JP2004504103A - 超音波ハンドピース - Google Patents

Abstract

長手方向に振動する１組の圧電素子（２１）を有したハンドピースに関し、このハンドピースは超音波ホーンに回転運動又は振動を与えるために電気モータ（１１４）をさらに有することができる。圧電素子（２１）は高温プラスチック製スリーブ（３９）によって取り囲まれており、スリーブは高温ポッティング材（１４１）で満たされている。ポッティング材は、圧電素子の性能に影響を与えることなく、水分から圧電素子を封じる。

Description

【０００１】
本発明は、超音波装置に関し、より詳細には眼科水晶体超音波吸引術ハンドピースに関する。
【０００２】
発明の背景
眼科術に適した典型的な超音波外科装置は、超音波振動数で駆動されるハンドピース（手持ち部分）と、付加された中空のカッティングチップ（切端）と、洗浄スリーブと、電子制御コンソールとからなる。ハンドピース組立体は電気ケーブル及び可撓性管によって制御コンソールに結合されている。制御コンソールは、電気ケーブルを介して、ハンドピースにより付加カッティングチップへ伝送される電力レベルを変化させ、可撓性管は、ハンドピース組立体を通して、洗浄流体を目に供給し、目から吸引流体を吸い出す。
【０００３】
ハンドピースの作用部分は中心部に設けられた中空共振棒又はホーンであり、これが一組の圧電性結晶に直接的に結合されている。圧電性結晶は、水晶体超音波吸引術の際に、ホーン及び付加カッティングチップの両方を駆動するために必要とされる所要の超音波振動を供給するものであり、制御コンソールにより制御されている。圧電性結晶及びホーンの組立体は、ハンドピースの中空本体又はシェル（外壁）の内部において、その節点の位置で、比較的曲がりにくい取付台によってつり下げられている。ハンドピース本体は、本体の遠位端部に位置し半径が減少する部分すなわちノーズコーンにおいて終端している。ノーズコーンには、洗浄スリーブを受容するために外ネジ部が設けられている。同様に、ホーンの内孔には、カッティングチップの外ネジ部を受容するために、遠位端部に内ネジ部が設けられている。洗浄スリーブは、さらに、内ネジ部を備えた孔を有しており、この内ネジ部を備えた内孔がノーズコーンの外ネジ部に螺着される。カッティングチップは、カッティングチップが洗浄スリーブの開放端部を越えて予め定められた量のみ突出するように調整されている。
【０００４】
水晶体超音波吸引術を行うために使用するときには、前眼房にアクセスするために、カッティングチップ及び洗浄スリーブの端部を、角膜、強膜又は目の組織の他の部位に形成された予め定められた幅を有した小さな切開部に挿入する。カッティングチップは、圧電性結晶に駆動される超音波ホーンにより洗浄スリーブ内でカッティングチップの長手方向軸線に沿って超音波周波数で振動させられ、接触すると、選択された組織をその場所で乳化させる。カッティングチップの中空内孔はホーンの内孔と連通しており、さらに、このホーンの内孔がハンドピースからコンソールへ延びる吸引ラインと連通している。コンソール内の減圧源又は真空源は、カッティングチップの開放端部、カッティングチップの内孔、ホーン内孔及び吸引ラインを通して、目から収集装置へ、乳化された組織を吸い出す又は吸引する。洗浄スリーブの内側表面とカッティングチップとの間の小さな環状間隙を通して手術部位に生理食塩水フラッシング溶液又は洗浄液を注入することにより、乳化された組織の吸引を手助けする。
【０００５】
超音波ハンドピースは、オートクレーブ（高圧蒸気滅菌器）滅菌の極めて高い熱及び圧力を受け、このことにより圧電素子の寿命を短くする可能性がある。圧電ハンドピースの電子コンポーネントの寿命を増加させんとする従前の試みは、主として、外側シェル及び／又は電気ケーブルのシールをより優れたものにすることにより水分がハンドピースに進入することを防止することに向けられていた。これらの試みは、超音波ハンドピースの耐用年数を著しく増加させたが、さらなる改良が必要とされている。
【０００６】
したがって、信頼性を増大させた超音波ハンドピースに対する必要性が存在し続けている。
【０００７】
発明の要旨
本発明は、長手方向に振動する１組の圧電素子を有したハンドピースを提供することによって従来技術の超音波装置を改良する。上記ハンドピースは超音波ホーンに回転運動又は振動を与えるために電気モータをさらに有することも可能である。圧電素子は高温プラスチック製のスリーブによって周囲を取り囲まれており、スリーブは高温ポッティング材（高温封止材）で満たされている。ポッティング材は、圧電素子の性能に影響を与えることなく水分から圧電素子を封じる。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、長手方向の運動及びねじり方向の運動の両方をする超音波ハンドピースを提供することにある。
本発明の別の目的は、水分が入らぬように封じられた圧電素子を有した超音波ハンドピースを提供することにある。
本発明の他の目的は、より信頼性の高い超音波ハンドピースを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、図面と、図面及び特許請求の範囲に関する以下の説明とを参照することにより明らかとなる。
【００１０】
発明の詳細な説明
図１において最もよく判るように、本発明のハンドピース１００は、通常、ハンドピース本体１１０と、電気ケーブル１１２と、電気コネクタ２０とからなる。ハンドピース１００は長手方向の運動と回転運動又は振動運動の両方を兼ね備えている。このようなハンドピースは、米国特許第５，２２２，９５９号、同第５，４９２，５２８号、同第５，８２７，２９２号（Ａｎｉｓ）、同第５，７２２，９４５号、同第５，７３０，７１８号、同第５，９１１，６９９号（Ａｎｉｓら）及び同第４，５０４，２６４号（Ｋｅｌｍａｎ）の明細書において、より十分に記載されており、これら米国特許の全内容は本願と一体のものとして参照される。当業者であれば、本発明が長手方向の運動のみを有した超音波ハンドピースにおける使用に適していることが分かるであろう。
【００１１】
