JP5485481B1 - 超音波プローブ - Google Patents

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Abstract

超音波プローブは、互いに対して連結される複数の連結振動部材を備え、超音波振動の第1の腹位置と第2の腹位置との間でそれぞれの前記連結振動部材が長手軸に沿って延設される複数部材振動部を備える。前記超音波プローブは、それぞれの前記連結振動部材に溝を規定し、それぞれの前記溝が他の前記連結振動部材の前記溝と協働して前記複数部材振動部の内部に通路の少なくとも一部を形成する状態に前記溝を規定する溝規定部を備える。

Description

本発明は、基端方向から先端方向へ長手軸に沿って超音波振動を伝達可能な超音波プローブに関する。
特許文献1には、長手軸に沿って延設される超音波プローブが開示されている。この超音波プローブは、超音波発生部である超音波振動子で発生した超音波振動を、基端方向から先端方向へ長手軸に沿って伝達可能である。超音波プローブの先端部には、生体組織等の処置対象を処置する先端処置部が設けられている。超音波振動が先端処置部に伝達されることにより、先端処置部によって処置対象が切除される(resected)。また、超音波プローブの内部には、先端部から基端方向側に長手軸に沿って延設される吸引通路が形成されている。切除された処置対象は、吸引通路を通して吸引される。
米国特許出願公開第2005/0021065号明細書
前記特許文献1に示されるような長手軸に沿って内部に吸引通路等の通路が形成される超音波プローブは、一般的にガンドリル(gun drill)加工によって柱状部材に長手軸に沿って断面が真円状の孔を形成することにより、製造される。このようなガンドリル加工では、外径が小さく、かつ、長手軸に沿った寸法が大きい超音波プローブに、先端から基端に渡って吸引通路等の通路になる孔を形成することは困難である。
また、ガンドリル加工では、長手軸に垂直な断面での通路断面形状が真円状の孔のみしか形成できない。すなわち、長手軸に垂直な通路断面積を大きくすることにより、処置において吸引等の性能が向上するが、ガンドリル加工では、長手軸に垂直な断面での通路断面形状が真円状でない、例えば楕円状の孔を、柱状部材に形成することができない。
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、いかなる種類の通路が内部に設けられる場合でも、容易に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、本発明のある態様は、基端方向から先端方向へ長手軸に沿って超音波振動を伝達可能な超音波プローブであって、前記超音波振動の第1の腹位置と前記第1の腹位置より前記先端方向側の前記超音波振動の第2の腹位置との間で前記長手軸に沿って延設され、前記長手軸に沿って第1の溝が形成される第1の連結振動部材と前記超音波振動の前記第1の腹位置と前記第2の腹位置との間で前記長手軸に沿って延設され、前記長手軸に沿って第2の溝が形成されるとともに、前記超音波振動が伝達された状態で前記第1の連結振動部材と同一の振動モードで振動する第2の連結振動部材と、前記超音波プローブの先端部から前記基端方向側に向かって前記超音波プローブの内部に通路を規定し、前記第1の連結振動部材及び前記第2の連結振動部材によって構成される複数部材振動部の内部に前記第1の溝及び前記第2の溝を協働させて前記通路の少なくとも一部を形成する通路規定部と、を備える。
本発明によれば、いかなる種類の通路が内部に設けられる場合でも、容易に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である。 第1の実施形態に係る振動発生ユニットの構成を概略的に示す断面図である。 第1の実施形態に係る超音波プローブを概略的に示す断面図である。 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である。 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である。 図4のVI−VI線断面図である。 第1の変形例に係る超音波プローブの複数部材振動部の長手軸に垂直な断面を概略的に示す断面図である。 第2の変形例に係る超音波プローブの複数部材振動部の長手軸に垂直な断面を概略的に示す断面図である。 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である。 図9のX−X線に沿った断面の一例を示す断面図である。 図9のX−X線に沿った断面の別の一例を示す断面図である。 第3の変形例に係る超音波プローブの複数部材振動部の長手軸に垂直な断面を概略的に示す断面図である。 第4の変形例に係る超音波プローブの複数部材振動部の長手軸に平行な断面を概略的に示す断面図である。 第5の変形例に係る超音波プローブの複数部材振動部の長手軸に平行な断面を概略的に示す断面図である。 第6の変形例に係る超音波プローブと超音波発生ユニットとの間の接続を説明する概略図である。 第7の変形例に係る超音波プローブを概略的に示す斜視図である。 第8の変形例に係る超音波プローブの複数部材振動部の構成を概略的に示す斜視図である。
(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6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。図1に示すように、超音波処置装置1は、長手軸Cを有する。ここで、長手軸Cに平行な2方向の一方を先端方向(図1の矢印X1の方向)とし、先端方向と反対方向を基端方向(図1の矢印X2の方向)とする。超音波処置装置1は、振動発生ユニット2と、長手軸Cに沿って延設される筒状の超音波プローブ3とを備える。
振動発生ユニット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5の一端が接続されている。ケーブル5の他端は、電源ユニット6に接続されている。電源ユニット6は、超音波発生電流供給部7と、高周波電流供給部8とを備える。電源ユニット6には、入力ユニット9が接続されている。
図2は、振動発生ユニット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振動発生部である超音波振動子12が設けられている。超音波振動子12には、電気配線13A,13Bの一端が接続されている。電気配線13A,13Bは、ケーブル5の内部を通って、他端が電源ユニット6の超音波発生電流供給部7に接続されている。超音波発生電流供給部7から電気配線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には、電気配線17の一端が接続されている。電気配線17は、ケーブル5の内部を通って、他端が電源ユニット6の高周波電流供給部8に接続されている。高周波電流供給部8から電気配線17を介して、超音波振動子12及びホーン15に高周波電流が伝達される。
