JP4204324B2 - 超音波メス - Google Patents

Description

発明の背景

発明の分野
この発明は、外科的処置（手術）を行うための装置、特には超音波メスに関し、そのメスは切断と焼灼とのモ−ド間を選択するスイッチを備え、一次電源としてバッテリを用いるもので、それだけで必要なものを充分に完備したものである。操作をすると、その超音波メスは、メスの刃を往復動させるほか、横にも動かし、間質部分（マ−ジン）に沿って組織を分離することができる。

先行技術の説明
今までの超音波外科術においては、トラウマ、大きな恐怖感、および電気外科やレ−ザ−外科での熱切断の欠点を回避している。超音波外科術において、超音波メスは、刃が揺動する動きをする結果、切開技術の点で有利である。超音波エネルギ−は、超音波エネルギ−源と手持ちのカップラとの間の接続あるいはマウントを通して伝達される。手持ちのカップラは、外科手術用具、たとえばカップラの先の外科手術の刃を取り付ける。この接続によって、エネルギ−源からカップラを通して外科手術の刃へと超音波運動を容易に伝達し、往復動する振動を刃に生じさせる。この超音波運動は、次に、刃が当たる生物組織につながる。

一般的には、超音波メスに対しても、手持ちの外科手術メスに用いるものと同じ鋭い刃を用いるべきである、と考えられる。しかし、超音波を用いた外科手術用具においては、鋭い通常のメスの刃を用いるよりも、鈍い刃の方が凝固がすぐれ、しかも良く切れることが見い出されている。実際に、外科手術の場では、超音波エネルギ−の伝達を大きくした鈍い刃を、隣接する組織に与えている。伝達を大きくすることにより、組織に接触する刃の切断領域が増すことになる。超音波エネルギ−の大きな伝達は音波のカップリングを良くし、それによって、切断性能および止血力を高める。そしてまた、研削加工し断面の面積を低減し修正した刃は、調和した「ホイップ（振れ、むち打ち）」効果が高まる。

現存する超音波メスは、振動する往復運動を伴って組織に当てる。鈍い刃に伴うこの往復運動は、鋭い刃を付けた超音波メスに対して有利ではあるが、刃の横方向の動きがさらに加われば、切断が容易になるし、切断の特性も良くなる。現存する超音波メスは、刃が超音波の横方向および往復運動の両方に動くという能力をもってはいない。

また、現存する超音波メスには、コ−ドによって外科手術装置に接続する外部電源に頼るという不便さがある。コ−ドで電源に接続するため、いくつかの外科手術の場合に扱いにくいだけでなく、メスを携帯する上でも邪魔になる。

この分野の先行技術として、次のようなものがある。たとえば、「超音波外科手術装置」の名称の米国特許第４，５８７，９５８号（野口ほか、１９８６年５月１３日発行）、「低温超音波メス」の名称の米国特許第４，８３２，０２２号（ツルコブ（Tjulkov）ほか、１９８９年５月２３日発行）、「超音波外科手術の切断および止血のための方法および装置」の名称の米国特許第５，０２６，３８７号（トマス、１９９１年６月２５日発行）、「超音波メスのためのニッケル−クロムで被覆したチタン合金刃カップラ」の名称の米国特許第５，１６７，７２５号（クラ−クほか、１９９２年１２月１日発行）、「超音波外科手術メス」の名称の米国特許第５，２５４，０８２号（高瀬、１９９３年１０月１９日発行）、「超音波メス刃および適用方法」の名称の米国特許第５，２６３，９５７号（デ−ビソン、１９９３年１１月２３日発行）、「超音波メス刃および適用方法」の名称の米国特許第５，３２４，２９９号（デ−ビソンほか、１９９４年６月２８日発行）、および「外科手術の切断用具および使用方法」の名称の米国特許第６，０８０，１７５号（ホ−ゲンデック（Hogendijk）、２０００年６月２７日発行）。

発明のサマリ−

したがって、この発明の目的の一つは、刃に対し往復運動に加えて、横の調和運動を与える超音波メスを提供することにある。

この発明のさらなる目的は、切断および切開を容易かつ良質に行うことができる超音波メスを提供することにある。

この発明のさらに他の目的は、引き続く傷の治癒にすぐれ、しかも、組織の傷跡を最小限にする切開をすることができる超音波メスを提供することにある。

この発明のさらに他の目的は、組織の傷跡を最小限に抑えつつ有効に切り口を焼灼することができる超音波メスを提供することにある。

この発明は、また、軽く、必要物をすべて備え、手で持つことができる装置であり、したがって、重さおよび大きさが小さいという実用上の利点をもつ超音波メスを提供することを目的とする。

