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低侵襲手術用マイクロ電気メスの研究
平成 17 年度 修士学位論文 低侵襲手術用マイクロ電気メスの研究 Study on Micro-coagulator for Minimally invasive surgery 高知工科大学大学院 工学研究科 基盤工学専攻 知能機械システムコース 知能精密機構研究室 1075079 山本 明 (Yamamoto Akira) 指導教員 河田 耕一教授 −目次− 第 1 章 緒論 1.1 緒言-----------------------------------------------------------------------4 1.2 本研究に関する技術の現状---------------------------------------------------4 1.2.1 低侵襲手術器具----------------------------------------------------------4 1.2.2 電気メス-----------------------------------------------------------------6 1.2.3 微細放電加工機----------------------------------------------------------9 1.3 本研究の目的と位置付け-----------------------------------------------------13 1.3.1 平板状電極を用いたマイクロ電気メスの試作と評価-----------------------------13 1.3.2 刃状電極を用いたマイクロ電気メスの試作と評価-------------------------------13 1.3.3 平坦電極と刃状電極を用いたマイクロ電気メスの試作と評価----------------------13 1.3.4 円筒形状工具電極による刃先の製作----------------------------------------14 1.4 結言----------------------------------------------------------------------14 第 2 章 平板状電極を用いたマイクロ電気メスの製作と評価 2.1 緒言----------------------------------------------------------------------15 2.2 マイクロ電気メスの試作-------------------------------------------------------15 2.2.1 バイポーラ型マイクロ電気メス-----------------------------------------------15 2.2.2 メス先電極の加工--------------------------------------------------------16 2.3 実験装置------------------------------------------------------------------17 2.4 実験方法------------------------------------------------------------------18 2.5 実験結果------------------------------------------------------------------20 2.5.1 各入力での温度と時間の関係-----------------------------------------------20 2.5.2 各入力での切除，凝固結果------------------------------------------------26 2.5.3 各入力での切除，凝固実験後のマイクロ電気メス先端の状態---------------------30 2.5.4 各対象物に対する出力と最高温度の関係------------------------------------35 2.6 考察----------------------------------------------------------------------35 2.7 結言----------------------------------------------------------------------36 第 3 章 刃状電極を用いたマイクロ電気メスの製作と評価 3.1 緒言----------------------------------------------------------------------37 3.2 刃状メス先電極の作製-------------------------------------------------------37 3.3 放電加工機による実験-------------------------------------------------------37 3.4 移動ステージによる実験------------------------------------------------------39 3.5 放電加工機による実験の結果-------------------------------------------------40 3.5.1 各入力と各送り速度での温度と時間の関係-----------------------------------40 3.5.2 各入力と各速度での切除，凝固結果-----------------------------------------41 3.6 移動ステージによる実験の結果------------------------------------------------42 3.6.1 各入力と各送り速度での温度と時間の関係-----------------------------------42 3.6.2 各入力と各送り速度での切除，凝固結果-------------------------------------44 3.7 考察----------------------------------------------------------------------44 3.8 結言----------------------------------------------------------------------45 第 4 章 平板状電極と刃状電極を用いたマイクロ電気メスの製作と評価 4.1 緒言----------------------------------------------------------------------46 4.2 メス先電極の作製-----------------------------------------------------------46 4.3 切除，凝固実験-------------------------------------------------------------47 4.4 実験結果------------------------------------------------------------------47 2 4.4.1 各入力と各送り速度での温度と時間の関係------------------------------------47 4.4.2 各入力と各送り速度での切除，凝固結果--------------------------------------52 4.5 考察----------------------------------------------------------------------56 4.6 結言----------------------------------------------------------------------56 第 5 章 円錐形状工具電極による刃先の製作 5.1 緒言----------------------------------------------------------------------57 5.2 刃先の加工----------------------------------------------------------------57 5.2.1 円錐電極の成形---------------------------------------------------------57 5.2.2 溝加工-----------------------------------------------------------------58 5.2.3 溝加工による刃先の SEM 写真----------------------------------------------59 5.2.4 前工程で粗加工した溝加工------------------------------------------------63 5.3 刃先の断面形状と刃先角の測定-----------------------------------------------66 5.3.1 測定方法---------------------------------------------------------------66 5.3.2 測定結果---------------------------------------------------------------66 5.4 考察----------------------------------------------------------------------70 5.5 結言----------------------------------------------------------------------70 第 6 章 結論-------------------------------------------------------------------71 参照文献----------------------------------------------------------------------74 本研究に関わる講演-------------------------------------------------------------74 謝辞--------------------------------------------------------------------------75 参考資料----------------------------------------------------------------------76 3 第 1 章 緒論 1.1 緒言 マイクロマシンテクノロジー，超微細放電加工技術は今後必要不可欠な技術として注目されてい る．