JP5847356B2 - 超音波処置装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基端方向から先端方向へ超音波振動を伝達する超音波プローブ、及び、その超音波プローブを備える超音波処置装置に関する。
特許文献1には、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する超音波プローブを備える超音波処置装置が開示されている。この超音波処置装置では、超音波プローブの先端部に、先端処置部が設けられている。また、超音波処置装置には、先端処置部に対して開閉可能なジョーが設けられている。先端処置部とジョーとの間で生体組織等の処置対象を把持した状態で先端処置部が超音波振動によって振動することにより、処置対象が処置される。先端処置部は、ジョーに対して対向するプローブ側対向表面を備える。接触表面であるプローブ側対向表面を処置対象に接触させた状態で、ジョーと先端処置部との間で把持された処置対象が、処置される。
特許第3310532号公報
前記特許文献1のような超音波振動を用いて先端処置部で処置対象を処置する超音波プローブでは、振動によって超音波プローブで熱が発生する。超音波プローブにおいて熱が発生することにより、先端処置部では接触表面であるプローブ側対向表面だけでなく、プローブ側対向表面以外の表面においても、温度が高くなる。処置においては、プローブ側対向表面以外の先端処置部の表面が、処置対象以外の箇所で生体組織に接触してしまうことがある。高温の先端処置部がプローブ側対向表面以外の表面で生体組織に接触した場合、処置対象以外の箇所で生体組織が熱損傷してしまう。処置対象以外の箇所で生体組織が熱損傷することにより、超音波振動を用いた処置での処置性能が低下してしまう。
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、処置対象以外の箇所での生体組織の熱損傷が有効に防止され、超音波振動を用いた処置での処置性能が確保される超音波処置装置を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明のある態様の超音波処置装置は、基端方向から先端方向に長手軸に沿って延設され、高周波供給部から高周波電力が供給されるとともに、前記基端方向から前記先端方向へ超音波振動を伝達することにより、振動方向が前記長手軸に平行な縦振動を含む振動を行うプローブ本体と、前記プローブ本体において前記縦振動の節位置の中で最も先端方向側に位置する最先端節位置よりも前記先端方向側に位置し、前記プローブ本体を通して伝達された前記超音波振動を処置対象に付与するとともに、前記高周波電力が前記プローブ本体を通して供給されることにより第1の電極となる先端処置部と、前記先端処置部に対して開閉可能となり、前記高周波供給部から前記高周波電力が供給されることによって、前記第1の電極との間で前記処置対象を把持した状態で高周波電流を流すために前記第1の電極と対向する位置において前記第1の電極と電位が異なる第2の電極となるジョーと、前記超音波振動によって前記プローブ本体が前記縦振動することにより摩擦熱が発生し、把持されている前記処置対象を通して前記第1の電極と前記第2の電極との間で流れる前記高周波電流が通過するように前記先端処置部の表面において前記ジョーと対向する位置に設けられたプローブ側対向表面と、電気的に絶縁性を有し、かつ、前記プローブ本体より熱抵抗の高い材料から形成され、前記第1の電極から前記処置対象以外の生体組織へ前記高周波電流が流れることを防止するように前記プローブ本体において前記プローブ側対向表面とは反対側を向く表面被覆するコーティング部と、を備える。
本発明によれば、処置対象以外の箇所での生体組織の熱損傷が有効に防止され、超音波振動を用いた処置での処置性能が確保される超音波処置装置を提供することができる。
第1の実施形態に係る超音波処置装置の構成を示す概略図である。 第1の実施形態に係るハンドピースの振動子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の構成を概略的に示す斜視図である。 第1の実施形態に係るハンドピースの先端部の構成を概略的に示す断面図である。 第1の実施形態に係る先端処置部及びジョーの構成を長手軸に垂直な断面で概略的に示す断面図である。 第1の実施形態に係るコーティング部のプローブ本体への密着強度を測定する手法を示す概略図である。 第1の実施形態に係るプローブ本体を振動させた場合にプローブ本体からコーティング部が剥離するまでの経過時間を測定する方法を示す概略図である。 第1の実施形態に係る第1の試験片及び第2の試験片の引張力の分離境界値、及び、水中でコーティング部が剥離するまでの振動開始からの経過時間の測定データを示す概略図である。 第1の変形例に係る先端処置部及びジョーの構成を長手軸に垂直な断面で概略的に示す断面図である。 第2の変形例に係る先端処置部及びジョーの構成を長手軸に垂直な断面で概略的に示す断面図である。 第2の実施形態に係るハンドピースの先端部の構成を概略的に示す斜視図である。 第2の実施形態に係る先端処置部をジョーの開閉方向に垂直な断面で概略的に示す断面図である。 第3の実施形態に係る超音波処置装置の構成を示す概略図である。 第3の実施形態に係る超音波処置具の先端部の構成を概略的に示す断面図である。 第3の変形例に係る超音波処置具の先端部の構成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処置具の先端部の構成を概略的に示す断面図である。 第4の実施形態に係る先端処置部の被処理表面にコーティング部が被覆された状態を示す概略図である。 比較例に係る先端処置部の被処理表面にコーティング部が被覆された状態を示す概略図である。 第5の変形例に係る先端処置部の被処理表面にコーティング部が被覆された状態を示す概略図である。 第6の変形例に係る先端処置部の被処理表面にコーティング部が被覆された状態を示す概略図である。 第7の変形例に係る先端処置部の被処理表面にコーティング部が被覆された状態を示す概略図である。 第8の変形例に係る先端処置部の被処理表面にコーティング部が被覆された状態を示す概略図である。
(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8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の構成を示す図である。図1に示すように、超音波処置装置1は、超音波処置具であるハンドピース2を備える。ハンドピース2は、長手軸Cを有する。ここで、長手軸Cに平行な方向の一方が先端方向(図1の矢印C1の方向)であり、先端方向とは反対方向が基端方向(図1の矢印C2の方向)である。そして、先端方向及び基端方向が、長手軸方向である。ハンドピース2は、超音波振動を用いて生体組織等の処置対象を凝固切開する超音波凝固切開処置具である。また、ハンドピース2は、高周波電流を用いて処置対象を処置する高周波処置具である。
ハンドピース2は、保持ユニット3を備える。保持ユニット3は、長手軸Cに沿って延設される筒状ケース部5と、筒状ケース部5と一体に形成される固定ハンドル6と、筒状ケース部5に対して回動可能に取付けられる可動ハンドル7と、を備える。筒状ケース部5への取付け位置を中心として可動ハンドル7が回動することにより、可動ハンドル7が固定ハンドル6に対して開動作又は閉動作を行う。また、保持ユニット3は、筒状ケース部5の先端方向側に取付けられる回転操作ノブ8を備える。回転操作ノブ8は、筒状ケース部5に対して長手軸Cを中心として回転可能である。また、固定ハンドル6には、エネルギー操作入力部であるエネルギー操作入力ボタン9が設けられている。
ハンドピース2は、長手軸Cに沿って延設されるシース10を備える。シース10が先端方向側から回転操作ノブ8の内部及び筒状ケース部5の内部に挿入されることにより、シース10が保持ユニット3に取付けられる。シース10の先端部には、ジョー11が回動可能に取付けられている。可動ハンドル7は、筒状ケース部5の内部でシース10の可動筒状部(図示しない)に接続されている。可動筒状部の先端は、ジョー11に接続されている。固定ハンドル6に対して可動ハンドル7を開閉することにより、可動筒状部が長手軸Cに沿って移動する。これにより、ジョー11が、シース10への取付け位置を中心として回動する。また、シース10及びジョー11は、回転操作ノブ8と一体に、筒状ケース部5に対して長手軸Cを中心として、回転可能である。
また、ハンドピース2は、振動子ユニット12を備える。振動子ユニット12は、長手軸Cに沿って延設される振動子ケース13を備える。振動子ケース13が基端方向側から筒状ケース部5の内部に挿入されることにより、振動子ケース13が保持ユニット3に取付けられる。筒状ケース部5の内部では、振動子ケース13は、シース10に連結されている。振動子ケース13は、回転操作ノブ8と一体に、筒状ケース部5に対して長手軸Cを中心として、回転可能である。また、振動子ケース13には、ケーブル15の一端が接続されている。ケーブル15の他端は、制御ユニット16に接続されている。制御ユニット16は、超音波電流供給部17と、高周波電流供給部18と、エネルギー制御部19と、を備える。ここで、超音波電流供給部17及び高周波電流供給部18は、電源及び交流変換回路を備える。また、エネルギー制御部19は、CPU(Central Processing Unit)又はASIC(application specific integrated circuit)及びメモリーを備える。
図2は、振動子ユニット12の構成を示す図である。図2に示すように、振動子ユニット12は、電流(交流電流)が供給されることにより超音波振動を発生する超音波発生部である超音波振動子21を備える。超音波振動子21は、振動子ケース13の内部に設けられている。超音波振動子21は、電流を振動に変換する複数の(本実施形態では4つの)圧電素子22A〜22Dを備える。
