JP3561234B2

JP3561234B2 - 超音波発生伝達装置

Info

Publication number: JP3561234B2
Application number: JP2000388742A
Authority: JP
Inventors: 和成足立; 恒美杉本
Original assignee: Aisin Kiko Co Ltd
Current assignee: Aisin Kiko Co Ltd
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: JP2002186906A; WO2002049776A1; EP1344575A4; EP1344575A1; US20040133103A1; EP1344575B1; US7001335B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、胆石、腎石等の結石の破壊、癌等の細胞破壊、超音波洗浄等に用いるのに好適な超音波発生伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の超音波発生伝達装置が実開昭６２−１５２７０４号公報、実公平５−４６４３０号公報に開示されている。超音波振動部で発振された超音波振動は、複数本の線状部材を束ねた伝達部を介して伝達される。単一の線状部材で構成された伝達部ではその断面積が小さく、十分に超音波振動を伝達できないという欠点がある。複数本の線状部材を束ねる構成は、伝達部の断面積を大きくして前記欠点を解消することを可能にする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実開昭６２−１５２７０４号公報及び実公平５−４６４３０号公報のいずれの装置においても、隣り合う線状部材同士を接触させるように複数本の線状部材を束ねているため、隣り合う線状部材同士の間で擦れて熱が発生する。そのため、実開昭６２−１５２７０４号公報に開示のような発熱防止用の冷却装置が不可欠となり、超音波発生伝達装置が大きくなってしまう。超音波発生伝達装置の大型化は、人体内に挿入して使用される超音波治療器等において特に不都合である。
【０００４】
本発明は、複数本の線状部材を束ねて伝達部を構成した場合にも熱発生を抑制し得る超音波発生伝達装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明は、振動部からの超音波振動を伝達する伝達部を備えた超音波発生伝達装置を対象とし、請求項１の発明では、前記伝達部は、超音波振動を伝達するための複数本の線状部材と、複数本の前記線状部材を互いに離間するように束ねた結束手段と、複数本の前記線状部材及び前記結束手段の周囲を包囲する保護カバーとを備え、前記結束手段は複数本の前記線状部材を超音波振動振幅の節部の付近で結束する構成となっており、該結束手段には互いに離間するように複数の支持孔が設けられ、各支持孔に前記線状部材が挿通されて各線状部材が互いに離間され、前記保護カバーは前記結束手段によって複数本の前記線状部材から離間するように支持された。
【０００６】
束ねられた複数本の線状部材は、互いに離間しているため、超音波振動を伝達している隣合う線状部材の間での熱発生が回避される。また、線状部材は、超音波振動振幅の節部では振動しない。そのため、超音波振動振幅の節部で線状部材を結束している結束手段と線状部材との結束箇所での熱発生が抑制される。また、結束手段によって保護カバーと線状部材とを離間した構成は、線状部材と保護カバーとが接触しない範囲での伝達部の曲げ許容度を高める。また、結束手段は、複数本の前記線状部材を互いに離間するように束ねる手段として簡便である。
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記結束手段における前記支持孔の両開口にはテーパが設けられている。
【０００８】
請求項３の発明では、請求項１又は請求項２の発明において、前記各支持孔には前記線状部材が固定されることなく挿通されている。
【０００９】
請求項４の発明では、請求項１又は請求項２の発明において、前記線状部材と前記結束手段とは前記支持孔にて固定されている。
【００１０】