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18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19が形成されている。空間部18には、チューブ部材21の一端が接続されている。図1に示すように、チューブ部材21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22に接続されている。吸引ユニット22は、入力ユニット9に電気的に接続されている。
図3乃至図5は、超音波プローブ3の構成を示す図である。図3乃至図5に示すように、超音波プローブ3の先端部には、生体組織等の処置対象を処置する電気メスである先端処置部30が設けられている。また、超音波プローブ3は、複数部材振動部31と、複数部材振動部31より基端方向側に設けられる単一部材振動部32と、を備える。先端処置部30は、複数部材振動部31の先端部に位置している。複数部材振動部31は、チタン等から形成される複数の連結振動部材33を備える。なお、本実施形態では、複数部材振動部31は、2つの部材によって構成されており、第1の部材としての連結振動部材33Aと、第2の部材としての連結振動部材33Bを備えている。また、単一部材振動部32は、チタン等から形成される単一の一体振動部材35のみから構成されている。
超音波プローブ3の内部には、通路37が通路規定部38によって規定されている。通路37は、超音波プローブ3の先端部(先端処置部30)から基端方向側に延設されている。本実施形態では、長手軸Cに沿って超音波プローブ3の基端まで延設されている。超音波プローブ3の先端部(先端処置部30)の外周部には、外部に対して開口する2つの開口部39A,39Bが設けられている。開口部39A,39Bは、長手軸回り方向について互いに対して離れて位置している。それぞれの開口部39A,39Bは、通路37に連通している。
超音波プローブ3の基端部の外周部には、雄ネジ部41が一体振動部材35と一体に設けられている。雄ネジ部41がホーン15の雌ネジ部19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の一体振動部材35が取付けられる。ホーン15に一体振動部材35が取付けられた状態では、雄ネジ部41は、単一部材振動部32より基端方向側で、かつ、ホーン15より内周方向側に位置している。以上のように、雄ネジ部41は、単一部材振動部32の基端方向側に振動発生ユニット2を直接的に接続する接続部となっている。
一体振動部材35は筒状に形成され、一体振動部材35の内周部により通路37の一部が規定されている。すなわち、一体振動部材35の内周部が、通路規定部38の一部となっている。一体振動部材35の先端部の内周部には、雌ネジ部42が形成されている。
連結振動部材33Aの基端部には、連結振動部材33Bに向かって突出する係合突起43A,43Bが設けられている。また、連結振動部材33Bの基端部には、係合溝45A,45Bが設けられている。係合突起43Aは係合溝45Aと係合可能であり、係合突起43Bは係合溝45Bと係合可能である。それぞれの係合突起43A,43Bが対応する係合溝45A,45Bと係合することにより、連結振動部材33A,33Bが互いに対して位置決めされた状態で連結され、複数部材振動部31が形成される。
超音波プローブ3では、雄ネジ構成部47Aが連結振動部材33Aと一体に設けられ、雄ネジ構成部47Bが連結振動部材33Bと一体に設けられている。連結振動部材33A,33Bが互いに対して連結された状態では、雄ネジ構成部47A,47Bにより雄ネジ部48が形成される。雄ネジ部48が一体振動部材35の雌ネジ部42と螺合することにより、一体振動部材35の先端方向側に連結振動部材33A,33Bが取付けられる。一体振動部材35に連結振動部材33A,33Bが取付けられた状態では、雄ネジ部48は、複数部材振動部31より基端方向側で、かつ、一体振動部材35より内周方向側に位置している。以上のように、雄ネジ部48は、複数部材振動部31の基端方向側に単一部材振動部32を直接的に接続する接続部となっている。
連結振動部材33Aには、切欠き51A,51Bが設けられている。また、連結振動部材33Bには、切欠き52A,52Bが設けられている。連結振動部材33A,33Bが互いに対して連結された状態では、切欠き51A,52Aによって開口部39Aが形成される。また、連結振動部材33A,33Bが互いに対して連結された状態では、切欠き51B,52Bによって開口部39Bが形成される。
超音波プローブ3は、一体振動部材35がホーン15に取付けられ、かつ、連結振動部材33A,33Bが一体振動部材35に取付けられることにより、振動発生ユニット2に連結される。超音波プローブ3が振動発生ユニット2に連結された状態では、通路37の基端が、ホーン15及び超音波振動子12の内部に設けられる空間部18と連通する。
超音波プローブ3が振動発生ユニット2に連結された状態では、超音波プローブ3は基端方向から先端方向へ長手軸Cに沿って、超音波振動子12で発生した超音波振動を伝達可能である。超音波振動が伝達されることにより、超音波プローブ3は、伝達方向及び振動方向が長手軸Cに対して平行な縦振動を行う。また、超音波プローブ3が振動発生ユニット2に連結された状態では、ホーン15に伝達された高周波電流が、先端処置部30まで長手軸Cに沿って伝達される。
超音波振動が超音波プローブ3に伝達された状態では、複数部材振動部31の基端(複数部材振動部31と単一部材振動部32との接続部)が超音波振動の第1の腹位置(anti-node position)A1となり、複数部材振動部31の先端が第1の腹位置A1より先端方向側の超音波振動の第2の腹位置A2となる。複数部材振動部31は、連結振動部材33A,33Bが互いに対して連結されることにより、形成される。したがって、複数部材振動部31では、第1の腹位置A1と第2の腹位置A2との間で連結振動部材33A,33Bが長手軸Cに沿って延設されている。第1の腹位置A1で、単一部材振動部32から複数部材振動部31に超音波振動が伝達される。すなわち、第1の腹位置A1で、複数部材振動部31の基端と単一部材振動部32の先端が接続されている。また、第2の腹位置A2は、超音波プローブ3の先端となる。
