JP2011530328A - オフセットした超音波ハンドピース - Google Patents

Abstract

超音波ハンドピースが、ホーン、圧電性結晶体、及び切断用チップを有する。圧電性結晶体及び切断用チップはホーンに連結される。圧電性結晶体が励起されるときに振動運動が切断用チップにおいて生成されるように、圧電性結晶体の中心線が切断用チップの中心線からオフセットしている。

Description

本発明は、白内障の手術に関し、特に、振動運動を生成するオフセットを有する水晶体超音波乳化吸引術用ハンドピースに関する。

人間の眼は、角膜と呼ばれる透明な外側部分を通して光を透過させ且つ水晶体によって網膜上に画像を結像することによって視力を提供するように機能する。結像される画像の質は、眼の大きさ及び形状、並びに角膜及び水晶体の透明度を含む多くの要因に依存する。

加齢または病気によって水晶体の透明度が低下すると、網膜に透過される光が減少するので、視力が悪化する。この欠陥は医学的には白内障として知られている。白内障の認容された治療法は、水晶体を外科的に取り除き且つその水晶体を人工水晶体（ＩＯＬ）に置き換えることである。米国において、白内障の水晶体の大部分は、水晶体超音波乳化吸引術と呼ばれる手術法を使用して取り除かれる。この手術の間、末端部に切断用チップを備えた細いニードルが、病気にかかった水晶体に挿入され且つ超音波振動される。振動する切断用チップは、水晶体が眼から吸引されるように、水晶体を液化しまたは乳化する。病気にかかった水晶体は、一旦取り除かれると、人工水晶体（ＩＯＬ）によって置き換えられる。

眼科手術に適した典型的な超音波外科装置は、超音波駆動されるハンドピース、付属の切断用チップ、灌流スリーブ（irrigating sleeve）、及び電子制御コンソールを含む。ハンドピース組立体は、電気ケーブル及び可撓管（flexible tubing）によって、またはコネクタ及び可撓管によって制御コンソールに取り付けられる。外科医はフットペダルを押圧することによって超音波の出力量を制御し、超音波の出力は、ハンドピースの切断用チップに供給され、且つ、任意の所定時間、眼球組織に適用される。可撓管は、ハンドピース組立体を通して、眼に灌流流体を供給し且つ眼から吸引流体を引き出す。

ハンドピースの作動部分は、中央に配置され且つ一組の圧電結晶体に取付けられる中空の共鳴棒（resonating bar）また中空のホーン（horn）である。結晶体は、超音波水晶体吸引術の間、コンソールによって制御され且つホーン及び付属の切断用チップの両方を駆動する超音波振動を供給する。結晶体／ホーン組立体は、柔軟な設置（flexible mounting）によって、ハンドピースの中空の本体またはハンドピースの外郭（shell）内に保持される。ハンドピースの本体は、小径部分または本体末端部の円錐状頭部（nose cone）で終端する。円錐状頭部は灌流スリーブを受容するために雄ネジが切られている。同様に、ホーンのボアは切断用チップの雄ネジを受容するためにホーンの末端部に雌ネジが切られている。また、灌流スリーブも、円錐状頭部の雄ネジにネジ締めされる、雌ネジが切られたボアを有する。切断用チップは、灌流スリーブの開口端部を超えて所定の量だけ突出するように調整される。

使用中、切断用チップの端部及び灌流スリーブの端部は角膜または強膜の小切開部に挿入される。一つの公知の切断用チップが、結晶体で駆動された超音波ホーンによって、灌流スリーブ内で切断用チップの長手方向の軸線に沿って超音波振動し、このことによって、選択された組織が乳化される。切断用チップの中空のボアはホーンのボアと連通し、次に、ホーンのボアは吸引ラインと連通し、吸引ラインはハンドピースからコンソールにかけて存在する。他の適切な切断用チップは、長手方向の振動及びねじれ振動の両方を生成する圧電素子を含む。斯かる切断用チップの一つの例が米国特許第６４０２７６９号明細書（ボウクニー（Boukhny））に記載される。

