JP6184253B2

JP6184253B2 - 外科用治療装置および外科用治療システム

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Publication number: JP6184253B2
Application number: JP2013176969A
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Inventors: 伊藤　寛; 寛伊藤
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Publication date: 2017-08-23
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Description

本発明は、内視鏡下外科手術に用いられる外科用処置具および外科用治療システムであって、特に、生体組織を把持して凝固／切開する外科用治療装置および外科用治療システムに関する。

従来、内視鏡下外科手術で使用する処置具の１つに、例えば、特許文献１に開示されているような超音波振動により生体組織を凝固／切開する外科用治療装置としての超音波凝固／切開装置が知られている。さらに、例えば、特許文献２には、超音波振動を伝達するプローブの先端に、電気抵抗により発熱する発熱素子を設け、発熱素子からの熱と超音波振動により生体組織を凝固／切開する外科用治療装置が開示されている。

これら特許文献１および特許文献２に開示された従来の超音波処置具は、ハンドルユニットに設けられた超音波振動源となるボルト締めランジュバン振動子から、超音波が伝播可能に作られた金属材料から成る硬質なプローブに超音波振動が伝えられる。

そして、従来の超音波処置具は、超音波振動がプローブ先端に設けられた把持部に伝達され、処置したい生体部位を把持することで、プローブを長手方向に振動させて把持した生体部位の凝固／切開を行うことができる。

特開２０００−２８７９８９号公報特開２００３−１３５４７９号公報

ところで、内視鏡下外科手術では、腹部に複数の孔を穿孔して外科処置を行う。それに対して、近年、より低侵襲、整容性の向上を目指して、孔の数を１つにまで減らした単孔式とよばれる術式が普及してきている。

内視鏡下外科手術における多孔式では、複数の孔を生体の異なる位置に穿孔するため、治療対象物である処置部位または患部に対して内視鏡および処置具などの医療器具を異なる方向から体内への導入が可能となり、ある程度の処置具の操作性が確保される。

しかしながら、内視鏡下外科手術における単孔式では、生体の臍に穿孔した１つの孔から内視鏡、処置具などの複数の医療器具を生体内へ導入するので、体内の処置部位または患部に向けて処置具の処置部をアプローチし難く、処置部位または患部の生体組織を把持して凝固／切開などの治療を行う術者に高度な技術が必要とされる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、処置部位または患部へのアプローチを容易にして生体組織を把持し易くして、適切な生体組織の凝固処置または切開処置を迅速かつ簡便に施すことができる操作性の良い外科用治療装置および外科用治療システムを提供することにある。

本発明における一態様の外科用治療システムは、挿入部の先端に設けられた生体組織を処置する開閉可能な把持部に設けられた圧電素子ユニットを有し、前記圧電素子ユニットに電気信号が供給されて発生する超音波振動および前記超音波振動と同時に発生する前記圧電素子ユニットの発熱により前記生体組織の凝固／切開処置を行える外科用治療装置と、前記外科用治療装置が接続されて、前記電気信号を前記圧電素子ユニットに供給する外部機器と、前記外部機器に設けられて、前記圧電素子ユニットに出力する前記電気信号の周波数を可変する制御系と、前記制御系に指示信号を出力して、前記外科用治療装置を駆動する駆動制御スイッチと、を備え、前記駆動制御スイッチの操作により、前記制御系が前記圧電素子ユニットに設けられた圧電素子単体で決まる共振周波数としての第１の周波数の正弦波と、前記把持部における前記圧電素子が設けられる構造体全てを含んで決まる共振周波数としての第２の周波数の正弦波を、予め設定された振幅、任意の割合で混合、可変調節して前記電気信号の波形を変更し、前記把持部で把持した生体組織の止血性能が高い状態または切開性能が高い状態を任意に選択できる。
本発明における他の態様の外科用治療システムは、挿入部の先端に設けられた生体組織を処置する開閉可能な把持部に設けられた圧電素子ユニットを有し、前記圧電素子ユニットに電気信号が供給されて発生する超音波振動および前記超音波振動と同時に発生する前記圧電素子ユニットの発熱により前記生体組織の凝固／切開処置を行える外科用治療装置と、前記外科用治療装置が接続されて、前記電気信号を前記圧電素子ユニットに供給する外部機器と、前記外部機器に設けられて、前記圧電素子ユニットに出力する前記電気信号を選択する制御系と、前記制御系に指示信号を出力して、前記外科用治療装置を駆動する駆動制御スイッチと、を備え、前記駆動制御スイッチの操作により、前記制御系が前記圧電素子ユニットに設けられた圧電素子単体で決まる共振周波数としての第１の周波数の電気信号か、前記把持部における前記圧電素子が設けられる構造体全てを含んで決まる共振周波数としての第２の周波数の電気信号のいずれかを選択して前記圧電素子ユニットに供給し、前記把持部で把持した生体組織の止血性能が高い状態または切開性能が高い状態を選択できる。

