JPH0351179B2 - - Google Patents
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- JPH0351179B2 JPH0351179B2 JP61245140A JP24514086A JPH0351179B2 JP H0351179 B2 JPH0351179 B2 JP H0351179B2 JP 61245140 A JP61245140 A JP 61245140A JP 24514086 A JP24514086 A JP 24514086A JP H0351179 B2 JPH0351179 B2 JP H0351179B2
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- temperature
- ferromagnetic material
- magnetic
- ferromagnetic
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
- A61B18/08—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by means of electrically-heated probes
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- Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
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- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は改良された電気加熱切断刃およびそ
の加熱温度自動調整方法に関し、さらに詳細には
強磁性体のキユリー温度を利用して加熱温度を自
動調整しうる電気加熱切断刃およびその加熱温度
自動調整方法に関するものである。
の加熱温度自動調整方法に関し、さらに詳細には
強磁性体のキユリー温度を利用して加熱温度を自
動調整しうる電気加熱切断刃およびその加熱温度
自動調整方法に関するものである。
従来、強磁性体のキユリー温度を利用して電流
のジユール熱による発熱を自動的にコントロール
する方式が、たとえば実公昭48−35676号、特開
昭49−76058号或いは特開昭51−122983号に見ら
れるように、電気加熱切断刃として外科手術用具
などの分野で利用されている。
のジユール熱による発熱を自動的にコントロール
する方式が、たとえば実公昭48−35676号、特開
昭49−76058号或いは特開昭51−122983号に見ら
れるように、電気加熱切断刃として外科手術用具
などの分野で利用されている。
本発明に利用される基本原理は、上記特開昭51
−122983号公報にも記載されているように従来公
知である。すなわち、強磁性導体における高周波
電流は、導体外周部に集中する傾向がある。その
電流密度は導体表面で最大となり、表面から内部
への距離が大きくなるにつれて減少する。この電
流密度が表面の最大電流密度の37％となる深さ
（表面から内部への距離）を、一般に「表層深さ」
と称している。この表層深さは強磁性導体の透磁
率の関数であつて、次式により示される： 〔式中、ｄは表層深さ、ρは強磁性材料の抵抗
値、ｆは電流周波数、μは強磁性材料の透磁率で
ある。〕 この関係は古くから知られており、たとえばボ
ゾース、「フエロマグネチズム」（1951）に記載さ
れている。
−122983号公報にも記載されているように従来公
知である。すなわち、強磁性導体における高周波
電流は、導体外周部に集中する傾向がある。その
電流密度は導体表面で最大となり、表面から内部
への距離が大きくなるにつれて減少する。この電
流密度が表面の最大電流密度の37％となる深さ
（表面から内部への距離）を、一般に「表層深さ」
と称している。この表層深さは強磁性導体の透磁
率の関数であつて、次式により示される： 〔式中、ｄは表層深さ、ρは強磁性材料の抵抗
値、ｆは電流周波数、μは強磁性材料の透磁率で
ある。〕 この関係は古くから知られており、たとえばボ
ゾース、「フエロマグネチズム」（1951）に記載さ
れている。
一般に、強磁性材料はそのキユリー点温度（以
下、単に「キユリー点」と云う）より低い温度に
て100、200もしくはそね以上の透磁率を有する一
方、キユリー点より高い温度では透磁性材料の透
磁率は約１となる。上記式から判るように、強磁
性材料の表層深さはキユリー点より高い温度の場
合にはキユリー点より低い場合よりも10倍以上大
きくなりうる。
下、単に「キユリー点」と云う）より低い温度に
て100、200もしくはそね以上の透磁率を有する一
方、キユリー点より高い温度では透磁性材料の透
磁率は約１となる。上記式から判るように、強磁
性材料の表層深さはキユリー点より高い温度の場
合にはキユリー点より低い場合よりも10倍以上大
きくなりうる。
他方、加熱体に供給される電力量およびその結
果加熱体内に生ずるジユール熱は、加熱体を流過
する電流と加熱体の抵抗値との関数である。この
関数は、式 Ｐ＝I2R 〔式中、Ｐはジユール熱、Ｉは電流、Ｒは加熱
体の抵抗値である。〕 によつて表わされる。加熱体における電流の大き
さは使用に際し一定で変化しないので、この式か
ら判るように、加熱体内に発生するジユール熱の
量は加熱体の抵抗値の関数となる。
果加熱体内に生ずるジユール熱は、加熱体を流過
する電流と加熱体の抵抗値との関数である。この
関数は、式 Ｐ＝I2R 〔式中、Ｐはジユール熱、Ｉは電流、Ｒは加熱
体の抵抗値である。〕 によつて表わされる。加熱体における電流の大き
さは使用に際し一定で変化しないので、この式か
ら判るように、加熱体内に発生するジユール熱の
量は加熱体の抵抗値の関数となる。
