JP2004502488A - 冷却式電気外科鉗子 - Google Patents

Abstract

二極式の電気外科鉗子は、第１のヒートパイプに取り付けられた第１の電極と、第２のヒートパイプに取り付けられた第２の電極を備えている。ヒートパイプは鉗子に取外し可能に取り付けることができる。鉗子は、取外し可能なヒートパイプを装置に固定する固定機構も備えている。

Description

【０００１】
関連出願
この出願は、２００１年６月２１に出願した米国出願０９／　　　　　　の継続出願であり、その優先権を主張している。その米国出願は２０００年６月６日に出願した米国仮出願第６０／２１６，２４５号の恩典を主張しており、その仮出願の全教示内容をここに参考までに取り入れる。
【０００２】
【従来の技術】
電気外科は通常、組織を焼灼、切断、および／または凝固するために利用する。典型的な電気外科装置では、処置する組織に高周波電気エネルギを加える。組織を局部的に加熱し、加えたエネルギの波形および電極の形状に従って所望の効果を得る。電力の出力および波形の様式を変えることによって、加熱範囲とその結果生じる外科学的効果を制御することが可能となる。例えば、連続した正弦曲線の波形は切断に最も適しているが、部分整流信号の周期的間隔の連続波形は凝固を発生する。
【０００３】
二極式の電気外科では、電気外科装置に２つの電極が付いている。処置する組織を電極の間に位置付け、電気エネルギを電極の両端に加える。単極式の電気外科では、電気励起エネルギを手術位置の唯一の電極に加え、接地用パッドを患者と接触させて配置する。電気エネルギは単極式の唯一の電極から組織を通って接地用パッドへと通過する。
【０００４】
二極式の電気外科装置は、一般に単極式の電気外科装置よりも安全であることが知られている。その理由は、電流が通過する組織の領域が二極式の装置の２つの電極に近い領域に限定されるからである。しかしながら、二極式の装置には幾つかの欠点がある。例えば、二極式の装置が送る電気エネルギは２つの電極の間の組織に集中するので、二極式の装置は使用中に組織を焦がし、開回路を比較的早く展開する傾向がある。二極式の装置はまた、使用中に組織に粘着または付着する傾向がある。組織が一方または双方の電極に付着すると、電気エネルギが短絡し、所望の目標組織に対する装置の効力が低下する。組織の付着を最小にするためには、二極式発電機の電力設定を単極式発電機の出力の電力設定と比べて典型的に少なくする。これによって焦げや付着が減少するが、一方では目的とする焼灼効果を低下させるとともに非実用的なほど遅い二極エネルギで組織を切断するので、手術の進行を遅らせる。この理由から、二極式の器械は、それらに安全上の利点があるにも拘らず、一般の外科医に容易に受け入れられていない。
【０００５】
二極式の電気外科装置の効力を改善することは、目標組織が電極に付着するのを無くすこと、および材料が焦げるのを減らすことを包含する。このように改善すると、動作中の電極の短絡が減り、掃除を必要とすることなく電極を一つの目標組織から別の目標組織に移すことができる。電極および手術位置からの熱を熱交換器へ伝導するヒートパイプ、これは米国特許第６，０７４，３８９号に開示され、その全部をここに参考までに取り入れるが、そのヒートパイプを有する装置はそれらの欠点を克服するために利用することがきる。この種の電気外科装置によって、使用者は外科手続きの間、付属の電気外科用発電機の電力レベルを増加させることができる。これにより、昨今利用可能な他の二極式の器械と比べて、器械の動作が速くなる。
【０００６】
発明の概要
電気外科鉗子は、電気コネクタおよびこのコネクタに取り付けた１対の可撓性の枝部を備えている。その鉗子はまた、電極を各枝部の端部に備えているとともに、電極からの熱を放散するためのヒートパイプを各枝部内に備えている。
【０００７】
電極は３７５Ｗ／（ｍ・Ｃ）乃至４２０Ｗ／（ｍ・Ｃ）の熱伝導率を有する銅または銀のような材料から形成することができる。電極はヒートパイプに半田付けなどによって取り付けるか、あるいはヒートパイプと一体に形成することができる。ヒートパイプは、使用中に電極の整合の手助けとなるために、ヒートパイプの長軸線に対して湾曲した部分を備えることができる。絶縁材料で鉗子の外面部を囲むことができる。
