JP2004275592A

JP2004275592A - Complex vibration ultrasonic hand piece

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Publication number: JP2004275592A
Application number: JP2003073908A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Ota; 英史大田; Yuichiro Sato; 裕一郎佐藤
Original assignee: MIWATEC KK; Miwatec Co Ltd
Current assignee: MIWATEC KK; Miwatec Co Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly precise surgical operation having superior operability, safety and operation efficiency by converting vertical vibration transmitted from an ultrasonic vibrating mechanism, outputting vertical-twisting synthetic vibration in a surgical knife part in the tip of an ultrasonic hone and reducing the displacement speed of non-working surface in the surgical knife than the speed of the working surface. <P>SOLUTION: This complex vibration ultrasonic hand piece is provided with an ultrasonic vibrating mechanism comprising a vertical vibration element, a lining plate, and a front surface plate and outputting ultrasonic vibration; a hone connected to the ultrasonic vibrating mechanism and amplifying the transmitted vibration; a vibration converting mechanism converting the vibration transmitted from the ultrasonic vibrating mechanism into the synthetic vibration comprising a vertical vibration in the direction of the central axis of the hone and a twisting vibration using the central axis of the hone as a fulcrum; and the surgical knife part having a working face and provided in the hone tip. The vibration converting mechanism comprises one or more groove parts formed around the circumferential surface of the hone or the lining plate. The surgical knife part is provided with an amplification adjusting mechanism and the tip of the surgical knife part is formed with a gradient. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、複合振動超音波ハンドピ−スに係り、詳しくは振動源からの縦振動を変換してホ−ン先端においてホーンの中心軸方向の縦振動とホーンの中心軸を支点とする捩れ振動とからなる合成振動を生成する一方、ホーン先端のメス部には、前記合成振動における捩れ振動の振幅調整機構を形成してメス部における作業面の振幅を所定値に設定するとともに作業面後背部の往復回転速度が作業面の速度より減速されるようにした複合振動超音波ハンドピ−スに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超音波ハンドピ−スは、従来より外科分野における各種手術具の一つとして、あるいはまた、各種素材の加工用機器として使用されている。
図１０は、手術具としての従来の超音波ハンドピ−スを示し、超音波発振回路によって高周波を発生させ、その高周波電力を図１０（ａ）に示すようなハンドピ−ス部１によりメス部４ａの機械的超音波振動に変換するようになっている。すなわち、図示のハンドピ−ス部１にはその外郭をなす管状部材２内に図１０（ｂ）に示すような振動機構３（電歪型、磁歪型）が内蔵され、これが管状部材２から突出するホ−ン４に固定された構成を有している。
この振動機構３は、振動子３ａとその両端に取り付けた金属製の裏打ち板３ｂおよび前面板３ｃとにより構成されており、図外の超音波発振回路から供給された高周波電力は、この振動機構３で機械的振動に変換され、その機械的振動はメス部であるホ−ン４の先端４ｂに伝達される。
また、図において、５は手術部位に対して生理食塩水などを供給するイリゲ−ションパイプ、６は吸引口４ｂから血液、手術に伴い発生する切除細片等を回収するための吸引パイプである。なお、この吸引パイプ６に替えて、図１０（ｃ）に示すように振動機構３の中央部に吸引口４ｂと連通する吸引経路３ｄを形成し、振動機構３の冷却機能を兼備させることがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の超音波ハンドピ−スにあっては、生体における手術、各種素材の加工等において作業部となるホ−ン先端の振動は、超音波発振機構を構成する振動素子により規制されることになる。例えば、振動素子の特性が軸方向に沿ったいわゆる縦振動である場合、ホ−ン先端には縦振動が生成されることになる。しかしながら、外科手術あるいは各種素材の加工においても、切削等の所要作業の効率を図り、あるいは微細な作業を切れ味よくスム−ズになすために作業部には縦振動に加えて、軸まわりに反復回動するいわゆる捩れ振動が求められる。このため、振動機構の振動素子を縦振動素子と捩れ振動素子により構成して、縦−捩れの合成振動を得る構成も考えられるが、超音波発振機構の構造が複雑となり、重量も増加するので使い勝手が悪くなるばかりか、高周波電力の出力系統の負荷も増大するので、製造コストのみならずランニングコストの面でも問題もあって実用化にはいたっていないのが現状である。
【０００４】
また、生体の硬組織の切削には、従来ドリルが用いられてきたが、神経や血管などが複雑に錯綜する部位ではドリルの回転により神経や血管を巻き込む虞がある。このため、神経や血管の近傍では使用できず、手術が不可能とされるケースが少なくなかった。さらに、従来は、作業面の振幅調整にはホーン径の選択によらざるを得ないうえ、メス部の作業面の振幅を大きくすると作業面の裏側すなわち後背部の振幅も大きくなり、治療部位の周辺組織を損傷してしまう恐れがあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、簡素な構成により縦振動と捩れ振動との合成による複合振動を得られる超音波ハンドピースを提供して手術等における精細な作業を可能にし、かつメス部の振幅をメス部の作業面の後背部に形成する切欠部の大きさにより自在に調節できるようにして上記従来の課題を解決しようとするものである。
すなわち、本願に係る複合振動超音波ハンドピースは、
縦振動素子とこの両端に取り付けた裏打ち板および前面板からなり、所定周波数の超音波振動を出力する超音波発振機構と、この超音波発振機構に連結されて前記超音波発振機構から伝達される振動を増幅するための１／２波長以上のホ−ンと、前記超音波発振機構から伝達される振動をホーンの中心軸方向の縦振動とホーンの中心軸を支点とする捩れ振動とからなる合成振動に変換する振動変換機構と、前記ホーン先端に設けられたメス部と、を具えてなり、
前記振動変換機構は、前記ホ−ン先端と音波発振機構の電歪素子との間においてホーン、超音波発振機構、またはホーンと超音波発振機構との間に介装される部材のいずれかの外側面に形成した１以上の溝部で構成するとともに、前記メス部は先端面と生体組織の処理をなす作業面とこの作業面の後背部とからなり、前記後背部の先端隅部に振幅調整機構としての切欠部を形成したことを特徴としている。
【０００６】
上記において、作業面はメス部端において中心軸より外方に突出形成した凸部の突出面に前記中心軸と平行に形成することがある。
【０００７】
また、上記いずれかにおいて、メス部の先端面は作業面に対して９０度以下の所定角度を有するように構成することがある。
【０００８】
さらに、上記いずれかにおいて、作業面はその表面に凹凸部を具えるように構成することがある。
【０００９】
またさらに、上記のいずれかにおいて、前記溝部は螺旋状に形成することがある。
【００１０】
また、上記いずれかにおいて、前記溝部は複数並設してなり、前記ホ−ンおよびまたは前記超音波発振機構の中心軸に対して周面において所定の偏向角αを有していて、この偏向角αを０＜α＜９０度に設定することがある。
【００１１】
また、上記いずれかにおいて、溝部は捩れ振動の腹位置近傍に設ける構成となすことがある。
【００１２】
さらに、上記いずれかにおいて、溝部と超音波発振機構の電歪素子との間には捩れ振動衰減手段を設け、この捩れ振動衰減手段を溝部が形成される周面部より大きい径の周面部により構成することがある。
【００１３】
また、上記いずれかにおいて、溝部と超音波発振機構の電歪素子との間には捩れ振動衰減手段を設け、この捩れ振動衰減手段は、溝部における断面積（軸方向に対する縦断面）より大きい断面積を有する緩衝部により構成することがある。
【００１４】
そして、上記いずれかにおいて、振動変換機構は、ホーンと超音波発振機構との間に着脱自在に介装される本体部とこの本体部周面に形成した溝部とにより構成することがある。
