JP2005040222A - 超音波処置装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波処置装置1は、縦振動圧電素子2A及びねじれ振動圧電素子2Bが積層された超音波振動子2を内蔵した超音波ハンドピース3と、この超音波ハンドピース3に超音波振動を発生させるための駆動信号を印加する信号発生装置4とを有して構成される。信号発生装置4は、縦振動用の駆動信号を発生する縦振動用信号発生回路32と、ねじれ振動用の駆動信号を発生するねじれ振動用信号発生回路33と、モータ部17のモータ18の駆動信号を発生するモータ駆動回路34と、これら縦振動用信号発生回路32と、ねじれ振動用信号発生回路33と、モータ駆動回路34の発生動作をそれぞれ独立に制御する制御回路35とが設けられている
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波振動子を利用した手術用装置、特に結石や骨等の生体組織を破砕可能な超音波処置装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、尿路等にできた結石を内視鏡的に治療するための様々な手術装置が開発されている。そのなかで、超音波処置装置(或いは超音波砕石装置)は、広く使用されている。上記超音波処置装置は、超音波振動をプローブ(超音波伝達部材)に伝達してプローブ先端で結石を細かく破壊するものである。上記超音波処置装置は、超音波エネルギが結石だけに作用して周囲の生体組織に対して影響を与えないという特徴をもっている。これは生体組織などの柔らかい生体組織は振動を吸収して影響を受けないが、結石や骨等の硬い生体組織には振動エネルギが顕著に作用することを利用している。
【0003】
このような従来の超音波処置装置は、例えば特開昭62−298346(特公平06−087856)号公報に記載されているように超音波振動を伝達するプローブの周囲にカバーを設けて、内視鏡のチャンネル内部を保護し、カバー先端からプローブ先端部を露出して結石を破砕可能なものが提案されている。
【0004】
このような従来の超音波処置装置においては、超音波振動を伝達するプローブは、ワイヤ状のものやパイプ状のものが利用される。超音波振動子で発生した超音波振動は、軸方向に沿った実質的に縦方向の振動のみが、上記プローブ先端に伝わり、結石を砕く。このとき、縦振動のみでは効率的な結石の破壊が十分に行えない場合がある。例えば結石に縦に穴があくだけで、細かく粉砕できないため、結石を体外に容易に出せない、又は処置に時間がかかってしまう、という場合がある。
また、上記従来の超音波処置装置は、結石以外の生体組織、例えば骨に対して適用しようとしても、結石のときと同様に縦に穴があくだけで、細かく粉砕できないという場合がある。
【0005】
一方、これに対して、従来の超音波処置装置は、例えば特開平2002−209906号公報に記載されているように軸方向に対して回転する振動、所謂ねじれ振動を発生させて結石や骨等の生体組織を破砕するものが提案されている。 上記公報に記載の超音波処置装置は、超音波振動子を有する超音波発振機構とのホーンとの間にらせん状溝部を形成した振動変換機構により、超音波振動子で発生する単純な縦振動をねじれ振動に変換させるものである。
【0006】
【特許文献1】
特開昭62−298346(特公平06−087856)号公報
【0007】
【特許文献2】
特開平2002−209906号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平2002−209906号公報に記載の超音波処置装置は、プローブ先端でのねじれ振動の発生に限界がある。
ここで、上記公報に記載の超音波処置装置において、縦−ねじれ変換率は、らせん状溝部の中心軸に対する角度で決まる。
【0009】
このため、上記公報に記載の超音波処置装置は、縦振動振幅とねじれ振動振幅との比率を変えたい場合、振動変換機構を付け替える必要がある上に、縦振動0%、ねじれ振動100%の振動を得ることが不可能である。
また、上記公報に記載の超音波処置装置は、縦振動からねじれ振動への変換効率が100%ということはありえず、変換によるエネルギー損失により結石や骨等の硬い生体組織を切削・破壊することが困難である。
【0010】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、処置する生体組織に応じて縦振動振幅とねじれ振動振幅を任意に変化可能な超音波処置装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の超音波処置装置は、軸方向に縦振動可能な縦振動圧電素子及び、この縦振動圧電素子の軸方向に対してねじれる方向に振動可能なねじれ振動圧電素子が積層された超音波振動子と、前記超音波振動子に連結し、この超音波振動子で発生した超音波振動を伝達して結石や骨等の生体組織を破砕可能な処置部を設けた超音波伝達部材と、前記超音波振動子を回動自在に回転させる回動駆動手段と、前記超音波振動子の前記縦振動圧電素子を駆動する縦振動駆動手段と、前記超音波振動子の前記ねじれ振動圧電素子を駆動するねじれ振動駆動手段と、前記縦振動駆動手段と前記ねじれ振動駆動手段と前記回動駆動手段とをそれぞれ独立に制御する制御手段と、を具備したことを特徴としている。
