JP2002177296A - ペルチェ焼灼装置およびその温度制御方法 - Google Patents
ペルチェ焼灼装置およびその温度制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ペルチェ素子を利用して大温度差、高熱流束
を達成した、生体表面の局所治療にも適したコンパクト
な焼灼装置、及び精度良く温度制御を行う温度制御方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 装置先端に被焼灼面と接触される一方の
面を有するペルチェ素子１１ａ、１１ｂと、その他方の
面に接触配置された電極兼ヒートシンク１４と、この電
極兼ヒートシンクの先端又はその内側に設置された温度
センサ２０と、前記電極兼ヒートシンクの後端面に接触
配置された外部冷却器１５とで構成され、前記ペルチェ
素子の被焼灼面と接触される面及び前記外部冷却器の後
端部を除く構成が真空容器３０中に封入されてなるペル
チェ焼灼装置であり、前記温度センサで検知された温度
から装置先端の表面温度を予測し、前記ペルチェ素子に
通電する電流（電圧）を調整することにより、被焼灼面
と接触される装置先端の表面温度を所定温度に制御す
る。
を達成した、生体表面の局所治療にも適したコンパクト
な焼灼装置、及び精度良く温度制御を行う温度制御方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 装置先端に被焼灼面と接触される一方の
面を有するペルチェ素子１１ａ、１１ｂと、その他方の
面に接触配置された電極兼ヒートシンク１４と、この電
極兼ヒートシンクの先端又はその内側に設置された温度
センサ２０と、前記電極兼ヒートシンクの後端面に接触
配置された外部冷却器１５とで構成され、前記ペルチェ
素子の被焼灼面と接触される面及び前記外部冷却器の後
端部を除く構成が真空容器３０中に封入されてなるペル
チェ焼灼装置であり、前記温度センサで検知された温度
から装置先端の表面温度を予測し、前記ペルチェ素子に
通電する電流（電圧）を調整することにより、被焼灼面
と接触される装置先端の表面温度を所定温度に制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大温度差高熱流束
冷却を可能としたペルチェ素子を用いた微小面積の局所
を急速に冷却（加熱）する焼灼装置とその温度制御方法
に関し、特に、皮膚や粘膜の癌等に対する局所凍結治療
に好適な、コンパクトな焼灼装置に関する。
冷却を可能としたペルチェ素子を用いた微小面積の局所
を急速に冷却（加熱）する焼灼装置とその温度制御方法
に関し、特に、皮膚や粘膜の癌等に対する局所凍結治療
に好適な、コンパクトな焼灼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ペルチェ素子を利用した電子冷凍システ
ムは、供給電力に応じて冷却温度を制御することができ
るため光学機器や電子部品などの局所冷却に応用されて
いるが、定常状態における冷却性能が低く、大温度差、
高熱流束を実現することは困難であった。また大温度差
を得るためにペルチェ素子を多段型にしたモジュールも
開発されており、例えば、特開平８−１８６２０５号公
報には第１のペルチェ素子に接触させたヒートシンクに
さらに第２のペルチェ素子を接触させる温度制御装置が
開示されているが、熱拡散や熱伝達効率を高めるために
は第１のペルチェ素子に対して第２のペルチェ素子をよ
り大きくする必要がある。即ち、多段型の場合には、第
一段での発熱を次段以降で吸収しかつ温度差を与えるた
めに次段以降のモジュールを順次相対的に大きくして吸
熱能力を大きくする必要があり、モジュール全体として
は大型化し、さらには、周囲の雰囲気の熱伝導、対流の
影響により冷却面の温度制御が不安定となることがあ
る。
ムは、供給電力に応じて冷却温度を制御することができ
るため光学機器や電子部品などの局所冷却に応用されて
いるが、定常状態における冷却性能が低く、大温度差、
高熱流束を実現することは困難であった。また大温度差