請求項５の発明では、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項の発明において、前記結束手段の材質は、マグネシウム系金属である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、超音波治療器に好適な構造の超音波発生伝達装置１０を示す。超音波発生伝達装置１０は、超音波を発生する振動部１１と、振動部１１に結合された挿入管１２とからなる。
【００１４】
振動部１１は、電気信号の供給によって発振する振動子１３と、振動子１３に連結された円錐形状のホーン１４とを備えている。振動部１１には例えばランジュバン振動子が用いられている。ホーン１４は、振動子１３で発振された超音波振動を増幅する。
【００１５】
挿入管１２は、単線形状の複数本の線状部材１５と、複数本の線状部材１５を結束する円板形状の複数の結束板１６と、複数の結束板１６の先端部に連結された作動部１７と、複数本の線状部材１５及び複数の結束板１６の周囲を包囲する保護カバー１８とからなる。断面円形状の線状部材１５は、ホーン１４で増幅された超音波振動を作動部１７に伝達する。複数本の線状部材１５を介して超音波振動を伝達された作動部１７は、患部に接触させてその切開や破砕を行なう。
【００１６】
線状部材１５は、超音波振動の伝達効率の良い、かつ曲げ易い材質を用いて作られる。線状部材１５の好適な材質は、例えばステレンス鋼、チタン合金あるいは弾性合金等である。結束板１６の材質としては、軽量かつ高強度の材質、例えばマグネシウム金属、あるいはマグネシウムを主材とする金属が用いられる。以下、これらの金属をマグネシウム系金属という。保護カバー１８は、曲げ易い弾性材、例えば合成樹脂から作られている。
【００１７】
図３に示すように、結束板１６には複数の支持孔１６１が互いに離間するように結束板１６の厚み方向に貫設されている。円形状の支持孔１６１は、円板形状の結束板１６の中心に円中心を持つ一対の円（図示略）上に配列されている。支持孔１６１は、各円上で等間隔に配列されている。図２に示すように、各支持孔１６１には線状部材１５が固定することなく単に挿通されている。なお、図示の例では前記の円の中心に線状部材１５が挿通されていないが、前記の円の中心に線状部材１５を挿通してもよい。
【００１８】
各線状部材１５の基端部は、応力的に一番小さいホーン１４の先端部に溶接によって結合されており、各線状部材１５の先端部には作動部１７が溶接によって結合されている。即ち、複数本の線状部材１５の中間部は、互いに離間するように結束板１６によって結束されており、複数本の線状部材１５の両端は、ホーン１４及び作動部１７によって互い離間するように結束されている。
【００１９】
図１に示す曲線Ｅは、振動子１３の発振によって生じる超音波振動振幅の分布曲線を表し、曲線Ｄは応力の分布曲線を表す。曲線ＥにおけるＥ１は、超音波振動振幅の節部の位置であり、曲線ＥにおけるＥ２は、超音波振動振幅の腹部の位置である。ホーン１４と線状部材１５との結合部は、超音波振動振幅の腹部Ｅ２の位置となるように設定されており、作動部１７と線状部材１５との結合部は、超音波振動振幅の腹部Ｅ２の位置となるように設定されている。即ち、振動子１３の発振時には曲線Ｅで示す定在波が線状部材１５に生じる。
【００２０】
結束板１６は、超音波振動振幅の節部Ｅ１の位置で複数本の線状部材１５を結束している。結束板１６の厚みの中心は、超音波振動振幅の節部Ｅ１の位置に一致させてある。本実施の形態では、線状部材１５の長さの範囲内における超音波振動振幅の全ての節部Ｅ１の位置に結束板１６が配設されている。保護カバー１８は、節部Ｅ１の位置で複数本の線状部材１５を互いに離間して結束する結束板１６の周面に結合されており、挿入管１２がある程度曲げられた場合にも、保護カバー１８と線状部材１５とが接触しないようになっている。
【００２１】
第１の実施の形態では以下の効果が得られる。
（１−１）結束手段である結束板１６によって束ねられた複数本の線状部材１５は、互いに離間している。そのため、超音波振動を伝達している線状部材１５同士が擦れ合うことはなく、線状部材１５同士の擦れ合いによる熱発生は生じない。このような熱発生の回避は、振動部１１からの超音波振動を伝達する伝達部となる挿入管１２を冷却するための冷却手段を不要にする。従って、冷却手段の採用による超音波発生伝達装置の大型化の問題は解消される。
【００２２】
