE、PFA等氟树脂)。钳构件26在与探头15相对的部分的相反侧具有第2树脂52，该第2树脂52具有绝缘性和隔热性。第2树脂52能够由混合有硅烷偶联剂的通常的组成的树脂(PEEK)等构成，但也能够通过使树脂47(防粘附涂敷层)的厚度为一定以上来构成。在第2变形例中，为了确保充分的绝缘性，第2树脂52优选厚度尺寸比第1变形例的厚度尺寸大。
如图5所示，探头15在处置面48具有与实施方式同样的树脂47(防粘附涂敷层)。探头15的顶端侧部分51在与处置面48相反的一侧的部分和比处置面48靠基端方向C2侧的部分具有绝缘性、隔热性的第2树脂52。该第2树脂52例如也可以具有与钳构件26侧的第2树脂52同样的构造、组成。
根据第1变形例和第2变形例，手术器具11具备膜状的第2树脂52，该第2树脂52包覆所述表面，与所述表面化学键合，并且，具有与树脂47不同的功能。利用该结构，能够根据用途、规格适当地设定树脂的种类、特性、功能。由此，例如，能够对各末端执行器34的部位包覆不同功能的树脂(树脂47、第2树脂52)。由此，能够提高设计的自由度，能够提供一种提高了医生的便利性、手术器具11的安全性的手术器具11。特别是，根据设有隔热性的第2树脂52的第1变形例，能够利用第2树脂52降低对周边组织的热的侵害。根据设有绝缘性、隔热性的第2树脂52的第2变形例，能够利用第2树脂52防止高频电流向周边漏出，能够防止因高频电流对周边组织造成不良影响。
本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其要旨的范围内适当地变形实施。在上述实施方式和各变形例中，作为钳构件26和探头15的金属母材使用钛合金，作为这些覆膜46，使用非晶状的氧化钛(TiO、TiO2)，但作为钳构件26和探头15的金属母材，并不限定于此。例如也可以作为钳构件26和探头15的金属母材使用铝合金，作为这些覆膜46使用非晶状的氧化铝(Al2O3)。在该情况下，在覆膜46的表面也配置有许多羟基，能够利用与树脂47之间的化学键(共价键)实现难以脱落的树脂涂层。并且，当然也能够将实施方式的手术器具11和第1变形例、第2变形例的手术器具适当组合而实现一个手术器具。
以下，附记本发明的其他的例子的手术器具11。
[1]
一种手术器具，其包括：末端执行器，其具备由非晶状的氧化物形成的表面；以及
膜状的树脂，其包覆所述表面，并且与所述表面化学键合。
[2]
根据[1]所述的手术器具，其中，所述末端执行器的母材由金属形成。
[3]
根据[2]所述的手术器具，其中，所述母材是铝合金。
[4]
根据[3]所述的手术器具，其中，所述氧化物是氧化铝。
[5]
根据[2]所述的手术器具，其中，所述母材是钛合金。
[6]
根据[5]所述的手术器具，其中，所述氧化物是氧化钛。

Claims (8)

1.一种手术器具，其中，
该手术器具包括：
末端执行器，其具备由非晶状的氧化钛形成的表面；以及
膜状的树脂，其包覆所述表面，并且与所述表面化学键合。
2.根据权利要求1所述的手术器具，其中，
所述末端执行器的母材由金属形成。
3.根据权利要求2所述的手术器具，其中，
所述母材是钛合金。
4.根据权利要求1所述的手术器具，其中，
所述表面设于用于处置生物体组织的处置面。
5.根据权利要求1所述的手术器具，其中，
所述树脂具有与存在于所述表面的羟基键合的特性。
6.根据权利要求5所述的手术器具，其中，
所述树脂含有硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的手术器具，其中，
该手术器具还包括膜状的第2树脂，其包覆所述表面，该膜状的第2树脂与所述表面化学键合，并且具有与所述树脂不同的功能。
8.根据权利要求1所述的手术器具，其中，
在所述表面形成有覆膜。
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