この発明は、さらにまた、使い捨てにすることができる超音波メスを提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため、この発明では、外科手術の切開を最小限にするのに特に適した超音波メスを提供する。その超音波メスは、キ−を付けたシリンダ−をもつハウジングと、刃本体およびその刃本体から延びるシャンクとを備える。シャンクは、超音波エネルギ−源と結合し、そのエネルギを刃本体に伝達するためのものである。トランスジュ−サが、超音波エネルギ−を刃に送り、刃を往復および調和する横方向の動きを生じさせる。トランスジュ−サから送られる超音波エネルギ−が、刃に調和する横方向の動きをさせるのであるが、その動きが生じる理由は、トランスジュ−サの駆動とキ−付きのシリンダ−内のア−マチュア（電機子）との間に約１ 1/2°(one half)から２°のオフセットがあるからである。それに加え、刃が往復する動きを受けやすいからでもある。

横方向の調和運動が生じることによって、外科の切断を容易かつ良質に行うことができる。この発明の好適な実施例はそれを示す。間質部分（マ−ジン）に沿って組織を分離する改良した切断例を明示する。凝固モ−ドにおいて、メスを低い周波数および高いパワ−で作動し、熱的に閉じる。切断周波数で組織に外科的な処置を行って組織を破壊すると、動物性タンパク質の特性によって、その組織の部分の表面が付着性を生じ、凝固作用を起す。この凝固作用によって、組織の傷を最小限にして治すことになる。

この発明の超音波メスには、外部のソ−スにつなぐ電源コ−ドが不要である。外科手術の密集した領域の中の電源コ−ドは、邪魔であり、超音波メスの動きを妨害する。その代わりに、メスの電源として超音波メスのハウジング自体の一区域内のバッテリを用いる。しかし、必要であるなら、外部の電源を使うことができる。また、超音波メスの他の必要部品、たとえば電気アクチェエ−タや変圧器を含む回路部品の重さや大きさを低減することができる。超音波メスの全体が分離した電源なしに作動するので、装置ユニットを使い捨てにすることができる。

この発明のこれらおよび他の目的および特徴については、以下に述べる詳細な説明に示す内容から明らかになるであろう。

好適な実施例の詳細な説明

さて、図面を参照しながら詳しい説明をしよう。図面は数個あり、それらの図面には、同様の構成部分に同様の符号を付けてある。図１は、超音波メス１０の外部の一部を切り取った側面からの図である。

図１の超音波メス１０のハウジング１２は、外科医が握る形であり、外科手術のとき外科医が握り操作することができるようになっている。ハウジング１２の形状は、異なる円周を含む細長い丸い本体である。ハウジング１２の本体から離れたところに、取外し可能な部分がハウジング面に配置され、電源、つまりバッテリ１４および電源コ−ド１６を挿入（差込み）することができるようになっている。本体の周囲（の大きさ）は、電源端１８から握り領域２０に向かって減少している。握り領域２０は、ハウジング１２の外側表面領域の大部分を占めている。本体の周囲は、その握り領域２０から刃２２の幅よりもわずかに大きいところまで減少している。それが、刃２２に改良した動きをさせる。ハウジング１２の本体の末端２４に孔２５がある。孔２５は、そこに刃２２を挿入し、超音波メス１０のキ−付きシリンダ−２６と結合するためのものである。

図２において、刃２２は、超音波メスに予め適合させたいくつかの特別な目的の刃の一つである。超音波メスは、異なるタイプの外科的処置に応じるもの、あるいは、往復動および／または横方向の動きをするように設計されている。刃２２は互いに逆の側面２８および３０をもつ。それらの面については、金属、セラミック、それら両者の組合わせ、あるいは目的に合った他の材料で作ることができる。たとえば、超音波メスを横方向の動きだけのために作るとき、特別な形にし研いだ刃が、刃の長さ方向にわたって適切な質量およびバランスを保証する。

図１の刃２２には、端部分３２およびシャンク３６と反対側の先端３４がある。シャンク面には孔３８があり、キ−付きシリンダ−２６の突出し部２７を受け入れるようになっている。図２が示すように、突出し部２７は、一面に隆起部４０を含む平らな部分をもち、隆起部４０は刃２２の孔３８に適合する大きさである。

図１に示すように、刃２２は、ア−マチュア４２の動きにつれて、矢印で方向を示すように往復運動を行う。往復運動は、刃２２の軸方向の振動である。図２は、刃２２の動きであるが、ア−マチュア４２の動きにつれて、矢印で方向を示す横方向の動きを示す。横方向の動きは、刃２２の軸に対して垂直の方向の振動である。