【０００８】
ヒートパイプは取外し可能に枝部に取り付けることができる。枝部がヒートパイプ取付部を備えることによって、ヒートパイプをそのヒートパイプ取付部に摺動可能に取り付けることができる。ヒートパイプ取付部はまた、ヒートパイプの湾曲した部分に順応するため、枝部の長軸線に対して湾曲した形状をもつことができる。鉗子は、ヒートパイプを枝部に固定するための固定機構も備えることができる。
【０００９】
枝部は把持部を備えることができる。把持部は片寄り部を備えることができ、これによって使用者は手術位置をはっきり見ながら鉗子を手術位置に使用することができる。ヒートパイプは、把持部の片寄り部まで延びる基部も備えることができる。
【００１０】
この発明の前述およびそれ以外の目的、特徴および利点は、この発明の好ましい実施の形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。添付の図面で説明するように、同一符号は異なる図の全体にわたって同一部分を指している。図面は必ずしも一定の割合でつくる必要はなく、代りにこの発明の原則を図解するために強調してある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の好ましい実施の形態の説明は次の通りである。
【００１２】
二極式の電気外科装置が組織に付着するのを最小あるいは無にするため、電極の温度を、たんぱく質が変性することによって組織が金属に付着する温度以下に維持する。この温度は約８０℃であり、米国特許第５，６４７，８７１号に詳細に記載されており、その全部をここに参考までに取り入れる。大抵の電気外科器械はステンレス鋼またはニッケルで作られている。その理由は、ステンレス鋼やニッケルが、高い熱伝導材料よりも強い機械的特性を有する傾向のある生体適合性材料としてよく知られているからである。しかし、ステンレス鋼およびニッケルの熱伝導率は比較的低い（２０Ｗ／（ｍ・Ｃ）乃至７０Ｗ／（ｍ・Ｃ））。二極式の器械の先端を８０℃以下に維持するために、電極を例えば銅または銀（３７５Ｗ／（ｍ・Ｃ）乃至４２０Ｗ／（ｍ・Ｃ））のような高い熱伝導率の材料で作ることができる。
【００１３】
電気外科器械の先端すなわち電極をヒートパイプ（銅の１０倍乃至２０倍の熱伝導率）のような高い熱伝導率の装置に連結することでも、電気外科装置の先端を８０℃以下に維持することができる。ヒートパイプを使用することは米国特許第６，０７４，３８９号に記載されており、その全部をここに参考までに取り入れる。
【００１４】
ヒートパイプは、部分的に空になっているとともに、水のような熱伝達液を含んでいる密閉内部穴を有している。外殻は銅のような伝導性を有する金属材料で作ることができる。動作中に、電気エネルギはヒートパイプの伝導性外殻に沿って末端部に伝達する。ヒートパイプは、組織から器械の電極に伝達した熱を、器械のハンドルへ極めて少ない温度の上昇で戻すことができる。熱はヒートパイプの壁、または熱伝達フィン、およびハンドル内のヒートシンクに放出することができる。熱を大気に放散するためには、自然の対流および放射を利用する。
【００１５】
銅は酸化するので、二極式の電気外科器械の先端すなわち電極をニッケルおよび金のような高い熱伝導率の生体適合性コーティングで被覆するのが好ましい。
【００１６】
器械が組織から伝達させる必要のある熱の量は、電気外科装置の先端の形状や発電機から加えた電力に従って変化する。例えば、電気外科装置での計算や試験によれば、３ｍｍヒートパイプの先端における５０％の負荷サイクルで組織に８０ワットまでのエネルギを加えている間に、低い温度を維持するために装置の先端部から僅か１ワット乃至２ワットのエネルギしか伝達させる必要がないことが分かった。組織内に伝達したエネルギの大部分は、組織内の水分を蒸発させるために用いられる。エネルギの多くは、伝導や血流によっても組織内に持ち去られる。
