JP5249471B2 - 超音波プローブ - Google Patents

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Description

本発明は、超音波吸引装置等の超音波処置装置に用いられる超音波プローブに関する。
特許文献1には、超音波吸引という処置と超音波凝固切開という処置を行う超音波処置装置が開示されている。この超音波処置装置は、基端から先端へ超音波振動を伝達する超音波プローブを備える。超音波吸引は、超音波振動している超音波プローブの先端面を用いて行われ、キャビテーションという物理現象を利用して行われる。具体的に説明すると、超音波振動により超音波プローブは毎秒数万回の高速振動を繰り返しているため、超音波プローブの先端面近傍では、周期的に圧力が変動する。圧力変動により微小時間だけ飽和蒸気圧より先端面近傍の圧力が低くなった際には、体腔内の液体あるいは超音波処置装置から生体組織の処置位置の近傍に送られた液体に微小な気泡(キャビティー)が生じる。そして、先端面近傍の圧力が大きくなる(圧縮する)際に作用する力により、発生した気泡が消滅する。以上のような物理現象を、キャビテーション現象という。気泡が消滅するときの衝撃エネルギーにより、肝細胞等の弾力性を有さない生体組織は破砕(shattered)、乳化される(emulsified)。超音波プローブの内部には、基端から先端まで吸引通路が貫通している。破砕、乳化された生体組織は、超音波プローブの先端の吸引口から吸引通路を通って、吸引回収される。以上のような作用が継続されることにより、生体組織が切除される。この際、血管等の弾力性の高い生体組織は衝撃が吸収されるため破砕され難く、生体組織が選択的に破砕される。ただし、キャビテーションにより生体組織が選択的に破砕されるが、超音波プローブの先端を生態組織の処置位置(患部)に留めた状態でキャビテーションによる処置を続けた場合、血管等の弾力性の高い生体組織も損傷する(damaged)可能性がある。このため、処置位置(患部)の表面に沿って超音波プローブが移動する状態で、キャビテーションによる処置が行われる。なお、超音波プローブでは基端から先端まで吸引通路が貫通しているため、超音波プローブは筒状に形成されている。
特開2005−27809号公報
前記特許文献1の超音波処置装置で用いられる筒状の超音波プローブは、柱状部材を孔開け加工することにより形成される。ここで、超音波プローブの材料となる柱状部材は、長手軸に沿った寸法が長く、長手軸に垂直な方向の寸法は小さい。このような細長い柱状部材の孔開け加工は、専用のドリルを用いて長時間要して行われる。したがって、超音波プローブの製造時の作業効率が低下し、超音波プローブの製造コストも高くなる。
本発明は前記課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、効率よく、低コストで製造可能な超音波プローブを提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明のある態様では、超音波振動を伝達する超音波プローブであって、基端から先端まで長手軸に沿って外周部が設けられるプローブ本体と、前記超音波振動の第1の腹位置から前記第1の腹位置とは異なる前記超音波振動の第2の腹位置まで前記長手軸に沿って全長に亘って、前記プローブ本体の前記外周部において開口する空洞部を、前記長手軸に沿って規定する空洞規定面と、を備える超音波プローブを提供する。
本発明によれば、効率よく、低コストで製造可能な超音波プローブを提供することができる。
本発明の第1の実施形態に係る超音波処置装置を示す概略図。 第1の実施形態に係る振動子ユニットの構成を概略的に示す断面図。 第1の実施形態に係る超音波プローブを概略的に示す斜視図。 第1の実施形態に係る超音波プローブを部材ごとに分解して概略的に示す斜視図。 第1の実施形態に係る超音波プローブのプローブ本体の長手軸に垂直な断面を示す断面図。 第1の実施形態に係る超音波プローブとホーンとの間の構成を概略的に示す断面図。 第1の実施形態に係る超音波プローブのプローブ本体と筒状部との間の構成を示す断面図。 第1の実施形態に係る超音波プローブのプローブ本体の製造方法を示す概略図。 第1の実施形態に係る超音波プローブのプローブ本体の図8とは別の製造方法を示す概略図。 第1の実施形態に係る超音波プローブの図9Aの製造方法により形成されたプローブ本体の、長手軸に垂直な断面を示す断面図。 第1の実施形態の比較例に係る超音波プローブを概略的に示す斜視図。 第1の実施形態に係るシースに超音波プローブが挿通された状態を概略的に示す断面図。 第1の実施形態に係るシースと振動子ケースとの連結部の構成を概略的に示す断面図。 第1の実施形態の第1の変形例に係る超音波処置装置を示す概略図。 第1の実施形態の第2の変形例に係るシースに超音波プローブが挿通された状態を概略的に示す断面図。 第1の実施形態の第3の変形例に係る超音波プローブのプローブ本体を概略的に示す斜視図。 第1の実施形態の第4の変形例に係る超音波プローブのプローブ本体を概略的に示す斜視図。 第1の実施形態の第4の変形例に係る超音波プローブのプローブ本体の長手軸に垂直な断面を示す断面図。 第1の実施形態の第5の変形例に係る超音波プローブの先端部の構成を概略的に示す断面図。 第1の実施形態の第5の変形例に係る超音波プローブの先端面への液体の付着状態を示す断面図。 本発明の第2の実施形態に係る超音波プローブを概略的に示す斜視図。 第2の実施形態に係る超音波プローブのプローブ本体を概略的に示す斜視図。 第2の実施形態の第1の変形例に係る超音波プローブのプローブ本体を概略的に示す斜視図。 第2の実施形態の第2の変形例に係る超音波プローブのプローブ本体を概略的に示す斜視図。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図1乃至図12を参照して説明する。図1は、本実施形態の超音波処置装置1を示す図である。なお、本実施形態の超音波処置装置1は、超音波振動によって発生したキャビテーションにより、生体組織を選択的に破砕及び切除し、切除された生体組織を吸引する超音波吸引装置である。