そこで、強磁性材料で作成された加熱体におい
ては、温度がキユリー点を越えて上昇すると表層
厚さが増大し、その結果電流が流れる断面積が増
大して抵抗値を減少させる。かくして、温度がキ
ユリー点より高い場合にはキユリー点より低い場
合に比べ、加熱体に供給される電力が少なくなつ
て発生するジユール熱を減少させる。このジユー
ル熱の減少は、加熱体の温度がキユリー点より低
くなつて加熱体における表層深さがキユリー点よ
り低い際の強磁性材料における透磁率の増大によ
り減少するまで持続する。
ては、温度がキユリー点を越えて上昇すると表層
厚さが増大し、その結果電流が流れる断面積が増
大して抵抗値を減少させる。かくして、温度がキ
ユリー点より高い場合にはキユリー点より低い場
合に比べ、加熱体に供給される電力が少なくなつ
て発生するジユール熱を減少させる。このジユー
ル熱の減少は、加熱体の温度がキユリー点より低
くなつて加熱体における表層深さがキユリー点よ
り低い際の強磁性材料における透磁率の増大によ
り減少するまで持続する。
さらに、加熱体を流れる電流は所定の大きさに
設定できる。従つて、上記の基本原理に基づき、
強磁性材料の加熱体は、そのキユリー点を境とし
て所定の温度範囲内で自動温度調整することがで
きる。
設定できる。従つて、上記の基本原理に基づき、
強磁性材料の加熱体は、そのキユリー点を境とし
て所定の温度範囲内で自動温度調整することがで
きる。
このような原本原理に従つて構成された外科手
術用メスが特開昭51−122983号公報に開示された
技術である。すなわち、切断刃と熱結合した強磁
性材料のキユリー点を境とする透磁率の変化によ
り、切断刃の温度をキユリー点近くの或る範囲内
で自動温度調整するものである。
術用メスが特開昭51−122983号公報に開示された
技術である。すなわち、切断刃と熱結合した強磁
性材料のキユリー点を境とする透磁率の変化によ
り、切断刃の温度をキユリー点近くの或る範囲内
で自動温度調整するものである。
しかしながら、これら従来の強磁性材料におい
ては、その自動温度調整能力はキユリー点より高
い際の電流抵抗値（その結果、発生するジユール
熱の量）が依然として強磁性材料の比較的高い抵
抗値によつて左右されるので限界を有し、このこ
とは極く微少範囲内で温度をより鋭敏に自動調整
する際の欠点を意味する。
ては、その自動温度調整能力はキユリー点より高
い際の電流抵抗値（その結果、発生するジユール
熱の量）が依然として強磁性材料の比較的高い抵
抗値によつて左右されるので限界を有し、このこ
とは極く微少範囲内で温度をより鋭敏に自動調整
する際の欠点を意味する。
従つて、本発明の目的は、加熱切断刃の種々の
領域に予知不能な状態で接する冷却体の変化に呼
応して、上記基本原理に基づく自動温度調整効率
をより鋭敏に高めることにある。
領域に予知不能な状態で接する冷却体の変化に呼
応して、上記基本原理に基づく自動温度調整効率
をより鋭敏に高めることにある。
この目的は、本発明によれば、強磁性構造体を
高透磁率の強磁性材料と実効透磁率が低くかつ高
い導電性および熱伝導性を有する材料の層とから
なる複合積層体によつて達成される。
高透磁率の強磁性材料と実効透磁率が低くかつ高
い導電性および熱伝導性を有する材料の層とから
なる複合積層体によつて達成される。
従つて、本発明は、被加熱部の温度を所定範囲
に自動調整する積層電気加熱切断刃において、 前記所定範囲の上限温度近くに透磁率のキユリ
ー転移点を有する強磁性材料の層と、この強磁性
材料層に電気接触すると共にこの強磁性材料より
も高い導電率と高い熱伝導率とを有する導電性材
料の層と、前記２つの層からなる積層体に連結さ
れた高周波電流源とを備え、 前記積層体が、キユリー点以下の温度では強磁
性材料層を流れる電流の表層深さが強磁性材料層
の厚さより小さくなり、キユリー点以上の温度で
は強磁性材料層を流れる電流の表層深さが強磁性
材料層の厚さより大きくなるような厚さを有する
強磁性材料および導電性材料の層で構成されるこ
とを特徴とする積層電気加熱切断刃を提供する。
に自動調整する積層電気加熱切断刃において、 前記所定範囲の上限温度近くに透磁率のキユリ
ー転移点を有する強磁性材料の層と、この強磁性
材料層に電気接触すると共にこの強磁性材料より
も高い導電率と高い熱伝導率とを有する導電性材
料の層と、前記２つの層からなる積層体に連結さ
れた高周波電流源とを備え、 前記積層体が、キユリー点以下の温度では強磁
性材料層を流れる電流の表層深さが強磁性材料層
の厚さより小さくなり、キユリー点以上の温度で
は強磁性材料層を流れる電流の表層深さが強磁性
材料層の厚さより大きくなるような厚さを有する
強磁性材料および導電性材料の層で構成されるこ
とを特徴とする積層電気加熱切断刃を提供する。
この積層電気加熱切断刃において、温度変化を
より鋭敏に自動調整するべく、導電性材料の層を
強磁性材料層よりも高い熱伝導率を有する特に銅
または銀で構成すれば好適である。
より鋭敏に自動調整するべく、導電性材料の層を
強磁性材料層よりも高い熱伝導率を有する特に銅
または銀で構成すれば好適である。
この積層電気加熱切断刃は、一縁部を鋭利にし
て殊に外科手術用メスとして使用することができ
る。
て殊に外科手術用メスとして使用することができ
る。
なお、強磁性材料層の外側表面に配置された電
気絶縁材の層と、前記強磁性材料層の長さの少な
くとも一部に沿つて前記絶縁材上に配置された導
電性材料の層とをさらに設け、この導電性材料の
層を強磁性材料層へその一端部近くでのみ接続し
て導電性材料の層から強磁性材料層への導電路を
形成すれば、自動温度調整の効果を高める上で一
層好適である。
気絶縁材の層と、前記強磁性材料層の長さの少な
くとも一部に沿つて前記絶縁材上に配置された導
電性材料の層とをさらに設け、この導電性材料の
層を強磁性材料層へその一端部近くでのみ接続し
て導電性材料の層から強磁性材料層への導電路を