【００１５】
【発明の実施形態】
以下、本願発明の実施形態を説明する。
図１は、本願発明の第１実施形態に係る超音波ハンドピ−スの側面図である。図において、１１は超音波ハンドピ−スであり、超音波発振機構１２とこれに接合される超音波ホ−ン１３とを具えており、これらは不図示の外筒に嵌挿されている。超音波発振機構１２は、縦振動素子１４とこの両端に設置される前板１５および裏打ち板１６を有している。
【００１６】
超音波ホ−ン１３の端部近傍には、前記超音波発振機構１２から伝達される振動を超音波ホ−ン１３の中心軸方向の縦振動と超音波ホ−ン１３の中心軸を支点とする捩れ振動とからなる合成振動（縦−捩れの）に変換する振動変換機構１７が設けられている。
また、３０は超音波ホ−ン１３の先端に設けられたメス部である。
【００１７】
振動変換機構１７は、該実施形態では、図２に示すように超音波ホ−ン１３の周面を巻回するように形成された複数の溝部１７ａにより構成されている。
これら複数の溝部１７ａは、それぞれ所定間隔をもって並列に刻設されていて、周面において超音波ホ−ン１３の中心軸Ｘ−Ｘと所定の偏向角αを有していて、この角度αは０度＜α＜９０度の範囲に設定されている。また、溝部１７ａはの形状は、長方形をなしていてその幅は０．５〜５ｍｍに、長さは３〜３０ｍｍに、そして深さは０．５ｍｍ以上の範囲に設定されている。なお、振動変換機構１７としての溝部の設定位置は、ホーン周面に限られることはなく、ホ−ン先端と音波発振機構の電歪素子との間においてホーン、音波発振機構、またはホーンと音波発振機構との間に介装される部材のいずれかの外側面に形成することができる。
【００１８】
図３は、前記メス部３０の各種実施形態に係る側面図であり、図３（ａ）においてメス部３０は超音波ホーン１３先端に形成されていて、生体骨等の切削をなす作業面３１と、この作業面３１の後背部の隅部に形成される振幅調整機構としての切欠部３２と、作業面３１に対して９０度未満の傾斜角を有する先端面３３とを具えている。作業面３１の表面には凹凸部３１ａが形成されていて、生体骨等の切削を容易にしている。
【００１９】
そして、図３（ｂ）に示す実施形態では、作業面３１はメス部３０の先端に形成した凸部３４の突出面に形成されていて、メス部３０（超音波ホーン１３）の中心軸と平行になっている。また、前記と同様に、作業面３１の表面には凹凸部３１ａが形成されていて、生体骨等の切削を容易にしている。作業面３１の後背部すなわち、中心軸をはさんで凸部３４とは反対側のメス部隅部には振幅調整機構としての切欠部３２が形成されている。
さらに、メス部３０の先端面３３は、作業面に対して傾斜角を有するように形成されていてこの傾斜角度は９０度以内に設定されるが、このように先端面を傾斜させるのは、前記実施形態と同様に生体組織における切削、切除等の処理動作を容易にするためであるから、傾斜角度はそれらの条件を勘案して所定角度に設定されることになる。
【００２０】
図４は、前記図３（ｂ）に示したメス３０の一部切欠斜視図であり、前述のようにメス部３０は、超音波ホーン（チップ）１３の先端に形成されていて、作業面３０は超音波ホーン（チップ）１３の先端において中心軸から外方に突出する凸部３４の突出面に中心軸と平行となるように形成されており、表面には前記の凹凸部３１ａが形成されている。そして、メス先端面３３は、作業面３１に対して所定の角度で傾いて形成されている。そして、凸部４の後背部には振幅調整機構としての切欠部３２を具えている。
【００２１】
メス部先端における前記切欠部３２は、メス部３０の振幅すなわち捩れ振動の振幅を調整するため、具体的には作業面の振幅を大きくする一方、作業面の後背部の振幅を減少するために形成される。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、メス先端において作業面３１の後背部の隅部を斜めに切り欠くと、同じ条件下で切欠部３２のない場合に比べて作業面３１の振幅が大きくなることが実験で確認されている。しかしながら、現時点では切欠部３２の作業面３１との関係での作用の理論的解析は未了であり、切欠部３２の面積あるいは斜角等と振幅の相関関係等の解明も今後の研究に待たざるを得ないところである。
【００２２】
一方、振幅調整機構としての切欠部３２がそれ自身の振幅を減少させる機序を図５により説明する。図５（ａ）は切欠部が形成されていないメス部先端面の正面図、同（ｂ）は側面図である。同図において、は超音波ホーン（チップ）１３の先端にメス部３０が形成されていて、凸部３４の突出面に凹凸部を有する作業面が中心軸４０と平行に形成されている。捻り振動により、図５（ａ）に示すようにメスの先端面は中心軸４０を中心に往復動するが、このとき作業面３１の後背部の回転角はαである。これに対して、図５（ｃ）、（ｄ）は、図３（ｂ）に示すメス部３０のそれぞれ先端面の正面図および側面図である。ここに示されるメス部には、
切欠部３２が形成されており、図５（ｃ）において、３２ａは切欠部３２の形成により先端面３３から消失した部分である。捻り振動により先端面３３は中心軸４を中心に往復回動をなすが、このとき先端面３３の上端（図で３３の上辺）の回動角はβである。ここで、前記αとβを比較するとβの値は小さいが、その差は先端面３３における消失部分３２ａにより先端面３３の上端（図で３３の上辺）が中心軸４０に近づいた分に相当する。
以上のように、切欠部３２の形成により作業面３１の後背部の振幅は減少する。
このことは、特に微細な手術作業において意義を有する。すなわち、作業面の後背部が作業中に生体組織へ接触するようなことがあっても振幅が小さくなっているため、組織に重大な損傷を与える虞が防止できるからである。
【００２３】
次に、作業面３１に対して傾きをもって形成されたメス部の先端面３３の作用効果を図６により説明する。
図６（ａ）に示すメス部３０は、先端面３３と作業面３１との角度が９０度に設定されているので、例えば切削時に先端面３３が生体骨Ｂに当たってしまい作業面３１の切削動作が円滑に為し得ない不都合が生じ、特に切削の深度が増すにしたがいその不都合は顕著となり精細な手術作業の障害となる。
一方、図６（ｂ）に示すメス部３０は、図３（ｂ）および図４に示す構成を具備しており、先端面３３は作業面３１に対して所定の角度の傾きを有しているから、作業面３１による生体骨Ｂの切削時に先端面３３が生体骨Ｂに当接して作業面３１の切削動作に支障を来たす虞が解消される。
【００２４】
図７は、図３（ｂ）および図４に示すメス部３０の製作工程の一例を示す側面図である。メス３０における点Ｓを支点として作業面３１の後背部の隅部３５および先端面３３を切削して、振幅調整機構としての切欠部３２を形成するとともに先端面３３が作業面３１に対して傾きを形成していく。この一連の切削は、振幅と周波数を調整しつつ実行する。凸部３４と切欠部３２との割合によりメス部３０の捻り振動の振幅が決まる。例えば、凸部３４を一定とする場合、切欠部３２を大きくすると振幅は大きくなる。また、先端面３３の切削により周波数の調整をなすことができる。すなわち、先端面３３の切り取りによりメス部の軸方向長さが短くなるにつれて周波数は高くなる。以上のような条件を勘案しつつ切削加工を施して所望の性能を備えるメス部を形成する。
【００２５】
さて、振動変換機構１７に関しては、前述の実施形態では、並設された複数の溝部により構成する場合を述べたが、この溝部は、図８に示すように超音波ホ−ン１３の表面を周回するように形成した１本の溝１７ｂで構成してもよい。ただし、この溝１７ｂも、周面において超音波ホ−ン１３の中心軸と所定の偏向角αを有していて、この角度αは０度＜α＜９０度の範囲に設定される。また、この溝１７ｂの幅、深さも、前記実施形態と同様に、それぞれ０．５〜５ｍｍ、０．５ｍｍ以上の範囲に設定される。
【００２６】
図９は、第２実施形態に係る超音波ホ−ンの側面図である。
該実施形態では、振動変換機構１７は、超音波ホ−ン１３の表面を周回するように形成した螺旋状溝部１７ｃにより構成されている。そして、この螺旋状溝部１７ｃも前記同様に周面において超音波ホ−ン１３の中心軸と所定の偏向角αを有していて、この角度αは０度＜α＜９０度の範囲に設定される。
また、溝の幅、深さも、前記実施形態と同様に、それぞれ０．５〜５ｍｍ、０．５ｍｍ以上の範囲に設定される。
【００２７】
図１０は、第３実施形態に係る超音波ホ−ンの側面図である。
この実施形態では、図に示すように振動変換機構１７は、超音波ホ−ン１３と超音波発振機構１２との間に着脱自在に介装される本体部１８とこの本体部１８周面に形成した１以上の溝部１７ａとで構成されている。
本体部１８は、図示のように超音波ホ−ン１３および超音波発振機構１２における裏打ち板１６とボルト１９、１９によりそれぞれ着脱自在に連結されている。該実施形態では、振動変換機構１７の取り外しが簡単にできるので、例えば、縦振動のみで使用したい場合には、振動変換機構１７を取り外して、超音波ホ−ン１３と超音波発振機構１２を直結すれば良いという利点を有している。
【００２８】
図１０では、本体部１８に形成する溝部は、本体部１８の周面を巻回するよに形成した並列する複数の溝部１７ａで構成しているが、前述の各実施形態に係る図８、図９に示すように、本体部１８の表面を周回するように形成した１本の溝１７ｂ、あるいは本体部１８の表面を周回するように形成した螺旋状溝部１７ｃにより構成することができる。
【００２９】
図１１は、超音波ホ−ン１３の先端における動作を示す図で、振動変換機構１７における縦振動の変換により生成された縦振動および捩れ振動の合成により、超音波ホ−ン１３の先端は中心軸回りに矢符Ａ方向の高速往復回動（捩れ振動）をなす一方、中心軸に沿って矢符Ｂ方向の高速往復動（縦振動）をなすことになる。
【００３０】
超音波ホ−ン１３の先端に上述のような合成運動を得ることは、例えば外科手術における生体骨の切削等に大きな利点をもたらすことになる。
すなわち、従来生体骨の切削には、鋸タイプあるいは回転ドリルタイプ等の手術具が多く使用されているが、神経組織、血管等を破損する虞のある部位では超音波メスが適している。
しかしながら、従来の超音波メスでは軸方向に沿った往復動であるため、メス先が組織深部に侵入する場合、メスの側部が組織に接触圧迫されてメスの運動が減衰されるという問題が生じる。
【００３１】
