JP5654995B2 - 生体への衝撃波導入装置及びその利用 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つのバネ部材を用いて、少なくとも１つの衝撃波伝送部材に衝撃を与えて、生体へ衝撃波を導入する装置に関する。装置は医療用の手動機器として用いることが好ましく、体の一部又は患部の表面を破壊するような体内の衝撃波砕石並びに体外の衝撃波整形にも用いられる。

ヒトに適用するこのような装置は、特許文献１に開示されている。装置は、柔らかな先端を有しているので、砕石には使えない。

衝撃波（砕石）により、生体中の結石を破壊することは、既に最近の医療において成功裏に用いられている。例えば腎臓結石などの結石は、衝撃波によりヒトの体内において小片に破壊されて尿道から排出される。

この場合、衝撃波とは、特に衝突により生成される圧縮波のことである。

生体中の腎臓結石を破壊するための衝撃波を生成する種々の装置及び方法が開示されている。例えば、特許文献２には、衝撃波の導波路として用いられ且つ内視鏡内への挿入度を計測する探針を備えた、体内の衝撃波砕石に用いる手動機器が記載されている。

この手動機器では、衝撃波を生成するエネルギーは、導波管内において空気圧により前後に動く衝突部品又はシャトルに保持され、大きな質量の部品に周期的に衝突させてその衝突面への衝撃力が部品に接している探針へ転送される。

特許文献２には、空気圧駆動の代りに、油圧又は電磁式駆動を用いることも記載されている。

更に、特許文献３には、圧縮波を生成して生物組織（整形）を処置する手動の医療機器が記載されている。圧縮波は、伝送部材により生物の体内へ伝送される。そのため、伝送部材には、平らな放射面を有する丸まった探針端が備えられ、これにより、絞られていない圧力波が生物組織に伝送される。

この機器では、圧力波は、空気が５／ｍ以上に加速されて伝送部材上に衝突した衝突部品上に生成される。この場合の、探針端の行程は１ｍｍよりも小さい。更に、手動機器を用いて、例えば、炎症域全体のような、広い面に均一に圧力波を分配することができる。
例えば米国特許第１７９６４４４号明細書には人体を衝撃波で処置する装置が開示されている。バネ部材を伸張して急激に解放して衝撃波を生成している。バネ部材の伸張装置に、原動機を用いている。バネ部材は伸張装置に終始連結されているので、急激な解放ができない点が問題である。

しかし、周知の手動機器の全ては、圧力波又は衝撃波生成装置を有しているので、圧縮機、制御装置及び工具が必要となり、比較的コスト高となる。

米国特許第４５４９５３５号明細書 米国特許第５８６８７５６号明細書 独国特許第１９７２５４７７Ｃ２号明細書

本発明の目的は、生体中又は生体表面に衝撃波を導入又は適用する、簡単に組立て可能で且つ正確で強い衝撃力を生成する衝撃波生成機構を備えた装置を生出することにある。更に、保守を必要とせず、ヒトの体内並びに体外に適用できる装置を提供することも目的としている。

本発明の課題は、衝突部材が小歯車又はウォームギアと噛み合う歯又はピニオンを備え、小歯車又はウォームギアが周期的に歯又はピニオンを拘束する簡単な方法で衝撃波を生体内に導入する装置により解決される。
バネ部材に拘束機構が配置され、バネの拘束を急激に解放して衝突の衝撃を生成させる。

本発明による衝撃波生成機構の実施例１の原理を示す摸式断面図 図１の衝撃波生成機構を装備して体内の衝撃波砕石に適した医療用の手動機器の斜視図 体外の衝撃波整形用に、図２の機器に装着する交換可能な付属品の拡大斜視図 本発明の衝撃波生成機構の実施例２の一工程を示す摸式断面図 本発明の衝撃波生成機構の実施例２の次工程を示す摸式断面図 本発明の衝撃波生成機構の実施例２の次々工程を示す摸式断面図

本発明による衝撃波生成機構は、比較的高い（″硬い″）衝突エネルギーを衝撃波伝送探針に周期的に与えるので、より正確には普通の銃と同様に砕石ガン又は整形ガンと名づけてもよい。高速の衝突速度を有する重量の少ない部材により、″硬い″衝突力が得られる。

本発明によれば、バネ部材として、衝突部材と連結された空圧式又は円筒状の機械式バネが用いられ、衝突部材は、バネ部材が急激に解放されることにより衝突の衝撃を伝送部材に放出する。

