(57)【要約】【課題】医療機器用電極および医療用処置具において、低電圧で用いることができ、生体組織の固着による処置性能の劣化を抑制することができるようにする。【解決手段】高周波処置具１０は、被処置物に当接させて用いる電極部１を備え、電極部１は、金属材料で構成される電極本体２と、電極本体２の表面に形成されたコート層３とを備え、コート層３は、電極本体２の金属材料よりも耐熱酸化特性が高い材料群を第１群、電極本体２の金属材料よりも電気化学的な耐酸化性が高い材料群を第２群、電極本体２の金属材料よりも水との接触角が大きい材料群を第３群と称するとき、第１群、第２群、および第３群のいずれか１群以上に含まれる１種類以上からなる低固着性材料と、電極本体２の金属材料よりも電気伝導率が高い１種類以上の導電性材料とをそれぞれ１種類以上含む２種類以上の材料が混在されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処置物に当接させて用いる医療機器用電極であって、
金属材料で構成される電極本体と、
該電極本体の表面に形成されたコート層とを備え、
該コート層は、
前記電極本体の金属材料よりも耐熱酸化特性が高い材料群を第１群、前記電極本体の金属材料よりも電気化学的な耐酸化性が高い材料群を第２群、前記電極本体の金属材料よりも水との接触角が大きい材料群を第３群と称するとき、
前記第１群、前記第２群、および前記第３群のいずれか１群以上に含まれる１種類以上からなる低固着性材料と、
前記電極本体の金属材料よりも電気伝導率が高い１種類以上の導電性材料とをそれぞれ１種類以上含む２種類以上の材料が混在されてなることを特徴とする医療機器用電極。
【請求項２】
前記電極本体は、ステンレス鋼からなり、
前記低固着性材料は、前記第１群に含まれる、高硬度ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、および窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＮ）のうちの１種類以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の医療機器用電極。
【請求項３】
前記電極本体は、ステンレス鋼からなり、
前記低固着性材料は、前記第２群に含まれる、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、および金（Ａｕ）のうちのいずれか１種類以上を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の医療機器用電極。
【請求項４】
前記電極本体は、ステンレス鋼からなり、
前記導電性材料は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、およびクロム（Ｃｒ）のうちの１種類以上を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の医療機器用電極。
【請求項５】
前記電極本体は、ステンレス鋼からなり、
前記低固着性材料は、前記第３群に含まれる、フッ素含有ＤＬＣ、シリコーン系樹脂、およびフッ素系樹脂のうちのいずれか１種類以上を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の医療機器用電極。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の医療機器用電極を備える医療用処置具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療機器用電極および医療用処置具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、被処置物である生体組織に高周波電圧を印加することで、生体組織を切開したり、凝固させたりする高周波処置具が知られている。このような高周波処置具には、生体組織に当接させた状態で高周波電圧を印加する医療機器用電極が用いられる。
このような医療機器用電極は、生体組織への処置時に電極表面に生体組織が固着することによって電極のインピーダンスや放電特性が変化し、例えば切れ味や凝固性能などの処置性能の劣化が発生するため、電極表面に生体組織が固着しにくい医療機器用電極が強く望まれていた。
このような技術として、従来から、電極本体の表面に生体組織の固着を低減するコート層を設けることが知られている。
例えば、特許文献１には、内視鏡の処置具挿通チャンネルに挿脱される電気絶縁性のシースの先端に、生体に接触させてその生体の接触面を焼灼するための高周波電極が配置された内視鏡用高周波処置具（医療用処置具）において、高周波電極の一部又は全部に、金又は白金属の金属又は合金からなる被膜を形成したことを特徴とする内視鏡用高周波処置具が記載されている。