切断用チップの開口端部、切断用チップのボア、ホーンのボア、及び吸引ラインを通して、コンソールの減圧源または真空源が、収集装置内に、乳化された組織を眼から引き出しまたは吸引する。乳化された組織の吸引は食塩水または他の流体によって補助され、食塩水または他の流体は灌流スリーブの内面と切断用チップとの間の小さい環状隙間を通して手術部位に注入される。

誘発される、手術後の角膜曲率の変化（乱視）のリスクを低減するために、眼の前房内の切開部をできるだけ小さくすることは、一つの公知の外科技術である。これら小さい切開部のせいで、非常に狭い創傷が、振動しているチップに対して灌流スリーブをきつく圧搾することになる。灌流スリーブと、振動しているチップとの間の摩擦が熱を発生させる。チップ内を流れる吸引流体の冷却効果によって、チップが組織を過剰に熱して焼くリスクが低減される。

チップが、乳化された組織で閉塞され、または乳化された組織で詰まると、吸引の流れが減少されまたは阻害されるので、チップが加熱せしめられる。また、この事実は冷却効果を低下させて温度上昇をもたらすので、そのままにしておくと、切開部の組織が焼かれる可能性がある。加えて、閉塞の間、より高度な真空状態が吸引管内に形成されるので、最終的に閉塞が破れると、大量の流体が眼から急速に吸引され、眼球虚脱（globe collapsing）または眼への他の損傷がもたらされる可能性がある。このため、組織の損傷を回避するために切開部の熱上昇を抑制することと、閉塞が破れる間、望ましくない、眼からの流体の急増を防ぐこととが重要である。

発熱を減少させる種々の技術が公知である。発熱量を減少させるための一つの方法が、振動している水晶体超音波乳化吸引術用ニードルが接触する材料の摩擦係数を小さくすることである。例として、液体射出成形シリコーンから製造された、やや粘着性のある注入スリーブの代わりに、ポリイミドのような低摩擦材料から製造される介在管（intervening tubing）にニードルを触れさせることが、摩擦によって発生させられる熱の量を著しく減少させるのに用いられる。別の方法は、ニードルのチップポートが水晶体の破片によって閉塞された場合に、水晶体超音波乳化吸引術用ニードルのバイパス開口部を通して灌流を逸らすことである。このようにして、灌流は閉塞に関わらずニードルを冷却し続ける。また、発熱の減少は、超音波振幅を低くすること及び／または水晶体超音波乳化吸引術用チップの作動デューティサイクル（operating duty cycle）を減少させることによって実現されてもよい。

熱上昇を減少させるための別の方法は、ハンドピースのチップのねじれ運動を使用することである。ねじれ運動は、チップの長手方向の軸線回りでの捻り運動と、好ましくはチップの長手方向の軸線回りでの回転運動とを含む。斯かるねじれ運動は、プログラム制御可能な超音波ドライバを有する超音波ハンドピースによって成し遂げられることができ、超音波ドライバは、ねじれ方向の駆動信号周波数及び長手方向の駆動信号周波数の両方を生成することができる。斯かるハンドピースは当業者に公知であり、一つの例が米国特許第６０２８３８７号明細書に記載される。また、ねじれ運動によって、水晶体をより効果的に取り除くことができる。

従来のねじれ運動の代わりに、ハンドピースのチップの振動運動が同様の有益な結果をもたらすことができる。振動運動によって、熱上昇が減少せしめられ、更に、水晶体がより効果的に取り除かれる。ねじれ運動と同様に、振動運動は、切断用チップでの水晶体の破片の反発力を小さくする。反発力の低下によって、水晶体破片のより効果的な吸引が可能となる。切断用チップの振動運動を生成するハンドピースを有することが望ましいであろう。

本発明の原理と合致した一つの実施形態において、本発明は、ホーン、圧電性結晶体、及び切断用チップを含む超音波ハンドピースである。圧電性結晶体及び切断用チップはホーンに連結される。圧電性結晶体が励起されるときに振動運動が切断用チップにおいて生成されるように、圧電性結晶体の中心線が切断用チップの中心線からオフセットしている。

上記の一般的記述及び以下の詳細な記述は、単なる例示であって、請求項に記載された発明を更に説明することが意図されていることが理解されるべきである。以下の記述及び本発明の実施例は、付加的な利点及び本発明の目的を説明し且つ提案する。