ある状況においては、往復運動がなく、横方向の動きだけで充分であり、好ましいことが理解されるであろう。メスの刃２２に往復運動を与えないとすれば、組織の分離が、調和運動の節（ノ−ド）でのみ起き、そして、メスの刃を外科手術の領域を横切るように手で引くときに大きな変動が起きる。刃２２とドライバ５０のアセンブリについては、刃２２の長さ（方向）に沿う横の「ホイップ（振れ、むち打ち）」運動だけを提供するように作る。

図３において、突出し部２７の細長い平坦部分４４は、刃を取り付ける部分である。ア−マチュア４２の管状の部分４６は、キ−付きシリンダ２６を取り付ける部分である。キ−付きシリンダ２６は、ハウジング１２の孔２５に近い本体の内部に位置する。キ−付きシリンダ２６の内部にア−マチュア４２を束縛し、そのア−マチュア４２の超音波振動を刃２２に伝達する。

ア−マチュア４２がもつ管状の部分４６は堅く、その部分は内側に動き、キ−付きシリンダ２６の動きに影響を与える。ア−マチュア４２の本体の他端４８は、トランスジュ−サ５２のドライバ５０の中にスライド可能に入り込んでいる。ア−マチュア４２は、図３に誇張して示すように、軸に対して斜めにドライバ５０の中にスライド可能に入る。トランスジュ−サ５２のドライバ５０は丸く、また、凹んだ領域５４をもつ。その領域５４にア−マチュア４２が入る。

超音波メス１０は、先端の超音波トランスジュ−サ５２によってエネルギ−を与えられる。トランスジュ−サ５２は振動し、その振動をドライバ５０およびア−マチュア４２を通し制御された周波数で刃２２に伝達し、刃２２を往復運動させる。刃の変位の大きさは、トランスジュ−サ５２への電気入力の関数である。

刃２２の横方向の調和運動のための超音波振動は、ドライバ５０の軸とア−マチュア４２の軸とが１ 1/2°(one half)から２°オフセットしていることに起因する。キ−付きシリンダ２６とハウジング１２との間には、１／１０００インチ（０．００１”、つまり２５．４μｍ）のクリアランスがあり、それにより、横方向の調和運動によって引き起こされるホイップ（振れ、むち打ち）が可能になる。超音波メス１０に、横方向の調和運動だけのための超音波振動を伝達するように制限することができる。

図３において、回路基板５６に接続した圧電ビ−ムドライバ５０は、刃２２に直接接続すると、横方向の「ホイップ（振れ、むち打ち）」を供給する。ドライバ５０のアンカ−部分（領域）５４が、刃を取り付ける部分である。ドライバ５０としては、トランスジュ−サ５２に伴って述べた雷技術（Thunder Technology）の雷ビ−ム（Thunder Beam）が好ましい。しかし、それに代わる適当なものを用いることができる。

図１のトランスジュ−サ５２は、好ましくは雷技術（Thunder Technology）を含む圧電ドライバをもつ。雷技術は、大きな変形量をもつ圧電気アクチュエ−タである（これは、米国特許第５，６３２，８４１号：ナサ、１９９７年５月２７日発行、米国特許第５，６３９，８５０号：ナサ、１９９７年６月２７日発行、および米国特許第６，０３０，４８０号：フェイス インタ−ナショナル、２０００年２月２９日発行に示される。参照をもって、それらの開示内容をここに含める）。しかし、いわゆる当業者であれば、それらの代わりに、それらと異なる他のものを用いることができる。作動周波数としては、４０ｋＨｚと６５ｋＨｚとの間が特に良好であることが判明している。トランスジュ−サ５２には、回路基板５６から高電圧を供給する。回路基板５６は、ウエハ型の矩形形状である。回路基板５６は、その表面の一端にトランスジュ−サ５２を電気的に結合している。

回路基板５６に高電圧を供給するため、トランスジュ−サ５２の取付け側とは反対の回路基板面に変圧器５８を電気的に結合する。変圧器５８としては、トランソ−ナ（Transoner）タイプ（米国特許第５，８３４，８８２号：フェイス インタ−ナショナル、参照をもって、その開示内容をここに含める）。トランソ−ナは、多層の圧電変圧器である。この装置は、サイズが非常に小さく、６ボルトから９００ボルト程度の高電圧まで昇圧する。しかし、いわゆる当業者であれば、それと異なる他のものを用いることができる。

変圧器５８に電力を供給するため、ハウジング１２の内部に、２つのバッテリ１４を入れる空間と、外部電源１６に接続するための孔１８とがある。電源としてのバッテリ１４は、リチウムコアを含み、それによって、超音波メス１０を１５分間作動する。多くの外科的な処置において超音波メス１０を連続して用いるわけではないので、その時間で充分である。