また、振動子ケース13の内部には、長手軸Cに沿って延設されるホーン部材23が、設けられている。ホーン部材23は、振動子装着部25を備える。振動子装着部25に、圧電素子22A〜22D等の超音波振動子21を形成する部材が装着される。また、ホーン部材23には、断面積変化部26が形成されている。断面積変化部26では、先端方向に向かうにつれて、長手軸Cに垂直な断面積が小さくなる。断面積変化部26によって、超音波振動の振幅が拡大される。ホーン部材23の先端部には、雌ネジ部27が設けられている。
ハンドピース2は、ホーン部材23の先端方向側に長手軸Cに沿って延設される超音波プローブ31を備える。図2に示すように、超音波プローブ31の基端部には、雄ネジ部32が設けられている。雄ネジ部32が雌ネジ部27に螺合することにより、ホーン部材23の先端方向側に超音波プローブ31が接続される。ホーン部材23は、筒状ケース部5の内部まで延設され、筒状ケース部5の内部で、ホーン部材23に超音波プローブ31が接続されている。超音波プローブ31は、シース10の内部を通って延設され、シース10の先端から先端方向に向かって突出している。
超音波振動子21には、電気配線33A,33Bの一端が接続されている。電気配線33A,33Bは、ケーブル15の内部を通って、他端が制御ユニット16の超音波電流供給部17に接続されている。超音波電流供給部17から電気配線33A,33Bを介して超音波振動子21に超音波発生電流が供給されることにより、超音波振動子21で超音波振動が発生する。そして、発生した超音波振動は、超音波振動子21からホーン部材23を介して、超音波プローブ31に伝達される。
ホーン部材23には、電気配線34の一端が接続されている。電気配線34は、ケーブル15の内部を通って、他端が制御ユニット16の高周波電流供給部18に接続されている。これにより、高周波電流供給部18から電気配線34及びホーン部材23を通って、超音波プローブ31まで、高周波電流供給部18から供給される高周波電力のプローブ側電流経路が形成される。
また、振動子ケース13には、導電部35が形成されている。導電部35には、電気配線36の一端が接続されている。電気配線36は、ケーブル15の内部を通って、他端が制御ユニット16の高周波電流供給部18に接続されている。また、振動子ケース13がシース10に連結された状態では、シース10と振動子ケース13の導電部35との間は、電気的に接続される。これにより、高周波電流供給部18から電気配線36、振動子ケース13の導電部35及びシース10を通って、ジョー11まで、高周波電流供給部18から供給される高周波電力のジョー側電流経路が形成される。
エネルギー制御部19は、エネルギー操作入力ボタン9でのエネルギー操作の入力に基づいて、超音波電流供給部17からの超音波発生電流の供給状態及び高周波電流供給部18からの高周波電流の供給状態を制御している。固定ハンドル6の内部には、スイッチ(図示しない)が設けられている。エネルギー操作入力ボタン9が押圧され、エネルギー操作が入力されることにより、スイッチが閉じられる。スイッチは、エネルギー制御部19に電気的に接続されている。スイッチが閉じられることにより、電気信号がエネルギー制御部19に伝達され、エネルギー操作の入力が検出される。エネルギー操作の入力が検出されることにより、超音波電流供給部17から超音波発生電流が供給され、高周波電流供給部18から高周波電流が供給される。
図3は、超音波プローブ31の構成を示す図である。図4は、ハンドピース2の先端部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31は、長手軸Cに沿って延設されるプローブ本体41を備える。プローブ本体41は、例えばチタンから形成されている。超音波プローブ31に伝達された超音波振動は、プローブ本体41において基端方向から先端方向へ伝達される。プローブ本体41は、長手軸Cに沿って超音波振動を伝達することにより、振動方向が長手軸Cに平行な縦振動を含む振動を行う。すなわち、プローブ本体41では、超音波振動を伝達することにより、少なくとも縦振動が行われる。ここで、プローブ本体41、ホーン部材23及び超音波振動子21が、超音波振動子21で発生した超音波振動によって縦振動を行う1つの振動体となる。このため、ホーン部材23の基端が縦振動の腹位置の中で最も基端方向側位置する最基端腹位置A1となり、プローブ本体41の先端(超音波プローブ31の先端)が縦振動の腹位置の中で最も先端方向側に位置する最先端腹位置A2となる。なお、縦振動は、周波数が例えば47kHzで、最先端腹位置A2での振幅が例えば80μmである。また、縦振動の振動方向の一方である第1の振動方向は、先端方向と一致し、縦振動の振動方向の他方である第2の振動方向は、基端方向と一致する。
プローブ本体41の先端部には、先端処置部42が設けられている。先端処置部42には、プローブ本体41を介して超音波振動が伝達され、先端処置部42では、少なくとも超音波振動を用いて、生体組織等の処置対象の処置が行われる。先端処置部42は、縦振動の節位置の中で最も先端方向側に位置する最先端節位置N1より先端方向側に位置している。超音波プローブ31は、先端処置部42がシース10の先端から先端方向へ向かって突出する状態で、シース10に挿通されている。また、縦振動の最先端節位置N1は、シース10の内部に位置している。
可動ハンドル7の開閉動作によってジョー11がシース10に対して回動することにより、ジョー11は、先端処置部42に対して開動作又は閉動作を行う。ジョー11を先端処置部42に対して閉じることにより、ジョー11と先端処置部42との間で処置対象が把持される。ジョー11と先端処置部42との間で処置対象を把持した状態で先端処置部42が縦振動することにより、先端処置部42と処置対象との間に摩擦熱が発生する。摩擦熱によって、処置対象が凝固切開される。
また、高周波電流供給部18からプローブ側電流経路を通して超音波プローブ31に供給された高周波電力は、プローブ本体41において基端方向から先端方向へ伝達される。プローブ本体41を通して先端処置部42に高周波電力が伝達されることにより、先端処置部42は第1の電極として機能する。先端処置部42は、超音波振動に加えて高周波電流を用いて処置対象を処置する。また、高周波電流供給部18からジョー側電流経路を通してジョー11に高周波電力が供給されることにより、ジョー11は第1の電極とは電位が異なる第2の電極として機能する。ジョー11と先端処置部42との間で処置対象を把持した状態でジョー11及び先端処置部42に高周波電力が供給されることにより、処置対象に高周波電流が流れる。これにより、処置対象が変性され(denatured)、処置対象の凝固が促進される。
図5は、先端処置部42及びジョー11を長手軸Cに垂直な断面で示す図である。なお、図3乃至図5では、矢印J1の方向がジョー11の開方向であり、矢印J2の方向がジョー11の閉方向である。図3乃至図5に示すように、先端処置部42の長手軸Cに垂直な断面は、略八角形状に形成されている。また、先端処置部42には、ジョー11の開方向を向き、ジョー11に対して対向するプローブ側対向表面43が設けられている。ジョー11と先端処置部42との間で処置対象を把持した状態では、プローブ側対向表面43に処置対象が接触する。すなわち、プローブ側対向表面43は、処置において処置対象に接触させる接触表面となる。
また、先端処置部42は、プローブ本体41の先端(超音波プローブ31の先端)を形成するプローブ先端面45を備える。プローブ先端面45は、長手軸Cに対して平行でない。すなわち、プローブ先端面45は、縦振動の振動方向に対して平行でない。縦振動の振動方向に対して平行でないプローブ先端面45が縦振動することにより、プローブ先端面45の近傍では加圧及び減圧が周期的に繰り返される。プローブ本体41の先端は縦振動の腹位置の1つである最先端腹位置A2であるため、プローブ先端面45での縦振動の振幅は大きくなる。プローブ先端面45での縦振動の振幅が大きくなるため、プローブ先端面45の近傍では加圧減圧作用が大きくなる。そして、液体中又はプローブ先端面45の近傍に液体が存在する状態で先端処置部42が縦振動することにより、縦振動に起因する加圧減圧作用が大きくなるプローブ先端面45の近傍では、加圧減圧作用によって液体中に気泡(キャビティー)が発生する。発生した気泡は、プローブ先端面45の近傍の減圧において作用する力によって消滅する。気泡が消滅することにより、大きい衝撃エネルギーが発生する。前述した現象は、キャビテーション現象と呼ばれている。
本実施形態において発生するキャビテーション現象では、縦振動の振動方向に平行でないプローブ先端面45が、加圧減圧作用によって液体中に気泡を発生させるキャビテーション発生表面となる。ただし、キャビテーション現象は、プローブ先端面45を基準振幅V0以上の振幅で縦振動させた場合のみ、発生する。したがって、プローブ先端面45を基準振幅V0より小さい振幅で縦振動させた場合は、プローブ先端面45の近傍において、液体中に気泡は発生しない。なお、基準振幅V0は、80μmより小さく、超音波振動(縦振動)を用いた処置対象の処置では、プローブ先端面45によってキャビテーション現象が発生する。
先端処置部42では、接触表面であるプローブ側対向表面43及びキャビテーション発生表面であるプローブ先端面45以外の表面の全体に渡って、コーティング部47がコーティングされている。本実施形態では、図3のドット状に示される部位にコーティング部47がコーティングされている。コーティング部47は、プローブ本体41より熱抵抗が高い材料から形成されている。また、コーティング部47は、絶縁材料から形成されている。コーティング部47は、例えば樹脂であり、本実施形態では、生体適合性の高いポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、イミド変性エポキシ樹脂又はポリイミドが、コーティング部47の材料として用いられる。