しかるに、本願発明に係る超音波ホ−ンにあっては、その先端では高速往復回動と高速往復動が合成されるため、生体骨の切削等は極めてスム−ズになすことができる。すなわち、図１２は、本願発明に係る超音波ハンドピ−ス（超音波メス）による生体骨の切削動作を示す模式図であり、メス（ホ−ン）１３先端には縦振動に加えて、捩れ振動が出力されているので、メス（ホ−ン）１３には矢符Ａ方向の高速往復回動（捩れ振動）が生じる。このため、メス（ホ−ン）１３先端の側端部１３ａが生体骨を切削するので、メス（ホ−ン）１３先端と生体骨２０との間には間隙Ｋが形成されるので生体骨の深部にわたり切削を成す場合にも極めてスム−ズになすことができる。また、メス先端の縦振動による切削作用も、捩れモ−メントを伴うため組織の剪断効率が著しく向上するばかりか、切削作用における尖鋭度いわゆる切れ味も格段に良好となるため、切削部位の組織には圧壊等が生ぜず、綺麗な状態の切削を実現できる。
以上は、外科手術の場合を説明したが、これに限らず、各種の素材の加工においても同様の効果を期待できることは勿論である。
【００３２】
本願発明に係る振動変換機構の機序作用の全容についての解明は、各種実験デ−タの解析によりなしつつあるが、溝部による振動変換の作用は、現在時点では次のように推測され得る。図１２に示すように溝部１７ａは縦振動により変形を繰り返し、この変形に際して縦方向の成分の一部が捩れ方向に変換されるものと考えられる。すなわち、図１３（ａ）において、溝部１７ａには矢符Ｓに示す縦振動による応力が作用し、このため溝部１７ａは実線で示す状態から点線で示す状態への変形を繰り返すことになる。これを、特定箇所で示すと、溝部１７ａの角部Ａは、矢符Ｂに示すように原位置とＡ’点との間で往復動を繰り返す。そしてこのことは、溝部の全部位で生じていることになる。図１３（ｂ）は、前記角部Ａの軌跡をＹ軸を縦方向運動、Ｘ軸を横方向運動としたグラフに角部Ａの上記運動の軌跡を表示した図である。これによれば、角部Ａは縦方向に加え横方向にも移動しつつ原点とＡ’点との間を往復動しており、横方向における往復動が捩れ振動成分として生じるものと理解される。
かくして、本体部１８には縦振動と捩れ振動による合成振動が生成され、この合成振動が超音波ホ−ンの先端において出力されることになる。
【００３３】
超音波ホ−ンの先端において得られる縦振動と捩れ振動による合成振動に対して、現時点では以下の条件が影響を及ぼすことが実験により判明しているが、現在のところ詳細なデ−タを採集して条件と合成振動との関係式を構築中である。
ａ：溝の幅、長さ、深さおよび中心軸との角度
ｂ：溝の軸方向における位置
ｃ：超音波ホ−ンの形状
ｄ：溝の数
【００３４】
なお、振動変換は、図１４に示す螺旋体によっても得られることが知見されている。図において、２１は、超音波ホ−ン１３ａにおいて一体に形成された螺旋部である。
【００３５】
本願発明において、図１６の模式図に示すように、捩れ振動は縦振動成分の一部を曲げることで、縦方向とは異なる方向への振動を生成することにより得ている。図１５において、縦振動成分を溝部１により捩れ方向に曲げた時、その成分は縦波と横波との合成となるが、この合成を理論的（数学的）に表現する困難であるため縦波、横波の各成分をベクトル的に示してある。
【００３６】
縦振動から捩れ振動を生成するための溝部は、図１６に示すように捩れ振動の腹位置（その近傍を含む）に設けられている。図において、２は、チタン合金による超音波ホ−ン、３は超音波振動子（不図示）と超音波ホ−ン１との間に介装される裏打ち板であり、溝部１は超音波ホ−ン１の周面において、捩れ振動の腹位置の近傍範囲４内に複数並設されていて、各溝部はホ−ンの中心軸に対して周面において所定の偏向角α（０＜α＜９０度）を有している。
【００３７】
図１６は、実験結果による、溝部の位置と縦振動、捩れ振動の相関関係を示す図であるが、図１６（ａ）において、溝部１は振動の腹位置から若干振動子寄りに設置されていて、図示のように捩れ振動周波数は腹位置にある場合より下がっている。また、図１６（ｂ）において、溝部１は振動の腹位置から若干ホ−ン先端寄りに設置されていて、図示のように捩れ振動周波数は腹位置にある場合より上がっている。そして、図１６（ｃ）において、溝部１は振動の腹位置に設置されていて、この場合縦振動と捩れのそれぞれの振動周波数は一致していて、縦−捩れの振動がそれぞれに共存していて最も好ましい合成振動を得られることになる。
【００３８】
上述のように、縦−捩れ振動の合成振動を好ましい状態で得るには、縦振動と捩れ振動を共存させる必要があるが、このためにはそれぞれ固有の周波数をほぼ一致させることを要し、この条件が大きく崩れるといずれかの振動が消滅してしまう。なお、それぞれの周波数が完全に一致する必要はなく、一致が起こる腹位置近傍であれば、それぞれの周波数を近付けるといずれかに引き込まれて周波数が一致する現象が生じる。
【００３９】
さて、捩れ振動は、縦振動における、縦波（変位が振動の進行方向である波で）と横波（変位が振動の進行方向にに対して垂直な波）との合成振動であるが、同一周波数で振動させた場合、縦波速度と横波速度の相違により縦波と横波とでは半波長の長さが異なってきて、縦振動に比較して捩れ振動の半波長の長さが短くなる。したがって、上述のように好ましい合成振動（捩れ振動）を得るには、捩れ振動を発生するチップ（ホ−ンおよび裏打ち板）の設計にあたっては、縦振動と捩れ振動との周波数を一致させる必要があり、この条件により溝部の設定位置はおのずと所定位置、すなわち捩れ振動の腹位置となる。
【００４０】
溝部１を捩れ振動の腹位置近傍に設けることにより、溝の性状、形態を変えることにより、縦振動と捩れ振動との比率を種々変換することができる。
すなわち、図１７は、溝部１のホ−ン中心軸に対する偏向角αを種々変えた場合の縦振動と捩れ振動との比率の変化を示す模式図である。
図において、（ａ）では、α＝２０度、（ｂ）では、α＝４５度、（ｃ）では、α＝６０度に設定されている。実験によれば、（ｂ）において、縦振動と捩れ振動は均衡しており、（ａ）では捩れ振動が勝り、逆に（ｃ）では、縦振動が捩れ振動に勝っている。これらの結果から、溝部の角度も捩れ振動の発生機序に関連しているものと考えられる。
【００４１】
また、溝部の深さも捩れ振動の生成に影響を及ぼすものと考えられる。すなわち、溝部の形成される周面の断面を考えた場合、溝部が深くなると溝部と交錯する縦振動成分が多くなり、したがって捩れ振動への変換量が増加する、すなわち溝部が深くなると捩れ振動成分が増加することになる。
上記と同様に、溝部の長さ、本数等も縦振動と捩れ振動との比率に影響を及ぼす要素となる。
【００４２】
図１８は、前記実施形態に係る超音波ハンドピ−スの側面図である。図において、１１は超音波ハンドピ−スであり、超音波発振機構１２とこれに接合される超音波ホ−ン１３とを具えており、これらは不図示の外筒に嵌挿されている。超音波発振機構１２は、縦振動素子とこの両端に設置される前板および裏打ち板を有する周知構成のものである。なお、１３ａ、１３ｂはそれぞれ後述の絞り部および捩れ振動衰減手段である。
【００４３】
超音波ホ−ン１３の端部近傍には、前記超音波発振機構１２から伝達される振動を縦−捩れ振動の合成振動に変換する溝部１が複数設けられている。
これら複数の溝部１は、それぞれ所定間隔をもって並列に刻設されていて、周面において超音波ホ−ン１３の中心軸と所定の偏向角αを有していて、この角度αは０度＜α＜９０度の範囲に設定されている。
【００４４】
また、溝部１の形状は、長方形をなしていてその幅は０．５〜５ｍｍに、長さは３〜３０ｍｍに、そして深さは０．５ｍｍ以上の範囲に設定されている。
【００４５】
この実施形態において、超音波ホ−ン１３は、チタン合金で、形成されており、溝部１は図１６に示すように、捩れ振動の腹位置近傍に形成されているが、チップ自体の長さは、具体的には縦振動速度（縦波速度）Ｃ１、捩れ振動速度（横波速度）Ｃｔによって決定される。よって、チタン合金の物性値である縦弾性係数Ｅ（Ｅ＝６０７０ｍ／ｓ）、横弾性係数Ｇ（Ｇ＝３１２５ｍ／ｓ）、密度Ｐ（Ｐ＝４．５０ ×１０^３ｋｇ／ｍ^３）
に基づき、所定式により縦振動速度（縦波速度）Ｃ１を求めると以下のようになる。
Ｃ１＝４．９ｍ／ｓ
【００４６】
よって、チタン合金の丸棒では、１秒間に４．９ｍの速度で縦振動が伝わるので、２．４５ｍの長さの丸棒を往復するには１秒かかることになる。
このことは、チタン合金を１Ｈｚで振動させるには２．４５Ｍの長さを要することになる。該実施例では、２５ＫＨｚで発振させているので、この場合に、丸棒の長さは、以下のようにして得られる。
４．９÷（２×２５０００）＝０．００００９８ｍ
したがって、丸棒の長さは、９８ｍｍとなる。
このようにして、所定の縦振動に対応するホ−ン長さが決まる。
【００４７】
さらに、図１９により説明する。図に示すように、該実施例では、超音波ホ−ン１３には絞り部１３ａが形成されており、この絞り部１３ａにより、軸方向へ伝達される縦振動は、集束され見かけ上の速度を増すことができる。
このため、図１９に示すように、縦振動を節位置で分けた場合、超音波ホ−ン１３において先端側の方が振動の長さが大きくなる。
このことから、超音波ホ−ン１３の形状により速度を変化させて超音波ホ−ン１３の長さを種々設定することが可能になる。すなわち、速度を算定することにより超音波ホ−ン１３の長さを簡易に求めることができる。
【００４８】
同様に、捩れ振動速度により超音波ホ−ン１３における腹位置とホ−ン先端との長さ、換言すれば超音波ホ−ン１３において、溝部１を設定すべき腹位置を具体的に特定することができる。該実施例の設計は、図２０に示す各振動波形と超音波ホ−ンとの関係に基づいてなされている。
すなわち、捩れ振動が、縦振動の周波数（２５ＫＨｚ）に適合するような長さかつその他必要な性能になるように超音波ホ−ン１３において腹位置を設定し、この条件下で、さらに縦振動が所定の２５ＫＨｚに適合するように超音波ホ−ン１３の全体の長さ、かつその他の必要性に応じて超音波ホ−ンを設計することになるが、このとき縦振動成分の節Ｆの位置は、図示のように捩れ振動成分の腹位置Ｈの左方に設定しても、あるいは腹位置Ｈより右方に設定してもその効果は同様である。
【００４９】
次に、前記実施形態の、捩れ振動衰減手段について説明する。本願発明では、溝部と超音波発振機構との間に捩れ振動衰減手段を設けて、振動子側に伝わる捩れ振動を衰減して、振動子の発熱、電歪素子の劣化等を防止するようにしているが、この実施形態において、超音波ホ−ン１３上において溝部が形成される周面部より大きい径の周面部を超音波ホ−ンの超音波発振機構に設け、これにより捩れ振動衰減手段を構成している。
【００５０】
すなわち、図２１において、１３ｂは超音波ホ−ン１３の後端の振動子側に形成された捩れ振動衰減手段であり、超音波ホ−ン１３の後端部の大径部１４と、これと径を同じくする超音波発振機構１２とにより構成されている。
