JP3561234B2 - 超音波発生伝達装置 - Google Patents
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Description
【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 (5)
- 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。
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