図1に示すように、超音波処置装置1は、振動子ユニット2と、超音波プローブ(プローブユニット)3と、シース(シースユニット)4と、ハンドルユニット5とを備える。
振動子ユニット2は、振動子ケース11を備える。振動子ケース11の基端には、ケーブル6の一端が接続されている。ケーブル6の他端は、電源ユニット7に接続されている。電源ユニット7は、超音波制御部8を備える。電源ユニット7には、フットスイッチ等の入力ユニット10が接続されている。
図2は、振動子ユニット2の構成を示す図である。図2に示すように、振動子ケース11の内部には、電流を超音波振動に変換する圧電素子を備える超音波振動子12が設けられている。超音波振動子12には、電気信号線13A,13Bの一端が接続されている。電気信号線13A,13Bは、ケーブル6の内部を通って、他端が電源ユニット7の超音波制御部8に接続されている。超音波制御部8から電気信号線13A,13Bを介して超音波振動子12に電流を供給することにより、超音波振動子12で超音波振動が発生する。超音波振動子12の先端方向側には、超音波振動の振幅を拡大するホーン15が連結されている。ホーン15は、振動子ケース11に取付けられている。超音波振動子12及びホーン15には、長手軸Cを中心に空間部19が形成されている。また、ホーン15の内周面の先端部には、雌ネジ部16が形成されている。
図3及び図4は、超音波プローブ3の構成を示す図である。図3及び図4に示すように、超音波プローブ3は、プローブ本体21と、筒状部31と、チューブ41とを備える。
プローブ本体21は、長手軸Cに沿って延設されている。プローブ本体21は、長手軸Cに沿って設けられる外周部30を備える。プローブ本体21の基端方向側の部位には、基端側接続部22がプローブ本体21と一体に設けられている。また、プローブ本体21の先端方向側の部位には、先端側接続部23がプローブ本体21と一体に設けられている。
図5は、プローブ本体21の長手軸Cに垂直な断面を示す図である。図4及び図5に示すように、プローブ本体21は、溝状部24を長手軸Cに沿って規定する溝規定面25を備える。溝状部24は、プローブ本体21の基端から先端まで延設されている。溝状部24は、長手軸Cに垂直な第1の垂直方向(図5の矢印X1の方向)から第1の垂直方向とは反対方向である第2の垂直方向(図5の矢印X2の方向)に向かって凹んでいる。溝状部24は、長手軸Cより第2の垂直方向側の部位まで第2の垂直方向に向かって凹んでいる。
すなわち、垂直な第1の垂直方向から第2の垂直方向に向かって空洞部である溝状部24が延設されている。そして、空洞規定面である溝規定面25の第1の垂直方向側の端部は、プローブ本体21の外周部30に連続している。また、溝規定面25は、長手軸Cに垂直な断面において円弧状に形成される曲面である。
図4に示すように、基端側接続部22の外周部30には、雄ネジ部26が設けられている。雄ネジ部26がホーン15の雌ネジ部16と螺合することにより、ホーン15の先端方向側に超音波プローブ3のプローブ本体21が取付けられる。また、基端側接続部22には、溝状部24の基端と連通する基端側溝部27が設けられている。基端側溝部27は、溝状部24と同様に、第1の垂直方向から第2の垂直方向に向かって凹んでいる。
図6は、ホーン15と超音波プローブ3との間の構成を示す図である。図3及び図6に示すように、ホーン15にプローブ本体21を取付けた状態では、基端側接続部22はホーン15の内周側に位置している。このため、長手軸Cに平行な方向について、ホーン15の先端の位置と溝規定面25の基端の位置とは、略一致している。したがって、ホーン15にプローブ本体21を取付けた状態では、ホーン15の先端(溝規定面25の基端)から、溝状部24が長手軸Cに沿って延設される。
図4に示すように、先端側接続部23には、溝状部24の先端と連通する先端側溝部28が設けられている。先端側溝部28は、溝状部24と同様に、第1の垂直方向から第2の垂直方向に向かって凹んでいる。また、先端側接続部23の内周部には、雌ネジ部29が設けられている。
図3及び図4に示すように、筒状部31は、プローブ本体21の先端方向側に連結される。筒状部31の外周部の基端部には、雄ネジ部32が設けられている。雄ネジ部32が先端側接続部23の雌ネジ部29と螺合することにより、筒状部31がプローブ本体21に連結される。
図7は、プローブ本体21の筒状部31との間の構成を示す図である。図3及び図7に示すように、プローブ本体21に筒状部31を連結した状態では、先端側接続部23は、筒状部31の外周側に位置している。このため、長手軸Cに平行な方向について、筒状部31の基端の位置と溝規定面25の先端の位置とは、略一致している。したがって、プローブ本体21に筒状部31を連結した状態では、筒状部31の基端(溝規定面25の先端)まで、溝状部24が長手軸Cに沿って延設される。また、プローブ本体21に筒状部31を連結した状態では、筒状部31の内部が溝状部24と連通している。
以上のように、ホーン15にプローブ本体21が取付けられ、かつ、プローブ本体21に筒状部31が連結されることにより、超音波振動子12で発生した超音波振動が、ホーン15、プローブ本体21を介して、筒状部31の先端まで伝達される。すなわち、超音波プローブ3の基端から先端へ超音波振動が伝達される。この際、ホーン15、プローブ本体21、筒状部31により超音波振動を伝達する振動伝達部20が形成されている。なお、超音波振動は、振動の伝達方向と振動方向が一致する縦振動である。
ホーン15にプローブ本体21が取付けられ、かつ、プローブ本体21に筒状部31が連結された状態では、ホーン15の先端(溝規定面25の基端)が、超音波振動の第1の腹位置A1となる。また、筒状部31の基端(溝規定面25の先端)が、第1の腹位置A1とは異なる超音波振動の第2の腹位置A2となる。ホーン15にプローブ本体21が取付けられ、かつ、プローブ本体21に筒状部31が連結された状態で、溝状部24は、ホーン15の先端から筒状部31の基端まで延設されている。したがって、ホーン15にプローブ本体21が取付けられ、かつ、プローブ本体21に筒状部31が連結された状態では、第1の腹位置A1から第2の腹位置A2まで長手軸Cに沿って溝状部24が、溝規定面25により規定されている。