本発明によれば、処置部位または患部へのアプローチを容易にして生体組織を把持し易くして、適切な生体組織の凝固処置または切開処置を迅速かつ簡便に施すことができる操作性の良い外科用治療装置および外科用治療システムを提供することができる。

本発明の一態様の外科用処置具である超音波凝固切開鉗子の構成を示す側面図同、処置部の構成を示す側面図同、図２のIII−III線に沿って切断した超音波プローブの構成を示す断面図、同、圧電素子ユニットの構成を示す分解斜視図同、圧電素子ユニットの構成を示す斜視図、同、圧電素子ユニットが設けられた超音波プローブの部分断面を示す斜視図同、超音波凝固切開鉗子を駆動する外部機器の制御例を説明するためのブロック図同、図７とは別態様の超音波凝固切開鉗子を駆動する外部機器の制御例を説明するためのブロック図同、第１の変形例における縦振動する圧電素子ユニットの構成を示す斜視図同、第１の変形例における長手方向に沿った横振動する圧電素子ユニットの構成を示す斜視図同、第１の変形例における短手方向に沿った横振動する圧電素子ユニットの構成を示す斜視図同、第２の変形例の矩形圧電体を分割した圧電素子ユニットの構成を示す分解斜視図同、第２の変形例の矩形圧電体を分割した圧電素子ユニットの構成を示す斜視図同、第２の変形例の超音波凝固切開鉗子を駆動する外部機器の制御例を説明するためのブロック図

以下、図を用いて本発明について説明する。
なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

先ず、本発明の第１の実施の形態について、図面に基づいて、以下に説明する。
図１は、外科用処置具である超音波凝固切開鉗子の構成を示す側面図、図２は処置部の構成を示す側面図、図３は図２のIII−III線に沿って切断した超音波プローブの構成を示す断面図、図４は圧電素子ユニットの構成を示す分解斜視図、図５は圧電素子ユニットの構成を示す斜視図、図６は圧電素子ユニットが設けられた超音波プローブの部分断面を示す斜視図、図７は超音波凝固切開鉗子を駆動する外部機器の制御例を説明するためのブロック図、図８は図７とは別態様の超音波凝固切開鉗子を駆動する外部機器の制御例を説明するためのブロック図、図９は第１の変形例における縦振動する圧電素子ユニットの構成を示す斜視図、図１０は第１の変形例における長手方向に沿った横振動する圧電素子ユニットの構成を示す斜視図、図１１は第１の変形例における短手方向に沿った横振動する圧電素子ユニットの構成を示す斜視図、図１２は第２の変形例の矩形圧電体を分割した圧電素子ユニットの構成を示す分解斜視図、図１３は第２の変形例の矩形圧電体を分割した圧電素子ユニットの構成を示す斜視図、図１４は第２の変形例の超音波凝固切開鉗子を駆動する外部機器の制御例を説明するためのブロック図である。

