JP2021141956A

JP2021141956A - 振動式除去装置

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Publication number: JP2021141956A
Application number: JP2020040674A
Authority: JP
Inventors: 敏小林; Satoshi Kobayashi; 義博皆川; Yoshihiro Minagawa; 広樹鈴木; Hiroki Suzuki; 誠榊原; Makoto Sakakibara
Original assignee: Micron Machinery Co Ltd
Current assignee: Micron Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2040-03-10
Also published as: EP3960101A1; JP6828929B1; US20220218384A1; WO2021181714A1; EP3960101A4

Abstract

【課題】効率よく硬組織を軟組織から剥離して除去することができる振動式除去装置を提供する。【解決手段】振動式除去装置２は、ハウジング１０と、保持部材１１と、工具１２と、制御装置２０と、加振装置２１と、冷却用ポンプ２２とを備えている。制御装置２０は、冷却用ポンプ２２を駆動させ、冷却用ポンプ２２から供給された冷却水は、ハウジング１０内の流路２５を通り、流路２５の先端から工具１２に向けて吹き付けられる。この状態で、工具１２が硬組織ＨＴと軟組織ＳＴとの間に挿入されて、加振装置２１が動作され、工具１２が振動される。工具１２の振動により、硬組織ＨＴの軟組織ＳＴとの密着面が切削され、硬組織ＨＴが軟組織ＳＴから剥離されて除去される。【選択図】図１

Description

本発明は、先端部に取り付けられた工具を用いて硬組織を軟組織から剥離して除去する振動式除去装置に関する。

加振装置を備え、この加振装置の先端部に取り付けられた工具を振動させることで除去対象物を切削する振動式切削装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の振動式切削装置では、加振装置による工具の振動を、停止と振動を繰り返すバースト発振に制御することで、操作性を向上している。

特許文献１に記載の振動式切削装置では、軟組織と密着している硬組織を除去する手術を行う場合、硬組織を、軟組織と密着している面とは逆の面側から工具により切削し、硬組織の厚みが薄く、例えば紙１枚程度になるまで硬組織を切削する。そして、振動式切削装置を術野から移動させた後、薄くなった硬組織を、キュレット等のハンドピースにより手作業で除去している。

特開２０１９−０８８４５２号公報

しかしながら、硬組織を薄くなるまで切削する場合、軟組織や周辺組織の安全を確保するために、慎重に手術（切削作業）を行う必要があり、手術時間が長くなっていた。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、効率よく硬組織を軟組織から剥離して除去することができる振動式除去装置を提供することを目的とする。

［１］本発明の振動式除去装置は、硬組織を軟組織から剥離して除去する振動式除去装置であって、ハウジングと、前記ハウジングの内部に配された加振装置と、前記加振装置の先端部に設けられ、前記ハウジングから突出し、硬組織と軟組織との間に挿入可能な工具と、前記加振装置の駆動を制御することにより、前記工具を前記加振装置の軸線の方向に振動させる制御装置と、前記工具を冷却する冷却装置と、を備え、前記制御装置は、前記加振装置による前記工具の振動を、停止と振動を繰り返すバースト発振で制御することを特徴とする。

本発明によれば、加振装置の先端部に設けられ、ハウジングから突出する工具は、硬組織と軟組織との間に挿入可能であるので、工具が除去対象物である硬組織と軟組織との間に挿入されて軟組織から離れる方向に力が加えられた状態で工具を振動させると、硬組織の軟組織との密着面を切削して、硬組織を軟組織から剥離して除去することができる。これにより、硬組織を薄くなるまで切削するものに比べて、短時間で効率よく硬組織を除去することができる。

また、冷却装置により工具を冷却し、さらに、工具の振動を、停止と振動を繰り返すバースト発振で制御するので、工具を常時振動させるものに比べて、工具の発熱を抑制することができ、軟組織や周辺組織の安全を確保することができる。

