JP4593241B2 - 発熱素子、およびそれを用いた医療用処置具 - Google Patents

Description

本発明は、発熱素子と、該発熱素子を発熱させて生体組織の処置を行う医療用処置具に関する。

従来より、発熱素子を用いて生体組織を加熱し、生体組織の凝固などを行う医療処置具がある。例えば、基端部に配置された枢支部を介して開閉する一対のジョーを有する手術機器および発熱素子が特許３５２３８３９号公報に開示されている。この発熱素子および手術器機について図１７〜図１９を参照して説明する。

図１７には、一対のジョーの先端部の断面図、図１８には、図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図がそれぞれ示している。同図に示すように、手術器機の一対のジョー４０６，４０７の内、一方のジョー４０６の先端部寄りの内部に、図１８に示すように、発熱板４１２が下端縁に向かって狭幅となるテーパ状に形成されている。尚、発熱板４１２の露出部分は、生体組織を加熱して、凝固、切開等の処理する際の処置面を構成している。

発熱板４１２の露出部の周面、即ち処置面に、薄膜抵抗加熱素子４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃが設けられている。該薄膜抵抗加熱素子４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃは、図１７に示すように、一方のジョー４０６の基端側においてリード線４１８と電気的に接続されている。

図１９に、図１８の発熱板４１２の拡大図を示す。同図に示すように、薄膜抵抗加熱素子４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃは、発熱板４１２に、絶縁層４５４、発熱部である抵抗体４５５、保護膜４５７、テフロン（登録商標）コーティング層４５６の順に、内部から四層構造となるよう重畳されて形成されている。

このように、構成された手術器機は、発熱板４１２に設けられた薄膜抵抗加熱素子４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃの抵抗体４５５が、図示しない電力供給装置により電力が供給されて発熱することを利用して、生体組織を加熱して該生体組織の凝固、切開などを行うようになっている。

ここで、発熱板４１２は、銅、銀、タングステンなどの熱伝導性の良い材料が好ましく、薄膜抵抗加熱素子４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃは、発熱板４１２と絶縁層４５４によって電気的に絶縁されている。

しかしながら、前記公報に記載の発熱素子は、薄膜抵抗加熱素子４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃが、発熱板４１２と絶縁層４５４により電気的に絶縁されており、発熱板４１２、すなわちいわゆる基板に対して電気的にフローティング状態となっている。仮に、静電気などが不用意に加わると、薄膜抵抗加熱素子４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃと発熱板４１２との間には数千ボルト以上となりうる電位差が発生する。発熱板４１２はフローティング状態であるため、絶縁層４５４は破壊され、薄膜抵抗加熱素子４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃと発熱板４１２が通電し、薄膜抵抗加熱素子４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃは電気的回路構成素子として支障をきたしてしまう。場合によっては、薄膜抵抗加熱素子が破壊され、発熱素子としての機能を失い、手術機器として使用できなくなる可能性があった。

本発明は前述した点に鑑みてなされたものであり、静電気耐性を有した高信頼性のある発熱素子、および該発熱素子を用いた医療用処置具を提供することを目的にしている。

本発明の発熱素子は、導電体からなり接地された基板と、該基板の表面を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜を介して前記基板上に形成された薄膜抵抗からなり、かつ該薄膜抵抗に電力が供給されることにより発熱する発熱体とを備えた発熱素子において、前記発熱体の形成された前記絶縁膜上に形成された絶縁体の保護膜と、前記保護膜上に設けられた第１のスルーホールに形成され、前記発熱体の一端が接続された第１の電極パッドを有する第１の電極部と、前記保護膜上に設けられた第２のスルーホールに形成され、前記発熱体の他端が接続された第２の電極パッドを有する第２の電極部と、前記保護膜及び前記絶縁膜に設けられた第３のスルーホールに形成され、前記基板と接続された第３の電極パッドを有する第３の電極部と、を有し、前記第２の電極部と前記第３の電極部は、電気的に接続されている。
また、本発明の発熱素子は、導電体からなり接地された基板と、該基板の表面を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜を介して前記基板上に形成された薄膜抵抗からなり、かつ該薄膜抵抗に電力が供給されることにより発熱する発熱体とを備えた発熱素子において、前記発熱体の形成された前記絶縁膜上に形成された絶縁体の保護膜と、前記保護膜上に設けられた第１のスルーホールに形成され、前記発熱体の一端が接続された第１の電極パッドを有する第１の電極部と、前記保護膜上に設けられた第２のスルーホールに形成され、前記発熱体の他端が接続された第２の電極パッドを有する第２の電極部と、前記保護膜に設けられた第３のスルーホールに形成され、第３の電極パッドを有する第３の電極部と、を有し、前記第２の電極部と前記第３の電極部は、前記発熱体と同材料の薄膜を介して、電気的に接続される。

本発明によれば、高い静電気耐性を有した高信頼性のある発熱素子、および該発熱素子を用いた医療用処置具を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は発熱素子の発熱部の構成を示す斜視図、図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３は、図１の発熱素子へワイヤリングにより電力供給回路の接続と接地を施した構成の斜視図、図４は、図１および図３の変形例に係る発熱素子へワイヤリングにより電力供給回路の接続と接地を施した構成の斜視図である。

図１及び図２に示すように、発熱素子１は、例えば高融点金属であるモリブデンからなる基板２と、この基板２の表面に形成された酸化物や窒化物または有機絶縁体などからなる絶縁膜３と、この絶縁膜３に形成された貴金属、ニッケルクロム、シリコンまたは高融点金属であるモリブデンあるいはタングステンなどの薄膜抵抗からなる発熱体４と、この発熱体４を覆うように形成された酸化物、窒化物または有機絶縁体などからなる保護膜５と、前記発熱体４および基板２と外部との電気的な接続をそれぞれ行うための発熱体電極部７ａ，７ａおよび基板電極部７ｂとから構成される。
図２に示すように、前記発熱体電極部７ａ，７ａは、前記発熱体４の両端部上に位置する前記保護膜５に各スルーホールを設け、これらスルーホールに形成した電極パッド６，６を有している。従って、前記発熱体電極部７ａ，７ａは、それぞれの両端部において、電極パッド６，６により、前記発熱体４と電気的に接続されている。一方、前記発熱体４は、前記絶縁膜３により前記基板２と絶縁性を保っている。
また、前記基板電極部７ｂは、基板電位印加用の独立した電極部で、例えば発熱体電極部７ａ，７ａと並列した位置に設けられている。この基板電極部７ｂは、前記基板２上の前記絶縁膜３および前記保護膜５にスルーホールを設け、このスルーホールに形成した電極パッド６を有している。従って、前記基板電極部７ｂは、前記電極パッド６により、前記基板２と電気的に接続されている。
尚、前記電極パッド６としては、ワイヤリングに適した部材、例えば銅などが望ましい。また、前記基板電極部７ｂの配置位置は、前述の例に限らず、スペースや工作性を考慮し適宜選択すればよい。

