JP2017169807A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形状記憶合金を安全かつ効率よく冷却する。
【解決手段】冷却装置１０は、形状記憶合金製部材を冷却する。冷却装置１０は、形状記憶合金製部材又は前記形状記憶合金製部材と接触される部位を冷却する冷却部２０と、一端が冷媒供給源３４に接続される一方で他端が冷却部２０と接続され、冷媒供給源３４から供給される冷媒を接続部２０まで供給する冷媒供給管３０，３１と、一端が冷却部２０に接続され、冷却部２０から排気される冷媒をその他端から排出する冷媒排出管３２，３３と、を備える。
【選択図】図２

Description

本明細書に開示する技術は、冷却装置に関する。詳細には、形状記憶合金製部材を冷却する冷却装置に関する。

形状記憶合金は、温度変化に応じて材料特性が変化することが知られている。この材料特性の変化を利用して、形状記憶合金を種々の製品又は部品に用いることが検討されている。例えば、形状記憶合金を利用した医療機器や、形状記憶合金を利用したアクチュエータ等が検討されている。形状記憶合金を利用したアクチュエータについては、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２０１５−２０６３３１号公報

形状記憶合金の特性を利用するためには、形状記憶合金の温度を制御しなければならない。すなわち、形状記憶合金を加熱することでその材料特性を変化させるか、あるいは、形状記憶合金を冷却することでその材料特性を変化させなければならない。形状記憶合金を加熱する場合は、通電加熱等の簡易な方法によって加熱することができる。しかしながら、形状記憶合金を冷却する方法については、幾つかの方法が検討されてはいるものの、種々の問題を有している。例えば、簡易な冷却方法としては、冷却水等の冷媒中に形状記憶合金を浸漬して冷却することが考えられるが、形状記憶合金製の部材が用いられる環境によっては冷媒中に浸漬することが難しい場合がある。また、形状記憶合金の変態点が０℃に近い場合、又は０℃よりも低い場合には水を冷却手段にすることが難しい。また、冷却水の温度と形状記憶合金の変態温度が近いと、形状記憶合金の変態速度が遅くなるので、この温度差をある程度大きくする必要性が出てくる。本明細書は、形状記憶合金製部材を好適に冷却することができる技術を開示する。

本明細書に開示する冷却装置は、形状記憶合金製部材を冷却する。冷却装置は、形状記憶合金製部材又は前記形状記憶合金製部材と接触される部位を冷却する冷却部と、一端が冷媒供給源に接続される一方で他端が冷却部と接続され、冷媒供給源から供給される冷媒を冷却部まで供給する冷媒供給管と、一端が冷却部に接続され、冷却部から排出される冷媒をその他端から排出する冷媒排出管と、を備えている。

上記の冷却装置では、冷媒供給源から供給される冷媒が、冷媒供給管を介して冷却部に供給され、冷却部から冷媒排出管を介して排出される。このため、冷媒が冷却部に供給されてから排出されるまでの間、冷媒が冷却装置の外部に漏れることがない。また、形状記憶合金製部材は、冷媒によって冷却された冷却部によって冷却される。このため、形状記憶合金製部材を冷媒中に浸漬させなくても、冷媒を用いて簡易に形状記憶合金製部材を冷却することができる。

実施例に係る冷却装置の概略構成を示す図。 図１の要部IIの断面図。 実施例に係る把持鉗子の先端部の断面図。 冷却装置の使用方法を説明する図であり、把持鉗子を案内管に挿入する前の状態を示す図である。 冷却装置の使用方法を説明する図であり、図４の要部Ｖの拡大図である。 冷却装置の使用方法を説明する図であり、把持鉗子を案内管に挿入した状態を示す図である。 冷却装置の使用方法を説明する図であり、冷却装置を案内管に挿入した状態を示す図である。 他の実施例に係る冷却装置の概略構成を示す図。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）本明細書が開示する冷却装置では、冷媒排出管の他端に接続される第１冷媒収容空間をさらに備えていてもよい。第１冷媒収容空間は、冷媒排出管から排出される冷媒を収容してもよい。このような構成によると、冷媒排出管から排出される冷媒が第１冷媒収容空間に収容されるため、冷媒が周辺の機器や身体等に接触することをより防止することができる。

（特徴２）本明細書が開示する冷却装置では、冷却部は、形状記憶合金製部材又は前記形状記憶合金製部材と接触される部位を冷却する冷却面と、冷却面を冷却するための冷媒を収容する第２冷媒収容空間と、を備えていてもよい。冷媒供給源から供給される冷媒が冷媒供給管を介して第２冷媒収容空間に供給されると共に、第２冷媒収容空間に供給された冷媒が前記冷媒排出管を介して排出されてもよい。このような構成によると、冷却部は、冷媒供給源から供給される冷媒を収容する第２冷媒収容空間を備える。このため、冷却面を好適に冷却させることができ、冷却面を介して形状記憶合金製部材を好適に冷却することができる。