（１−２）線状部材１５は、超音波振動振幅の節部Ｅ１では振動しない。そのため、超音波振動振幅の節部Ｅ１で線状部材１５を固定することなく結束している結束板１６と線状部材１５との間での擦れは殆ど生じない。従って、結束板１６と線状部材１５との間での擦れによる熱発生が抑制される。
【００２３】
（１−３）実公平５−４６４３０号公報の装置のように、超音波振動振幅の腹部Ｅ２で複数の線状部材１５を結束した場合、この振動する腹部という結束箇所での断面積が増加するため、この結束箇所での適正な断面積の計算（境界条件の計算）が複雑になる。このような計算の複雑化は、装置の設計を難しくする。超音波振動振幅の振動しない節部Ｅ１で複数の線状部材１５を結束する本実施の形態では、結束板１６の断面積（図２に示す断面の面積）を前記したような意味での境界条件として計算する必要がない。従って、装置の設計が実公平５−４６４３０号公報の装置に比べて簡単になる。
【００２４】
（１−４）接触阻止手段である結束板１６の配置位置は、超音波振動振幅の節部Ｅ１の位置であるため、線状部材１５の振動が保護カバー１８に伝わることはない。従って、保護カバー１８は、線状部材１５の先端部以外の箇所の振動部分が超音波発生伝達装置１０以外の物に接触しないようにするという本来の役割を果たし得る。
【００２５】
（１−５）実公平５−４６４３０号公報の装置を用いて患部の切開あるいは破砕を行なう場合、挿入管を撓ませて挿入管の挿入管を患部に到達させることもある。しかし、実公平５−４６４３０号公報の装置を撓ませた場合には、複数の線状部材を結束している結束部が保護カバーに接触するおそれがある。この結束部は、超音波振動振幅の腹部の位置であるため、この結束部に接触した保護カバーの箇所が摩耗したり、熱で溶けるといった問題が生じる。
【００２６】
本実施の形態では、保護カバー１８は、線状部材１５の長さの範囲内における超音波振動振幅の全ての節部Ｅ１の位置にある結束板１６によっていずれの線状部材１５からも離間するように支持されている。即ち、線状部材１５の両端部を除いた線状部材１５の長さの範囲における超音波振動振幅の全ての腹部Ｅ２は、隣合う結束板１６の間に位置することになる。従って、挿入管１２を撓ませた場合にも、超音波振動振幅の腹部Ｅ２が保護カバー１８に接触するおそれが非常に少なくなる。即ち、超音波振動振幅の節部Ｅ１に配設された結束板１６によって線状部材１５から離間するように保護カバー１８を支持した構成は、線状部材１５と保護カバー１８とが接触しない範囲での挿入管１２の曲げ許容度を高める。
【００２７】
（１−６）線状部材１５を挿通するための支持孔１６１を備えた結束板１６の形成は容易である。複数本の線状部材１５を互いに離間して挿通させる結束板１６は、複数本の線状部材１５を互いに離間するように束ねる結束手段として簡便である。
【００２８】
（１−７）超音波治療器に好適な構造の超音波発生伝達装置１０は、操作性の観点から軽量化を要求される。軽量かつ高強度のマグネシウム系金属は、結束板１６の材質として好適である。
【００２９】
次に、図４の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。
結束板１６の支持孔１６１の両開口にはテーパ１６２，１６３が設けてある。結束板１６の厚みが第１の実施の形態の場合と同じとすると、線状部材１５に対する結束板１６の接触範囲は、第１の実施の形態の場合よりも短くなる。この実施の形態においても、結束板１６の厚みの中心が超音波振動振幅の節部Ｅ１の位置に一致させてある。従って、線状部材１５と結束板１６との接触箇所が超音波振動振幅の節部Ｅ１の位置から最大にずれる長さΔ（図４に示す）は、第１の実施の形態の場合よりも短くなる。振動している線状部材１５と結束板１６との間の擦れ度合いは、ずれ長さΔが大きくなるほど大きくなり、発熱や摩耗の発生のおそれが大きくなる。従って、このずれ長さΔは短いほどよく、テーパ１６２，１６３は、ずれ長さΔを短くする上で簡便な手段である。
【００３０】
次に、図５の第３の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。
この実施の形態におけるマグネシウム系金属製の結束板１６Ａは、超音波振動振幅の腹部Ｅ２の位置に配置されている。線状部材１５と結束板１６Ａとは支持孔１６１にて溶接して固定されている。保護カバー１８は、超音波振動振幅の節部Ｅ１の位置に配置されたマグネシウム系金属製の支持リング１９の外周面に結合されている。全ての線状部材１５は、支持リング１９の内側に挿通されている。結束手段である結束板１６Ａと保護カバー１８とは離間させてある。