形成すれば、自動温度調整の効果を高める上で一
層好適である。
また、本発明は、高周波電流源に電気接続され
た交流電気抵抗加熱用部材において、前記加熱用
部材は少なくとも所定温度範囲にわたり温度上昇
と共に低下する電気抵抗を有し、さらに高熱伝導
性かつ高導電性の材料よりなる導電性の非磁性支
持部材を備え、この支持部材はその表面の少なく
とも一部にわたり磁性材料の薄層を有し、この磁
性材料はそのキユリー点より低い温度にて１より
大きい最大比透磁率を有すると共にキユリー点よ
り高い温度にてほぼ１の最小比透磁率を有し、前
記加熱用部材が前記高周波電流源に電気接続され
た際高周波数にて交流電流が流れて前記加熱用部
材にジユール熱を生ぜしめ、前記交流電流は前記
最大の透磁率により前記磁性材料層のキユリー点
より低い温度での作用に従い前記磁性材料の薄層
に制限される一方、前記交流電流は前記温度が上
昇してキユリー点に接近しかつ前記透磁率が低下
する際前記非磁性支持部材に拡散するよう構成し
たことを特徴とする交流電気抵抗加熱用部材を提
供する。
た交流電気抵抗加熱用部材において、前記加熱用
部材は少なくとも所定温度範囲にわたり温度上昇
と共に低下する電気抵抗を有し、さらに高熱伝導
性かつ高導電性の材料よりなる導電性の非磁性支
持部材を備え、この支持部材はその表面の少なく
とも一部にわたり磁性材料の薄層を有し、この磁
性材料はそのキユリー点より低い温度にて１より
大きい最大比透磁率を有すると共にキユリー点よ
り高い温度にてほぼ１の最小比透磁率を有し、前
記加熱用部材が前記高周波電流源に電気接続され
た際高周波数にて交流電流が流れて前記加熱用部
材にジユール熱を生ぜしめ、前記交流電流は前記
最大の透磁率により前記磁性材料層のキユリー点
より低い温度での作用に従い前記磁性材料の薄層
に制限される一方、前記交流電流は前記温度が上
昇してキユリー点に接近しかつ前記透磁率が低下
する際前記非磁性支持部材に拡散するよう構成し
たことを特徴とする交流電気抵抗加熱用部材を提
供する。
かくして、本発明の他の面によれば、高周波電
流の供給に応じて上限および下限が狭い範囲内で
多層構造体の温度上昇を自動調整する方法におい
て、前記多層構造体は一対の材料層からなり、多
層構造体のそれぞれの領域において変化する冷却
負荷を受けるよう設定され、 狭い温度範囲の上限に近い温度で、透磁率のキ
ユリー転移点を有する第１の導電路を特定する前
記一方の層に高周波電流の一部を流すステツプ
と、 前記一方の層より低い磁気透磁率の実効値と高
い導電性および熱伝導性を有する第２の導電路と
して特定される層であつて、前記一方の層と積層
を形成する前記他方の層に前記高周波電流の他の
部分を流すステツプと、 狭い範囲内の温度で前記多層構造体を維持する
ための多層材料の冷却負荷と温度との関数とし
て、それぞれの層に流れる高周波電流の相対的割
合を変化させることにより、より少ない冷却負荷
を受ける領域に比べて、より大きな冷却負荷を受
ける多層構造体の領域に対しより多く加熱するス
テツプと、 からなることを特徴とする多層構造体の温度上昇
を自動調整する方法も提供される。
流の供給に応じて上限および下限が狭い範囲内で
多層構造体の温度上昇を自動調整する方法におい
て、前記多層構造体は一対の材料層からなり、多
層構造体のそれぞれの領域において変化する冷却
負荷を受けるよう設定され、 狭い温度範囲の上限に近い温度で、透磁率のキ
ユリー転移点を有する第１の導電路を特定する前
記一方の層に高周波電流の一部を流すステツプ
と、 前記一方の層より低い磁気透磁率の実効値と高
い導電性および熱伝導性を有する第２の導電路と
して特定される層であつて、前記一方の層と積層
を形成する前記他方の層に前記高周波電流の他の
部分を流すステツプと、 狭い範囲内の温度で前記多層構造体を維持する
ための多層材料の冷却負荷と温度との関数とし
て、それぞれの層に流れる高周波電流の相対的割
合を変化させることにより、より少ない冷却負荷
を受ける領域に比べて、より大きな冷却負荷を受
ける多層構造体の領域に対しより多く加熱するス
テツプと、 からなることを特徴とする多層構造体の温度上昇
を自動調整する方法も提供される。
さらに、複合積層体のその他の材料を注意深く
選定すれば、切断刃のいろいろの領域間の熱の分
路を増すことによりさらに自動調整作用を高める
ことができる。また複合体のその他の材料を注意
深く選定すると切断刃の鋭さと耐久性を増すこと
もできる。
選定すれば、切断刃のいろいろの領域間の熱の分
路を増すことによりさらに自動調整作用を高める
ことができる。また複合体のその他の材料を注意
深く選定すると切断刃の鋭さと耐久性を増すこと
もできる。
本発明の積層加熱切断刃においては、キユリー
点より低い温度での表層深さが強磁性材料層の厚
さよりも小さくなる一方、キユリー点より高い温
度では表層深さが強磁性材料層の厚さよりも大き
くなる。従つて、キユリー点より高くなつた際、
電流が流れる表層深さは強磁性材料層だけではな
く導電性層をも含むことになり、この層は強磁性
材料層よりも抵抗値がずつと低い。その結果、キ
ユリー点よりも高い温度にて積層加熱切断刃にお
ける電流抵抗値は従来のこの種の切断刃における
よりもずつと低くなり、それに比例して発生ジユ
ール熱もずつと少なくなる。かくして、本発明に
よれば、従来の切断刃よりも自動温度調整能力が
ずつと向上する。
点より低い温度での表層深さが強磁性材料層の厚
さよりも小さくなる一方、キユリー点より高い温
度では表層深さが強磁性材料層の厚さよりも大き
くなる。従つて、キユリー点より高くなつた際、
電流が流れる表層深さは強磁性材料層だけではな
く導電性層をも含むことになり、この層は強磁性
材料層よりも抵抗値がずつと低い。その結果、キ
ユリー点よりも高い温度にて積層加熱切断刃にお
ける電流抵抗値は従来のこの種の切断刃における
よりもずつと低くなり、それに比例して発生ジユ