図２において最もよく判るように、本発明のハンドピース本体１１０は、通常、ノーズコーンシェル５と、ハンドピース内側シェル７と、ハンドピース外側シェル８と、ハンドピース端部部品１７とを含んでいる。内側シェル７内には、モータ取付台３及びシール１１６によって、モータ１１４が取り付けられており、このモータ１１４は、モータ１１４の回転運動を制限するために、ねじりリング２及びねじりワイヤ４のような装置を含むことも可能である。モータ１１４のシャフト１１８の遠位端部には、ホーン１３の駆動軸１２０部分が取り付けられている。圧電積重体２１がホーン１３の駆動軸１２０部分を覆って被せられており、分割されたナット２２及び２３によって、端板１２２に接触して状態で駆動軸１２０上の所定の位置に保持されている。圧電積重体２１により発生した超音波エネルギをモータ１１４から分断するために、ナット２３の背部において、前端隔壁１が駆動軸１２０に螺着されている。電力は電極１８及び１９によって圧電積重体に供給されており、装置全体を絶縁スリーブ３９によって取り囲むことも可能である。超音波ホーン１３は駆動軸１２０上の端板１２２に螺着されている。このホーン１３は、ホーン１３のハブ１２４に接触したバネ押しシール３５及びベアリング３７によって、内側シェル７の内部に保持されている。圧電積重体２１はベアリング６及び４１によって支持されている。内側シェル７はシリコーンゴム又はエラストマ製Ｏリング３０、３１、４１及び４２によって外側シェル８内に保持されている。ノーズコーンシェル５は、外側シェル８の遠位端部内に受容されており、シリコーンゴム又はエラストマ製Ｏリング２４及び２９によって、液密に（すなわち、液体を通さないように）封止されている。端部部品１７は外側シェル８の近位端部上に受容されており、シリコーンゴム又はエラストマ製Ｏリング２５及び３２によって液密に封止されている。モータシャフト１１８の近位端部１１９はバネ押しシール３６及びスパナリング３３によって端部部品１７内に保持されている。
【００１２】
使用の際には、モータ１１４にエネルギを付与し、モータシャフト１１８を回転させる。シャフト１１８の回転により、駆動軸１２０、圧電積重体２１及びホーン１３が回転させられる。ホーン１３及びモータシャフト１１８の回転は、ハブ１２４とシール３５との間及びシャフト１１８の遠位端部１１９とシール３６との間の境界において摩擦及び摩耗を生じさせる。この摩擦は、非常に研磨性を有した材料であるカーボン／グラファイトで満たされていることが好ましいシール３５及び３６によって、チタンから形成されていることが好ましいハブ１２４及びシャフト１１８に過度の摩耗を生じさせ得る。このような摩耗が発生すると、特に蒸気オートクレーブ内では、ハンドピース本体１１０は、もはや、液密に封止された状態とはなり得ない。ハブ１２４及びシャフト１１８における過度の摩耗を防止するために、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化クロム又は炭化ホウ素（石炭としても知られている）のような任意の硬質コーティングでハブ１２４とシャフト１１８の近位端部１１９をメッキ又は被覆してもよいが、窒化チタンが好ましい。窒化チタンコーティングは２〜４μｍの薄さで塗布してもよいが、チタンのような比較的柔らかい材料の上に塗布されるときには、このような薄いコーティングは容易に亀裂を生じさせることが本発明者により見出された。したがって、４μｍ以上、好ましくは９〜１２μｍの間の窒化チタンコーティングが最も良好な結果を与えることを明らかにした。しかしながら、４μｍ以上のコーティングはコーティングの表面形態を変化させ、シール表面に対しては望ましくない、紙ヤスリ状の仕上がりとなる可能性がある。本発明者は、このような状況では、例えばダイアモンド粉末ペーストで、表面を研磨し、材料を約１μｍ又はそれ以下ほど除去することで満足する表面となることを明らかにした。
【００１３】
図３Ａ及び図３Ｂは、ノーズコーン５、内側シェル７及び外側シェル８が除去された状態のハンドピース１１０の作用部分を示している。図３Ａで判るように、端板１２２、圧電積重体２１、分割されたナット２２及び２３、電極１８及び１９がハンドピース１１０の内側の大気に露出している。図３Ｂに示されているように、圧電積重体２１、端板１２２、分割されたナット２２及び２３、電極１８及び１９は保護スリーブ３９によって覆われていてもよい。スリーブ３９は、好ましくは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のような高温プラスチックから形成され、端板１２２、圧電積重体２１、分割されたナット２２及び２３、電極１８及び１９の周りに滑り嵌めされている。スリーブ３９の内部には下塗り不要なシリコーン接着剤であるプライマーレスシリコーン接着剤（Ｄｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇ社のＱ３−６６１１）のような高温ポッティング材１４１が充填されている。充填作業は、通常、ポッティング材１４１及びスリーブ／圧電積重体組立体１３９の温度を例えば１２０℃付近まで上昇させ、シリンジでポッティング材１４１をスリーブ／圧電積重体組立体１３９内に注入することを含み得る。ポッティング材１４１から気泡を脱気するために、短い時間、例えば約５分間、上昇した温度を保持する。逃げたガスによって失った体積を置換するために、スリーブ／圧電積重体１３９内にさらにポッティング材１４１を注入する。次に、ポッティング材１４１で満たされたスリーブ／圧電積重体組立体１３９全体を、例えば１２０℃付近で２時間、硬化させる。このような封止処理は、ハンドピース１１の超音波性能に影響を与えないが、ハンドピース１１の信頼性及び寿命を増大させ、水分から圧電積重体２１と電極１８及び１９とを封じる手助けをする。
【００１４】
以上、本発明の特定の実施形態を記載したが、これらの記載は例示及び説明のためになされたものである。本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、以上で開示されたシステム及び方法から変更、改変及び逸脱したものを採用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波ハンドピースの一実施形態の斜視図である。
【図２】本発明の超音波ハンドピースの一実施形態の断面図である。
【図３Ａ】ハンドピースの内側シェル及び外側シェルが除去されている本発明の超音波ハンドピースの一実施形態の斜視図である。
【図３Ｂ】ハンドピースの内側シェル及び外側シェルが除去されている本発明の超音波ハンドピースの一実施形態の斜視図である。