また、先端処置部42においてコーティング部47が被覆される表面は、表面処理(surface treating)が行われた被処理表面48となる。本実施形態では、先端処置部42のプローブ側対向表面43及びプローブ先端面45以外の表面が、被処理表面48となる。被処理表面48では、サンドブラスト(sand blast)によって表面粗さを高くする表面処理が行われる。そして、表面処理が行われた状態で、コーティング部47が被処理表面48に被覆される。表面処理によって、酸化膜が除去されるとともに、被処理表面48とコーティング部47との間にアンカー効果が作用する。このため、被処理表面48の表面処理によって、プローブ本体41の被処理表面48へのコーティング部47の密着強度が高くなる。被処理表面48では、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に、表面処理が行われる。
ここで、コーティング部47の密着強度について説明する。図6は、コーティング部47の密着強度を測定する手法を示す図である。図6に示すように、コーティング部47の密着強度の測定は、プローブ本体41と同一の材料(例えばチタン)から形成される第1の試験片51A及び第2の試験片51Bをコーティング部47と同一の材料(例えばPEEK)から形成される接着部材52を介して接着した状態で、行われる。第1の試験片51Aは、接着部材52が密着する第1の密着表面53Aを備え、第2の試験片51Bは、接着部材52が密着する第2の密着表面53Bを備える。したがって、第1の試験片51Aの第1の密着表面53Aと第2の試験片51Bの第2の密着表面53Bとの間が、接着部材52によって接着される。なお、第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bは、互いに対して同一の面積S0となる。
第1の試験片51A及び第2の試験片51Bが接着部材52を介して接着させた状態で第1の試験片51A及び第2の試験片51Bを引張ることにより、コーティング部47の密着強度が測定される。第1の試験片51A及び第2の試験片51Bは、互いに対して同一の大きさの引張力Fで、互いに対して反対方向に引張られる。第1の試験片51A及び第2の試験片51Bの引張力Fが大きくなると、第1の試験片51Aは接着部材52による接着力に反して、第2の試験片51Bから分離される。第1の試験片51Aは、第1の試験片51A及び第2の試験片51Bの引張力Fの大きさが分離境界値F0以上となった場合に、第2の試験片51Bから分離される。
コーティング部47の密着強度は、第1の試験片51A及び第2の試験片51Bの引張力Fの分離境界値F0、及び、第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bの面積S0を用いて算出される。すなわち、コーティング部47の密着強度をI0とした場合、
Figure 0005847356
となる。
また、第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bでは、先端処置部42の被処理表面48と同様に、表面粗さを高くする表面処理が行われる。第1の試験片51A及び第2の試験片51Bは、第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bが表面処理された状態で、接着部材52を介して接着される。接着部材52が密着する第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bが表面処理されるため、接着部材52と第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bとの間のアンカー効果等によって、接着部材52による第1の試験片51Aと第2の試験片51Bとの間の接着力が大きくなる。これにより、第1の試験片51A及び第2の試験片51Bの引張力Fの分離境界値F0が大きくなり、密着強度I0が大きくなる。
密着強度I0は、第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bに行う表面処理の種類が互いに対して異なる複数の場合のそれぞれについて、測定されている。そして、第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bに表面処理X1が行われた場合、第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bに表面処理X2が行われた場合、及び、第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bに表面処理X3が行われた場合について、密着強度I0が測定データとして、取得されている。第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bに行う表面処理の種類が異なることにより、第1の試験片51A及び第2の試験片51Bの引張力Fの分離境界値F0が変化し、密着強度I0が変化する。なお、後述する測定では、第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bの面積S0を3×10−4(3cm)として、密着強度I0を測定している。また、表面処理X1は、メディア(砂)として粒度(grain size)が320番のガラスビーズ(glass bead)を用いたサンドブラストによる表面処理である。表面処理X2は、メディア(media)として粒度が220番のガラスビーズを用いたサンドブラストによる表面処理である。そして、表面処理X3は、メディアとして粒度が320番のアランダム(alundum)を用いたサンドブラストによる表面処理である。
図7は、プローブ本体41を振動させた場合にプローブ本体41からコーティング部47が剥離するまでの経過時間tを測定する方法を示す図である。図7に示すように、プローブ本体41を振動させた場合にプローブ本体41からコーティング部47が剥離するまでの経過時間tの測定は、先端処置部42が液体中である水中に位置する状態で行われる。先端処置部42では、被処理表面48にコーティング部47が被覆されている。そして、先端処置部42が水中に位置する状態でプローブ本体41を超音波振動によって振動させ、プローブ本体41(先端処置部42)からコーティング部47が剥離するまでの振動開始からの経過時間tを測定する。なお、コーティング部47が剥離するまでの経過時間tの測定は、図7のようにシース10にジョー11が取付けられていない状態で行われることが好ましい。また、図7では、コーティング部47は、ドット状に示されている。
超音波振動を用いた処置では、先端処置部42が血液中、体液中等の液体中に位置する状態で、処置対象が処置されることがある。先端処置部42が液体中に位置する状態でプローブ本体41を振動させた場合、液体抵抗がコーティング部47に作用するため、コーティング部47に作用する振動による外部負荷が大きくなる。このため、先端処置部42が液体中に位置する状態でプローブ本体41を振動させた場合には、先端処置部42が空気中に位置する状態でプローブ本体41を振動させた場合に比べ、プローブ本体41からコーティング部47が剥離し易くなる。処置において液体中で先端処置部42を振動させる時間は、処置の種類、ハンドピース2の用途等によって異なるが、液体中で先端処置部42を数十秒間振動させることもある。したがって、液体中で数十秒間振動させた場合でもプローブ本体41から剥離しない程度の密着強度で、コーティング部47が先端処置部42の被処理表面48にコーティングされる。
コーティング部47が剥離するまでの経過時間tは、被処理表面48に行う表面処理の種類が互いに対して異なる複数の場合のそれぞれについて、測定されている。そして、被処理表面48に前述の表面処理X1が行われた場合、被処理表面48に前述の表面処理X2が行われた場合、及び、被処理表面48に前述の表面処理X3が行われた場合について、コーティング部47が剥離するまでの経過時間tが測定データとして、取得されている。被処理表面48に行う表面処理の種類が異なることにより、コーティング部47の被処理表面48への密着強度I0が変化するため、コーティング部47が剥離するまでの経過時間tが変化する。なお、後述する測定では、先端処置部42が水中に位置する状態のプローブ本体41を周波数47kHz、最先端腹位置A2での振幅80μmで縦振動させることにより、コーティング部47が剥離するまでの経過時間tを測定している。
図8は、第1の試験片51A及び第2の試験片51Bの引張力Fの分離境界値F0及び水中でコーティング部47が剥離するまでの振動開始からの経過時間tの測定データを示す図である。図8に示すように、表面処理X1が行われた場合、引張力Fの分離境界値F0は、3.92×10Nとなる。そして、水中でコーティング部47が剥離するまでの振動開始からの経過時間tは、16秒となる。表面処理X2が行われた場合、引張力Fの分離境界値F0は、4.46×10Nとなる。そして、水中でコーティング部47が剥離するまでの振動開始からの経過時間tは、119秒となる。また、表面処理X3が行われた場合、引張力Fの分離境界値F0は、5.58×10Nとなる。そして、水中で先端処置部42を7200秒(2時間)振動させた場合でも、コーティング部47は剥離しない。すなわち、表面処理X3が行われた場合、コーティング部47が剥離するまでの振動開始からの経過時間tは、7200秒より長くなる。
前述の測定データから、表面処理X2が行われた場合は、表面処理X1が行われた場合に比べて、コーティング部47の密着強度I0は高くなる。また、表面処理X3が行われた場合は、表面処理X2が行われた場合に比べて、コーティング部47の密着強度I0は高くなる。なお、表面処理X1〜X3のなかでコーティング部47の密着強度I0が低くなる表面処理X1を被処理表面48に行った場合でも、先端処置部42が空気中に位置する状態での振動においては、長時間経過後もプローブ本体41からコーティング部47が剥離しない。すなわち、表面処理X1が行われた場合でも、先端処置部42が空気中に位置する状態でプローブ本体41が振動する限りは、振動開始から数時間以上経過後もコーティング部47は剥離しない。