また、本発明の請求項2は、請求項1に記載の超音波処置装置において、前記制御手段は、前記ねじれ振動圧電素子で発生したねじれ振動の振動速度よりも前記回動駆動手段の回転速度が遅くなるように制御することを特徴としている。
また、本発明の請求項3は、請求項1に記載の超音波処置装置において、前記超音波伝達部材は、前記処置部に開口して生体組織を吸引するための吸引路を有し、前記処置部は、前記吸引路から吸引される生体組織に対して前記ねじれ振動によるキャビテーションを発生するためのキャビテーション発生面を形成したことを特徴としている。
また、本発明の請求項4は、請求項1に記載の超音波処置装置において、前記処置部は、少なくとも長手軸方向の断面の一部が非円形形状であることを特徴としている。
また、本発明の請求項5は、請求項3に記載の超音波処置装置において、前記超音波伝達部材は、前記処置部の所定部位がスライド可能に形成されたことを特徴としている。
この構成により、処置する生体組織に応じて縦振動振幅とねじれ振動振幅を任意に変化可能な超音波処置装置を実現する。
【0012】
【発明の実施の形態】
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7は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は第1の実施の超音波処置装置を示す全体構成図、図2は図1のモータ部を取り外した際の超音波処置装置を示す全体構成図、図3は図1の処置部の構造を示す拡大図、図4は図1の超音波伝達部材とホーンとの接続部付近を示す説明図、図5は超音波振動子及びモータ部と、超音波振動子に縦振動及びねじれ振動を発生させる部分と、超音波振動子を回動自在に回転させる部分との構成を示す回路ブロック図、図6は図1の信号発生装置の操作パネルを示す正面図、図7は本実施の形態の作用を説明する図であり、図7(a)は縦振動及びモータ回転による処置部の動作を示す説明図、図7(b)はねじれ振動及びモータ回転による処置部の動作を示す説明図である。
【0013】
図1に示すように本発明の第1の実施の形態の超音波処置装置1は、ねじれ振動と縦振動とを発生する超音波振動子2を内蔵した超音波ハンドピース3と、この超音波ハンドピース3に超音波振動を発生させるための駆動信号を印加する超音波駆動信号発生装置(信号発生装置ともいう)4と、超音波ハンドピース3に形成した後述の吸引路を介して生体組織を吸引する吸引装置5とから構成される。
【0014】
超音波ハンドピース3は、その後端側の振動子用ケーシング3a内部に超音波振動子2を回動自在に配設している。そして、超音波ハンドピース3は、超音波振動子2で発生した超音波振動を増幅するホーン11と、このホーン11を介して超音波振動子2に締結し、超音波振動を伝達する長尺の超音波伝達部材12とを有して構成される。尚、符号13は裏打板であり、超音波振動子2は、裏打板13とホーン11とで後述する縦振動圧電素子2Aとねじれ振動圧電素子2Bとを挟持されて形成されている。
【0015】
超音波伝達部材12は、超音波振動子2で発生した超音波振動を伝達して結石や骨等の生体組織を破砕可能な処置部14を先端側に設けている。また、超音波伝達部材12は、処置部14に開口して生体組織を吸引するための吸引路15が形成されている。この吸引路15は、超音波伝達部材12からホーン11,超音波振動子2,裏打板13まで通過して超音波ハンドピース3の後端部から延出する吸引ケーブル16に連通している。この吸引ケーブル16は吸引装置5に着脱自在に接続され、超音波伝達部材12の処置部14から吸引した生体組織を吸引するようになっている。
【0016】
また、超音波ハンドピース3は、超音波伝達部材12と共に超音波振動子2を回動自在に回転させるモータ部17を超音波振動子2の背面側に配設している。
モータ部17は、回動自在な電磁モータ(以下、単にモータ)18と、超音波振動子2の裏打板13に接続してモータ18の回転を伝達する回転軸19と、超音波振動子2に接続された信号線及び吸引路15がモータ18の回転時においてよじれるのを防止するためのスリップリング20とから構成され、モータ用ケーシング3bに収納配設されている。そして、超音波ハンドピース3は、超音波振動子2に接続された信号線及びモータ部17に接続された信号線が挿通する駆動ケーブル21を信号発生装置4に着脱自在で接続されるようになっている。