（外科用処置具）
先ず、本実施の形態の外科用処置具の構成について、以下に説明する。

図１は、本実施の形態の外科用処置具としての超音波凝固切開鉗子１である。この超音波凝固切開鉗子１は、先端から順に、処置部２と、この処置部２に連設された湾曲部３と、この湾曲部３に連設された挿入管部４と、この挿入管部４の基端部が接続された回転操作部材５と、この回転操作部材５が回動自在に設けられたハウジング部６と、このハウジング部６から延出し、外部装置（不図示）と着脱自在なコネクタ部（不図示）が延出端に配設されたケーブル７と、を有して主に構成されている。なお、処置部２、湾曲部３および挿入管部４は、超音波凝固切開鉗子１における挿入部が構成されている。

ハウジング部６は、湾曲部３を湾曲操作するための湾曲操作レバー１１と、可動操作可能な操作ハンドル１２と固定ハンドル１３を有したハンドル部１４と、が配設されている。

ここでの湾曲部３は、湾曲操作レバー１１の回動操作によって、後述のニュートラル位置にあるときに紙面に向かってみた上下（図中ＵＰ−ＤＯＷＮ方向）の２方向に湾曲する構成となっている。なお、湾曲部３は、上下だけでなく、左右を含めて４方向に湾曲する構成としてもよい。また、湾曲部３の構造の詳細な説明は、内視鏡などに用いられている従来構造と同様であるためそれらの説明を省略する。

この湾曲部３の先端に接続された処置部２は、操作ハンドル１２を回動することで上下に動くジョー２１と、このジョー２１の開閉により生体組織を挟み込んで凝固／切開する超音波ブレードとしての超音波プローブ２２と、ジョー２１を回動自在に保持すると共に、超音波プローブ２２の基端部分を固定する保持体２３と、を有して構成されている。

なお、ジョー２１は、保持体２３内に収容された基端部に湾曲部３の可撓性を備えた図示しないコイルパイプが連結される。このコイルパイプは、湾曲部３および挿入管部４内に挿通配置され、ハウジング部６に回転可能に取り付けられた操作ハンドル１２と連結されている。

また、操作ハンドル１２を前後に回動する操作がなされると、コイルパイプが連動して進退し、ジョー２１が保持体２３に設けられた支軸回りに超音波プローブ２２に接離する上下の向きに回動する。これにより、ジョー２１と超音波プローブ２２の間で生体組織を把持することが可能となる。

なお、コイルパイプは、湾曲部３の湾曲動作に支障を生じさせない可撓性を備えており、ジョー２１を開閉させるための進退時に長手軸方向へ略伸縮しないような構成となっている。

また、湾曲部３、挿入管部４および回転操作部材５は、ハウジング部６内に連通する内孔が形成されている。この内孔には、湾曲部３内に設けられた複数の湾曲駒（不図示）を牽引弛緩する湾曲操作ワイヤ、ジョー２１を開閉操作するコイルパイプなどが挿通されている。

挿入管部４は、硬質な金属パイプにより構成されており、基端部に接続固定された回転操作部材５をニュートラル位置から回動操作することで、長手軸回りに、およそ半回転（１８０°）の範囲で左右に回動自在となっている。これにより、処置部２および湾曲部３も、挿入管部４の回動に連動して挿入管部４の長手軸回りに回転される。

即ち、超音波凝固切開鉗子１は、回転操作部材５の回動操作によって、生体組織を把持し易い方向に処置部２を傾けたり、湾曲部３が湾曲する２方向を傾けたりすることができるようになっている。

（処置部）
次に、本実施の形態の処置部２の構成について、以下に説明する。

上述した処置部２のジョー２１は、図２に示すように、基端両側部分が保持体２３に各々ピン２４で同軸的に枢着することにより組み付けられている。

処置部２の超音波プローブ２２は、基端部分が保持体２３内で固定され、前方へ突き出すように略円柱形状をしている。この超音波プローブ２２は、開閉するジョー２１と相対して向き合うように配置されている。

また、超音波プローブ２２内には、後述の圧電素子ユニット３０が内蔵されている。この圧電素子ユニット３０は、湾曲部３、挿入管部４および回転操作部材５の内孔を介して、ハウジング部６から更にケーブル７に挿通配置され、駆動電力を供給する電気ケーブル３１に接続されている。