を得るためにペルチェ素子を多段型にしたモジュールも
開発されており、例えば、特開平８−１８６２０５号公
報には第１のペルチェ素子に接触させたヒートシンクに
さらに第２のペルチェ素子を接触させる温度制御装置が
開示されているが、熱拡散や熱伝達効率を高めるために
は第１のペルチェ素子に対して第２のペルチェ素子をよ
り大きくする必要がある。即ち、多段型の場合には、第
一段での発熱を次段以降で吸収しかつ温度差を与えるた
めに次段以降のモジュールを順次相対的に大きくして吸
熱能力を大きくする必要があり、モジュール全体として
は大型化し、さらには、周囲の雰囲気の熱伝導、対流の
影響により冷却面の温度制御が不安定となることがあ
る。
【０００３】一方、皮膚や粘膜の癌等の局所治療や外科
的な開腹手術に耐えられない高齢者などの患者を対象と
する非観血的治療においては、生体の病変部位を局所的
に凍結させ凍結によって発生する現象を治療に応用した
凍結手術が行われており、従来から冷却凍結用としては
液体窒素が用いられている。しかし、液体窒素による従
来の方法では生体組織を治療に適した温度に制御するこ
とが困難であるとともに、液体窒素の使用による過凍結
によって凍結部位に隣接する正常組織に損傷を与えてし
まう場合があり、十分満足できる治療はなされていなか
った。
的な開腹手術に耐えられない高齢者などの患者を対象と
する非観血的治療においては、生体の病変部位を局所的
に凍結させ凍結によって発生する現象を治療に応用した
凍結手術が行われており、従来から冷却凍結用としては
液体窒素が用いられている。しかし、液体窒素による従
来の方法では生体組織を治療に適した温度に制御するこ
とが困難であるとともに、液体窒素の使用による過凍結
によって凍結部位に隣接する正常組織に損傷を与えてし
まう場合があり、十分満足できる治療はなされていなか
った。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、かかる従
来技術では、電子冷却システムとして、ペルチェ素子を
利用したシステムで大温度差、高熱流速を可能としたも
のの、モジュールの大型化、温度制御の不安定化等の問
題が残り、尚実用性には欠けるものであった。また、凍
結手術を主とする医療用冷却システムに用いられている
液体窒素治療では、温度制御が困難である等の問題を抱
えている。従って、本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、大温度差、高熱流束を達成して、精度
良く温度制御を行うことで、生体表面の局所治療にも適
した、コンパクトな焼灼装置およびその温度制御方法を
提供することを目的とする。
来技術では、電子冷却システムとして、ペルチェ素子を
利用したシステムで大温度差、高熱流速を可能としたも
のの、モジュールの大型化、温度制御の不安定化等の問
題が残り、尚実用性には欠けるものであった。また、凍
結手術を主とする医療用冷却システムに用いられている
液体窒素治療では、温度制御が困難である等の問題を抱
えている。従って、本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、大温度差、高熱流束を達成して、精度
良く温度制御を行うことで、生体表面の局所治療にも適
した、コンパクトな焼灼装置およびその温度制御方法を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意検討した結果本発明に到達した。即
ち、本発明は、装置先端に被焼灼面と接触される一方の
面を有するペルチェ素子と、このペルチェ素子の他方の
面に接触配置された電極兼ヒートシンクと、この電極兼
ヒートシンクの前記ペルチェ素子側の先端又はその内側
に設置された温度センサと、前記電極兼ヒートシンクの
前記ペルチェ素子と接触していない後端面に接触配置さ
れた外部冷却器とで構成され、前記ペルチェ素子の被焼
灼面と接触される面及び前記外部冷却器の後端部を除く
構成が真空容器中に封入されてなるペルチェ焼灼装置に
ある。そして、本発明のペルチェ焼灼装置においては、
前記ペルチェ素子の絶縁部に二酸化珪素膜を用いること