ール熱もずつと少なくなる。かくして、本発明に
よれば、従来の切断刃よりも自動温度調整能力が
ずつと向上する。
上記したように、本発明によれば、高導電性か
つ高熱伝導性の層と強磁性材料の層との連携によ
り、表層深さが強磁性材料層よりも厚くなるキユ
リー点より高い温度において、高導電性層（たと
えば銅の層）を流れる高周波電流の比率が増大
し、その結果積層電気加熱切断刃の発生ジユール
熱が顕著に減少する。この作用効果は加熱される
べき部分とは無関係に得られる。
つ高熱伝導性の層と強磁性材料の層との連携によ
り、表層深さが強磁性材料層よりも厚くなるキユ
リー点より高い温度において、高導電性層（たと
えば銅の層）を流れる高周波電流の比率が増大
し、その結果積層電気加熱切断刃の発生ジユール
熱が顕著に減少する。この作用効果は加熱される
べき部分とは無関係に得られる。
以下、添付第１図および第２図を参照して、本
発明を切断刃としての実施例につき詳細に説明す
る。
発明を切断刃としての実施例につき詳細に説明す
る。
第１図および第２図において、刃の支持部９は
適当なプラスチツク材料で作成され、手術器具の
把手部１１に取付けられる。器具の切断刃１５を
形成する構造体１３は刃の支持部９に取付けられ
て、把手部１１に近い始端１７から把手部１１に
遠い末端１９まで延在している。この積層構造体
１３は、第２図の断面で示すように、鋭い切断刃
１５を確保し得るような硬度を有しかつ非磁性鋼
又は焼入れ炭素鋼のような好ましくは低い透磁率
を有する中央層２１を備える。
適当なプラスチツク材料で作成され、手術器具の
把手部１１に取付けられる。器具の切断刃１５を
形成する構造体１３は刃の支持部９に取付けられ
て、把手部１１に近い始端１７から把手部１１に
遠い末端１９まで延在している。この積層構造体
１３は、第２図の断面で示すように、鋭い切断刃
１５を確保し得るような硬度を有しかつ非磁性鋼
又は焼入れ炭素鋼のような好ましくは低い透磁率
を有する中央層２１を備える。
中央層２１の両側に配置した隣接層２３はたと
えば銅または銀のような低い透磁率と高い熱的・
電気的伝導度とを有する材料であつて、切断刃１
５に沿つて温度変化を減ずるように切断刃の長さ
に沿い高温領域から低温領域まで優れた熱伝導を
行う。更にこれら層２３は、後述するように、高
周波電流で発生するジユール熱を減ずるような高
い導電路を形成する。このように組合せた層２１
と２３とは、複合積層体の有効な低透磁率及び高
い電気的・熱的伝導部分を形成する。
えば銅または銀のような低い透磁率と高い熱的・
電気的伝導度とを有する材料であつて、切断刃１
５に沿つて温度変化を減ずるように切断刃の長さ
に沿い高温領域から低温領域まで優れた熱伝導を
行う。更にこれら層２３は、後述するように、高
周波電流で発生するジユール熱を減ずるような高
い導電路を形成する。このように組合せた層２１
と２３とは、複合積層体の有効な低透磁率及び高
い電気的・熱的伝導部分を形成する。
高い透磁率及び所望の動作温度範囲の上限近く
にキユリー点を有するたとえば鉄ニツケル合金の
ような強磁性材料の薄い層２５が層２１，２３に
隣接配置される。低い導電率及び高い磁気飽和値
も、層２５の材料の望ましい特性である。
にキユリー点を有するたとえば鉄ニツケル合金の
ような強磁性材料の薄い層２５が層２１，２３に
隣接配置される。低い導電率及び高い磁気飽和値
も、層２５の材料の望ましい特性である。
強磁性層２５と導電体２９との間には始端１７
から末端１９まで実質的に強磁性体層２５の全長
にわたつて電気絶縁層２７を配置し、この導電体
２９は強磁性体層２５に接続する。このようにし
て、信号源２３から積層構造体１３に加えられた
高周波信号は導電体２９に沿つて末端１９へ、次
いで帰路層２１，２３及び２５を介して信号源３
２に導かれる。信号源３２によつて供給される高
周波電流の周波数または振幅は、切断刃１５の動
作温度を調整するように変化させることができ
る。
から末端１９まで実質的に強磁性体層２５の全長
にわたつて電気絶縁層２７を配置し、この導電体
２９は強磁性体層２５に接続する。このようにし
て、信号源２３から積層構造体１３に加えられた
高周波信号は導電体２９に沿つて末端１９へ、次
いで帰路層２１，２３及び２５を介して信号源３
２に導かれる。信号源３２によつて供給される高
周波電流の周波数または振幅は、切断刃１５の動
作温度を調整するように変化させることができ
る。
第１図の積層構造は中心線３０に対し導電体２
９を片側に設けて対称的に構成し、末端１９で強
磁性体の複合構造体に接続すると共に始端１７の
近くで信号源の１つの導電体２９に共通接続して
もよいことに注目すべきである。
９を片側に設けて対称的に構成し、末端１９で強
磁性体の複合構造体に接続すると共に始端１７の
近くで信号源の１つの導電体２９に共通接続して
もよいことに注目すべきである。
強磁性体層２５の動作温度範囲における高周波
透磁率は、複合積層体２１及び２３の実効透磁率
よりもずつと大きくなるよう、たとえば200乃至
1000程度になるよう容易に選択することができ
る。他方、複合積層体２１，２３の実効導電率
は、強磁性体層２５におけるよりも遥かに大きい
値（たとえば10乃至20倍程度）となるよう容易に
選択し得る。高周波電流の流れる表層の深さは、
電流が流れる材料の導電率と透磁率および加えら
れる高周波電流の周波数とに逆比例する。強磁性
体層２５の寸法及びその透磁率は、充分高い周波
数の電流で付勢されたとき表層効果が電流を実質
的に強磁性体層２５に集中するよう選択すること
ができる。温度がキユリー点に向かつて上昇する
につれ、強磁性体層２５の材料の透磁率は１に向
かつて減少し、高周波電流の流れる深さが増大す
る。これは強磁性体層２５を流れる高周波電流の
割合をより小さくする一方、複合積層体２１，２
３を流れる高周波電流の割合をより大きくする結
果となる。温度がキユリー点に向かつて上昇する