ここで、第1の腹位置A1では、超音波振動の伝達方向及び振動方向(長手軸C)に垂直な振動伝達部20の断面形状が変化する。すなわち、振動伝達部20の長手軸Cに垂直な断面形状が、長手軸Cを中心として点対称な筒状から長手軸Cを中心として点対称でない凹状へ、第1の腹位置A1で変化する。同様に、第2の腹位置A2では、超音波振動の伝達方向及び振動方向(長手軸C)に垂直な振動伝達部20の断面形状が変化する。すなわち、振動伝達部20の長手軸Cに垂直な断面形状が、長手軸Cを中心として点対称でない凹状から長手軸Cを中心として点対称な筒状へ、第2の腹位置A2で変化する。
また、ホーン15にプローブ本体21が取付けられ、かつ、プローブ本体21に筒状部31が連結された状態では、筒状部31の先端が第1の腹位置A1及び第2の腹位置A2とは異なる超音波振動の第3の腹位置A3となる。筒状部31(超音波プローブ3)の先端に超音波振動が伝達されることにより、キャビテーションを発生する。キャビテーションにより、肝細胞等の弾力性の低い生体組織が選択的に破砕及び乳化される。この際、血管等の弾力性の高い生体組織は、キャビテーションにより破砕されない。
なお、プローブ本体21及び筒状部31の外周部には、段差が設けられていることが好ましい。これにより、超音波振動の振幅が拡大される。
図3及び図4に示すように、チューブ41は、溝状部24の内部を長手軸Cに沿って延設されている。チューブ41は耐熱性の樹脂から形成されている。図7に示すように、筒状部31は、チューブ41の内部と連通する吸引通路33を規定する通路規定面35を備える。通路規定面35の基端にチューブ41の先端が接続されている。チューブ41の先端は、例えば接着材34により筒状部31に固定され、通路規定面35に接続されている。なお、通路規定面35へのチューブ41の先端の接続は、接着剤34以外の手法により行われてもよい。例えば、チューブ41の外周部に耐熱性のゴムライニングにより弾性部材を取付け、弾性部材によりチューブ41の先端を筒状部31に固定し、通路規定面35に接続してもよい。また、筒状部31の内周部に設けられた雌ネジ部とチューブ41の外周部に設けられた雄ネジ部とを螺合することにより、チューブ41の先端を筒状部31に固定し、通路規定面35に接続してもよい。
ホーン15にプローブ本体21が取付けられ、かつ、プローブ本体21に筒状部31が連結された状態では、筒状部31の基端と筒状部31の先端との中間位置に超音波振動の第1の節位置(節位置)B1が位置している。この際、通路規定面35は、第1の節位置B1から第3の腹位置A3まで長手軸Cに沿って設けられている。すなわち、通路規定面35の基端が第1の節位置B1となり、通路規定面35の先端が第3の腹位置A3となる。前述のように、チューブ41の先端は、通路規定面35の基端に接続されている。したがって、チューブ41の先端は、第1の節位置B1で通路規定面35に接続されている。
また、筒状部31は、チューブ41が挿通される挿通孔36を規定する孔規定面37を備える。挿通孔36の径は、チューブ41の外径より十分に大きく形成されている。ホーン15にプローブ本体21が取付けられ、かつ、プローブ本体21に筒状部31が連結された状態では、孔規定面37は、第2の腹位置A2から第1の節位置B1まで長手軸Cに沿って設けられている。すなわち、孔規定面37の基端が第2の腹位置A2となり、孔規定面37の先端が第1の節位置B1となる。孔規定面37の先端方向側には、通路規定面35が連続している。
吸引通路33の長手軸Cに垂直な断面積は、挿通孔36の長手軸Cに垂直な断面積より小さい状態に規定されている。また、吸引通路33の長手軸Cに垂直な断面積は、長手軸Cに垂直な断面においてチューブ41の内周部で囲まれた部分の面積より小さいことが好ましい。
図6に示すように、チューブ41の基端は、ホーン15の先端より基端方向側でホーン15に接続されている。ホーン15にプローブ本体21が取付けられ、かつ、プローブ本体21に筒状部31が連結された状態では、チューブ41の基端のホーン15への接続位置は第2の節位置B2となる。ホーン15の先端は、超音波振動の第1の腹位置A1となる。したがって、第2の節位置B2は、第1の腹位置A1より基端方向側に位置している。なお、チューブ41の基端のホーン15への接続は、通路規定面35へのチューブ41の先端の接続と同様にして行われる。
チューブ41の基端をホーン15へ接続することにより、チューブ41の内部は超音波振動子12及びホーン15の内部の空間部19に連通する。図2に示すように、空間部19には、吸引チューブ42の一端が接続されている。図1に示すように、吸引チューブ42は、振動子ケース11の外部に延出され、他端が吸引ユニット43に接続されている。吸引ユニット43は、入力ユニット10に接続されている。キャビテーションにより切除された生体組織を吸引する際には、入力ユニット10での入力等により吸引ユニット43を駆動する。吸引ユニット43を駆動することにより、切除された生体組織が吸引通路33に吸引される。そして、チューブ41の内部、空間部19、吸引チューブ42の内部を順に通って、生体組織が吸引ユニット43まで吸引される。
なお、チューブ41は先端が筒状部31に固定され、基端がホーン15に固定されている。このため、チューブ41は、プローブ本体21に固定してもよく、プローブ本体21に固定しなくてもよい。チューブ41をプローブ本体21に固定する場合は、第1の節位置B1及び第2の節位置B2とは異なる節位置で、プローブ本体21へ固定される。チューブ41のプローブ本体21への固定は、例えば接着剤を介して行われる。また、チューブ41の外周部に耐熱性のゴムライニングにより弾性部材を取付け、弾性部材によりチューブ41をプローブ本体21に固定してもよい。また、溝規定面25に耐熱性のゴムライニングにより弾性部材を取付け、弾性部材によりチューブ41をプローブ本体21に固定してもよい。