【００１７】
図１は、二極式の電気外科装置を全体的に１０として示している図である。装置１０は第１の電極１２と第２の電極１４を備え、これらは第１のヒートパイプ１８と第２のヒートパイプ２０にそれぞれ取り付けられている。ヒートパイプ１８，２０と電極１２，１４は電気絶縁材料１６によって隔てられ、その絶縁材料１６は第１の電極１２、第１のヒートパイプ１８と第２の電極１４、第２のヒートパイプ２０との間の電気通路を切る助けをしている。絶縁材料１６はアルミナ・セラミックのようなセラミック材料とすることができ、０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）乃至０．０３０インチ（０．７６２ｍｍ）の厚さとすることができる。
【００１８】
ヒートパイプ１８，２０の基部２４は電線リード２６を備え、このリード２６は高周波電気外科発電機の二極式の出力端子に取り付けられている。ヒートパイプ１８，２０は電気エネルギを発電機から電極１２，１４に伝達する。第１の電極１２は第１の極性を有し、第２の電極１４は第２の極性を有している。装置１０が組織２７に接触すると、第１の電極１２からのエネルギ２２が組織２７を通って第２の電極１４側に移動し、組織２７を凝固させる。エネルギ２２は電極１２，１４の間の電流によって伝えることができる。例えば、第１の電極１２が正の極性を有し、第２の電極１４が負の極性を有していると、エネルギ２２は第１の電極１２から第２の電極１４側へ移動する。そのエネルギは、マイクロ波源からのマイクロ波エネルギとすることもできる。
【００１９】
ヒートパイプ１８，２０が伝える熱の量は、組織に伝わった電力の量と比べて少ない。これは、組織に伝わった電力の大部分が、組織内の血流や組織からの蒸気の発生によって放散されるからである。５０ワットの電力設定に対して、ヒートパイプ１８，２０は約１ワット乃至２ワットを伝えて先端を８０℃に維持する。比較的少ない量の電力を伝えるので、ヒートパイプ１８，２０の大きさを最小にすることができる。近年、直径２ｍｍまたは３ｍｍのヒートパイプを利用できるようになっている。この種のヒートパイプはサーマコア（Ｔｈｅｒｍａｃｏｒｅ）（７８０エデン・ロード、ランカスタ、ペンシルベニア州）（Ｅｄｅｎ Ｒｏａｄ， Ｌａｎｃａｓｔｅｒ， ＰＡ）およびノレン・プロダクツ（Ｎｏｒｅｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）（１０１０オブライエン・ドライブ、メンロ・パーク、カリフォルニア州）（Ｏ’Ｂｒｉｅｎ Ｄｒｉｖｅ， Ｍｅｎｌｏ Ｐａｒｋ， ＣＡ）によって製造されている。直径２ｍｍのヒートパイプを用いることによって、全外径５ｍｍの装置１０を製造することができ、装置１０を腹腔鏡に応用することができる。
【００２０】
電極１２，１４は、パイプ１８，２０の末端部２９を平坦化することによって、ヒートパイプ１８，２０と一体に形成することができる。代りに、電極１２，１４をヒートパイプ１８，２０とは別に形成し、その後にヒートパイプ１８，２０に半田付けなどによって固着することができる。
【００２１】
図１に示す二極式の電気外科装置の原則は、外科鉗子に応用することができる。図２乃至図５は電気外科鉗子１３０として形成した二極式の電気外科装置１１５を示している図である。図２および図３は第１のヒートパイプ１８と第２のヒートパイプ２０を有する装置１３０を示しており、これらのヒートパイプ１８，２０はコネクタすなわちハウジング１３２内に固定され、カバー部材１３４，１３６が付けられている。一実施の形態において、電極１２，１４はヒートパイプ１８，２０と一体に形成されている。その代りに、装置１３０の電極１２，１４を形づくり、ヒートパイプ１８，２０の末端部に固着することができる。電極１２，１４は、使用後に処分するように取外し可能に取り付けることができる。電極１２，１４は、例えば装置１３０の全体を消毒あるいは処分できるように、半田付けなどによって装置１３０に永久的に付けておくことができる。