（特徴３）本明細書が開示する冷却装置では、第２冷媒収容空間は、冷却面側を除いて断熱材で覆われていてもよい。このような構成によると、第２冷媒収容空間内の冷媒に冷却面以外の外部から熱が伝わることを防止することができる。このため、冷却面を効率よく冷却できると共に、冷却面以外の部位を不要に冷却することを回避することができる。

（特徴４）本明細書が開示する冷却装置では、冷却面は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金又は熱伝導率がアルミニウムより高い金属により形成されていてもよい。このような構成によると、冷却面からの熱伝導性を高くすることができ、形状記憶合金製部材を好適に冷却することができる。

（特徴５）本明細書が開示する冷却装置では、冷媒供給源から第２冷媒収容空間に冷媒が供給される供給状態と、冷媒供給源から第２冷媒収容空間に冷媒が供給されない非供給状態とを制御する操作ハンドルを、さらに備えていてもよい。このような構成によると、冷却面の冷却能力をハンドルによって調節することができるため、形状記憶合金製部材の温度を好適に調整することができる。

（特徴６）本明細書が開示する冷却装置では、冷媒供給管と冷媒排出管を収容し、冷媒供給管と冷媒排出管とを冷却部に案内する案内管と、をさらに備えていてもよい。冷却部は、案内管の一端に連結され、その表面に冷却面が形成されると共にその内部に第２収容空間が形成される管状部材と、を備えていてもよい。このような構成によると、冷却装置は細長の管状部材で形成されるため、冷却装置を狭い空間に好適に挿入することができる。

以下、図面を参照して実施例に係る冷却装置１０について説明する。冷却装置１０は、内視鏡手術に用いる縫合針７０を冷却する。縫合針７０は形状記憶合金を用いて形成されており、冷却装置１０は、患者の体内で縫合針７０（医療器具の一例）を冷却するために用いられる。すなわち、近年の外科手術では、患者に対する負担を軽減するために、内視鏡手術が多く行われている。内視鏡手術では、患者の体を大きく切開せずに、患者の体に小さな孔を開け、形成された小さな孔を介して内視鏡やその他の手術用器具を患者の体内に挿入して行われる。このため、患者の体内に手術用器具を挿入するときは、患者の体に形成した小さな孔を介して挿入しなければならないため、その形状が患者の体に形成した孔の大きさに制約される。そこで、形状記憶合金により形成されている縫合針７０を用いることが検討されている。

形状記憶合金は、形状記憶熱処理を施すことで、所定温度（すなわち、変態点）以下において比較的自由に変形して所望の形状をとることが可能であるであると共に、所定温度（変態点）以上において元の記憶している形状に復元する形状記憶特性を有することができる。一般的に患者の体内の温度は体外の温度より高い。このため、形状記憶合金の変態点を、体内において変態点（例えば３５℃）以上となり、体外において変態点（例えば３５℃）以下となるように設定することで、体内に挿入した際に縫合針７０を元の形状に復元させるができる。したがって、形状記憶特性を利用した縫合針７０によれば、患者の体外が所定温度以下であるので、体外において縫合針７０を変形させて所望の形状とすることが可能となる。例えば、患者の体外で冷却装置を用いて縫合針７０を冷却して温度を下げ、冷却後の縫合針７０をマルテンサイト変態変形することができる。これにより、縫合針７０を患者の体内に挿入する前に、患者の体外において縫合針７０を変形させて体内に挿入し易い形状にすることができる。例えば、縫合針７０を環状や直線状に変形して患者の体内に挿入し易い形状にすることができる。これにより、比較的大きな縫合針７０を安全かつ迅速に患者の体内に挿入することができる。また、形状記憶特性を利用した縫合針７０によれば、患者の体内が所定温度以上であるので、患者の体内に挿入されたときに温度が上がることによって縫合針７０が逆変態をして元の形状に復元する。これにより、患者の体内において手術を行うことができる。以上のように、形状記憶特性を利用した縫合針７０によれば、手術のときに患者の体外において変形可能であると共に、患者の体内において元の形状に復元するので、比較的大きな縫合針７０を安全かつ迅速に患者の体内に挿入して手術を行うことができる。一方、形状記憶特性を利用した縫合針７０は、手術後に患者の体内から取り出す際に、患者の体内から取り出し易い形状に再度変形させる必要がある。すなわち、縫合針７０を患者の体内で冷却して温度を下げ、冷却後の縫合針７０をマルテンサイト変態変形しなければならない。しかしながら、患者の体内には冷却ガスや水等の冷媒を直接注入することができないため、冷媒を直接接触させて縫合針７０を冷却することは困難である。また、冷媒以外の手段、例えば、ペルチェ素子を用いて縫合針７０を冷却することも考えられるが、上述の通り、患者の体に形成する孔を介して挿入しなければならないため、ペルチェ素子の大きさが患者の体に形成する孔に制限される。その結果、充分な冷却能力を備えたものとすることが難しい。さらにペルチェ素子を用いる場合、冷却時のペルチェ素子の反対面は発熱するため、患者の体内の組織等に発熱した面が不要に接触する虞がある。このように、患者の体内において縫合針７０を冷却することは困難であった。