ここで、超音波プローブ3の製造方法について説明する。超音波プローブ3を製造する際は、まず、プローブ本体21を形成する。図8は、プローブ本体21のある製造方法を示す図である。図8に示すように、プローブ本体21、基端側接続部22及び先端側接続部23を形成する際は、平板部材47を曲げ加工する。これにより、溝状部24、基端側溝部27及び先端側溝部28が形成される。そして、切削加工等により、基端側接続部22及び先端側接続部23を備えるプローブ本体21の形状が形成される。
図9Aは、プローブ本体21、基端側接続部22及び先端側接続部23の別のある製造方法を示す図である。図9Aに示すように、プローブ本体21を形成する際は、柱状部材45をフライス(fraise)加工することにより、図9Aの点線で示す部分を切除する。これにより、溝状部24、基端側溝部27及び先端側溝部28が形成される。また、プローブ本体21、基端側接続部22及び先端側接続部23は、鍛造(forging)により形成してもよい。
ここで、図8に示す方法でプローブ本体21を製造する場合、溝規定面25は、長手軸Cに垂直な断面において円弧状に形成される曲面であることが好ましい。また、図9Aに示す方法でプローブ本体21を製造する場合は、図9Bに示すように、溝規定面25は、平面部44と、平面部44の第2の垂直方向側に設けられる曲面部46とを備えることが好ましい。この場合、平面部44は、長手軸Cに平行、かつ、第1の垂直方向から第2の垂直方向に向かって延設されている。また、曲面部46は、長手軸Cに垂直な断面において円弧状に形成されている。以上のように溝規定面25を形成することにより、容易にフライス加工を行うことが可能となる。このため、さらに容易かつ低コストでプローブ本体21が製造される。
前述のように、基端側接続部22及び先端側接続部23を備えるプローブ本体21を形成した後、プローブ本体21の先端方向側に筒状部31を連結する。そして、溝状部24の内部に長手軸Cに沿ってチューブ41が配置される。そして、チューブ41の先端を筒状部31に接続する。前述のように、溝状部24は、長手軸Cより第2の垂直方向側の部位まで第2の垂直方向に向かって凹んでいる。すなわち、空洞部である溝状部24は、長手軸Cより第2の垂直方向側の部位まで第2の垂直方向に向かって延設されている。このため、溝状部24の内部に配置されるチューブ41の先端を筒状部31に容易に接続可能である。以上のようにして、超音波プローブ3が形成される。
ここで、比較例として図10に示すように、長手軸Cに沿った寸法全体が筒状に形成される超音波プローブ3Aを考える。超音波プローブ3Aは、柱状部材(図示しない)を孔開け加工することにより形成される。ここで、超音波プローブ3Aの材料となる柱状部材は、長手軸Cに沿った寸法が長く、長手軸Cに垂直な方向の寸法は小さい。このような細長い柱状部材の孔開け加工は、専用のドリルを用いて長時間要して行われ、コストも増加する。
一方、本実施形態の超音波プローブ3では、溝状部24が形成されたプローブ本体21が、超音波プローブ3の長手軸Cに沿った寸法の大部分を占めている。上述のように、プローブ本体21を形成することは、柱状部材への孔開け加工に比べ、短時間かつ低コストで行われる。また、孔開け加工が必要な筒状部31の長手軸Cに沿った寸法は小さい。このため、超音波プローブ3Aを形成する場合に比べ、孔開け加工に要する時間は短い。したがって、効率よく、低コストで超音波プローブ3が製造される。
図1に示すように、シース4には、超音波プローブ3が挿通されている。図11は、シース4に超音波プローブ3が挿通された状態を示す図である。図11に示すように、シース4に超音波プローブ3が挿通された状態では、超音波プローブ3の外周部とシース4の内周部との間に、送水経路48が形成されている。すなわち、超音波プローブ3の外周部及びシース4の内周部により、送水経路48が規定されている。
図12は、シース4と振動子ケース11との連結部の構成を概略的に示す図である。シース4の基端部には、筒状の中継部材49の先端部が取付けられている。シース4は、中継部材49に対して長手軸C回りに回転可能である。中継部材49の基端部には、振動子ケース11の先端部が取付けられている。
超音波プローブ3とシース4との間に形成される送水経路48は、振動子ケース11の先端面まで延設されている。中継部材49の内部には、送水チューブ51の一端が接続されている。図1に示すように、送水チューブ51は、ハンドルユニット5の外部に延出され、他端が送水ユニット53に接続されている。送水ユニット53は、入力ユニット10に接続されている。入力ユニット10での入力等により送水ユニット53を駆動することにより、送水チューブ51の内部、送水経路48を順に水(液体)が通る。そして、シース4の先端の超音波プローブ3との間の隙間から、生体組織等への送水が行われる。送水により、出血箇所の確認、体腔内の洗浄等が行われる。また、超音波吸引においては、送水ユニット53から処置位置の近傍に生理食塩水等の液体が送水される。
図1に示すように、ハンドルユニット5は、筒状ケース61を備える。筒状ケース61は、振動子ケース11に取付けられる。また、筒状ケース61の先端方向側には、回転操作ノブ67が連結されている。回転操作ノブ67は、筒状ケース61に対して長手軸C回りに回転可能である。回転操作ノブ67の内周側には、シース4が取付けられている。回転操作ノブ67を回転することにより、超音波プローブ3及びシース4が回転操作ノブ67と一体に、長手軸C回りに回転する。
次に、本実施形態の超音波処置装置1の作用について説明する。超音波処置装置1を用いて生体組織の超音波吸引を行う際には、超音波制御部8から電気信号線13A,13Bを介して超音波振動子12に電流を供給することにより、超音波振動子12で超音波振動が発生する。そして、振動伝達部20(超音波プローブ3)の基端から先端へ超音波振動が伝達される。
ここで、溝規定面25の基端(ホーン15の先端)に位置する第1の腹位置A1では、超音波振動の伝達方向及び振動方向(長手軸C)に垂直な振動伝達部20の断面形状が変化する。すなわち、振動伝達部20の長手軸Cに垂直な断面形状が、長手軸Cを中心として点対称な筒状から長手軸Cを中心として点対称でない凹状へ、第1の腹位置A1で変化する。超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な振動伝達部20の断面形状が大きく変化する位置では、超音波振動が長手軸Cに垂直な方向への応力の影響を受け易い。応力の影響を受けることにより、超音波振動の振動モードが変化し、超音波プローブ3の先端まで超音波振動が適切に伝達されない。