カバー部材１３４，１３６はヒートパイプ１８，２０をそれぞれ囲んでおり、使用者に把持用の面を提供している。カバー部材１３４，１３６は、ヒートパイプ１８，２０の形状を受けてヒートパイプ１８，２０を装置１３０内で動かないようにする凹所すなわち溝１３８を備えている。コネクタ１３２とカバー部材１３４，１３６は、ヒートパイプ１８，２０と電極１２，１４を相互間で電気絶縁するとともに、使用者から電気絶縁する働きをする。コネクタ１３２もヒートパイプ１８，２０を動かないようにする凹所すなわち溝１３８を備えている。カバー部材１３４，１３６は、コネクタ１３２に取り付けられてヒートパイプ１８，２０をコネクタ１３２内に固定する。
【００２２】
使用者が第１のカバー部材１３４と第２のカバー部材１３６を装置１３０の中心軸線側へ押圧すると、第１のヒートパイプ１８と第２のヒートパイプ２０がコネクタ１３２のまわりに弾性変形する。そうすると、組織を鉗子１３０の電極１２，１４の間に掴むことができ、組織を凝固させることができる。凝固の完了後、使用者が組織のサンプルを解放するために第１のカバー部材１３４と第２のカバー部材１３６を緩めると、ヒートパイプ１８，２０がコネクタ１３２のまわりに変形のない初期位置まで開く。
【００２３】
図４および図５は、電気外科鉗子１３０のもう一つの実施の形態を示している図である。鉗子１３０は、第１のヒートパイプ１８と第２のヒートパイプ２０にそれぞれ結合された第１の電極１２と第２の電極１４を備えている。電極１２，１４はヒートパイプ１８，２０に例えば半田付けによって取り付けることができる。あるいは、電極１２，１４はヒートパイプ１８，２０と一体に形成することができる。ヒートパイプ１８，２０は、鉗子１３０の電気絶縁物として働く絶縁材料１４０で覆われている。
【００２４】
ヒートパイプ１８，２０は１対の枝部１４２に取り付けられている。把持部１４５がヒートパイプ１８，２０と枝部１４２の間に設けられている。使用者は把持部１４５を親指と人差し指の間に保持して鉗子１３０の枝部１４２を開閉することができる。一実施の形態において、把持部１４５は片寄り部１４３をもつことができる。この片寄り部１４３によって、使用者は手術位置をはっきり見ながら鉗子１３０を手術位置に使用することができる。ヒートパイプ１８，２０は、それらの長軸線１４８が枝部１４２の長軸線１４９と平行になるように、片寄り部１４３に付けることができる。長軸線１４８は長軸線１４９と鋭角を形づくることもできる。
【００２５】
ヒートパイプ１８，２０の長さは、装置１３０の全体の長さに及ぶ必要はない。ヒートパイプ１８，２０は、それらの基部１４７が把持部１４５の片寄り部１４３の所に大体位置するような長さとするのが好ましい。ヒートパイプ１８，２０は、これらの長軸線に対して曲がった湾曲部１４１をもつこともできる。湾曲部１４１は、操作中に電極１２，１４を整合させるのを助け、使用中に枝部１４２が接触しないうちに電極１２，１４同士を確実に接触させる。
【００２６】
なるべくなら、枝部１４２はチタニウムまたはステンレス鋼材料で形成する。枝部１４２は絶縁材料１４０で覆うこともできる。そして、ハウジング１４４とコネクタ１４６を備えることによって、電気外科鉗子１３０を電力源につなぐことができる。ヒートパイプ１８，２０というよりはむしろ枝部１４２を用いて電極１２，１４を組織に押し付けることによって、ヒートパイプ１８，２０に疲れ応力が進展せず、ヒートパイプ１８，２０の疲労破壊の危険性が最少になる。
【００２７】
上述の二極式の鉗子は、器械に取外し不可能に取り付けるか器械と一体に形成したヒートパイプと電極を備えているが、もう一つの実施の形態では、ヒートパイプと電極を鉗子に取外し可能に取り付けることができる。鉗子に交換可能なヒートパイプまたは交換可能な電極を用いることによって、異なる電極形状を唯一の器械に用いることができる。例えば、電極は狭い形状、斜め形状または広い形状とすることができる。使用者が特殊な電極形状をそれぞれ備えた多数の二極式の装置を一つの手術位置に必要としないように、取外し可能なヒートパイプと電極を使用すると、多数の装置を必要とすることなく外科手続きの過程で多くの異なる電極チップを用いることができる。図６乃至図１０は、取外し可能なヒートパイプを有する二極式の鉗子の実施の形態を示している図である。