［２］前記工具は、軟組織に対面する第１面には、複数の凹部、又は、前記工具の基端側から先端側に向けて延びる溝が形成されていることが好ましい。

この構成によれば、工具の軟組織に対面する第１面が凹凸なく平らな面であるものに比べて、より一層効率的に工具を冷却することができる。

［３］前記工具は、硬組織に対面する第２面が円弧状で平面又は凹状に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、工具の硬組織に対面する第２面が突状になっているものに比べて、工具を硬組織と軟組織との間に挿入しやすい。

［４］前記冷却装置は、冷却用液体を供給する冷却用液体供給装置から構成され、前記ハウジングには、前記冷却用液体供給装置から供給された冷却用液体を前記工具の先端側に向けて流す流路が設けられていることが好ましい。なお、前記流路の先端は、前記工具の先端部にむけて冷却用液体を吹き付けるように設けられていることが好ましい。

この構成によれば、冷却用液体供給装置から供給され、流路を流れる冷却用液体により工具を冷却することができるので、より一層効率的に工具を冷却することができる。

本発明の一実施形態としての振動式除去装置の構成に関する説明図。工具を示す斜視図。工具を示す斜視図。工具と硬組織及び軟組織とを示す概略図。工具を硬組織と軟組織との間に挿入した状態を示す概略図。工具により硬組織を剥離・除去した状態を示す概略図。複数の凹部が形成された工具を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態としての振動式除去装置２は、ハンドピースを構成する略円筒状のハウジング１０と、保持部材１１と、工具１２と、制御装置２０と、加振装置２１と、冷却用ポンプ２２と、を備えている。

ハウジング１０は、通常の人間が片手で持てる程度のサイズに設計されている。ハウジング１０およびその内部空間に少なくとも一部が配置される保持部材１１等の構成要素により高周波振動式切削装置のハンドピースが構成されているが、当該ハンドピースを取り扱いの簡便性のために軽量化する観点から、当該構成要素の種類および仕様が適当に選定されてもよい。

保持部材１１は、その後端部が加振装置２１に対して取り付けられ、ハウジング１０の内側壁に対して固定されている支持部（図示せず）を介してハウジング１０に軸線方向移動自在に支持されている。

保持部材１１は、振幅を増大するホーンとしての機能を有している。工具１２は、保持部材１１の先端部に対して脱着自在に取り付けられている。

工具１２の種類としては、硬組織ＨＴの軟組織ＳＴとの間に容易に挿入可能であればよく（図３Ｂ参照）、キュレット、ノミ、メス、ヤスリ、ロングタイプ、ショートタイプ等が挙げられる。また、工具１２の形状としては、先端が直線状、円弧状の刃物や、略円柱状、匙状、屈曲または湾曲したロッド状などの任意の形状が採用される。

本実施形態では、工具１２はキュレットから構成され、先端部は、半球体状で、球体を半分に切断した第１面１２ａは、円弧状で凹状に形成され、半球体部分となる第２面１２ｂには、保持部材１１側の基端部から先端部に向けて延びる溝１２ｃが形成されている。

加振装置２１は、ハウジング１０の取付部（図示せず）に対して取り付けられ、ハウジング１０の内部空間に配置されている圧電素子により構成され、保持部材１１をその軸線方向に振動させるまたは往復駆動する。

加振装置２１および保持部材１１は、それぞれの軸線が共通するように、かつ、それぞれの軸線方向について離間して配置されているため、当該軸線が平行に離間してまたは非平行に配置されている場合と比較して、当該軸線に対して垂直な方向について、ハウジング１０の内部空間における加振装置２１および保持部材１１の占有スペース、ひいてはハウジング１０のコンパクト化が図られる。これにより、持ちやすさおよび操作性の向上が図られたハンドピースとして振動式除去装置が構成されうる。