ができ、また、前記真空容器中に吸着剤を封入すること
ができるペルチェ焼灼装置である。
達成するために鋭意検討した結果本発明に到達した。即
ち、本発明は、装置先端に被焼灼面と接触される一方の
面を有するペルチェ素子と、このペルチェ素子の他方の
面に接触配置された電極兼ヒートシンクと、この電極兼
ヒートシンクの前記ペルチェ素子側の先端又はその内側
に設置された温度センサと、前記電極兼ヒートシンクの
前記ペルチェ素子と接触していない後端面に接触配置さ
れた外部冷却器とで構成され、前記ペルチェ素子の被焼
灼面と接触される面及び前記外部冷却器の後端部を除く
構成が真空容器中に封入されてなるペルチェ焼灼装置に
ある。そして、本発明のペルチェ焼灼装置においては、
前記ペルチェ素子の絶縁部に二酸化珪素膜を用いること
ができ、また、前記真空容器中に吸着剤を封入すること
ができるペルチェ焼灼装置である。
【０００６】また本発明は、装置先端に被焼灼面と接触
される一方の面を有するペルチェ素子と、該ペルチェ素
子の他方の面に接触配置された電極兼ヒートシンクと、
該電極兼ヒートシンクの前記ペルチェ素子側の先端又は
その内側に設置された温度センサと、前記電極兼ヒート
シンクの前記ペルチェ素子と接触していない後端面に接
触配置された外部冷却器とで構成されたペルチェ焼灼装
置の温度制御方法であって、前記温度センサで検知され
た温度から装置先端の表面温度を予測し、前記ペルチェ
素子に通電する電流（電圧）を調整することにより、被
焼灼面と接触される装置先端の表面温度を所定温度に制
御することを特徴とするペルチェ焼灼装置の温度制御方
法である。そして、前記真空容器中に吸着剤を封入し、
その吸着剤の発熱除去にヒートシンクを本体のヒートシ
ンクと共有するペルチェ冷却を用いることができるペル
チェ焼灼装置の温度制御方法である。
される一方の面を有するペルチェ素子と、該ペルチェ素
子の他方の面に接触配置された電極兼ヒートシンクと、
該電極兼ヒートシンクの前記ペルチェ素子側の先端又は
その内側に設置された温度センサと、前記電極兼ヒート
シンクの前記ペルチェ素子と接触していない後端面に接
触配置された外部冷却器とで構成されたペルチェ焼灼装
置の温度制御方法であって、前記温度センサで検知され
た温度から装置先端の表面温度を予測し、前記ペルチェ
素子に通電する電流（電圧）を調整することにより、被
焼灼面と接触される装置先端の表面温度を所定温度に制
御することを特徴とするペルチェ焼灼装置の温度制御方
法である。そして、前記真空容器中に吸着剤を封入し、
その吸着剤の発熱除去にヒートシンクを本体のヒートシ
ンクと共有するペルチェ冷却を用いることができるペル
チェ焼灼装置の温度制御方法である。
【０００７】上記の従来技術で述べたペルチェ素子の欠
点を解決するために、本発明ではペルチェ素子を熱的非
平衡状態における能動伝熱制御デバイスとすることによ
って大温度差、高熱流束を実現した。即ち、本発明のペ
ルチェ焼灼装置では、例えば、被焼灼面を急速冷却する
場合、被焼灼面が配置される一方の面をペルチェ素子の
非定常時の冷却面に、ヒートシンク部材が熱的に接触配
置された他方の面を加熱面にする。そして定常時にはヒ
ートシンク部材は外部冷却器により被焼灼面の定常時の
温度に比較して低温の所定温度に保持されているが、そ
れにもかかわらずペルチェ素子に被焼灼面側を加熱面と
する向きに通電して所定の定常時の温度に保持してお
き、急速冷却に際しては通電を加熱モードから冷却モー
ドに極性反転して切り替えてやれば急速冷却が達成でき
る。
点を解決するために、本発明ではペルチェ素子を熱的非
平衡状態における能動伝熱制御デバイスとすることによ
って大温度差、高熱流束を実現した。即ち、本発明のペ
ルチェ焼灼装置では、例えば、被焼灼面を急速冷却する
場合、被焼灼面が配置される一方の面をペルチェ素子の
非定常時の冷却面に、ヒートシンク部材が熱的に接触配
置された他方の面を加熱面にする。そして定常時にはヒ
ートシンク部材は外部冷却器により被焼灼面の定常時の
温度に比較して低温の所定温度に保持されているが、そ
れにもかかわらずペルチェ素子に被焼灼面側を加熱面と