次に、発熱素子１の製造方法について簡単に説明する。

まず、モリブデンにより構成された基板２上の全面にわたって、窒化シリコン膜により構成された絶縁膜３を、例えば低圧化学的気相成長法（Low Pressure Chemical Vapor Deposition：LP-CVD）により、略１．５μｍの厚みに堆積させて形成する。尚、絶縁膜３は、窒化シリコン膜に限らず、他の無機系絶縁膜または有機系絶縁膜でもよい。さらに、膜の形成方法は、印刷，塗布等でも良い。また、絶縁膜３は、基板２の材料および発熱体４の材料と熱膨張係数が近い材料であることが望ましい。

次に、基板電極部７ｂとなる領域にフォトエッチングを用いて、絶縁膜３のスルーホールを形成する。
続いて、基板電極部７ｂとなる領域を除く絶縁膜３上に、発熱体４を所望の形状に形成する。発熱体４の形成方法としては、蒸着またはスパッタリングを行う際、絶縁膜３上において、例えばコの字状にパターニングされたマスクを用い、貴金属、ニッケルクロム、シリコンまたは高融点金属であるモリブデン、タングステンの堆積とパターニングとを同時に行う方法がある。あるいは発熱体４の形成には、絶縁膜３上の全面に、貴金属、ニッケルクロム、シリコンまたは高融点金属であるモリブデン、タングステンを堆積した後に、例えばコの字状にフォトエッチングする方法等を用いてもよい。

さらに全面に渡って、窒化シリコン膜から構成される保護膜５が、例えばＬＰ−ＣＶＤにより、ほぼ１．５μｍの厚みに堆積させて形成される。尚、保護膜５は、絶縁膜３と同様に、窒化シリコン膜に限らず、他の無機系絶縁膜または有機系絶縁膜でもよいし、膜の形成方法は、印刷，塗布等でも良い。また、保護膜５も、絶縁膜３と同様に、基板２の材料および発熱体４の材料と熱膨張係数が近い材料であることが望ましい。

次に、発熱体電極部７ａ，７ａおよび基板電極部７ｂとなる領域に、フォトエッチングを用いて、発熱体４上の保護膜５にスルーホールをそれぞれ形成する。

さらに、前記保護膜５の各スルーホールを覆うように、例えば銅により電極パッド６を形成する。尚、電極パッド６の形成には、蒸着、スパッタリング、またはめっきの際、所望の形状にパターニングされたマスクを用いて銅の堆積とパターニングを同時に行う方法がある。あるいは電極パッド６は、保護膜５の全面に銅を堆積した後に、所望の形状にフォトエッチングする方法により形成することもできる。

以上の工程を経て、図１に示す発熱素子１が完成する。
続いて、発熱素子１の具体的な回路構成つまり電力供給方法と接地について、図３を参照して説明する。
まず、発熱体電極部７ａ，７ａおよび基板電極部７ｂの各電極パッド６に、ワイヤ９をそれぞれ接合固定する。発熱体電極部７ａの一方および基板電極部７ｂは、それぞれワイヤ９を介して接地電位Ｅとする。つまり、発熱体４の一端と基板２は、ワイヤリングにて接地電位Ｅに固定される。他方の発熱体電極部７ａと接地電位Ｅとの間には、電力供給するための直流電源Ｖvを接続する。尚、ワイヤ９としては、銀あるいは錫めっきした軟銅線が好ましい。

このような構成により、仮に静電気が不用意に発熱素子１に加わった場合でも、静電電荷は発熱体４の一端を介して基板２に放電される。そのため、絶縁膜３には静電気による電位差は発生せず、発熱素子１は保護されて静電気耐性が向上する。従って、発熱素子１の静電破壊を防ぐことができ、破壊されにくくなると共に、寿命が延びて信頼性も向上する。 尚、本実施の形態では、基板２として高融点金属のモリブデンを使用したが、これには限定されず、タングステン、チタンあるいはタンタルなどでも良い。また、電極パッド６として銅を用いたが、ニッケル又は金でも良い。

さらに尚、本実施の形態において、電極パッド６のみを形成した基板電極部７ｂを、図２とは異なる構成に代えても良い。例えば、絶縁膜３にスルーホールを設けた後、発熱体電極部７ａと同様に発熱体４と同材料の層を形成し、その上部に電極パッド６を設ける。すなわち、電極パッド６は発熱体４と同材料の薄膜を介して、基板２と接続されるようにしてもよい。

また、基板電極部７ｂは基板２の表面に形成されているが、基板２の露出部分を利用しても良い。例えば、図４に示す変形例がある。図４に示すように、基板２の側面である露出部分に、導電性接合剤８などを用いてワイヤ９を接合固定し、基板電極との導通をとるようにしてもよい。尚、導電性接合剤８としては、はんだ、ロウ材もしくは導電性テープなどがあり、基板２の材質によって適宜使い分けることができる。

（第２の実施の形態）
図５ないし図７は本発明の第２の実施の形態に係り、図５は発熱素子の発熱部の構成を示す斜視図、図６は、図５中のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図７は、図５の発熱素子へワイヤリングにより電力供給回路の接続と接地を施した構成の斜視図である。
図５に示す発熱素子１Ａは、第１の実施の形態における基板電極部７ｂを除くと共に、発熱体電極部７ａの一方に代えて、発熱体基板電極部７ｃを有している。その他、第１の実施の形態と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