前述のように、コーティング部47は、液体中で数十秒間振動させた場合でもプローブ本体41から剥離しない程度の密着強度で、先端処置部42の被処理表面48にコーティングされる必要がある。このため、測定データから、引張力Fの分離境界値F0は、4×10N以上とする必要がある。ここで、前述の測定では第1の密着表面53A及び第2の密着表面53Bの面積S0を3×10−4としているため、分離境界値F0が4×10Nの場合、式(1)を用いて、コーティング部47の密着強度I0は1.33×10N/mとなる。したがって、液体中で数十秒間振動させた場合でもプローブ本体41からコーティング部47が剥離しないためには、コーティング部47のプローブ本体41への密着強度I0を1.33×10N/m以上にする必要がある。すなわち、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に、被処理表面48の表面処理を行う必要がある。
次に、超音波プローブ31及び超音波処置装置1の作用及び効果について説明する。超音波処置装置1を用いて生体組織等の処置対象を処置する場合、先端処置部42とジョー11との間で処置対象を把持する。そして、処置対象を把持した状態でエネルギー操作入力ボタン9によってエネルギー操作が入力されることにより、超音波電流供給部17から超音波発生電流が供給され、高周波電流供給部18から高周波電流が供給される。超音波発生電流が超音波振動子21に供給されることにより、超音波振動が発生する。発生した超音波振動は、超音波プローブ31に伝達され、プローブ本体41において長手軸Cに沿って先端処置部42まで伝達される。超音波振動を伝達することにより、プローブ本体41は振動方向が長手軸Cに平行な縦振動を含む振動を行う。ジョー11と先端処置部42との間で処置対象を把持した状態で先端処置部42が縦振動することにより、先端処置部42と処置対象との間に摩擦熱が発生する。摩擦熱によって、処置対象が凝固と同時に切開される。
また、高周波電力は、ジョー11及び先端処置部42に供給される。ジョー11と先端処置部42との間で処置対象を把持した状態でジョー11及び先端処置部42に高周波電力が供給されることにより、処置対象に高周波電流が流れる。これにより、処置対象が変性され(denatured)、処置対象の凝固が促進される。
超音波振動を用いた処置においては、振動によってプローブ本体41で熱が発生する。熱が発生することにより、先端処置部42では接触表面であるプローブ側対向表面43とは異なる被処理表面48においても、温度が高くなる。本実施形態では、先端処置部42においてプローブ側対向表面43及びプローブ先端面45以外の表面である被処理表面48にコーティング部47がコーティングされている。そして、コーティング部47は、プローブ本体41より熱抵抗の高い材料から形成されている。コーティング部47は熱抵抗が高いため、先端処置部42が高温になった場合でも、コーティング部47は高温とならない。コーティング部47を設けることにより、処置において処置対象以外の箇所で生体組織に超音波プローブ31が接触する場合でも、高温にならないコーティング部47が処置対象以外の箇所の生体組織に接触する。これにより、処置対象以外の箇所で生体組織が熱損傷することを有効に防止することができ、超音波振動を用いた処置での処置性能を確保することができる。
また、コーティング部47は、絶縁材料から形成されている。コーティング部47を設けることにより、処置において処置対象以外の箇所で生体組織に超音波プローブ31が接触する場合でも、絶縁性を有するコーティング部47が処置対象以外の箇所の生体組織に接触する。コーティング部47が絶縁性を有するため、コーティング部47が処置対象以外の箇所の生体組織に接触した場合でも、先端処置部42からコーティング部47を介して処置対象以外の生体組織に高周波電流が伝達されない。処置対象以外の生体組織への先端処置部42からの高周波電流の伝達が防止されることより、先端処置部42とジョー11との間で把持される処置対象に流れる高周波電流の電流密度が高くなる。これにより、高周波電流を用いた処置での処置性能を向上させることができる。
また、コーティング部47は、生体適合性の高いPEEK、イミド変性エポキシ樹脂又はポリイミドから形成されている。これにより、コーティング部47が生体内に位置する処置時においても、コーティング部47の生体への影響を軽減することができる。
また、超音波振動を用いた処置では、血液中等の液体中で先端処置部42を振動させることがある。被処理表面48では、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に、表面処理が行われる。これより、超音波振動による処置で用いられる周波数47kHz、最先端腹位置A2での振幅80μmの縦振動で先端処置部42が液体中に位置するプローブ本体41を振動させた場合に、振動開始から数十秒経過後でも、コーティング部47が先端処置部42の被処理表面48から剥離しない。したがって、先端処置部42が振動による外部負荷が大きくなる液体中に位置する状態での超音波振動を用いた処置において、先端処置部42からのコーティング部47の剥離を有効に防止することができる。
また、コーティング部47は、キャビテーション発生表面となるプローブ先端面45にコーティングされていない。キャビテーション現象では、液体中に気泡が発生し、発生した気泡が消滅することにより、衝撃エネルギーが発生する。気泡の消滅によって発生する衝撃エネルギーは大きく、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47がプローブ先端面45に被覆される場合であっても、衝撃エネルギーによってプローブ先端面45においてコーティング部47が剥離する。本実施形態では、プローブ先端面45にコーティング部47がコーティングされないため、キャビテーション現象によるコーティング部47の剥離を有効に防止することができる。
(第1の実施形態の変形例)
第1の実施形態では、先端処置部42において、接触表面であるプローブ側対向表面43及びキャビテーション発生表面であるプローブ先端面45以外の表面の全体に渡って、コーティング部47がコーティングされているが、これに限るものではない。例えば、第1の実施形態の変形例である第1の変形例として図9に示すように、先端処置部42において、プローブ側対向表面43及びプローブ先端面45以外の表面の一部に、コーティング部47がコーティングされてもよい。
本変形例では、プローブ側対向表面43及びプローブ先端面45以外の先端処置部42の表面において、ジョー11の閉方向(図9の矢印J2の方向)を向く表面にのみ、コーティング部47が被覆されている。ここで、長手軸Cに垂直で(交差し)、かつ、ジョー11の開閉方向(図9の矢印J1の方向及び矢印J2の方向)に垂直な方向の一方を第1の幅方向(図9の矢印B1の方向)とし、第1の幅方向とは反対方向を第2の幅方向(図9の矢印B2の方向)とする。本変形例では、プローブ側対向表面43及びプローブ先端面45以外の先端処置部42の表面において、第1の幅方向を向く表面及び第2の幅方向を向く表面には、コーティング部47が被覆されていない。本変形でも、コーティング部47が被覆される表面は、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に表面処理が行われる被処理表面48である。
また、第1の実施形態では、先端処置部42の長手軸Cに垂直な断面は、略八角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1の実施形態の変形例である第2の変形例として図10に示すように、先端処置部42の長手軸Cに垂直な断面が略円形状に形成されてもよい。本変形例では、先端処置部42において、接触表面であるプローブ側対向表面43及びキャビテーション発生表面であるプローブ先端面45以外の表面の全体に渡って、コーティング部47がコーティングされている。本変形でも、コーティング部47が被覆される表面は、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に表面処理が行われる被処理表面48である。なお、先端処置部42の長手軸Cに垂直な断面が略円形状に形成される場合も、先端処置部42において、プローブ側対向表面43及びプローブ先端面45以外の表面の一部に、コーティング部47がコーティングされてもよい。
前述の第1の実施形態、第1の変形例及び第2の変形例から、先端処置部42では、接触表面であるプローブ側対向表面43及びキャビテーション発生表面であるプローブ先端面45以外の表面の少なくとも一部に、コーティング部47がコーティングされていればよい。コーティング部47は、プローブ本体41より熱抵抗の高い材料から形成されていればよい。そして、コーティング部47が被覆される表面が、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に表面処理が行われる被処理表面48となればよい。
(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11及び図12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11は、本実施形態に係る超音波処置具であるハンドピース2の先端部の構成を示す図である。図11に示すように、本実施形態では、超音波プローブ31の先端処置部42は、第1の幅方向(図11の矢印B1の方向)から第2の幅方向(図11の矢印B2の方向)へ向かって長手軸Cに対して湾曲するプローブ湾曲部55を備える。先端処置部42にプローブ湾曲部55を設けることにより、処置において術者の視認性が向上する。ここで、第1の幅方向は、長手軸Cに垂直な(交差する)ある1つの方向である第1の垂直方向(第1の交差方向)と一致し、第2の幅方向は、第1の垂直方向とは反対方向である第2の垂直方向(第2の交差方向)と一致する。第1の幅方向及び第2の幅方向は、ジョー11の開閉方向(図11の矢印J1の方向及び矢印J2の方向)に対して垂直である。