なお、ジョー２１は、開閉時に超音波プローブ２２と対向する位置に絶縁性部材から形成された押さえ部２５が設けられている。この押さえ部２５は、ジョー２１の両脇部分から突出して、先端が凹凸の歯形状となっている。

このように処置部２は、ジョー２１に押さえ部２５を設けているので、超音波プローブ２２と共に把持した生体組織が外れ落ち難くなるように構成されている。即ち、処置部２のジョー２１および処置部２は、ジョー２１に押さえ部２５を設けているので、超音波プローブ２２により、生体組織を把持する把持部が構成されている。

なお、超音波プローブ２２は、生体組織の凝固処置を補助するための発熱素子としての発熱パターンが配置されている構成としても良い。

（圧電素子ユニット）
次に、超音波振動子としての圧電素子ユニット３０について以下に説明する。
超音波プローブ２２に設けられる圧電素子ユニット３０は、図３および図４に示すように、超音波プローブ２２の外装を形成しているジュラルミン、あるいは例えば６４Ｔｉなどのチタン合金からなる略円柱状の把持部金属２６に形成される断面矩形状の穴部２７に上下が面接触するように配置される。即ち、超音波プローブ２２は、把持部金属２６が圧電素子ユニット３０に対するフロントマスおよびバックマスを構成している。

このように、本実施の形態の超音波凝固切開鉗子１は、処置部２の把持部を構成する一方の超音波プローブ２２の把持部金属２６に圧電素子ユニット３０が設けられている。

超音波プローブ２２の圧電素子ユニット３０は、図５および図６に示すように、表面矩形板状の矩形圧電体４１と、この矩形圧電体４１を挟むように積層された銅などの金属板である正電極層となる正電側電極板４２および負電極層となる負電側電極板４３と、これら電極板４２，４３をさらに挟むように積層される２つの絶縁板４４，４５と、を有している。なお、絶縁板４４，４５は、熱伝導率が高くて、機械的損失の少ない材料が適しており、アルミナなどが使用されている。

圧電素子ユニット３０は、矩形圧電体４１、各電極板４２，４３および各絶縁板４４，４５のそれぞれの４つの角部と４辺が一致するように積層されて、全体が略四角柱形状にされる。即ち、矩形圧電体４１、各電極板４２，４３および各絶縁板４４，４５は、それら表裏面の形状が略同一の矩形状となっている。

なお、矩形圧電体４１、各電極板４２，４３および各絶縁板４４，４５は、ろう接により接合一体化され、必要に応じてその表面にろう材と基材に対して良好な密着性を示す下地金属が製膜される。ろう材には、凝固/切開処置時でも溶融しない耐熱性と高熱伝導率を有する材料として金スズ（ＡｕＳｎ）や半田が使用される。そして、正電側電極板４２および負電側電極板４３に電気ケーブル３１の配線が同じく金スズ（ＡｕＳｎ）や半田などを使用して電気的に接続される。また、一定の厚みのあるろう材を電極板４２、４３としてもよい。

このように、圧電素子ユニット３０は、正電側電極板４２に流れて負電側電極板４３に帰還する駆動信号から把持部金属２６が絶縁されるように、絶縁板４４、正電側電極板４２、矩形圧電体４１、負電側電極板４３および絶縁板４５の順に積層されている。そして、把持部金属２６と圧電素子ユニット３０は、超音波振動が伝達可能、かつ熱的な結合も可能なように構成されている。

また、把持部金属２６は、２つの部材、把持部金属形成部材８０，８１からなり、圧電素子ユニット３０を把持部金属形成部材８０，８１にろう接で固定する際に、把持部金属部材同士もろう接し、穴部２７を形成する。なお、把持部金属２６は、生体適合性を有することが必要であり、熱伝導率が高い方が望ましい。