加振装置２１の力が、伝動機構が用いられることなく保持部材１１に対して直接的に伝えられるため、一般的に当該伝動機構に用いられるグリス等の潤滑剤が不要になる。よって、医療機器としての振動式除去装置２が高圧水蒸気によって滅菌処理される場合、潤滑剤の存在に由来する当該医療機器のコンタミネーションが生じる事態が回避される。

制御装置２０は、ハウジング１０の後端部に取り付けられているケーブル２４を介して加振装置２１に接続され、加振装置２１に対する電力供給を制御する。

制御装置２０は、加振装置２１の動作を制御する。なお、制御装置２０を、マイクロコンピュータまたはプロセッサから構成し、これが実装されている基板とともにハウジング１０の内部空間に配置するようにしてもよい。

制御装置２０は、加振装置２１による保持部材１１を介しての工具１２の軸線方向の振動周波数ｆ２が２０〜６０［ｋＨｚ］の範囲に含まれるように制御する。ｆ２＝２５〜４０［ｋＨｚ］に制御されることがより好ましい。

さらに、制御装置２０が、加振装置２１による工具１２の振動を、停止と振動を繰り返すバースト発振で制御し、かつ、工具１２が振動しているバースト期間と、工具１２が停止している停止期間とを合わせて１周期とする全体の工具１２のバースト周波数ｆ１を、工具１２の冷却効率に応じて、その周波数を制御する。

前記構成の振動式除去装置２によれば、保持部材１１がその軸線方向に往復駆動されることにより、当該保持部材１１の先端部に設けられている工具１２によって対象物が切削される。

制御装置２０が、加振装置２１による工具１２の振動を停止と振動を繰り返すバースト発振に制御する。

具体的には、制御装置２０が、工具１２のバースト周波数ｆ１を操作者がバースト期間と停止期間の周期を認識可能な低周波数である、１〜３００［Ｈｚ］の範囲に制御し、バースト周波数のパルス幅ｔ１をパルス周期Ｔ１で除算したデューティー比ｄ１を、５〜５０［％］の範囲に制御する。

冷却用ポンプ２２は、冷却水供給源（図示せず）から送られた冷却水を送り出す（供給する）ものであり、制御装置２０により駆動が制御される。

ハウジング１０の後端部には、冷却用ポンプ２２から供給された冷却水を流す流路２５が取り付けられている。この流路２５は、ハウジング１０の後端部から先端部まで延びる。

［剥離・除去］
振動式除去装置２を用いて除去対象物である硬組織ＨＴを剥離・除去する場合について説明を行う。

図３Ａに示すように、先ず、剥離・除去（手術）を行う術者は、工具１２を保持部材１１の先端部に取り付ける。

次に、図３Ｂに示すように、術者は、制御装置２０により冷却用ポンプ２２を駆動させる。これにより、冷却用ポンプ２２から供給された冷却水は、ハウジング１０内の流路２５を通り、流路２５の先端から工具１２に向けて吹き付けられる。この状態で術者は、工具１２を硬組織ＨＴと軟組織ＳＴとの間に挿入する。なお、図３Ｂ及び図３Ｃでは、簡易的に冷却水を点線で示している。

図３Ｃに示すように、術者は、制御装置２０により加振装置２１を動作させ、保持部材１１を軸線方向に往復駆動させる。これにより、保持部材１１の先端部に設けられている工具１２が軸線方向に往復駆動（振動）される。このとき、術者は、工具１２が、軟組織ＳＴから離れる方向（図３Ｃにおける上方向）に力を加える。

工具１２の振動により、硬組織ＨＴの軟組織ＳＴとの密着面側から切削され、且つ、硬組織ＨＴが軟組織ＳＴから剥離される。これにより、硬組織ＨＴを薄くなるまで切削するものに比べて、短時間で効率よく硬組織ＨＴを除去することができる。

本実施形態において、硬組織ＨＴは、人体の所定部分の骨や骨化細胞等であり、軟組織ＳＴは、硬組織ＨＴに隣接する神経や血管等である。このため、手術において、軟組織ＳＴの安全を確保する必要がある。