それぞれの連結振動部材33A,33Bは、超音波振動が超音波プローブ3に伝達された状態で、他の連結振動部材33A,33Bと同一の振動モードで振動する。また、一体振動部材35は、超音波振動が超音波プローブ3に伝達された状態で、連結振動部材33A,33Bと同一の振動モードで振動する。例えば、それぞれの連結振動部材33A,33B及び一体振動部材35は、周波数が47Hzの縦振動を行う状態に設計されている。
超音波プローブ3の通路規定部38は、連結振動部材33Aに溝53Aを規定し、連結振動部材33Bに溝53Bを規定する溝規定部55を備える。連結振動部材33A,33Bが互いに対して連結された状態では、溝53A,53Bにより通路37の一部が形成される。すなわち、連結振動部材33Aの溝53Aは、連結振動部材33Bの溝53Bと協働して、複数部材振動部31の内部に通路37の一部を形成している。
図6は、図4のVI−VI線断面図である。図6に示すように、複数部材振動部31は、長手軸Cに垂直な断面において、楕円状の断面形状を有する。複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面形状では、長手軸Cに垂直な第1の垂直方向(図4、図6の矢印Yの方向)についての第1の断面寸法S1が、長手軸Cに垂直で、かつ、第1の垂直方向に垂直な第2の垂直方向(図4、図6の矢印Zの方向)についての第2の断面寸法S2より、大きくなる。複数部材振動部31では、第2の垂直方向の一方に向かって開口部39Aが開口し、第2の垂直方向の他方に向かって開口部39Bが開口している。
また、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の通路断面形状は、複数部材振動部31の断面形状に対して相似形状(analogous form)に、形成されている。そして、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の第1の垂直方向についての第1の通路寸法T1が、通路37の第2の垂直方向についての第2の通路寸法T2より大きくなっている。すなわち、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の第1の垂直方向についての第1の通路寸法T1が、通路37の第2の垂直方向についての第2の通路寸法T2より大きい楕円状の通路断面形状が形成される状態に、ぞれぞれの連結振動部材33A,33Bに溝53A,53Bが規定されている。複数部材振動部31の第1の断面寸法S1に対する通路37の第1の通路寸法T1の第1の比率R1は、複数部材振動部31の第2の断面寸法S2に対する通路37の第2の通路寸法T2の第2の比率R2に等しくなっている。
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を製造する際には、まず、一体振動部材35を形成する。一体振動部材35は、柱状部材にガンドリル(gun drill)加工等で孔開けすることにより、形成される。ガンドリル加工により、一体振動部材35の内部に通路37の一部が形成される。ここで、一体振動部材35が形成された状態では、雌ネジ部42が一体振動部材34に設けられ、雄ネジ部41が一体振動部材35と一体に設けられている。
次に、連結振動部材33A,33Bを形成する。この際、連結振動部材33Aに切削加工等により溝53Aが形成され、連結振動部材33Bに切削加工等により溝53Bが形成される。連結振動部材33Aが形成された状態では、係合突起43A,43B及び切欠き51A,51Bが連結振動部材33Aに設けられ、雄ネジ構成部47Aが連結振動部材33Aと一体に設けられる。また、連結振動部材33Bが形成された状態では、係合溝45A,45B及び切欠き52A,52Bが連結振動部材33Bに設けられ、雄ネジ構成部47Bが連結振動部材33Bと一体に設けられる。
そして、それぞれの係合突起43A,43Bが対応する係合溝45A,45Bと係合し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結する。これにより、複数部材振動部32が形成される。この際、それぞれの連結振動部材33A,33Bの溝53A,53Bは、他の連結振動部材(33A,33B)の溝(53A,53B)と協働して、複数部材振動部31の内部に通路37の一部を形成している。複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において通路37の通路断面形状は、通路37の第1の垂直方向についての第1の通路寸法T1が通路37の第2の垂直方向についての第2の通路寸法T2より大きい楕円状に、形成されている。また、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結されることにより、雄ネジ構成部47A,47Bによって雄ネジ部48が形成される。そして、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結することにより、切欠き51A,52Aによって開口部39Aが形成され、切欠き51B,52Bによって開口部39Bが形成される。
そして、雄ネジ部48を一体振動部材35の雌ネジ部42と螺合することにより、一体振動部材35の先端方向側に連結振動部材33A,33Bを取付ける。これにより、超音波プローブ3が製造される。
ここで、ガンドリル加工では、長手軸Cに垂直な断面での通路断面形状が真円状でない楕円状の孔を、柱状部材に形成することができない。したがって、長手軸Cに垂直な通路断面形状が楕円状等の真円状でない形状の部分を通路37が有する場合、ガンドリル加工を用いることができない。ガンドリル加工を用いることができないことにより、柱状部材に通路37の一部となる孔を形成する作業の効率が低下してしまう。
そこで、本実施形態では、連結振動部材33Aに溝53Aを、連結振動部材33Bに溝53Bをそれぞれ形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結している。そして、溝53A,53Bによって、長手軸Cに垂直な断面が真円状でない形状となる通路37の一部が、複数部材振動部31の内部に形成される。すなわち、柱状部材に孔を形成する作業を行うことなく、長手軸Cに垂直な断面が真円状でない形状となる通路37の一部が、複数部材振動部31の内部に形成される。それぞれの連結振動部材33A,33Bに対応する溝53A,53Bを形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結することは、ガンドリル加工を用いることなく柱状部材に孔を形成する場合に比べ、効率的に行われる。したがって、超音波プローブ3の製造時間及び製造コストが削減され、長手軸Cに垂直な通路断面形状が真円状でない形状の部分を通路37が有する場合でも、容易に超音波プローブ3が製造される。