したがって、本実施形態では、第1の腹位置A1で超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な振動伝達部20の断面形状が大きく変化する状態に、設定されている。第1の腹位置A1を含む超音波振動の腹位置では、振動による変位は最大となるが、長手軸Cに垂直な方向への応力はゼロとなる。したがって、超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な振動伝達部20の断面形状が大きく変化する第1の腹位置A1で、超音波振動に応力が作用しない。したがって、振動モードが変化しない。
同様に、超音波プローブ3では、溝規定面25の先端(筒状部31の基端)に位置する第2の腹位置A2で、超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な振動伝達部20の断面形状が大きく変化する状態に、設定されている。前述のように、第2の腹位置A2をでは、振動による変位は最大となるが、長手軸Cに垂直な方向への応力はゼロとなる。したがって、超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な振動伝達部20の断面形状が大きく変化する第2の腹位置A2で、超音波振動に応力が作用しない。したがって、振動モードが変化しない。
以上のようにして、超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な振動伝達部20の断面形状が大きく変化する位置を設けた場合も、超音波振動が長手軸Cに垂直な方向への応力の影響を受けない状態に設定されている。したがって、超音波プローブ3の先端まで、超音波振動が適切に伝達される。
また、超音波吸引においては、送水ユニット53から処置位置の近傍に生理食塩水等の液体が送水される。送水が行われた状態で筒状部31(超音波プローブ3)の先端に超音波振動が伝達されることにより、キャビテーションを発生する。キャビテーションにより、肝細胞等の弾力性の低い生体組織が選択的に破砕され、切除される。ここで、プローブ本体21の先端方向側に筒状部31が連結されることにより、超音波プローブ3の先端面が筒状に形成される。例えば、プローブ本体21の先端が超音波プローブの先端を形成する場合は、超音波プローブ3の先端面が凹状に形成される。先端面を筒状に形成することにより、先端面が凹状に形成される場合に比べ、超音波プローブ3の先端面の表面積が大きくなる。超音波プローブ3の先端面の表面積は大きくなるため、キャビテーションが効率的に発生し、効率よく、安全に生体組織の破砕及び切除が行われる。また、筒状部31(超音波プローブ3)の先端が超音波振動の第3の腹位置A3であるため、超音波振動が筒状部31の先端に伝達されることにより、キャビテーションがより効率的に発生する。
また、チューブ41の先端は、第1の節位置B1で筒状部31の通路規定面35に接続されている。そして、チューブ41の基端は、第2の節位置B2でホーン15に接続されている。第1の節位置B1及び第2の節位置B2を含む超音波振動の節位置では、長手軸Cに垂直な方向への応力は最大となるが、振動による変位はゼロとなる。このため、振動伝達部20(超音波プローブ3)が超音波振動する際でも、チューブ41が筒状部31及びホーン15に強固に固定される。
そして、キャビテーションにより生体組織が切除されると、切除された生体組織の吸引が行われる。吸引ユニット43を駆動することにより、切除された生体組織が吸引通路33に吸引される。そして、チューブ41の内部、空間部19、吸引チューブ42の内部を順に通って、生体組織が吸引ユニット43まで吸引される。
ここで、吸引通路33の長手軸Cに垂直な断面積は、長手軸Cに垂直な断面においてチューブ41の内周部で囲まれた部分の面積より小さくなっている。このため、吸引通路33から吸引された生体組織が、チューブ41の内部に留まることが防止される。これにより、キャビテーションにより切除された組織が、より安定して吸引される。
そこで、前記構成の超音波プローブ3では、以下の効果を奏する。すなわち、超音波プローブ3では、溝状部24が形成されたプローブ本体21が、超音波プローブ3の長手軸Cに沿った寸法の大部分を占めている。溝状部24が設けられるプローブ本体21を形成することは、柱状部材への孔開け加工に比べ、短時間かつ低コストで行われる。また、超音波プローブ3では、孔開け加工が必要な筒状部31の長手軸Cに沿った寸法は小さい。このため、孔開け加工に要する時間が短くなる。したがって、効率よく、低コストで超音波プローブ3を製造することができる。
また、超音波プローブ3では、第1の腹位置A1で超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な振動伝達部20の断面形状が大きく変化する状態に、設定されている。同様に、超音波プローブ3では、溝規定面25の先端(筒状部31の基端)に位置する第2の腹位置A2で、超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な振動伝達部20の断面形状が大きく変化する状態に、設定されている。第1の腹位置A1及び第2の腹位置A2を含む超音波振動の腹位置では、振動による変位は最大となるが、長手軸Cに垂直な方向への応力はゼロとなる。したがって、超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な振動伝達部20の断面形状が大きく変化する第1の腹位置A1及び第2の腹位置A2で、超音波振動に応力が作用しない。したがって、振動モードが変化しない。以上のようにして、超音波振動の伝達方向及び振動方向に垂直な振動伝達部20の断面形状が大きく変化する位置を設けた場合も、超音波振動が長手軸Cに垂直な方向への応力の影響を受けない状態に設定されている。したがって、超音波プローブ3の先端まで、超音波振動を適切に伝達することができる。