本実施例の冷却装置１０は、内視鏡手術後に患者の体内から縫合針７０を取り出す際に、患者の体内から取り出し易い形状に変形させるために用いられる。図１及び図２に示すように、冷却装置１０は、第１管状部材１２と、冷媒供給源３４と、冷媒収容器３６と、第１管状部材１２内に配置された供給管３０及び排出管３２と、を備えている。第１管状部材１２は、内部が中空となっており、その内部空間は近位端から遠位端まで連通している。第１管状部材１２の内部には、把持鉗子６０が挿入可能となっている。すなわち、把持鉗子６０は、第１管状部材１２の内部空間を貫通しており、第１管状部材１２の近位端側から挿入可能になっている。冷媒供給源３４は、チューブ３１を介して第１管状部材１２内に配置される供給管３０と接続されている。冷媒収容器３６は、チューブ３３を介して第１管状部材１２内に配置される排出管３２と接続されている。

第１管状部材１２は、円筒状であり、把持鉗子６０の軸方向に沿って伸び、把持鉗子６０の外周に配置される。第１管状部材１２は、遠位側に配置される冷却部２０と、近位側に配置される案内部４０と、を有している。図２に示すように、第１管状部材１２は、その外周に配置されたチューブ１４と、チューブ１４の遠位部１５に取付けられる第２管状部材２２によって構成されている。チューブ１４は、熱伝導率の低い断熱材料で形成されており、遠位部１５と近位部１６とを有している。遠位部１５の径方向の板厚は、近位部１６の径方向の板厚より小さくされている。なお、以下の明細書において、円筒状の部材の「板厚」とは、径方向の寸法を示すものとする。遠位部１５は冷却部２０に配置されている。近位部１６は、案内部４０に配置されている。第１管状部材１２の内部には、供給管３０と排出管３２が配置されている。第１管状部材１２の内側には、把持鉗子６０が貫通している。

冷却部２０は、第１管状部材１２の遠位側に配置されている。冷却部２０は、チューブ１４の遠位部１５と、チューブ１４の近位部１６の一部と、第２管状部材２２によって構成されている。冷却部２０には、第２管状部材２２とチューブ１４に囲まれた空間２６が設けられている。冷却部２０の内周面の内側には、把持鉗子６０が貫通している。

冷却部２０の外周は、チューブ１４の遠位部１５と近位部１６の一部により形成されている。冷却部２０に配置されるチューブ１４は、遠位側の板厚が薄くされており、近位側の一部分のみの板厚が厚くされている。チューブ１４は断熱材を用いて形成されているため、冷却部２０内の空間２６に外部から熱が伝わることを防止することができる。また、チューブ１４は断熱材を用いて形成されているため、例えば、冷却装置１０を内視鏡手術等の人体の手術に用いる場合には、チューブ１４が身体に直接触れた場合に、凍傷等の冷害を与えることを防止することができる。

第２管状部材２２は、円筒状であり、チューブ１４の内周側に配置されている。第２管状部材２２は、熱伝導性の高い金属で形成されており、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金又は熱伝導率がアルミニウムより高い金属が用いられる。第２管状部材２２は、遠位部２３と、近位部２５と、中間部２４とを有している。遠位部２３と近位部２５と中間部２４の内径は一致している。第２管状部材２２の内周面の内側には、把持鉗子６０が貫通している。第２管状部材２２の外周面は、空間２６と接している。第２管状部材２２は空間２６と接しているため、空間２６内に冷媒が供給されると、第２管状部材２２が冷却される。

第２管状部材２２の遠位部２３は、リング状であり、その外周端でチューブ１４の遠位部１５に接合している。第２管状部材２２の遠位部２３とチューブ１４の遠位部１５は、例えば溶接により接合あるいは一体のチューブ材として成形されており、両者の間は封止されている。遠位部２３の内周端は、中間部２４と接合している。遠位部２３と中間部２４は、例えば溶接により接合あるいは一体のチューブ材として成形されており、両者の間は封止されている。遠位部２３の板厚は、中間部２４の板厚及びチューブ１４の遠位部１５の板厚より厚くされている。遠位部２３の外径はチューブ１４の遠位部１５の外径と一致しており、遠位部２３の内径は中間部２４の内径と一致している。

