(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に挿入される長尺の挿入部と、前記挿入部の先端部に設けられたエンドエフェクタと、受電部材を有し前記エンドエフェクタに供給する電力を受電する受電部とを有する医療機器と、
電源と接続される送電部材を基端側に有し、前記医療機器の前記挿入部を前記基端側から前記生体内へ挿入することを案内する案内管と、
を備え、
前記受電部材は、前記挿入部の径方向外側に配置され、
前記案内管に前記挿入部が所定量挿入されて前記送電部材と前記受電部材とが接近したときに前記送電部材の送電側基端面と前記受電部材の受電側先端面とが前記挿入部の軸線方向において対向し、無線給電可能な位置関係となる、
医療用給電システム。
【請求項２】
前記送電部材及び前記受電部材はコイルであり、前記送電部材と前記受電部材とが電磁結合により無線給電を行う
請求項１に記載の医療用給電システム。
【請求項３】
前記送電部材は、前記送電側基端面に設けられた平面コイルであり、
前記受電部材は、前記受電側先端面に設けられた平面コイルである
請求項２に記載の医療用給電システム。
【請求項４】
前記受電部材の受電面積は、前記送電部材の送電面積よりも大きい
請求項３に記載の医療用給電システム。
【請求項５】
前記挿入部の少なくとも一部は磁性を有する
請求項２に記載の医療用給電システム。
【請求項６】
前記医療機器には、前記挿入部の内部に挿通され、前記エンドエフェクタを動作させる動力伝達部材を備え、
前記動力伝達部材が磁性体を含んで構成される
請求項２に記載の医療用給電システム。
【請求項７】
前記送電部材は、前記送電側基端面に設けられた平面電極であり、
前記受電部材は、前記受電側先端面に設けられた平面電極であり、
前記送電部材と前記受電部材とが電界結合により無線給電を行う
請求項１に記載の医療用給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用の給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トロッカと医療機器とを用いて、患者に対して侵襲を抑えつつ各種処置を行うことが知られている。
トロッカは、先端に鋭利な穿刺部を有する内針と一体的に組み合わせた状態で、内針が患者の体壁に穿刺され腹腔内に挿入される。腹腔内に挿入された後、内針を抜去することによって、トロッカは体壁に留置され、腹腔内で処置を行う処置具の案内管として使用される。
医療機器である処置具は、トロッカを介して患者の体内に挿入される。処置具が処置に電力を用いるものである場合、通常は電力を供給するためのケーブルが処置具に接続されている。このケーブルは、術者が処置を行うときの操作性を低下させる。【０００３】
これに関連して、特許文献１には、トロッカと医療機器との間で無線給電を行うことにより、ケーブルを不要とする技術が開示されている。
特許文献１に記載の技術では、トロッカに配置された１次コイル（送電コイル）と、トロッカに挿入された処置具が備える２次コイル（受電コイル）とを電磁結合させることにより、トロッカから処置具に無線給電を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特許第４１４５３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、筒状のトロッカの内部空間において送電コイルと受電コイルとが電磁結合する。このため、挿入部の径が異なる複数の処置具を用いて処置を行う場合、処置具ごとに送電コイルと受電コイルとの間の距離が変化し、無線給電の伝送効率が変化する。
また、伝送効率の観点からはトロッカの内径と処置具挿入部の外径との差をできるだけ小さくすることが理想であるが、トロッカの内径と処置具挿入部の外径との差を小さくし過ぎると、処置具をトロッカに対して傾ける操作がしにくくなったり、処置具の進退操作時に抵抗を生じたりする可能性がある。これらは処置具の操作性を低下させる。【０００６】
上記事情を踏まえ、本発明は、医療機器の操作性に与える影響を抑えつつ、好適な無線給電を行うことができる医療用給電システム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】
【０００７】