図12は、先端処置部42をジョー11の開閉方向に垂直な断面で示す図である。図11及び図12に示すように、プローブ湾曲部55が設けられることにより、先端処置部42の重心G0が長手軸Cより第2の幅方向側(第2の垂直方向側)に位置している。第1の幅方向及び第2の幅方向について先端処置部42の重心G0が長手軸Cから離れて位置するため、プローブ本体41は、超音波振動を長手軸Cに沿って伝達することにより、振動方向が第1の幅方向及び第2の幅方向に平行な横振動を前述の縦振動に加えて行う。横振動の腹位置の中で最も先端方向側に位置する腹位置A´1は、プローブ本体41の先端(超音波プローブ31の先端)に位置している。また、横振動の周波数は、縦振動の周波数より大きくなるため、横振動の波長は、縦振動の波長より短くなる。このため、横振動の腹位置A´1,A´2及び節位置N´1,N´2は、先端処置部42に位置し、縦振動の最先端節位置N1より先端方向側に位置している。ここで、横振動の腹位置A´2は、横振動の腹位置の中で2番目に先端方向側に位置する。また、横振動の節位置N´1は、横振動の節位置の中で最も先端方向側に位置し、横振動の節位置N´2は、横振動の節位置の中で2番目に先端方向側に位置する。
本実施形態では、プローブ本体41が横振動するため、先端処置部42では、プローブ先端面45の縦振動に起因するキャビテーション現象に加えて、横振動に起因するキャビテーション現象も発生する。横振動に起因するキャビテーションは、横振動の振動方向に平行でない表面が基準振幅V0以上の振幅で横振動することにより、発生する。すなわち、第1の幅方向(第1の垂直方向)又は第2の幅方向(第2の垂直方向)を向き、かつ、基準振幅V0以上の振幅で横振動する外周発生表面56が、キャビテーション発生表面として、先端処置部42に設けられている。外周発生表面56は、長手軸Cに平行な長手軸方向について、横振動の振幅が大きくなる横振動の腹位置A´1,A´2の近傍に位置している。すなわち、外周発生表面56は、長手軸方向について、横振動の振幅がゼロになる横振動の節位置N´1,N´2とは異なる位置に位置している。
外周発生表面56は、基準振幅V0以上の大きい振幅で横振動するため、外周発生表面56の近傍では加圧減圧作用が大きくなる。そして、液体中又は外周発生表面56の近傍に液体が存在する状態で先端処置部42が横振動することにより、横振動に起因する加圧減圧作用が大きくなる外周発生表面56の近傍では、加圧減圧作用によって液体中に気泡(キャビティー)が発生する。発生した気泡は、外周発生表面56の近傍の減圧において作用する力によって消滅する。気泡が消滅することにより、大きい衝撃エネルギーが発生する。
前述のようにして、本実施形態では、先端処置部42に超音波振動が伝達されることにより、プローブ先端面45での縦振動に起因するキャビテーション現象に加えて、外周発生表面56での横振動に起因するキャビテーション現象が発生する。すなわち、本実施形態では、縦振動の振動方向に平行でないプローブ先端面45に加えて、横振動の振動方向に平行でない外周発生表面56が、加圧減圧作用によって液体中に気泡を発生させるキャビテーション発生表面となる。ただし、横振動に起因するキャビテーション現象は、横振動の振動方向に平行でない表面であれば、いずれの位置においても発生するわけではない。例えば、長手軸方向について横振動の節位置N´1,N´2の近傍では、横振動の振幅が基準振幅V0より小さくなる。したがって、長手軸方向について横振動の節位置N´1,N´2の近傍では、第1の幅方向又は第2の幅方向を向く表面であっても、横振動に起因するキャビテーション現象は発生しない。
本実施形態では、先端処置部42において、接触表面であるプローブ側対向表面43及びキャビテーション発生表面であるプローブ先端面45及び外周発生表面56以外の表面の全体に渡って、コーティング部47がコーティングされている。すなわち、縦振動に起因するキャビテーション現象が発生するプローブ先端面45及び横振動に起因するキャビテーション現象が発生する外周発生表面56には、コーティング部47がコーティングされていない。したがって、図11においてドット状に示す部位に、コーティング部47がコーティングされている。本実施形態でも、コーティング部47が被覆される表面は、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に表面処理が行われる被処理表面48である。
本実施形態の超音波プローブ31及び超音波処置装置1においても、第1の実施形態と同様の作用及び効果を有する。また、本実施形態では、コーティング部47は、キャビテーション発生表面となるプローブ先端面45及び外周発生表面56にコーティングされていない。このため、縦振動に起因するキャビテーション現象によるコーティング部47の剥離が防止されるとともに、横振動に起因するキャビテーション現象によるコーティング部47の剥離を有効に防止することができる。
(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41は、長手軸Cに沿って超音波振動を伝達することにより、縦振動以外の振動として横振動を行うが、これに限るものではない。例えば、プローブ本体41が縦振動以外の振動として捻じり振動を行う状態に、先端処置部42の形状等が形成されることもある。プローブ本体41が捻じり振動を行う場合も、先端処置部42において振動の振動方向に平行でない表面では、基準振幅V0以上の振幅で振動することにより、キャビテーション現象が発生する。すなわち、縦振動以外の振動の発生の有無、及び、縦振動以外に発生する振動の種類に関係なく、先端処置部42において振動方向に平行でない表面が基準振幅V0以上の振幅で振動することにより、加圧減圧作用によって液体中に気泡を発生させる。そして、コーティング部47は、プローブ本体41の振動によってキャビテーション現象を発生させるキャビテーション発生表面には、被覆されていない。これにより、縦振動以外の振動の発生の有無、及び、縦振動以外に発生する振動の種類に関係なく、キャビテーション現象によるコーティング部47の剥離を有効に防止することができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について、図13及び図14を参照して説明する。第3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。本実施形態では、超音波凝固切開処置具であるハンドピース2とは異なる超音波処置具61に、超音波プローブ31が適用されている。なお、超音波処置具61は、超音波振動及び高周波電流を用いて、生体組織等の処置対象を切除する(resect)超音波切除処置具である。
図13は、本実施形態の超音波処置具61を備える超音波処置装置1の構成を示す図である。図13に示すように、超音波処置具61においても、第1の実施形態のハンドピース2と同様に、保持ユニット3、振動子ケース13、シース10及び超音波プローブ31が設けられている。そして、振動子ケース13の内部には、超音波振動子21及びホーン部材23が設けられ、制御ユニット16の超音波電流供給部17から超音波振動子21へ超音波発生電流が供給されることにより、超音波振動子21で超音波振動が発生する。そして、超音波振動子21で発生した超音波振動は、ホーン部材23を介して超音波プローブ31に伝達される。また、超音波プローブ31の先端処置部42は、シース10の先端から先端方向(図13の矢印C1の方向)へ突出する状態で、設けられている。超音波プローブ31に伝達された超音波振動がプローブ本体41において長手軸Cに沿って伝達されることにより、プローブ本体41は前述した縦振動を行う。
ただし、本実施形態では、保持ユニット3に、固定ハンドル6、可動ハンドル7及び回転操作ノブ8は、設けられていない。そして、筒状ケース部5に、エネルギー操作入力部であるエネルギー操作入力ボタン9が、取付けられている。また、超音波処置具61では、ジョー11が設けられていない。このため、本実施形態では、ジョー側電流経路は形成されない。ただし、本実施形態でも、プローブ側電流経路を通して高周波電流供給部18からプローブ本体41の先端処置部42へ、高周波電力が供給される。
図14は、超音波処置具61の先端部の構成を示す図である。図14に示すように、本実施形態でも、プローブ本体41の先端(超音波プローブ31の先端)に、縦振動の腹位置の中で最も先端方向側の最先端腹位置A2が位置している。また、縦振動の節位置の中で最も先端方向側の最先端節位置N1は、シース10の内部に位置し、先端処置部42は縦振動の最先端節位置N1より先端方向側に位置している。
プローブ本体41の先端処置部42は、長手軸Cに沿って真直ぐに延設される柱状部62を備える。ここで、長手軸Cに垂直な(交差する)ある1つの方向を第1の垂直方向(図14の矢印B3の方向)とし、第1の垂直方向とは反対方向を第2の垂直方向(図14の矢印B4の方向)とする。先端処置部42では、柱状部62の先端方向側にプローブ湾曲部であるフック状部63が形成されている。フック状部63では、第1の垂直方向(第1の交差方向)から第2の垂直方向(第2の交差方向)に向かってプローブ本体41がフックしている(湾曲している)。すなわち、第1の垂直方向及び第2の垂直方向についてフック状部63は、長手軸Cに対して湾曲している。フック状部63は、フック状部63の表面となる湾曲部表面(フック表面)65を備える。湾曲部表面65が、処置において生体組織等の処置対象に接触させる接触表面となる。
エネルギー操作入力ボタン9でエネルギー操作が入力されることにより、エネルギー制御部19によって、超音波電流供給部17から超音波振動子21に超音波発生電流が供給され、高周波電流供給部18から高周波電流が供給される。超音波振動子21に超音波発生電流が供給されることにより、超音波振動子21で超音波振動が発生する。そして、発生した超音波振動が、プローブ本体41において基端方向から先端方向へ先端処置部33まで超音波振動が伝達され、プローブ本体41は振動方向が長手軸Cに平行な縦振動を含む振動を行う。また、高周波電力は、プローブ本体41を介して、先端処置部42に伝達される。高周波電流が伝達された先端処置部42が縦振動する状態で先端処置部42のフック状部63の湾曲部表面65を生体組織等の処置対象に接触させることにより、処置対象が切除される(resected)。