【００２８】
図６および図７は、全体的に２００で示す二極式の鉗子の実施の形態を示している図である。鉗子２００は第１のヒートパイプ２０２と第２のヒートパイプ２０４を備えている。第１のヒートパイプ２０２は第１の電極２１２を備え、第２のヒートパイプ２０４は第２の電極２１４を備えている。装置２００は、第１のアーム２２６と第２のアーム２２８を有するとともにヒートパイプ取付部２０６を有するハンドルすなわち枝部２０８を備えている。ハンドル２０８のアーム２２６，２２８のそれぞれに１つのヒートパイプ取付部２０６が配置されている。ハンドル２０８とヒートパイプ取付部２０６は、ステンレス鋼材料またはチタニウム材料で形成することができる。ハンドル２０８とヒートパイプ取付部２０６は電気絶縁材料で被覆することもできる。ヒートパイプ２０２，２０４はヒートパイプ取付部２０６に摺動可能に取り付けることができる。ハンドル２０８はまた、電極２１２，２１４を電圧源に接続するためのコネクタ２１０を備えることができる。ハンドル２０８は、ヒートパイプ２０２，２０４をヒートパイプ取付部２０６に固定してヒートパイプ２０２，２０４を装置から外れないようにする固定機構２１６も備えることができる。代りに、装置は電極２１２，２１４をヒートパイプ２０２，２０４に固定する固定機構を備えることもできる。
【００２９】
ヒートパイプ取付部２０６は、枝部２０８の長軸線に対して曲がった湾曲部を備えることもできる。ヒートパイプ２０２，２０４は、ヒートパイプ取付部２０６を形成する材料よりも従順な材料で形成するのが好ましい。例えば、取付部２０６はステンレス鋼材料で形成できる反面、ヒートパイプ２０２，２０４は銅材料で形成する。挿入の間、ヒートパイプ２０２，２０４は取付部２０６の湾曲した形状に従って変形することができる。代りに、ヒートパイプ２０２，２０４は取付部２０６の湾曲形状と同様な湾曲部を備えることができる。これによって、ヒートパイプ２０２，２０４を変形させることなく取付部２０６内に挿入することができる。
【００３０】
図８および図９は、ヒートパイプ固定機構２１６の一例を示している図である。図８はヒートパイプ取付部２０６と整合したヒートパイプ２０４を示している。ヒートパイプ取付部２０６は、ヒートパイプ２０４の外径がヒートパイプ取付部２０６内に位置したときに取付部２０６内にぴったり合ってそれに囲まれるような内径２１８を有している。ヒートパイプ２０４は受部２２０を有する基部２３０を備え、受部２２０はヒートパイプ固定機構２１６と係合してヒートパイプ２０４を装置２００内に固定する。受部２２０はヒートパイプ２０４の表面の窪みとすることができる。
【００３１】
図９は装置２００のハンドル２０８に取り付けたヒートパイプ固定機構２１６を示している図である。ヒートパイプ固定機構２１６は、ヒートパイプ２０４の受部２２０と係合できるピン２２２、および駆動部２２４を備えている。ヒートパイプ２０４をヒートパイプ取付部２０６に入れた後に、使用者はヒートパイプ固定機構２１６の駆動部２２４を押圧し、ヒートパイプ２０４の基部を固定機構２１６の近くに位置付ける。ヒートパイプ２０４を装置２００に固定するため、使用者はヒートパイプの受部２２０を固定機構２１６のピン２２２と整合させる。そして、駆動部２２４を解放すると、ピン２２２がヒートパイプ２０４の受部２２０に係合する。このように係合することによって、ヒートパイプ２０４と電極が装置２００内で動かないようになる。
【００３２】
図１０は係合状態にある固定機構２１６を示している図である。ヒートパイプ取付部２０６内に位置するヒートパイプ２０２，２０４は、ヒートパイプ固定機構２１６のピン２２２と係合している。
【００３３】