本発明の第一の態様に係る医療用給電システムは、生体内に挿入される長尺の挿入部と、前記挿入部の先端部に設けられたエンドエフェクタと、受電部材を有し前記エンドエフェクタに供給する電力を受電する受電部とを有する医療機器と、電源と接続される送電部材を基端側に有し、前記基端側から前記医療機器の前記挿入部が挿入されて前記挿入部の前記生体内への挿入を案内する案内管と、を備え、前記受電部材は、前記挿入部の径方向外側に配置され、前記案内管に前記挿入部が所定量挿入されて前記送電部材と前記受電部材とが接近したときに前記送電部材の送電側基端面と前記受電部材の受電側先端面とが前記挿入部の軸線方向において対向し、無線給電可能な位置関係となる。
【発明の効果】
【０００８】
上記医療用給電システムによれば、医療機器の操作性に与える影響を抑えつつ、好適な無線給電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る医療用給電システムの医療機器である処置具を示す側面図である。
【図２】図１に示す処置具の平面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る医療用給電システムの案内管であるトロッカを示す側面図である。
【図４】図３に示すトロッカの平面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る医療用給電システムの使用時の一過程を示す図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る医療用給電システムの使用時の一過程を示す図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係る医療用給電システムの受電部材と送電部材との大きさの関係を示す模式図である。
【図８】本発明の第一実施形態に係る医療用給電システムの変形例を示す斜視図である。
【図９】本発明の第一実施形態に係る医療用給電システムの変形例を示す側面図である。
【図１０】本発明の第二実施形態に係る医療用給電システムの医療機器である処置具を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について図１から図４を参照して説明する。本実施形態の医療用給電システムは、患者等に留置されるトロッカ（案内管）と、トロッカに挿通して使用される医療機器とを備えている。
【００１１】
図１は、本実施形態の医療機器である処置具１０を示す側面図である。図２は、処置具１０の正面図である。
処置具１０は、挿入部２０と、処置部（エンドエフェクタ）３０と、操作部４０と、受電部５０とを備えている。挿入部２０は、金属や樹脂等で長尺の筒状に形成されており、処置部３０と共に少なくとも一部分が生体内に挿入される。
本明細書では、処置具１０の操作部４０側及び図３に示すトロッカ７０の処置具１０の挿入部２０が生体内に挿入される側を基端と称して説明する。
【００１２】
処置部３０は、挿入部２０の先端部に設けられている。本実施形態の処置部３０は、開閉可能な鉗子であり、その基本構造は公知である。処置部３０で組織を把持した状態で処置部３０に高周波電流を供給すると、組織の焼灼や凝固、止血等を行うことができる。処置部３０を開閉駆動するための動力伝達部材６０は、金属等の導体で棒状または線状に形成されている。動力伝達部材６０の先端部は、処置部３０に接続されている。動力伝達部材６０は、挿入部２０内を通って操作部４０まで延びている。
【００１３】
操作部４０は、挿入部が接続された本体４１と、操作者が把持するハンドル４２と、操作者が操作するトリガー４３および通電ボタン４４を備えている。
挿入部２０及び本体４１内に延びた動力伝達部材６０はトリガー４３と接続されている。操作者がトリガー４３を操作すると、動力伝達部材６０が進退されて処置部３０が開閉する。
【００１４】
受電部５０は、板状部５１と、平面コイル５２とを備えている。板状部５１の形状は、図２に示すように、中央に貫通孔５１ａを有する円盤形状である。板状部５１は、樹脂等の絶縁性材料で形成されている。貫通孔５１ａには、挿入部２０が挿通されて固定されている。
【００１５】
平面コイル５２は、金属素線が同一面上に渦巻き状に巻かれて形成されている。本実施形態では、平面コイル５２は、図２に示すように、金属素線が貫通孔５１ａを中心として、貫通孔５１ａの周囲に渦巻き状に巻かれて面が形成されている。平面コイル５２は、板状部５１の外面に露出しないように、板状部５１の厚さ方向中間部に配置されている。本実施形態の板状部５１は、透明な樹脂で形成されているため、図１および図２において、平面コイル５２が視認できる。
【００１６】