超精密な機構を持った様々なデバイスが作製可能になることにより，医療，情報通信機器，計 測，自動車，メンテナンス，環境など多種多様な分野において需要がある所似である． マイクロマ シンテクノロジー、超微細精密技術は今後必要不可欠な技術として注目されている．超精密な機 構・機能を持ったデバイスを作成することが可能になることにより、情報・通信関係、自動車関係、 産業機械関係、医学・バイオ関係、環境監視関係など多種多様な分野において需要 1)がある所以 である． その一例として医療応用分野での場合をあげる．日本の国民医療費は現在年間 30 兆円を超え ており今後の高齢化の急速な進展を考えると，近い将来に予測される医療費の高騰は大きな社会 問題になってくる．以前は大きな傷をつくる外科医ほどいい外科医であるという考え方が一般的だ ったのに対し，近年の手術手技や器具の発達により身体に負担の少ない低侵襲手術という考え方 が一般的になってきた．低侵襲手術は手術後の入院期間が短縮され医療費の低減につながるとと もに早期社会復帰が可能となりQOL の向上につながる．さらにダビンチやゼウスなどロボットによる 手術，微細なチップで迅速に血液診断から診断できるμ TAS2)，薬物の体内での働きを精密にコン トロールし，必要な場所にのみ必要な量だけを作用させて，その効果を最大限に発揮させることを 目指す DDS3)など実用化に向けて様々な研究が世界的に行われており，医療機器と医療技術が 飛躍的に進歩している． 現在，内視鏡，腹腔鏡などの下で行われる手術が次第に多くなってきているが，さらに微細な血 管，尿管内などでの治療を目指し，管内で動作することの出来る低侵襲手術用マイクロ手術器具 の製作について微細放電加工を用い研究を行った．微細放電加工は導電性のある材料ならば硬 度に関係なく高精度に 3 次元形状や長い軸などの作製が可能でありマイクロマシンを製作するた めの重要な技術の一つである． 本研究では微細な低侵襲手術器具の製作を目指し，微細放電加工による血管・尿管内などの微 細な組織切除・凝固するためのピンセット型マイクロ電気メスを試作し，その評価を行った． 次に，尿管内は柔軟な薄壁であるため、腫瘍の切除ではメス先電極に機械的な切断作用を加え ることを考え，かみそり刃の刃先を電極にした刃状電極のマイクロ電気メスを試作し，その評価を行 った． さらに，WEDG を用いて電極先を円錐形状に加工し，微細放電加工によりマイクロ刃物を試作し た．そして，電気メス作用の効率化を図るため，試作したマイクロ刃物を用いた刃状電極と平坦電 極との異なったメス先形状のマイクロ電気メスを試作し，その評価を行った． 1.2 本研究に関する技術の現状 1.2.1 低侵襲手術器具 高齢化社会を目前に控え，近年の医療技術の高度化に伴い身体を開腹せず，侵襲度の低い低 4 侵襲手術が求められている．低侵襲手術とは腹部に小さな穴を数箇所あけ，炭酸ガス(CO2)により 腹部を膨張させ内視鏡，鉗子，ハサミなどを挿入しTV モニターを見ながら病巣を切除し内視鏡を 挿入していた穴から腹腔外へ摘出するというものである．空気や酸素よりも炭酸ガスの方では発火 性がなく体内に吸収されても肺から対外に出て行くので安全性に優れている． 現在、腹腔鏡下手術に用いられている手術機器を図 1.1 に示す．血管内外で動作できる手術機 器はより微細で操作性の良い手術機器が望まれており十分なツールがないのが現状である． 腹腔鏡下手術には以下のようなメリットがある． ・手術後の痛みが少ない ・感染の危険性が少ない ・癒着が少ない ・腹壁の機能障害が少ない ・美容的に優れている ・入院期間の短縮による医療費の低減 ・精神的ダメージの低減 ・社会生活への早期復帰 ・QOL の向上 などが上げられる一方，デメリットとして以下のようなものがある． ・指で触った感覚がない ・止血法が限られる ・手技的に難しい ・手術機器、手術材料が高価 ・見える範囲が限られ狭く平面的しか見えない ・手術するところも狭い などが上げられ，外科医の技量に頼る部分が多いのが現状であり，患者さんにとってやさしい手術 ではあるが，外科医にとってはストレスの大きいのが現状である．また腹腔鏡下手術の手術技術は 熟練を要するため，現時点で病院施設によっての手術手技の技術格差がある．どのような手術が 腹腔鏡下手術でできるかの手術の適応も病院によってかなり異なっている． 現在，外科で行われている腹腔鏡下手術として以下のものをあげる． ・胆石症，胆のうポリープの手術（胆嚢摘出術） ・総胆管結石症の手術 ・鼠蹊部ヘルニアの手術 ・虫垂炎の手術（虫垂切除術、腹膜炎手術） ・十二指腸潰瘍，胃潰瘍穿孔性腹膜炎の手術 ・早期胃ガンに対する手術（胃切除術，胃全摘出術，胃部分切除術，リンパ節郭清） ・胃の粘膜下腫瘍の手術（胃切除術，胃全摘出術，胃部分切除術） ・逆流性食道炎の手術 5 ・早期大腸、直腸癌に対する手術（大腸切除術，リンパ節郭清） ・良性の食道疾患に対する手術 ・小腸腫瘍に対する手術（小腸切除術） ・脾臓摘出術 ・腸閉塞に対する手術 ・肝臓腫瘍に対する肝臓切除術 ・良性疾患に対するすい臓切除術 などがある． 図 1.1 腹腔鏡下手術器具の先端（長さ10mm） 1.2.2 電気メス 4) 電気メス（電気手術器、electro surgical unit）は，生体に高周波電流を流して，このとき発生する 熱によって組織を切開，凝固する手術用の ME 機器である．この考え方は今世紀初頭に考案され， 出血させずに切開するという大きな利点が評価され，50 年以上の臨床応用が行われている．一般 に，生体に電流を流すと，生体組織では能動的，受動的な様々な反応が生ずる．電気メスは有害 な生体反応をできるだけ発生させないように，特定の部分のみを熱的に切開できるようにしたもの である． (1) 電気メスの原理 300ｋHz∼5MHｚの高周波電流を生体に通電させる．このとき電極の一方を広い面積で皮膚に張 り付け，もう一方の電極の先端を尖らせて切開部，あるいは凝固したい部分に近づける．電極間に 高い電圧が加わっていると，尖った電極（メス先）の先端部からは，高周波電流が集中して生体に 流れる．通常の用途では通電される電流は 0.5A 程度に達する．このような大きな電流が生体に流 れ込んでも，心臓の停止や神経，筋の興奮が生じないのは，用いられる電流が高い周波数をもつ 6 ことによる．これは，人体の興奮性細胞は周波数が高くなるにつれ興奮閾値が上昇するので，熱エ ネルギーとして生体に作用する．メス先となる電極を能動電極といい，他方の広がって流れ，一部 分に集中しないので熱作用が起こらない． メス先部分では，高周波電流は火花柱となって生体へ流れる（図 1.2）．接触部分は極めて小さな 面（直径 1mm 以下）となるので，接触部の抵抗は 200∼1,000Ωと大きな値となる．接触抵抗を200 Ω，流れ込む電流を 0.5A とすると，ジュールの法則にしたがい，1 秒間に I2 R=50[J]の熱量が発生 する．直径 1mm，深さ1mm の円筒状の生体表面積部分の容積のめにこの熱が作用すると仮定す る．この部分の体積は8×10−4cm3 となるので，100℃以上に加熱するのに必要な熱量は 0.3J となる． また，気化に要する熱量は2263J/cm3 なので，結果として，0.5A の通電を行ったとき，0.04s の時間 でこの部分を蒸発させることができる．細胞内の水が蒸発すれば，その部分は空間となる．水の蒸 発は急激に起こり，細胞膜もろとも爆発的に壊れるので，組織は切開される． 実際の切開に際しては，熱は周辺の組織にも作用し，この部分は熱によって凝固する．組織の凝 固に伴って，組織は縮むので，この部分の毛細血管や微小血管はつぶれてしまい，このため出血 がおさえられる． 電流を連続的に流さず，短い時間で断続的に加えると，蒸気爆発による組織切開は起こらず，熱 によるタンパクや血液の凝固のみが生ずる．このように，電気メスでは通電電流を加減することによ ってメス先部分の組織を切開したり，凝固させたりすることが可能である．図 1.3 は切開および凝固 のための通電電流波形である．凝固時の電流波形はバースト波と呼ばれる．切開と凝固の中間の 電流を加えると，混合作用が生じ，切開しながら凝固させることもできる． 図 1.2 電気メスの電流回路 7 図 1.3 切開用連続正弦波(a)と凝固用バースト波(b) (2) 電気メスの構成 電気メスの本体には 2 つの電極端子があり，このうち一方がメス先に，他方が対極板に接続される． 最大出力電力は切開用として 200∼400W，凝固用として 100∼200W であり，生体側はこれに対し て 200∼1,000Ωの抵抗でつながるものとして設計されている．図 1.4 は電流の通過部分を模式的 に示したものであるが，本体→コード→メス先→生体→対極板→本体へとつながる． メス−対極板の組み合わせをとらず，2 つの電極をピンセット型にして，先端で挟んだ部分だけに 電流を流すバイポーラ電極も考案されており，微小部分の凝固などの目的で，マイクロサージェリ ー（微細手術）に用いられる． 対極板はできるだけ広い面積で低い抵抗で生体と密着するよう，金属箔を用いたディスポータブ ル型のものが一般に用いられている． 図 1.4 高周波電流回路 8 (3) 電気メスによる障害と対策 電気メスによって生ずる障害には，①熱によるもの，すなわち，熱傷，②感電，および③他の機器 に対する雑音源としての障害などがある． 電気メスはそもそも電流による熱作用を利用した装置であり，切開，凝固は熱傷の結果ともいえる． しかし一方，電流は対極板を経由して本体と接続されているので，対極板の部分で電流の集中が 生ずると，その部分でも有害な熱作用が発生する．例えば対極板が凹凸になっていて，一部分し か接触していない場合，対極板の面積が小さい場合などがそれである． これとは別に，対極板以外の場所で熱傷をおこすケースも見られる．先に示した経路以外に高周 波電流が流れる高周波分流と，電流が集中して流れた点に殺傷が発生する．対極板の接触抵抗 が増大して，ベッドなどの金属部分へ電流が漏れたり，心電計などの他のME 機器を介して電流が 通ることもある．このような分流は，電気メスの対極板側がアースと接続されている場合に起こりや すい．したがって，電極がアースと電気的に切り離されたフローティング型の設計により，高周波分 流の影響を小さくすることができる． 電気メスによる感電事故の多くは、高周波電流によるものではなく，他の ME 機器と同様，商用交 流の漏れにより発生する．この対策は，接地など感電防止のための設計が十分行われていれば防 ぐことができる． 