溝部１の設定される周面の径ａに対して、前記大径部１４と、これに接合される超音波発振機構１２の径はａより大きいｂとなっており、溝部１で生成された捩れ振動は、前記大径部１４および超音波発振機構１２に至り拡散衰減されることになる。
【００５１】
また、本願発明において、捩れ振動衰減手段は、溝部における断面積（軸方向に対する縦断面）より大きい断面積を有する緩衝部により構成することもあるが、図２２はこのような緩衝部を有する超音波ハンドピースの１実施形態を示す図である。図において、４１は溝部１を有する超音波ホ−ン１３と超音波発振機構１２との間に設けた緩衝部である。この緩衝部４１の断面積（軸方向に対する縦断面）は溝部１におけるものより大きく形成されており、このことにより、超音波発振機構１２側に伝わる往復回転振動（捩れ振動）が衰減されて、振動子の発熱、電歪素子（ＰＺＴ）の劣化等を防止できる。
【００５２】
緩衝部による衰減作用を図２３により説明すると以下のとおりである。図の上段には、Ｓ_２のホーン１３とその後端に接続され断面積Ｓ_１を有する緩衝部４
１が示され、これに対応して図の下段には、振動による変位量の変化を示すグラフが示されている。なお、Ｉ_１、Ｉ_２は、それぞれ緩衝部４１とホーン１３の長さを表している。
一般的に、変位の運動方程式は、次のように表される。
ｕ”（ｘ）＋Ｓ’（ｘ）ｕ’（ｘ）／Ｓ（ｘ）＋ｗ^２ｕ（ｘ）／ｃ^２＝０図において、Ｓ_１：Ｓ_２＝２：１であるから、長さ方向の距離ｘにおける変位の運動方程式は、次のようになる。
距離ｘが、０≦ｘ≦ｌ_１の場合、ｕ＝ｕ_０ｃｏｓμｘ
距離ｘが、ｌ_１ ≦ｘ≦ｌ_２の場合、ｕ＝ｕ_０（Ｓ_１／Ｓ_２）^２ｃｏｓμｘ
ここで、ｕ_０は、ｘ＝０の場合の変位を表し、μ＝２πｆ／ｃ、ｃは音速を表している。
以上より、ｘ＝０およびｌ_２での変位を求めると、
ｕ_０＝１，ｕ_１２＝４が得られる。すなわち、ホーン先端方向への振動、すなわち、ｘが０からｌ_２に変化すると変位は４倍となり、逆に戻りの振動すなわちｘがｌ_２から０に変化すると変位は１／４となる。
以上のように、ホーン１３と振動子との間に、前述の条件の緩衝部を設けることによりホーンから振動子方向への戻りの振動を衰減させることができる。
【００５３】
【発明の効果】
本願発明にあっては、以上説明した構成作用により、次のような効果を期待できる。
（１）超音波ホ−ンの先端の作業部において、超音波ホ−ンの先端の作業部において、縦−捩れ振動の合成振動が出力されるので、動作における尖鋭性が増して、精妙な動作が容易になり外科手術や各種素材の加工における操作性が格別に向上し、作業効率も向上する。
（２）縦振動素子のみで、所望の縦−捩れの合成振動が得られるので、製造コストを始めとする諸コストの低減でき、保守管理も容易で、耐久性にも優れる。捩れ振動の所望の比率からなる縦−捩れの合成振動が、出力されるので、動作における尖鋭性が増して、精妙な動作が容易になり外科手術や各種素材の加工における操作性が格別に向上し、作業効率も向上する。
（３）捩れ振動衰減手段により、超音波発振機構に対する捩れ振動の伝達により生じる振動子の発熱、電歪素子の劣化等を軽減できる。
（４）メス部において、作業面の後背部に設けた切欠部により作業面の振幅を容易に調整できる一方、メス部先端面に傾きを接待したので作業面の動作が円滑容易になり、先端面による生体組織等への損傷等もを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る超音波ハンドピ−スの側面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】振幅調整機構を有するメス部の縦断面図である。
【図４】突出部に作業面を具えるメス部の斜視図である。
【図５】振幅調整機構としての切欠部の作用説明図である。
【図６】メス部の先端面を傾斜させた場合の作用説明図である。
【図７】メス部の製作工程を示す説明図である。
【図８】１条の溝部を具えた超音波ホ−ンの側面図である。
【図９】螺旋状溝部を具えた超音波ハンドピ−スの側面図である。
【図１０】超音波ホーンと超音波発振機構との間に着脱自在の本体部を具えた実施形態を示す側面図である。
【図１１】超音波ホ−ン１３の先端における動作を示す斜視図である。
【図１２】本願発明に係る超音波ハンドピ−ス（超音波メス）による生体骨の切削動作を示す模式図である。
【図１３】振動変換の推測原理を示す説明図である。
【図１４】螺旋体による振動変換機構を有する超音波ホ−ンの斜視図である。
【図１５】捩れ振動の生成を示す模式図である。
【図１６】溝部の位置と縦振動、捩れ振動の相関関係を示す図である。
【図１７】溝部１のホ−ン中心軸に対する偏向角αを種々変えた場合の縦振動と
捩れ振動との比率の変化を示す模式図である。
【図１８】他の実施形態に係る超音波ハンドピ−スの側面図である。
【図１９】ホ−ン長さと縦振動波長の関係を示す図である。
【図２０】ホ−ン長さ、捩れ振動腹位置、各振動波長さとの関係を示す図である。
【図２１】捩れ振動衰減手段の説明図である。
【図２２】捩れ振動衰減手段の他の実施形態を示す説明図である。
【図２３】捩れ振動衰減の原理説明図である。
【符号の説明】
１．．．．．．．．．．溝部
１１．．．．．．．．．超音波ハンドピ−ス
１２．．．．．．．．．超音波発振機構
１３．．．．．．．．．超音波ホ−ン
１４．．．．．．．．．縦振動素子
１５．．．．．．．．．前面板
１６．．．．．．．．．裏打板
１７．．．．．．．．．振動変換機構
１７ａ、１７ｂ．．．．溝部
１７ｃ．．．．．．．．螺旋状溝部
１８．．．．．．．．．（振動変換機構）本体部
２０．．．．．．．．．メス部
２１．．．．．．．．．突出部（変速機構）
２４．．．．．．．．．球状体（変速機構）
３０．．．．．．．．．メス部
３１．．．．．．．．．作業面
３２．．．．．．．．．切欠部（振幅調整機構）
３３．．．．．．．．．メス部先端面
３４．．．．．．．．．紡錘体（変速機構）
４１．．．．．．．．．緩衝部（往復回転振（捩れ振動）衰減手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite vibration ultrasonic handpiece, and more particularly, to converting longitudinal vibration from a vibration source to torsional vibration at the tip of the horn in the direction of the central axis of the horn and the central axis of the horn as a fulcrum. On the other hand, an amplitude adjusting mechanism for the torsional vibration in the synthetic vibration is formed on the female part at the tip of the horn to set the amplitude of the working surface in the female part to a predetermined value, and the rear part of the working surface is formed. In which the reciprocating rotational speed of the composite vibration ultrasonic handpiece is made lower than the speed of the work surface.
[0002]
[Prior art]
Ultrasonic handpieces have conventionally been used as one of various surgical tools in the field of surgery or as equipment for processing various materials.
FIG. 10 shows a conventional ultrasonic handpiece as a surgical instrument, in which a high frequency is generated by an ultrasonic oscillation circuit, and the high frequency power is supplied to a female part 4a by a handpiece 1 as shown in FIG. Is converted into mechanical ultrasonic vibration. That is, in the illustrated handpiece 1, a vibration mechanism 3 (electrostrictive type, magnetostrictive type) as shown in FIG. 10 (b) is built in a tubular member 2 forming an outer shell thereof, and this protrudes from the tubular member 2. The horn 4 has a configuration fixed to the horn 4.
The vibration mechanism 3 includes a vibrator 3a and a metal backing plate 3b and a front plate 3c attached to both ends of the vibrator 3a. High-frequency power supplied from an unillustrated ultrasonic oscillation circuit is applied to the vibration mechanism 3a. At step 3, the vibration is converted to mechanical vibration, and the mechanical vibration is transmitted to the tip 4b of the horn 4, which is a female part.