Claims (15)

1. ａ）外側シェルと、
   ｂ）前記外側シェル内に保持された超音波ホーンと、
   ｃ）超音波振動数が伝達するように前記ホーンに結合された圧電素子と、
   ｄ）前記圧電素子を取り囲むスリーブと、
   ｅ）水分から前記圧電積重体を封じる前記スリーブ内のポッティング材と、
   を備える超音波外科ハンドピース。
2. 前記スリーブがポリエーテルエーテルケトンである、請求項１に記載の超音波外科ハンドピース。
3. 前記ポッティング材がプライマーレスシリコーン接着剤である、請求項１に記載の超音波外科ハンドピース。
4. ａ）外側シェルと、
   ｂ）第１のシールによって前記外側シェル内に保持された遠位ハブを有する超音波ホーンであって、圧電積重体を受容し且つモータシャフトの遠位端部に接続されるような寸法及び形状を有し、前記モータシャフトの近位端部が第２のシールによって前記外側シェル内に保持されており、前記第１のシール及び前記第２のシールがそれにより前記ホーン及び前記シャフトを前記外側シェル内で位置決めするようになっている超音波ホーンと、
   ｃ）前記圧電積重体を取り囲むスリーブと、
   ｄ）水分から前記圧電積重体を封じる前記スリーブ内のポッティング材と、
   を備える超音波外科ハンドピース。
5. 前記スリーブがポリエーテルエーテルケトンである、請求項４に記載の超音波外科ハンドピース。
6. 前記ポッティング材がプライマーレスシリコーン接着剤である、請求項４に記載の超音波外科ハンドピース。
7. 前記遠位ハブが硬質コーティングを施されている、請求項４に記載の超音波外科ハンドピース。
8. 前記硬質コーティングが窒化チタンである、請求項７に記載の超音波外科ハンドピース。
9. 前記モータシャフトの前記近位端部に施された硬質コーティングをさらに備える、請求項７に記載の超音波外科ハンドピース。
10. 前記硬質コーティングの厚さが４μｍ以上である、請求項７に記載の超音波外科ハンドピース。
11. 前記硬質コーティングの厚さが約９μｍから１２μｍの間である、請求項１０に記載の超音波外科ハンドピース。
12. 前記硬質コーティングの厚さが４μｍ以上である、請求項８に記載の超音波外科ハンドピース。
13. 前記硬質コーティングの厚さが約９μｍから１２μｍの間である、請求項１２に記載の超音波外科ハンドピース。
14. 前記硬質コーティングの厚さが４μｍ以上である、請求項９に記載の超音波外科ハンドピース。
15. 前記硬質コーティングの厚さが約９μｍから１２μｍの間である、請求項１４に記載の超音波外科ハンドピース。