ここで、高周波電極の一部に形成された被膜は、少なくとも生体との接触面となる範囲の電極表面は、全部が覆われている。
また、特許文献２には、一対の挟持部を有し、この一対の挟持部により挟持された被挟持体に高周波電力を印加する機能を備えたバイポーラピンセット（医療用処置具）において、一対の挟持部の電極（医療機器用電極）の表面を鏡面仕上げし、この電極の表面に傷付き防止用の膜を形成したことを特徴とするバイポーラピンセットが記載されている。
このバイポーラピンセットの傷付き防止用の膜は窒化チタン膜からなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６８４０７号公報
【特許文献２】特開２０００−１０７１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の医療機器用電極および医療用処置具には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、電極表面の被膜が、金、白金属の金属、またはその合金からなるため、生体組織が固着しにくくなるとされているが、これらの電極本体となっているステンレス鋼などに比べて硬度が低いため電極表面に傷が付きやすくなっている。電極表面に傷が発生し、表面に微細な凹凸部が形成されると、高周波電圧が印加された際に、凹凸部の凸部に放電が集中するため、電極表面に接触する生体組織の一部での発熱が顕著となる。そのため、生体組織が急速に乾燥、凝固して、電極表面に生体組織が固着しやすくなり、処置性能が劣化してしまうという問題がある。
また、特許文献２に記載の技術では、電極の表面に窒化チタン膜を形成するため、ステンレス鋼などに比べて表面の硬度を向上することができ、電極の表面の傷が発生することによる生体組織の固着は低減できるものの、電極の表面が絶縁体に覆われている。これにより導体の電極に比べてインピーダンスが大きくなり、より高電圧を印加する必要がある。このように高電圧化が進むと、人体に用いる医療用処置具としての操作性が悪化してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、低電圧で用いることができ、生体組織の固着による処置性能の劣化を抑制することができる医療機器用電極および医療用処置具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の医療機器用電極は、被処置物に当接させて用いる医療機器用電極であって、金属材料で構成される電極本体と、該電極本体の表面に形成されたコート層とを備え、該コート層は、前記電極本体の金属材料よりも耐熱酸化特性が高い材料群を第１群、前記電極本体の金属材料よりも電気化学的な耐酸化性が高い材料群を第２群、前記電極本体の金属材料よりも水との接触角が大きい材料群を第３群と称するとき、前記第１群、前記第２群、および前記第３群のいずれか１群以上に含まれる１種類以上からなる低固着性材料と、前記電極本体の金属材料よりも電気伝導率が高い１種類以上の導電性材料とをそれぞれ１種類以上含む２種類以上の材料が混在されてなる構成とする。
この発明によれば、電極本体の表面に形成されたコート層は、第１群、第２群、および第３群のいずれか１群以上に含まれる１種類以上からなる低固着性材料と電極本体よりも電気伝導率が高い導電性材料とをそれぞれ１種類以上含む２種類以上の材料が混在されてなるので、低固着性材料によって電極表面における生体組織の固着を抑制することができるとともに、導電性材料によって良好なインピーダンスを確保することができる。
第１群は、電極本体の金属材料よりも耐熱酸化特性が高い材料群であるため、コート層は、温度上昇しても電極本体に比べて熱酸化されにくい。そのため、コート層の表面が熱酸化されることによる表面の微細凹凸が発生せず、また酸化物の発生による電流分布の集中などの変化も生じないため、生体組織の固着の原因が抑制される。
第２群は、電極本体の金属材料よりも電気化学的な耐酸化性が高い材料群であるため、コート層の表面が酸化されることによる表面の微細凹凸が発生せず、また酸化物の発生による電流分布の集中などの変化も生じないため、生体組織の固着の原因が抑制される。
第３群は、電極本体の金属材料よりも水との接触角が大きい材料群であるため、コート層表面に生体組織が付着しにくくなるため、生体組織の固着の原因が抑制される。
【０００７】
また、本発明の医療機器用電極では、前記電極本体は、ステンレス鋼からなり、前記低固着性材料は、前記第１群に含まれる、高硬度ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、および窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＮ）のうちの１種類以上を含むことが好ましい。