する向きに通電して所定の定常時の温度に保持してお
き、急速冷却に際しては通電を加熱モードから冷却モー
ドに極性反転して切り替えてやれば急速冷却が達成でき
る。
【０００８】これにより冷却開始後の短時間内にヒート
シンク部材に大きな熱流束を生じ、非定常熱伝導による
熱拡散を発生する。この非定常熱伝導は定常状態の熱伝
導の数十倍であり、瞬時の冷却性能を数十倍に高めて発
揮することが可能である。なお、非定常熱伝導は定常状
態の動作プロセス時に対して用いる非定常状態を意味
し、定常熱伝導が時間的に温度変化のない場合の熱伝導
をいうのに対し、温度変化する場合を非定常熱伝導とい
う。
シンク部材に大きな熱流束を生じ、非定常熱伝導による
熱拡散を発生する。この非定常熱伝導は定常状態の熱伝
導の数十倍であり、瞬時の冷却性能を数十倍に高めて発
揮することが可能である。なお、非定常熱伝導は定常状
態の動作プロセス時に対して用いる非定常状態を意味
し、定常熱伝導が時間的に温度変化のない場合の熱伝導
をいうのに対し、温度変化する場合を非定常熱伝導とい
う。
【０００９】このような急速伝熱制御機構を応用した焼
灼装置により、皮膚や粘膜の癌等に対する局所凍結治療
に際して、最適な温度・熱流束の制御により正常組織を
損傷させることなく治療ができるとともに、冷却・加熱
の切り替えが可能なペルチェ素子を利用しているため、
術後の解凍を容易に行うことができる。また、外科的開
腹手術に耐えられない高齢者などの患者を対象とした非
観血的治療を行うことができることから、通院・在宅で
の治療が可能であり、患者の負担も軽減でき、術後の回
復にも有効である。
灼装置により、皮膚や粘膜の癌等に対する局所凍結治療
に際して、最適な温度・熱流束の制御により正常組織を
損傷させることなく治療ができるとともに、冷却・加熱
の切り替えが可能なペルチェ素子を利用しているため、
術後の解凍を容易に行うことができる。また、外科的開
腹手術に耐えられない高齢者などの患者を対象とした非
観血的治療を行うことができることから、通院・在宅で
の治療が可能であり、患者の負担も軽減でき、術後の回
復にも有効である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のペルチェ焼灼装置
について図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但
し、この実施例に記載される寸法、材質、形状、その相
対位置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の
範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に
過ぎない。
について図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但
し、この実施例に記載される寸法、材質、形状、その相
対位置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の
範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に
過ぎない。
【００１１】図１は本発明の実施形態に係るペルチェ焼
灼装置の主要部分をモデル化した基本構成図、図２は図
１の実施形態に係るペルチェ焼灼装置を具体化した構造
の主要部分の断面図、図３は非平衡熱伝素子であるペル
チェ素子の時間による温度変化及び素子間の電位差変化
を示すグラフである。図１及び図２において、本発明で
用いるペルチェ素子は、一般的なＰ型素子とＮ型素子
（１１ａと１１ｂ）からなる熱半導体をアルミニウムや
銅などの金属導電体１０で結合したπ型回路からなる。
通常は両素子は僅かな間隔をあけて配置されているが、
本発明の焼灼装置においては、二酸化珪素等からなる絶
縁膜１２を介して配置しても良く、このようにすること
でよりコンパクトな装置構成を達成することが可能とな
る。
灼装置の主要部分をモデル化した基本構成図、図２は図
１の実施形態に係るペルチェ焼灼装置を具体化した構造
の主要部分の断面図、図３は非平衡熱伝素子であるペル