前記発熱体基板電極部７ｃは、外部と、前記発熱体４の一端および前記基板２とを電気的に接続する役割を兼務している電極部である。また、前記発熱体電極部７ａは、前記発熱体４の他端と外部とを電気的に接続する役割を担っている。
前記発熱体電極部７ａは、保護膜５に形成されたスルーホールに設けられかつ、ワイヤリングに適した部材例えば銅からなる電極パッド６により、発熱体４の他端と電気的に接続されている。

一方、前記発熱体基板電極部７ｃは、ワイヤリングに適した部材、例えば銅からなる電極パッド６を有している。この電極パッド６は、基板２上の絶縁膜３に形成されたスルーホールおよび前記基板２の露出面に発熱体４を形成し、さらに前記発熱体４上の保護膜５にスルーホールを設け、このスルーホールおよび前記発熱体４の露出面に形成する。従って、前記発熱体基板電極部７ｃは、前記電極パッド６により、前記発熱体４を介して前記基板２と電気的に接続されている。以上のことから、薄膜抵抗である発熱体４は、その他端から一端部にある発熱体基板電極部７ｃ手前までは、絶縁膜３により、基板２と絶縁性を保つように隔てられている。その一方で発熱体４は、その一端部にある発熱体基板電極部７ｃにおいて、基板２と電気的に接続されている。

次に、発熱素子１Ａの製造方法について簡単に説明する。
まず、モリブデンにより構成された基板２上の全面にわたって、窒化シリコン膜により構成された絶縁膜３を、第１の実施の形態と同様に形成する。
この後、発熱体基板電極部７ｃとなる領域にフォトエッチングを用いて、絶縁膜３に一つのスルーホールを形成する。

次に、発熱体４が、絶縁膜３およびこの絶縁膜３のスルーホール上に、第１の実施の形態と同様の方法および材料を用いて形成される。発熱体基板電極部７ｃとなる領域において、こうして形成された発熱体４の一端と、基板２とは、電気的に接続されることになる。

さらに保護膜５も、全面に渡って第１の実施の形態と同様に形成される。
発熱体電極部７ａおよび発熱体基板電極部７ｃとなる領域にフォトエッチングを用いて、発熱体４上の保護膜５に、２つのスルーホールを第１の実施の形態と同様に形成する。
次に、保護膜５の２つのスルーホール、および発熱体４の各露出面を覆うように、例えば銅により電極パッド６，６を第１の実施の形態と同様に形成する。
以上の過程を経て、図５に示す発熱素子１Ａが完成する。

続いて、発熱素子１Ａの具体的な回路構成つまり電力供給方法と接地について、図７を参照して説明する。
まず、発熱体電極部７ａおよび発熱体基板電極部７ｃの各電極パッド６に、ワイヤ９をそれぞれ接合固定し、発熱体基板電極部７ｃを接地電位Ｅとする。つまり、発熱体４の一端と基板２とは、共通の電極パッド６を介して接地電位Ｅに固定される。他方の発熱体電極部７ａと接地電位Ｅとの間には、直流電源Ｖvを接続する。尚、ワイヤ９としては、銀あるいは錫めっきした軟銅線が好ましい。

以上述べた図５の構成では、仮に静電気が不用意に発熱素子１に加わった場合でも、静電電荷は、発熱体基板電極部７ｃにおいて、つまり発熱体４の一端を介して基板２に放電される。そのため、絶縁膜３には静電気による電位差は発生せず、発熱素子１は保護されて静電気耐性が向上する。従って、発熱素子１の静電破壊を防ぐことができ、破壊されにくくなると共に、寿命が延びて信頼性も向上する。

また、独立した基板電極部７ｂを設けた第１の実施の形態とは異なり、本実施の形態では、発熱体４の一端の電極パッド６と基板電極部とを共通にしている。従って、ワイヤリングの本数が少なくて済み、実装工程が簡略化されると共に、小型化が図れる。

尚、本実施の形態では、基板２として高融点金属のモリブデンを使用したが、これには限定されず、タングステン、チタンあるいはタンタルなどでも良い。また、電極パッド６として銅を用いたが、ニッケルあるいは金でも良い。
また、基板にスペースの余裕を持たせることが可能ならば、電極部７ａ，７ｃに加えて、独立した基板電極部を設けても良い。

以上、第１および第２の実施の形態で説明した単体の発熱素子が、基本の発熱チャネルとなる。この基本の発熱チャネルが、後述する複数の発熱部を備えた発熱素子、あるいは医療用処置具における発熱素子の基本の発熱チャネルとして、利用され応用される。以下、基本の発熱チャネルの利用、応用に関する実施の形態について説明する。

（第３の実施の形態）
図８ないし図１０、および図２は第３の実施の形態に係り、図８は発熱素子の発熱部の構成を示す斜視図、図９は、図８中のＣ−Ｃ線に沿った断面図、図１０は、図８の発熱素子へワイヤリングにより電力供給回路の接続と接地を施した構成の斜視図である。尚、図８中のＡ−Ａ線に沿った断面図は、図２と同様である。
本実施の形態の発熱素子１Ｂは、複数の発熱チャネルを備えた点が、第１、第２の実施の形態と異なる。その他、第１、第２の実施の形態と同様の構成は、同じ符号を付して説明を省略する。

図８に示すように、発熱素子１Ｂは、ほぼ直方体に形成されており、その一端に前記基板電極部７ｂを配置した凸部１ｂを、側端部に連結した形状となっている。この発熱素子１Ｂには、発熱チャネル１０ｃ，１０ａとが、発熱素子１Ｂの長手方向に沿って配置されている。

前記発熱チャネル１０ａは、第１の実施の形態で述べた発熱素子１と同様の構成になっている。
一方、前記発熱チャネル１０ｃは、第２の実施の形態の発熱体基板電極部７ｃに代えて、発熱体基板接続部７ｄが設けられている構成のみが異なる。図９に示す前記発熱体基板接続部７ｄは、電極パッド６を除き、さらにその電極パッド６を除いた部分を保護膜５で覆っている点が、図６に示す構成と異なっている。