また、超音波プローブ3では、プローブ本体21の先端方向側に筒状部31が連結されているため、超音波プローブ3の先端面が筒状に形成される。先端面を筒状に形成することにより、先端面が凹状に形成される場合に比べ、超音波プローブ3の先端面の表面積が大きくなる。超音波プローブ3の先端面の表面積は大きくなるため、キャビテーションが効率的に発生し、効率よく、安全に生体組織の破砕及び切除を行うことができる。また、筒状部31(超音波プローブ3)の先端が超音波振動の第3の腹位置A3であるため、超音波振動が筒状部31の先端に伝達されることにより、キャビテーションをより効率的に発生させることができる。
また、超音波プローブ3では、チューブ41の先端は、第1の節位置B1で筒状部31の通路規定面35に接続されている。そして、チューブ41の基端は、第2の節位置B2でホーン15に接続されている。第1の節位置B1及び第2の節位置B2を含む超音波振動の節位置では、長手軸Cに垂直な方向への応力は最大となるが、振動による変位はゼロとなる。このため、振動伝達部20(超音波プローブ3)が超音波振動する際でも、チューブ41を筒状部31及びホーン15に強固に固定することができる。
また、超音波プローブ3では、溝状部24は、長手軸Cより第2の垂直方向側の部位まで第2の垂直方向に向かって延設されている。このため、溝状部24の内部に配置されるチューブ41の先端を、筒状部31に容易に接続することができる。
(第1の実施形態の変形例)
なお、第1の実施形態では、超音波処置装置1は、送水及び超音波振動によって発生したキャビテーションにより、生体組織を選択的に破砕及び切除し、切除された生体組織を吸引する超音波吸引のみを行うが、これに限るものではない。例えば第1の変形例として、図13に示すように、超音波プローブ3とジョー72との間で把持された血管等の生体組織の凝固切開が、超音波処置装置71により行われてよい。超音波処置装置71では、ハンドルユニット5は、固定ハンドル62、固定ハンドル62に対して開閉可能な可動ハンドル63を備える。また、シース4の先端部にジョー72が取付けられている。可動ハンドル63を固定ハンドル62に対して開閉することにより、シース4に設けられる可動部材(図示しない)が長手軸Cに沿って移動する。これにより、ジョー72が超音波プローブ3の先端部に対して開閉動作を行う。
また、超音波処置装置71では、電源ユニット7は高周波電流制御部9を備える。超音波振動子12には、電気信号線13A,13Bとは別に、電源ユニット7の高周波電流制御部9からケーブル6の内部を通って延設される電気信号線(図示しない)が接続されている。これにより、高周波電流制御部9から、超音波振動子12、ホーン15を通って、超音波プローブ3の先端部まで、高周波電流のプローブ側電流経路が形成される。また、振動子ケース11には、電源ユニット7の高周波電流制御部9からケーブル6の内部を通って延設される電気信号線(図示しない)が接続されている。振動子ケース11及び中継部材49は、高周波電流制御部9からの電気信号線とシース4との間を電気的に接続する導電部(図示しない)を備える。これにより、高周波電流制御部9から、振動子ケース11の導電部、シース4を通って、ジョー72まで、高周波電流のジョー側電流経路が形成される。なお、超音波振動子12及びホーン15と振動子ケース11との間は絶縁されている。同様に、シース4と超音波プローブ3との間は絶縁されている。
ジョー72と超音波プローブ3の先端部との間では、キャビテーションにより破砕されない血管等の弾力性の高い生体組織の処置が行われる。超音波プローブ3を超音波振動させることにより、超音波プローブ3と生体組織との間に摩擦熱が発生する。発生した摩擦熱によって、生体組織が切開される。また、ジョー72と超音波プローブ3の先端部との間に生体組織を通って高周波電流が流れることにより、生体組織が変成される(reformed)。これにより、生体組織が凝固される。
以上のように、超音波処置装置(1,71)は、超音波振動によって発生したキャビテーションにより、生体組織を選択的に破砕及び切除し、切除された生体組織を吸引する超音波吸引以外にも、処置機能を備えてもよい。
また、第1の実施形態では、超音波プローブ3の外周部及びシース4の内周部により、送水経路48が規定されているが、これに限るものではない。例えば、第2の変形例として図14に示すように、超音波プローブ3とシース4との間で長手軸Cに沿って延設されるチューブ73を設けてもよい。この場合、チューブ73の内部に送水経路48が形成される。チューブ73の先端は、長手軸Cに平行な方向についてシース4の先端と略同一の位置まで延設されている。チューブ73の基端は、送水チューブ51に接続されている。これにより、送水チューブ51の内部、送水経路48を順に通って、チューブ73の先端(シース4の先端の超音波プローブ3との間の隙間)から生体組織等への送水が行われる。
また、第1の実施形態では、プローブ本体21の基端側接続部22に基端側溝部27が、先端側接続部23に先端側溝部28が設けられているが、これに限るものではない。例えば、第3の変形例として図15に示すように、プローブ本体21の基端側接続部22及び先端側接続部23が筒状に形成されてもよい。本変形例では、基端側接続部22の外周部30に雄ネジ部26が形成されている。そして、先端側接続部23の内周部に雌ネジ部29が形成されている。また、プローブ本体21には、溝状部24が溝規定面25により規定されている。プローブ本体21にホーン15及び筒状部31が連結された状態では、超音波振動の第1の腹位置A1から第1の腹位置A1とは異なる超音波振動の第2の腹位置A2まで長手軸Cに沿って溝状部24が、溝規定面25により規定されている。
以上、第3の変形例から、ホーン15の先端方向側にプローブ本体21が取付けられ、かつ、プローブ本体21の先端方向側に筒状部31が連結されていればよい。そして、プローブ本体21にホーン15及び筒状部31が連結された状態で、超音波振動の第1の腹位置A1から第1の腹位置A1とは異なる超音波振動の第2の腹位置A2まで長手軸Cに沿って溝状部24が、溝規定面25により規定されていればよい。