図１は、従来の超音波ハンドピースを示す。 図２は、本発明の原理に係る、オフセットした超音波ハンドピースを示す。 図３は、本発明の原理に係る、オフセットした超音波ハンドピースを示す。

添付の図面は、本明細書に取り込まれ且つその一部を構成するものであって、明細書の記載と共に、本発明のいくつかの実施形態を示し、本発明の原理を説明するのに役立つ。
以下、本発明の例示的な実施形態が詳細に参照され、実施形態の例が添付の図面に示される。同一の部分または同様の部分を参照するのに、可能な限り、同一の参照番号が全図面を通して使用される。

図１は、従来の超音波ハンドピースを示す。図１において、ハンドピース１００はコンソール１４０に連結される。コンソール１４０はフットスイッチ１５０に連結される。ハンドピース１００は、切断用チップ１１０、ホーン１２０、及び一組の圧電性結晶体１３０を有する。チップ接合部１１５がホーン１２０の小径部分１２５に切断用チップ１１０を接続する。また、ハンドピース１００の中心線１６０も示される。

チップ１１０は、典型的にはチタン製またはステンレス鋼製の細いニードルであり、超音波振動されるとき、水晶体を乳化するように設計される。チップ１１０は、典型的には円筒形状であり、約２０〜３０ゲージ（gauge）の小さい直径を有し、且つ眼の前房に挿入されたときに水晶体を取り除くのに適した長さを有する。チップ１１０は長手方向の中心軸線を有し、その中心軸線は長手方向におけるチップ１１０の重心を通る。例えば、チップ１１０が円筒に近いとき、チップ１１０の長手方向の中心軸線は円筒の中心軸線である。チップ１１０の長手方向の中心軸線は破線（中心線）１６０によって示される。ハンドピース１００において、中心線１６０はチップ１１０の中心及び圧電性結晶体１３０の中心を通る。この手段において、チップ１１０は圧電性結晶体１３０に整列される。圧電性結晶体１３０が励起されるとき、斯かる整列によって、典型的には、チップ１１０の長手方向の運動がもたらされる。

典型的には、ホーン１２０は医療用途に適した（チタン合金のような）剛性材料から製造される。ホーン１２０は、チップ接合部１１５に接続される小径区域１２５を有する。典型的には、チップ接合部１１５はチップ１１０を受容するネジ接続部を有する。この手段において、チップ１１０はチップ接合部１１５でホーン１２０にネジ留めされる。このことがチップ１１０とホーン１２０との間の剛性接続を提供するので、振動はホーン１２０からチップ１１０に伝達されることができる。

圧電性結晶体１３０は、水晶体超音波乳化吸引術の間、ホーン１２０及び付属の切断用チップ１１０の両方を駆動する超音波振動を供給する。圧電性結晶体１３０はホーン１２０に固着される。結晶体１３０は、典型的にはリング状であり、中空の円筒に似ており、且つ複数の結晶部分から構成される。結晶体１３０は、コンソール１４０からの信号によって励起されるとき、共振し、ホーン１２０において振動を生成する。典型的には、この振動は、チップ１１０における長手方向の運動を生成する。

コンソール１４０は、圧電性結晶体１３０を駆動するための信号を生成する信号発生器を含む。コンソール１４０は、信号発生器を制御するために、適切な、マイクロプロセッサ、マイクロ制御装置、コンピュータ、またはデジタル論理制御装置（digital logic controller）を有する。作業中、コンソール１４０は、圧電性結晶体１３０を駆動する信号を生成する。圧電性結晶体１３０は、励起されるとき、ホーン１２０を振動させる。また、ホーン１２０に接続されたチップ１１０も振動する。チップ１１０は、眼の前房に挿入され且つ振動されるとき、白内障の水晶体を乳化する作用をする。