【0017】
そして、超音波ハンドピース3は、信号発生装置4からの駆動信号によりモータ部17のモータ18に駆動信号が印加されて超音波伝達部材12と共に超音波振動子2を回動自在に回転される。と同時に、超音波ハンドピース3は、信号発生装置4からの超音波振動子用の駆動信号が超音波振動子2に印加される。すると、超音波振動子2は、縦振動又はねじれ振動又はこれらの合成振動が発生する。その振動エネルギは、超音波伝達部材12を介して処置部14まで伝達される。そして、処置部14を結石や骨等の硬い生体組織に当接させると、超音波振動エネルギが生体組織に与えられて破壊される。
【0018】
尚、超音波ハンドピース3は、処置対象が筋肉組織・内臓・軟骨等の比較的柔らかい生体組織のみである場合、超音波振動のみで処置可能である。この場合、図2に示すように超音波ハンドピース3は、モータ部17を取り外して超音波振動子1を信号発生装置4に直接接続することも可能である。
【0019】
ここで、従来の超音波処置装置では縦振動だけが与えられるようになっていたが、本実施の形態では更に能動的にねじれ振動が加えられるようにすることで、結石や骨等の硬い生体組織を有効に破壊できるようにしている。
【0020】
図3は、図1の処置部14の構造を示す拡大図である。
図3に示すように処置部14は外周に溝21が形成されており、この溝21のエッジにて生体組織を破砕できるようになっている。
【0021】
そして、処置部14は、従来の縦振動だけを作用させた場合において、結石がプローブ(振動伝達部材)の先のほうに逃げてしまうという欠点があったが、ねじれ振動を作用させることで、結石は処置部14から殆ど逃げることが無く、振動エネルギを結石に与えることができるようになっている。
また、処置部14は吸引路15が開口しており、この開口から生体組織を吸引し、吸引路15を経てハンドピース外部の吸引装置5へ吐出可能になっている。
【0022】
また、図4は、図1の超音波伝達部材12とホーン11との接続部付近を示す説明図である。
図4で示すように超音波伝達部材12の基端側には凹部22が形成されると共に、雄ねじ部23が形成されている。一方、ホーン11の先端側には超音波伝達部材12の凹部22に嵌りこむ凸部24が形成されると共に、超音波伝達部材12の雄ねじ部23と螺合する図示しない雌ねじ部が内周側に形成されたリング部材25を設けている。このリング部材25は、ホーン11の先端側を軸方向に移動可能なように取り付けられ、ストッパー部材26でその位置を規制されている。尚、凹部22と凸部24との中心には、吸引路15が設けられている。
【0023】
そして、ホーン11の凸部24を超音波伝達部材12の凹部22に嵌め込み、リング部材25を超音波伝達部材12の雄ねじ部23に螺合することで、これら両者が嵌合してホーン11とこれに接合される超音波伝達部材12の軸回りの回転が規制されるようになっている。
【0024】
図5は超音波振動子2及びモータ部17と、超音波振動子2に縦振動及びねじれ振動を発生させる部分と、超音波振動子2を回動自在に回転させる部分との構成を示す回路ブロック図である。
本実施の形態における超音波振動子2は複数の圧電素子を積層して構成される。ここでは4枚の圧電素子から構成される場合で説明する。
4枚の圧電素子のうち例えば2枚を縦方向のひずみが発生するように分極させた縦振動圧電素子2A、残り2枚をねじれ方向のひずみが発生するように分極させたねじれ振動圧電素子2Bとから構成している。
それぞれの素子の両面には電極31a、31bが配置されており、駆動信号を印加する信号線を接続し易くするためにその一部を外部に突出させている。
【0025】
一方、信号発生装置4には縦振動駆動手段として縦振動用の駆動信号を発生する縦振動用信号発生回路32と、ねじれ振動駆動手段としてねじれ振動用の駆動信号を発生するねじれ振動用信号発生回路33とが設けられている。また、信号発生装置4には、モータ部17のモータ18の駆動信号を発生するモータ駆動回路34が設けられている。尚、モータ部17とモータ駆動回路34とは、回動駆動手段を構成している。
【0026】
そして、信号発生装置4には、縦振動用信号発生回路32と、ねじれ振動用信号発生回路33と、モータ駆動回路34との発生動作をそれぞれ独立に制御する制御回路35が設けられている。この制御回路35は、操作パネル36での操作により発生される振動モードを選択できるようにしている。即ち、制御回路35は、操作パネル36による選択に応じて、縦振動用信号やねじれ振動用信号及びモータ用信号の強度及びON/OFFを任意に制御することができる。
【0027】
操作パネル36には、図6に示すように各振動モードにおける設定ボタン(或いは設定部)が設けてある。
図6に示すように、オートボタン41と、マニュアルボタン42と、モード選択ボタン43と、出力設定ボタン44と、ねじれ振動出力調節ボタン45と、縦振動出力調節ボタン46と、モータ回転数調節ボタン24とが設けられている。