発熱チャネル１０ｃの他端は、前記発熱体電極部７ａとしての電極パッド６により外部に電気的に接続できるようになっている。また、発熱チャネル１０ｃの一端は、発熱体基板接続部７ｄである。この発熱体基板接続部７ｄでは、基板２上の絶縁膜３に設けたスルーホールの周囲にある絶縁膜３上、および基板２の露出面において、発熱体４が形成されている。従って、前記発熱体基板接続部７ｄにおいて、基板２と発熱体４とが電気的に接続されている。尚、前記発熱体基板接続部７ｄは、前記発熱体４の上に形成した前記保護膜５により覆われている。

次に、前述のように構成された発熱素子１Ｂの製造方法について簡単に説明する。
まず、モリブデンにより構成された基板２上の全面にわたって、窒化シリコン膜により構成された絶縁膜３を、第１の実施の形態と同様に形成する。
この後、基板電極部７ｂおよび発熱体基板接続部７ｄとなる領域にフォトエッチングを用いて、絶縁膜３に２つのスルーホールを形成する。

次に、発熱体４が、絶縁膜３およびこの絶縁膜３の一つのスルーホールとその周囲に、第１の実施の形態と同様に形成される。この工程により、発熱体基板接続部７ｄにおいて、発熱体４の一端と基板２とが電気的に接続されることになる。

さらに保護膜５が、絶縁膜３および発熱体４を含め全面に渡って、第１の実施の形態と同様に形成される。続いて、保護膜５には、発熱体電極部７ａおよび基板電極部７ｂとなる領域に、フォトエッチングを用いて、スルーホールを４つ、第１の実施の形態と同様に形成する。
さらに、保護膜５に設けられた４つのスルーホールを覆うように、例えば銅により４つの電極パッド６を第１の実施の形態と同様に形成する。この工程により、発熱体電極部７ａ，７ａおよび基板電極部７ｂが形成される。
以上の過程を経て、図８に示す発熱素子１Ｂが完成する。

続いて、発熱素子１Ｂの具体的な回路構成つまり電力供給方法と接地について、図１０を参照して説明する。
まず、発熱チャネル１０ａは、第１の実施の形態と同様に、２つの発熱体電極部７ａおよび基板電極部７ｂの各電極パッド６に、ワイヤ９をそれぞれ接合固定し、基板電極部７ｂおよび一方の発熱体電極部７ａを接地電位Ｅとする。つまり、発熱体４の一端と基板２は、接地電位Ｅに固定される。他方の発熱体電極部７ａと接地電位Ｅとの間には、直流電源Ｖvを接続する。

発熱チャネル１０ｃは、発熱体電極部７ａの電極パッド６にワイヤ９を接合固定し、発熱体電極部７ａと接地電位Ｅとの間には、直流電源Ｖvを接続する。また、発熱チャネル１０ｃの発熱体基板接続部７ｄにおいて、発熱体４の一端は、基板２と直接電気的に接続されているため、接地電位Ｅに固定されることになる。
尚、発熱チャネル１０ｃの発熱体電極部７ａと、発熱チャネル１０ａの発熱体電極部７ａのうち、直流電源Ｖvを接続する電極部は、共通にして、直流電源Ｖvを接続しても良い。また、ワイヤ９としては、銀あるいは錫めっきした軟銅線が好ましい。

以上述べた図８の構成では、仮に静電気が不用意に発熱素子１Ｂに加わった場合でも、発熱体電極部７ａと基板電極部７ｂをワイヤ９で接続することにより、発熱チャネル１０ａにおいて、静電電荷は、第１の実施の形態で述べたように、発熱体４の一端を介して基板２に放電される。また、発熱チャネル１０ｃにおいても、静電電荷は、発熱体基板接続部７ｄの発熱体４の一端を介して基板２に放電される。そのため、絶縁膜３には静電気による電位差は発生せず、発熱素子１は保護されて静電気耐性が向上する。従って、発熱素子１Ｂの静電破壊を防ぐことができ、破壊されにくくなると共に、寿命が延びて信頼性も向上する。 さらに、発熱チャネル１０ａ，１０ｃを用いることにより、基板電位をとる電極は一つで済むと共に、発熱チャネル１０ｃ側での発熱素子幅を小さくできるため、小型化できる。さらに、ワイヤリングの本数が一本少なくて済み、実装工程が簡略化できる。

尚、本実施の形態では、発熱チャネルの一つとして、第１の実施の形態に示す発熱素子１を用いたが、第２の実施の形態に示す発熱素子１Ａに代えても良い。この構成においては、基板電極部７ｂの分のスペースが不要となり、さらに小型化できる。

（第４の実施の形態）
図１１は第４の実施の形態に係る発熱素子へワイヤリングにより電力供給回路の接続と接地を施した構成の斜視図である。尚、図１１中、Ｂ−Ｂ線に沿った断面は図６と同様であり、Ｃ−Ｃ線に沿った断面は図９と同様ある。
本実施の形態の発熱素子１Ｃは、三つの発熱チャネルを備えた点が、第３の実施の形態と異なる。その他、第２、第３の実施の形態と同様の構成は、同じ符号を付して説明を省略する。

図１１に示すように、前記発熱素子１Ｃは、細い幅でほぼ直方体をなし、発熱チャネル１０ｃ，１０ｃ，１０ｂを長手方向に沿って配置している。ここで、発熱チャネル１０ｃは、第３の実施の形態に示す発熱素子１Ｂに対して、並列に配置された電極パッド６の一方がない分、細い幅に形成できる。また前記発熱素子１Ｃは、その一面（図１１では紙面に向かって上側の面）に前記発熱体電極部７ａ，７ｃを並列に配置するため、凸部１ｃを側端部に連結した形状となっている。

前記発熱チャネル１０ｂは、第２の実施の形態で述べた発熱素子１Ａと同様の構成になっている。また前記発熱チャネル１０ｃ，１０ｃは、第３の実施の形態で述べた発熱チャネル１０ｃと同様の構成になっている。このため、製造法を含めて同じ点については説明を省略する。