第２管状部材２２の中間部２４は、円筒状であり、遠位部２３と近位部２５との間に配置されている。中間部２４と遠位部２３は、例えば溶接により接合あるいは一体のチューブ材として成形されており、両者の間は封止されている。中間部２４と近位部２５は、例えば溶接により接合あるいは一体のチューブ材として成形されており、両者の間は封止されている。中間部２４の板厚は、遠位部２３の板厚及び近位部２５の板厚より薄くされている。このため、中間部２４の外径は、遠位部２３の外径及び近位部２５の外径よりも小さい。一方、中間部２４の内径は、遠位部２３の内径及び近位部２５の内径と一致している。中間部２４の軸線と遠位部１５の軸線は一致しており、第２管状部材２２とチューブ１４とは同一の軸心上に配置されている。中間部２４は、遠位部１５の内側に配置されている。中間部２４と遠位部１５との間には、空間２６が設けられている。

第２管状部材２２の近位部２５は、リング状であり、その内周端に中間部２４が接合されている。近位部２５は、チューブ１４の近位部１６の先端面及び遠位部１５の内周面に当接し、両者の間が溶接等によって接合されることで封止されている。近位部２５の板厚は、中間部２４の板厚より大きくされている。近位部２５の遠位側の端面は、空間２６と接している。近位部２５の内部には、供給管３０と排出管３２が軸方向に沿って貫通している。

空間２６は、チューブ１４と第２管状部材２２との間に形成されている。具体的には、第２管状部材２２の遠位部２３と中間部２４と近位部２５と、チューブ１４の遠位部１５に囲まれることで、空間２６が形成されている。空間２６は、近位側において、供給管３０と排出管３２に連通している。上述したように、第２管状部材２２とチューブ１４とが当接する各部位は溶接等によって封止されているため、空間２６は供給管３０及び排出管３２とのみ連通している。このため、供給管３０から供給された冷媒は、空間２６に収容され、排出管３２から排出される。

案内部４０は、第１管状部材１２の近位側に配置されており、チューブ１４の近位部１６によって形成されている。チューブ１４の近位部１６の板厚は、遠位部１５の遠位側の板厚より厚くされている。案内部４０は、供給管３０と排出管３２を収容している。案内部４０の内側には、把持鉗子６０が貫通している。

供給管３０は、金属製であり、案内部４０の内側に軸方向に沿って配置されている。供給管３０の遠位端は、第２管状部材２２の近位部１６を貫通しており、空間２６と連通している。供給管３０と第２管状部材２２の近位部２５とは、接合されている。供給管３０の近位端は、第１管状部材１２の外部でチューブ３１と接続されており、チューブ３１を介して冷媒供給源３４と連通している。供給管３０は、チューブ３１を介して供給される溶媒を空間２６まで供給する経路となっている。

排出管３２は、金属製であり、案内部４０の内側に軸方向に沿って配置されている。排出管３２の遠位端は、第２管状部材２２の近位部１６を貫通しており、空間２６と連通している。排出管３２と第２管状部材２２の近位部２５とは、接合されている。排出管３２の近位端は、第１管状部材１２の外部でチューブ３３と接続されており、チューブ３３を介して冷媒収容器３６と連通している。排出管３２は、空間２６から冷媒を排出する経路となっている。

冷媒供給源３４は、冷却装置１０で用いる冷媒を収容している。冷媒供給源３４としては、例えば、コールドスプレーを用いることができる。コールドスプレーは、その内部に圧縮された冷媒ガスを貯留しており、ボタンを押圧することで冷媒ガスが噴射されるようになっている。噴射された冷媒は、スプレー内において圧縮されているため、スプレーから噴射されると気化される。冷媒供給源３４は、チューブ３１に接続されており、チューブ３１及び供給管３０を介して空間２６まで連通している。チューブ３１の内径と供給管３０の内径は、コールドスプレーのノズルの内径と略同一とされ、比較的に小さくされている。このため、冷媒はチューブ３１と供給管３０を通過する際には圧縮された状態を維持している。空間２６は、チューブ３１及び供給管３０より広くされている。このため、冷媒は空間２６で気化される。なお、コールドスプレーの冷却剤は、特に限定されるものではない。例えば、ＬＰガスやＣＯ_２ガス等の種々のガスを液化して使用することができるが、内視鏡手術等の人体手術に用いるものとしてはＣＯ_２ガスを使用することが好ましい。その理由として、内視鏡手術では体内にＣＯ_２ガスを入れて手術を行っている。そのため、万が一冷却ガスが体内で漏れても安全であるため、ＣＯ_２を使ったコールドスプレーを用いることが好ましい。