【0028】
ここで、信号発生装置4は、オートボタン41を押下操作すると、表1に示すように予め設定してある各モード1〜6から好みのものを選択できるようになっている。
【表1】
この表1に記載された各モードの数値は、出力100%時の縦振動圧電素子2A及びねじれ振動圧電素子2Bに供給される電流値と、モータ18の回転数を示す。尚、表1に示す適用例はモード選択の目安を示すが、あくまで参考であり、処置対象部位の状況によって任意に選択して良い。
そして、信号発生装置4は、モード選択ボタン43で1〜6のモードを選択した後、出力設定ボタン44により出力10〜100%を10%刻みで設定可能である。
【0029】
一方、信号発生装置4は、マニュアルボタン42を押下操作すると、縦振動圧電素子2A及びねじれ振動圧電素子2Bに供給される電流値と、モータ18の回転数とを、それぞれ縦振動出力調節ボタン46及びねじれ振動出力調節ボタン45、モータ回転数調節ボタン47にて個別に設定することが可能となる。
【0030】
続振動出力調節ボタン23及びねじれ振動出力調節ボタン45の設定可能な範囲は、0〜1.0Aである。また、モータ回転数調節ボタン47の設定可能な範囲は、0〜1,000rpmである。これら調節ボタン22〜24は、0Aもしくは0rpmを選択すると超音波振動もしくはモータOFFの状態となる。
【0031】
このように構成される第1の実施の形態の作用について説明する。
先ず、図1に示すモータ部17を接続した超音波処置装置1を使用して、結石や骨等の硬い生体組織を処置する場合を示す。
【0032】
術者は、患者体内の処置対象組織を図示していない硬性内視鏡等により確認する。術者は、硬性内視鏡に設けた処置具挿通用チャンネル内、或いはトラカール等を介して図1に示す超音波処置装置1の超音波伝達部材12を挿通する。
【0033】
そして、術者は、内視鏡観察下で、処置対象組織の生体組織に超音波伝達部材12の処置部14を押し付ける。そして、術者は、図6で説明した操作パネル36のオートボタン41を押下操作する。術者は、モード選択ボタン43にて例えば、表1のモード2を選択する。ここで、モード2は、縦振動とモータ回転との組み合わせである。
【0034】
すると、制御回路35は、縦振動用信号発生回路32及びモータ駆動回路34を制御駆動する。そして、縦振動用信号発生回路32は、縦振動用駆動信号を生成してこの生成した信号を超音波振動子2へ出力する。同時に、モータ駆動回路34は、モータ駆動信号を生成してこの生成した信号をモータ18へ出力する。
【0035】
すると、超音波振動子2は、縦振動用駆動信号を縦振動圧電素子2Aに印加されて縦振動すると共に、モータ18の回転力を回転軸19から伝達されて回転する。同時に、超音波振動子2で発生した縦振動が超音波伝達部材12の処置部14に伝達される。
【0036】
そして、図7(a)に示すように処置部14は、超音波伝達部材12が軸方向に縦振動することで、処置対象組織の生体組織49に先端が繰り返し衝突する。これに加え、処置部14は、モータ18の回転により処置部14の溝21が処置対象組織の生体組織49を削ることで、穿孔することが可能となる。削り屑は、吸引路15から吸引装置5へ排出される。
【0037】
一方、術者は、モード選択ボタン43にて例えば、表1のモード4を選択する。ここで、モード4は、ねじれ振動とモータ回転との組み合わせである。
すると、制御回路35は、ねじれ振動用信号発生回路33及びモータ駆動回路34を制御駆動する。そして、ねじれ振動用信号発生回路33は、ねじれ振動用駆動信号を生成してこの生成した信号を超音波振動子2へ出力する。同時に、モータ駆動回路34は、モータ駆動信号を生成してこの生成した信号をモータ18へ出力する。
【0038】
すると、超音波振動子2は、ねじれ振動用駆動信号を縦振動圧電素子2Bに印加されてねじれ振動すると共に、モータ18の回転力を回転軸19から伝達されて回転する。同時に、超音波振動子2で発生したねじれ振動が超音波伝達部材12の処置部14に伝達される。
【0039】
そして、図7(b)に示すように処置部14は、処置対象組織の生体組織49に対して超音波伝達部材12がねじれ振動による数10μmの径方向の往復運動を行うことができる。これに加え、処置部14は、モータ18の回転により処置部14の溝21が処置対象組織の生体組織49を削ることで、硬い生体組織がスムーズに切開できる。
【0040】
ここで、モード4は、出力設定100%で、ねじれ振動の振動速度が約5m/sec、モータ回転速度が約0.2m/secである。
上記のようにモータ18の回転速度がねじれ振動速度より遅いように設定しているので、超音波ハンドピース3は、処置最中に処置対象組織の生体組織49が処置部14に弾かれることを防止でき、処置対象組織の生体組織49が処置部14に常に接触することで、確実に組織の処置が行うことが可能である。