ところで、圧電素子ユニット３０は、凝固／切開を行う温度および矩形圧電体４１、各電極板４２，４３および各絶縁板４４，４５の各部材をろう接する際でも、圧電特性が劣化しないことが必要になる。さらに、生体組織の凝固／切開処置時において、処置部２は、２００℃以上になっていると考えられ、半田接合時に２００℃以上、金スズ（ＡｕＳｎ）接合時には３００℃以上の温度がかかる。

そのため、圧電材料としての矩形圧電体４１を一般的に使用されるチタン酸ジリコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合では、キュリー点が十分高い温度ではなく、接合時や使用の経過とともに圧電特性が劣化していってしまう。これらの温度に耐久性をもつ圧電材料としては、圧電単結晶のニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）などがある。

このニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）の３６度回転Ｙカットといわれる結晶方位では、振動子の厚み方向の電気機械結合係数ｋｔがチタン酸ジリコン酸鉛（ＰＺＴ）と同程度の値を有し、効率的に電気信号を超音波振動に変換することができる。

電気機械結合係数ｋｔは結晶方位により値が変化し、ある角度で極大となる。ここでは市場での入手性も考慮して特定の結晶方位、たとえば３６度回転Ｙカットを挙げているが、これに限られることなく、電気機械結合係数が大きく減少しない範囲で、その近傍の結晶方位でもよい。後述する横方向の振動についても同様である。

さらに、ニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）は、高出力用途超音波振動子に適した高い機械的Ｑ値を有する非鉛圧電材料の１つであって、鉛を使用していないため、環境性に優れている。

（駆動制御）
次に、以上のように構成された本実施の形態の超音波凝固切開鉗子１を駆動する外部機器による駆動制御について、以下に説明する。なお、超音波凝固切開鉗子１および外部機器によって、外科用治療システムが構成される。

図７に示すように、超音波凝固切開鉗子１が接続される図示しない外部機器には、超音波プローブ２２を操作する駆動制御スイッチとしてのフットスイッチ１０１および制御系として、制御部１０２、駆動回路１０３、インピーダンス整合回路１０４などが設けられている。なお、駆動制御スイッチは、フットスイッチ１０１に限らず、超音波凝固切開鉗子１のハウジング部６に操作ボタンを設けてもよい。

この外部機器による制御例を簡単に説明すると、フットスイッチ１０１の操作により信号が制御部１０２に供給されると、制御部１０２は、駆動回路１０３に制御信号を出力する。なお、駆動回路１０３は、共振周波数である第１の周波数および第２の周波数の正弦波信号が入力されて増幅するアンプ１０５と、２つの周波数（第１の周波数および第２の周波数）の正弦波信号を予め設定された振幅、任意の割合で混合する加算回路１０７と、を有している。

フットスイッチ１０１が操作されると、制御系の１つである制御部１０２によって、圧電素子ユニット３０に電気信号である駆動信号を供給する駆動回路１０３に制御信号を出力する。

制御系の１つである駆動回路１０３は、矩形圧電体４１における振動子単体で決まる共振周波数（第１の周波数）の正弦波と、矩形圧電体４１の他に把持部金属２６、各電極板４２，４３および絶縁板４４，４５を含めた構造体としての超音波プローブ２２で決まる共振周波数（第２の周波数）の正弦波の２つの周波数の正弦波信号を、加算回路１０７で予め設定された振幅、任意の割合で混合してからアンプ１０５によって増幅し、インピーダンス整合回路１０４に出力する。２つの周波数領域をカバーするインピーダンス整合回路１０４から圧電素子ユニット３０の正電側電極板４２に出力する。

なお、図８に示すように、制御部１０２からの信号に応じて、駆動回路１０３で第１の周波数の正弦波と、第２の周波数の正弦波のいずれか一方を選択する選択回路１０８を設けて、この選択回路１０８によるいずれか一方の正弦波が選択され、インピーダンス整合回路１０４でも選択された周波数に適した第１の周波数用回路ブロック、もしくは、第２の周波数用回路ブロックが選択される構成でもよい。