【０００８】
また、本発明の医療機器用電極では、前記電極本体は、ステンレス鋼からなり、前記低固着性材料は、前記第２群に含まれる、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、および金（Ａｕ）のうちのいずれか１種類以上を含むことが好ましい。
【０００９】
また、本発明の医療機器用電極では、前記電極本体は、ステンレス鋼からなり、前記低固着性材料は、前記第３群に含まれる、フッ素含有ＤＬＣ、シリコーン系樹脂、およびフッ素系樹脂のうちのいずれか１種類以上を含むことが好ましい。
【００１０】
また、本発明の医療機器用電極では、前記電極本体は、ステンレス鋼からなり、前記導電性材料は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、およびクロム（Ｃｒ）のうちの１種類以上を含むことが好ましい。
【００１１】
本発明の医療用処置具は、本発明の医療機器用電極を備える構成とする。
この発明によれば、本発明の医療機器用電極を備えるので、本発明の医療機器用電極と同様の作用を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の医療機器用電極および医療用処置具によれば、耐熱酸化特性、電気化学的な耐酸化性、および水との接触角の少なくともいずれかの点で電極本体より低固着性を有する低固着性材料と電極本体より電気伝導率が高い導電性材料とを含むコート層が電極本体の表面に形成されるので、低電圧で用いることができ、生体組織の固着による処置性能の劣化を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る医療機器用電極を備える医療用処置具の概略構成を示す模式的な構成図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係る医療機器用電極および医療用処置具について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る医療機器用電極を備える医療用処置具の概略構成を示す模式的な構成図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１５】
本実施形態の高周波処置具１０は、高周波電圧を印加することで、生体組織を被処置物として切開、切除したり、生体組織を凝固（止血）したりするための医療用処置具である。高周波処置具１０の概略構成は、図１に示すように、術者が手で持つための把持部４と、把持部４の先端から突出された電極部１とからなる。
【００１６】
電極部１は、被処置物である生体組織に当接させて高周波電圧を印加する医療機器用電極であり、高周波電源５に接続された軸部２ａと、軸部２ａの先端側に設けられたヘラ状の処置部２ｂとを有する電極本体２と、軸部２ａの表面に形成されたコート層３とからなる。
電極本体２の材質としては、適宜の金属材料を採用することができる。本実施形態では、一例として、強度、耐食性に優れるステンレス鋼、例えば、ＳＵＳ３０４を採用している。
ＳＵＳ３０４の熱酸化開始温度Ｔｏは、約５００℃であり、水との接触角は約８０°であり、電気伝導率σは、σ＝１．４×１０１６（１／Ω・ｍ））である。
また、ＳＵＳ３０４は、鉄（Ｆｅ）を主成分とし、ニッケル（Ｎｉ）、Ｃｒを含有する鉄系合金であり、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒの標準電極電位Ｅｓは、それぞれ、−０．４４７（Ｖ）、−０．２５７（Ｖ）、−０．７４４（Ｖ）のように、いずれも負の値をとるため、標準電極電位Ｅｓが正の金属材料に比べて、より酸化されやすくなっている。
【００１７】
コート層３は、電極本体２の処置部２ｂの外表面を略一定の層厚で被覆するもので、電極本体２の金属材料よりも生体組織に対する低固着性を有する低固着性材料と、電極本体２の金属材料よりも電気伝導率が高い１種類以上の導電性材料とをそれぞれ１種類以上含む２種類以上の材料を混在させて成膜したものである。ここで、混在させるとは、少なくともコート層３の表面において低固着性材料と導電性材料とが混在することを意味する。
また、生体組織に対する低固着性材料とは、電極本体２の金属材料よりも耐熱酸化特性が高い材料群（以下、第１群と称する）、電極本体２の金属材料よりも電気化学的な耐酸化性が高い材料群（以下、第２群と称する）、電極本体２の金属材料よりも水との接触角が大きい材料群（以下、第３群と称する）のいずれか１群以上に含まれる１種類以上からなる材料を意味する。
これにより、処置部２ｂは、図２に示すように、厚さ方向の表裏面がいずれもコート層３により被覆されている。