次に、本実施形態の超音波処置装置1及び超音波プローブ3の作用について説明する。超音波処置装置1により腸間膜(mesentery)等の生体組織(処置対象)の処置を行う際には、入力ユニット9での操作によって超音波電流供給部7から超音波振動子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、超音波プローブ3の先端処置部30まで長手軸Cに沿って超音波振動が伝達され、超音波プローブ3が縦振動を行う。また、入力ユニット9での操作によって、高周波電流供給部8から高周波電流が供給される。そして、超音波プローブ3の先端処置部30まで高周波電流が伝達され、先端処置部30から高周波電流が放電される。この状態で先端処置部30を生体組織に接触されることにより、高周波電流によって生体組織が焼灼され(burned)、生体組織の凝固切開(cutting and coagulation)が行われる。ここで、先端処置部30が位置する複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面形状では、長手軸Cに垂直な第1の垂直方向についての第1の断面寸法S1が、長手軸Cに垂直で、かつ、第1の垂直方向に垂直な第2の垂直方向についての第2の断面寸法S2より、大きくなる。このため、先端処置部30は、処置対象の処置に適した形状に形成されている。
超音波プローブ3では、第1の腹位置A1で、複数部材振動部31の基端方向側に単一部材振動部32が接続されている。したがって、複数部材振動部31の基端(単一部材振動部32の先端)に位置する第1の腹位置A1では、単一の一体振動部材34が振動する状態から複数の連結振動部材33A,33Bが振動する状態に、振動する部材の数が変化する。振動する部材の数が変化する位置では、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。超音波振動が応力の影響を受けた場合、超音波振動の振動モードが変化し、超音波プローブ3が適切に縦振動を行わない状態となる。これにより、超音波プローブ3の先端処置部30まで超音波振動が適切に伝達されなくなる。
したがって、本実施形態では、第1の腹位置A1で振動する部材の数が変化する状態に、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、振動する部材の数が変化する第1の腹位置A1で、超音波振動に応力が作用しない。このため、振動する部材の数の変化によって振動モードが変化せず、超音波プローブ3は適切に縦振動を行う。これにより、超音波プローブ3の先端処置部30まで超音波振動が適切に伝達される。
また、先端処置部30によって処置対象である生体組織を焼灼する際には、組織の周りに存在する液体や、処置によって生じた脂肪等を含む液体が問題となる場合がある。したがって、処置対象の処置を行う際には、入力ユニット9での操作によって、吸引ユニット22を駆動する。そして、先端処置部30の開口部39A又は開口部39Bから液体を吸引する。開口部39A又は開口部38Bから吸引された液体(例えば、組織の周りに存在する液体や処置によって生じた脂肪を含む液体)は、通路37、空間部18、及び、チューブ部材21の内部を通って、吸引ユニット22まで吸引回収される。
ここで、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において通路37の通路断面形状は、通路37の第1の垂直方向についての第1の通路寸法T1が通路37の第2の垂直方向についての第2の通路寸法T2より大きい楕円状に、形成されている。すなわち、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の通路断面形状が、複数部材振動部31の断面形状の第1の断面寸法S1及び第2の断面寸法S2に対応させて形成されている。このため、複数部材振動部31での通路37の通路断面形状が複数部材振動部31の断面形状の第1の断面寸法S1及び第2の断面寸法S2に対応しない形状である真円状等に形成される場合に比べ、複数部材振動部31での通路37の長手軸Cに垂直な通路断面積が大きくなる。複数部材振動部31での長手軸Cに垂直な通路断面積が大きくなることにより、処置において生じた液体等の吸引性能が向上する。
また、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の通路断面形状は、複数部材振動部31の断面形状に対して相似形状に、形成されている。そして、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、複数部材振動部31の第1の断面寸法S1に対する通路37の第1の通路寸法T1の第1の比率R1は、複数部材振動部31の第2の断面寸法S2に対する通路37の第2の通路寸法T2の第2の比率R2に等しくなっている。このため、複数部材振動部31での通路37の長手軸Cに垂直な通路断面積がさらに大きくなる。したがって、処置において液体の吸引性能がさらに向上する。
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の複数部材振動部31は、それぞれの連結振動部材33A,33Bに対応する溝53A,53Bを形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結することにより、製造される。そして、複数部材振動部31の内部では、溝53A,53Bによって、長手軸Cに垂直な断面が真円状でない形状となる通路37の一部が、形成される。すなわち、柱状部材に孔を形成する作業を行うことなく、長手軸Cに垂直な断面が真円状でない形状となる通路37の一部が、複数部材振動部31の内部に形成される。それぞれの連結振動部材33A,33Bに対応する溝53A,53Bを形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結することは、ガンドリル加工を用いることなく柱状部材に孔を形成する場合に比べ、効率的に行われる。したがって、超音波プローブ3の製造時間及び製造コストが削減され、長手軸Cに垂直な通路断面形状が真円状でない形状の部分を通路37が有する場合でも、容易に超音波プローブ3を製造することができる。
また、超音波プローブ3では、単一部材振動部32と複数部材振動部31との境界が第1の腹位置A1に位置している。すなわち、第1の腹位置A1で振動する部材の数が変化する状態に、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、振動する部材の数が変化する第1の腹位置A1で、超音波振動に応力が作用しない。このため、振動する部材の数の変化によって振動モードが変化せず、超音波プローブ3は適切に縦振動を行う。これにより、振動する部材の数が変化する部分を有する場合でも、超音波プローブ3の先端処置部30まで超音波振動を適切に伝達することができる。