電気メス使用上の問題点として雑音の発生が特徴である．電気メスの電流は生体に流れ込む際， 火花により一部整流されるため，本来の周波数より低い周波数を含む複雑な電流波形となる．しか もこれが大電流で身体に流れるので，種々の ME 機器に雑音として障害を与える．特に手術中の モニタとして不可欠の，心電図，血圧などの計測器に，様々な経過で雑音信号として混入する．術 中に使用する各種モニタ機器は，一般にこのような状況を想定して雑音除去回路を設けているが， 雑音を完全に除去することは困難である． また，すでに述べたように心臓ペースメーカを使用している患者では，外部からの電気的雑音によ りデマンド機能が働いてしまい，ペーシングの一時停止などが生ずるので，特に注意が必要であ る． 1.2.3 微細放電加工機 (1) 微細放電加工 5) 放電加工は放電による加熱現象を利用した加工法で，金型など，強度の高い材料への複雑な形 状加工に適した加工法として広く普及している．基本的な加工原理を図 1.5 に示す．工具である電 極と工作物の間にパルス状の電圧を加え，これによりパルス状の放電を起こさせる．その際に放出 されるエネルギーにより放電点の近くの材料は溶融し，除去される．電極と工作物の間である極間 には通常絶縁性の液体が満たされており，これが放電時に瞬間的に気化し，その圧力が解けた材 料を除去する原動力となっている．放電は電極と工作物が接近した部分でのみ発生するため，電 極位置を工作物の方向に移動させていけば，工作物は電極に近い部分から逐次除去されて，電 極形状と凹凸を反転した形状が工作物に写し込まれる． 9 図 1.5 放電加工の原理 上のような加工原理から，所望の形状の凹凸を反転した形状の電極を準備することができれば， 複雑な形状であっても簡単な操作により加工することができる．また，電極表面上のどの位置でも 放電，材料除去というプロセスは実現させ得るため，切削や研削のように工具の切刃部分のみで 材料除去を行う多くの加工法とは異なり，工具（電極）形状や，工具（電極）の運動方向・状態など の制約が少ない．換言すれば，どんな形の工具で，どんな方向にでも加工が可能である． この性質を利用して，上述のような電極形状を転写するタイプの，いわゆる形彫り放電加工機や， 細線電極を用いて切り抜き加工を行うワイヤ放電加工機が，共に広く工 作現場に導入されている． 通常の（マイクロでない）寸法の加工では，工具の姿勢や，形状，強度などで切削等でも容易に 対応できる形状の加工でも，寸法が小さくなると，上述のように制約条件の少ない放電加工が有利 であることがしばしばあり，そのような用途に対して，さらに多くのタイプの放電加工装置が用いられ る． マイクロ加工における放電加工の適用状況を，加工形状，電極形状，電極運動，放電加工装置 名により総合的に示したものが表 1.1 である．表中，加工形状欄と他欄を結ぶ線が適用可能な組 合わせを示し，線上の数字は電極の送り運動の次元数を，RW は工作物を回転させることを示し， （RE）は電極を回転させる場合もあることを示している．このように，放電加工によれば，ほとんどの 実用的な凸形状，凹形状の加工が可能である． このように，広い適用範囲を有することに加え，工具により加工する点で類似性のある切削と比較 して次のような利点がある． ①電極が工作物材料により硬い必要がない．（熱による溶融除去だから） 例：銅電極でも超硬合金を加工できる． ②細い電極でも加工中に曲がる心配がない．（加工時に切削力がかからないから） 例：直径 50μm，長さ1mm といった細長い電極も，縦，横両方向に加工できる． ③切くず処理が簡単．（除去された材料は微細な球状になるから） ④高速回転軸が不要．（切刃が必要ないから） ⑤単純な形の工具（電極）でも加工できる．（切刃が必要ないから） 10 例：単純な丸棒電極で丸穴やスリットから三次元形状加工まで対応可能． 一方，放電加工固有の煩雑さもある． ⑥加工部が絶縁液（加工液と呼ぶ）で浸される必要がある．（加工液循環系が必要） ⑦放電用のパルス電源が必要． ⑧ギャップ制御システムが必要．（電極と工作物の間隙を，短絡せず，放電が多く発生する微小 な距離に保たれなければならない．） 表 1.1 マイクロ EDM の対象となる加工形状 (2) 一般の放電加工との違い a. 放電エネルギー 放電加工をマイクロ加工に適用する場合，一般的に必要となるのは，一発の放電のパルスエネル ギーを小さくして，生成されるクレータを十分小さくすることと，装置のテーブル等，製品寸法に関 わる部分の位置決め精度を十分高くすることである． パルスエネルギーとしては，通常の放電加工では仕上げ加工領域に用いられる20μJ 程度のパ ルスが，マイクロ加工では荒加工領域となり，仕上げ加工では 50nJ∼程度の極めて微小なエネル ギーのパルスが用いられる．小さなエネルギーの放電ではあるが，基本的にはアーク放電を用いる わけで，安定な放電を繰り返し起こさせるためにはパルス放電の電流ピーク値として 500mA 前後の 高い値が必要である．換言すれば非常に短いパルスが必要で，このためにそのような短いパルス を容易に発生できる RC 回路と呼ばれる放電回路が広く用いられている．この回路では，一般の， 直流電源をトランジスタ等でスイッチングすることでパルスを得る回路と異なり，コンデンサに蓄えら れた電荷が絶縁破壊により自然に放電することでパルスを得るようになっている．コンデンサ容量 を変えることで荒加工から仕上げ加工まで広範に対応可能であるが，連続的なアーク放電を防止 するためコンデンサを充電する電流を大きくできないので，充電に時間がかかり，デューティファク タ（放電パルス幅と放電繰り返し周期の比）を大きくできない．従って，加工速度を大きくするのが 主眼である荒加工にはあまり適してはいない． 11 b. 極性 通常の放電加工と異なるもう一つの点は電極の極性である．通常の放電加工では，銅電極を用 い，パルスのピーク電流／パルス幅を小さくし，電 極側をプラスに接続すると，電極消耗率が非常 に小さく（1%以下，場合によっては 0%に）なる性質があることから，そのような極性で加工を行うこと が多い．ところが，マイクロ放電加工ではパルス幅が小さいため，このような条件を満足させることが 難しい．一方，パルス幅が非常に小さい放電ではプラス側の消耗量が異常に大きくなる現象が現 れる．このため，マイクロ放電加工では一般的に電極をマイナス，工作物をプラスに接続して加工 を行う．このような異常な消耗現象は，程度の差はあるものの材料の組合せによらず現れるため， 極めて短パルスの放電では電子が主たるエネルギーの担体になっていると考えられている．一方， 通常の放電加工の条件ではアークプラズマ中の電子とイオンが共に担体となり，プラス極，マイナ ス極の両方を加熱していると考えられており，材料の熱的性質の影響が支配的である． なお，電極をマイナスに接続した場合でもマイクロ加工では電極消耗率（電極の消耗体積／硬作 物除去体積）を 5%以下にするのは難しい場合が多いので注意が必要である． c. 加工機 製品の寸法が小さくなるにつれて，許容誤差も小さくなるのが普通である．従って，マイクロ放電 加工では通常の放電加工に比べ，より小さい誤差で加工することが必要である． 放電加工による寸法誤差は主として 1）電極消耗 2）極間距離の変動（時間的，空間的） 3）極間の位置決め誤差（工作物に対して相対的に） より生ずる． 1）の電極消耗については，予想される消耗量をオフセットとして見込んだり，貫通穴加工では電 極を余分に送り込んで未消耗部分で精度を出すなどの方法で対処されている． 2），3）については加工機の性能に依存する部分が大きい． 極間距離の変動は主に極間における加工液の汚れ具合が影響する．このため，加工液のフラッ シングを十分に行い，加工屑（除去された工作物材料，電極材料および加工液の分解のより生じ たカーボンなど）が均一に分散し，かつあまり高濃度にならないようにする必要がある．このような配 慮は通常の放電加工でも必要であるが，マイクロ放電加工では加工部分の電極と工作物の対抗 面積（以下加工面積とする）が小さいため，自然のパイプ作用が発揮されにくいので，意識的に付 加されるフラッシングに負うところが大きい．パイプ電極を用いた噴流によるフラッシングは最も効果 的であるが，パイプそのものの径に限度があり，また，内径が小さくなるにつれて高圧をかけての噴 流になるため，比較的大きめの寸法にのみ適用可能である．200μm 以下といった小寸法電極の 場合には，側面からの噴流，電極に切り欠きを設ける，急速なジャンプ（電極を一時的に引き戻す 操作），などによってフラッシングを行う．また，極間距離を制御するサーボ系の機械的応答を高速 化にすることにより，通常の放電加工の際と同様，自然のフラッシングを促進する形で対処するの 12 も効果的である． 一般に，極間距離の絶対値は加工面積が小さくなるに従い小さくなる傾向があり，マイクロ放電加 工では通常の放電加工より極間距離が小さくなる．特に，良好なフラッシングが行われている場合 には 1μm 以下になることも多い．このような小さい極間距離では容易に短絡が発生するので，極 間距離の制御系は，高い分解能と早い応答が要求される． 一方，特に微細な加工と滑らかな仕上げ面を必要とする加工機の場合は，加工機そのものの電 極取付部と工作物取付部の間の静電容量を小さくする配慮が必要となる．この静電容量は放電用 のコンデンサと並列に接続された形となるので，放電パルスのエネルギーの直接的増大を招くから である． マイクロ放電加工で精度低下を招くもう一つの要因は電極の取付けである．電極が細いと十分な 参照面をとれなくなるので，取付け時に傾いたり，偏心しやすい．理想的な方法は，放電加工機上 で電極素材から電極へと成形を行うことで，この場合は電極取付けの問題は解消する．次善の策 としては，電極を成形した後はチャックから取り外さず，チャックの軸または電極成形装置のスピン ドルごと放電加工機上の主軸または軸受に移動する方法がとられる． 1.3 本研究の目的と位置付け 1.3.1 平板状電極を用いたマイクロ電気メスの試作と評価 血管，尿管内などにおいて低侵襲手術を行う要望が強い．この場合管内で腫瘍などの切除，組 織の凝固を行うが，そのためには超小型の電気メスが必要になる．本研究では微細放電加工を用 いてマイクロ電気メスの原型を製作し，組織擬似材料を用いて切除実験を行った． 1.3.2 刃状電極を用いたマイクロ電気メスの試作と評価 尿管内は柔軟な薄壁であるため，腫瘍の切除ではメス先電極に機械的な切断作用を加えること が考えられる．本研究ではステンレスかみそり刃の刃先を電極にした刃状電極のマイクロ電気メス の原型を製作し，機械的作用として移動ステージを用いて切除実験を行った． 