図２は、本発明の原理に係る、オフセットした超音波ハンドピースを示す。図２の部品は、図１の部品と同様の手段で機能し且つ図１の部品と同様の特徴を有する。図２では、チップ２１０は圧電性結晶体２３０からオフセットしている。このオフセットは、ホーン２２０における曲げまたは段によって実現される。この結果、チップの中心線２６０は結晶体の中心線２７０から距離「ｄ」だけオフセットしている。この距離は、生成される、チップ２１０の振動運動が小さいときには小さく、または、生成される、チップ２１０の振動運動が大きいときには大きい。この結果、距離「ｄ」は、チップ２１０に見られる振動運動の量に比例する。斯かる配置によって、チップ２１０は左右にまたは円状に振動または揺動する。圧電性結晶体２３０からの振動は、チップ２１０が揺動または振動するようにホーン２２０に伝達される。

一般的には、チップ２１０の中心線２６０はチップ２１０の重心を通る。同様に、結晶体の中心線２７０は一般的には圧電性結晶体２３０の中心を通る。圧電性結晶体２３０がリング状に配置されるとき、結晶体の中心線２７０はこのリングの中心を通る。一般的には、チップの中心線２６０は結晶体の中心線２７０と平行である。しかしながら、これら二つの線は必ずしも平行である必要はない。例えば、チップの中心線２６０は結晶体の中心線２７０に対して小さい角度を有してもよい。この手段において、チップ２１０は、圧電性結晶体２３０からオフセットしていることに加えて、非常に小さい角度でチップ接合部２１５から延在してもよい。

図３は、本発明の原理に係る、オフセットした超音波ハンドピースを示す。図３の部品は、図１の部品と同様の手段で機能し且つ図１の部品と同様の特徴を有する。図３では、チップ３１０は圧電性結晶体３３０からオフセットしている。このオフセットは、ホーン３２０の小径区域３２５における曲げまたは段によって実現される。この結果、チップの中心線３６０は結晶体の中心線３７０から距離「ｄ」だけオフセットしている。この距離は、生成される、チップ３１０の振動運動が小さいときには小さく、または、生成される、チップ３１０の振動運動が大きいときには大きい。この結果、距離「ｄ」は、チップ３１０に見られる振動運動の量に比例する。斯かる配置によって、チップ３１０は左右にまたは円状に振動または揺動する。圧電性結晶体３３０からの振動は、チップ３１０が揺動または振動するように、ホーン３２０に伝達される。

一般的には、チップ３１０の中心線３６０はチップ３１０の重心を通る。同様に、結晶体の中心線３７０は一般的には圧電性結晶体３３０の中心を通る。圧電性結晶体３３０がリング状に配置されるとき、結晶体の中心線３７０はこのリングの中心を通る。一般的には、チップの中心線３６０は結晶体の中心線３７０と平行である。しかしながら、これら二つの線は必ずしも平行である必要はない。例えば、チップの中心線３６０は結晶体の中心線３７０に対して小さい角度を有してもよい。この手段において、チップ３０は、圧電性結晶体３７０からオフセットしていることに加えて、非常に小さい角度でチップ接合部３１５から延在してもよい。

上記から、本発明によって、白内障の水晶体を取り除くために有用な、オフセットした超音波ハンドピースが提供されることが理解されるであろう。本発明において、切断用チップは、ハンドピースを駆動する圧電性結晶体からオフセットしている。斯かるオフセットはハンドピースの切断用チップの振動運動を生成する。本発明は本明細書において例示され、種々の修正が当業者によってなされるであろう。

本明細書を考慮し、本明細書において開示された本発明を実施することによって、本発明の他の実施形態は当業者にとって明らかであろう。本明細書及び実施例は単なる例示であることが意図されており、本発明の真の範囲及び思想は以下の請求項によって示される。

Claims (4)

1. ホーンと、
   該ホーンに連結された圧電性結晶体と、
   前記ホーンに連結された切断用チップと
   を具備する超音波ハンドピースであって、
   前記圧電性結晶体が励起されるときに振動運動が前記切断用チップにおいて生成されるように、前記圧電性結晶体の中心線が前記切断用チップの中心線からオフセットしている、超音波ハンドピース。
2. 前記ホーンが小径部分を有する、請求項１に記載のハンドピース。
3. 前記小径部分が前記オフセットを生成すべく曲がっている、請求項２に記載のハンドピース。
4. 前記ホーンが前記オフセットを生成すべく曲がっている、請求項１に記載のハンドピース。

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