【0041】
また、硬い生体組織の穿孔と切開が繰り返される処置、もしくは同時に行う処置の場合においては、例えば、表1に示したモード6が有効である。
このモード6をモード選択ボタン43にて選択することにより、超音波ハンドピース3は、縦振動とモータ回転とにより穿孔を行えると同時に、ねじれ振動とモータ回転とにより切開が行うことができる。
【0042】
また、処置対象組織の生体組織49が皮膚、粘膜、筋肉、内臓、軟骨等の柔らかい組織の場合には、処置最中の処置部14への負荷が小さいためモータ18の回転は不要である。
このとき、穿孔の場合はモード1を、切開の場合はモード3、穿孔と切開を同時に行う場合はモード5をモード選択ボタン43にて選択すると良い。
【0043】
尚、処置対象が骨、結石であっても、大きさと形状等によっては、モータ回転ONに比べて多少処置時間は掛かるがモータ回転OFFのモード1,3,5でも処置は可能である。また、極めて軟らかい生体組織例えば筋肉、内臓等の場合はモード1のみで穿孔と切開が可能な場合もある。
尚、言うまでも無いが図2に示すようにモータ部17を取り外した超音波ハンドピース3を用いる場合、モータ回転ONのモード2,4,6を選択できないようになっている。
【0044】
この結果、第1の実施の形態の超音波処置装置1は、縦振動、ねじれ振動、モータ回転出力を自在に操作できることで、様々な生体組織の処置が可能となる。また、第1の実施の形態の超音波処置装置1は、モータ回転速度をねじれ振動の振動速度より遅くすることで、処置最中に処置対象組織が処置部14に弾かれることを防止し、処置対象組織が処置部14に常に接触することで、確実に組織の処置が行うことが可能となる。
従って、第1の実施の形態の超音波処置装置1は、処置する生体組織に応じて縦振動振幅とねじれ振動振幅を任意に変化可能である。
【0045】
(第2の実施の形態)
図8及び図9は本発明の第2の実施の形態に係り、図8は第2の実施の超音波処置装置の処置部の構造を示す拡大図、図9は図8の処置部の変形例を示す拡大図である。
本第2の実施の形態は、処置部14にねじれ振動によるキャビテーションを発生するためのキャビテーション発生面を形成して構成する。それ以外の構成は上記第1の実施の形態と同様であるので説明を省略し、同一構成には同じ符号を付して説明する。
【0046】
即ち、図8に示すように本第2の実施の形態の超音波処置装置は、ねじれ振動によるキャビテーションを発生するためのキャビテーション発生面を形成した処置部14Bを設けて構成される。
【0047】
処置部14Bは、先端側に軸方向に対して水平な切欠面51をキャビテーション発生面として形成している。また、処置部14Bは、切欠面51の基端側に吸引路15の開口を形成した開口面52を設けている。
【0048】
また、処置部は、図9に示すように構成しても良い。
処置部14Cは、先端側を半円形状に形成して切欠面51cをキャビテーション発生面として形成している。そして、処置部14Cは、切欠面51cの基端側に吸引路15の開口を形成した開口面52cを半円形状に形成している。
【0049】
このことにより、処置部14B,14Cは、切欠面51,51cから発生するキャビテーションにより生体組織を破壊・乳化することが可能となる。
それ以外の構成は、上記第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0050】
このように構成される第2の実施の形態の作用について説明する。
上記第1の実施の形態で説明したのと同様に超音波処置装置を使用し、ねじれ振動を利用したモード3〜6にて処置対象組織の生体組織を切開する場合を示す。
【0051】
ここで、上述した図7(b)に示すようにねじれ振動を利用したモード3〜6にて生体組織49を切開する場合、処置部14B,14Cは、切欠面51,51cが軸方向に対して水平であるため、切欠面51,51cからねじれ振動によるキャビテーションが効率よく放出される。
【0052】
この結果、処置部14B,14Cは、処置対象組織の生体組織49を削り取ることに加えて、切欠面51,51cから発生するキャビテーションによる生体組織49を破壊・乳化することでより素早く処置を行うことができる。尚、それ以外の作用は、上記第1の実施の形態と同様なので説明を省略する。
【0053】
これにより、本第2の実施の形態の超音波処置装置は、上記第1の実施の形態で説明したのと同様な効果を得ることに加え、ねじれ振動によるキャビテーションを利用して生体組織を乳化・破壊することが可能となる。
【0054】
(第3の実施の形態)