衝突部材は、衝突の衝撃を伝える頭部を有し、その頭部に中空部が連結された装置のハウジング内に形成されたピストンでもよい。中空部には、バネ力を生成する円筒状のバネが少なくとも部分的に案内されている。バネは一端がピストンの頭部の裏側に、他端は装置のハウジングに連結される。

別の実施例では、伝送部材に衝突の衝撃を伝える装置は、空圧で操作される。そのため、装置はシャトルを含む。

衝突の衝撃を伝える装置には、空圧を用いてシャトルを衝突させる装置も含まれる。好適な実施例では、この装置にはシリンダー内を案内されるピストンも含む。ピストンの断面がシャトルの断面よりも大きい場合には、断面の比率に応じて、シャトルに大きな圧力が掛かる。

シリンダーはホースを介してシャトルを内在する管に連結される。シャトルはこの管内において、伝送部材に衝突するまで加速される。

シャトルを案内する管は、ハウジングと共にランナー内に備えられる。ハウジングに、設置面、基部又は懸架装置を形成してもよい。

バネ力により、ピストンが加速される。このため、ピストンにバネ部材を配置してもよい。ピストンには、バネ部材を案内する案内板が備えられる。

空圧により案内されてシャトルに衝撃を与える衝突部材内又はピストンの案内板内のバネを圧縮又は解放するように、衝撃部材のピストンはその外被に少なくとも１つのラックを備え、例えば外周１８０°範囲に歯を有する小歯車と噛み合うように構成される。小歯車の代りに、ウォームギアでもよい。ラックの代りに、衝撃部材の外被に直接に歯を形成してもよい。

小歯車が回転されて小歯車の歯がラックと噛み合うと、衝突部材は探針から離れるように動かされ、ピストン内を案内されるバネが圧縮される。ラックが小歯車の歯から外れると同時に、すなわち噛み合い状態でなくなると同時に、圧縮されたバネへの力が解放され、そのバネ力がシャトルを所望の速度に加速する。シャトルは、探針に衝突してアプリケータに衝撃波が生成され、治療すべき対象物へ衝撃波を伝える。

小歯車は、電池によって駆動されるモータにより回転されことが好ましく、所望の周波数の衝撃波が得られるように、減速ギアにより小歯車の回転数を調整する。

本発明は上記の構成に限定されず、バネ力を保持してそれを解放する保持装置であれば本発明の範囲に含まれる。

体内の衝撃波砕石に本発明による装置を用いる場合には、生体内の腎臓結石、胆嚢結石などの結石が破砕できるように、内視鏡内に組み込まれた探針状の衝撃波伝送部材を用いることが適切である。

本発明による装置を体外の衝撃整形、皮膚及び美容（脂肪の除去）に使用する場合には、衝撃波伝送部材は、生体に適用するために球状の部材として形成することが好ましい。この装置は、外から結石を破壊するのに適しているが、特に腱、靭帯、骨並びに皮膚（皮下脂肪、傷）などヒトの患部を衝撃波により処置してもよい。

本発明による装置を扱い易くするために、大人の手で簡単に扱える大きさの医療用の手動器具として形成することが好ましい。

医療用の手動器具として形成された装置は、衝撃波生成機構を収納するハウジングに、砕石用又は整形用の探針を有する付属物を着脱可能に取り付けてもよい。このような組立て方式により、形式の多様性が減るので、極めて経済性が高くなる。

以下、本発明の利点、特徴及び詳細について、図面を用いて説明する。

図１の模式断面図に示す衝撃波生成機構１は、衝撃波を生成する円筒状のバネとして形成されたバネ部材２が衝突部品３と機能的に連結され、該バネ部材は生成された衝撃波を部材４に伝送する。バネ部材２はバネ鋼により形成されているが、例えば、合成樹脂などの素材を嵌め込んでもよい。

図２に示す装置のハウジング５内に装着される衝突部材３は、衝撃波を放射する頭部３．１及び円筒状の中空部３．２を有する一種のピストンにより構成される。

バネ部材２の一部が中空部３．２に案内され、その右端が頭部３．１の裏側に支えられ、左端は不図示のハウジング５に支えられている。衝突部材３は、衝撃波伝送部材４と同心に配置されている。

更に、衝突部材３の中空部３．２は、その外被に沿って組み込まれたラック６を備え、そのラックには小歯車７が噛み合っている。そのため、小歯車７は、その外周にラック６の形状に対応する形状のスプロケット８を有している。本実施例では、スプロケット８は、約１８０°の外周に部分的に限定されているが、１８０°よりも大きくても、小さくてもよい。