ハウジング１２は、本体の外部の握り部分２０に開口６０があり、そこに機能スイッチ６２がある。機能スイッチ６２は、ハウジング１２の外部の開口６０にうまく適合し、しかも、回路基板５６に取り付けられている。機能スイッチ６２は、スライドするボタン形式である。機能スイッチ６２によって、使用者は、刃２２に対して切断および焼灼のモ−ドとなるよう超音波振動を制御し加えることができる。

外部電源を使用することができるが、その必要性がないので、超音波メス１０は使い捨てにすることができる。また、超音波メス１０は、異なる電源および周波数モデルに利用し、外科手術で異なる適用をすることができる。

この発明について、最も実用的で好ましい実施例と考えられることを説明したが、この発明は、以上に述べた実施例に限定されるわけではなく、添付したクレ−ムの考え方および範囲内において、いろいろな変形および変更した事項をも含む。

この発明による超音波メスの側断面図である。 図１のメスの上面図である。 この発明のシリンダ−／ア−マチュアの配置を示す上面図であり、キ−付きシリンダ−と超音波メスのハウジングとの間の側壁クリアランス、ならびにア−マチュア軸と駆動軸との角度差を示している。

符号の説明

１０ 超音波メス
１２ ハウジング
１４ バッテリ
２０ 握り領域（握り部分）
２２ 刃
２６ キ−付きシリンダ（支持部材）
２７ 突出し部
３６ シャンク
３８ 孔
４０ 隆起部
４２ ア−マチュア
５０ ドライバ（駆動手段）
５２ トランスジュ−サ
５６ 回路基板
５８ 変圧器
６２ 機能スイッチ

Claims (21)

1. 次の各構成を備える超音波メス。
   ・内部のあるハウジング
   ・前記ハウジングの中の支持部材
   ・前記支持部材に結合した刃
   ・前記支持部材の中のア−マチュア
   ・前記ア−マチュアに横方向に角度をもって支持され、前記ア−マチュアおよび前記支持部材を通してその軸方向に沿って刃に超音波エネルギ−を加え、刃に横方向の調和振動をするように振動させる駆動手段
2. 前記駆動手段は、前記ア−マチュアに支持され、そのア−マチュアおよび前記支持部材を通してその軸方向に沿って刃にエネルギ−を加え、刃を往復運動するように動かす、請求項１の超音波メス。
3. 次の各構成を備える超音波メス。
   ・内部のあるハウジング
   ・前記ハウジングの中の支持部材
   ・前記支持部材に結合した刃
   ・前記支持部材の中のア−マチュア
   ・前記ア−マチュアに横方向に角度をもって支持され、前記支持部材を通してその軸方向に沿って刃に超音波エネルギ−を加え、横方向のむち打ち運動をするように刃を振動させる駆動手段
4. 前記支持部材がキ−付きシリンダである、請求項２の超音波メス。
5. 前記刃を前記キ−付きシリンダに予め取り付けた、請求項４の超音波メス。
6. 前記ハウジングに取り付けたスイッチをさらに備える、請求項２の超音波メス。
7. 前記スイッチは、切断と焼灼のモ−ドを選択する、請求項６の超音波メス。
8. 前記ハウジングに取り付けたスイッチをさらに備え、そのスイッチが超音波メスを作動させたり、非作動にさせる、請求項３の超音波メス。
9. 前記横方向の角度は、前記刃の軸と前記駆動手段の軸との間の角度である、請求項１の超音波メス。
10. トランスジュ−サをさらに備える、請求項２あるいは３の超音波メス。
11. 前記トランスジュ−サは、大きな変形量をもつ電気的なアクチュエ−タである、請求項１０の超音波メス。
12. 変圧器をさらに備える、請求項２あるいは３の超音波メス。
13. 前記変圧器が多層の圧電気変圧器である、請求項１２の超音波メス。
14. 前記変圧器が６ボルトから９００ボルトまで昇圧する、請求項１３の超音波メス。
15. 電源をさらに備える、請求項２あるいは３の超音波メス。
16. 前記電源を外部から得る、請求項１５の超音波メス。
17. 前記電源をバッテリで得る、請求項１５の超音波メス。
18. 前記バッテリがリチウムからなる、請求項１７の超音波メス。
19. 前記メスが複数の周波数設定に適合する、請求項２あるいは３の超音波メス。
20. 前記メスが複数の電源モ−ドに適合する、請求項２あるいは３の超音波メス。
21. 前記超音波メスが使い捨て可能である、請求項２あるいは３の超音波メス。

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