In the figure, reference numeral 5 denotes an irrigation pipe for supplying physiological saline or the like to the operation site, and reference numeral 6 denotes a suction pipe for collecting blood, excision strips and the like generated during the operation from the suction port 4b. . Instead of the suction pipe 6, a suction path 3d communicating with the suction port 4b may be formed at the center of the vibration mechanism 3 as shown in FIG. is there.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned conventional ultrasonic handpiece, the vibration of the tip of a horn serving as a working part in a living body operation, processing of various materials, and the like is regulated by a vibration element constituting an ultrasonic oscillation mechanism. Will be. For example, if the characteristic of the vibration element is so-called longitudinal vibration along the axial direction, longitudinal vibration is generated at the tip of the horn. However, in the case of surgery or processing of various materials, in order to increase the efficiency of required work such as cutting, or to make fine work smooth sharply, the working part is repeatedly rotated around the axis in addition to longitudinal vibration. Rotating so-called torsional vibration is required. For this reason, a configuration in which the vibration element of the vibration mechanism is constituted by a vertical vibration element and a torsional vibration element to obtain a combined vibration of longitudinal and torsion is conceivable, but the structure of the ultrasonic oscillation mechanism becomes complicated and the weight increases. Not only is it inconvenient to use, but also the load on the output system for high-frequency power increases, so that there is a problem not only in the production cost but also in the running cost, so that it has not yet been put to practical use.
[0004]
Further, a drill has conventionally been used for cutting hard tissue of a living body. However, in a site where nerves and blood vessels are complicatedly complicated, there is a possibility that nerves and blood vessels are involved by rotation of the drill. For this reason, it cannot be used near nerves and blood vessels, and in many cases, surgery is impossible. Further, conventionally, the amplitude of the working surface must be adjusted by selecting the horn diameter, and if the amplitude of the working surface of the scalpel portion is increased, the amplitude of the back side of the working surface, that is, the amplitude of the back portion, also increases, and the There was a risk of damaging surrounding tissues.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an ultrasonic handpiece capable of obtaining a composite vibration by combining a longitudinal vibration and a torsional vibration with a simple configuration to enable a fine operation in an operation or the like, and to reduce the amplitude of the scalpel portion in the operation of the scalpel portion. An object of the present invention is to solve the above-described conventional problem by allowing the size of a notch formed in a rear portion of a surface to be freely adjusted.
That is, the composite vibration ultrasonic handpiece according to the present application is:
An ultrasonic oscillation mechanism, which is composed of a longitudinal vibration element and a backing plate and a front plate attached to both ends thereof and outputs ultrasonic vibration of a predetermined frequency, is connected to the ultrasonic oscillation mechanism and transmitted from the ultrasonic oscillation mechanism. A horn having a half wavelength or more for amplifying the vibration, a longitudinal vibration in the direction of the central axis of the horn, and a torsional vibration about the central axis of the horn as the vibration transmitted from the ultrasonic oscillation mechanism. A vibration conversion mechanism that converts the vibration into a synthetic vibration, and a female portion provided at the tip of the horn,
The vibration conversion mechanism may be any one of a horn, an ultrasonic oscillation mechanism, or a member interposed between the horn and the ultrasonic oscillation mechanism between the horn tip and the electrostrictive element of the acoustic oscillation mechanism. The female part is composed of one or more grooves formed on the outer side surface, and the female part comprises a tip surface, a working surface for processing biological tissue, and a back portion of the working surface. A notch is formed as a mechanism.
[0006]
In the above description, the working surface may be formed in parallel with the central axis on a projecting surface of a convex portion formed to project outward from the central axis at the end of the female part.
[0007]
In any one of the above, the distal end surface of the knife portion may be configured to have a predetermined angle of 90 degrees or less with respect to the work surface.
[0008]
Further, in any one of the above, the work surface may be configured to have an uneven portion on the surface.
[0009]
Still further, in any one of the above, the groove may be formed in a spiral shape.
[0010]
In any one of the above, the plurality of grooves are arranged in parallel, and have a predetermined deflection angle α on the peripheral surface with respect to the center axis of the horn and / or the ultrasonic oscillation mechanism. The angle α may be set to 0 <α <90 degrees.
[0011]
In any of the above, the groove may be provided near the antinode position of the torsional vibration.
[0012]
Further, in any of the above, a torsional vibration damping means is provided between the groove and the electrostrictive element of the ultrasonic oscillation mechanism, and the torsional vibration damping means is constituted by a peripheral surface having a diameter larger than the peripheral surface on which the groove is formed. Sometimes.
[0013]
Further, in any one of the above, a torsional vibration damping means is provided between the groove and the electrostrictive element of the ultrasonic oscillation mechanism, and the torsional vibration damping means has a break larger than a cross-sectional area (longitudinal section in the axial direction) of the groove. It may be constituted by a buffer having an area.
[0014]
In any one of the above, the vibration conversion mechanism may include a main body detachably interposed between the horn and the ultrasonic oscillation mechanism, and a groove formed on a peripheral surface of the main body.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a side view of an ultrasonic handpiece according to a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes an ultrasonic handpiece, which comprises an ultrasonic oscillation mechanism 12 and an ultrasonic horn 13 joined thereto, which are fitted into an outer cylinder (not shown). The ultrasonic oscillation mechanism 12 has a longitudinal vibration element 14 and a front plate 15 and a backing plate 16 provided at both ends thereof.
[0016]
In the vicinity of the end of the ultrasonic horn 13, the vibration transmitted from the ultrasonic oscillation mechanism 12 is applied to the longitudinal vibration of the ultrasonic horn 13 in the central axis direction and the central axis of the ultrasonic horn 13. A vibration conversion mechanism 17 that converts the vibration into a combined vibration (longitudinal-twist) composed of the torsional vibration described above is provided.
Reference numeral 30 denotes a female portion provided at the tip of the ultrasonic horn 13.
[0017]
In this embodiment, the vibration conversion mechanism 17 is constituted by a plurality of grooves 17a formed so as to wind around the peripheral surface of the ultrasonic horn 13, as shown in FIG.
The plurality of grooves 17a are engraved in parallel at predetermined intervals, respectively, and have a central axis XX of the ultrasonic horn 13 and a predetermined deflection angle α on the peripheral surface. The angle is set in the range of 0 degrees <α <90 degrees. The groove 17a has a rectangular shape with a width of 0.5 to 5 mm, a length of 3 to 30 mm, and a depth of 0.5 mm or more. The setting position of the groove as the vibration conversion mechanism 17 is not limited to the peripheral surface of the horn, but is provided between the horn tip and the electrostrictive element of the sonic oscillation mechanism, the horn, the sonic oscillation mechanism, or the horn and the acoustic wave. It can be formed on any outer surface of a member interposed between the oscillation mechanism.
[0018]
FIG. 3 is a side view according to various embodiments of the knife portion 30. In FIG. 3A, the knife portion 30 is formed at the tip of the ultrasonic horn 13 and has a working surface 31 for cutting living bone and the like. And a notch 32 as an amplitude adjusting mechanism formed at the rear corner of the work surface 31, and a tip surface 33 having an inclination angle of less than 90 degrees with respect to the work surface 31. An uneven portion 31a is formed on the surface of the work surface 31 to facilitate cutting of living bone and the like.
[0019]
In the embodiment shown in FIG. 3B, the working surface 31 is formed on the protruding surface of the convex portion 34 formed at the tip of the knife portion 30, and is aligned with the center axis of the knife portion 30 (ultrasonic horn 13). It is parallel. Similarly to the above, the work surface 31 is formed with an uneven portion 31a on the surface thereof, thereby facilitating cutting of living bone and the like. A notch 32 as an amplitude adjusting mechanism is formed at the rear portion of the work surface 31, that is, at the corner of the female portion opposite to the convex portion 34 across the central axis.
Further, the distal end surface 33 of the scalpel portion 30 is formed so as to have an inclination angle with respect to the work surface, and the inclination angle is set within 90 degrees. This is for facilitating the processing operations such as cutting and excision of the living tissue as in the above-described embodiment, so that the inclination angle is set to a predetermined angle in consideration of these conditions.
[0020]
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view of the knife 30 shown in FIG. 3B. As described above, the knife portion 30 is formed at the tip of the ultrasonic horn (tip) 13 and has a work surface. Numeral 30 is formed at the tip of the ultrasonic horn (tip) 13 so as to be parallel to the central axis on the projecting surface of a convex portion 34 projecting outward from the central axis, and the above-mentioned uneven portion 31a is formed on the surface. Have been. The knife tip surface 33 is formed to be inclined at a predetermined angle with respect to the work surface 31. Further, a notch 32 as an amplitude adjusting mechanism is provided at a rear portion of the convex portion 4.
[0021]
The notch 32 at the tip of the scalpel part is used to adjust the amplitude of the scalpel part 30, that is, the amplitude of the torsional vibration, specifically, to increase the amplitude of the work surface, while reducing the amplitude of the rear part of the work surface. It is formed.
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), when the corner of the back of the working surface 31 is notched diagonally at the tip of the knife, the working surface 31 is cut under the same conditions as compared with the case where there is no notch 32. Experiments have shown that the amplitude increases. However, at the present time, the theoretical analysis of the action of the notch 32 in relation to the work surface 31 has not been completed, and the elucidation of the correlation between the area or the oblique angle of the notch 32 and the amplitude is awaited for future research. It is inevitable.