小歯車７は、ハウジング５内に備えられた電池駆動のモータにより、適当なギア比の伝道装置を介して、図１の９で示す方向に回転される。

図２に単純化して示す医療用の手動機器１０は、本実施例では、体内の衝撃波砕石に用いられる。そのため、１２で表示された探針状の衝撃波伝送部材を備えた着脱可能な付属品１１が備えられている。この衝撃波伝送部材１２は、内視鏡内に組み込みができ、衝撃波伝送部材の末端は、探針を介して伝送された衝撃波を駆使して体内の結石を破壊する。

図２に示す手動機器１０を体外の衝撃波整形に用いる場合には、付属品１１は、ヒト又は動物の体の外表面に適合するように接触域として球状部１４．１を有する衝撃波伝送部材１４（図３参照）を備えた付属品１３とを交換してもよい。

付属品１１及び付属品１３とも、腎臓結石、尿道結石、胆嚢結石などに結石の破壊に適している。特に、付属品１３は、腱、靭帯、骨、皮膚などの患部並びに傷そのものに衝撃波を照射するのに適している。

医療用の手動器具１０は、成人の使用者が手中に保持し易いような大きさに構成されている。

次に本実施例の作用について説明する。

ハウジング５内の衝撃波生成機構１は、減速ギアを介して電動モータにより約５Ｈｚ（３００ｒｐｍ）で反時計回りに駆動される。この駆動により、スプロケット８は、周期的にラック６と噛み合って衝突部材３をラックの長さ方向に沿って左方に変位させ、バネ部材２がその変位分だけ圧縮される。スプロケット８の最後の歯がラック６との噛み合いを外れると同時に、バネ部材２に蓄積されたエネルギーは急激に解放される。短時間に解放されたバネ力によりバネ部材２が、衝撃伝送部材４、１２又は１４に衝突する。伝送部材の端部と頭部３．１に、緩衝部材として、重量物を配置してもよい。

頭部３．１を衝撃伝送部材４、１２又は１４に衝突させることにより、衝撃伝送部材内に生成された衝撃波は、体内の結石を破壊するか、例えば肩部などの体内の堆積カルシウムを破壊するのに用いられる。小歯車７の回転数により、一秒間に何回衝突させるが決まり、また衝撃波の強度も回転数により決まる。

図４ないし図６には、本発明による別の実施例である衝撃波生成機構１．１を示す。本実施例では、実施例１と類似のバネ部材２が備えられている。バネ部材は衝撃板１５とピストン１６間に挿入されている。バネ部材２を案内するように、ピストン１６には、案内板１７が取り付けられる。ピストン１６はシリンダー１８内を案内される。シリンダー１８にはホース１９が連結される。操作又は停止し易いように、ホースに弁を組み込んでもよい。ホース１９はランナー２０に連結される。ランナー２０は、ハウジング２１及びシャトル２３の案内管２２を囲む。ランナー２０の一端には衝撃波伝送部材４が備えられる。

ピストン１６及び案内板１７には、実施例１と同様のラック６が備えられ、部分的にスプロケット８を有する小歯車７と噛み合うように構成される。

次に本実施例の作用について説明する。

実施例１と同様に、衝撃波生成機構１．１は、不図示の電動モータにより減速ギアを介して矢印９で示す時計回りに駆動される。この駆動により小歯車７のスプロケット８はラック６と噛み合ってピストン１６が矢印２４の方向に動かされてバネ部材２を衝撃板１５へと押圧する。これにより運動又は衝撃エネルギーがバネ部材２に蓄えられる。小歯車７のスプロケット８の最後の歯がラック６から外れると同時に、蓄えられたエネルギーが解放される。図６に示すように、短時間に緩和されたバネ部材２への押圧によるバネ力により、ピストン１６は矢印２４とは逆の方向に急激に動かされシリンダー１８及びホース１９内の空気はランナー２０の案内管２２内へ押し込まれる。これにより、シャトル２３が衝撃波伝送部材４へと発射される。シャトル２３が、衝撃波伝送部材４に急激に衝突することにより、実施例１と同様の衝撃波が生成され、既に記載したように使用できる。

本発明による医療用の手動器具は、構造的に安価で、頑丈なので整備に手間が掛からず、比較的大きく正確な衝撃エネルギー、すなわち衝撃波が提供でき、使用者も患者も大きな恩恵を受けることができる。