電力の供給にあたって、発熱チャネル１０ｂの一端の発熱体基板電極部７ｃは接地電位Ｅとし、接地電位Ｅと発熱チャネル１０ｂの他端である発熱体電極部７ａとの間に、前記直流電源Ｖvを接続する。発熱体基板電極部７ｃは電極パッド６および発熱体４の一端を介して、基板２と電気的に接続され、基板電位と同電位となっている。さらに、発熱体基板電極部７ｃつまり発熱チャネル１０ｂの一端と、基板２とが共通に接地電位Ｅに固定されている。

一方、２つの発熱チャネル１０ｃのそれぞれの一端にある発熱体電極部７ａと、接地電位Ｅとの間にも、それぞれ直流電源Ｖvを接続する。さらに、２つの発熱チャネル１０ｃのそれぞれの他端にある発熱体基板接続部７ｄにおいては、図９のように前記発熱体４と前記基板２とが電気的に接続され、基板電位と同電位となっている。さらに、各発熱体基板接続部７ｄは、つまり２つの発熱チャネル１０ｃの各一端が、前記基板２および発熱体基板電極部７ｃを介して、接地電位Ｅに固定されている。
以上のように、発熱チャネル１０ｂ，１０ｃ，１０ｃのいずれの一端も、基板電位と同電位にあり、さらに図１１に示すように接地電位Ｅに固定されることになる。

このような構成により、基板電位のみとする構成も、または接地電位Ｅに固定する構成も、第２、第３の実施の形態と同じ作用、効果が得られ、同様の点については詳しい説明を省略する。
第１ないし第３の実施の形態と同様に、仮に静電気が、少なくともいずれかの発熱チャネルに加わる事態となっても、静電電荷は発熱体４の一端を介して、基板２に放電される。そのため、絶縁膜３には静電気による電位差は発生せず、発熱素子１は保護されて静電気耐性が向上する。従って、発熱素子１Ｂの静電破壊を防ぐことができ、破壊されにくくなると共に、寿命が延びて信頼性も向上する。

また、第３の実施の形態に比べて、基板電極部の一つが不要となるため、さらなる小型が図れる。

尚、本実施の形態では、独立した基板電極部を設けず、発熱チャネルの一端と基板電位を共通にできる発熱体基板電極部７ｃを設けている。この他に独立した基板電極部７ｂを設けても良い。

前述の第３および第４の実施の形態では、複数の発熱チャネルを用いた発熱素子について述べた。発熱チャネルの組み合わせとしては、前述の構成には限定されない。基板電位の接地が可能で、かつ個々の発熱チャネルの一端と基板電位が同電位となる組み合わせであれば、個数に関係なく、どのような発熱チャネルを用いても良い。ここで、前記発熱チャネル１０ｃは、その一端が、発熱素子１Ｂ、１Ｃの内部で基板２と電気的に接続されているのみで、発熱体４の上面が保護膜５で被覆されている。このため、上面からは基板電位の接地はできない。これに対して、前記発熱チャネル１０ｃの構成に加えて、発熱素子１Ｂ、１Ｃの基板２に、電極部７ａ，７ｄと独立した前記基板電極部７ｂを設け、この基板電極部７ｂを介して接地電位に固定するようにしてもよい。 また、発熱素子を設ける例えば処置具において、発熱素子基板にスペースの余裕を持たせることが可能ならば、独立した基板電極部７ｂを複数設けても良い。この構成では、より安定した基板電位の固定が可能となる。

さらに、前述した各実施の形態では、発熱素子または発熱チャネルの一端、および基板電位を接地電位Ｅに固定したが、必ずしも接地電位とする必要はない。静電気などが発熱素子に印加された場合でも、静電電荷が基板に放電され、少なくとも静電破壊が生じない程度に電位差が解消される電位であればよい。

（第５の実施の形態）
本第５の実施の形態は、第１ないし第４の実施の形態で述べた発熱素子を適宜組み合わせた発熱素子を用いた医療用処置具に関する。

図１２ないし図１６は第５の実施の形態に係り、図１２は医療用処置具である開腹手術用熱凝固切開鉗子および電源装置からなる処置装置の構成を示す正面図、図１３は、図１２に示す開腹手術用熱凝固切開鉗子の先端部の断面図、図１４は、図１２中のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図１５は、図１２の発熱素子を示した拡大斜視図、図１６は、図１５中のＵ−Ｕ線に沿う断面図である。

図１５に示すように、発熱素子１Ｄは、その断面がおおよそＴ字形状をしていると共に、長手方向（以下、主軸と称す）に例えば自由曲面形状である湾曲形状をなして形成されている。また前記発熱素子１Ｄは、主軸に沿って、一端部から中途にかけてほぼ同一の幅を有して前記湾曲形状をなし、かつ中途から他端部手前にかけて幅が拡幅となるゆるやかなテーパ状をなし、さらに他端部手前から他端部にかけてほぼ同一の幅をなした基板２Ｄを有している。

尚、前記基板２Ｄは、形状が異なるのみで第１の実施の形態の基板２と同様の構成である。また、前記発熱素子１Ｄは、第１の実施の形態とほぼ同様に構成された発熱チャネル１０ａと、主に発熱体４の形状が第３の実施の形態と異なる発熱チャネル１０ｃとを有している。その他、第１、第３の実施の形態と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。また、製造方法も同様なので省略する。

前記発熱素子１Ｄは、図１５に示す二点鎖線の領域内に形成された発熱チャネル１０ａと、二点鎖線の領域外に形成された発熱チャネル１０ｃとが組み合わされた構成となっている。発熱チャネル１０ａと発熱チャネル１０ｃの各電極パッド６は、主軸の一端側に集めて配置されている。尚、発熱チャネルの組み合わせや発熱体の形状は、一例に過ぎず、図１５の構成に限定されるものではない。