[0022]
On the other hand, the mechanism by which the notch 32 as the amplitude adjusting mechanism reduces the amplitude of itself will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a front view of the distal end surface of the female part where the notch is not formed, and FIG. 5B is a side view. In the figure, a female part 30 is formed at the tip of an ultrasonic horn (tip) 13, and a work surface having an uneven part on a protruding surface of a convex part 34 is formed parallel to the central axis 40. Due to the torsional vibration, the distal end surface of the knife reciprocates around the central axis 40 as shown in FIG. 5A, and at this time, the rotation angle of the rear part of the work surface 31 is α. On the other hand, FIGS. 5C and 5D are a front view and a side view of the distal end surface of the female portion 30 shown in FIG. 3B, respectively. The female part shown here has
A notch 32 is formed, and in FIG. 5C, 32 a is a portion that has disappeared from the distal end surface 33 due to the formation of the notch 32. The tip surface 33 reciprocates around the central axis 4 due to the torsional vibration. At this time, the rotation angle of the upper end of the tip surface 33 (the upper side in FIG. 33) is β. Here, when the above α and β are compared, the value of β is small, but the difference is equivalent to the amount by which the upper end (the upper side in FIG. 33) of the front end face 33 approaches the central axis 40 due to the disappeared portion 32 a in the front end face 33. I do.
As described above, the amplitude of the rear portion of the work surface 31 decreases due to the formation of the notch 32.
This has particular significance in fine surgical operations. That is, even if the rear part of the work surface comes into contact with the living tissue during the work, the amplitude is small, so that the possibility of serious damage to the tissue can be prevented.
[0023]
Next, the operation and effect of the distal end surface 33 of the scalpel portion formed to be inclined with respect to the work surface 31 will be described with reference to FIG.
6A, since the angle between the distal end surface 33 and the working surface 31 is set to 90 degrees, the distal end surface 33 hits the living bone B during cutting, for example, and the cutting operation of the working surface 31 is performed. However, inconveniences that cannot be performed smoothly occur, and in particular, as the depth of cutting increases, the inconvenience becomes significant and hinders fine surgical operation.
On the other hand, the knife portion 30 shown in FIG. 6B has the configuration shown in FIGS. 3B and 4, and the tip surface 33 has a predetermined angle of inclination with respect to the work surface 31. Therefore, when the living surface B is cut by the work surface 31, the possibility that the distal end surface 33 comes into contact with the living bone B and hinders the cutting operation of the work surface 31 is eliminated.
[0024]
FIG. 7 is a side view illustrating an example of a manufacturing process of the female portion 30 illustrated in FIGS. 3B and 4. With the point S on the scalpel 30 as a fulcrum, the rear corner 35 and the front end face 33 of the work surface 31 are cut to form a notch 32 as an amplitude adjustment mechanism, and the front end face 33 is inclined with respect to the work surface 31. To form. This series of cutting is performed while adjusting the amplitude and the frequency. The amplitude of the torsional vibration of the knife portion 30 is determined by the ratio between the convex portion 34 and the notch portion 32. For example, in the case where the protrusion 34 is constant, the amplitude increases when the notch 32 is increased. Further, the frequency can be adjusted by cutting the distal end surface 33. That is, the frequency increases as the axial length of the scalpel portion is reduced by cutting off the distal end surface 33. The scalpel part having desired performance is formed by performing cutting while taking the above conditions into consideration.
[0025]
In the above-described embodiment, the vibration conversion mechanism 17 has been described as being constituted by a plurality of grooves arranged in parallel, but this groove forms the surface of the ultrasonic horn 13 as shown in FIG. It may be constituted by one groove 17b formed so as to go around. However, the groove 17b also has a predetermined deflection angle α with the central axis of the ultrasonic horn 13 on the peripheral surface, and this angle α is set in the range of 0 ° <α <90 °. Further, the width and the depth of the groove 17b are set in the ranges of 0.5 to 5 mm and 0.5 mm or more, respectively, as in the above embodiment.
[0026]
FIG. 9 is a side view of the ultrasonic horn according to the second embodiment.
In this embodiment, the vibration conversion mechanism 17 is constituted by a spiral groove 17c formed so as to go around the surface of the ultrasonic horn 13. The spiral groove 17c also has a predetermined deflection angle α with the center axis of the ultrasonic horn 13 on the peripheral surface in the same manner as described above, and this angle α is set in the range of 0 ° <α <90 °. Is done.
The width and depth of the groove are also set in the range of 0.5 to 5 mm and 0.5 mm or more, respectively, as in the above embodiment.
[0027]
FIG. 10 is a side view of the ultrasonic horn according to the third embodiment.
In this embodiment, as shown in the figure, a vibration conversion mechanism 17 has a main body 18 detachably interposed between the ultrasonic horn 13 and the ultrasonic oscillation mechanism 12 and a peripheral surface of the main body 18. It comprises one or more formed grooves 17a.
The main body 18 is detachably connected to the backing plate 16 of the ultrasonic horn 13 and the ultrasonic oscillation mechanism 12 by bolts 19, 19 as shown in the figure. In this embodiment, since the vibration conversion mechanism 17 can be easily removed, for example, when it is desired to use only the longitudinal vibration, the vibration conversion mechanism 17 is removed, and the ultrasonic horn 13 and the ultrasonic oscillation mechanism 12 are connected. It has the advantage of being directly connected.
[0028]
In FIG. 10, the groove formed in the main body 18 is constituted by a plurality of parallel grooves 17 a formed so as to wind around the peripheral surface of the main body 18. As shown in FIG. 9, it can be constituted by one groove 17b formed so as to go around the surface of the main body 18 or a spiral groove 17c formed so as to go around the surface of the main body 18.
[0029]
FIG. 11 is a view showing the operation at the tip of the ultrasonic horn 13. The tip of the ultrasonic horn 13 is combined with the longitudinal vibration and the torsional vibration generated by the conversion of the longitudinal vibration in the vibration conversion mechanism 17. High-speed reciprocating rotation (torsional vibration) in the direction of arrow A is performed around the central axis, while high-speed reciprocating motion (longitudinal vibration) in the direction of arrow B is performed along the central axis.
[0030]
Obtaining the above-described synthetic motion at the tip of the ultrasonic horn 13 brings great advantages, for example, for cutting living bone in a surgical operation.
That is, conventionally, a surgical tool such as a saw type or a rotary drill type is often used for cutting a living bone, but an ultrasonic scalpel is suitable for a site where there is a possibility of damaging a nerve tissue, a blood vessel or the like.
However, the conventional ultrasonic scalpel reciprocates along the axial direction, so that when the scalpel tip penetrates deep into the tissue, the side of the scalpel is pressed against the tissue and the scalpel motion is attenuated. Occurs.
[0031]
However, in the ultrasonic horn according to the present invention, since the high-speed reciprocating rotation and the high-speed reciprocating motion are combined at the tip thereof, cutting of the living bone and the like can be performed extremely smoothly. That is, FIG. 12 is a schematic view showing a cutting operation of a living bone by the ultrasonic handpiece (ultrasonic scalpel) according to the present invention, and the tip of the scalpel (horn) 13 is twisted in addition to the longitudinal vibration. Since the vibration is output, the scalpel (horn) 13 is reciprocated at high speed (torsional vibration) in the direction of arrow A. For this reason, since the side end 13a of the tip of the scalpel (horn) 13 cuts the living bone, a gap K is formed between the tip of the scalpel (horn) 13 and the living bone 20, so that the living bone is cut. Can be made extremely smooth even when cutting is performed over a deep portion of the surface. In addition, the cutting action due to the longitudinal vibration of the tip of the knife also involves torsional moment, which not only significantly improves the shearing efficiency of the tissue, but also sharpens sharply the so-called sharpness in the cutting action. Does not cause crushing, etc., and realizes cutting in a beautiful state.
In the above, the case of the surgical operation has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is a matter of course that the same effect can be expected in the processing of various materials.
[0032]
Elucidation of the entire mechanism of the mechanism of the vibration conversion mechanism according to the present invention is being made through the analysis of various experimental data, but the action of the vibration conversion by the groove can be estimated as follows at present. As shown in FIG. 12, the groove portion 17a is repeatedly deformed by longitudinal vibration, and it is considered that a part of the component in the longitudinal direction is converted to the torsional direction in this deformation. That is, in FIG. 13A, the stress due to the longitudinal vibration indicated by the arrow S acts on the groove 17a, and the groove 17a is repeatedly deformed from the state shown by the solid line to the state shown by the dotted line. When this is shown at a specific location, the corner A of the groove 17a repeats reciprocating movement between the original position and the point A 'as shown by the arrow B. This means that this occurs at all portions of the groove. FIG. 13B is a diagram in which the trajectory of the corner A is displayed in a graph in which the trajectory of the corner A is a vertical motion on the Y axis and the X axis is a horizontal motion. According to this, it is understood that the corner portion A reciprocates between the origin and the point A 'while moving in the horizontal direction in addition to the vertical direction, and the reciprocating motion in the horizontal direction occurs as a torsional vibration component. You.
Thus, a combined vibration due to the longitudinal vibration and the torsional vibration is generated in the main body 18, and this combined vibration is output at the tip of the ultrasonic horn.
[0033]
At present, experiments have shown that the following conditions have an effect on the combined vibration due to longitudinal and torsional vibrations obtained at the tip of the ultrasonic horn. We are collecting and constructing the relational expression between the condition and the resultant vibration.
a: Groove width, length, depth and angle with the central axis
b: Position of groove in axial direction
c: Shape of ultrasonic horn
d: Number of grooves
[0034]
It has been found that the vibration conversion can also be obtained by the spiral shown in FIG. In the drawing, reference numeral 21 denotes a spiral portion formed integrally with the ultrasonic horn 13a.