(第1の実施形態の変形例)
第1の実施形態では、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面形状が楕円状であり、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面での通路37の通路断面形状が楕円状であるが、これに限るものではない。例えば、第1の変形例として図7に示すように、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面形状が長方形状であってもよい。本変形例においても、第1の実施形態と同様に、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面形状では、長手軸Cに垂直な第1の垂直方向(図7の矢印Yの方向)についての第1の断面寸法S1が、長手軸Cに垂直で、かつ、第1の垂直方向に垂直な第2の垂直方向(図7の矢印Zの方向)についての第2の断面寸法S2より、大きくなる。
また、本変形例でも、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の通路断面形状は、複数部材振動部31の断面形状に対して相似形状に、形成されている。そして、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の第1の垂直方向についての第1の通路寸法T1が、通路37の第2の垂直方向についての第2の通路寸法T2より大きくなっている。すなわち、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の第1の垂直方向についての第1の通路寸法T1が、通路37の第2の垂直方向についての第2の通路寸法T2より大きい長方形状の通路断面形状が形成される状態に、ぞれぞれの連結振動部材33A,33Bに溝53A,53Bが規定されている。複数部材振動部31の第1の断面寸法S1に対する通路37の第1の通路寸法T1の第1の比率R1は、複数部材振動部31の第2の断面寸法S2に対する通路37の第2の通路寸法T2の第2の比率R2に等しくなっている。
また、第1の実施形態では、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の通路断面形状は、複数部材振動部31の断面形状に対して相似形状に、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8に示すように、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面形状が長方形状であって、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において通路37の通路断面形状が楕円状に形成されてもよい。本変形例においても、第1の実施形態と同様に、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面形状では、長手軸Cに垂直な第1の垂直方向(図8の矢印Yの方向)についての第1の断面寸法S1が、長手軸Cに垂直で、かつ、第1の垂直方向に垂直な第2の垂直方向(図8の矢印Zの方向)についての第2の断面寸法S2より、大きくなる。そして、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の第1の垂直方向についての第1の通路寸法T1が、通路37の第2の垂直方向についての第2の通路寸法T2より大きくなっている。
前述の第1の変形例及び第2の変形例から、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の通路断面形状が、複数部材振動部31の断面形状の第1の断面寸法S1及び第2の断面寸法S2に対応させて形成されていればよい。これにより、複数部材振動部31での通路37の通路断面形状が複数部材振動部31の断面形状の第1の断面寸法S1及び第2の断面寸法S2に対応しない形状である真円状等に形成される場合に比べ、複数部材振動部31での通路37の長手軸Cに垂直な通路断面積が大きくなる。複数部材振動部31での長手軸Cに垂直な通路断面積が大きくなることにより、処置において液体の吸引性能が向上する。
(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9及び図10A、図10B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9は本実施形態の超音波プローブ3を示す図であり、図10Aは図9のX−X線に沿った断面の一例であり、図10Bは図9のX−X線に沿った断面の別の一例である。図9に示すように、本実施形態でも第1の実施形態と同様に、複数部材振動部31では、第1の腹位置A1と第2の腹位置A2との間で連結振動部材33A,33Bが長手軸Cに沿って延設されている。そして、第1の腹位置A1で、単一部材振動部32から複数部材振動部31に超音波振動が伝達される。すなわち、第1の腹位置A1で、複数部材振動部31の基端方向側に単一部材振動部32が接続されている。また、第2の腹位置A2は、超音波プローブ3の先端となる。超音波プローブ3の複数部材振動部31は、第1の腹位置A1から第2の腹位置A2まで長手軸Cに沿って基準寸法L0を有する。
図10A及び図10Bに示すように、本実施形態では第1の実施形態と異なり、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面形状が真円状に形成されている。また、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、通路37の通路断面形状も真円状に形成されている。複数部材振動部31での通路37の通路断面形状は、第1の腹位置A1から第2の腹位置A2までの長手軸Cに沿った基準寸法L0の100分の1以上の直径D0を有する。すなわち、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、第1の腹位置A1から第2の腹位置A2までの長手軸Cに沿った基準寸法L0の100分の1以上の直径D0を有する真円状の通路断面形状が形成される状態に、ぞれぞれの連結振動部材33A,33Bに溝53A,53Bが規定される。