ピン２２２と駆動部２２４を有する固定機構２１６の実施の形態を示しているが、他の様式の固定機構を用いることができる。例えば、ヒートパイプ２０２，２０４とヒートパイプ取付部２０６を摩擦嵌合することによっても、ヒートパイプが装置２００から外れないようにすることができる。例えば、つまみネジまたは磁石のような他の様式の固定機構も用いることができる。また、上記実施の形態は電気外科装置から取り外すことのできるヒートパイプ２０２，２０４を示しているが、その代りに電極２１２，２１４をヒートパイプ２０２，２０４から取り外すことができるようにすることができる。
【００３４】
この発明を好ましい実施の形態に関して詳細に図示かつ説明してきたが、当業者であれば添付の請求の範囲が包含する発明の範囲から逸脱することなく、形状や細部を多様に変更することが可能であることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
二極式の電気外科装置の略図を示している図である。
【図２】
二極式の電気外科鉗子を示している図である。
【図３】
二極式の電気外科鉗子を示している図である。
【図４】
二極式の電気外科鉗子を示している図である。
【図５】
二極式の電気外科鉗子を示している図である。
【図６】
取外し可能なヒートパイプを有する二極式の外科鉗子を示し、結合および非結合の状態で示している図である。
【図７】
取外し可能なヒートパイプを有する二極式の外科鉗子を示し、結合および非結合の状態で示している図である。
【図８】
二極式の外科鉗子のヒートパイプ取付部とヒートパイプとの整合を示している図である。
【図９】
ヒートパイプ固定機構を示している図である。
【図１０】
ヒートパイプ固定機構を示している図である。

Claims (18)

1. 電気外科鉗子であって
   電気コネクタ、
   この電気コネクタから延在する１対の可撓性の枝部、
   各枝部の端部の電極、および
   各枝部内にあって電極からの熱を放散するヒートパイプを備えている鉗子。
2. 電極が３７５Ｗ／（ｍ・Ｃ）乃至４２０Ｗ／（ｍ・Ｃ）の熱伝導率を有する材料から成っている請求項１の鉗子。
3. 材料が銅から成っている請求項２の鉗子。
4. 材料が銀から成っている請求項２の鉗子。
5. 鉗子の外面部を囲む絶縁材料を更に備えている請求項１の鉗子。
6. ヒートパイプが枝部に取外し可能に取り付けられている請求項１の鉗子。
7. 枝部に取り付けられたヒートパイプ取付部を更に備え、ヒートパイプがヒートパイプ取付部に摺動可能に取り付けられている請求項６の鉗子。
8. ヒートパイプ取付部が枝部の長軸線に対して曲がった形状をしている請求項７の鉗子。
9. ヒートパイプを枝部に固定する固定機構を更に備えている請求項１の鉗子。
10. 枝部が把持部を備えている請求項１の鉗子。
11. 把持部が、使用者に手術位置をはっきり見せながら鉗子を手術位置に使用できるようにする片寄り部を備えている請求項１０の鉗子。
12. ヒートパイプが基部を備え、この基部が把持部の片寄り部まで延在している請求項１１の鉗子。
13. 電極がヒートパイプに取り付けられている請求項１の鉗子。
14. 電極がヒートパイプと一体に形成されている請求項１の鉗子。
15. ヒートパイプがヒートパイプの長軸線に対する湾曲部を備えている請求項１の鉗子。
16. 組織にエネルギを加える方法であって、
    第１の極性を有する第１の電極、第２の極性を有する第２の電極、第１の電極に取り付けられた第１のヒートパイプ、および第２の電極に取り付けられた第２のヒートパイプを有してこれらのヒートパイプが手術位置からの熱を伝導する二極式の電気外科鉗子を準備すること、
    鉗子を電力源に付けること、
    第１の電極と第２の電極の間に組織を掴むこと、および
    第１の電極から第２の電極にエネルギを移動させることを包含している方法。
17. 組織で発生した熱を第１の電極と第２の電極から第１のヒートパイプと第２のヒートパイプに移動させることを更に包含している請求項１６の方法。
18. 二極式の電気外科鉗子であって、
    組織にエネルギを与えるための第１の極性を有する第１の手段
    組織にエネルギを与えるための第２の極性を有する第２の手段、および
    手術位置からの熱を伝導するための手段を備えている鉗子。