図10ないし図12は本発明の第3の実施の形態に係り、図10は第3の実施の超音波処置装置の処置部の構造を示す拡大図であり、図10(a)は進退部が後退している際の処置部の構造を示す拡大図、図10(b)は同図(a)に対して進退部が先端側に進出している際の処置部の構造を示す拡大図、図11は図10の処置部の変形例を示す拡大図であり、図11(a)は進退部が後退している際の処置部の構造を示す拡大図、図11(b)は同図(a)に対して進退部が先端側に進出している際の処置部の構造を示す拡大図、図12は図11の処置部の変形例を示す拡大図である。
【0055】
本第3の実施の形態は、上記第2の実施の形態において、切欠面に対して開口面をスライド可能に構成している。それ以外の構成は上記第2の実施の形態と同様であるので説明を省略し、同一構成には同じ符号を付して説明する。
【0056】
即ち、図10(a)に示すように本第3の実施の形態の超音波処置装置は、切欠面51に対してこの切欠面51上をスライド可能な進退部53を設けて処置部14Dを構成される。進退部53は、この先端面に吸引路15の開口を形成した開口面52dを設けている。
【0057】
進退部53は、例えば、図示しないリニアモータの駆動により切欠面51に対して長手軸方向にスライド可能に構成されている。尚、この場合、リニアモータは、制御回路35の制御により駆動制御されるようになっている。
そして、処置部14Dは、ねじれ振動を利用した例えば、表1に示すモード3〜6の場合、もしくはマニュアルモードでねじれ振動が出力されている場合において、進退部53が後退して切欠面51が露出されている状態として用いられる。
【0058】
一方、処置部14Dは、例えば、表1に示すモード1の場合、もしくはマニュアルモードで縦振動のみ出力されている場合において、制御回路35の制御によりリニアモータが制御駆動されて進退部53が進出し、図10(b)に示すように切欠面51が隠れた状態として用いられる。
それ以外の構成は、上記第2の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0059】
このように構成される第3の実施の形態の作用について説明する。
上記第1の実施の形態で説明したのと同様に超音波処置装置を使用し、ねじれ振動を利用したモード3〜6にて処置対象組織の生体組織を切開する場合を示す。
【0060】
ここで、上述した図7(b)に示すようにねじれ振動を利用したモード3〜6にて生体組織49を切開する場合、処置部14Dは、切欠面51が軸方向に対して水平であるため、切欠面51からねじれ振動によるキャビテーションが効率よく放出される。
【0061】
このことにより、処置部14Dは、処置対象組織の生体組織49を削り取ることに加えて、切欠面51から発生するキャビテーションによる生体組織49を破壊・乳化することでより素早く処置を行うことができる。
【0062】
一方、図7(a)に示すように縦振動のみを利用したモード1にて生体組織49を穿孔する場合、処置部14Dは、図10(b)に示すように進退部53を進出させて用いる。そして、処置部14Dは、この先端から一様に縦振動によるキャビテーションが放出されることで、生体組織49を穿孔することができる。尚、それ以外の作用は、上記第1の実施の形態と同様なので説明を省略する。
【0063】
尚、処置部14Dは、図示しないが進退部53を含めた外周部を図3で説明した溝21もしくはドリル形状にすることで、縦振動及びモータ回転を利用したモード2で、より硬い生体組織の穿孔を効果的に行うように構成しても良い。
【0064】
尚、本第3の実施の形態の変形例として、図11(a),(b)に示すようにパイプの一部を進退自在とした処置部14Eを設けて構成しても良い。
即ち、図11(a)に示すように処置部14Eは、中空状のパイプの一部を切り欠いて切欠面51eを形成すると共に、この切欠面51e上をスライド可能に進退自在とした進退部53eを設けて構成される。
【0065】
そして、処置部14Eは、ねじれ振動を利用した例えば、表1に示すモード3〜6の場合、もしくはマニュアルモードでねじれ振動が出力されている場合において、進退部53eが後退して切欠面51eが露出されている状態として用いられる。このとき、処置部14Eは、切欠面51eにエネルギが集中してより硬い生体組織の切開が行うことができる。
【0066】
一方、処置部14Eは、例えば、表1に示すモード1の場合、もしくはマニュアルモードで縦振動のみ出力されている場合において、制御回路35の制御によりリニアモータが制御駆動されて進退部53eが進出し、図11(b)に示すように切欠面51eが隠れて通常のハイプとして用いられる。
また、図12に示すように処置部14Fは、切欠面51fを鋸状に形成して構成しても良い。この場合、処置部14Fは、更により硬い生体組織を切り取り易くなる。
【0067】
この結果、本第3の実施の形態の超音波処置装置は、上記第2の実施の形態で説明したのと同様な効果を得ることに加え、縦振動用とねじれ振動用との切り替えが可能となる。