[0035]
In the present invention, as shown in the schematic diagram of FIG. 16, torsional vibration is obtained by bending a part of the longitudinal vibration component to generate vibration in a direction different from the longitudinal direction. In FIG. 15, when the longitudinal vibration component is bent in the torsional direction by the groove portion 1, the component becomes a combination of the longitudinal wave and the transverse wave. However, it is difficult to express this combination theoretically (mathematically). , Each component of the transverse wave is shown in vector form.
[0036]
The groove for generating the torsional vibration from the longitudinal vibration is provided at the antinode position of the torsional vibration (including the vicinity thereof) as shown in FIG. In the drawing, 2 is an ultrasonic horn made of a titanium alloy, 3 is a backing plate interposed between an ultrasonic oscillator (not shown) and an ultrasonic horn 1, and a groove 1 is an ultrasonic horn. On the peripheral surface of the horn 1, a plurality of grooves are arranged in parallel in the vicinity 4 of the antinode position of the torsional vibration, and each groove has a predetermined deflection angle α (0 <0) with respect to the central axis of the horn. α <90 degrees).
[0037]
FIG. 16 is a diagram showing the correlation between the position of the groove, the longitudinal vibration, and the torsional vibration based on the experimental results. In FIG. 16A, the groove 1 is set slightly closer to the vibrator from the antinode of the vibration. As shown, the torsional vibration frequency is lower than in the antinode position. In FIG. 16 (b), the groove 1 is set slightly closer to the tip of the horn from the antinode of the vibration, and the torsional vibration frequency is higher than in the antinode position as shown. In FIG. 16 (c), the groove portion 1 is installed at the antinode of the vibration, and in this case, the respective vibration frequencies of the longitudinal vibration and the torsion coincide with each other, and the longitudinal and torsional vibrations coexist respectively. Thus, the most preferable combined vibration can be obtained.
[0038]
As described above, in order to obtain a combined vibration of longitudinal-torsional vibrations in a favorable state, it is necessary to make longitudinal vibrations and torsional vibrations coexist. If this condition is greatly broken, one of the vibrations will disappear. It is not necessary for the frequencies to completely match, and if the frequencies are close to each other near the antinode position where the matching occurs, a phenomenon occurs in which the frequencies are drawn to one another and the frequencies match.
[0039]
By the way, torsional vibration is a composite vibration of a longitudinal wave (a wave whose displacement is the traveling direction of the vibration) and a transverse wave (a wave whose displacement is perpendicular to the traveling direction of the vibration) in the longitudinal vibration. When vibrating at a frequency, the half-wave length differs between the longitudinal wave and the shear wave due to the difference between the longitudinal wave speed and the transverse wave speed, and the half-wave length of the torsional vibration becomes shorter than that of the longitudinal vibration. Therefore, in order to obtain a desirable combined vibration (torsional vibration) as described above, it is necessary to match the frequencies of the longitudinal vibration and the torsional vibration in designing the chip (horn and backing plate) that generates the torsional vibration. Under these conditions, the set position of the groove naturally becomes a predetermined position, that is, the antinode position of the torsional vibration.
[0040]
By providing the groove 1 near the antinode position of the torsional vibration, the ratio between the longitudinal vibration and the torsional vibration can be variously changed by changing the properties and form of the groove.
That is, FIG. 17 is a schematic diagram showing a change in the ratio between the longitudinal vibration and the torsional vibration when the deflection angle α of the groove 1 with respect to the horn center axis is variously changed.
In the figure, (a) is set to α = 20 degrees, (b) is set to α = 45 degrees, and (c) is set to α = 60 degrees. According to the experiment, the longitudinal vibration and the torsional vibration are balanced in (b), the torsional vibration is superior in (a), and the longitudinal vibration is superior to the torsional vibration in (c). From these results, it is considered that the angle of the groove is also related to the mechanism of torsional vibration.
[0041]
It is also considered that the depth of the groove affects the generation of torsional vibration. That is, when considering the cross-section of the peripheral surface on which the groove is formed, when the groove is deeper, the longitudinal vibration component that intersects with the groove increases, and thus the amount of conversion to torsional vibration increases. That is, when the groove is deeper, the torsional vibration component increases. Will increase.
Similarly to the above, the length, the number, and the like of the groove portions are factors that influence the ratio between the longitudinal vibration and the torsional vibration.
[0042]
FIG. 18 is a side view of the ultrasonic handpiece according to the embodiment. In the figure, reference numeral 11 denotes an ultrasonic handpiece, which comprises an ultrasonic oscillation mechanism 12 and an ultrasonic horn 13 joined thereto, which are fitted into an outer cylinder (not shown). The ultrasonic oscillation mechanism 12 has a well-known configuration including a longitudinal vibration element and a front plate and a backing plate provided at both ends thereof. Reference numerals 13a and 13b denote a throttle unit and a torsional vibration decay means described later, respectively.
[0043]
In the vicinity of the end of the ultrasonic horn 13, there are provided a plurality of grooves 1 for converting the vibration transmitted from the ultrasonic oscillating mechanism 12 into a combined vibration of longitudinal and torsional vibration.
The plurality of grooves 1 are engraved in parallel at predetermined intervals, and have a predetermined deflection angle α with the center axis of the ultrasonic horn 13 on the peripheral surface, and this angle α is 0 degree < It is set in the range of α <90 degrees.
[0044]
The shape of the groove 1 is rectangular, and its width is set to 0.5 to 5 mm, its length is set to 3 to 30 mm, and its depth is set to 0.5 mm or more.
[0045]
In this embodiment, the ultrasonic horn 13 is made of a titanium alloy, and the groove 1 is formed near the antinode of the torsional vibration as shown in FIG. Is specifically determined by the longitudinal vibration velocity (longitudinal wave velocity) C1 and the torsional vibration velocity (transverse wave velocity) Ct. Therefore, the modulus of elasticity E (E = 6070 m / s), the modulus of transverse elasticity G (G = 3125 m / s), and the density P (P = 4.50 × 10), which are physical property values of the titanium alloy, are obtained. ³ kg / m ³ )
The longitudinal vibration velocity (longitudinal wave velocity) C1 is determined by a predetermined formula based on
C1 = 4.9m / s
[0046]
Therefore, in a titanium alloy round bar, longitudinal vibration is transmitted at a speed of 4.9 m per second, and it takes one second to reciprocate a round bar having a length of 2.45 m.
This requires a length of 2.45M to vibrate the titanium alloy at 1 Hz. In this embodiment, the oscillation is performed at 25 KHz. In this case, the length of the round bar is obtained as follows.
4.9 ÷ (2 × 25000) = 0.000098m
Therefore, the length of the round bar is 98 mm.
Thus, the horn length corresponding to the predetermined longitudinal vibration is determined.
[0047]
This will be further described with reference to FIG. As shown in the figure, in this embodiment, the ultrasonic horn 13 is provided with a throttle 13a, and the longitudinal vibration transmitted in the axial direction is converged by the throttle 13a so that the apparent velocity is reduced. Can be increased.
For this reason, as shown in FIG. 19, when the longitudinal vibration is divided at the nodal positions, the vibration length of the ultrasonic horn 13 on the tip side becomes longer.
From this, it is possible to set the length of the ultrasonic horn 13 variously by changing the speed according to the shape of the ultrasonic horn 13. That is, the length of the ultrasonic horn 13 can be easily obtained by calculating the speed.
[0048]
Similarly, the length of the antinode position in the ultrasonic horn 13 and the length of the horn tip, in other words, the antinode position where the groove 1 should be set in the ultrasonic horn 13 is specifically specified by the torsional vibration speed. can do. The design of this embodiment is based on the relationship between each vibration waveform and the ultrasonic horn shown in FIG.
That is, the antinode position is set in the ultrasonic horn 13 so that the torsional vibration has a length suitable for the frequency of the longitudinal vibration (25 KHz) and other necessary performances. The ultrasonic horn 13 is designed according to the overall length of the ultrasonic horn 13 and other necessities so that the length of the ultrasonic horn 13 conforms to the predetermined 25 KHz. The effect is the same whether the position is set to the left of the antinode position H of the torsional vibration component as shown in the figure, or to the right of the antinode position H.
[0049]
Next, the torsional vibration damping means of the embodiment will be described. In the present invention, a torsional vibration damping means is provided between the groove and the ultrasonic oscillation mechanism to attenuate torsional vibration transmitted to the vibrator side to prevent heat generation of the vibrator, deterioration of the electrostrictive element, and the like. However, in this embodiment, a peripheral surface portion having a diameter larger than the peripheral surface portion on which the groove is formed on the ultrasonic horn 13 is provided in the ultrasonic oscillation mechanism of the ultrasonic horn, whereby the torsional vibration damping means is provided. Is composed.
[0050]
That is, in FIG. 21, reference numeral 13b denotes a torsional vibration damping means formed on the vibrator side at the rear end of the ultrasonic horn 13, and a large diameter portion 14 at the rear end of the ultrasonic horn 13 and And an ultrasonic oscillation mechanism 12 having the same diameter.
The diameter of the large-diameter portion 14 and the diameter of the ultrasonic oscillation mechanism 12 joined to the large-diameter portion 14 are larger than a with respect to the diameter a of the peripheral surface set in the groove portion 1, and are larger than the diameter a. The torsional vibration reaches the large-diameter portion 14 and the ultrasonic oscillation mechanism 12 and is diffused and attenuated.