1.3.3 平坦電極と刃状電極を用いたマイクロ電気メスの試作と評価 第 3 章では，微細放電加工によりバイポーラ型マイクロ電気メスの原型を試作し，切除，凝固実験 を行い，電気メスとして良好に動作できることを確認した．しかし，高周波電流がメス先端部にうまく 伝わらないなどマイクロ電気メス構造自体に問題があった．そこで本研究では以下の点に注目し， マイクロ電気メスを改善し，その評価を行った． ①切開刃は電流密度を高め，放電を容易にするために，先鋭な尖端で組織に接するべき である． ②対極刃は電流密度を低め，組織の熱変性を防ぐために，広い接触面積で組織に接する べきである． ③対極刃が確実に組織に接してから切開刃が接する構造とすべきである． 13 1.3.4 円筒形状工具電極による刃先の作製 これまでの知見から尿管内の腫瘍を切除する器具を考えた場合，単純な平板ではなく微細で複 雑な形状の刃が必要と考えられる．このため微細放電加工による刃先形成の新しい方法を試みた． WEDG を用いて円錐形状の電極を作製し，これによって刃部形状を製作する． 1.4 結言 以上より，微細放電加工を用いてマイクロ電気メスの研究を行う．まず，マイクロ電気メス を試作し，切除，凝固実験の結果を第 2 章に記す．次に尿管の特徴を想定し，メス先電極に機械 的な切断作用を加えた切除，凝固実験結果を第 3 章に記す．次に第 3 章の結果を受けてマイクロ 電気メスの改善を行い，切除，凝固実験を行った結果を第 4 章に記し，円錐形状工具電極の溝加 工よるマイクロ刃物の作製を第 5 章に記す． 14 第 2 章 平板状電極を用いたマイクロ電気メスの製作と評価 2.1 緒言 近年の医療技術の高度化に伴い身体を開腹せず患者に負担を与えない，侵襲度の低い低侵 襲手術が求められている．例えば，尿管内に腫瘍ができた場合，尿管は柔軟な薄壁であるため， 腫瘍だけを取り除くのは困難であり，膵臓ごと取り除いているのが現状である．そこで微細な低侵 襲手術器具の製作を目指し，微細放電加工による血管・尿管内などの微細な組織切除・凝固する ためのマイクロ電気メスを試作し，その評価を行った． 2.2 マイクロ電気メスの試作 2.2.1 バイポーラ型マイクロ電気メス 電気メスには，メス先電極が1 本で，これから生体に電流が流れ込んで電気メス作用を起こし，作 用を終えた電流を別の部分に貼り付けた大きな対極板から回収するのが普通の電気メスであるモ ノポーラ型と，メス先電極が2 本一対となっており，一方から他方に電極が流れ，その間で電気メス 作用を起こすバイポーラ型があり，ここではバイポーラ型を用いた 6）．図 2.1 にそれぞれの電気メス の電流回路を示す． (a) モノポーラ型電気メス (b) バイポーラ型電気メス 図 2.1 電気メス回路 15 2.2.2 メス先電極の加工 マイクロ電気メス先端を試作する加工装置は松下電器製 ED82W を用いた．装置の外観を図 2.2 に示す．マイクロ電気メス先端の材料は生体に適合し，かつ微細放電加工性のよいものとして純 Ti を用いた．加工条件を表 2.1 に示す． 図 2.2 微細放電加工機 ED82W 表 2.1 加工条件 微細放電加工によりPoint To Point 微細放電加工法を用いて純 T i 板をU 字型に切り抜き，根元 を絶縁体で固定し，両刃を切り離してリード線を固定する．試作したマイクロ電気メス先端を図 2.3 に示す．先端の両刃の間隔は 300μm である． 16 図 2.3 マイクロ電気メス先端部 2.3 実験装置 図 2.4 はハナゾノ製 No.8501-F セラミックピンセットの先端部にメス先端を取り付け，リード線をメス 先端部に接触させて試作したバイポーラ型マイクロ電気メスである．実験では板厚 150μm の純 Ti から幅 300μm，長さ5ｍｍの長円形のメス先端を表 2.1 の微細放電加工条件と同様に試作し用い た．実験用バイポーラ型マイクロ電気メス先端を図 2.5 に示す． 図 2.4 実験用バイポーラ型マイクロ電気メス 17 図 2.5 実験用バイポーラ型マイクロ電気メス先端部 2.4 実験方法 切除･凝固実験の状況を図 2.6 に示す．マイクロ電気メスの回路部分であるコアギュレータは瑞穂 医工電機製 Micro-3F 型を用い，出力は 0.5∼25W の範囲で可変できる．電気メスのコアギュレー タの外観図を図 2.7 に示す．実験対象物は生体を擬似するものとしてソーセージ，糸こんにゃく，マ グロ赤身，鶏肉を用いて，コアギュレータの入力を変化させ，電気メス作用部分の温度を測定する とともに切除，凝固部分を観察した．メスの刃を押さえる力を一定にするため，丁度両刃が軽く接触 するように重りを吊り下げた．なお，重りの質量はメスの設置状況によって変化する．温度測定はキ ーエンス社製 IT-02 サーモパイル赤外放射温度計を用いた．温度計の外観図を図 2.8，仕様を表 2.2，測定視野と距離の関係を図 2.9 に示す． 図 2.6 切除・凝固実験状況 18 図 2.7 バイポーラ・コアギュレータ Micro-3F 図 2.8 サーモパイル赤外放射温度計 IT-02 19 表 2.2 サーモパイル赤外放射温度計 IT-02 の仕様 図 2.9 サーモパイル赤外放射温度計 IT-02 の測定視野と距離の関係 2.5 実験結果 マイクロ電気メスについてソーセージ，糸こんにゃく，マグロ赤身，鶏肉に対する電気メス特性を求 めた． 2.5.1 各入力での温度と時間の関係 各対象物に対する各入力での温度と時間の関係をそれぞれ図 2.10 に示す． ソーセージや糸こんにゃくでは温度にピークが存在し，両者共約 1.5ｓでピークに達した．一方，マ グロ赤身や鶏肉ではピークが存在しないが，温度上昇は前者とほぼ等しい．ピークは第 1 章の電 気メスの原理による水分の蒸発で急激に温度上昇し，水分が失うと同時に温度は急激に温度下降 する現象と考えられる．しかし，生体物であるマグロ赤身や鶏肉はその現象がみられないことから 両者に何らかの原因，またはマイクロ電気メスの構造による原因があるとして今後検討を行う必要 がある． 20 (a) ソーセージ (b) 糸こんにゃく (c) マグロ赤身 (d) 鶏肉 図 2.10 (1) 各対象物に対する入力 5W での温度と時間の関係 21 (a) ソーセージ (b) 糸こんにゃく (c) マグロ赤身 (d) 鶏肉 図 2.10 (2) 各対象物に対する入力 10W での温度と時間の関係 22 (a) ソーセージ (b) 糸こんにゃく (c) マグロ赤身 (d) 鶏肉 図 2.10 (3) 各対象物に対する入力 15W での温度と時間の関係 23 (a) ソーセージ (b) 糸こんにゃく (c) マグロ赤身 (d) 鶏肉 図 2.10 (4) 各対象物に対する入力 20W での温度と時間の関係 24 (a) ソーセージ (b) 糸こんにゃく (c) マグロ赤身 (d) 鶏肉 図 2.10 (5) 各対象物に対する入力 25W での温度と時間の関係 25 2.5.2 各入力での切除，凝固結果 各対象物に対する各入力での切除，凝固結果をそれぞれ図 2.11 に示す． 5W∼10W までは各対象物とも凝固作用が働いている．ソーセージは一部が炭化し凝固されてい る． 15W∼20W ではソーセージ，糸こんにゃくに切除の兆候がみられ，25W で切除することができた． しかし，マグロ赤身や鶏肉は切除に至らず凝固作用のみが働き，25W ではマグロ赤身がケロイド状 になって引きちぎられた．これは生体物のある両者に何らかの原因，またはマイクロ電気メスの構 造による原因があるとして今後検討を行う必要がある． (a) ソーセージ ( b ) 糸こんにゃく (c) マグロ赤身 ( d ) 鶏肉 図 2.11 (1) 各対象物に対する入力 5W での切除，凝固結果 26 (a) ソーセージ ( b ) 糸こんにゃく (c) マグロ赤身 ( d ) 鶏肉 図 2.11 (2) 各対象物に対する入力 10W での切除，凝固結果 27 (a) ソーセージ ( b ) 糸こんにゃく (c) マグロ赤身 ( d ) 鶏肉 図 2.11 (3) 各対象物に対する入力 15W での切除，凝固結果 28 (a) ソーセージ ( b ) 糸こんにゃく (c) マグロ赤身 ( d ) 鶏肉 図 2.11 (4) 各対象物に対する入力 20W での切除，凝固結果 29 (a) ソーセージ ( b ) 糸こんにゃく (c) マグロ赤身 ( d ) 鶏肉 図 2.11 (5) 各対象物に対する入力 25W での切除，凝固実験結果 2.5.3 各入力での切除，凝固実験後のマイクロ電気メス先端の状態 各対象物に対する各入力での切除，凝固実験後のマイクロ電気メス先端の状態を図 2.12 に示 す． ソーセージ以外はメス先端に目立った炭化物は見られない．ソーセージの炭化物は電気メスの 出力が大きいほど頻度が大きくなっている．これはソーセージが他の対象物に比べて水分が少な い，もしくは脂肪が含まれているからと推測される．この炭化物が温度と時間の関係や出力と最高 温度の関係の測定結果に影響が出ている原因の 1 つと考えられる． 30 (a) 5W (b)10W (c) 15W (d)20W (e) 25W 図 2.12 (1) ソーセージに対する各入力での切除，凝固実験後のマイクロ電気メス先端状況 31 (a) 5W (b)10W (c) 15W (d)20W (e) 25W 図 2.12 (2) 糸こんにゃくに対する各入力での切除，凝固実験後のマイクロ電気メス先端状況 32 (a) 5W ( b ) 10W (c) 15W (d) 20W (e) 25W 図 2.12 (3)マグロ赤身に対する各入力での切除，凝固実験後のマイクロ電気メス先端状況 33 (a) 5W (b)10W (c) 15W (d)20W (e) 25W 図 2.12 (4) 鶏肉に対する各入力での切除，凝固実験後のマイクロ電気メス先端状況 34 2.5.4 各対象物に対する出力と最高温度の関係 各対象物に対する出力と最高温度の関係を図 2.13 に示す． 糸こんにゃく以外は最高温度と出力の間には関係がなく，マグロ赤身や糸こんにゃくのように水 分が多いものほど温度が高く，近似曲線の傾きが大きい．前者の原因として，糸こんにゃく以外の 実験対象物をマイクロ電気メスに挟めるよう適用に切り取ったため，毎回異なった形状で測定した ためと考えられる．生体組織であるマグロ赤身と鶏肉には最高温度と出力の間に同じ傾向がみら れる． 図 2.13 各対象物に対する出力と最高温度の関係 2.6 考察 各対象物に対して行った実験では，ソーセージや糸こんにゃくの人工的な混合物は出力と温度 が依存し温度上昇にピークが存在した．切除，凝固結果でも電気メス作用が働いている．しかし， マグロ赤身や鶏肉の生体組織では出力と温度は依存するが，温度上昇ピークが存在しなかった． また切除，凝固結果では凝固のみで切除するまでには至らなかった．