こうして、圧電素子ユニット３０は、駆動回路１０３からインピーダンス整合回路１０４を介して圧電素子ユニット３０に２つの周波数（第１の周波数および第２の周波数）の正弦波信号を任意の割合で混合された駆動信号が供給されることで駆動する。

これにより、圧電素子ユニット３０が内蔵された構造体である超音波プローブ２２全体が超音波振動する。このとき、圧電素子ユニット３０の矩形圧電体４１が発熱して、その熱が各電極板４２，４３および絶縁板４４，４５から把持部金属２６へと伝達され、処置部２で把持した生体組織に作用して凝固／切開が行われる。

ところで、超音波凝固切開鉗子１は、矩形圧電体４１単体の共振周波数（第１の周波数）と、積層構造体である超音波プローブ２２全体の共振周波数（第２の周波数）と、を比較すると、超音波プローブ２２全体の共振周波数（第２の周波数）のほうが矩形圧電体４１単体の共振周波数（第１の周波数）よりも低い。そのため、同じ電力で圧電素子ユニット３０を駆動すると、超音波プローブ２２全体の共振周波数（第２の周波数）で駆動した場合のほうが、相対的に振動振幅が大きくなり、超音波振動の機械的作用による切開の割合が相対的に優位になる。

逆に、超音波凝固切開鉗子１は、矩形圧電体４１単体の共振周波数（第１の周波数）で駆動した場合、超音波プローブ２２全体の共振周波数（第２の周波数）で駆動した場合よりも相対的に振動振幅が小さくなり、熱による凝固の割合が相対的に優位になってくる。

このような特性により、超音波凝固切開鉗子１に駆動信号を供給する外部機器は、矩形圧電体４１に供給する駆動信号の２つの周波数成分（第１の周波数および第２の周波数）の振幅混合比率を調節できるような構成にすることで、超音波凝固切開鉗子１の処置部２による生体組織の止血性能が高い状態または切開性能が高い状態を術者の操作によって選択することが可能となる。なお、超音波凝固切開鉗子１の処置部２による生体組織の止血性能が高い状態または切開性能が高い状態の選択は、駆動制御スイッチであるフットスイッチ１０１により操作できるようになっている。

以上説明したように、本実施の形態の超音波凝固切開鉗子１は、把持部である処置部２の１つを構成する超音波プローブ２２内に、キュリー点が高いニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）からなる矩形圧電体４１を備えた圧電素子ユニット３０を内蔵して、矩形圧電体４１が発生する超音波と、矩形圧電体４１自体の発熱により、生体組織の凝固／切開を行う構成となっている。

そして、超音波凝固切開鉗子１は、把持部としての処置部２の生体組織と接する部分である超音波プローブ２２の外装を構成する把持部金属２６内に矩形圧電体４１が設けられている。そのため、把持部金属２６を介した生体組織の直下に矩形圧電体４１があり、矩形圧電体４１と生体組織との距離が短くなり、把持部金属２６による熱抵抗が小さく、矩形圧電体４１による発熱が把持した生体組織に伝わり易いようになっている。

このような構成にすることで、超音波凝固切開鉗子１は、長尺部である挿入管部４に圧電素子ユニット３０からの超音波振動が伝達可能なように、圧電素子ユニット３０をハウジング部６内に設けて、従来構成の硬質な長尺な超音波プローブとする必要がなく、先端側の処置部２を湾曲または首振りできるように処置部２と挿入管部４との間に湾曲部３を設けることができ、この湾曲部３によって処置部２の向きを変えられる構成とすることができる。

また、超音波凝固切開鉗子１は、単純に矩形圧電体４１を把持部としての処置部２の圧電素子ユニット３０内に設けるだけでは、従来構成より矩形圧電体４１が小さくなり、振動の変位が小さくなって、凝固／切開性能が低下する可能性がある。

しかし、本実施の形態の超音波凝固切開鉗子１は、矩形圧電体４１が発生する超音波振動だけでなく、矩形圧電体４１が駆動したときに発生する発熱を利用することで、超音波振動の振幅が、従来の超音波処置具よりも小さくなって生体組織の凝固／切開性能が低下することを防止している。