ときに起る強磁性体層２５から複合積層体２１，
２３への電流の再分布、及び温度がキユーリ点か
ら低下する際に起る逆の再分布は、強磁性体層２
５より充分大きい複合積層体２１，２３の導電率
によつて更に助成される。
透磁率は、複合積層体２１及び２３の実効透磁率
よりもずつと大きくなるよう、たとえば200乃至
1000程度になるよう容易に選択することができ
る。他方、複合積層体２１，２３の実効導電率
は、強磁性体層２５におけるよりも遥かに大きい
値（たとえば10乃至20倍程度）となるよう容易に
選択し得る。高周波電流の流れる表層の深さは、
電流が流れる材料の導電率と透磁率および加えら
れる高周波電流の周波数とに逆比例する。強磁性
体層２５の寸法及びその透磁率は、充分高い周波
数の電流で付勢されたとき表層効果が電流を実質
的に強磁性体層２５に集中するよう選択すること
ができる。温度がキユリー点に向かつて上昇する
につれ、強磁性体層２５の材料の透磁率は１に向
かつて減少し、高周波電流の流れる深さが増大す
る。これは強磁性体層２５を流れる高周波電流の
割合をより小さくする一方、複合積層体２１，２
３を流れる高周波電流の割合をより大きくする結
果となる。温度がキユリー点に向かつて上昇する
ときに起る強磁性体層２５から複合積層体２１，
２３への電流の再分布、及び温度がキユーリ点か
ら低下する際に起る逆の再分布は、強磁性体層２
５より充分大きい複合積層体２１，２３の導電率
によつて更に助成される。
積層体の各々で発生するジユール熱は、その層
の電気抵抗及びその層を流れる高周波電流の強さ
の関数である。強磁性体層２５の電気抵抗値は複
合積層体２１，２３の実効電気抵抗より実質的に
高い。従つて、温度変化の関数として起る各層２
１，２３及び２５間の高周波電流の分布変化は、
高周波電流により発生するジユール熱の対応変化
をもたらし、低い温度では加熱の増加を、また高
い温度では加熱の減少を起す。
の電気抵抗及びその層を流れる高周波電流の強さ
の関数である。強磁性体層２５の電気抵抗値は複
合積層体２１，２３の実効電気抵抗より実質的に
高い。従つて、温度変化の関数として起る各層２
１，２３及び２５間の高周波電流の分布変化は、
高周波電流により発生するジユール熱の対応変化
をもたらし、低い温度では加熱の増加を、また高
い温度では加熱の減少を起す。
よつて、本発明の複合積層体２１，２３，２５
の第１の利点は、全てが強磁性材料から成る構造
を利用した従来の切断刃で得られる自動温度調整
よりも優れた自動温度調整を与えることである。
の第１の利点は、全てが強磁性材料から成る構造
を利用した従来の切断刃で得られる自動温度調整
よりも優れた自動温度調整を与えることである。
強磁性合金のみを利用した従来の切断刃よりも
優れた本発明の複合積層体の第２の利点は、複合
積層体２１，２３の実効熱伝導率を強磁性体層２
５におけるよりもずつて高く選択し得ることであ
る。
優れた本発明の複合積層体の第２の利点は、複合
積層体２１，２３の実効熱伝導率を強磁性体層２
５におけるよりもずつて高く選択し得ることであ
る。
このように、複合された積層体２１，２３は、
組織との接触によつて冷却されていない切断刃領
域から冷却されつつある領域への熱伝導を著しく
増大させることができ、これにより自動温度調整
作用を向上させる。たとえば銅、非磁性鋼と銅な
どの低透磁率の積層体は典型的な鉄ニツケル強磁
性合金よりも約30倍も高い熱伝導率を有するの
で、この「熱分流」効果による温度調整の改善は
全てが強磁性体材料で作成された従来の同様な構
造よりも著しく大きい。
組織との接触によつて冷却されていない切断刃領
域から冷却されつつある領域への熱伝導を著しく
増大させることができ、これにより自動温度調整
作用を向上させる。たとえば銅、非磁性鋼と銅な
どの低透磁率の積層体は典型的な鉄ニツケル強磁
性合金よりも約30倍も高い熱伝導率を有するの
で、この「熱分流」効果による温度調整の改善は
全てが強磁性体材料で作成された従来の同様な構
造よりも著しく大きい。
切断部材自体がそこに流れる高周波電流により
電気加熱される第１図及び第２図に示した実施例
において、複合積層体の他の利点は、中央層より
鋭利かつ、より耐久性の切断刃を設けられるよう
な硬度に選択し得ることである。たとえば、もし
中央層２１を＃302ステンレス鋼で作成するとす
れば、これは切断刃自体が電流を流して直接にジ
ユール熱を発生する従来の切断刃におけるように
切断刃全体を典型的な鉄ニツケル強磁性合金で構
成したロツクウエルＣ硬度約10のものと比較し、
ロツクウエルＣ硬度３０を有するであろう。
電気加熱される第１図及び第２図に示した実施例
において、複合積層体の他の利点は、中央層より
鋭利かつ、より耐久性の切断刃を設けられるよう
な硬度に選択し得ることである。たとえば、もし
中央層２１を＃302ステンレス鋼で作成するとす
れば、これは切断刃自体が電流を流して直接にジ
ユール熱を発生する従来の切断刃におけるように
切断刃全体を典型的な鉄ニツケル強磁性合金で構
成したロツクウエルＣ硬度約10のものと比較し、
ロツクウエルＣ硬度３０を有するであろう。
また、第３図の断面で示したような、切断刃の
周囲にこの種の複合積層体の高周波電流用導電体
を配置した本発明の他の実施例によれば、複合積
層体の同様な利点が得られることにも注目すべき
である。この実施例において、導電体３６は２つ
の積層３９と３７とから成つており、その１つは
鉄ニツケル合金のような低い導電率と、高い磁気
飽和と所定温度のキユリー点とを有する高い透磁
率の強磁性材料より成り、他方は銅もしくは銀の
ような低い透磁率と高い電気的・熱的伝導度とを
有する材料より成つている。導電体３６は層３８
によつて切断部材４０から電気絶縁され、切断部
材４０は切断刃１５を有し（又は切断部材はセラ
ミツクもしくはガラスなどの非導電性材料で加工
される）かつこれに熱結合されている。すべて高
周波電流は、熱伝導によつて切断部材を加熱する