また、第1の実施形態では、プローブ本体21に、長手軸Cに垂直な第1の垂直方向から第2の垂直方向に向かって凹んでいる溝状部24が形成されているが、これに限るものではない。例えば、第4の変形例として図16及び図17に示すように、第1の垂直方向から第2の垂直方向にプローブ本体21を貫通する孔状部74が、孔規定面75によりプローブ本体21に規定されてもよい。プローブ本体21にホーン15及び筒状部31が連結された状態では、超音波振動の第1の腹位置A1から第1の腹位置A1とは異なる超音波振動の第2の腹位置A2まで長手軸Cに沿って孔状部74が、孔規定面75により規定されている。孔規定面75では、第1の垂直方向側の端部及び第2の垂直方向側の端部がプローブ本体21の外周部30に連続している。以上のような構成にすることにより、振動伝達部20の長手軸Cに垂直な断面形状が、長手軸Cを中心として点対称な筒状から長手軸Cを中心として点対称でない形状へ、第1の腹位置A1で変化する。同様に、振動伝達部20の長手軸Cに垂直な断面形状が、長手軸Cを中心として点対称でない形状から長手軸Cを中心として点対称な筒状へ、第2の腹位置A2で変化する。
以上、第4の変形例から、プローブ本体21は、長手軸Cに垂直な第1の垂直方向から第2の垂直方向に向かって延設される空洞部(24,74)をプローブ本体に規定する空洞規定面(25,75)を備えればよい。そして、空洞部(24,74)は、プローブ本体21にホーン15及び筒状部31が連結された状態で記超音波振動の第1の腹位置A1から第1の腹位置A1とは異なる超音波振動の第2の腹位置A2まで、長手軸Cに沿って空洞規定面(25,75)により規定されていればよい。また、空洞規定面(25,75)では、少なくとも第1の垂直方向側の端部がプローブ本体21の外周部30に連続していればよい。
また、例えば第5の変形例として図18に示すように、超音波プローブ3の先端を形成する先端面に親水性コーティング部76が設けられてもよい。本変形例では、親水性(hydrophilic)コーティング部76は、超音波プローブ3の先端面の全体に渡ってコーティングされている。
キャビテーションによる生体組織の破砕を行う際には、超音波プローブ3の超音波振動によって先端面の近傍の圧力が周期的に変化することにより、生体組織の処置位置の近傍に送水された液体に微小な気泡(キャビティー)が生じる。そして、先端面の近傍の圧力が大きくなる(圧縮する)際に作用する力により、発生した気泡が消滅する。気泡が消滅するときの衝撃エネルギーにより、肝細胞等の弾力性を有さない生体組織は破砕、乳化される。
したがって、キャビテーションにより効率よく生体組織を破砕するには、超音波プローブ3の先端面と生体組織との間に適切な量の液体が存在し、先端面に送水ユニット53から送水された液体が均一に付着していることが必要である。第1の実施形態のように親水性コーティング部76が設けられていない場合は、表面張力等の影響で先端面に局所的に液体が付着する可能性があり、先端面に均一に液体が付着しない。このため、先端面の液体が付着していない部分では、キャビテーションにより生体組織の破砕する際の処置効率は低下してしまう。
これに対して、本変形例では、超音波プローブ3の先端面の全体に渡って親水性コーティング部76が設けられている。このため、図19に示すように、送水ユニット53から送水された液体Lが先端面の全体に均一に付着し、液体Lによる一様な層が形成される。このため、先端面の全体を利用して、キャビテーションにより効率よく生体組織を破砕することができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、図20及び図21を参照して説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態の構成を次の通り変形したものである。なお、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図20は、本実施形態の超音波プローブ3の構成を示す図である。図21は、本実施形態のプローブ本体21の構成を示す図である。図20及び図21に示すように、超音波プローブ3は、第1の実施形態と同様に、プローブ本体21と、チューブ41とを備える。ただし、超音波プローブ3は、筒状部31を備えない。したがって、プローブ本体21は、先端側接続部23を備えず、基端側接続部22のみがプローブ本体21と一体に形成されている。
第1の実施形態と同様に、プローブ本体21は、基端側接続部22を介してホーン15に取付けられる。ホーン15にプローブ本体21が取付けられた状態では、ホーン15の先端(溝規定面25の基端)が、超音波振動の第1の腹位置A1となる。また、プローブ本体21の先端(溝規定面25の先端)が、第1の腹位置A1とは異なる超音波振動の第2の腹位置A2となる。溝状部24は、プローブ本体21の先端まで延設されている。したがって、ホーン15にプローブ本体21が取付けられた状態では、第1の腹位置A1から第2の腹位置A2まで長手軸Cに沿って溝状部24が、溝規定面25により規定されている。以上のような構成にすることにより、振動伝達部20の長手軸Cに垂直な断面形状が、長手軸Cを中心として点対称な筒状から長手軸Cを中心として点対称でない凹状へ、第1の腹位置A1で変化する。
また、超音波プローブ3では、プローブ本体21の先端が超音波プローブ3の先端となる。送水ユニット53から送水を行った状態で、プローブ本体21(超音波プローブ3)の先端に超音波振動が伝達されることにより、キャビテーションを発生する。プローブ本体21(超音波プローブ3)の先端が超音波振動の第2の腹位置A2であるため、超音波振動がプローブ本体21の先端に伝達されることにより、キャビテーションがより効率的に発生する。
チューブ41の基端は、第1の実施形態と同様に、第1の腹位置A1より基端方向側に位置している節位置(第2の節位置)B2で、ホーン15に接続されている。チューブ41の先端は、プローブ本体21の先端まで、溝状部24の内部に延設されている。
本実施形態では、チューブ41は、プローブ本体21に固定されている。チューブ41は、節位置B2とは異なる節位置で、プローブ本体21へ固定される。チューブ41のプローブ本体21への固定は、第1の実施形態で前述した方法と同様にして、行われる。