前記発熱チャネル１０ａは、主軸に沿って中途から他端部の手前あたりにかけて位置し、かつ幅方向中央あたりに配置されている。

前記発熱チャネル１０ｃは、領域１０ｃｔと領域１０ｃｗとからなる。この発熱チャネル１０ｃの領域１０ｃｔは、発熱チャネル１０ａの発熱体４および発熱体電極部７ａ，７ａの周囲を囲み、かつ領域１０ｃｗの発熱体４より太い幅の発熱体４を有している。

また前記発熱チャネル１０ｃの領域１０ｃｗは、主軸の中途にて前記領域１０ｃｔと連結し、かつ領域１０ｃｔの発熱体４より細い幅の発熱体４を有している。前記領域１０ｃｗの発熱体４は、主軸に沿って中途から一端部に渡り、さらに折り返して一端部から中途にかけて形成されている。前記領域１０ｃｗを構成する発熱体４の端部には、つまり主軸中途において、電極を持たない前記発熱体基板接続部７ｄが形成されている。

ここで、発熱チャネル１０ｃにおいて、図１５に示す領域１０ｃｔを構成する発熱体４の幅ｔｗ1とｔｗ2の合計幅は、領域１０ｃｗを構成する発熱体４の幅ｗに対して十分に大きくしている。このような形状とするのは、発熱チャネル１０ｃの領域１０ｃｗにおける発熱体４の抵抗値を上げて、領域１０ｃｗでの発熱を容易にするためである。また、発熱チャネル１０ｃの領域１０ｃｗを構成する発熱体４と、発熱チャネル１０ａとは、発熱素子１Ｄ内の温度分布にできるだけ偏りが起きないように、発熱素子１Ｄの主軸の中心側に配置している。

図１５に示す発熱チャネル１０ａは、基板２Ｄの他端部近傍に、２つの発熱体電極部７ａの２つの電極パッド６を並列に配置している。前記発熱チャネル１０ａは、第１の実施の形態と異なり、基板電極部７ｂの電極パッド６を発熱体電極部７ａ，７ａから離し、基板２の他端部寄りに配置している。第１の実施の形態のように並列に配置するよりも、本構成の方が、発熱素子の幅を狭くできる。
さらに前記発熱チャネル１０ｃの領域１０ｃｔを構成する発熱体４の端部が、基板２の他端部に設けられ、その端部には、発熱体電極部７ａの電極パッド６が配置されている。
以上のように、前記発熱素子１Ｄは、４つの電極パッド６を基板２Ｄの他端部に集約して配置している。

図１２に示すように、処置装置１０１は、供給された電力により発生する熱を利用して体腔内の生体組織に対し凝固、切開等の各種処置を行う開腹手術用熱凝固切開鉗子（以下、単に鉗子と称す）１０２と、電力を鉗子１０２に供給して鉗子１０２の熱駆動を制御する電力供給手段である電源装置１０３とにより、主要部が構成されている。

鉗子１０２は、棒状部材により構成された第１の鉗子本体１０５と、この第１の鉗子本体１０５に枢支部である枢支軸１０６を介して回動自在に取り付けられた棒状部材により構成された第２の鉗子本体１０７とにより主要部が構成されている。

第１の鉗子本体１０５の先端側には、例えば自由曲面形状である湾曲形状を長手方向（以下、主軸と称す）に沿って有する形状に形成された第１の把持部（以下、ジョーと称す）１０８が設けられている。第２の鉗子本体１０７の先端側には、湾曲形状を主軸に沿って有する形状に形成された第２のジョー１０９が設けられている。尚、第１のジョー１０８と、第２のジョー１０９とは、対を成して処置部１１０を構成している。

また、第１の鉗子本体１０５の後方側に、第１のアーム１１１が設けられており、この第１のアーム１１１の基端側に、手指挿入用の第１のリング１１２が設けられている。また、第１のリング１１２の基端部に、コード接続部１２８が設けられている。

第２の鉗子本体１０７の後方側に、第１の鉗子本体１０５と同様に、第２のアーム１１３が設けられており、この第２のアーム１１３の基端側に、手指挿入用の第２のリング１１４が設けられている。

そして、第１、第２のアーム１１１、１１３及び第１、第２のリング１１２、１１４は、処置部１１０を構成する一対の第１、第２のジョー１０８、１０９を、開閉操作する操作部１１５を構成している。

第１のジョー１０８は、第２のジョー１０９に対向する位置に、生体組織に熱エネルギを与える前記発熱素子１Ｄが設けられている。発熱素子１Ｄは、例えば以下のよう実装されている。第２のジョー１０９に対向する第１のジョー１０８の面には、主軸に沿って凹部１０８ａが形成され、この凹部１０８ａに、断熱部材１２２（図１４参照）が嵌合固定されている。発熱素子１Ｄは、図１６に示す前記発熱体４を有する側が、図１３に示すように断熱部材１２２に嵌合され、この配置により、断熱部材１２２を介して主軸に沿って実装されている。従って、発熱素子１Ｄは、基板２の後述する処置面２ａｔが、第２のジョー１０９に対向することとなる。尚、発熱素子１Ｄは、第２のジョー１０９に実装されていても良く、あるいは、第１のジョー１０８及び第２のジョー１０９の双方に実装されていてもよい。

ここで、図１５に示す前述の発熱素子１Ｄは、その主軸の形状が、第１のジョー１０８の主軸の湾曲形状と一致して形成されている。この構成により、発熱素子１Ｄは、第１のジョー１０８が湾曲形状を有していたとしても、容易に第１のジョー１０８に配設することができる。

次に、発熱素子１Ｄの基板２に形成する処置面について説明する。

発熱素子１Ｄは、前述のように、下向きの略凸形状を有する基板２を有している。この基板２の凸部側は、例えば断面がほぼ半円状に形成された周面２ａを有している。この周面２ａ上にあって、第２のジョー１０９に対向する位置２ａｔは、例えば生体組織を処置する際の処置面となっている。この処置面２ａｔは、非鋭利な形状を有しており、ここでは、発熱素子１Ｄの巾と略同一の直径を有する円弧状に形成されている。すなわち、処置面２ａｔは、発熱素子１Ｄの長手方向と略直交する断面において、自由曲面形状としての円弧状に構成されている。