また、本実施形態では、プローブ本体41の先端を形成するプローブ先端面45は、湾曲部表面65の一部となる。したがって、プローブ先端面は、処置対象に接触させる接触表面の一部となる。
また、本実施形態では、フック状部63が設けられているため、先端処置部42の重心G0が長手軸Cから離れて位置している。このため、プローブ本体41が長手軸Cに沿って超音波振動を伝達することにより、プローブ本体41は、振動方向が第1の垂直方向及び第2の垂直方向に平行な横振動を、縦振動に加えて行う。本実施形態でも、第2の実施形態の横振動と同様に、横振動の腹位置A´1,A´2及び節位置N´1,N´2は、先端処置部42に位置している。そして、本実施形態でも第2の実施形態と同様に、第1の垂直方向又は第2の垂直方向を向く外周発生表面56によって、横振動に起因するキャビテーション現象が発生する。すなわち、外周発生表面56は、基準振幅V0以上の振幅で横振動することにより、加圧減圧作用によって液体中に気泡を発生させるキャビテーション発生表面となる。本実施形態でも、外周発生表面56は、長手軸Cに平行な長手軸方向について横振動の振幅が大きくなる横振動の腹位置A´1,A´2の近傍に位置し、長手軸方向について横振動の振幅がゼロになる横振動の節位置N´1,N´2とは異なる位置に位置している。
本実施形態の先端処置部42では、接触表面である湾曲部表面65(プローブ先端面45を含む。)及びキャビテーション発生表面である外周発生表面56以外の表面の全体に渡って、コーティング部47がコーティングされている。コーティング部47は、第1の実施形態と同様に、プローブ本体41より熱抵抗が高い材料から形成され、絶縁材料から形成されている。本実施形態でも第1の実施形態と同様に、生体適合性の高いPEEK、イミド変性エポキシ樹脂又はポリイミドが、コーティング部47の材料として用いられることが好ましい。
また、本実施形態でも、先端処置部42においてコーティング部47が被覆される表面は、サンドブラストによって表面粗さを高くする表面処理が行われた被処理表面48となる。本実施形態では、先端処置部42の湾曲部表面65(プローブ先端面45を含む)及び外周発生表面56以外の表面が、被処理表面48となる。表面処理によって、酸化膜が除去されるとともに、被処理表面48とコーティング部47との間にアンカー効果が作用する。このため、被処理表面48の表面処理によって、プローブ本体41の被処理表面48へのコーティング部47の密着強度が高くなる。本実施形態でも第1の実施形態と同様に、被処理表面48では、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に、表面処理が行われる。
コーティング部47を設けることにより、処置において処置対象以外の箇所で生体組織に超音波プローブ31が接触する場合でも、高温にならないコーティング部47が処置対象以外の箇所の生体組織に接触する。これにより、本実施形態でも第1の実施形態と同様に、処置対象以外の箇所で生体組織が熱損傷することを有効に防止することができ、超音波振動を用いた処置での処置性能を確保することができる。
また、コーティング部47が絶縁性を有するため、コーティング部47が処置対象以外の箇所の生体組織に接触した場合でも、先端処置部42からコーティング部47を介して処置対象以外の生体組織に高周波電流が伝達されない。処置対象以外の生体組織への先端処置部42からの高周波電流の伝達が防止されることより、フック状部63の湾曲部表面65が接触する処置対象に流れる高周波電流の電流密度が高くなる。これにより、高周波電流を用いた処置での処置性能を向上させることができる。
また、本実施形態でも、被処理表面48は、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に、表面処理される。このため、先端処置部42が振動による外部負荷が大きくなる液体中に位置する状態での超音波振動を用いた処置において、先端処置部42からのコーティング部47の剥離を有効に防止することができる。
また、本実施形態では、横振動に起因するキャビテーション現象が発生する外周発生表面56には、コーティング部47が被覆されていない。このため、キャビテーション現象によるコーティング部47の剥離を有効に防止することができる。
(第3の実施形態の変形例)
なお、第3の実施形態では、先端処置部42において、接触表面である湾曲部表面65(プローブ先端面45を含む。)及びキャビテーション発生表面である外周発生表面56以外の表面の全体に渡って、コーティング部47がコーティングされているが、これに限るものではない。例えば、第3の実施形態の変形例である第3の変形例として図15に示すように、先端処置部42において、湾曲部表面65及び外周発生表面56以外の表面の一部に、コーティング部47がコーティングされてもよい。
本変形例では、湾曲部表面65(プローブ先端面45を含む)及び外周発生表面56以外の先端処置部42の表面において、第1の垂直方向(図15の矢印B3の方向)を向く表面にのみ、コーティング部47が被覆されている。このため、湾曲部表面65及び外周発生表面56以外の先端処置部42の表面であっても、第1の垂直方向とは反対方向である第2の垂直方向(図15の矢印B4の方向)を向く表面には、コーティング部47は被覆されていない。本変形でも、コーティング部47が被覆される表面は、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に表面処理が行われる被処理表面48である。
また、第3の実施形態ではプローブ湾曲部としてフック状部63が設けられているが、プローブ湾曲部の形状はフック状に限るものではない。例えば、第3の実施形態の変形例である第4の変形例として図16に示すように、プローブ湾曲部としてヘラ状部67が、フック状部63の代わりに設けられてもよい。ヘラ状部67は、第3の実施形態のフック状部63と同様に、第1の垂直方向(図16の矢印B3の方向)及び第2の垂直方向(図16の矢印B4の方向)について長手軸Cに対して湾曲している。ヘラ状部67は、ヘラ状部67の表面となる湾曲部表面(ヘラ表面)69を備え、湾曲部表面69が、処置において生体組織等の処置対象に接触させる接触表面となる。
本変形例では、プローブ先端面45は、接触表面である湾曲部表面69の一部となる。また、本変形例では、ヘラ状部67が設けられているため、先端処置部42の重心G0が長手軸Cから離れて位置している。このため、プローブ本体41が長手軸Cに沿って超音波振動を伝達することにより、プローブ本体41は、振動方向が第1の垂直方向及び第2の垂直方向に平行な横振動を、縦振動に加えて行う。そして、第3の実施形態と同様に、第1の垂直方向又は第2の垂直方向を向く外周発生表面56によって、横振動に起因するキャビテーション現象が発生する。
本変形例では、先端処置部42において、接触表面である湾曲部表面69(プローブ先端面45を含む。)及びキャビテーション発生表面である外周発生表面56以外の表面の全体に渡って、コーティング部47がコーティングされている。本変形でも、コーティング部47が被覆される表面は、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に表面処理が行われる被処理表面48である。なお、先端処置部42にヘラ状部67が設けられる場合も、先端処置部42において、湾曲部表面65及び外周発生表面56以外の表面の一部に、コーティング部47がコーティングされてもよい。
前述の第3の実施形態、第3の変形例及び第4の変形例から、先端処置部42では、接触表面である湾曲部表面(65;69)及びキャビテーション発生表面である外周発生表面56以外の表面の少なくとも一部に、コーティング部47がコーティングされていればよい。コーティング部47は、プローブ本体41より熱抵抗の高い材料から形成されていればよい。そして、コーティング部47が被覆される表面が、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に表面処理が行われる被処理表面48となればよい。
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について、図17を参照して説明する。第4の実施形態は、第1の実施形態乃至第3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の実施形態乃至第3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17は、先端処置部42の被処理表面48にコーティング部47が被覆された状態を示す図である。コーティング部47は、第1の実施形態乃至第3の実施形態と同様に、プローブ本体41より熱抵抗が高く、絶縁性を有する材料から形成されている。また、被処理表面48は、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に表面処理が行われている。被処理表面48は、超音波振動が伝達されることにより振動方向に振動する。被処理表面48の振動の振動方向の一方が第1の振動方向(図17の矢印T1の方向)となり、第1の振動方向とは反対方向が第2の振動方向(図17の矢印T2の方向)となる。ここで、振動方向が長手軸Cに平行な縦振動を被処理表面48が行う場合は、第1の振動方向は先端方向と一致し、第2の振動方向は基端方向と一致する。また、長手軸Cに垂直な方向の1つを第1の垂直方向とし、第1の垂直方向と反対方向を第2の垂直方向とする。振動方向が第1の垂直方向及び第2の垂直方向に平行な横振動を被処理表面48が行う場合は、第1の振動方向は第1の垂直方向と一致し、第2の振動方向は第2の垂直方向と一致する。
図17に示すように、コーティング部47は、第1の振動方向側の境界である第1のコーティング境界P1と、第2の振動方向側の境界である第2のコーティング境界P2とを有する。第1のコーティング境界P1は、第1のコーティング境界面71によって形成され、第2のコーティング境界P2は第2のコーティング境界面72によって形成されている。第1のコーティング境界面71は、第1の振動方向を向き、第1の振動方向及び第2の振動方向に対して垂直である。また、第2のコーティング境界面72は、第2の振動方向を向き、第1の振動方向及び第2の振動方向に対して垂直である。