本実施形態では、制御装置２０が、加振装置２１による工具１２の振動を停止と振動を繰り返すバースト発振に制御する。これにより、工具１２を常時振動させるものに比べて、工具１２の発熱を抑制することができ、軟組織ＳＴの安全を確保することができる。

また、工具１２は冷却水により冷却されるので、より一層、工具１２の発熱を抑制することができる。

さらに、工具１２の軟組織ＳＴに接触する第２面１２ｂには、溝１２ｃが形成されており、この溝１２ｃにも冷却水が送られる。これにより、冷却水による冷却効果を高めることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、冷却水により工具１２を冷却しているが、冷却水による冷却に限らず、工具１２を冷却することができればよく、例えば、冷却用の気体を工具１２に吹き付けるようにしてもよい。

また、工具１２の溝１２ｃを後端部方向に延ばし、冷却水を溝１２ｃに直接流し込むようにしてもよい。

また、上記実施形態では、工具１２の第１面１２ａを円弧状で凹状に形成しているが、円弧状で平面状に形成するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、工具１２の第２面１２ｂに、工具１２の基端（後端）側から先端側に向けて延びる溝１２ｃを形成しているが、溝１２ｃの形状は適宜変更可能であり、例えば、螺旋状の溝を形成するようにしてもよく、さらには、複数の溝を形成するようにしてもよい。

また、溝１２ｃに変えて又は加えて、図４に示すような複数の凹部１２ｄを形成するようにしてもよい。この場合にも、冷却効果を高めることができる。

さらに、流路２５の形状も適宜変更可能であり、例えば、保持部材１１を囲むような螺旋状に形成するようにしてもよい。また、工具１２の内部に冷却水を流す流路を形成するようにしてもよい。

２…振動式除去装置、１０…ハウジング、１１…保持部材、１２…工具、２０…制御装置、２１…加振装置、２２…冷却用ポンプ、ＨＴ…硬組織、ＳＴ…軟組織

［１］本発明の振動式除去装置は、硬組織を軟組織から剥離して除去する振動式除去装置であって、ハウジングと、前記ハウジングの内部に配された加振装置と、前記加振装置の先端部に設けられ、前記ハウジングから突出し、硬組織と軟組織との間に挿入可能な工具と、前記加振装置の駆動を制御することにより、前記工具を前記加振装置の軸線の方向に振動させる制御装置と、前記工具を冷却する冷却装置と、を備え、前記工具は、軟組織に対面する第１面には、前記加振装置の軸線の方向及び前記工具の幅方向のそれぞれに複数並べられた凹部が形成され、前記制御装置は、前記加振装置による前記工具の振動を、停止と振動を繰り返すバースト発振で制御することを特徴とする。

Claims

硬組織を軟組織から剥離して除去する振動式除去装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配された加振装置と、
前記加振装置の先端部に設けられ、前記ハウジングから突出し、硬組織と軟組織との間に挿入可能な工具と、
前記加振装置の駆動を制御することにより、前記工具を前記加振装置の軸線の方向に振動させる制御装置と、
前記工具を冷却する冷却装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記加振装置による前記工具の振動を、停止と振動を繰り返すバースト発振で制御することを特徴とする振動式除去装置。
請求項１に記載の振動式除去装置において、
前記工具は、軟組織に対面する第１面には、複数の凹部、又は、前記工具の基端側から先端側に向けて延びる溝が形成されていることを特徴とする振動式除去装置。
請求項１又は２に記載の振動式除去装置において、
前記工具は、硬組織に対面する第２面が円弧状で平面又は凹状に形成されていることを特徴とする振動式除去装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動式除去装置において、
前記冷却装置は、冷却用液体を供給する冷却用液体供給装置から構成され、
前記ハウジングには、前記冷却用液体供給装置から供給された冷却用液体を前記工具の先端側に向けて流す流路が設けられていることを特徴とする振動式除去装置。