なお、第1の実施形態では、連結振動部材33A,33Bを係合突起43A,43B及び係合溝45A,45Bによって連結しているが、これに限るものではない。例えば、図10Bに示すように、係合突起43A,43B及び係合溝45A,45Bの代わりに、連結振動部材33Aに段差部33A1,33A2を設け、連結振動部材33Bに段差部33B1、33B2を設けてもよい。そして、段差部33A1及び段差部33B1を係合させ、かつ、段差部33A2及び段差部33B2を係合させることにより、連結振動部材33A,33Bが位置決された状態で連結される。
また、本実施形態では第1の実施形態とは異なり、開口部39A,39Bが設けられず、超音波プローブ3の先端部(先端処置部30)に先端方向に向かって開口する開口部57が設けられている。連結振動部材33A,33Bが互いに対して連結されることにより、溝53A,53Bの先端によって開口部57が形成される。
なお、本実施形態では、先端処置部30は電気メスとして用いられなくてもよく、先端処置部30により第1の実施形態で前述した処置対象の処置が行われなくてもよい。すなわち、電源ユニット6に高周波電流供給部8が設けられず、先端処置部30に高周波電流が伝達されなくてもよい。この場合、例えば超音波処置装置1が送液ユニット(図示しない)を備え、先端処置部30に超音波振動が伝達されるとともに、送液ユニットから生理食塩水等の液体が送液チューブ等の送液経路(図示しない)を通して処置対象の近傍に送液される。これにより、先端処置部30の近傍でキャビテーションが発生し、肝細胞(hepatic cell)等の処置対象が破砕(shattered)及び乳化され(emulsified)、処置対象の切除(resection)が行われる。そして、開口部57から切除された処置対象が吸引される。そして、通路37、空間部18、及び、チューブ部材21の内部を通って、吸引ユニット22まで切除された処置対象が、吸引回収される。
本実施形態でも第1の実施形態と同様に、第1の腹位置A1で振動する部材の数が変化する状態に、設定されている。前述のように、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、振動する部材の数が変化する第1の腹位置A1で、超音波振動に応力が作用しない。このため、振動する部材の数の変化によって振動モードが変化せず、超音波プローブ3は適切に縦振動を行う。これにより、超音波プローブ3の先端処置部30まで超音波振動が適切に伝達される。
本実施形態の超音波プローブ3は、第1の実施形態の超音波プローブと同様にして、製造される。ここで、超音波プローブ3は、外径が小さく、かつ、長手軸Cに沿った寸法が大きい。このため、ガンドリル加工では、細長い超音波プローブ3に孔を形成することは困難である。例えば、第1の腹位置A1から第2の腹位置A2までの長手軸Cに沿った基準寸法Lに対して100分の1以上の直径D0を有する孔を通路37の一部として複数部材振動部31に形成する場合、超音波プローブ3の肉厚が薄くなるため、ガンドリル加工を用いることは困難である。ガンドリル加工を用いることができないことにより、柱状部材に通路37の一部となる孔を形成する作業の効率が低下してしまう。
そこで、本実施形態では、連結振動部材33Aに溝53Aを、連結振動部材33Bに溝53Bをそれぞれ形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結している。そして、溝53A,53Bによって、基準寸法L0に対して直径Dが100分の1以上となる通路37の一部が、複数部材振動部31の内部に形成される。すなわち、柱状部材に孔を形成する作業を行うことなく、第1の腹位置A1から第2の腹位置A2までの長手軸Cに沿った基準寸法L0に対して直径Dが100分の1以上となる通路37の一部が、複数部材振動部31の内部に形成される。それぞれの連結振動部材33A,33Bに対応する溝53A,53Bを形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結することは、ガンドリル加工を用いることなく柱状部材に孔を形成する場合に比べ、効率的に行われる。したがって、第1の腹位置A1から第2の腹位置A2までの長手軸Cに沿った基準寸法L0に対して100分の1以上の直径D0を有する孔を通路37の一部として複数部材振動部31に形成する場合でも、容易に超音波プローブ3が製造される。
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の複数部材振動部31は、それぞれの連結振動部材33A,33Bに対応する溝53A,53Bを形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結することにより、製造される。そして、複数部材振動部31の内部では、溝53A,53Bによって、第1の腹位置A1から第2の腹位置A2までの長手軸Cに沿った基準寸法L0に対して直径Dが100分の1以上となる通路37の一部が、形成される。すなわち、柱状部材に孔を形成する作業を行うことなく、第1の腹位置A1から第2の腹位置A2までの長手軸Cに沿った基準寸法L0に対して直径Dが100分の1以上となる通路37の一部が、複数部材振動部31の内部に形成される。それぞれの連結振動部材33A,33Bに対応する溝53A,53Bを形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結することは、ガンドリル加工を用いることなく柱状部材に孔を形成する場合に比べ、効率的に行われる。したがって、超音波プローブ3の製造時間及び製造コストが削減され、第1の腹位置A1から第2の腹位置A2までの長手軸Cに沿った基準寸法L0に対して直径Dが100分の1以上となる孔を通路37の一部として形成する場合でも、容易に超音波プローブ3を製造することができる。
また、超音波プローブ3では、単一部材振動部32と複数部材振動部31との境界が第1の腹位置A1に位置している。すなわち、第1の腹位置A1で振動する部材の数が変化する状態に、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、振動する部材の数が変化する第1の腹位置A1で、超音波振動に応力が作用しない。このため、振動する部材の数の変化によって振動モードが変化せず、超音波プローブ3は適切に縦振動を行う。これにより、振動する部材の数が変化する部分を有する場合でも、超音波プローブ3の先端処置部30まで超音波振動を適切に伝達することができる。
(その他の変形例)
なお、第3の変形例として図11に示すように、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面形状が正方形状であってもよい。本変形例では、複数部材振動部31の長手軸Cに垂直な断面において、正方形状の通路断面形状が形成される状態に、ぞれぞれの連結振動部材33A,33Bに溝53A,53Bが規定されている。