即ち、超音波凝固切開鉗子１は、高電力を矩形圧電体４１に入力して超音波振動させると、大きな振動だけでなく、矩形圧電体４１自体に熱が発生し、この矩形圧電体４１から処置部２で把持した生体組織と接する部分までの熱抵抗を小さくした構成とすることで、矩形圧電体４１で発生した熱が把持した生体組織に伝わり、凝固／切開性能を向上させた構成となる。

以上に説明したように、本実施の形態の外科治療用装置である超音波凝固切開鉗子１および外部機器を含めた外科用治療システムは、処置部位または患部へのアプローチを容易にして生体組織を把持し易くして、適切な生体組織の凝固処置または切開処置を迅速かつ簡便に施すことができる操作性の良い構成とすることができる。

（第１の変形例）
ところで、上述の説明では、圧電素子ユニット３０の矩形圧電体４１の振動方向を規定しておらず、例えば、３６度回転Ｙカットニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）基板から切り出して矩形圧電体４１を作成すると、図９に示すように矩形圧電体４１の厚さ方向（図中Ｙ方向）に沿った矢印で示す縦振動を効率よく励振できる。また、１６３度回転Ｙカットニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）基板、Ｘカットニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）基板、のいずれかから切り出して矩形圧電体４１を作成すると、図１０に示すように、矩形圧電体４１の長手方向（図中Ｘ方向）に沿った矢印で示す横振動、または、図１１に示すように、矩形圧電体４１の短手方向（図中Ｚ方向）に沿った矢印で示す横振動を効率よく励振できる。

一般に横波の速度は、縦波の約半分程度であって、縦波と比較して遅いため、同じ寸法の構造体でも縦振動を利用する場合よりも横振動の方が共振周波数を低くでき、振幅を大きくし易くなる。そのため、矩形圧電体４１は、図１０または図１１に示すような厚み方向に直交する方向の横振動を利用することが好ましく、図９に示すような縦振動を利用する場合よりも機械的振動の作用を大きくして、より生体組織の凝固／切開性能を向上させることが可能となる。

即ち、超音波凝固切開鉗子１は、圧電素子ユニット３０の矩形圧電体４１を構成するニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）の結晶方位を横振動するように設定することで、処置部２による生体組織の凝固／切開性能を向上させた構成となる。

（第２の変形例）
また、矩形圧電体４１を構成するニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）は、機械的強度が小さく割れる可能性があるため、図１２に示すように、複数、ここでは６つに分割して並設して、個々の矩形圧電体４１を小さくすることで、製造時、動作時などに矩形圧電体４１にかかる応力を小さくし、矩形圧電体４１を割れ難くすることができる。

さらに、図１３に示すように、正電側電極板４２および負電側電極板４３も、複数、例えば、６つに分割して、１つの矩形圧電体４１毎に駆動電力を個別に供給する構成としてもよい。電気ケーブル３１は、分割された正電側電極板４２および負電側電極板４３のそれぞれに個別に接続される。なお、負電側電極板４３は、駆動電力を帰還させるものであるため、必ずしも分割する必要がなく、正電側電極板４２のみを矩形圧電体４１の個数、ここでは６つに合わせて分割してもよい。

これに加え、図１４に示すように、超音波凝固切開鉗子１を駆動する外部機器は、分割された第１〜第６の矩形圧電体４１の個々に駆動電力を供給する第１〜第６のインピーダンス整合回路１０４を有する構成としてもよい。

即ち、外部機器は、圧電素子ユニット３０の第１〜第６の矩形圧電体４１毎に供給する駆動信号の２つの周波数成分（第１の周波数および第２の周波数）の割合を種々に調節できるようにして、超音波凝固切開鉗子１の処置部２による生体組織の止血性能が高い種々の状態または切開性能が高い種々の状態を選択的に設定できるようになる。