尚、処置面２ａｔは、前述の非鋭利な形状に限らず、処置用途に応じて、処置面２ａｔの形状を変更しても良い。一般には、処置面２ａｔの形状は、鋭利な程、切開等の処置がし易くなり、非鋭利な程、凝固等の処置がし易くなる。

また尚、発熱素子１Ｄは、基板２の周面２ａ（図１５，図１６を参照）に、生体組織の処置の際に、この生体組織のこびり付きを防止する目的でポリテトラフルオロエチレン（PTFE）等からなる非粘着性のコーティングが施されていても良い。

続いて、発熱素子１Ｄへの電力供給と共に、例えば接地電位の確保のために必要なリード線の接続等について説明する。
図１５に示す、発熱素子１Ｄの上面１Ｄａに形成された四つの電極パッド６には、図１３に示すリード線１２４，１２５，１２６，１２７が、各接合固定されている。尚、この接合固定は、溶接、ロウ付け、半田等によって行うことが可能である。

図１３および図１４に示すように、第１のジョー１０８に実装された発熱素子１Ｄの上側部分は、前述のように断熱部材１２２により覆われている。この断熱部材１２２は、例えばポリテトラフルオロエチレン（PTFE）や高機能熱可塑性樹脂(PEEK)等の、熱伝導率が低く且つ耐熱性の高い材料からなる。

また図１３に示すように、発熱素子１Ｄは、発熱素子固定ピン１２１，１２１により、断熱部材１２２または第１のジョー１０８に主軸に沿って固定されている。

また、図１３、図１４に示すように、第１のジョー１０８に実装された発熱素子１Ｄに対向する第２のジョー１０９の位置に、受け部材１２３が主軸に沿って設けられている。受け部材１２３は、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴム、或いはPTFE等の樹脂材料から形成されている。

発熱素子１Ｄの四つの電極パッド６に接続固定されたリード線１２４〜１２７は、図１２に示すように、鉗子１０２の基端側にある第１のリング１１２の基端部に設けられた、コード接続部１２８に接続されている。

さらに、コード接続部１２８には、一端が電源装置１０３に接続された接続コード１２９の他端が、接続されている。また、電源装置１０３の電力のON/OFFの制御を行うフットスイッチ１０４が、フットスイッチコード１３０を介して、電源装置１０３に接続されている。

次に、このように構成された本実施の形態を示す鉗子及び電源装置からなる処置装置の作用を説明する。
本実施の形態の処置装置１０１を用いて生体組織を処置する際、先ず術者は、鉗子１０２の第１、第２のジョー１０８、１０９の間に、生体組織を位置させる。このように生体組織を位置させた状態で、術者は、操作部１１５を閉方向に操作することにより、第１のジョーに実装された発熱素子１Ｄの処置面２ａｔと、第２のジョー１０９の受け部材１２３との間で生体組織を把持する。

生体組織を把持した後、術者は、フットスイッチ１０４を操作することにより、電源装置１０３から接続コード１２９、コード接続部１２８、及びリード線１２４〜１２７を介して発熱素子１Ｄに電力を供給し、発熱素子１Ｄの発熱体４を発熱させ、生体組織に凝固または切開等の処置を行う。

発熱素子１Ｄには、図１６に示すように、発熱体４と処置面２ａｔとが一体的に形成されている。このため、発熱体４から処置面２ａｔへの伝熱効率を非常に高めることができる。また、用途に応じて断面の自由な曲面形状が求められる処置面２ａｔとは異なり、処置面２ａｔの上面すなわち処置面２ａｔと反対側の面に、発熱体４が設けられている。従って、図１５に示すように、発熱素子１Ｄが主軸に沿って湾曲形状を有している場合においても、容易に発熱体４を形成することができる。

尚、電源装置１０３から発熱素子１Ｄへの電力供給は、定電圧方式、定電流方式、定電力方式のいずれかで供給されるとともに、温度、時間、累積電力などの閾値到達により電力供給を遮断、または電力供給方式を変更するように制御しても良い。

また、発熱素子１Ｄの基板２Ｄには、外部との電気的接続をとる一つの電極パッド６を有する基板電極部７ｂが設けられている。この基板電極部７ｂに接続したコード（図１５では不図示）は、電源装置１０３にて、静電電荷が基板２Ｄに放電されるような電位、例えば図１２に示す接地電位Ｅに接続される。

または、電源装置１０３から発熱素子１Ｄへの電力供給は、発熱素子１Ｄが常に一定の温度に保持、あるいは段階的な温度に推移するように制御しても良く、さらに前出の閾値到達による電力供給の遮断、または電力供給方式を変更する制御と組み合わせても良い。

前述した、本実施の形態に示す鉗子１０２及び電源装置１０３からなる処置装置１０１においては、以下の効果が得られる。
処置装置１０１は、発熱の際、温度分布の均一化を向上させ、かつ高発熱耐性を備えた発熱素子１Ｄが、鉗子１０２の第１のジョー１０８に配設されている。発熱素子１Ｄの発熱体４と基板２Ｄの処置面２ａｔとは一体的に形成されている。さらに、発熱素子１Ｄが有する基板２Ｄの処置面２ａｔと、第２のジョー１０９の受け部材１２３との間で、生体組織を把持するようにしている。こうした構成により、発熱体４から処置面２ａｔへの熱伝達効率の向上が図れると共に、高効率で、温度分布が均一かつ確実な熱作用を生体に与え、安定した生体組織の凝固、切開ができる鉗子１０２または処置装置１０１を提供することができる。

また、発熱素子１Ｄの主軸の形状が湾曲形状に構成されていたとしても、鉗子１０２の第１のジョー１０８も同様に主軸に沿って任意の自由曲面形状である湾曲形状に構成することができる。従って、生体組織の剥離等の処置操作性を向上させることができる。