これらは，平板状電極同士 で電気メス作用と荷重による押しつぶし作用があり，対象物が人工的な混合物では荷重の作用で 切除することはできても，生体組織ではその弾力で切断できなかったと考えられる． このことから，機械的な切断作用を用いたメス先電極を今後検討する必要がある． 35 2.7 結言 1) 微細放電加工によりバイポーラ型マイクロ電気メスの原型を試作し，切除，凝固実験を行い， 電気メスとして良好に動作できることを確認した． 2) 平板電極の組み合わせでは，人工的な混合物は電気メス作用と荷重による押しつぶし作用で 切除できるが，生体組織ではその弾力でされず細胞間の水分の流入により温度上昇が十分 ではなかった． 3) 生体組織を切除するには，機械的な切断作用をもつ刃状のメス先電極が必要であると考えら れる． 36 第 3 章 刃状電極を用いたマイクロ電気メスの製作と評価 3.1 緒言 第 2 章では平板状電極の組み合わせによる実験を行ったが，電気メス作用と押しつぶし作用では 生体組織を凝固することはできても切除するまでには至らなかった．そこで本研究では，メス先電 極に機械的な切断作用を加えることを考え，かみそり刃の刃先を電極にした刃状電極のマイクロ電 気メスを製作し，その評価を行った． 3.2 刃状メス先電極の作製 板厚 100μm のステンレスかみそりの刃先を幅 1mm，長さ3mm に微細放電加工機を用いて Point To Point 加工で切り抜いて電極にした．製作したメス先電極を図 3.1 に示す． (a) かみそりの刃先から切り抜いた電極 (b) 電極の刃先 図 3.1 刃状メス先電極 3.3 放電加工機による実験 本実験では微細な凝固領域での電極送りとの関係を定量的に測定するために，微細放電加工 機を用いて一定速度で送れるようにした． 一方のメス先電極はガラス棒先端に，他方の電極はガラス板上に取り付け，それぞれ微細放電 加工機のマンドレル部，加工槽部に設置した．図 3.2 に装置の全体を，図 3.3 に電極部分を示す． 送り速度は 20μm/s である．電気メス回路は 2.3 と同一である．実験対象物として尿路を擬似した イカを用い，入力を変化し，メスの作用部分の温度を測定するとともに凝固部分を観察した．実験 条件を表 3.1 に示す．温度測定はジャパンセンサー社製 TMC50 サーモパイル赤外放射温度計を 用いた．最小スポット径は 0.9mm である．温度計の外観図を図 3.4，仕様を表 3.2，測定視野と距離 の関係を図 3.5 に示す． 37 図 3.2 実験装置 図 3.3 メス先電極部(1) 図 3.4 サーモパイル赤外放射温度計 TMC50 38 図 3.5 サーモパイル赤外放射温度計 TMC50 の測定視野と距離の関係 表 3.1 実験条件 板厚100μmのステンレスかみそり刃先を幅1mm，長さ3mmに微細放電加工 により切り抜き 1) 放電加工機のコラムに取り付け，刃先電極を送る ・0.2mm/secの自動送り 加圧 ・コラムの自由落下 2) 移動ステージ(シグマ光機製自動X軸ステージSGSP20-20)により電極を送る ・送り速度：1, 7.5, 15mm/sec 出力 瑞穂医工電機製Micro-3F型(5, 25W) 対象物 イカ胴部(厚さ1∼2mmにスライス) 刃先 表 3.2 TMC50 サーモパイル赤外放射温度計の仕様 測定温度範囲 最小スポット径 測定距離 検出素子 実効波長 精度定格* 再現性* 応答時間 *周囲温度23±5℃, 放射率1.0 0∼500℃ φ0.9mm 50mm サーモパイル 6.5∼10μ ±5℃ ±0.5℃ 0.15s (0∼95%) 3.4 移動ステージによる実験 放電加工機による実験から，温度上昇は送り速度に関係すると考え，シグマ光機製自動 X 軸ステ ージ SGSP20-20 を用いて一定速度でメス先を送れるようにした． 切除･凝固実験の状況を図 3.6 に示す．メス先電極は, 両方の電極をガラス板上に取り付け，そ れぞれ移動ステージのテーブル，モータ上面カバー上に設置した．図 3.7 に電極部分を示す．送 り速度は 1, 7.5, 15mm/s である．実験方法は 3.3 と同一である．実験条件を表 3.1 に示す． 39 図 3.6 切除・凝固実験状況 図 3.7 メス先電極部(2) 3.5 放電加工機による実験の結果 放電加工機を用いたマイクロ電気メスについて，イカに対する電気メス特性を求めた． 3.5.1 各入力と各送り速度での温度と時間の関係 イカに対する各入力と各送り速度での温度と時間の関係を図 3.8 に示す． 切断速度の大きい自由落下ではピークの速度が鋭く，下降速度が大きい．一方切断速度の小さ い自動送りではピークが存在しないものの，自由落下よりも温度上昇が高く，下降速度も緩やかに 下がっている．このことから，温度上昇は切断速度に影響され，出力と温度上昇は必ずしも関係し ないと考えられる． 40 100 90 90 80 80 70 70 60 60 50 温度(℃) 温度(℃) 100 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 0 2 4 6 8 時間(s) 10 12 14 0 2 6 8 時間(s) 10 12 14 10 12 14 (b) 25W 自由落下 100 100 90 90 80 80 70 70 60 60 温度(℃) 温度(℃) (a) 5W 自由落下 4 50 40 50 40 30 30 20 20 10 10 0 0 0 2 4 6 8 時間(s) 10 12 14 0 (c) 5W 自動送り0.2mm/s 2 4 6 8 時間(s) (d) 25W 自動送り0.2mm/s 図 3.8 イカに対する各入力と各送り速度での温度と時間の関係 3.5.2 各入力と各速度での切除，凝固結果 イカに対する各入力と各速度での切除，凝固結果を図 3.9 に示す． 出力 5W では切除はされているものの，切り口断面の組織が崩壊されているが凝固されていなか った．出力 25W では一部で切り口断面に凝固がみられたが全体には至っていなかった．このこと から，送り速度が遅いため組織の温度上昇が局部的に発生しているためではないかと考えられる． 41 (a) 5W 自由落下 (b) 25W 自由落下 (c) 5W 自動送り0.2mm/sec (d) 25W 自動送り0.2mm/sec 図 3.9 イカに対する各入力と各送り速度での切除，凝固実験結果 3.6 移動ステージによる実験の結果 移動ステージを用いたマイクロ電気メスについて，イカに対する電気メス特性を求めた． 3.6.1 各入力と各送り速度での温度と時間の関係 イカに対する各入力と各送り速度での温度と時間の関係を図 3.10 に示す． 入力 5W の場合，1，15mm/s では，ピークが存在せずに温度が徐々に上昇するだけだった．しか し，7.5mm/s では温度が急上昇しピークに達した後徐々に温度が上昇した．ピークは約1s である． 入力 25W の場合，1mm/s では温度が急上昇しピークに達した後徐々に温度が上昇した．ピーク は約 1.5s である．7.5mm/s も同様に温度が急上昇し，ピーク後いったん下降し，また徐々に温度が 上昇した．ピークは約 1s である．しかし，15mm/s ではピークが存在せずに徐々に温度が上昇する だけであった． 以上から，入力 5,25W ともに共通して送り速度が小さければ温度は出力に依存し，送り速度が大 きければ出力と温度が必ずしも関係がなくなる．このことから，送り速度が過大であれば電気メス作 用が働く前に切断されてしまうためだと考えられる． 42 80 70 70 60 60 50 50 温度(℃) 温度(℃) 80 40 30 40 30 20 20 10 10 0 0 0 5 時間(s) 10 15 0 80 80 70 70 60 60 50 50 40 30 10 15 40 30 20 20 10 10 0 0 0 5 時間(s) 10 0 15 5 10 15 時間(s) (c) 5W 送り速度 7.5mm/s (d) 25W 送り速度 7.5mm/s 80 80 70 70 60 60 50 50 温度(℃) 温度(℃) 時間(s) (b) 25W 送り速度 1mm/s 温度(℃) 温度(℃) (a) 5W 送り速度 1mm/s 5 40 30 40 30 20 20 10 10 0 0 0 5 時間(s) 10 0 15 (e) 5W 送り速度 15mm/s 5 時間(s) 10 (f) 25W 送り速度 15mm/s 図 3.10 イカに対する各入力と各送り速度での温度と時間の関係 43 15 3.6.2 各入力と各送り速度での切除，凝固結果 イカに対する各入力と各送り速度での切除，凝固結果を図 3.11 に示す． 1mm/s では，入力 5W で切り口が加熱された状態にあり，入力 25W では切り口が炭化し凝固され ていた．7.5mm/s では，25W は同様に凝固され，5W では切り口に点々と炭化され凝固されていた． 15mm/s では，各入力ともにほぼ 1mm/s と同様に加熱されただけの状態であった． 以上から切除，凝固結果の条件を比較すると，送り速度 1, 7.5mm/s の小さい速度で，出力 25W で対象物を切除，凝固作用をうまく働かせることができると推測した．これは温度と時間の関係と同 様に送り速度が小さければ温度は出力に依存し，送り速度が過大であれば電気メス作用が働く前 に切断されてしまうためだと考えられるためである． (a) 送り速度 1mm/s，5W (b) 送り速度 1mm/s，25W (c) 送り速度 7.5mm/s，5W (d) 送り速度 7.5mm/s，25W (e) 送り速度 15mm/s，5W (f) 送り速度 15mm/s，25W 図 3.11 イカに対する各入力と各送り速度での切除，凝固結果 44 3.7 考察 放電加工機，移動ステージによる実験に共通することは，送り速度が小さければ温度は出力に依 存し，送り速度が大きければ出力と温度が必ずしも関係がなくなる．このことから，送り速度が過大 であれば電気メス作用が働く前に切断されてしまうためだと考えられる． 移動ステージの実験では，刃状電極同士で電気メス作用と刃物特有の切る作用で実験をおこな った．しかし，刃先同士がうまくかみ合わず刃先を傷つけ電気メス作用をうまく行うことができなかっ た点があった．このことから，刃先がかみ合い電気メス作用がうまく働くメス先電極を今後検討する 必要がある． 3.8 結言 1) 切断速度が過大であると，電気メス作用が働く前に切断されてしまいうまく作用しない． 2) 刃状電極の組み合わせでは機械的な切断作用が期待できるが，電極が合わせにくい問題が あった． 3) 切断速度や出力に関係なく，対象物の水分の保有にも影響され，温度上昇が不安定な場合 がある．