受電部５０は、ケーブル４３により本体４１と電気的に接続されている。ケーブル４３の第一の端部は、平面コイル５２と電気的に接続され、第二の端部は、操作部４０の本体４１内の通電部材（不図示）と電気的に接続されている。通電部材は、通電ボタン４４及び動力伝達部材６０と電気的に接続されている。
【００１７】
図３は、トロッカ７０を示す側面図である。図４は、トロッカ７０の平面図である。トロッカ７０は、本体部７１と、送電部７２とを備える。
本体部７１の基本構造は公知のトロッカと同様であり、筒状に形成され、処置具１０の挿入部２０が挿通可能な貫通孔（不図示）が基端から先端に延びて形成されている。本体部７１は、必要に応じて、気腹状態を保持するための弁や腹壁に穴を開けるための内針等を有してもよい。
【００１８】
送電部７２は本体部７１の基端側に設けられている。送電部７２は、平面コイル（送電部材）７５と、平面コイル７５に電気的に接続された送電ケーブル７６とを有している。送電部７２の材質、形状、および平面コイル７５の配置態様は、受電部５０における板状部５１および平面コイル５２と概ね同様である。送電部７２の平面コイル７５は、トロッカ７０の基端面、すなわち送電部７２の基端面（送電側基端面）７２ａと略平行となるように配置されて絶縁性材料で覆われている。送電部７２の中心部には、本体部７１の貫通孔と連通し、処置具１０の挿入部２０が挿通される貫通孔７２ｂを有する。送電ケーブル７６は、図示しない電力供給源と電気的に接続される。
本実施形態では、図５及び図６に示すように、処置具１０の平面コイル５２と、トロッカ７０の平面コイル７５とは、略等しい寸法を有する。
【００１９】
本実施形態の送電部７２も透明な材料でできているため、平面コイル７５が視認可能となっている。しかし、受電部材および送電部材は、必ずしも視認可能に配置されなくてもよく、板状部や送電部が有色の絶縁性材料で形成されても構わない。
【００２０】
上記のように構成された処置具１０およびトロッカ７０を備える、本実施形態の医療用給電システムの使用時の動作について説明する。
まず、操作者は、患者等の腹壁を切開して腹腔に通じる開口を形成する。トロッカ７０の本体部７１を先端側から開口に挿入し、トロッカ７０を腹壁に留置する。送電ケーブル７６を電力供給源と接続する。送電ケーブル７６と電力供給源との接続は、トロッカ７０の留置の前後いずれに行われてもよい。
【００２１】
図５および図６は、医療用給電システム１の使用時の一過程を示す図である。操作者は、処置具１０のハンドル４２を把持して、図５に示すように、処置部３０をトロッカ７０の基端側からトロッカ７０内に挿入する。まず処置部３０が送電部７２の貫通孔７２ｂを通って本体部７１内に進入し、その後、挿入部２０が本体部７１内に進入する。
【００２２】
操作者が処置具１０をある程度トロッカ７０内に挿入すると、トロッカ７０の送電部７２と受電部５０とが接近する。これにより、送電部７２に配置された平面コイル７５と受電部５０に配置された平面コイル５２とが、挿入部２０の径方向外側で、挿入部２０の長手方向において対向する。さらに処置具１０が挿入される（所定量挿入される）と、処置部３０および挿入部２０は、トロッカ７０に対して本体部７１の先端側に向かって移動する。
【００２３】
やがて、図６に示すように、送電部７２の基端面（送電側基端面）７２ａと受電部５０の先端面（受電側先端面）５１ｂとが接近または当接した状態にあると、送電部７２の平面コイル７５と受電部５０の平面コイル５２とが、電磁結合可能な位置関係になる。この状態で操作者は、処置具１０を用いて各種の処置を行うことができる。
処置部３０に通電したいとき、操作者は操作部の通電ボタン４４を押す。電源から供給された電力は、送電ケーブル７６から平面コイル７５に送られる。挿入部２０の長手方向に対向配置された平面コイル７５と平面コイル５２との対向面間で電磁結合することにより、送電部７２から受電部５０に無線給電により電力が送られ受電部５０で受電する。その後、ケーブル４３および動力伝達部材６０を経て処置部３０に電力が供給される。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態に係る医療用給電システム１は、トロッカ７０に設けた送電部７２と処置具１０に設けた受電部５０とを、挿入部２０の径方向外側かつトロッカ７０の外部で、電磁結合させることにより無線給電を行う構成を有する。本実施形態に係る医療用給電システム１において、トロッカ７０に挿入される医療機器の挿入部の径寸法は、無線給電の伝送効率に影響を与えない。このため、使用される医療機器ごとに挿入部の径寸法が異なっていても、無線給電の特性をすべての医療機器で同一にすることが可能である。したがって、医療機器の設計の自由度を著しく向上させつつ、無線給電の特性をすべての医療機器で統一することができる。