[0051]
Further, in the present invention, the torsional vibration damping means may be constituted by a buffer having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area (longitudinal cross section with respect to the axial direction) in the groove, but FIG. It is a figure showing one embodiment of a sonic handpiece. In the figure, reference numeral 41 denotes a buffer provided between the ultrasonic horn 13 having the groove 1 and the ultrasonic oscillation mechanism 12. The cross-sectional area (longitudinal cross section with respect to the axial direction) of the buffer portion 41 is formed larger than that of the groove portion 1, whereby the reciprocating rotational vibration (torsional vibration) transmitted to the ultrasonic oscillation mechanism 12 is reduced. Heat generation of the vibrator, deterioration of the electrostrictive element (PZT) and the like can be prevented.
[0052]
The decay effect of the buffer section will be described with reference to FIG. In the upper part of the figure, S ₂ Horn 13 connected to its rear end ₁ Buffer part 4 having
1 is shown, and in the lower part of the figure corresponding to this, a graph showing a change in displacement due to vibration is shown. Note that I ₁ , I ₂ Indicates the lengths of the buffer 41 and the horn 13, respectively.
Generally, the equation of motion of displacement is expressed as follows.
u "(x) + S '(x) u' (x) / S (x) + w ² u (x) / c ² = 0, S ₁ : S ₂ = 2: 1, the equation of motion of the displacement at the distance x in the longitudinal direction is as follows.
Distance x is 0 ≦ x ≦ l ₁ Then u = u ₀ cosμx
Distance x is l ₁ ≦ x ≦ l ₂ Then u = u ₀ (S ₁ / S ₂ ) ² cosμx
Where u ₀ Represents displacement when x = 0, μ = 2πf / c, and c represents sound velocity.
From the above, x = 0 and l ₂ Finding the displacement at
u ₀ = 1, u ₁₂ = 4 is obtained. That is, vibration in the direction of the horn tip, that is, x is 0 to l ₂ , The displacement quadruples, and conversely, the return vibration, that is, x becomes l ₂ When changing from 0 to 0, the displacement becomes 1/4.
As described above, by providing the buffer under the above-described condition between the horn 13 and the vibrator, the return vibration from the horn toward the vibrator can be reduced.
[0053]
【The invention's effect】
According to the invention of the present application, the following effects can be expected by the configuration and operation described above.
(1) In the working part at the tip of the ultrasonic horn, the combined vibration of the longitudinal and torsional vibration is output at the working part at the tip of the ultrasonic horn, so that the sharpness in the operation is increased, and The operation is facilitated, the operability in surgical operations and processing of various materials is particularly improved, and the working efficiency is also improved.
(2) The desired longitudinal-torsional combined vibration can be obtained only by the longitudinal vibration element, so that various costs including manufacturing cost can be reduced, maintenance and management are easy, and durability is excellent. Since the combined longitudinal-torsional vibration of the desired ratio of torsional vibration is output, the sharpness in the operation is increased, the precise operation is facilitated, and the operability in surgical operation and processing of various materials is particularly improved. Work efficiency is also improved.
(3) The torsional vibration damping means can reduce heat generation of the vibrator and deterioration of the electrostrictive element caused by transmission of torsional vibration to the ultrasonic oscillation mechanism.
(4) In the knife section, the amplitude of the working surface can be easily adjusted by the notch provided on the back of the working surface, while the inclination of the tip surface of the knife portion allows the operation of the working surface to be smooth and easy. Damage to living tissue and the like due to the surface can also be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an ultrasonic handpiece according to a first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a knife portion having an amplitude adjusting mechanism.
FIG. 4 is a perspective view of a female portion having a work surface on a protruding portion.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an action of a notch as an amplitude adjustment mechanism.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation when the distal end surface of the knife section is inclined.
FIG. 7 is an explanatory view showing a manufacturing process of the female part.
FIG. 8 is a side view of the ultrasonic horn having one groove.
FIG. 9 is a side view of an ultrasonic handpiece having a spiral groove.
FIG. 10 is a side view showing an embodiment including a detachable main body between the ultrasonic horn and the ultrasonic oscillation mechanism.
FIG. 11 is a perspective view showing the operation at the tip of the ultrasonic horn 13.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a cutting operation of a living bone by an ultrasonic handpiece (ultrasonic scalpel) according to the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the principle of estimation of vibration conversion.
FIG. 14 is a perspective view of an ultrasonic horn having a vibration conversion mechanism using a spiral body.
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating generation of torsional vibration.
FIG. 16 is a diagram showing a correlation between a position of a groove, a longitudinal vibration, and a torsional vibration.
FIG. 17 shows longitudinal vibrations when the deflection angle α of the groove 1 with respect to the horn center axis is variously changed.
It is a schematic diagram which shows the change of the ratio with torsional vibration.
FIG. 18 is a side view of an ultrasonic handpiece according to another embodiment.
FIG. 19 is a diagram showing a relationship between a horn length and a longitudinal vibration wavelength.
FIG. 20 is a diagram showing a relationship among a horn length, a torsional vibration antinode position, and each vibration wavelength.
FIG. 21 is an explanatory view of a torsional vibration decay means.
FIG. 22 is an explanatory view showing another embodiment of the torsional vibration damping means.
FIG. 23 is an explanatory view of the principle of attenuation of torsional vibration.
[Explanation of symbols]
1. . . . . . . . . . Groove
11. . . . . . . . . Ultrasonic handpiece
12. . . . . . . . . Ultrasonic oscillation mechanism
13. . . . . . . . . Ultrasonic horn
14． . . . . . . . . Longitudinal vibration element
15. . . . . . . . . Front panel
16. . . . . . . . . Backing plate
17. . . . . . . . . Vibration conversion mechanism
17a, 17b. . . . Groove
17c. . . . . . . . Spiral groove
18. . . . . . . . . (Vibration conversion mechanism) Main body
20. . . . . . . . . Female part
21. . . . . . . . . Projection (speed change mechanism)
24. . . . . . . . . Spherical body (transmission mechanism)
30. . . . . . . . . Female part
31. . . . . . . . . Work surface
32. . . . . . . . . Notch (amplitude adjustment mechanism)
33. . . . . . . . . Female tip
34. . . . . . . . . Spindle (speed change mechanism)
41. . . . . . . . . Buffer (reciprocating rotational vibration (torsional vibration) attenuation means)

Claims

An ultrasonic oscillation mechanism for outputting ultrasonic vibration of a predetermined frequency, comprising a longitudinal vibration element, a backing plate and a front plate attached to both ends thereof, and vibration transmitted from the ultrasonic oscillation mechanism connected to the ultrasonic oscillation mechanism A horn having a half wavelength or more for amplifying the horn, and a vibration transmitted from the ultrasonic oscillation mechanism is composed of a longitudinal vibration in the direction of the central axis of the horn and a torsional vibration about the central axis of the horn. A vibration conversion mechanism for converting into vibration, and a female part provided at the tip of the horn,
The vibration conversion mechanism may be any one of a horn, an ultrasonic oscillation mechanism, or a member interposed between the horn and the ultrasonic oscillation mechanism between the horn tip and the electrostrictive element of the acoustic oscillation mechanism. The female part is composed of one or more grooves formed on the outer side surface, and the female part comprises a tip surface, a working surface for processing biological tissue, and a back portion of the working surface. A composite vibration ultrasonic handpiece characterized by forming a notch as a mechanism.

2. A composite vibration ultrasonic handpiece according to claim 1, wherein the working surface is formed in parallel with the central axis on a projecting surface of a convex portion formed outwardly from the central axis at the end of the female part.

3. A composite vibration ultrasonic handpiece according to claim 1, wherein the distal end surface of the knife portion has a predetermined angle of 90 degrees or less with respect to the work surface.

4. A composite vibration ultrasonic handpiece according to claim 1, wherein the work surface has an uneven portion on its surface.

5. The composite vibration ultrasonic handpiece according to claim 1, wherein the groove is formed in a spiral shape.

6. The device according to claim 1, wherein a plurality of the grooves are arranged in parallel, and have a predetermined deflection angle α on a peripheral surface with respect to a center axis of the horn and / or the ultrasonic oscillation mechanism. A composite vibration ultrasonic handpiece wherein the deflection angle α is set to 0 <α <90 degrees.

7. The ultrasonic handpiece according to claim 1, wherein the groove is provided near an antinode of torsional vibration.

8. A torsional vibration damping means according to claim 1, wherein said torsional vibration damping means is provided between said groove and said electrostrictive element of said ultrasonic oscillation mechanism. A composite vibration ultrasonic handpiece comprising a surface portion.

The torsional vibration damping means is provided between the groove and the electrostrictive element of the ultrasonic oscillation mechanism, wherein the torsional vibration damping means has a cross-sectional area (longitudinal section in the axial direction) in the groove. A composite vibration ultrasonic handpiece comprising a buffer having a larger cross-sectional area.

The vibration converting mechanism according to any one of claims 1 to 9, wherein the vibration converting mechanism includes a main body detachably interposed between the horn and the ultrasonic oscillation mechanism, and a groove formed on a peripheral surface of the main body. Characteristic compound vibration ultrasonic handpiece.

11. The method for adjusting the operation of a working surface of a scalpel part according to claim 1, wherein the composite vibration ultrasonic handpiece comprises the following steps.
(A) In a scalpel portion comprising a distal end surface, a working surface for processing a living tissue, and a back portion of the working surface, the distal end surface of the scalpel portion is cut, and the distal end surface of the scalpel portion is cut 90 degrees from the working surface. A step of adjusting the horn length in accordance with the formation of the inclined surface having a predetermined angle less than the degree to adjust the frequency of the female working surface,
(B) A notch is formed at the tip corner of the back surface in the knife portion including the tip surface, the working surface for processing the living tissue, and the back portion of the working surface, and the notch amount is adjusted by adjusting the notch amount. The process of adjusting the amplitude of the surface.