よって，公平な実験を行うためにも，実験環境や対象物の状態にも細心な注意が必要 である． 45 第 4 章 平板状電極と刃状電極を用いたマイクロ電気メスの製作と評価 4.1 緒言 第 3 章では刃状電極組み合わせによる実験を行い機械的な切断作用が有効であったが，位 置合わせが困難であり，良好な電気メス作用を行うことができなかったと考えられる．また 電気メスには次の考慮が必要であるとの研究がある 7)． ①切開刃は電流密度を高め，放電を容易にするために，先鋭な尖端で組織に接するべき である． ②対極刃は電流密度を低め，組織の熱変性を防ぐために，広い接触面積で組織に接する べきである． ③対極刃が確実に組織に接してから切開刃が接する構造とすべきである． 本研究では，このような考えから平板状電極と刃状電極の組み合わせによるマイクロ電気メスの 改善を行い，その評価を行った． 4.2 メス先電極の作製 片側の刃状電極（切開刃）は板厚 50μm のステンレスかみそりの刃先を幅 1.5mm，長さ3mm に微 細放電加工機を用いて切り抜き，もう一方の平板状電極（対極刃）は板厚 300μm の SUS304 を同 様にして切り抜き電極にした．製作したメス先電極を図 4.1 に示す． 図 4.1 メス先電極 (右：刃状電極，左：平板状電極) 46 4.3 切除，凝固実験 実験方法は第 3 章の移動ステージによる実験と同様に行う．メス先電極は, 両方の電極をガラス 板上に取り付け，切開刃であるかみそりの刃先をステージ上に，対極刃であるSUS304 の電極をモ ータ上面カバー上に設置した．実験対象物を対極刃にもたれさせることで，確実に組織に接する． 移動ステージの送り速度は 1, 7.5mm/s である．実験材料は生体を擬似するものとしてイカと人体の 内臓によく似 ている豚の尿管を用いた．尿管の実験では，繊維と平行，垂直に電気メス作用を与え ることで結果が異なるかを調べた．実験条件を表 4.1 に示す． 表 4.1 実験条件 板厚100μmのステンレスかみそり刃先を幅1mm，長さ3mmに微細放電加工 により切り抜き 移動ステージ(シグマ光機製自動X軸ステージSGSP20-20)により電極を送る 加圧 送り速度： 1, 7.5mm/sec 出力 瑞穂医工電機製Micro-3F型(5, 15, 25W) 対象物 イカ胴部(厚さ1∼2mmにスライス)、豚の尿管 刃先 4.4 実験結果 4.4.1 各入力と各送り速度での温度と時間の関係 イカ，豚の尿管に対するイカに対する各入力と各送り速度での温度と時間の関係を図 4.2，図 4.3 に示す． イカの場合では，各送り速度ともに温度にピークが存在し，出力によって温度に依存していること がわかる．送り速度1mmm/s では全体的に温度が高く，7.5mm/s では温度が低いことが確認できる． これは，送り速度が大きいと電気メス作用が働く前に切断されてしまい効果が現れないと考えられ る． 豚の尿管の場合では，一部を除いては各送り速度ともに温度にピークが存在していることがわか る．しかし，入力 5W が温度上昇は高く、入力 15W，25W では温度上昇が一定になっている．これ は，豚の尿管の肉厚が薄いために高出力では水分が蒸発してもすぐに切除されて温度上昇途中 で温度が下降し，低出力では切除できるまで温度上昇し続けたために最高温度が高くなったと考 えられる．この実験でも送り速度 7.5mm/s よりも1mm/s のほうが温度は高くなっている．また繊維と の方向に関係なく電気メス作用は同じだと確認できた． 47 温度(℃) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 時間(s) 15 20 15 20 15 20 (a) 5W 温度(℃) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 時間(s) (b) 15W 温度(℃) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 時間(s) (c) 25W 図 4.2(1) イカに対する送り速度 1mm/s での温度と時間の関係のグラフ 48 温度(℃) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 時間(s) 15 20 15 20 15 20 (a) 5W 温度(℃) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 時間(s) (b) 15W 温度(℃) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 時間(s) (c) 25W 図 4.2(2) イカに対する送り速度 7.5mm/s での温度と時間の関係のグラフ 49 80 70 70 60 60 50 50 温度(℃) 温度(℃) 80 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 0 5 10 時間(s) 15 20 0 (a) 5W, 繊維平行方向 10 時間(s) 15 20 (b) 5W, 繊維垂直方向 80 70 70 60 60 50 50 温度(℃) 温度(℃) 80 40 30 40 30 20 20 10 10 0 0 0 5 10 時間(s) 15 0 20 (c) 15W, 繊維平行方向 5 10 時間(s) 15 20 (d) 15W, 繊維垂直方向 80 80 70 70 60 60 50 50 温度(℃) 温度(℃) 5 40 30 40 30 20 20 10 10 0 0 0 5 10 時間(s) 15 20 0 (e) 25W, 繊維平行方向 5 10 時間(s) (f) 25W, 繊維垂直方向 図 4.3(1) ブタの尿管に対する送り速度 1mm/s での温度と時間の関係 50 15 20 80 70 70 60 60 50 50 温度(℃) 温度(℃) 80 40 30 40 30 20 20 10 10 0 0 0 5 10 時間(s) 15 20 0 80 80 70 70 60 60 50 50 40 30 15 20 40 30 20 20 10 10 0 0 0 5 10 時間(s) 15 0 20 (c) 15W, 繊維平行方向 5 10 時間(s) 15 20 (d) 15W, 繊維垂直方向 80 80 70 70 60 60 50 50 温度(℃) 温度(℃) 10 時間(s) (b) 5W, 繊維垂直方向 温度(℃) 温度(℃) (a) 5W, 繊維平行方向 5 40 30 40 30 20 20 10 10 0 0 0 5 10 時間(s) 15 0 20 (e) 25W, 繊維平行方向 5 10 時間(s) 15 (f) 25W, 繊維垂直方向 図 4.3(2) ブタの尿管に対する送り速度 7.5mm/s での温度と時間の関係 4.4.2 各入力と各送り速度での切除，凝固結果 51 20 イカ，豚の尿管に対する各入力と各送り速度での切除，凝固結果を図 4.4, 4.5 に示す． イカでは，電気メス作用がない場合各送り速度ともに切れ目ははいっているが切断までには至ら なかった．5W では切断されて切り口断面が白く変色し凝固されていたが，送り速度 1mm/s のほう が凝固は広く目立っていた．15,25W では各送り速度ともに切断され，切り口断面の周りに気泡が でき凝固された跡があった．25W の送り速度 7.5mm/s では切り口に炭化が見られた． 豚の尿管では，電気メス作用なしの場合では各送り速度ともに切れ目もはいっておらず窪んだだ けの状態だった．5W では，1mm/s のとき切り口が鋭く切断されて炭化しており，7.5mm/s では切り 口はややケロイド状になっていたが，切り口が炭化され切断されていた．15,25W では，各送り速度 ともに切り口が鋭く切断されて炭化されていた．また繊維との方向に関係なく電気メス作用は同じ だと確認できた． 以上から切除，凝固結果の条件を比較すると，単なる機械的切断よりも電気メス作用を起こして 押し切れば切除できることが確認できた．また入力 5W で送り速度 1mm/s が切除，凝固の作用が 安定して働くことができると推測される． (a) メス作用なし (b) 5W (c) 15W (d) 25W 図 4.3 (1) イカに対する送り速度 1mm/s での切除，凝固結果 52 (a) メス作用なし (b) 5W (c) 15W (d) 25W 図 4.3 (2) イカに対する送り速度 7.5mm/s での切除，凝固結果 53 (a) 電気メス作用なし，繊維平行方向 ( b ) 電気メス作用なし，繊維垂直方向 (c) 5W, 繊維平行方向 ( d ) 5 W, 繊維垂直方向 (e) 15W, 繊維平行方向 ( f ) 1 5 W , 繊維垂直方向 (g) 25W, 繊維平行方向 ( h ) 2 5 W, 繊維垂直方向 図 4.5(1) 豚の尿管に対する送り速度 1mm/s での切除，凝固結果 54 (a) 電気メス作用なし，繊維平行方向 ( b ) 電気メス作用なし，繊維垂直方向 (c) 5W, 繊維平行方向 ( d ) 5 W, 繊維垂直方向 (e) 15W, 繊維平行方向 ( f ) 1 5 W, 繊維垂直方向 (g) 25W, 繊維平行方向 ( h ) 2 5 W, 繊維垂直方向 図 4.5(2) 豚の尿管に対する送り速度 1mm/s での切除，凝固結果 55 4.5 考察 刃状電極と平坦電極を組み合わせることで電極同士がうまくかみ合い安定した電気メス作用を得 ることができた．このことから，温度と時間の関係では，いずれの条件でも温度ピークが存在し安定 した結果を得られ，切除，凝固結果ではいずれも切開刃と電気メス作用により鋭利に切ることがで きたと考えられる． イカの実験では出力と温度が依存したが，豚の尿管では低出力で高い温度が得られ，高出力で は逆に低い温度になった．このことから，イカよりも豚の尿管の肉厚が薄いために低出力のほうが 熱を伝えやすく，高出力では局部的に温度上昇すると考えられる． 第 3 章と同様，送り速度が大きいと電気メス作用が働く前に切断されてしまい効果が現れないが， 送り速度があまり遅い場合，操作上の不便も考えられ，最初に電気メス作用で凝固してから刃物で 切除するなど，操作を分割する方法も考えられる． 4.6 結言 1) 刃状電極と平坦電極を組み合わせることで安定した電気メス作用を得ることができた． 2) 尿管は電気メス作用を与えることで単なる機械的切断では困難な切除が可能になることを確 認できた． 3) 送り速度が大きいと電気メス作用が働く前に切断されてしまい効果が現れないが，送り速度が あまり遅い場合，操作上の不便も考えられ，最初に電気メス作用で凝固してから刃物で切除 するなど，操作を分割する方法も考えられる． 