よう積層導電体３６を通して流れる。導電性複合
積層体におけるジユール熱の自動調整の改良は、
上述のメカニズムによつて達成される。
周囲にこの種の複合積層体の高周波電流用導電体
を配置した本発明の他の実施例によれば、複合積
層体の同様な利点が得られることにも注目すべき
である。この実施例において、導電体３６は２つ
の積層３９と３７とから成つており、その１つは
鉄ニツケル合金のような低い導電率と、高い磁気
飽和と所定温度のキユリー点とを有する高い透磁
率の強磁性材料より成り、他方は銅もしくは銀の
ような低い透磁率と高い電気的・熱的伝導度とを
有する材料より成つている。導電体３６は層３８
によつて切断部材４０から電気絶縁され、切断部
材４０は切断刃１５を有し（又は切断部材はセラ
ミツクもしくはガラスなどの非導電性材料で加工
される）かつこれに熱結合されている。すべて高
周波電流は、熱伝導によつて切断部材を加熱する
よう積層導電体３６を通して流れる。導電性複合
積層体におけるジユール熱の自動調整の改良は、
上述のメカニズムによつて達成される。
上記した自動調整式加熱切断刃は、止血と同時
に手術を行う外科手術用に有益である。自動調整
すべき温度は、その温度近くにキユリー点を有す
るたとえば鉄ニツケル合金のような強磁性材料を
複合積層体における強磁性材料層として選定する
ことにより達成される。
に手術を行う外科手術用に有益である。自動調整
すべき温度は、その温度近くにキユリー点を有す
るたとえば鉄ニツケル合金のような強磁性材料を
複合積層体における強磁性材料層として選定する
ことにより達成される。
第１図は本発明の実施例による切断刃の平面
図、第２図は第１図の切断刃の２−２線断面図、
第３図は本発明の他の実施例の断面図である。 １１…把手部、１３…積層構造体、１５…切断
刃、１７…始端、１９…末端、２１，２３…複合
積層体、２５…強磁性体層、２７…電気絶縁層、
２９…導電体、３０…中心線、３６…導電体、３
７…積層、３８…層、３９…積層、４０…切断部
材。
図、第２図は第１図の切断刃の２−２線断面図、
第３図は本発明の他の実施例の断面図である。 １１…把手部、１３…積層構造体、１５…切断
刃、１７…始端、１９…末端、２１，２３…複合
積層体、２５…強磁性体層、２７…電気絶縁層、
２９…導電体、３０…中心線、３６…導電体、３
７…積層、３８…層、３９…積層、４０…切断部
材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被加熱部の温度を所定範囲に自動調整する積
層電気加熱切断刃において、 前記所定範囲の上限温度近くに透磁率のキユリ
ー転移点を有する強磁性材料の層と、この強磁性
材料層に電気接触すると共にこの強磁性材料より
も高い導電率と高い熱伝導率とを有する導電性材
料の層と、前記２つの層からなる積層体に連結さ
れた高周波電流源とを備え、 前記積層体が、キユリー点以下の温度では強磁
性材料層を流れる電流の表層深さが強磁性材料層
の厚さより小さくなり、キユリー点以上の温度で
は強磁性材料層を流れる電流の表層深さが強磁性
材料層の厚さより大きくなるような厚さを有する
強磁性材料および導電性材料の層で構成されるこ
とを特徴とする積層電気加熱切断刃。 ２ 強磁性材料層の外側表面に配置された電気絶
縁材の層と、前記強磁性材料層の長さの少なくと
も一部に沿つて前記絶縁材上に配置された導電性
材料の層とをさらに備え、この導電性材料の層を
強磁性材料層へその一端部近くでのみ接続して導
電性材料の層から強磁性材料層への導電路を形成
してなる特許請求の範囲第１項記載の積層電気加
熱切断刃。 ３ 導電性材料の層が銅および銀よりなる群から
選択される特許請求の範囲第１項記載の積層電気
加熱切断刃。 ４ 高周波電流源に電気接続された交流電気抵抗
加熱用部材において、 前記加熱用部材は少なくとも所定温度範囲にわ
たり温度上昇と共に低下する電気抵抗を有し、さ
らに高熱伝導性かつ高導電性の材料よりなる導電
性の非磁性支持部材を備え、 この支持部材はその表面の少なくとも一部にわ
たり磁性材料の薄層を有し、 この磁性材料はそのキユリー点より低い温度に
て１より大きい最大比透磁率を有すると共にキユ
リー点より高い温度にてほぼ１の最小比透磁率を
有し、 前記加熱用部材が前記高周波電流源に電気接続
された際高周波数にて交流電流が流れて前記加熱
用部材にジユール熱を生ぜしめ、 前記交流電流は前記最大の透磁率により前記磁
性材料層のキユリー点より低い温度での作用に従
い前記磁性材料の薄層に制限される一方、 前記交流電流は前記温度が上昇してキユリー点
に接近しかつ前記透磁率が低下する際前記非磁性
支持部材に拡散するよう構成したことを特徴とす
る交流電気抵抗加熱用部材。 ５ 高周波電流の供給に応じて上限および下限が
狭い範囲内で多層構造体の温度上昇を自動調整す
る方法において、前記多層構造体は一対の材料層
からなり、多層構造体のそれぞれの領域において
変化する冷却負荷を受けるよう設定され、 狭い温度範囲の上限に近い温度で、透磁率のキ
ユリー転移点を有する第１の導電路を特定する前
記一方の層に高周波電流の一部を流すステツプ
と、 前記一方の層より低い磁気透磁率の実効値と高
い導電性および熱伝導性を有する第２の導電路と
して特定される層であつて、前記一方の層と積層
を形成する前記他方の層に前記高周波電流の他の
部分を流すステツプと、 狭い範囲内の温度で前記多層構造体を維持する
ための多層材料の冷却負荷と温度との関数とし
て、それぞれの層に流れる高周波電流の相対的割
合を変化させることにより、より少ない冷却負荷
を受ける領域に比べて、より大きな冷却負荷を受
ける多層構造体の領域に対しより多く加熱するス
テツプと、 からなることを特徴とする多層構造体の温度上昇
を自動調整する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US89838878A | 1978-04-20 | 1978-04-20 | |