尚、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。
【0068】
[付記]
(付記項1) 軸方向に縦振動可能な縦振動圧電素子及び、この縦振動圧電素子の軸方向に対してねじれる方向に振動可能なねじれ振動圧電素子が積層された超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結し、この超音波振動子で発生した超音波振動を伝達して結石や骨等の生体組織を破砕可能な処置部を設けた超音波伝達部材と、
前記超音波振動子を回動自在に回転させる回動駆動手段と、
前記超音波振動子の前記縦振動圧電素子を駆動する縦振動駆動手段と、
前記超音波振動子の前記ねじれ振動圧電素子を駆動するねじれ振動駆動手段と、
前記縦振動駆動手段と前記ねじれ振動駆動手段と前記回動駆動手段とをそれぞれ独立に制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする超音波処置装置。
【0069】
(付記項2) 前記回動駆動手段の回転速度は、前記ねじれ振動圧電素子で発生したねじれ振動の振動速度より遅いことを特徴とする付記項1に記載の超音波処置装置。
【0070】
(付記項3) 前記超音波伝達部材は、前記処置部に開口して生体組織を吸引するための吸引路を有し、
前記処置部は、前記吸引路から吸引される生体組織に対して前記ねじれ振動によるキャビテーションを発生するためのキャビテーション発生面を形成したことを特徴とする付記項1に記載の超音波処置装置。
【0071】
(付記項4) 前記処置部は、少なくとも長手軸方向の断面の一部が非円形形状であることを特徴とする付記項1に記載の超音波処置装置。
【0072】
(付記項5) 前記超音波伝達部材は、前記処置部の所定部位がスライド可能に形成されたことを特徴とする付記項3に記載の超音波処置装置。
【0073】
(付記項6) 前記処置部の所定部位は、長手軸方向にスライド可能に形成され、長手軸方向に進退自在であることを特徴とする付記項5に記載の超音波処置装置。
【0074】
(付記項7) 超音波振動により結石や骨等の生体組織に対する処置を行う超音波処置装置において、
軸方向に縦振動可能な縦振動圧電素子及び、この縦振動圧電素子の軸方向に対してねじれる方向に振動可能なねじれ振動圧電素子が積層された超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結し、この超音波振動子で発生した超音波振動を伝達して結石や骨等の生体組織を破砕可能な処置部を設けた超音波伝達部材と、
前記超音波振動子を回動自在に回転させる回動駆動手段と、
前記超音波振動子の前記縦振動圧電素子を駆動する縦振動駆動手段と、
前記超音波振動子の前記ねじれ振動圧電素子を駆動するねじれ振動駆動手段と、
前記縦振動駆動手段と前記ねじれ振動駆動手段と前記回動駆動手段とをそれぞれ独立に制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする超音波処置装置。
【0075】
(付記項8) 超音波振動を発生する超音波振動子に連結し、この超音波振動子で発生した超音波振動を伝達して結石や骨等の生体組織を破砕可能な処置部を有し、この処置部の少なくとも長手軸方向の断面の一部が非円形形状であることを特徴とする超音波処置装置。
【0076】
(付記項9) 前記回動駆動手段の回転速度は、前記ねじれ振動圧電素子で発生したねじれ振動の振動速度より遅いことを特徴とする付記項7又は8に記載の超音波処置装置。
【0077】
(付記項10) 前記超音波伝達部材は、前記処置部に開口して生体組織を吸引するための吸引路を有し、
前記処置部は、前記吸引路から吸引される生体組織に対して前記ねじれ振動によるキャビテーションを発生するためのキャビテーション発生面を形成したことを特徴とする付記項7又は8に記載の超音波処置装置。
【0078】
(付記項11) 前記処置部は、少なくとも長手軸方向の断面の一部が非円形形状であることを特徴とする付記項7に記載の超音波処置装置。
【0079】
(付記項12) 前記超音波伝達部材は、前記処置部の所定部位がスライド可能に形成されたことを特徴とする付記項10に記載の超音波処置装置。
【0080】
(付記項13) 前記処置部の所定部位は、長手軸方向にスライド可能に形成され、長手軸方向に進退自在であることを特徴とする付記項12に記載の超音波処置装置。
【0081】
(付記項14) 超音波振動により人体組織及び結石等の人体に存在する異物に対する処置を行う超音波処置装置において、
軸方向に縦振動可能な第1の圧電素子と、前記軸に対してねじれ方向のねじれ振動可能な第2の圧電素子とが積層された超音波振動子と、
前記超音波振動子の超音波振動を伝達可能に一端が前記超音波振動子に連結されるとともに、伝達された超音波振動で人体組織に対する処置を行う処置部が他端に設けられた超音波伝達部材と、