コート層３の層厚は、必要とする表面の硬度や導電性に応じて適宜の層厚を採用することができるが、例えば、０．５μｍ〜３０μｍとすることが好ましい。層厚が０．５μｍ未満の場合、通常の機械加工（切削、研削等）仕上げによる表面粗さをコート層３によりカバーしきれず、処置部２ｂの基材が露出してしまう。一方、層厚が３０μｍを越えると、コート層３の内部応力による割れが発生する可能性が高まる。また、コート層３の層厚は、４μｍ〜１０μｍとすることがさらに好ましい。層厚を４μｍ以上にすることで、鍛造等のように表面粗さが大きくなってしまう加工により得られた部品においても、基材の露出を防ぐことが可能となり、また、複雑形状の凹部等もカバーリングすることが可能となる。また、層厚を１０μｍ以下とすることで、加熱や冷却に伴う処置部２ｂの基材とコート層３との熱膨張係数差によるコート層３のクラックや剥離を防止することが可能となる。
また、低固着性材料および導電性材料の種類数は、それぞれが１種類以上含まれることで、２種類以上の材料が含まれていれば、特に制限はない。
また、電極部１の生体組織に対する低固着性やインピーダンスを良好に保つことができれば、生体組織に対する固着性および電気伝導率σのいずれもが電極本体２以下となる材料を含んでいてもよい。
電極部１のインピーダンスとしては、０．１Ω以上１０００Ω以下であることが好ましい。
【００１８】
第１群の低固着性材料の熱酸化特性は、材料の熱酸化開始温度Ｔｏで判定するものとする。したがって、本実施形態のように、電極本体２がステンレス鋼からなる場合、高硬度ＤＬＣ（商品名：ＨＡ・ＤＬＣ  日本アイ・ティ・エフ（株）製、Ｔｏ＝約５５０（℃））、ＴｉＣＮ（Ｔｏ＝約５２０（℃））、ＴｉＮ（Ｔｏ＝約６００（℃））、ＣｒＮ（Ｔｏ＝約８００（℃））、およびＴｉＡｌＮ（Ｔｏ＝約９００（℃））のうちの１種類以上を含む材料を採用することができる。
【００１９】
第２群の低固着性材料の電気化学的な耐酸化性は、標準電極電位Ｅｓ、もしくは実験によって判定するものとする。本実施形態のように、電極本体２がステンレス鋼からなる場合、標準電極電位Ｅｓが正となる材料を好適に採用することができる。例えば、Ａｇ（Ｅｓ＝＋０．８（Ｖ））、Ｐｔ（Ｅｓ＝＋１．１１（Ｖ））、およびＡｕ（Ｅｓ＝＋１．５０（Ｖ））のうちのいずれか１種類以上を含む材料を採用することができる。
なお、電極本体２が、金属元素からなる場合には、第２群の低固着性材料として、電極本体２の金属元素の標準電極電位Ｅｓより大きい値の金属材料を採用することができる。この場合、標準電極電位Ｅｓが負の場合もあり得る。
また、合金同士の電気化学的な耐酸化性の大小は実験により判定することができる。
【００２０】
第３群の低固着性材料の例としては、本実施形態のように、電極本体２がステンレス鋼からなる場合、フッ素含有ＤＬＣ、シリコーン系樹脂、およびフッ素系樹脂のうちのいずれか１種類以上を含む材料を採用することができる。
例えば、水との接触角は、フッ素含有ＤＬＣの一例であるフッ素添加ＤＬＣ（日本アイ・ティ・エフ（株）製）では約９６°である。また、フッ素系樹脂の一例であるサイトップ樹脂（旭硝子（株）製）では約１１８°、ナノスコート（（株）ティーアンドケー製）では約１２４°である。
【００２１】
上記の導電性材料の例としては、本実施形態のように、電極本体２がステンレス鋼からなる場合、Ｃｕ（σ＝５９×１０１６（１／Ω・ｍ））、Ａｕ（σ＝４５．２×１０１６（１／Ω・ｍ））、Ａｌ（σ＝３７×１０１６（１／Ω・ｍ））、Ｐｔ（σ＝９．４×１０１６（１／Ω・ｍ））、およびＣｒ（σ＝７．５×１０１６（１／Ω・ｍ））のうちの１種類以上を含む材料を採用することができる。ここで、電気伝導率は、２５℃の値を示した。
【００２２】
本実施形態において、コート層３は、低固着性材料および導電性材料をそれぞれ１種類以上含む２種類以上の材料を混在するので、コート層３の種々の特性を調整することが可能となる。例えば、Ａｕは、低固着性で導電性も良好であるため、従来、電極本体にＡｕ被膜のみを形成することが知られているが、Ａｕは、硬度が低いため表面に傷がつきやすく、表面に微細な傷がつくと、傷の凸部からの放電が大きくなり、生体組織が局所的に加熱されて傷の凸部に固着を起こしやすくなっている。
そのため、Ａｕを低固着性材料および導電性材料のいずれか一方として採用する場合には、低固着性材料および導電性材料のいずれか他方に、Ａｕよりも硬度の高い材料を採用することが好ましい。
そして、コート層３の表面に露出するより高硬度の材料とＡｕとの隣接距離が十分小さくなるように、分散度合いを調整して混在させることで、コート層３全体としての硬度を向上して、Ａｕに傷がつきにくいようにすることができる。これにより、生体組織の固着を安定して抑制することができる。例えば、ＡｕとＴｉＮとの組合せや、ＡｕとＣｒとの組合せなどを採用することで、低固着性をより安定させることができる。
【００２３】