【００２５】
上記実施形態の変形例として、処置具１０の挿入部２０の少なくとも一部を、磁性を有する材料で構成すると、無線給電時の受電部５０及び送電部７２の双方の平面コイル５２、７５間の磁束を挿入部２０の長手軸に沿うように誘導でき、伝送効率を高めることができる。例えば、挿入部２０をステンレス鋼（ＳＵＳ４２０）で構成してもよい。この他、挿入部２０の外面のうち、軸線方向の一定範囲のみに磁性体をコーティング（例えば、ニッケルコーティング等）することにより挿入部２０に磁性を付与することができる。また、挿入部２０は樹脂などの非導電材料の円筒部材の内周にフェライトなどの軟磁性体を配置して構成してもよい。
【００２６】
挿入部２０に代えて、動力伝達部材６０が磁性体を含んで構成されても、上記変形例と同様に、受電部５０及び送電部７２の双方の平面コイル５２、７５間の磁束を挿入部の長手方向に誘導でき、伝送効率を高めることができる。例えば、上記挿入部２０と同様に、表面にニッケルコーティングを施した動力伝達部材６０や、ステンレス鋼（ＳＵＳ４２０）で構成してもよい。この他、鉄、ケイ素鋼、ソフトフェライト、パーマロイ等の軟磁性材料を用いた線状部材を用いることができる。
処置具１０の挿入部２０及び動力伝達部材６０の双方が磁性を有する構成としてもよい。
【００２７】
また、図７に示すように、処置具１０の平面コイル５２の径方向の寸法５２ｒを、トロッカ７０の平面コイル７５の径方向の寸法７５ｒよりも大きく設定しても良い。すなわち、受電部５０の平面コイル５２における受電領域の面積（受電面積）は、送電部７２の平面コイル７５における送電領域の面積（送電面積）よりも大きく設定されてもよい。このように構成すると、送電部７２側で生じる磁束のうち受電部５０において受電できる磁束が増し、伝送効率を向上させることができる。
【００２８】
本実施形態では、受電部５０及び送電部７２が円盤形状であり、受電部材及び送電部材は挿入部２０が挿通される貫通孔５１ａ、７２ｂの周囲に金属素線が渦巻き状に巻かれて形成された平面コイル５２、７５の例を挙げたが、これに限定されない。例えば、平面コイルが、貫通孔７２ｂの周囲に複数配設されてもよい。
【００２９】
［変形例］
第一実施形態では、受電部材及び送電部材を平面コイル５２、７５で構成したが、送電部材及び受電部材は無線給電可能な構成であればよい。例えば、平面コイルに代えて、受電部材及び送電部材を金属箔等で形成された平面電極で構成してもよい。
【００３０】
図８は、変形例の送電部７２１を示す斜視図である。図９は、送電部７２１の側面図である。本変形例の送電部７２１は平面電極７５１を有する。平面電極７５１は、少なくとも電気的に２つの領域７５１ａ、７５１ｂに分割されている。例えば、平面電極７５１は、貫通孔７２ｂを囲むように同心円状に分割されている。また、それぞれの電極７５１ａ、７５１ｂの面積は略同一となるように分割されている。平面電極７５１は、送電部７２１の基端側の面７２１ａにおいて、処置具１０の挿入部２０が挿通される貫通孔７２ｂの開口縁部から送電部７２１の外周縁部近傍までの領域に配置され、平面電極７５１の表面が外面に露出しないように、絶縁性物質で被覆されている。平面電極７５１は、平面コイルを用いる場合と比べて、送電部の基端面近傍に配置される。受電部（不図示）にも平面電極が配置されている。受電部の平面電極の材質、形状、配置態様は、送電部７２１と概ね同様である。
【００３１】
受電部及び送電部にそれぞれ配置した平面電極同士を、絶縁性物質を挟んで対向させることにより無線給電を行う。この場合、対向した平面電極は電界結合により接続される。すなわち、送電部と受電部との間で二対の対向した平面電極が形成され、これら対向した平面電極間の電界結合により送電部から受電部に無線給電を行うことができる。なお、送電部、受電部それぞれの平面電極は貫通孔を囲むように同心円状に分割されているため、処置具の操作に伴い送電部に対して受電部が挿入部の軸方向に相対移動（回転）しても、体腔する電極の面積が変化しないため安定した電力伝送が可能である。
【００３２】
本変形例は、第一実施形態と同様に、使用される医療機器ごとに挿入部の径寸法が異なっていても、無線給電の特性をすべての医療機器で同一にすることが可能である。さらに、本変形例のように、送電部材及び受電部材として平面電極を用いると、受電部及び送電部の薄型化を図ることができる。