前記超音波振動子全体を回転させる電磁モータと、
前記超音波振動子の前記第1の圧電素子を駆動する縦振動駆動手段と、
前記超音波振動子の前記第2の圧電素子を駆動するねじれ振動駆動手段と、
前記縦振動駆動手段と前記ねじれ振動駆動手段と前記電磁モータとの出力電力を独立に制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする超音波処置装置。
(付記項15) 前記電磁モータの回転速度は、ねじれ振動の振動速度より遅いことを特徴とする付記項14に記載の超音波処置装置。
【0082】
(付記項16) 前記処置部は、先端側に開口して生体組織を吸引するための吸引路を有し、この吸引路より先端側でねじれ振動によるキャビテーションが発する面を形成されていることを特徴とする付記項14に記載の超音波処置装置。
【0083】
(付記項17) 前記処置部は、先端の一部が進退自在であることを特徴とする付記項14に記載の超音波処置装置。
【0084】
(付記項18) 超音波を発生させる超音波振動子を備え、該超音波振動子より発生される超音波振動により人体組織及び結石等の人体に存在する異物に対する処置を行う超音波処置装置において、
一端が前記超音波振動子に接続され、他端が人体組織及び結石等の人体に存在する異物に対する処置を行う処置部を備え、前記処置部の形状の少なくとも一部の長手方向の断面が非円形形状を有することを特徴とする超音波処置装置。
【0085】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、処置する生体組織に応じて縦振動振幅とねじれ振動振幅を任意に変化可能な超音波処置装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の超音波処置装置を示す全体構成図
【図2】図1のモータ部を取り外した際の超音波処置装置を示す全体構成図
【図3】図1の処置部の構造を示す拡大図
【図4】図1の超音波伝達部材とホーンとの接続部付近を示す説明図
【図5】超音波振動子及びモータ部と、超音波振動子に縦振動及びねじれ振動を発生させる部分と、超音波振動子を回動自在に回転させる部分との構成を示す回路ブロック図
【図6】図1の信号発生装置の操作パネルを示す正面図
【図7】本実施の形態の作用を説明する図
【図8】第2の実施の超音波処置装置の処置部の構造を示す拡大図
【図9】図8の処置部の変形例を示す拡大図
【図10】第3の実施の超音波処置装置の処置部の構造を示す拡大図
【図11】図10の処置部の変形例を示す拡大図
【図12】図11の処置部の変形例を示す拡大図
【符号の説明】
1…超音波処置装置
2…超音波振動子
2A…縦振動圧電素子
2B…ねじれ振動圧電素子
3…超音波ハンドピース
4…信号発生装置(超音波駆動信号発生装置)
5…吸引装置
11…ホーン
12…超音波伝達部材
14…処置部
15…吸引路
17…モータ部
18…モータ
19…回転軸
20…スリップリング
32…縦振動用信号発生回路
33…ねじれ振動用信号発生回路
34…モータ駆動回路
35…制御回路
36…操作パネル
Claims (5)
- 軸方向に縦振動可能な縦振動圧電素子及び、この縦振動圧電素子の軸方向に対してねじれる方向に振動可能なねじれ振動圧電素子が積層された超音波振動子と、
前記超音波振動子に連結し、この超音波振動子で発生した超音波振動を伝達して結石や骨等の生体組織を破砕可能な処置部を設けた超音波伝達部材と、
前記超音波振動子を回動自在に回転させる回動駆動手段と、
前記超音波振動子の前記縦振動圧電素子を駆動する縦振動駆動手段と、
前記超音波振動子の前記ねじれ振動圧電素子を駆動するねじれ振動駆動手段と、
前記縦振動駆動手段と前記ねじれ振動駆動手段と前記回動駆動手段とをそれぞれ独立に制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする超音波処置装置。 - 前記制御手段は、前記ねじれ振動圧電素子で発生したねじれ振動の振動速度よりも前記回動駆動手段の回転速度が遅くなるように制御することを特徴とする請求項1に記載の超音波処置装置。
- 前記超音波伝達部材は、前記処置部に開口して生体組織を吸引するための吸引路を有し、
前記処置部は、前記吸引路から吸引される生体組織に対して前記ねじれ振動によるキャビテーションを発生するためのキャビテーション発生面を形成したことを特徴とする請求項1に記載の超音波処置装置。 - 前記処置部は、少なくとも長手軸方向の断面の一部が非円形形状であることを特徴とする請求項1に記載の超音波処置装置。
- 前記超音波伝達部材は、前記処置部の所定部位がスライド可能に形成されたことを特徴とする請求項3に記載の超音波処置装置。
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