プローブ本体41の先端処置部42は、第1のコーティング境界面71が当接する第1の当接面73と、第2のコーティング境界面72が当接する第2の当接面75と、を備える。第1の当接面73は、第2の振動方向を向き、第1の振動方向及び第2の振動方向に対して垂直である。また、第1のコーティング境界面71は、第1の当接面73に対して外方向(図17の矢印D1の方向)に向かって突出していない。前述のように第1の当接面73が設けられるため、第1のコーティング境界面71は外部に対して露出しない状態となる。また、第2の当接面75は、第1の振動方向を向き、第1の振動方向及び第2の振動方向に対して垂直である。また、第2のコーティング境界面72は、第2の当接面75に対して外方向に向かって突出していない。前述のように第2の当接面75が設けられるため、第2のコーティング境界面72は外部に対して露出しない状態となる。なお、図17において、外方向と反対方向が内方向(図17の矢印D2の方向)である。
本実施形態では、第1の振動方向及び第2の振動方向について第1の当接面73と第2の当接面75との間に、コーティング部47が被覆される被処理表面48が設けられている。被処理表面48は、第1の振動方向及び第2の振動方向について第1の当接面73と第2の当接面75との間の全寸法に渡って、凹状に形成されている。被処理表面48は、第1の当接面73から第2の振動方向に向かって延設される第1の凹表面77と、第2の当接面75から第1の振動方向に向かって延設される第2の凹表面78と、を備える。第1の凹表面77は、第1の当接面73を段差として凹んだ状態に形成され、第2の凹表面78は、第2の当接面75を段差として凹んだ状態に形成されている。本実施形態では、第2の凹表面78は、第1の凹表面77の第2の振動方向側に連続している。コーティング部47は、第1の凹表面77及び第2の凹表面78を含む被処理表面48の外方向側に被覆されている。
ここで、図18に、比較例に係る先端処置部42及びコーティング部47を示す。本比較例では、第1のコーティング境界P1を形成する第1のコーティング境界面71及び第2のコーティング境界P2を形成する第2のコーティング境界面72が、外部に対して露出している。本比較例でも第4の実施形態と同様に、第1のコーティング境界面71は第1の振動方向(図18の矢印T1の方向)を向き、第2のコーティング境界面72は第2の振動方向(図18の矢印T2の方向)を向いている。また、本比較例では、第4の実施形態とは異なり、第1の当接面73及び第2の当接面75が先端処置部42に設けられていない。振動方向である第1の振動方向及び第2の振動方向に先端処置部42(プローブ本体41)が振動した場合、コーティング部47に外部負荷が作用する。この際、図18に示す比較例では、振動方向の一方を向く状態で外部に対して露出する第1のコーティング境界面71及び第2のコーティング境界面72に、外部負荷が集中的に作用する。
これに対し第4の実施形態では、先端処置部42に第1の当接面73を設けることにより、第1のコーティング境界面71が外部に対して露出しない状態となる。これにより、第1の振動方向及び第2の振動方向へ先端処置部42が振動した場合に、第1のコーティング境界面71によって形成される第1のコーティング境界P1への外部負荷の集中的な作用が、防止される。すなわち、第1のコーティング境界面71及び第1の当接面73が、第1のコーティング境界P1への振動による外部負荷の集中的な作用を防止する第1の負荷集中防止部となる。
また、第4の実施形態では、先端処置部42に第2の当接面75を設けることにより、第2のコーティング境界面72が外部に対して露出しない状態となる。これにより、第1の振動方向及び第2の振動方向へ先端処置部42が振動した場合に、第2のコーティング境界面72によって形成される第2のコーティング境界P2への外部負荷の集中的な作用が、防止される。すなわち、第2のコーティング境界面72及び第2の当接面75が、第2のコーティング境界P2への振動による外部負荷の集中的な作用を防止する第2の負荷集中防止部となる。前述のように第1のコーティング境界P1及び第2のコーティング境界P2への振動による外部負荷の集中的な作用が防止されるため、超音波振動を用いた処置において、先端処置部42からのコーティング部47の剥離をさらに有効に防止することができる。
(第4の実施形態の変形例)
なお、第4の実施形態では、第1の凹表面77が第2の凹表面78が連続し、第1の当接面73と第2の当接面75との間の全寸法に渡って被処理表面48が凹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4の実施形態の変形例である第5の変形例として図19に示すように、被処理表面48は、第1の振動方向(図19の矢印T1の方向)及び第2の振動方向(図19の矢印T2の方向)について第1の凹表面77と第2の凹表面78との間に設けられる中継表面81を備えてもよい。本変形例では、中継表面81は、内方向(図19の矢印D2の方向)に凹まない面状に形成されている。コーティング部47は、第1の凹表面77、第2の凹表面78及び中継表面81の外方向(図19の矢印D1の方向)側に被覆される状態で、被処理表面28にコーティングされている。
本変形例でも、第4の実施形態と同様に、先端処置部42に第1の当接面73が設けられ、第1のコーティング境界面71が外部に対して露出していない。また、先端処置部42に第2の当接面75が設けられ、第2のコーティング境界面72が外部に対して露出していない。したがって、第1のコーティング境界P1及び第2のコーティング境界P2への振動による外部負荷の集中的な作用が、防止される。
また、第4の実施形態では、第1の振動方向及び第2の振動方向についてコーティング部47のコーティング厚が全寸法に渡って均一であるが、これに限るものではない。例えば、第4の実施形態の変形例である第6の変形例として図20に示すように、第1の振動方向及び第2の振動方向についてコーティング部47のコーティング厚が不均一であってもよい。本変形例では、コーティング部47は、第1のコーティング境界面71から第2の振動方向(図20の矢印T2の方向)へ向かって延設される第1のコーティング厚部82と、第2のコーティング境界面72から第1の振動方向(図20の矢印T1の方向)へ向かって延設される第2のコーティング厚部83と、を備える。コーティング部47では、第1の振動方向及び第2の振動方向について第1のコーティング厚部82と第2のコーティング厚部83との間に、第3のコーティング厚部85が設けられている。第3のコーティング厚部85では、第1のコーティング厚部82及び第2のコーティング厚部83に比べて、コーティング厚が厚くなる。
本変形例でも、第4の実施形態と同様に、先端処置部42に第1の当接面73が設けられ、第1のコーティング境界面71が外部に対して露出していない。また、先端処置部42に第2の当接面75が設けられ、第2のコーティング境界面72が外部に対して露出していない。したがって、第1のコーティング境界P1及び第2のコーティング境界P2への振動による外部負荷の集中的な作用が、防止される。
また、第4の実施形態の変形例である第7の変形例として図21に示すように、コーティング部47が被覆される被処理表面48に第1の凹表面77及び第2の凹表面78が設けられなくてもよい。本変形例では、先端処置部42に、外方向(図21の矢印D1の方向)に向かって表面が突出する第1の突起部87及び第2の突起部88が、設けられている。第2の突起部88は、第1の突起部87より第2の振動方向(図21の矢印T2の方向)側に位置している。第1の突起部87によって第1の当接面73が形成され、第2の突起部88によって第2の当接面75が形成されている。コーティング部47がコーティングされる被処理表面48は、第1の振動方向(図21の矢印T1の方向)及び第2の振動方向について、第1の突起部87の第1の当接面73と第2の突起部88の第2の当接面75との間で、延設されている。
本変形例でも、第4の実施形態と同様に、先端処置部42に第1の当接面73が設けられ、第1のコーティング境界面71が外部に対して露出していない。また、先端処置部42に第2の当接面75が設けられ、第2のコーティング境界面72が外部に対して露出していない。したがって、第1のコーティング境界P1及び第2のコーティング境界P2への振動による外部負荷の集中的な作用が、防止される。
また、第4の実施形態及び第5の変形例乃至第7の変形例では、コーティング部47の第1のコーティング境界P1及び第2のコーティング境界P2が外部に対して露出していないが、これに限るものではない。例えば、第4の実施形態の変形例である第8の変形例として図22に示すように、第1のコーティング境界P1及び第2のコーティング境界P2が、外部に対して露出していてもよい。本変形例では、先端処置部42に、第1の当接面73及び第2の当接面75が設けられていない。
図22に示すように、本変形例のコーティング部47は、第1の振動方向(図22の矢印T1の方向)へ向かうにつれてコーティング厚が薄くなる第1のコーティング厚変化部91と、第2の振動方向(図22の矢印T2の方向)へ向かうにつれてコーティング厚が薄くなる第2のコーティング厚変化部92と、を備える。第1のコーティング厚変化部91は、第1のコーティング境界P1まで第1の振動方向へ向かって延設されている。第1のコーティング境界P1では、第1のコーティング厚変化部91のコーティング外表面が第2の振動方向に対して鋭角α1を成している。鋭角α1は、45°以下の角度であることが好ましい。前述のような第1のコーティング厚変化部91を設けることにより、第1のコーティング境界P1は、第1の振動方向を向く面状とは異なる形状に形成される。第2のコーティング厚変化部92は、第2のコーティング境界P2まで第2の振動方向へ向かって延設されている。第2のコーティング境界P2では、第2のコーティング厚変化部92のコーティング外表面が第1の振動方向に対して鋭角α2を成している。鋭角α2は、45°以下の角度であることが好ましい。前述のような第2のコーティング厚変化部92を設けることにより、第2のコーティング境界P2は、第2の振動方向を向く面状とは異なる形状に形成される。