チェ素子の時間による温度変化及び素子間の電位差変化
を示すグラフである。図１及び図２において、本発明で
用いるペルチェ素子は、一般的なＰ型素子とＮ型素子
（１１ａと１１ｂ）からなる熱半導体をアルミニウムや
銅などの金属導電体１０で結合したπ型回路からなる。
通常は両素子は僅かな間隔をあけて配置されているが、
本発明の焼灼装置においては、二酸化珪素等からなる絶
縁膜１２を介して配置しても良く、このようにすること
でよりコンパクトな装置構成を達成することが可能とな
る。
【００１２】そして、このπ型回路の下部、即ちＰ型素
子とＮ型素子にはそれぞれ電極１３ａ、１３ｂが接触配
置され、両電極に通電することによりπ型の上部の金属
導電体１０を冷却（加熱）して、被焼灼面を冷却（加
熱）する。このときペルチェ素子の金属導電体と反対側
で発生する熱を放散するためにヒートシンク１４を接触
配置させるが、このヒートシンクはＰ型素子またはＮ型
素子のそれぞれに接触配置された電極の一方と一体とな
るように接触させ、他方の電極とは二酸化珪素膜等の絶
縁膜を介して配置させる。そしてこのヒートシンクの材
質として、銅、アルミニウム等を用いることによりヒー
トシンクを電極として用いることができる。これらの材
質は、導電体であると共に熱伝導性にも優れており、図
１の電極１３ｂとヒートシンク１４を一体化して電極兼
ヒートシンクとする。
子とＮ型素子にはそれぞれ電極１３ａ、１３ｂが接触配
置され、両電極に通電することによりπ型の上部の金属
導電体１０を冷却（加熱）して、被焼灼面を冷却（加
熱）する。このときペルチェ素子の金属導電体と反対側
で発生する熱を放散するためにヒートシンク１４を接触
配置させるが、このヒートシンクはＰ型素子またはＮ型
素子のそれぞれに接触配置された電極の一方と一体とな
るように接触させ、他方の電極とは二酸化珪素膜等の絶
縁膜を介して配置させる。そしてこのヒートシンクの材
質として、銅、アルミニウム等を用いることによりヒー
トシンクを電極として用いることができる。これらの材
質は、導電体であると共に熱伝導性にも優れており、図
１の電極１３ｂとヒートシンク１４を一体化して電極兼
ヒートシンクとする。
【００１３】装置先端の被焼灼面に接触する金属導電体
１０の表面に温度センサを設置してその温度を検知、制
御することができれば、被焼灼面に与えられる温度変化
をより正確に制御することが可能であるが、このような
位置に温度センサを設置することは、表面での熱の授受
や装置外周の断熱に及ぼす悪影響を避けることが困難と
なる。従って、本発明の焼灼装置では、前記したヒート
シンクのペルチェ素子側の先端又はその内側に温度セン
サ２０を設置し、この温度センサ２０で検知された温度
から装置先端の表面温度を予測してペルチェ素子に通電
する電流（電圧）を調整することにより、被焼灼面と接
触される装置先端の表面温度を所定温度に制御する。こ
の通電状態を調整するための制御装置は、焼灼装置とは
別に設けておけばよく、本発明のペルチェ素子の電極と
リード線等で接続しておけばよい。また、制御装置は温
度信号に基づき通電状態を可変できるものであればよ
く、特に制限されるものではない。
１０の表面に温度センサを設置してその温度を検知、制
御することができれば、被焼灼面に与えられる温度変化
をより正確に制御することが可能であるが、このような
位置に温度センサを設置することは、表面での熱の授受
や装置外周の断熱に及ぼす悪影響を避けることが困難と
なる。従って、本発明の焼灼装置では、前記したヒート
シンクのペルチェ素子側の先端又はその内側に温度セン
サ２０を設置し、この温度センサ２０で検知された温度
から装置先端の表面温度を予測してペルチェ素子に通電
する電流（電圧）を調整することにより、被焼灼面と接
触される装置先端の表面温度を所定温度に制御する。こ
の通電状態を調整するための制御装置は、焼灼装置とは
別に設けておけばよく、本発明のペルチェ素子の電極と
リード線等で接続しておけばよい。また、制御装置は温
度信号に基づき通電状態を可変できるものであればよ
く、特に制限されるものではない。