１ 衝撃波生成機構
２ バネ部材
３ 衝突部材
４ 衝撃波伝送部材
５ ハウジング
６ ラック
７ 小歯車
８ スプロケット
９ 小歯車の回転方向
１０ 手動器具
１１ 付属品
１２ 衝撃波伝送部材
１３ 付属品
１４ 衝撃波伝送部材
１５ 衝撃板
１６ ピストン
１７ 案内板
１８ シリンダー
１９ チューブ
２０ ランナー
２１ ハウジング
２２ 案内管
２３ シャトル
２４ （バネ部材の）押圧方向

Claims (24)

1. 少なくとも１つのバネ部材（２）により、少なくとも１つの衝撃波伝送部材（４、１２、１４）に衝突の衝撃を与えて前記衝撃波伝送部材を通して生体に衝撃波を導入する装置であって、
   衝突部材（３、１６）と機能的に連結されたバネ部材（２）を拘束する拘束機構を備え、
   衝突部材（３、１６）は、ラック（６）を備え、
   小歯車（７）は、その外周の一部にラック（６）と噛み合う前記拘束機構としてのスプロケット（８）を備え、
   小歯車（７）のスプロケット（８）は、ラック（６）を介してバネ部材（２）を周期的に拘束し、
   前記拘束機構が前記バネ部材を解放すると同時に、前記衝撃波伝送部材に衝突の衝撃が伝えられることを特徴とする装置。
2. バネ部材（２）として、衝突部材（３）と機能的に連結された空圧式又は円筒状の機械式バネが用いられ、バネ部材（２）のバネ力が圧縮から解放されると同時に、衝突の衝撃が衝撃波伝送部材（４、１２、１４）に伝えられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 衝突部材（３）は、衝突の衝撃を与える頭部（３．１）を有し、衝突部材（３）にはバネ部材（２）を案内する中空部（３．２）がハウジングとして形成されたことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 円筒状の中空部（３．２）に少なくとも部分的にバネ部材（２）が案内され、該バネ部材の一端は頭部（３．１）の裏側に連結され、他端はハウジングに連結されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 衝突部材（３）の中空部（３．２）の外被に沿って、小歯車（７）のスプロケット（８）と噛み合うラック（６）を備えていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 衝撃波伝送部材（４）への衝突の衝撃は、シャトル（２３）により伝送されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
7. シャトル（２３）は、圧縮空気により駆動されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. シャトル（２３）を圧縮空気により駆動する装置は、シリンダー（１８）内を案内されるピストン（１６）を備えていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
9. シリンダー（１８）は、ホース（１９）を介してシャトル（２３）を内在するランナー
   （２２）に連結され、該ホースに弁が組み込まれていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. シャトル（２３）を案内する案内管（２２）がハウジング（２１）と共にランナー（２０）内に備えられていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. ピストン（１６）は、バネ部材（２）を案内する案内板（１７）を備えていることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
12. ピストン（１６）は、ラック（６）を備えていることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
13. ラック（６）は、小歯車（７）と能動的に連結されることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
14. スプロケット（８）は、小歯車（７）の外周１８０°の範囲に備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の装置。
15. 小歯車（７）は、モータ駆動されることを特徴とする請求項５ないし請求項１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 小歯車（７）は、減速ギアを備えた電池により駆動されるモータにより回転駆動（９）されることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. バネ部材（２）を拘束する係止可能な保持装置が備えられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 衝撃波伝送部材（４、１２、１４）は、前記ピストンの衝撃部材（３）に同心円状に配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 前記請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載の装置は、体内の衝撃波砕石用に用いる手動装置であって、
    衝撃波伝送部材（１２）は、内視鏡に組み込まれる探針状に形成されることを特徴とする手動装置。
20. 前記請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載の装置は、体外の衝撃波整形用に用いる手動装置であって、
    衝撃波伝送部材（１４）は、生体に適用するために球状部（１４．１）として形成され
    ることを特徴とする手動装置。
21. 前記請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載の装置を備えた医療用の手動装置（１０）であって、大人の手で扱える大きさであることを特徴とする手動装置。
22. 手動装置（１０）は、衝撃波生成機構（１）を収納するハウジング（５）を有し、前記ハウジングには、砕石用の付属品（１１）又は整形用の付属品（１３）が着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項２１に記載の手動装置。
23. 手動装置（１０）は、砕石用の付属品（１１）が取り付けられ、衝撃波伝送部材（１２）は、内視鏡に組み込まれる探針状に形成されることを特徴とする請求項２２に記載の手動装置。
24. 手動装置（１０）は、整形用の付属品（１３）が取り付けられ、衝撃波伝送部材（１４）は、生体に適用するために球状部（１４．１）として形成されることを特徴とする請求項２２に記載の手動装置。

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