冷媒収容器３６は、チューブ３３に接続されており、チューブ３３及び排出管３２を介して空間２６まで連通している。空間２６は供給管３０及び排出管３２に連通しているため、冷媒供給源３４から空間２６に冷媒が供給されると、空間２６内の冷媒が排出管３２及びチューブ３３を介して冷媒収容器３６まで排出される。すなわち、冷媒は、冷媒供給源３４から供給され、チューブ３１、供給管３０、空間２６、排出管３２及びチューブ３３を通り、冷媒収容器３６に排出される。

把持鉗子６０は、第１管状部材１２の内部に配置されている。図３に示すように、把持鉗子６０は、一対の把持部６１と、一対の把持部６１に連結したリンク機構６２と、リンク機構６２に連結したロッド６３を備えている。また、把持鉗子６０は、ロッド６３を覆うチューブ６４と、ロッド６３に連結したハンドル６５（図１参照）を備えている。

一対の把持部６１は、把持鉗子６０の遠位端部に設けられている。一対の把持部６１は、互いに向かい合っており、開閉可能に構成されている。一対の把持部６１は、それぞれの把持面６６が向かい合った状態で開閉する。一対の把持部６１が閉じられたときに、一対の把持部６１の間に縫合針７０が把持される。

リンク機構６２は、一対の把持部６１とロッド６３の間に設けられている。リンク機構６２は、把持部６１とロッド６３を繋いでいる。リンク機構６２は、ロッド６３の運動を一対の把持部６１に伝達する。リンク機構６２は、ロッド６３の並進運動を把持部６１の回動運動に変換する。一対の把持部６１は、リンク機構６２を介して回動することにより開閉する。

ロッド６３は、リンク機構６２とハンドル６５の間に設けられている。ロッド６３は、リンク機構６２とハンドル６５を繋いでいる。ロッド６３は、ハンドル６５の操作により軸方向に並進運動する。ロッド６３は、チューブ６４の内部に配置されている。チューブ６４は、ロッド６３に沿って延びている。

ハンドル６５は、把持鉗子６０の近位端部に設けられている。ハンドル６５が操作されるとロッド６３が並進運動する。これにより、一対の把持部６１が開閉する。

把持鉗子６０は、一対の把持部６１が閉じられた状態で近位側に移動させることにより、第１管状部材１２の内部に収容することができる。把持部６１を第１管状部材１２の近位端まで移動させることにより、把持鉗子６０は冷却装置１０から取り外すことができる。把持鉗子６０は、冷却装置１０に装着して用いることもできるし、冷却装置１０から取り外して単独で用いることもできる。

次に、冷却装置１０の動作について説明する。冷却装置１０を用いて縫合針７０を冷却するためには、把持鉗子６０を一対の把持部６１が閉じられた状態とし、第１管状部材１２の内部に挿入する。次いで、把持部６１が第１管状部材１２の冷却部２０に位置するように、第１管状部材１２に対して把持鉗子６０の位置を調整する。把持部６１を冷却部２０に位置決めすると、次いで、冷媒供給源３４から空間２６に冷媒を供給する。冷媒供給源３４から供給される冷媒は、チューブ３１及び供給管３０を通って、空間２６に供給される。空間２６に供給された冷媒は空間２６内で気化され、気化された冷媒が空間２６内に収容される。空間２６は、供給管３０と排出管３２とに連通している。このため、供給管３０から空間２６に冷媒が供給されると、空間２６内に収容されている冷媒は排出管３２及びチューブ３３を通って冷媒収容器３６内に排出される。上記の冷却装置１０内の冷媒の通過経路は密閉されており、冷却装置１０の外部に冷媒が漏れることがない。

空間２６内に冷媒が供給されると、冷却部２０が冷却される。具体的には、空間２６と接触するチューブ１４及び第２管状部材２２が冷却される。ここで、チューブ１４は断熱材料で形成される一方で、第２管状部材２２は熱伝導率の高い金属で形成される。このため、第２管状部材２２がより冷却され、その温度が低下する。上述したように、第２管状部材２２の内周面は、把持鉗子６０の把持部６１と接触又は近接しているため、第２管状部材２２を介して把持鉗子６０の把持部６１が冷却される。把持部６１が冷却されると、把持鉗子６０を操作して第１管状部材１２の遠位端より把持部６１を突出させる。次いで、把持部６１によって縫合針７０を把持することで、把持鉗子６０に把持した縫合針７０を冷却することができる。縫合針７０をより冷却したい場合は、把持鉗子６０をさらに操作して、縫合針７０を第２管状部材２２に直接接触させることで、縫合針７０を冷却してもよい。冷却装置１０は、縫合針７０に直接冷媒を接触させることなく、縫合針７０を冷却することができる。