| US898388 | 1978-04-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62129048A JPS62129048A (ja) | 1987-06-11 |
| JPH0351179B2 true JPH0351179B2 (ja) | 1991-08-06 |
Family
ID=25409375
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4887079A Granted JPS54164389A (en) | 1978-04-20 | 1979-04-20 | Improvement type electric heater and its method and its structure |
| JP61245140A Granted JPS62129048A (ja) | 1978-04-20 | 1986-10-15 | 電気加熱切断刃およびその加熱温度自動調整方法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4887079A Granted JPS54164389A (en) | 1978-04-20 | 1979-04-20 | Improvement type electric heater and its method and its structure |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS54164389A (ja) |
| BR (1) | BR7902444A (ja) |
| DE (1) | DE2914401A1 (ja) |
| FR (1) | FR2428279A1 (ja) |
| GB (1) | GB2022974A (ja) |
| NL (1) | NL7903018A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012523923A (ja) * | 2009-04-17 | 2012-10-11 | ドメイン・サージカル，インコーポレーテッド | 誘導的熱付外科ツール |
| US8932279B2 (en) | 2011-04-08 | 2015-01-13 | Domain Surgical, Inc. | System and method for cooling of a heated surgical instrument and/or surgical site and treating tissue |
| US9078655B2 (en) | 2009-04-17 | 2015-07-14 | Domain Surgical, Inc. | Heated balloon catheter |
| US9131977B2 (en) | 2009-04-17 | 2015-09-15 | Domain Surgical, Inc. | Layered ferromagnetic coated conductor thermal surgical tool |
| US10357306B2 (en) | 2014-05-14 | 2019-07-23 | Domain Surgical, Inc. | Planar ferromagnetic coated surgical tip and method for making |
| US11123127B2 (en) | 2009-04-17 | 2021-09-21 | Domain Surgical, Inc. | System and method of controlling power delivery to a surgical instrument |
| US11266459B2 (en) | 2011-09-13 | 2022-03-08 | Domain Surgical, Inc. | Sealing and/or cutting instrument |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4481057A (en) * | 1980-10-28 | 1984-11-06 | Oximetrix, Inc. | Cutting device and method of manufacture |
| JPH0320664U (ja) * | 1989-07-06 | 1991-02-28 | ||
| CA2107459C (en) * | 1991-04-05 | 1999-05-04 | Steven A. Daniel | Instrument for cutting, coagulating and ablating tissue |
| US6230603B1 (en) * | 1996-04-29 | 2001-05-15 | Zbigniew Kubala | Cutting blade for resistance-heated elastomer cutters |
| US9107666B2 (en) | 2009-04-17 | 2015-08-18 | Domain Surgical, Inc. | Thermal resecting loop |
| US9265556B2 (en) | 2009-04-17 | 2016-02-23 | Domain Surgical, Inc. | Thermally adjustable surgical tool, balloon catheters and sculpting of biologic materials |
| CA2868742A1 (en) | 2011-04-08 | 2013-07-18 | Domain Surgical, Inc. | Impedance matching circuit |