そこで、前記構成の超音波プローブ3では、第1の実施形態と同様の効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわち、超音波プローブ3では、溝状部24が形成されたプローブ本体21が、超音波プローブ3の長手軸Cに沿った寸法の全体を占めている。溝状部24が設けられるプローブ本体21を形成することは、柱状部材への孔開け加工に比べ、短時間かつ低コストで行われる。また、超音波プローブ3では、孔開け加工が必要な筒状部31が設けられていない。このため、孔開け加工を行う必要がない。したがって、より効率よく、低コストで超音波プローブ3を製造することができる。
(第2の実施形態の変形例)
なお、第2の実施形態では、プローブ本体21の基端側接続部22に基端側溝部27が設けられているが、これに限るものではない。例えば、第1の変形例として図22に示すように、プローブ本体21の基端側接続部22が筒状に形成されてもよい。本変形例では、基端側接続部22の外周部30に雄ネジ部26が形成されている。また、プローブ本体21には、溝状部24が溝規定面25により規定されている。プローブ本体21にホーン15が連結された状態では、超音波振動の第1の腹位置A1からプローブ本体21の先端である超音波振動の第2の腹位置A2まで長手軸Cに沿って溝状部24が、溝規定面25により規定されている。
以上、第1の変形例から、ホーン15の先端方向側にプローブ本体21が取付けられていればよい。そして、プローブ本体21にホーン15が連結された状態で、超音波振動の第1の腹位置A1からプローブ本体21の先端である超音波振動の第2の腹位置A2まで長手軸Cに沿って溝状部24が、溝規定面25により規定されていればよい。
また、第2の実施形態では、プローブ本体21に、長手軸Cに垂直な第1の垂直方向から第2の垂直方向に向かって凹んでいる溝状部24が形成されているが、これに限るものではない。例えば、第2の変形例として図23に示すように、第1の垂直方向から第2の垂直方向にプローブ本体21を貫通する孔状部74が、孔規定面75によりプローブ本体21に規定されてもよい。プローブ本体21にホーン15が連結された状態では、超音波振動の第1の腹位置A1からプローブ本体21の先端である超音波振動の第2の腹位置A2まで長手軸Cに沿って孔状部74が、孔規定面75により規定されている。孔規定面75では、第1の垂直方向側の端部及び第2の垂直方向側の端部がプローブ本体21の外周部30に連続している。以上のような構成にすることにより、振動伝達部20の長手軸Cに垂直な断面形状が、長手軸Cを中心として点対称な筒状から長手軸Cを中心として点対称でない形状へ、第1の腹位置A1で変化する。
以上、第2の変形例から、プローブ本体21は、長手軸Cに垂直な第1の垂直方向から第2の垂直方向に向かって延設される空洞部(24,74)をプローブ本体に規定する空洞規定面(25,75)を備えればよい。そして、空洞部(24,74)は、プローブ本体21にホーン15が連結された状態で記超音波振動の第1の腹位置A1からプローブ本体21の先端である超音波振動の第2の腹位置A2まで、長手軸Cに沿って空洞規定面(25,75)により規定されていればよい。また、空洞規定面(25,75)では、少なくとも第1の垂直方向側の端部がプローブ本体21の外周部30に連続していればよい。
なお、第2の実施形態においても、第1の実施形態の第5の変形例と同様に、超音波プローブ3の先端面の全体に渡って、親水性コーティング部76が設けられていることが好ましい。これにより、送水ユニット53から送水された液体が先端面の全体に均一に付着する。このため、超音波プローブ3の先端面の全体を利用して、キャビテーションによりさらに効率よく生体組織を破砕することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形ができることは勿論である。

Claims (7)

  1. 超音波振動を伝達する超音波プローブであって、
    基端から先端まで長手軸に沿って外周部が設けられるプローブ本体と、
    前記超音波振動の第1の腹位置から前記第1の腹位置とは異なる前記超音波振動の第2の腹位置まで前記長手軸に沿って全長に亘って、前記プローブ本体の前記外周部において開口する空洞部を、前記長手軸に沿って規定する空洞規定面と、
    を具備する超音波プローブ。
  2. 前記空洞部は、前記長手軸に垂直な第1の垂直方向から前記第1の垂直方向とは反対方向である第2の垂直方向に向かって延設され、
    前記空洞規定面は、少なくとも第1の垂直方向側の端部が前記プローブ本体の前記外周部に連続する、
    請求項1の超音波プローブ。
  3. 前記空洞部は、前記長手軸より前記第2の垂直方向側の部位まで前記第2の垂直方向に向かって延設されている請求項2の超音波プローブ。
  4. 前記空洞部に前記長手軸に沿って延設されるチューブと
    前記プローブ本体の前記先端が接続される筒状部であって、前記チューブの内部と連通する吸引通路を規定し、前記チューブの先端が接続される通路規定面を備える筒状部と
    をさらに具備する請求項1の超音波プローブ
  5. 前記チューブの前記先端は、前記第2の腹位置より先端方向側に位置する前記超音波振動の節位置で前記通路規定面に接続されている請求項4の超音波プローブ。
  6. 前記筒状部は、前記チューブが挿通される挿通孔を規定し、前記筒状部の基端に位置する前記第2の腹位置から前記筒状部の前記基端と前記筒状部の先端との中間位置に位置する前記節位置まで前記長手軸に沿って設けられる孔規定面を備え、
    前記通路規定面は、前記節位置から前記筒状部の前記先端に位置する第3の腹位置まで前記長手軸に沿って設けられ、
    前記吸引通路の前記長手軸に垂直な断面積は、前記挿通孔の前記長手軸に垂直な断面積より小さい、
    請求項5の超音波プローブ。
  7. 前記超音波プローブの先端面コーティングする親水性コーティング部をさらに具備する、請求項1の超音波プローブ。
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