次に、冷却装置１０を用いて冷却する形状記憶合金製部材の一例である、縫合針７０について説明する。縫合針７０は、患者の体内の臓器や組織を縫合するものであり、内視鏡手術で用いられる。縫合針７０には、縫合糸が繋がれている。縫合針７０は、形状記憶合金を用いて形成されている。形状記憶合金としては、例えばＮｉ‐Ｔｉ合金やＣｕ‐Ｚｎ‐Ａｌ合金やＮｉ‐Ｔｉ‐Ｃｕ合金を挙げることができる。形状記憶合金は、形状記憶効果又は超弾性特性を有しており、オーステナイト相とマルテンサイト相の間で相変態あるいは逆変態して形状が変化する。形状記憶合金からなる縫合針７０は、弧状の形状を記憶している。縫合針７０は、形状記憶合金の特性により、所定温度以下（マルテンサイト変態点温度Ｍｓ点以下）になるとヤング率が低下をはじめ、Ｍｆ点（マルテンサイト変態終了温度）以下の温度になると変形可能になる一方、所定温度以上（オーステナイト変態点温度Ａｓ点以上）になると変形した形状から元の記憶している弧状の形状に復元を始め、Ａｆ点（オーステナイト変態終了温度）以上の温度になるとヤング率が上がり元の形状に戻って超弾性状態になる。例えば、縫合針７０の材料としてＮｉ‐Ｔｉ合金を用いた場合、ＮｉとＴｉの比率を調整することと記憶熱処理温度によって、各変態点（所定温度）の値を調整することができる。所定温度は、人体の体温を考慮して設定できる。例えば、所定温度を３０℃〜４０℃の範囲内で設定することができ、本実施例の所定温度は３５℃（すなわち体温）としている。また一般的に、患者の体内の温度は体外の温度より高く、体内において所定温度（例えば、３５℃）以上になり、体外において所定温度以下になる。これにより、縫合針７０は、患者の体外にあるときは所定温度以下になり、変形可能になる。一方、縫合針７０は、患者の体内にあるときは所定の温度以上になり、元の記憶している弧状の形状に復元する。また、患者の体内では、縫合針７０を冷却することにより、縫合針７０を所定温度以下にする。これにより、縫合針７０は所定温度以下となり、変形が可能になる。例えば、所定温度が３５℃であるとすると、縫合針７０は、患者の体外で３５℃以下の環境下にあるときには、ヤング率が下がり変形しやすくなり、あるいは自由に変形可能な状態になる。一方、縫合針７０は、３５℃以上の体温を有する患者の体内に導入されると、逆変態をして記憶している弧状の形状に復元する。縫合針が弧状の形状になることにより患者の体を縫合することができる。さらに、縫合後は、縫合針７０を冷却することにより変態点Ｍｆ以下にすることができ、自由に変形可能な状態になる。縫合針７０を変形させることにより、患者の体内から縫合針７０を取り出しやくしすることができる。

次に、上記の構成を備える縫合針の使用方法について説明する。一例として、腹腔鏡手術において縫合針７０を使用する方法について説明する。腹腔鏡手術は、公知の手術方法であり、患者の腹部を手術するときに、患者の腹部を大きく開腹せずに患者の腹部に小さな孔を開け、形成された小さな孔を介して腹腔鏡やその他の手術用器具を患者の腹腔内に挿入して行う手術である。

腹腔鏡手術をするときは、図４に示すように、患者Ｍの腹部にトロッカー５０を刺し込む。トロッカー５０は、患者Ｍの腹部に開けられた孔に挿入される。トロッカー５０は、公知の手術用器具であり、患者Ｍの腹腔内に腹腔鏡やその他の手術用器具を挿入するときに、患者Ｍの腹部に形成された孔を介して患者の腹部の外側と内側（体の外部と内部）を繋ぐ器具である。図５に示すように、トロッカー５０は、入口５１、案内管５２及び出口５３を備えている。トロッカー５０が患者の腹部Ｐに設置されたとき、入口５１は、患者の腹部Ｐの外側（体の外部）において開口しており、出口５３は、患者の腹部Ｐの内側（体の内部）において開口している。トロッカー５０の入口５１及び出口５３は、案内管５２の内部と連通している。案内管５２は、患者の腹部Ｐの外側から内側（体の外部から内部）まで延びている。

縫合針７０を使用するときは、患者の腹部Ｐの外側（体の外部）において、縫合針７０の弧状の形状を変える。患者の腹部Ｐの外側（体の外部）は所定温度以下であるので、縫合針７０を変形させることができる。図５に示す例では、弧状の縫合針７０を環状に変形する。患者の体外で縫合針７０を変形する際に、縫合針７０の先端部が内側に巻き込まれるような形状になるように縫合針７０を曲げることが好ましい。これによって、縫合針７０の先端部が案内管５２の内側や患者の体内に引っ掛かることがない。