第1の実施形態で前述したように、ガンドリル加工では、長手軸Cに垂直な断面での通路断面形状が真円状でない孔を、柱状部材に形成することができない。そこで、本変形例では、連結振動部材33Aに溝53Aを、連結振動部材33Bに溝53Bをそれぞれ形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結している。そして、溝53A,53Bによって、長手軸Cに垂直な断面が真円状でない形状となる通路37の一部が、複数部材振動部31の内部に形成される。それぞれの連結振動部材33A,33Bに対応する溝53A,53Bを形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結することは、ガンドリル加工を用いることなく柱状部材に孔を形成する場合に比べ、効率的に行われる。
また、第4の変形例として図12に示すように、長手軸Cに対して通路37が蛇行する通路蛇行部61が、複数部材振動部31の内部に設けられてもよい。本変形例では、複数部材振動部31の内部において通路蛇行部61が形成される状態に、それぞれの連結振動部材33A,33Bに溝53A,53Bが規定されている。通路蛇行部61が設けられることにより、長手軸Cに沿って通路37が形成される場合に比べ、通路37の全長が長くなる。通路37の全長が長くなることにより、通路37の占める体積が大きくなる。超音波プローブ3に超音波振動、高周波電流が伝達された状態では、超音波振動、高周波電流によって超音波プローブ3が発熱する。本変形例では、通路37の占める体積が大きくなるため、超音波プローブ3の熱容量が低くなり、超音波プローブ3の熱交換性が向上する。したがって、超音波振動、高周波電流によって超音波プローブ3が発熱した際に、超音波プローブ3が有効に冷却される。
ガンドリル加工では、長手軸Cに対して蛇行する通路蛇行部61を備える孔を、柱状部材に形成することができない。そこで、本変形例では、連結振動部材33Aに溝53Aを、連結振動部材33Bに溝53Bをそれぞれ形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結している。そして、溝53A,53Bによって、長手軸Cに対して蛇行する通路蛇行部61を備える通路37の一部が、複数部材振動部31の内部に形成される。それぞれの連結振動部材33A,33Bに対応する溝53A,53Bを形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結することは、ガンドリル加工を用いることなく柱状部材に孔を形成する場合に比べ、効率的に行われる。
また、第5の変形例として図13に示すように、通路37の長手軸Cに垂直な通路断面積が変化する通路断面積変化部62が、複数部材振動部31の内部に設けられてもよい。本変形例では、複数部材振動部31の内部において通路断面積変化部62が形成される状態に、それぞれの連結振動部材33A,33Bに溝53A,53Bが規定されている。通路断面積変化部62は、開口部57から基端方向側に延設されている。通路断面積変化部62では、基端方向に向かうにつれて通路断面積が大きくなる。基端方向に向かうにつれて通路断面積が大きくなる通路断面積変化部62を設けることにより、開口部57での吸引圧が、通路断面積変化部62を設けない場合に比べ、大きくなる。また、通路断面積変化部62を設けることにより、通路37において開口部57で通路断面積が最も小さくなる。したがって、開口部57で吸引された脂肪、生体組織等が通路37の途中に滞留し難い。
ガンドリル加工では、長手軸Cに垂直な断面積が変化する通路断面積変化部62を備える孔を、柱状部材に形成することができない。そこで、本変形例では、連結振動部材33Aに溝53Aを、連結振動部材33Bに溝53Bをそれぞれ形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結している。そして、溝53A,53Bによって、通路37の長手軸Cに垂直な通路断面積が変化する通路断面積変化部62を備える通路37の一部が、複数部材振動部31の内部に形成される。それぞれの連結振動部材33A,33Bに対応する溝53A,53Bを形成し、連結振動部材33A,33Bを互いに対して連結することは、ガンドリル加工を用いることなく柱状部材に孔を形成する場合に比べ、効率的に行われる。
また、前述の実施形態では、超音波プローブ3に単一部材振動部32が設けられているが、これに限るものではない。例えば、第6の変形例として図14に示すように、複数部材振動部31が振動発生ユニット2に直接的に接続されてもより。本変形例では、単一部材振動部32は、超音波プローブ3に設けられていない。雄ネジ部48がホーン15の雌ネジ部19と螺合することにより、第1の腹位置A1で複数部材振動部31の基端方向側に振動発生ユニット2が接続される。すなわち、雄ネジ部48が、振動発生ユニット2を第1の腹位置A1で複数部材振動部31の基端方向側に直接的に接続することが可能な接続部となっている。本変形例では、溝53A,溝53Bにより複数部材振動部31の内部に通路37の全体が形成されている。
また、本変形例では、第1の腹位置A1で単一のホーン15が振動する状態から複数の連結振動部材33A,33Bが振動する状態に変化する。すなわち、第1の腹位置A1で振動する部材の数が変化する状態に、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、振動する部材の数が変化する第1の腹位置A1で、超音波振動に応力が作用しない。このため、振動する部材の数の変化によって振動モードが変化せず、超音波プローブ3は適切に縦振動を行う。これにより、超音波プローブ3の先端処置部30まで超音波振動が適切に伝達される。
また、前述の実施形態では、第2の腹位置A2が超音波プローブ3の先端となるが、これに限るものではない。例えば、第7の変形例として図15に示すように、複数部材振動部31の先端方向側に単一部材振動部32とは別の単一部材振動部63が設けられてもよい。単一部材振動部63は、一体振動部材65のみから構成されている。超音波振動が伝達された状態で、一体振動部材65は連結振動部材33A,33Bと同一の振動モードで振動する。単一部材振動部63は、第2の腹位置A2で複数部材振動部31の先端方向側に直接的に接続される。また、単一部材振動部63の先端が超音波プローブ3の先端となり、第2の腹位置A2より先端方向側の超音波振動の第3の腹位置A3となる。