【００３３】
［第二実施形態］
第二実施形態に係る医療用給電システム１０１について、図１０を参照して説明する。以下に説明する実施形態において、上述した第一実施形態に係る医療用給電システムの構成要素と機能あるいは構造の点において同様である構成要素には、上記実施形態と同一符号が付されており、上記実施形態と重複する説明は省略される。
【００３４】
図１０は医療用給電システムに１０１における医療機器１０とトロッカ７０とを示す側面図である。本実施形態に係る医療用給電システム１０１は、第一実施形態と、受電部及び送電部が異なる。
【００３５】
受電部５０２は、第一実施形態の板状部５１に代えて、図１０に示すように、処置具１０の本体４１の先端側に、挿入部２０の軸線方向に延びる円筒部５１１が設けられ、円筒部５１１内に、軸線方向に巻回された受電コイル５２２を備える。受電コイル５２２は、貫通孔５１２ａの軸線方向に沿って配置され、貫通孔５１２ａの内周面に露出しないように表面が覆われている。
【００３６】
送電部７２２は、図１０に示すように、軸線方向に延びる円筒部７２２ａが設けられ、円筒部７２２ａ内にトロッカ７０１の挿通孔７２２ｂの軸線を中心として、軸線方向に巻回された送電コイル７５３が送電部材として設けられている。
【００３７】
本実施形態に係る医療用給電システム１０１の使用時には、処置具１０をトロッカ７０１内に挿入して、トロッカ７０１から処置具１０の処置部３０が突出した状態となったとき、送電部７２２の基端面（送電側基端面）７２２ｃと受電部５０１の先端面（受電側先端面）５１２ｂとが接近して対向し、送電コイル７５２と受電コイル５２２とが、電磁結合可能な位置関係となる。送電部７２２の基端面７２２ｃと受電部５０１の先端面５１２ｂとを接近または当接させた状態で、操作者が操作部の通電ボタン４４を押すと、送電コイル７５２と受電コイル５２２との間で無線給電が行われる。
【００３８】
本実施形態に係る医療用給電システム１０１は、第一実施形態と同様に、挿入部２０の径方向外側かつトロッカ７０１の外部で電磁結合させることにより無線給電を行う構成を有する。このため、使用される医療機器ごとに挿入部の径寸法が異なっていても、無線給電の特性をすべての医療機器で同一にすることが可能である。
【００３９】
本実施形態において、処置具１０の挿入部２０の少なくとも一部を、磁性を有する材料で構成すると、無線給電時の送電コイル７５３の磁束を挿入部２０の長手方向に誘導でき、伝送効率を高めることができる。動力伝達部材６０が磁性体を含んで構成されても、上記と同様に、伝送効率を高めることができる。
【００４０】
上記各実施形態では、医療機器として処置具を例示したが、本発明のエンドエフェクタは、上述した鉗子には限定されず、電力が供給されて所定の機能を発揮するものであればよい。例えば、通電して使用する高周波ナイフや、撮像素子、光学系、照明機構等を備えた観察手段であってもよい。
【００４１】
上記各実施形態では、案内管としてトロッカを例示したが、本発明の案内管も上述のトロッカには限定されない。したがって、体腔内に内視鏡や処置具を導入する際に用いるオーバーチューブ等を案内管として、本発明を適用することも可能である。
【００４２】
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各実施形態における構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、医療用給電システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１、１０１  医療用給電システム
１０  処置具（医療機器）
２０  挿入部
３０  処置部（エンドエフェクタ）
５０、５０１、５０２  受電部
５２  平面コイル（受電部材）
６０  動力伝達部材
７０、７０１  トロッカ（案内管）
７２、７２０、７２１、７２２  送電部
７５、７５０  平面コイル（送電部材）
５１ｂ、５１２ｂ  先端面（受電側先端面）
５２１  受電電極（受電部材）
５２２  受電コイル（受電部材）
７２ａ、７２１ａ、７２２ｃ  基端面（送電側基端面）
７５１  平面電極（送電部材）
７５２  送電コイル（送電部材）
【図１】
0006470393.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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