このようなコート層３は、低固着性材料および導電性材料をターゲットとするスパッタリング、イオンプレーティングなどのＰＶＤ法、熱やプラズマ、レーザによるＣＶＤ法、あるいはメッキなどにより形成することができるが、特に限定されるものではない。また、それぞれの材料の混合比は、各材料の成膜速度比や反応性ガスの導入量を変えたりして調整することができる。
【００２４】
このような構成の高周波処置具１０の作用について説明する。
高周波処置具１０は、患者に対極板６を装着した状態で、高周波電源５によって高周波処置具１０の電極部１に高周波電圧を印加し、術者が患者の被処置部に、電極部１のうち、コート層３で被覆された状態の処置部２ｂに対応する部分を接触させて用いる。
このとき、電極部１と対極板６との間にコート層３を介して高周波電流が発生するが、電極部１と生体組織との接触部分は、対極板６の電極面積に比べて極めて小面積となるため、電極部１と生体組織との接触部近傍のみ電流密度が極めて大きくなってジュール熱が発生する。このとき、温度上昇が緩やかであると、水分の蒸発による組織の乾燥・変性が発生し組織が凝固する。温度上昇が急激であると、組織の炭化等が進行しやすくなり、電極部１への組織の固着が発生しやすくなる。
【００２５】
その際、生体組織に接触する電極部１の表面が、生体組織に対する固着性が高い材料からなると、生体組織が電極部１の表面に固着してしまう。これにより、電極部１の表面の放電特性が変化し、高周波処置具１０の処置性能、例えば切れ味などが劣化することになる。
本実施形態の電極部１では、処置部２ｂの表面に設けられたコート層３が低固着性材料を含むことで、より生体組織の固着性が高い電極本体２が表面に露出されている場合に比べて、生体組織の固着を抑制することができる。
これにより、生体組織の固着による処置性能の劣化を抑制することができる。
【００２６】
生体組織に対する固着性は、種々の観点から評価することができるが、本実施形態では、電極部１の表面が酸化されることによって固着性が増大すること、および水分を伴う生体組織が電極部１の表面に付着し易いために固着性が増大することに着眼して、低固着性材料を選定している。
第１群の低固着性材料は、耐熱酸化特性が電極本体２の金属材料に比べて高いため、高周波処置具１０の使用時に電極部１が温度上昇しても、表面の熱酸化が起こりにくく、表面の平滑性が良好に保たれるため、生体組織の固着を抑制することができる。
第２群の低固着性材料は、電気化学的な耐酸化性が電極本体２の金属材料に比べて高いため、電極本体２の金属材料に比べて、酸化が起こりにくい物質になっている。そのため、表面の熱酸化が起こりにくく、表面の平滑性が良好に保たれるため、生体組織の固着を抑制することができる。
第３群の低固着性材料は、水との接触角が電極本体２の金属材料よりも大きいため、水分を含んだ生体組織の電極部１の表面に対する付着力は小さい。そのため、電極部１の表面に対する付着面積が小さい状態で、切開などが進められるので、生体組織の固着を抑制することができる。
【００２７】
一方、処置部２ｂに導電性の低い低固着性材料のみによる被膜を形成すると、電極部１のインピーダンスが増大し、高周波電源５の電力を上げなくてはならないが、本実施形態では、コート層３に導電性材料を混在させるので、インピーダンスを良好に設定することができる。
例えば、電極部１のインピーダンスを、０．１Ω以上１０００Ω以下のように低く設定すれば、高周波電源５の電力を抑えることが可能となる。
例えば、ＰＴＦＥやシリコーン樹脂等の有機物が被覆された従来の電極のインピーダンスは２００〜４００ｋΩである。このような電極で組織の凝固を行う場合、凝固モードで８０Ｗ程度の電源電力が必要である。しかし、本発明のように、電極部１のインピーダンスを０．１Ω〜１ｋΩに設定することで、２０Ｗ程度の電力で同様の処置を施すことが可能となる。
このため、より大電力を要する高周波処置具に比べて、高周波処置具１０の取り扱いが容易となり、操作性が向上する。また、高周波電源５の大きさも小型化することができる。
【００２８】
なお、上記の説明では、医療機器用電極を医療用処置具の一例である高周波処置具に用いた場合の例で説明したが、医療用処置具は、高周波処置具には限定されない。例えば、プローブ、鉗子、ピンセット、メス、スネア、ワイヤーなど、形状を問わず、また、バイポーラ、モノポーラのいずれでも適用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１  電極部（医療機器用電極）
２  電極本体
２ｂ  処置部
３  コート層
５  高周波電源
１０  高周波処置具（医療用処置具）
【図１】
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【図２】
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