56 第 5 章 円錐形状工具電極による刃先の製作 5.1 緒言 第 4 章の実験では，刃状電極をカミソリ刃から微細放電加工によって切り出して作製したが，実用 を考えたマイクロ手術器具では，手術部位に対応した，より小さく，複雑な形状の刃先を作製する 必要がある．そのため，微細放電加工による刃先形成の新しい方法を試みた． 従来微細放電加工により図 5.1 に示す斜めスリット微細放電加工法により刃部が作製されている． しかし，目的の刃先角に加工するために手動でワークの角度を調整し取り付けるのなど形状が安 定しにくい．そこで，本研究では WEDG を用いて円錐形状工具電極を作製し，溝加工法により刃 部形状を試作することを考えた． 図 5.1 従来の微細放電加工 スリット加工法 5.2 刃先の加工 5.2.1 工具電極の成形 電極の成形法を図 5.2 に示す．電極は直径 1mm のタングステン線を用いて，松下電器製ED82W の WEDG により先端を頂角 120°,150°の円錐形状に成形する．電極の成形条件を表 5.1 に示 す． 成形した電極を図 5.3 に示す．SEM を用いて電極の頂角を測定したところ，頂角 120°は約 121.2°，頂角 150°は約 151.6°と目的の頂角にほぼ同等の精度を得ることができた． 57 図 5.2 円錐電極の成形法 表 5.1 電極の成形条件 電極径 150μm 電極材料 タングステン コンデンサ容量 3300pF 加工 WEDG法 頂角 120,150° (a) 頂角 150° (b) 頂角 120° 図 5.3 円錐形状工具電極 5.2.2 溝加工 刃先の加工法を図 5.4 に示す．円錐電極を用いて，板厚 50μm の SUS304 を微細放電加工によ りスリット加工で溝の加工を行い，切り抜いた溝の先端が刃となる．また，刃先角ができるだけ小さく なるように加工深さを調整し，ワークが貫通する手前まで加工した．刃先の加工条件を表 5.2 に示 す． 58 図 5.4 刃先の加工法 表 5.2 刃先の加工条件 コンデンサ容量 加工材料 X方向 1μm/sec Y方向 1μm/sec 10pF SUS304 板厚 50, 300μm 加工 刃先角 円錐工具電極によるスリット加工 15°, 30° 加工速度 5.2.3 溝加工による刃先の SEM 写真 溝加工により作製した刃先を図 5.5 に示す．溝でできたエッジ部分が傾斜して刃先になっている のが確認できる．また，加工深さが低いほどエッジ部分がわずかに広くなっていることがわかる．し かし，溝加工のみで溝加工を行ったため，電極の消耗に影響して刃先の形状が不安定である． (a) 電極頂角 120°板厚 150μm 加工深さ 340μm 59 (b) 電極頂角 120°板厚 150μm 加工深さ 300μm (c) 電極頂角 120°板厚 150μm 加工深さ 280μm (d) 電極頂角 120°板厚 150μm 加工深さ 275μm (e) 電極頂角 120°板厚 150μm 加工深さ 270μm 60 (f) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 210μm (g) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 150μm (h) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 125μm (i) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 120μm 61 (j) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 134μm (k) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 120μm (l) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 110μm (m) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 100μm 62 (n) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 95μm (o) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 90μm 図 5.5 溝加工により製作した刃先 5.2.4 前工程で粗加工した溝加工 そこで，前工程に粗加工で穴をあけておき，そのうえからなぞるようにして溝加工を行った．前工 程で粗加工した溝加工で製作した刃先を図 5.6 に示す．溝加工のみとは違い，エッジ部分が安定 していることが確認できる．粗加工の穴径が大きい刃先ではやや形状が不安定であるが，穴径を 小さくすることで改善できると考えられる． (a) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 110μm 前工程粗加工スリット径 200μm 63 (b) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 100μm 前工程粗加工スリット径 200μm (c) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工穴径 300μm (d) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工穴径 200μm (e) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工スリット径 200μm 64 (f) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工穴径 300μm (g) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工穴径 200μm (h) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工スリット径 300μm (i) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工スリット径 200μm 図 5.6 前工程で粗加工した溝加工で製作した刃先 65 5.3 刃先の断面形状と刃先角の測定 5.3.1 測定方法 溝加工で作製した刃先の断面形状と刃先角を測定するため，東京精密製表面粗さ形状測定機 サーフコム 480A を用いた．測定機の概観図を図 5.7 に示す． 図 5.7 東京精密製表面粗さ形状測定機サーフコム 480A 5.3.2 測定結果 溝加工のみで作製した刃先と前工程で粗加工した溝加工で作製した刃先の断面形状を測定し た結果を図 5.8，図 5.9 に示す．加工深さが浅くなるにしたがって角度が小さくなっていくことがわか る．しかし，溝加工のみの刃先では加工深さが浅くなると刃先の断面形状が曲線を描き，溝の先端 では刃先をうまく加工することができなかった．前工程で粗加工を行った溝加工では，いずれも刃 先を加工できているが，断面形状がやや不安定である．しかし，穴径が大きい粗加工での刃先角 は，目的の刃先角に近くなっている． (a) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ150μm：角度左 26.6°右 21.8° 66 (b) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ125μm：角度左 25.5°右 20.3° (c) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 120μm：角度左 22.6°右 20.3° (d) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ134μm：角度左 11.8°右 11° (e) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 120μm：角度左 12.8°右 11.1° (f) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 110μm：角度左 10°右 9.3° 67 (g) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 100μm：角度左 10.6°右 10.5° (h) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ95μm：角度左 9.5°右 9.2° (i) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ90μm：角度左 9.2°右 8.8° 図 5.8 溝加工のみによる刃先の断面形状結果 (j) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ50μm 前工程粗加工穴径 300μm ：角度左 29.6°右 23.9° (k) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工穴径 200μm ：角度左 25.9°右 21.8° 68 (m) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工穴径 300μm ：角度左 14.2°右 12.6° (n) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ50μm 前工程粗加工穴径 200μm ：角度左 12.8°右 12° (l) 電極頂角 120°板厚 50μm 加工深さ110μm 前工程粗加工スリット径 200μm ：角度左 25.5°右 20.3° (n) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ50μm 前工程粗加工スリット径 300μm ：角度左 12.9°右 11.1° (p) 電極頂角 150°板厚 50μm 加工深さ50μm 前工程粗加工スリット径 200μm ：角度左 12°右 11.2° 図 5.9 前工程で粗加工した溝加工による刃先の断面形状結果 69 5.4 考察 円錐電極での溝加工では電極先端の消耗に影響しているので，刃先に近くなるほど電極が丸み を帯びエッジ部分が曲線を描くような形状になると考えられる． 