本変形例では、第2の腹位置A2で複数の連結振動部材33A,33Bが振動する状態から単一の一体振動部材65が振動する状態に変化する。すなわち、第2の腹位置A2で振動する部材の数が変化する状態に、設定されている。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、振動する部材の数が変化する第2の腹位置A2で、超音波振動に応力が作用しない。このため、振動する部材の数の変化によって振動モードが変化せず、超音波プローブ3は適切に縦振動を行う。これにより、超音波プローブ3の先端処置部30まで超音波振動が適切に伝達される。
また、前述の実施形態では、2つの連結振動部材33A,33Bが複数部材振動部31に設けられているが、これに限るものではない。例えば、第8の変形例として図16に示すように、複数部材振動部31が3つの連結振動部材33A〜33Cを備えてもよい。本変形例でも、連結振動部材33A〜33Cは互いに対して連結され、それぞれの連結振動部材33A〜33Cは第1の腹位置A1と第2の腹位置A2との間で長手軸Cに沿って延設されている。そして、超音波振動が伝達された状態で、連結振動部材33Aは、他の連結振動部材33B,33Cと同一の振動モードで振動する。
本変形例では、それぞれの連結振動部材33A〜33Cに、対応する溝53A〜53Cが溝規定部55により規定されている。連結振動部材33Aの溝53Aは、他の連結振動部材33B,33Cの溝53B,53Cと協働して、複数部材振動部31の内部に通路37の一部を形成している。
また、前述の実施形態では、超音波プローブ3の通路37は、吸引される液体が通る吸引経路として用いられているが、これに限るものではない。例えば、通路37を介して、処置対象の近傍に送液が行われてもよい。
前述した変形例より、超音波プローブ3は、互いに対して連結される複数の連結振動部材(33A〜33C)が設けられ、第1の腹位置A1と第2の腹位置A2との間でそれぞれの連結振動部材(33A〜33C)が長手軸Cに沿って延設される複数部材振動部31を備えればよい。そして、超音波振動が伝達された状態でそれぞれの連結振動部材(例えば33A)が他の連結振動部材(例えば33B,33C)と同一の振動モードで振動すればよい。そして、それぞれの連結振動部材(例えば33A)の溝(例えば53A)が他の連結振動部材(例えば33B,33C)の溝(例えば53A,53B)と協働して、複数部材振動部31の内部に通路37の少なくとも一部を形成すればよい。
このような構成にすることにより、いかなる種類の通路37が内部に設けられる場合でも、容易に超音波プローブ3を製造することができる。また、振動する部材の数が変化する部分を有する場合でも、超音波プローブ3の先端処置部30まで超音波振動を適切に伝達することができる。
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は前述の実施形態及び変形例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 (9)

  1. 基端方向から先端方向へ長手軸に沿って超音波振動を伝達可能な超音波プローブであって、
    前記超音波振動の第1の腹位置と前記第1の腹位置より前記先端方向側の前記超音波振動の第2の腹位置との間で前記長手軸に沿って延設され、前記長手軸に沿って第1の溝が形成される第1の連結振動部材と
    前記超音波振動の前記第1の腹位置と前記第2の腹位置との間で前記長手軸に沿って延設され、前記長手軸に沿って第2の溝が形成されるとともに、前記超音波振動が伝達された状態で前記第1の連結振動部材と同一の振動モードで振動する第2の連結振動部材と
    前記超音波プローブの先端部から前記基端方向側に向かって前記超音波プローブの内部に通路を規定し、前記第1の連結振動部材及び前記第2の連結振動部材によって構成される複数部材振動部の内部に前記第1の溝及び前記第2の溝を協働させて前記通路の少なくとも一部を形成する通路規定部と
    を具備する、超音波プローブ。
  2. 前記複数部材振動部は、前記長手軸に垂直な断面において、前記長手軸に垂直な第1の垂直方向についての第1の断面寸法が、前記長手軸に垂直で、かつ、前記第1の垂直方向に垂直な第2の垂直方向についての第2の断面寸法より大きい断面形状を有し、
    前記通路規定部は、前記複数部材振動部の前記長手軸に垂直な前記断面において、前記通路の前記第1の垂直方向についての第1の通路寸法が、前記通路の前記第2の垂直方向についての第2の通路寸法より大きい通路断面形状が形成される状態に、前記第1の連結振動部材の前記第1の溝及び前記第2の連結部材の前記第2の溝を規定する、
    請求項1の超音波プローブ。
  3. 前記複数部材振動部の前記長手軸に垂直な前記断面において、前記複数部材振動部の前記断面形状に対して前記通路の前記通路断面形状は相似形状であり、
    前記複数部材振動部の前記長手軸に垂直な前記断面において、前記複数部材振動部の前記第1の断面寸法に対する前記通路の前記第1の通路寸法の第1の比率が、前記複数部材振動部の前記第2の断面寸法に対する前記通路の前記第2の通路寸法の第2の比率と等しい、
    請求項2の超音波プローブ。
  4. 前記通路規定部は、前記複数部材振動部の前記長手軸に垂直な断面において、前記第1の腹位置から前記第2の腹位置までの前記長手軸に沿った基準寸法の100分の1以上の直径を有する真円状の通路断面形状が形成される状態に、前記第1の連結振動部材の前記第1の溝及び前記第2の連結部材の前記第2の溝を規定する、請求項1の超音波プローブ。
  5. 前記通路規定部は、前記複数部材振動部の前記内部において、前記長手軸に対して前記通路が蛇行する通路蛇行部が形成される状態に、前記第1の連結振動部材の前記第1の溝及び前記第2の連結部材の前記第2の溝を規定する、請求項1の超音波プローブ。
  6. 前記通路規定部は、前記複数部材振動部の前記内部において、前記通路の前記長手軸に垂直な通路断面積が変化する通路断面積変化部が形成される状態に、前記第1の連結振動部材の前記第1の溝及び前記第2の連結部材の前記第2の溝を規定する、請求項1の超音波プローブ。
  7. 前記超音波振動が伝達された状態で前記第1の連結振動部材及び前記第2の連結振動部材と同一の前記振動モードで振動する単一の一体振動部材のみから構成され、前記第1の腹位置で前記複数部材振動部の前記基端方向側に接続される単一部材振動部をさらに具備する、請求項1の超音波プローブ。
  8. 前記超音波振動を発生する振動発生ユニットを前記第1の腹位置で前記複数部材振動部の前記基端方向側に直接的に接続することが可能な接続部をさらに具備する、請求項1の超音波プローブ。
  9. 前記第2の腹位置が前記超音波プローブの先端となる請求項1の超音波プローブ。
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