【００３１】
第３の実施の形態では、第１の実施の形態における（１−１）項、（１−６）項及び（１−７）項と同じ効果が得られる。又、支持リング１９は、線状部材１５と保護カバー１８との接触を防止する役割を果たす。接触阻止手段である支持リング１９の内周面は、一部の線状部材１５に接触するが、支持リング１９の配置位置は、超音波振動振幅の節部Ｅ１の位置であるため、線状部材１５の振動が保護カバー１８に伝わることはない。従って、支持リング１９は、第１の実施の形態における（１−４）項と同様の効果をもたらす。又、支持リング１９は、線状部材１５と保護カバー１８とが接触しない範囲での挿入管１２の曲げ許容度を高める。
【００３２】
本発明では以下のような実施の形態も可能である。
（１）結束板１６と線状部材１５とを溶接等によって固定すること。
（２）超音波振動振幅の節部Ｅ１の位置から少しずれた位置に結束板１６を配置すること。
【００３３】
（３）線状部材１５の長さの範囲内における超音波振動振幅の節部Ｅ１の位置に対し、結束板１６を間欠的に配置すること。即ち、挿入管１２に求められている曲げ易さに対応しつつ、保護カバー１８と線状部材１５とが接触しないようにできる場合には、線状部材１５の長さの範囲内における超音波振動振幅の全ての節部Ｅ１の位置に結束板１６を配置する必要はない。
【００３４】
（４）第２の実施の形態におけるテーパ１６２，１６３を交差させ、結束板１６と線状部材１５とを線接触させること。
（５）結束板１６，１６Ａを線状部材１５と同じ材料で形成すること。
【００３５】
前記した実施の形態から把握できる請求項記載以外の発明について以下に記載する。
〔１〕複数本の前記線状部材は、前記結束板に対して固定することなく挿通されている。
【００３６】
〔２〕複数本の前記線状部材と前記結束板とは結合して固定されている。
〔３〕前記結束板の材質は、マグネシウム系金属である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、複数本の線状部材を互いに離間するように束ねたので、複数本の線状部材を束ねて伝達部を構成した場合にも熱発生を抑制し得るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示し、要部拡大断面図及びグラフを組み込んだ側断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】結束板１６の斜視図。
【図４】第２の実施の形態を示す要部拡大側断面図。
【図５】第３の実施の形態を示し、要部拡大断面図及びグラフを組み込んだ側断面図。
【符号の説明】
１０…超音波発生伝達装置。１１…振動部。１２…伝達部となる挿入管。１５…線状部材。１６…接触阻止手段及び結束手段となる結束板。１６Ａ…結束手段となる結束板。１８…保護カバー。１９…接触阻止手段となる支持リング。

Claims

振動部からの超音波振動を伝達する伝達部を備えた超音波発生伝達装置において、
前記伝達部は、
超音波振動を伝達するための複数本の線状部材と、
複数本の前記線状部材を互いに離間するように束ねた結束手段と、
複数本の前記線状部材及び前記結束手段の周囲を包囲する保護カバーとを備え、
前記結束手段は複数本の前記線状部材を超音波振動振幅の節部の付近で結束する構成となっており、該結束手段には互いに離間するように複数の支持孔が設けられ、各支持孔に前記線状部材が挿通されて各線状部材が互いに離間され、前記保護カバーは前記結束手段によって複数本の前記線状部材から離間するように支持された超音波発生伝達装置。
前記結束手段における前記支持孔の両開口にはテーパが設けられている請求項１に記載の超音波発生伝達装置。
前記各支持孔には前記線状部材が固定されることなく挿通されている請求項１又は請求項２に記載の超音波発生伝達装置。
前記線状部材と前記結束手段とは前記支持孔にて固定されている請求項１又は請求項２に記載の超音波発生伝達装置。
前記結束手段の材質は、マグネシウム系金属である請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の超音波発生伝達装置。