第1のコーティング境界P1が第1の振動方向を向く面状ではなくなるため、第1の振動方向及び第2の振動方向へ先端処置部42が振動した場合に、第1のコーティング境界P1への外部負荷の集中的な作用が、防止される。すなわち、第1のコーティング厚変化部91が、第1のコーティング境界P1への振動による外部負荷の集中的な作用を防止する第1の負荷集中防止部となる。第2のコーティング境界P2が第2の振動方向を向く面状ではなくなるため、第1の振動方向及び第2の振動方向へ先端処置部42が振動した場合に、第2のコーティング境界P2への外部負荷の集中的な作用が、防止される。すなわち、第2のコーティング厚変化部92が、第2のコーティング境界P2への振動による外部負荷の集中的な作用を防止する第2の負荷集中防止部となる。
前述の第4の実施形態及び第5の変形例乃至第8の変形例では、第1の負荷集中防止部(71,73;91)によって、コーティング部47の第1の振動方向側の境界である第1のコーティング境界P1への振動による外部負荷の集中的な作用が、防止される。また、第2の負荷集中防止部(72,75;92)によって、コーティング部47の第2の振動方向側の境界である第2のコーティング境界P2への振動による外部負荷の集中的な作用が、防止される。
(その他の変形例)
前述の実施形態及び変形例から、プローブ本体41に、縦振動の節位置の中で最も先端方向側に位置する最先端節位置N1より先端方向側に位置し、少なくとも超音波振動を用いて処置対象を処置する先端処置部42が設けられていればよい。そして、先端処置部42は、処置において処置対象に接触させる接触表面(43;65;69)を備えればよい。そして、先端処置部42において接触表面(43;65;69)以外の表面の少なくとも一部に、プローブ本体41より熱抵抗の高い材料から形成されるコーティング部47がコーティングされていればよい。そして、樹脂性のコーティング部47がコーティングされる被処理表面48は、1.33×10N/m以上の密着強度でコーティング部47が被覆される状態に、表面処理されていればよい。
以上、本発明の実施形態等について説明したが、本発明は前述の実施形態等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 (14)

  1. 基端方向から先端方向に長手軸に沿って延設され、高周波供給部から高周波電力が供給されるとともに、前記基端方向から前記先端方向へ超音波振動を伝達することにより、振動方向が前記長手軸に平行な縦振動を含む振動を行うプローブ本体と、
    前記プローブ本体において前記縦振動の節位置の中で最も先端方向側に位置する最先端節位置よりも前記先端方向側に位置し、前記プローブ本体を通して伝達された前記超音波振動を処置対象に付与するとともに、前記高周波電力が前記プローブ本体を通して供給されることにより第1の電極となる先端処置部と、
    前記先端処置部に対して開閉可能となり、前記高周波供給部から前記高周波電力が供給されることによって、前記第1の電極との間で前記処置対象を把持した状態で高周波電流を流すために前記第1の電極と対向する位置において前記第1の電極と電位が異なる第2の電極となるジョーと、
    前記超音波振動によって前記プローブ本体が前記縦振動することにより摩擦熱が発生し、把持されている前記処置対象を通して前記第1の電極と前記第2の電極との間で流れる前記高周波電流が通過するように前記先端処置部の表面において前記ジョーと対向する位置に設けられたプローブ側対向表面と、
    電気的に絶縁性を有し、かつ、前記プローブ本体より熱抵抗の高い材料から形成され、前記第1の電極から前記処置対象以外の生体組織へ前記高周波電流が流れることを防止するように前記プローブ本体において前記プローブ側対向表面とは反対側を向く表面被覆するコーティング部と、
    を具備する超音波処置装置。
  2. 前記コーティング部は、樹脂から形成され、 前記プローブ本体の前記先端処置部と前記コーティング部との間に1.33×10N/m以上の密着強度を有する
    請求項1の超音波処置装置。
  3. 前記先端処置部は、前記振動の振動方向に平行でなく、基準振幅以上の振幅で振動することにより、加圧減圧作用によって液体中に気泡を発生させるキャビテーション発生表面を備え、
    前記コーティング部は、前記先端処置部において前記キャビテーション発生表面以外の表面にコーティングされる、
    請求項1の超音波処置装置。
  4. 前記キャビテーション発生表面は、前記プローブ本体の先端を形成し、前記長手軸に対して平行でないプローブ先端面であって、前記縦振動に起因する前記加圧減圧作用によって前記気泡を発生させるプローブ先端面を備える、請求項3の超音波処置装置。
  5. 前記長手軸に垂直なある1つの方向を第1の垂直方向とし、かつ、前記第1の垂直方向とは反対方向を第2の垂直方向とした場合に、前記プローブ本体は前記超音波振動を伝達することにより、振動方向が前記第1の垂直方向及び前記第2の垂直方向に平行な横振動を前記縦振動に加えて行い、
    前記キャビテーション発生表面は、前記第1の垂直方向又は前記第2の垂直方向を向き、前記横振動に起因する前記加圧減圧作用によって前記気泡を発生させる外周発生表面を備える、
    請求項3の超音波処置装置。
  6. 前記外周発生表面は、前記長手軸に平行な長手軸方向について前記横振動の節位置とは異なる位置に位置している、請求項5の超音波処置装置。
  7. 前記縦振動の前記最先端節位置が内部に位置し、かつ、前記先端処置部が前記先端方向に向かって突出する状態で前記プローブ本体が挿通される筒状のシースをさらに具備する、請求項1の超音波処置装置。
  8. 前記振動の前記振動方向の一方を第1の振動方向とし、前記第1の振動方向とは反対方向を第2の振動方向とした場合に、前記コーティング部の第1の振動方向側の境界である第1のコーティング境界への前記振動による外部負荷の集中的な作用を防止する第1の負荷集中防止部と、
    前記コーティング部の第2の振動方向側の境界である第2のコーティング境界への前記振動による前記外部負荷の集中的な作用を防止する第2の負荷集中防止部と、
    さらに具備する、請求項1の超音波処置装置。
  9. 前記第1の負荷集中防止部は、
    前記第1のコーティング境界を形成し、前記第1の振動方向を向く第1の境界面と、
    前記第2の振動方向を向く状態で前記先端処置部に設けられ、前記第1の境界面が当接する第1の当接面であって、前記第1の境界面が前記第1の当接面に対して外方向へ向かって突出しない状態に形成される第1の当接面と、
    を備え、
    前記第2の負荷集中防止部は、
    前記第2のコーティング境界を形成し、前記第2の振動方向を向く第2の境界面と、
    前記第1の振動方向を向く状態で前記先端処置部に設けられ、前記第2の境界面が当接する第2の当接面であって、前記第2の境界面が前記第2の当接面に対して前記外方向へ向かって突出しない状態に形成される第2の当接面と、
    を備える、
    請求項8の超音波処置装置。
  10. 前記先端処置部は、
    前記第1の当接面から前記第2の振動方向へ向かって前記先端処置部の前記表面に設けられ、前記第1の当接面を段差として凹んだ状態に形成される第1の凹表面と、
    前記第2の当接面から前記第1の振動方向へ向かって前記先端処置部の前記表面に設けられ、前記第2の当接面を段差として凹んだ状態に形成される第2の凹表面と、
    を備え、
    前記コーティング部は、前記第1の凹表面及び前記第2の凹表面の外方向側に被覆される状態で、前記第1の当接面と前記第2の当接面との間において前記先端処置部の前記表面にコーティングされる、
    請求項9の超音波処置装置。
  11. 前記先端処置部は、
    前記外方向へ向かって前記表面が突出し、前記第1の当接面を形成する第1の突起部と、
    前記第1の突起部より前記第2の振動方向側に設けられ、前記外方向へ向かって表面が突出する第2の突起部であって、前記第2の当接面を形成する第2の突起部と、
    を備え、
    前記コーティング部は、前記第1の突起部の前記第1の当接面と前記第2の突起部の前記第2の当接面との間において前記先端処置部の前記表面にコーティングされる、
    請求項9の超音波処置装置。
  12. 前記第1の負荷集中防止部は、前記コーティング部において前記第1のコーティング境界まで前記第1の振動方向へ向かって延設され、前記第1の振動方向へ向かうにつれて前記コーティング部のコーティング厚が薄くなる第1のコーティング厚変化部であって、前記第1のコーティング境界において前記コーティング部のコーティング外表面が前記第2の振動方向に対して鋭角を成す状態に前記コーティング外表面が延設される第1のコーティング厚変化部を備え、
    前記第2の負荷集中防止部は、前記コーティング部において前記第2のコーティング境界まで前記第2の振動方向へ向かって延設され、前記第2の振動方向へ向かうにつれて前記コーティング部のコーティング厚が薄くなる第2のコーティング厚変化部であって、前記第2のコーティング境界において前記コーティング外表面が前記第1の振動方向に対して鋭角を成す状態に前記コーティング外表面が延設される第2のコーティング厚変化部を備える、
    請求項8の超音波処置装置。
  13. 前記第1の振動方向は、前記縦振動の前記振動方向の一方である前記先端方向と一致し、
    前記第2の振動方向は、前記縦振動の前記振動方向の他方である前記基端方向と一致する、
    請求項8の超音波処置装置。
  14. 前記コーティング部は、ポリエーテルエーテルケトン、イミド変性エポキシ樹脂又はポリイミドから形成される、請求項1の超音波処置装置。
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