なお、図１４における加算回路１０７は、図８に示した他の態様として、選択回路１０８に置き換えてもよい。

上述の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

１…超音波凝固切開鉗子
２…処置部
３…湾曲部
４…挿入管部
５…回転操作部材
６…ハウジング部
７…ケーブル
１１…湾曲操作レバー
１２…操作ハンドル
１３…固定ハンドル
１４…ハンドル部
２１…ジョー
２２…超音波プローブ
２３…保持体
２４…ピン
２５…押さえ部
２６…把持部金属
２７…穴部
３０…圧電素子ユニット
３１…電気ケーブル
４１…矩形圧電体
４２…正電側電極板
４３…負電側電極板
４４，４５…絶縁板
１０１…フットスイッチ
１０２…制御部
１０３…駆動回路
１０４…インピーダンス整合回路
１０５…アンプ
１０７…加算回路
１０８…選択回路

Claims

挿入部の先端に設けられた生体組織を処置する開閉可能な把持部に設けられた圧電素子ユニットを有し、
前記圧電素子ユニットに電気信号が供給されて発生する超音波振動および前記超音波振動と同時に発生する前記圧電素子ユニットの発熱により前記生体組織の凝固／切開処置を行える外科用治療装置と、
前記外科用治療装置が接続されて、前記電気信号を前記圧電素子ユニットに供給する外部機器と、
前記外部機器に設けられて、前記圧電素子ユニットに出力する前記電気信号の振幅を調整する制御系と、
前記制御系に指示信号を出力して、前記外科用治療装置を駆動する駆動制御スイッチと、
を備え、
前記駆動制御スイッチの操作により、前記制御系が前記圧電素子ユニットに設けられた圧電素子単体で決まる共振周波数としての第１の周波数の電気信号の振幅と、前記把持部における前記圧電素子が設けられる構造体全てを含んで決まる共振周波数としての第２の周波数の電気信号の振幅の混合比率を可変調節して前記圧電素子ユニットに供給する電気信号の波形を変更し、前記把持部で把持した生体組織の止血性能が高い状態または切開性能が高い状態を任意に選択できることを特徴とする外科用治療システム。
挿入部の先端に設けられた生体組織を処置する開閉可能な把持部に設けられた圧電素子ユニットを有し、
前記圧電素子ユニットに電気信号が供給されて発生する超音波振動および前記超音波振動と同時に発生する前記圧電素子ユニットの発熱により前記生体組織の凝固／切開処置を行える外科用治療装置と、
前記外科用治療装置が接続されて、前記電気信号を前記圧電素子ユニットに供給する外部機器と、
前記外部機器に設けられて、前記圧電素子ユニットに出力する前記電気信号を選択する制御系と、
前記制御系に指示信号を出力して、前記外科用治療装置を駆動する駆動制御スイッチと、
を備え、
前記駆動制御スイッチの操作により、前記制御系が前記圧電素子ユニットに設けられた圧電素子単体で決まる共振周波数としての第１の周波数の電気信号か、前記把持部における前記圧電素子が設けられる構造体全てを含んで決まる共振周波数としての第２の周波数の電気信号のいずれかを選択して前記圧電素子ユニットに供給し、前記把持部で把持した生体組織の止血性能が高い状態または切開性能が高い状態を選択できることを特徴とする外科用治療システム。
前記挿入部は、前記把持部を所望の方向に傾ける湾曲部を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の外科用治療システム。
前記圧電素子ユニットは、圧電単結晶により形成された前記圧電素子を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の外科用治療システム。
前記超音波振動が前記圧電素子の厚み方向に振動するように前記圧電単結晶の結晶方位が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の外科用治療システム。
前記圧電素子が、３６度回転Ｙカットニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）基板から構成されることを特徴とする請求項５に記載の外科用治療システム。
前記超音波振動が前記圧電素子の厚み方向に直交した方向に振動するように前記圧電単結晶の結晶方位が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の外科用治療システム。
前記圧電素子が、１６３度回転Ｙカットニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）基板、Ｘカットニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ３）基板のいずれかから構成されることを特徴とする請求項７に記載の外科用治療システム。
前記把持部内で並設された複数の圧電振動子を備えたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の外科用治療システム。