次に、縫合針７０が環状に変形した状態で、縫合針７０を把持鉗子６０ａによって把持し、この縫合針７０をトロッカー５０の入口５１から案内管５２の内部に挿入する。把持鉗子６０ａは冷却装置１０に装着された状態ではなく、単独で使用される。把持鉗子６０ａ及び縫合針７０を案内管５２の内部に押し進めると、把持鉗子６０ａ及び縫合針７０は、案内管５２に沿って出口５３へ案内される。そして、図６に示すように、把持鉗子６０ａ及び縫合針７０は、出口５３から患者の腹腔内（体の内部）に送り出される。縫合針７０が患者の腹部Ｐの内側（体の内部）に送り出されると、図６に示すように、縫合針７０が元の弧状の形状に戻る。すなわち、患者の腹部Ｐの内側（体の内部）では、所定の温度以上であるので、縫合針７０が記憶している弧状の形状に復元する。縫合針７０が元の弧状の形状に復元した後に、縫合針７０によって患者の体を縫合する。例えば、胃や腸などの患者の体内の臓器を縫合する。

縫合後は、冷却装置１０を用いて縫合針７０を冷却する。具体的には、冷却装置１０を患者の腹部Ｐの内側（体の内部）に挿入する。このとき、把持鉗子６０ａを挿入した孔とは異なる位置に設けられた孔から冷却装置１０を挿入する。把持鉗子６０ａを挿入した孔とは別の孔から冷却装置１０を挿入することで、把持鉗子６０ａで縫合針７０を把持した状態を維持したまま、冷却装置１０を挿入することができる。その後、上述したように、冷却装置１０に装着された把持鉗子６０の把持部６１を冷却し、次いで、把持鉗子６０ａで把持されている縫合針７０を、冷却装置１０に装着された把持鉗子６０の把持部６１で把持する。

図７に示すように、冷却装置１０に装着された把持鉗子６０の把持部６１で縫合針７０を把持したとき、縫合針７０は弧状の形状になっている。把持部６１は、冷却装置１０によって冷却されているため、把持部６１に把持された縫合針７０も冷却されて温度が低下し、把持部６１で把持された部位の近傍で変形が可能になる。このため、把持鉗子６０と冷却装置１０とを一体として、トロッカー５０より体外に取り出す。この際、縫合針７０は、弧状の形状のままであるので、トロッカー５０の案内管５２の内側に接触する。しかしながら、縫合針７０は、把持部６１で把持された部位で変形可能となっており、この部位において変形する。このため、縫合針７０は、トロッカー５０の案内管５２内を通って患者の体外に取り出すことができる。

本実施例において、形状記憶合金で形成された縫合針７０は、使用前は患者の体外にあるため、容易に冷却して変形させることができる。また、変態点を３５℃に設定することで、患者の体内で容易に元の形状に復元することができる。これに加えて、本実施例の冷却装置１０を用いることにより、縫合針７０が患者の体内にあっても、縫合針７０を容易に冷却することが可能となる。特に、冷却装置１０は、患者の体内に冷媒を直接接触させることなく、冷却部２０を効率よく冷却することができる。このため、冷却装置１０は、患者の体内において安全かつ迅速に縫合針７０を冷却することができる。

ここで、上述した実施例と、特許請求の範囲の記載の対応関係を説明する。供給管３０とチューブ３１が「冷媒供給管」の一例であり、排出管３２とチューブ３３が「冷媒排出管」の一例であり、冷媒収容器３６が「第１冷媒収容空間」の一例であり、第２管状部材２２の内周面が「冷却面」の一例であり、空間２６が「第２冷媒収容空間」の一例であり、チューブ１４の近位部１６が「案内管」の一例である。

なお、上述した実施例の冷却装置１０は、内視鏡手術に用いる縫合針７０を冷却するものであったが、冷却対象となる形状記憶製品部材は縫合針７０に限定されない。例えば、形状記憶合金を用いて形成されている、内視鏡手術に用いる他の医療器具を冷却するために冷却装置１０を用いることができる。また、把持鉗子６０を用いて形状記憶合金製部材を冷却する代わりに、冷却装置の遠位端に形状記憶合金製部材を直接接触させてもよい。

また、本実施例では冷媒供給源３４としてコールドスプレーを用いているが、冷媒供給源３４には、コールドスプレー以外の冷媒を用いてもよい。すなわち、冷却効果を有する物質であればよく、例えば、冷水等の液体であってもよい。上述した実施例では空間２６から排出された冷媒を冷媒収容器３６に収容しているが、このような構成に限定されない。例えば、冷媒として安全性の高い物質を用いる場合には、冷媒を回収することなく、冷却装置１０の外部にそのまま排出してもよい。