以上説明した鉗子１０２および処置装置１０１は、本発明に係る発熱素子を使用することにより、以下の効果が得られる。発熱素子１Ｄにおいて、発熱チャネル１０ａまたは１０ｃの少なくとも一方に、静電気が印加される事態が生じても、静電電荷が、基板２Ｄに放電され、発熱体４と基板２Ｄとの間には、つまり絶縁膜３には静電気による電位差が生じない。ここで、発熱素子１Ｄにおいて、基板電位だけが確保されている構成でも、第１の実施の形態で説明したように静電破壊を防げる。さらに、基板２Ｄの電位が接地電位Ｅに固定されていれば、第１の実施の形態で述べたように、発熱素子１Ｄ全体に電荷を貯めることなく、静電電荷を接地電位へ十分に放電させることができる。この際、発熱チャネル１０ａにおいても、発熱チャネル１０ｃにおいてもコードを介して、静電電荷は接地電位Ｅへ流される。

いずれの構成にあっても、基板電位あるいは接地電位へ電荷を放電し、絶縁膜３の両側における静電気による電位差を解消できるので、個々の発熱チャネルは保護される。従って、発熱素子自体としての静電気耐性が向上する。その結果、開腹手術用熱凝固切開鉗子並びにこの鉗子を使用した処置装置としての静電気耐性が向上し、信頼性も向上する。

また、発熱素子１Ｄの４つの電極パッド６を主軸の一端側に集めて配置しているので、実装工程の簡素化が可能である。

本実施の形態では、発熱素子の応用例として、開腹手術用熱凝固切開鉗子について記載したが、医療用処置具である腹腔鏡手術用熱凝固切開鉗子、あるいは熱凝固プローブに適用しても良い。

以上説明した各実施の形態によれば、発熱体に電力を供給するための電極の一方を基板に通電することにより、発熱素子に静電気が印加されたときに、基板と発熱体との間の電位差を小さくする。その結果、基板と発熱体間の絶縁膜の静電気破壊が減少するため、高静電気耐性を有する発熱素子を実現することができる。また、基板を接地電位に接続することにより、発熱素子全体の電荷を接地電位に流すことができるため、発熱素子全体に電荷が溜まらず、更なる高静電気耐性を有する発熱素子が実現できる。また、発熱体へ電力の供給の一端を基板から行うことにより、ワイヤリングを施す電極の数を減らすことが可能となり、発熱素子の小型化が容易となり、実装工程の簡便化が図れる。このような発熱素子を医療用処置具に使用することにより、高静電気耐性を有する医療用処置具を実現することができる。

なお、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

第１の実施の形態に係り、図１は発熱素子の発熱部の構成を示す斜視図 図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図 図１の発熱素子へワイヤリングにより電力供給回路の接続と接地を施した構成の斜視図 図１および図３の変形例に係る発熱素子へワイヤリングにより電力供給回路の接続と接地を施した構成の斜視図 第２の実施の形態に係り、発熱素子の発熱部の構成を示す斜視図 図５中のＢ−Ｂ線に沿った断面図 図５の発熱素子へワイヤリングにより電力供給回路の接続と接地を施した構成の斜視図 第３の実施の形態に係り、発熱素子の発熱部の構成を示す斜視図 図８中のＣ−Ｃ線に沿った断面図 図８の発熱素子へワイヤリングにより電力供給回路の接続と接地を施した構成の斜視図 第４の実施の形態に係り、発熱素子へワイヤリングにより電力供給回路の接続と接地を施した構成の斜視図 第５の実施の形態に係り、医療用処置具である開腹手術用熱凝固切開鉗子および電源装置からなる処置装置の構成を示す正面図 図１２に示す開腹手術用熱凝固切開鉗子の先端部の断面図 図１２中のＶ−Ｖ線に沿う断面図 図１２の発熱素子を示した拡大斜視図 図１５中のＵ−Ｕ線に沿う断面図 従来例に係り、一対のジョーの先端部の断面図 図１７中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図 図１８の発熱板の拡大断面図

符号の説明

１…発熱素子，２…基板，３…絶縁膜，４…発熱体，５…保護膜，６…電極パッド，
７ａ…発熱体電極部，７ｂ…基板電極部，９…ワイヤ，Ｖv…直流電源，１０１…処置装置，１０２…鉗子，１０３…電源装置
代理人 弁理士 伊藤 進

Claims (4)

1. 導電体からなり接地された基板と、該基板の表面を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜を介して前記基板上に形成された薄膜抵抗からなり、かつ該薄膜抵抗に電力が供給されることにより発熱する発熱体とを備えた発熱素子において、
   前記発熱体の形成された前記絶縁膜上に形成された絶縁体の保護膜と、
   前記保護膜上に設けられた第１のスルーホールに形成され、前記発熱体の一端が接続された第１の電極パッドを有する第１の電極部と、
   前記保護膜上に設けられた第２のスルーホールに形成され、前記発熱体の他端が接続された第２の電極パッドを有する第２の電極部と、
   前記保護膜及び前記絶縁膜に設けられた第３のスルーホールに形成され、前記基板と接続された第３の電極パッドを有する第３の電極部と、
   を有し、
   前記第２の電極部と前記第３の電極部は、電気的に接続されていることを特徴とする発熱素子。
2. 前記第２の電極部と前記第３の電極部は、ワイヤーを介して電気的に接続されて接地電位にされることを特徴とする請求項１に記載の発熱素子。
3. 導電体からなり接地された基板と、該基板の表面を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜を介して前記基板上に形成された薄膜抵抗からなり、かつ該薄膜抵抗に電力が供給されることにより発熱する発熱体とを備えた発熱素子において、
   前記発熱体の形成された前記絶縁膜上に形成された絶縁体の保護膜と、
   前記保護膜上に設けられた第１のスルーホールに形成され、前記発熱体の一端が接続された第１の電極パッドを有する第１の電極部と、
   前記保護膜上に設けられた第２のスルーホールに形成され、前記発熱体の他端が接続された第２の電極パッドを有する第２の電極部と、
   前記保護膜に設けられた第３のスルーホールに形成され、第３の電極パッドを有する第３の電極部と、
   を有し、
   前記第２の電極部と前記第３の電極部は、前記発熱体と同材料の薄膜を介して、電気的に接続されることを特徴とする発熱素子。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の発熱素子を配設すると共に、該発熱素子の発熱によって生体組織を加熱し、該生体組織を処置することを特徴とする医療用処置具。

Images