【００１４】前記ヒートシンクのペルチェ素子と接触し
ていない後端面にはドライアイス等の冷却剤を封入でき
る構造を有する外部冷却器１５を接触配置させる。この
外部冷却器に冷却剤を封入しておくことによりペルチェ
素子からの放熱をより速やかにし、装置先端の急速冷却
を達成することができる。また必要に応じて、本装置と
は別に設置された循環式冷却装置の循環配管部(不図示)
をこの外部冷却器１５に接続して冷却してもよい。
ていない後端面にはドライアイス等の冷却剤を封入でき
る構造を有する外部冷却器１５を接触配置させる。この
外部冷却器に冷却剤を封入しておくことによりペルチェ
素子からの放熱をより速やかにし、装置先端の急速冷却
を達成することができる。また必要に応じて、本装置と
は別に設置された循環式冷却装置の循環配管部(不図示)
をこの外部冷却器１５に接続して冷却してもよい。
【００１５】以上のような構成により温度差の大きい急
速冷却を達成するには、周囲の雰囲気の熱伝導や対流に
よる熱損失を防ぐことが重要であり、これを解決するた
めに本実施例においては、前記ペルチェ素子の被焼灼表
面と接触される面及び前記外部冷却器の後端部を除く構
成を真空容器３０に封入することで、各構成部の外周に
真空断熱層を形成させて外部と熱的に遮断させる構造と
する。この真空容器３０中には全域に亘って若しくは一
部に吸着剤２５、２５ａを封入することができ、この吸
着剤により外部から侵入したガスを吸着除去して真空容
器３０中の真空度を向上させることが可能である。
速冷却を達成するには、周囲の雰囲気の熱伝導や対流に
よる熱損失を防ぐことが重要であり、これを解決するた
めに本実施例においては、前記ペルチェ素子の被焼灼表
面と接触される面及び前記外部冷却器の後端部を除く構
成を真空容器３０に封入することで、各構成部の外周に
真空断熱層を形成させて外部と熱的に遮断させる構造と
する。この真空容器３０中には全域に亘って若しくは一
部に吸着剤２５、２５ａを封入することができ、この吸
着剤により外部から侵入したガスを吸着除去して真空容
器３０中の真空度を向上させることが可能である。
【００１６】尚、図２に示す第２実施形態は、図１に示
される第１実施形態を具体化したもので、その構成は第
１実施形態とほぼ同様であるが、外形が丸みを帯びてお
り、握りやすい構成となっている。
される第１実施形態を具体化したもので、その構成は第
１実施形態とほぼ同様であるが、外形が丸みを帯びてお
り、握りやすい構成となっている。
【００１７】次に本発明のペルチェ焼灼装置の温度制御
方法について説明する。温度センサ２０で検知された温
度から装置先端の表面温度を予測する方法は、実験、数
値シミュレーション等により予めデータを計測してお
き、そのデータを用いた間接予測により行うことができ
る。即ち、ペルチェ素子１１ａ、１１ｂのヒートシンク
１４との接触面ｂ、即ち温度センサを設置した位置から
被焼灼面と接触させる装置先端の表面Ｏ方向への非定常
の一次元熱伝導モデルを用い、ペルチェ効果による熱移
動と、温度勾配のためにペルチェ素子内部で発生する電
位、およびジュール熱を考慮して、ペルチェ素子への通
電状態と時間の経過とに伴う温度変化をシミュレーショ
ンしておく。かかるシミュレーションは、下記数１に示
される非定常一次元熱伝導方程式にて予測される。
方法について説明する。温度センサ２０で検知された温
度から装置先端の表面温度を予測する方法は、実験、数
値シミュレーション等により予めデータを計測してお
き、そのデータを用いた間接予測により行うことができ
る。即ち、ペルチェ素子１１ａ、１１ｂのヒートシンク
１４との接触面ｂ、即ち温度センサを設置した位置から
被焼灼面と接触させる装置先端の表面Ｏ方向への非定常
の一次元熱伝導モデルを用い、ペルチェ効果による熱移
動と、温度勾配のためにペルチェ素子内部で発生する電
位、およびジュール熱を考慮して、ペルチェ素子への通
電状態と時間の経過とに伴う温度変化をシミュレーショ
ンしておく。かかるシミュレーションは、下記数１に示
される非定常一次元熱伝導方程式にて予測される。
【００１８】
【数１】
【００１９】そして、図３に示される前記シミュレーシ