電極消耗の影響を受けないように，刃先となるワーク部分に粗加工で穴をあけてその上からなぞ るようにして溝加工法行ったが，電極消耗による影響を受けてしまいエッジ部分が曲線を描いてし まう． このことから，粗加工による V 溝加工法後に仕上げ加工として再度溝加工法を行う必要がある． 5.5 結言 1) 円錐電極で溝加工を微細放電加工で形成し，溝のエッジを刃先とした．これにより，鋭角で 良好なマイクロ刃物を得ることができた． 2) 表面粗さ形状測定機による断面形状では，目的に合わせた刃先角に近いマイクロ刃物を得 ることができた． 3) 刃先の断面形状を均一にするためにも，溝加工後に仕上げ加工をする必要があると考えら れる． 70 第 6 章 結論 本研究では，管内で動作することの出来る低侵襲手術用マイクロ手術器具の製作を目指し， 微細放電加工による血管・尿管内などの微細な組織切除・凝固するためのマイクロ電気メ スの原型を製作し，その評価を行った． 第 3 章では，第 2 章で平板状電極の組み合わせによる実験を行ったが，電気メス作用と押しつぶ し作用では生体組織を凝固することはできても切除するまでには至らなかった．そこでかみそり刃 の刃先を電極にした刃状電極の組み合わせたマイクロ電気メスを製作し，機械的作用として移動ス テージを用いて切除実験を行った． 第 4 章では， 第 3 章で刃状電極組み合わせによる実験を行い機械的な切断作用が有効であ ったが，位置合わせが困難であり，良好な電気メス作用を行うことができなかったと考え られた．また電気メスには次の考慮が必要であるとの研究があった． ①切開刃は電流密度を高め，放電を容易にするために，先鋭な尖端で組織に接するべき である． ②対極刃は電流密度を低め，組織の熱変性を防ぐために，広い接触面積で組織に接する べきである． ③対極刃が確実に組織に接してから切開刃が接する構造とすべきである． このような考えから平板状電極と刃状電極の組み合わせによるマイクロ電気メスの改善を行い，そ の評価を行った． 第 5 章では，マイクロ刃物を作製するためには微細放電加工により刃部となる形状を作製する必 要がある．以前では斜めスリット微細放電加工法により刃部となる形状を作製したが，ここでは WEDG を用いて円錐形状工具電極を成形し，溝加工により刃部形状を製作した． 本研究で得られた結果を以下に示す． 1. ピンセット型マイクロ電気メスの試作と評価 1) 微細放電加工によりバイポーラ型マイクロ電気メスの原型を試作し，切除，凝固実験を行い， 電気メスとして良好に動作できることを確認した． 2) 平板電極の組み合わせでは，人工的な混合物は電気メス作用と荷重による押しつぶし作用 で切除できるが，生体組織ではその弾力でされず細胞間の水分の流入により温度上昇が十 分ではなかった． 3) 生体組織を切除するには，機械的な切断作用をもつ刃状のメス先電極が必要であると考えら れる． 2. 刃状電極を用いたマイクロ電気メスの試作と評価 1) 切断速度が過大であると，電気メス作用が働く前に切断されてしまいうまく作用しない． 71 2) 刃状電極の組み合わせでは機械的な切断作用が期待できるが，電極が合わせにくい問題が あった． 3) 切断速度や出力に関係なく，対象物の水分の保有にも影響され，温度上昇が不安定な場合 がある．よって，公平な実験を行うためにも，実験環境や対象物の状態にも細心な注意が必 要である． 3. 刃状電極と平坦電極を用いたマイクロ電気メスの試作と評価 1) 刃状電極と平坦電極を組み合わせることで電極同士がうまくかみ合い安定した電気メス作 用を得ることができた． 2) 尿管は電気メス作用を与えることで単なる機械的切除では困難な切除が可能になることを 確認できた． 3) 送り速度が大きいと電気メス作用が働く前に切除されてしまい効果が現れないが，送り速度 の遅い場合，操作上の不便も考えられ，最初に電気メス作用で凝固してから刃物で切除す るなど，操作を分割する方法も考えられる． 4. 円錐形状工具電極による刃先の製作 1) 円錐電極で V 溝加工を微細放電加工で形成し，溝のエッジを刃先とした．これにより，鋭角 で良好なマイクロ刃物を得ることができた． 2) 表面粗さ形状測定機による断面形状では，目的に合わせた刃先角に近いマイクロ刃物を得 ることができた． 3) 刃先の断面形状を均一にするためにも，V 溝加工後に仕上げ加工をする必要があると考え られる． 5. 今後の課題 1) 円錐電極で V 溝加工法によって刃先を試作したが，断面形状が曲線を描き不均一だった． V 溝加工後に仕上げ加工の検討をする必要がある． 2) マイクロ電気メスの応用例として，尿管内の腫瘍を切除することを目的としたマイクロパイプ カッターを図 6.1 に示す．カッターは内外 2 つの筒で構成される．内筒には外径部先端円周 に刃先を設けている．外筒には斜め方向から微細放電加工を行い，腫瘍を捕捉する穴と周 辺の刃先を形成している．内筒と外筒を組み合わせた後尿管内に挿入し，腫瘍を外筒穴に 捕捉した後内筒を移動して外筒穴の刃と内筒刃先の間で切除する仕組みになっている．現 状では尿管組織を切除できるが，外筒と内筒に組織が挟みこみ切除が困難になるなどの問 題がある．そこで内筒刃とその向かい側にパイプ状対極刃の電極を設置し，外筒を絶縁体 にして電気メス作用を働かせることを考察している． 72 図 6.1 マイクロパイプカッターの概略図 3) マイクロ手術器具の駆動法を考慮しなければならない．駆動法の 1 つとして SMA, 圧電素 子をアクチュエーターとして検討する必要がある． 本研究によりマイクロ電気メスの製作に関し，電気メス作用について多くの知見を得るとともに，血 管，尿管内などで必要なマイクロ電気メスの実現の可能性を見出した．本研究の成果を踏まえ体 内で動作可能なマイクロマシンがさらに進歩することを願っている． 73 参照文献 1) (財)マイクロマシンセンター, マイクロマシン革命, 日刊工業新聞, (1999). 2) マイクロ化学分析システム調査専門委員会, 電気学会技術報告 第 812 号(2000). 3) The Seventh International Micromachine Symposium Proceedings, (2001). 4) 嶋津秀昭：入門医用工学，采根出版，(2001)． 5) 増沢隆久：2002 年度精密工学会誌，68,2 (2002)． 6) 小野哲明：Clinical Engineering, 12,3 (2001)． 7) 池田研二：Clinical Engineering, 12,3 (2001)． 本研究に関わる講演 1) 山岡正和，奥村亮，河田耕一，佐藤健夫：第 7 回知能メカトロニクスワークショップ講 演論文集，39-44 (2002). 2) 山本明，中須賀元，山岡正和，河田耕一，奥村亮，佐藤健夫：2002 年度精密工学会徳 島地方学術講演論文集，9-10 (2002). 3) 山本明，河田耕一，佐藤健夫：2003 年度精密工学会岡山地方学術講演論文集，49-50 (2003). 74 謝辞 本研究に対し終始ご親切にご指導賜りました高知工科大学大学院知能機械システムコース 河 田耕一教授に謹んで感謝の意を表せて頂くとともに心から厚く御礼申し上げます． 本研究を進めるにあたり,医学的な立場から適切な助言を頂いた高知大学医学部第二外科 小 田勝志先生，泌尿器科 執印太郎教授，井上啓史先生に心から厚く御礼申し上げます。 2005 年 2 月 7 日 山本 75 明 付属資料 図 1~5 V 溝加工法により試作した刃先先端 SEM 写真 図 6~24 V 溝加工法により消耗した円錐工具電極 76 図 1 電極頂角 120°板厚 150μm 加工深さ 340μm 図 2 電極頂角 120°板厚 150μm 加工深さ 300μm 図 3 電極頂角 120°板厚 150μm 加工深さ 280μm 図 4 電極頂角 120°板厚 150μm 加工深さ 275μm 77 図 5 電極頂角 120°板厚 150μm 加工深さ 270μm 図 6 頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 210μm 図 7 頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 150μm 図 8 頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 125μm 78 図 9 頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 120μm 図 10 頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 134μm 図 11 頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 120μm 図 12 頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 110μm 79 図 13 頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 100μm 図 14 頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 95μm 図 15 頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 90μm 図 16 頂角 120°前工程粗加工スリット径 200μm 板厚 50μm 加工深さ 110μm 80 図 17 頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 100μm 前工程粗加工スリット径 200μm 図 18 頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工穴径 300μm 図 19 頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工穴径 200μm 図 20 頂角 120°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工スリット径 200μm 81 図 21 頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工穴径 300μm 図 22 頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工穴径 200μm 図 23 頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工スリット径 300μm 図 24 頂角 150°板厚 50μm 加工深さ 50μm 前工程粗加工スリット径 200μm 82