| US8858544B2 (en) | 2011-05-16 | 2014-10-14 | Domain Surgical, Inc. | Surgical instrument guide |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ZA761133B (en) * | 1975-03-14 | 1977-02-23 | R Shaw | Surgical instrument having self-regulated electrical skin-depth heating of its cutting edge and method of using the same |
| US4091813A (en) * | 1975-03-14 | 1978-05-30 | Robert F. Shaw | Surgical instrument having self-regulated electrical proximity heating of its cutting edge and method of using the same |
-
1979
- 1979-04-04 GB GB7911705A patent/GB2022974A/en not_active Withdrawn
- 1979-04-10 DE DE19792914401 patent/DE2914401A1/de not_active Withdrawn
- 1979-04-18 NL NL7903018A patent/NL7903018A/xx not_active Application Discontinuation
- 1979-04-18 FR FR7909724A patent/FR2428279A1/fr not_active Withdrawn
- 1979-04-19 BR BR7902444A patent/BR7902444A/pt unknown
- 1979-04-20 JP JP4887079A patent/JPS54164389A/ja active Granted
-
1986
- 1986-10-15 JP JP61245140A patent/JPS62129048A/ja active Granted
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012523923A (ja) * | 2009-04-17 | 2012-10-11 | ドメイン・サージカル，インコーポレーテッド | 誘導的熱付外科ツール |
| US9078655B2 (en) | 2009-04-17 | 2015-07-14 | Domain Surgical, Inc. | Heated balloon catheter |
| US9131977B2 (en) | 2009-04-17 | 2015-09-15 | Domain Surgical, Inc. | Layered ferromagnetic coated conductor thermal surgical tool |
| US9220557B2 (en) | 2009-04-17 | 2015-12-29 | Domain Surgical, Inc. | Thermal surgical tool |
| US11123127B2 (en) | 2009-04-17 | 2021-09-21 | Domain Surgical, Inc. | System and method of controlling power delivery to a surgical instrument |
| US8932279B2 (en) | 2011-04-08 | 2015-01-13 | Domain Surgical, Inc. | System and method for cooling of a heated surgical instrument and/or surgical site and treating tissue |
| US11266459B2 (en) | 2011-09-13 | 2022-03-08 | Domain Surgical, Inc. | Sealing and/or cutting instrument |
| US10357306B2 (en) | 2014-05-14 | 2019-07-23 | Domain Surgical, Inc. | Planar ferromagnetic coated surgical tip and method for making |
| US11701160B2 (en) | 2014-05-14 | 2023-07-18 | Domain Surgical, Inc. | Planar ferromagnetic coated surgical tip and method for making |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR7902444A (pt) | 1979-10-23 |
| JPS54164389A (en) | 1979-12-27 |
| GB2022974A (en) | 1979-12-19 |
| NL7903018A (nl) | 1979-10-23 |
| FR2428279A1 (fr) | 1980-01-04 |
| JPS62129048A (ja) | 1987-06-11 |
| DE2914401A1 (de) | 1979-10-31 |
| JPS6232938B2 (ja) | 1987-07-17 |
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