また、本実施例の冷却装置１０は、形状記憶合金を用いて形成された医療器具の冷却に使用しているが、このような構成に限定されない。例えば、機械装置内に配置された形状記憶合金製部材（例えば、アクチュエータ等）の冷却に用いることができる。本明細書に開示される冷却装置を用いることにより、機械装置内に冷媒を飛散させることなく、形状記憶合金製部材を冷却することができる。また、本明細書に開示される冷却装置として、可撓性の冷媒供給管及び冷媒排出管を用いれば、機械装置内を比較的自由に配索することができる。この場合、形状記憶合金製部材と接触あるいは近接する位置に冷却部を設けることで、機械装置の内部に配置された形状記憶合金を好適に冷却することができる。

また、図８に示すように、冷却装置１０ａは、冷媒供給源３４から供給される冷媒を制御するハンドル８０を備えていてもよい。図８に示す冷却装置１０ａは、ハンドル８０を備える点で冷却装置１０と相違し、その他の構成については略同一となっている。したがって、冷却装置１０と同一の構成については、その説明を省略する。

ハンドル８０は、支持部８２と、ホルダ部８４を備えている。支持部８２は、第１管状部材１２に固定されている。ホルダ部８４は、冷媒供給源３４を保持しており、支持部８２に対してスライド可能に配置されている。ホルダ部８４が支持部８２から離間しているとき、冷媒供給源３４から冷媒が供給されない状態となっている。ホルダ部８４をスライドさせて支持部８２に近づけると、冷媒供給源３４から冷媒が供給される。このように、支持部８２とホルダ部８４の距離の調整することにより、冷媒供給源３４から冷媒が供給される状態と、冷媒が供給されない状態とを切替えることができる。すなわち、ハンドル８０を用いることで、冷媒供給源３４からの冷媒供給の切替えと、冷媒供給源３４から冷媒を供給するタイミングとを容易に調節することができる。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

１０ 冷却装置
１２ 第１管状部材
１４ チューブ
１５ 遠位部
１６ 近位部
２０ 冷却部
２２ 第２管状部材
２３ 遠位部
２４ 中間部
２５ 近位部
２６ 空間
３０ 供給管
３１ チューブ
３２ 排出管
３３ チューブ
３４ 冷媒供給源
３６ 冷媒収納器
４０ 案内部
６０ 把持鉗子
７０ 縫合針
８０ ハンドル
８２ 支持部
８４ ホルダ部

Claims (7)

1. 形状記憶合金製部材を冷却するための冷却装置であって、
   前記形状記憶合金製部材又は前記形状記憶合金製部材と接触される部位を冷却する冷却部と、
   一端が冷媒供給源に接続される一方で他端が前記冷却部と接続され、前記冷媒供給源から供給される冷媒を前記冷却部まで供給する冷媒供給管と、
   その一端が前記冷却部に接続され、前記冷却部から排出される冷媒をその他端から排出する冷媒排出管と、を備える冷却装置。
2. 前記冷媒排出管の他端に接続される第１冷媒収容空間をさらに備え、
   前記第１冷媒収容空間は、前記冷媒排出管から排出される冷媒を収容する、請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記冷却部は、前記形状記憶合金製部材又は前記形状記憶合金製部材と接触される部位を冷却する冷却面と、前記冷却面を冷却するための前記冷媒を収容する第２冷媒収容空間と、を備えており、
   前記冷媒供給源から供給される冷媒が前記冷媒供給管を介して前記第２冷媒収容空間に供給されると共に、前記第２冷媒収容空間に供給された冷媒が前記冷媒排出管を介して排出される、請求項１又は２に記載の冷却装置。
4. 前記第２冷媒収容空間は、前記冷却面側を除いて断熱材で覆われている、請求項３に記載の冷却装置。
5. 前記冷却面は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金又は熱伝導率がアルミニウムより高い金属により形成されている、請求項３又は４に記載の冷却装置。
6. 前記冷媒供給源から前記第２冷媒収容空間に前記冷媒が供給される供給状態と、前記冷媒供給源から前記第２冷媒収容空間に前記冷媒が供給されない非供給状態とを制御する操作ハンドルを、さらに備えている、請求項３〜５のいずれか一項に記載の冷却装置。
7. 前記冷却装置は、前記冷媒供給管と前記冷媒排出管を収容し、前記冷媒供給管と前記冷媒排出管とを前記冷却部に案内する案内管と、をさらに備えており、
   前記冷却部は、前記案内管の一端に連結され、その表面に前記冷却面が形成されると共にその内部に前記第２収容空間が形成される管状部材と、を備えている、請求項３〜６のいずれか一項に記載の冷却装置。
   

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