ョンに基づくグラフにより、温度センサで検知した温度
Ｔｂから装置先端の表面温度ＴＯを予測し、その表面温
度ＴＯが目標値となるように通電状態、即ち供給する電
流（電圧）を調整することによりかかるペルチェ焼灼装
置の制御が可能となる。
ョンに基づくグラフにより、温度センサで検知した温度
Ｔｂから装置先端の表面温度ＴＯを予測し、その表面温
度ＴＯが目標値となるように通電状態、即ち供給する電
流（電圧）を調整することによりかかるペルチェ焼灼装
置の制御が可能となる。
【００２０】本実施例のペルチェ焼灼装置では上述した
如く、装置外周の真空容器に吸着剤を封入して外部から
真空断熱層に侵入したガスを吸着除去することで、真空
度を向上させることができるが、吸着剤にガス等が吸着
するときに熱を発生する。上記方法による温度制御をよ
り精密に行うためには、この発熱を除去することが肝要
である。このための手段には、ヒートシンクを本体のヒ
ートシンクと共有するペルチェ冷却を用いることができ
る。
如く、装置外周の真空容器に吸着剤を封入して外部から
真空断熱層に侵入したガスを吸着除去することで、真空
度を向上させることができるが、吸着剤にガス等が吸着
するときに熱を発生する。上記方法による温度制御をよ
り精密に行うためには、この発熱を除去することが肝要
である。このための手段には、ヒートシンクを本体のヒ
ートシンクと共有するペルチェ冷却を用いることができ
る。
【００２１】
【発明の効果】上述したように本発明のペルチェ焼灼装
置は、非定常熱伝導による大温度差、高熱流束を達成し
た、コンパクトな焼灼装置であり、本発明の温度制御方
法により高精度の温度制御が可能である。そして本発明
のペルチェ焼灼装置は、特に精密な温度制御が要求され
る生体表面の局所治療に好適に利用され、治療時間の短
縮、患者に対する肉体的、精神的負担の低減ができ、治
癒率の向上にも有効である。
置は、非定常熱伝導による大温度差、高熱流束を達成し
た、コンパクトな焼灼装置であり、本発明の温度制御方
法により高精度の温度制御が可能である。そして本発明
のペルチェ焼灼装置は、特に精密な温度制御が要求され
る生体表面の局所治療に好適に利用され、治療時間の短
縮、患者に対する肉体的、精神的負担の低減ができ、治
癒率の向上にも有効である。
【図１】 ペルチェ焼灼装置の主要部分をモデル化した
基本構成図を示す。
基本構成図を示す。
【図２】 本発明の図１の実施形態に係るペルチェ焼灼
装置を具体化した構造の主要部分の断面図図を示す。
装置を具体化した構造の主要部分の断面図図を示す。
【図３】 ペルチェ素子の時間による温度変化及び素子
間の電位差変化を示すグラフである。
間の電位差変化を示すグラフである。
１０ 金属導電体 １１ａ ペルチェ素子 １１ｂ ペルチェ素子 １２ 絶縁膜 １３ａ 電極 １３ｂ 電極 １４ ヒートシンク １５ 外部冷却器 ２０ 温度センサ ２２ 通電回路 ２５ 吸着剤 ３０ 真空容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｆ 7/10 ３５１ Ａ６１Ｂ 17/38 ３１０ (72)発明者 藤間 克己 東京都江東区牡丹２丁目13番１号 株式会 社前川製作所内 (72)発明者 吉川 朝郁 東京都江東区牡丹２丁目13番１号 株式会 社前川製作所内 Ｆターム(参考） 4C060 JJ01 KK47 4C099 AA03 CA01 EA08 JA02 PA01
Claims (5)
- 【請求項１】 装置先端に被焼灼面と接触される一方の
面を有するペルチェ素子と、該ペルチェ素子の他方の面
に接触配置された電極兼ヒートシンクと、該電極兼ヒー
トシンクの前記ペルチェ素子側の先端又はその内側に設
置された温度センサと、前記電極兼ヒートシンクの前記
ペルチェ素子と接触していない後端面に接触配置された
外部冷却器とで構成され、前記ペルチェ素子の被焼灼面
と接触される面及び前記外部冷却器の後端部を除く構成
が真空容器中に封入されてなることを特徴とするペルチ
ェ焼灼装置。 - 【請求項２】 前記ペルチェ素子の絶縁部に二酸化珪素
膜を用いたことを特徴とする請求項１記載のペルチェ焼
灼装置。 - 【請求項３】 前記真空容器中に吸着剤を封入すること
を特徴とする請求項１記載のペルチェ焼灼装置。 - 【請求項４】 装置先端に被焼灼面と接触される一方の
面を有するペルチェ素子と、該ペルチェ素子の他方の面
に接触配置された電極兼ヒートシンクと、該電極兼ヒー
トシンクの前記ペルチェ素子側の先端又はその内側に設
置された温度センサと、前記電極兼ヒートシンクの前記
ペルチェ素子と接触していない後端面に接触配置された
外部冷却器とで構成されたペルチェ焼灼装置の温度制御
方法であって、前記温度センサで検知された温度から装
置先端の表面温度を予測し、前記ペルチェ素子に通電す
る電流（電圧）を調整することにより、被焼灼面と接触
される装置先端の表面温度を所定温度に制御することを
特徴とするペルチェ焼灼装置の温度制御方法。 - 【請求項５】 前記真空容器中に吸着剤を封入し、該吸
着剤の発熱除去にヒートシンクを本体のヒートシンクと
共有してなるペルチェ冷却を用いることを特徴とする請
求項４記載のペルチェ焼灼装置の温度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000376174A JP4333937B2 (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | ペルチェ焼灼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000376174A JP4333937B2 (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | ペルチェ焼灼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002177296A true JP2002177296A (ja) | 2002-06-25 |
| JP4333937B2 JP4333937B2 (ja) | 2009-09-16 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000376174A Expired - Fee Related JP4333937B2 (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | ペルチェ焼灼装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4333937B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004066893A1 (ja) * | 2003-01-29 | 2004-08-12 | Mayekawa Mfg.Co., Ltd. | ペルチェ素子による温度制御装置及び温度制御方法 |
| WO2009120876A3 (en) * | 2008-03-27 | 2009-12-23 | The General Hospital Corporation | Apparatus and method for surface cooling |
| JP2021180886A (ja) * | 2016-05-31 | 2021-11-25 | クレオ・メディカル・リミテッドCreo Medical Limited | 電気手術装置及び方法 |
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|---|---|---|---|---|
| KR102038941B1 (ko) * | 2017-12-19 | 2019-10-31 | 주식회사 하이로닉 | 레이저 시술용 핸드피스 및 이를 구비하는 지방 감소 장치 |
-
2000
- 2000-12-11 JP JP2000376174A patent/JP4333937B2/ja not_active Expired - Fee Related
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